系统电压不对称对高速铁路供电的影响

为了便于分析，假定三相负载对称且为纯阻性负载。系统三相电压不对称，但没有零序分量（牵引供电系统通常没有零序），且不含谐波，三相系统如图4.11所示。三相电压可表示为

式中，为三相电压的正序分量瞬时值；为三相电压的负序分量瞬时值。

图4.11　电压不对称的三相系统

根据图4.11可得

式中，分别为X相的电流瞬时值及其正序和负序分量；分别为X相的电压瞬时值及其正序和负序分量。

若令P+、P-分别为三相正序功率和负序功率，U+为系统正序电压有效值，则

1．系统电压不对称对波形畸变最小模型的影响

由于系统电压和电流都可以分解为正序和负序分量之和，而正序电压与负序电流，以及负序电压与正序电流之间不产生有用功率，所以系统输出总有功功率PS为

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注意式中，将式（4.47）代入式（4.27）得

式中，为负序功率与正序功率比值。

式（4.48）和式（4.49）说明，当系统电压不对称时，波形畸变最小模型下，系统只输出与正序（基波）电压同频率、同相位的正序（基波）电流，这是由波形畸变最小模型的约束条件决定的。系统输出正序电流（由于负载为纯阻性的，且没有谐波，所以正序电流就等于正序基波有功电流），一部分由系统直接流向了负载，正好等于系统正序电压作用于负载所产生的正序电流；另一部分流向了补偿装置，再经补偿装置转化为负序电流流向了负载，由于负序电流流向负载产生的电压正好等于系统的负序电压，从而抑制了系统向负载输出负序电流，保证了系统输出电流的对称性。

图4.12（a）为系统电压不对称时波形畸变最小模型电流关系。从图中可以看出，负载中的正序电流（正序有功电流）由系统提供；而负载中的负序电流由补偿装置提供；系统输出的一部分正序电流流向了补偿装置，流向补偿装置的正序功率正好等于负序电流流过负载所产生的功率损耗。

图4.12　系统电压不对称的影响

2．系统电压不对称对最佳负载模型的影响

根据最佳负载模型式（4.8）得

式（4.51）说明，当系统电压不对称，没有谐波和无功，且负载为对称纯阻性负载，这时最佳负载模型下补偿装置补偿电流为零。因为负序电流并非负载造成的，而是系统本身电压不对称造成的，负载已经是对称纯电阻的最佳负载，所以，根据最佳负载模型补偿原理，这种情况根本不需要补偿。

图4.12（b） 为系统电压不对称时最佳负载模型的电流关系。补偿装置输出电流为零，系统输出电流完全等于负载电流。