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高速铁路同相供电关键技术和理论的成果

时间:2023-08-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:图7.8平衡补偿前原边三相电流图7.9为平衡补偿后的原边三相电流波形,而图7.10为平衡补偿后变压器次边四相电流波形,可见变压器两侧电流对称,电流不对称度约为1.3%,原边相电流与相电压同相位,基本不含无功和谐波。图7.12平衡补偿装置提供的补偿电流基于Scott接线、阻抗匹配平衡接线构成的同相牵引供电系仿真结果与基于三相变四变压器构成的同相牵引供电系统仿真结果基本相同,本节不再详述。

高速铁路同相供电关键技术和理论的成果

根据图3.9所示的三相变四相同相AT牵引供电系统建立了仿真模型,其中平衡补偿装置仍采用图3.12所示的两单相变流器结构,平衡补偿装置参数仍设为C=0.65 mF,L=1.5 ×10-3H,直流侧电压给定为10 kV;平衡补偿装置的两个单相变流器分别经两个单相变压器接入三相变四相变压器副边四个端子,两个单相变压器变比设为k=55/2.5;变流器仍采用图6.29所示的双滞环电流比较状态优化控制方法,内外滞环比较器滞环宽分别给定为±5 ,±1 0;牵引网电压为55 kV;负载电流滞后电压30°,功率因数为0.866。按照上述仿真条件,开关器件所承受的最大电压为10 kV,开关频率集中在1.5 kHz,在1~3.5 kHz范围变化。110 kV侧三相电源电压波形如图7.2(a)所示,仿真结果如图7.7所示。

图7.7 负荷电流与牵引网电流

图7.7(a)和图7.7(b)分别为负荷电流和牵引网电流。为了便于比较还给出了原系统(无平衡变换装置)的仿真结果,如图7.8所示,其中图7.8(a)是仅左供电臂(ac相)有负荷时原边三相电流波形,而图7.8(b)是仅右供电臂(bc相)有负荷时原边三相电流波形。无论哪一种情况,110 kV侧三相电流极不平衡,并含有大量的谐波和无功。

图7.8 平衡补偿前原边三相电流

图7.9为平衡补偿后的原边三相电流波形,而图7.10为平衡补偿后变压器次边四相电流波形,可见变压器两侧电流对称,电流不对称度(基波负序与正序电流分量之比)约为1.3%,原边相电流与相电压同相位,基本不含无功和谐波。

图7.9 平衡补偿后原边三相电流波形(www.xing528.com)

图7.10 平衡补偿后次边四相电流波形

图7.11是补偿前和补偿后原边电流频谱,补偿前原边电流含有较大谐波,THD%=17.9%;而平衡补偿后原边电流仅含有少量的谐波,THD%=1.96%。

图7.11 补偿前后的原边电流频谱

图7.12是平衡变换装置提供的补偿电流,由于其中一个变流器仅传递1/2的基波有功功率,所以波形为纯正弦波;另一个变流器不但要提供1/2的基波有功功率,而且要补偿负载端口的谐波与无功,所以波形中含有谐波和无功分量。

图7.12 平衡补偿装置提供的补偿电流

基于Scott接线、阻抗匹配平衡接线构成的同相牵引供电系仿真结果与基于三相变四变压器构成的同相牵引供电系统仿真结果基本相同,本节不再详述。

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