贯通式牵引供电系统主变电所补偿策略研究

作     者：潘文杰 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何晓琼

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：新型贯通式牵引供电系统 主变电所 固定缺相 二阶解耦复矢量滤波器基波正序电流检测方法 FPGA 

摘      要：现有牵引供电系统存在电分相和电能质量等问题,无输出变压器的贯通式牵引供电系统通过级联变换器输出电压至牵引网,可精准控制变电所输出电压幅值、频率和相位,有效地解决了电能质量问题和实现牵引供电系统全线贯通。但若要满足牵引变电所现有容量需求,则需级联大量的电力电子变换器,这使得系统控制复杂性增加和可靠性降低。为解决牵引供电系统容量不足的问题,本文提出了一种新型贯通式牵引供电系统。本文以新系统为研究对象,对综合补偿器的补偿策略进行深入研究,并从理论、仿真和实验三方面验证了综合补偿器的可行性。首先,本文对新型贯通式牵引供电系统中的主变电所和其它变电所的拓扑结构进行设计,在此基础上分析了固定缺相的负序和谐波电流的产生原因和电流特性;对综合补偿器的数学模型和调制策略进行研究。其次,对积分器的选频特性进行研究,发现了两个输入电流信号存在正交关系时,可用该积分器结构的复矢量滤波器来分离正负序电流分量,在此基础上提出了用于综合补偿器的基于二阶解耦复矢量滤波器(Second-Order Decoupled Complex Filter,SO-DCF)的基波正序电流检测方法,通过仿真对基于SO-DCF的基波正序电流检测方法的有效性进行验证。接着,为实现综合补偿器维持直流侧电压稳定的同时还能补偿固定缺相的负序和谐波电流,研究了dq解耦控制策略和预测电流控制,通过仿真对综合补偿器控制系统的可行性进行验证。最后,对综合补偿器的实验系统进行设计,搭建了基于FPGA的小功率实验平台。实验结果证明,综合补偿器能有效补偿固定缺相的负序和谐波电流,为新型贯通式牵引供电系统的工程实践打下坚实基础。