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车网耦合下高速铁路牵引网谐波谐振特性研究

电工技术学报 2013年第9期28卷 54-64页

作者：崔恒斌冯晓云林轩王青元西南交通大学电气工程学院成都610031

为分析车网电气耦合关系对高速铁路牵引网谐波谐振特性的影响,基于正弦切割数学模型分析了高速列车四象限变流器脉冲波产生的机理;结合双边傅里叶级数与贝塞尔函数,推导出流入高速列车谐波负荷电流的计算公式,并提出了考虑车网电气耦合... 详细信息

为分析车网电气耦合关系对高速铁路牵引网谐波谐振特性的影响,基于正弦切割数学模型分析了高速列车四象限变流器脉冲波产生的机理;结合双边傅里叶级数与贝塞尔函数,推导出流入高速列车谐波负荷电流的计算公式,并提出了考虑车网电气耦合关系的诺顿谐波负荷模型。分别基于电流源与诺顿谐波负荷模型对牵引网进行谐波谐振模态分析,结果表明车网耦合关系影响牵引网谐波谐振特性。考虑车网耦合关系,进一步研究了列车运行于不同模式、位置及多车运行时谐波谐振频率的变化规律。最后讨论在分区所、自耦变压器所与变电所分别并联容性、感性与阻性元件对牵引网谐波谐振频率的影响。

关键词：牵引网高速列车谐波负荷模型车网耦合谐波谐振

基于车网耦合的高速铁路AT供电系统谐振特性

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西南交通大学学报 2014年第4期49卷 582-589页

作者：韩旭东王斌高仕斌陈民武西南交通大学电气工程学院四川成都610031

为研究高速列车与AT供电系统之间电气耦合(简称车网耦合)引起的谐波谐振,构建了基于节点导纳方程的高速铁路AT供电系统数学模型和基于高速列车功率源特性以及等效阻抗的谐波源模型,提出了基于车网耦合的高速铁路AT供电系统谐波谐振评估... 详细信息

为研究高速列车与AT供电系统之间电气耦合(简称车网耦合)引起的谐波谐振,构建了基于节点导纳方程的高速铁路AT供电系统数学模型和基于高速列车功率源特性以及等效阻抗的谐波源模型,提出了基于车网耦合的高速铁路AT供电系统谐波谐振评估算法,研究了3种AT供电模式、3种AT牵引网运行方式以及不同AT变压器漏感大小对系统谐振特性的影响,分析了系统阻频特性与相频特性,指出并联和串联谐振点及其变化规律.仿真分析表明:列车位于不同AT段时3种AT供电模式下并联谐振点和串联谐振点均存在差异,牵引供电系统运行方式的多变性也造成了串联和并联谐振点的偏移,AT漏抗越大则谐振点数目越多而第1个串联谐振点频率越低.

关键词：高速铁路 AT供电系统车网耦合谐波分析谐振

基于车网耦合下的机车牵引变流器输出电流频谱移动现象研究

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中国电机工程学报 2018年第6期38卷 1818-1825页

作者：周福林熊进飞钟凯朱鹏黄沁悦西南交通大学电气工程学院

传统研究认为,牵引网谐振是由于机车或动车组所产生的特征次频谱与牵引网谐振频率点相等或接近造成的,但实际线路运行表明,在机车非特征次频谱范围内也多次发生牵引网谐振现象。该文基于机车瞬态电流控制算法下的机车电流谐波特性,给出... 详细信息

传统研究认为,牵引网谐振是由于机车或动车组所产生的特征次频谱与牵引网谐振频率点相等或接近造成的,但实际线路运行表明,在机车非特征次频谱范围内也多次发生牵引网谐振现象。该文基于机车瞬态电流控制算法下的机车电流谐波特性,给出在谐波环境下体现车网时变循环作用的数学表达式,分析牵引网由于高次谐波发生谐振时畸变的网压作用于机车整流器脉宽调制过程和机车输出电流,机车输出电流又反作用于网压的交互作用过程,使机车输出电流主要频谱分布趋势会随着牵引网谐振频率的变化向谐振点附近移动。基于仿真和实测数据,通过车网耦合下机车输出电流主要频谱从机车特征次频谱向牵引网谐振点附近移动的现象验证理论分析的正确性。

关键词：车网耦合瞬态电流控制谐振时变循环作用频谱移动

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基于车网耦合的高速铁路牵引网潮流计算

中国电机工程学报 2012年第19期32卷 101-108,192页

作者：胡海涛何正友王江峰高仕斌钱清泉西南交通大学电气工程学院四川省成都市610031

针对全并联自耦变压器(autotransformer,AT)网线路的特点,建立通用的多导体链式电路模型。在此基础上,将高速列车视为恒功率负荷并进行迭代,形成了"机车–牵引网"(简称车网)的耦合模型。考虑AT漏抗值和钢轨的对地电阻,对3种不同工况进... 详细信息

针对全并联自耦变压器(autotransformer,AT)网线路的特点,建立通用的多导体链式电路模型。在此基础上,将高速列车视为恒功率负荷并进行迭代,形成了"机车–牵引网"(简称车网)的耦合模型。考虑AT漏抗值和钢轨的对地电阻,对3种不同工况进行潮流分析。仿真结果表明,车网耦合下的潮流计算能很好地反映实际的功率分布特性,并且全并联AT网上下行线路具有较好的对称性。牵引网潮流计算为分析高速铁路不同工况下的功率流动、电压分布奠定了基础,同时也可用于分析牵引负荷对公用电网电能质量的影响。

关键词：潮流计算全并联自耦变压器网车网耦合迭代算法

电气化铁路牵引供电系统车网耦合的潮流计算方法

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电力系统自动化 2012年第3期36卷 76-80,110页

作者：陈宏伟耿光超江全元浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

以多导体传输线模型为基础,推导了牵引变电所和分区所等值电路,构建了适用于不同结构和供电方式的牵引网统一数学模型。对列车牵引传动系统利用参数辨识的方法,建立了感应电动机并联静止负荷的数学模型,实现对列车更准确建模。以此为基... 详细信息

以多导体传输线模型为基础,推导了牵引变电所和分区所等值电路,构建了适用于不同结构和供电方式的牵引网统一数学模型。对列车牵引传动系统利用参数辨识的方法,建立了感应电动机并联静止负荷的数学模型,实现对列车更准确建模。以此为基础,开发了基于车网耦合潮流计算的电气化铁路牵引供电系统仿真软件。实例计算表明,该方法充分考虑列车与牵引供电网的交互影响,能够更真实地反映牵引供电系统的潮流分布,具有重要的工程应用价值。

关键词：牵引网模型列车仿真车网耦合潮流计算电气化铁路

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高速铁路车网耦合下的谐波潮流计算方法研究

电力系统保护与控制 2014年第17期42卷 15-23页

作者：王斌姜晓锋黄文韩旭东邱忠才西南交通大学电气工程学院四川成都610031

为分析高速铁路牵引供电系统的谐波分布及其传输特性,在建立牵引网和CRH2型动车组谐波分析模型的基础上,提出了一种基波潮流与谐波潮流交替计算的谐波潮流计算方法。该计算方法充分考虑了高速铁路牵引网与动车组之间的电气耦合关系,即... 详细信息

为分析高速铁路牵引供电系统的谐波分布及其传输特性,在建立牵引网和CRH2型动车组谐波分析模型的基础上,提出了一种基波潮流与谐波潮流交替计算的谐波潮流计算方法。该计算方法充分考虑了高速铁路牵引网与动车组之间的电气耦合关系,即谐波电压与谐波电流之间的影响。通过分别对单列和两列动车组运行时牵引网的谐波潮流计算分析表明,该算法适用于高铁牵引供电系统单谐波源、多谐波源以及含有背景谐波时的谐波潮流计算,并且可以较为精确地反映牵引网谐波谐振现象,可为高速铁路牵引供电系统谐波谐振的分析和治理提供参考。

关键词：车网耦合谐波潮流谐波耦合导纳矩阵迭代计算

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车网耦合牵引供电系统建模及谐波特征研究

车网耦合牵引供电系统建模及谐波特征研究

作者：吴淑西安工程大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国电气化铁路的迅速发展,牵引供电系统的谐波问题也越来越得到广泛的关注。而进行谐波治理或监测评估需要的大量的现场测试数据,往往受限于现场谐波监测装置有限,导致获取的测试数据非常有限,难以满足谐波特性研究的需求... 详细信息

近年来,随着我国电气化铁路的迅速发展,牵引供电系统的谐波问题也越来越得到广泛的关注。而进行谐波治理或监测评估需要的大量的现场测试数据,往往受限于现场谐波监测装置有限,导致获取的测试数据非常有限,难以满足谐波特性研究的需求。因此,建立具有车网耦合关系、能动态模拟牵引供电系统的仿真模型,并进行大量的不同工况下的仿真计算,为牵引系统的谐波特征分析研究提供重要的数据来源是十分必要的。本文首先建立了牵引系统的各重要组成部分包括牵引变电所、牵引网以及电力机车的数学建模。讨论并明确了不同接线方式的牵引变压器三相-两相的电压、电流变换关系;对牵引网多输电线路利用Carson理论结合矩阵变换的方法实现对牵引网导线参数的合并与降阶;利用最小二乘法改进了传统采用分段线性拟合电力机车牵引电动机的空载特性曲线的方法,并对电力机车的控制电路流程进行了说明。其次,利用PSCAD软件建立了陕西省某牵引变电站系统仿真模型,并利用实测数据验证了模型的有效性。之后利用该仿真模型分析了牵引供电系统在多牵引工况包括不同机车级位与速度、不同机车位置、不同牵引网供电区间长度以及不同牵引变压器的接线方式下,牵引系统注入电网的谐波特征。此外,牵引网的电压水平也是衡量牵引供电电能质量的重要标准之一。据此,本文对采用带负馈线的直接供电方式与自耦变压器(AT)供电方式的电力机车在不同牵引网位置以及不同牵引网供电区间内牵引网各点电压的分布规律进行了讨论。同时,针对牵引网谐波传输特性,对机车取流电流与注入牵引变压器低压侧各谐波电流之间的关系进行理论、仿真分析。仿真结果表明牵引网谐振与机车位置以及牵引网供电区间长度有关,与理论分析一致。最后,针对牵引供电系统谐波治理的需求,提出利用并联混合滤波器进行谐波治理的方案,并利用PSACD软件进行了仿真验证。结果表明:采用并联混合型滤波器后,三相系统电压、电流谐波含量大幅度的下降,能够满足电力系统电能质量的需求。

关键词：车网耦合建模谐波 PSCAD仿真混合滤波器

基于RTDS的高速铁路车网耦合建模与仿真研究

同方学位论文库评论

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基于RTDS的高速铁路车网耦合建模与仿真研究

作者：李攀宏西南交通大学

学位级别：硕士

近年来,我国高速铁路快速发展,无论从建设规模还是从动车组运行速度,都有着显而易见的变化,牵引供电系统作为高速铁路的一个重要组成部分,也发生着日新月异的改变。普速铁路部分理论不再适用于高速铁路牵引供电系统,数字仿真是研究的有... 详细信息

近年来,我国高速铁路快速发展,无论从建设规模还是从动车组运行速度,都有着显而易见的变化,牵引供电系统作为高速铁路的一个重要组成部分,也发生着日新月异的改变。普速铁路部分理论不再适用于高速铁路牵引供电系统,数字仿真是研究的有效手段,建立准确的实时牵引供电系统数字化模型,对优化系统、故障重现、继电保护装置闭环测试等研究方面的意义不言而喻。本文围绕高速铁路,从牵引变电所、牵引网、动车组负荷等方面进行分块建模,建立了高速铁路牵引供电车网耦合实时仿真数字模型,对牵引网移动负荷进行研究。对于牵引变电所的仿真,本文基于RTDS建立了牵引变压器组合模型,可以模拟我国常用的6种牵引变压器,每种变压器可以仿真内部匝间故障、内部匝地故障、空载合闸工况。通过变压器二次侧电压相位关系的观测,验证了模型的正确性。对于牵引网的仿真,本文根据Carson理论,计算了AT牵引网的阻抗参数,并通过RTDS的CBUILDER组件编写C代码封装成AT牵引网静态模型和动态模型,包括单线线路和复线线路。静态模型可用于仿真牵引网接静态负荷情况,动态模型可以接移动负荷。通过与RTDS中相关模型相对比及与实际情况相比较,验证了AT牵引网模型的正确性。对于动车组的仿真,本文基于RTDS建立了CRH2动车组的整流器、逆变器及牵引电机模型,根据CRH2动车组动力配置,搭建了整车模型,可以仿真CRH2动车组启动、恒速、加速、制动等工况。根据CRH2动车组网侧电流谐波含量及不同工况下动车组电压电流关系,验证了动车组模型的正确性。对于车网耦合的仿真,本文通过联合牵引供电系统的各个模块,建立了牵引供电动态系统模型,可以模拟动车组在牵引网上移动,对单线AT牵引网和复线AT牵引网分别进行仿真：扩展模型仿真了动车组跨越AT所,动车组可以从一个AT段不断电跨越到另一个AT段。并根据实际情况,对CRH2动车组牵引特性进行建模仿真,通过与实测波形对比,验证了模型的正确性。

关键词： RTDS 牵引变压器 AT牵引网动车组移动负荷车网耦合

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车网耦合系统谐波谐振特性研究

电工技术 2019年第18期 145-148,151页

作者：卿宴伶黄彦全李辉韦婷符蓉西南交通大学电气工程学院四川成都610031 四川汇友电气责任有限公司四川成都610031

交直交机车产生的高次谐波容易在牵引网上引起谐波谐振,导致牵引网上电压升高,影响到电力机车的正常运行。文章利用实测谐波电流数据推导机车谐波电流源,在MATLAB/SIMULINK平台上搭建车网耦合系统模型,基于阻抗分析车网耦合系统谐振机... 详细信息

交直交机车产生的高次谐波容易在牵引网上引起谐波谐振,导致牵引网上电压升高,影响到电力机车的正常运行。文章利用实测谐波电流数据推导机车谐波电流源,在MATLAB/SIMULINK平台上搭建车网耦合系统模型,基于阻抗分析车网耦合系统谐振机理及放大特性,进一步研究了不同因素对车网耦合系统谐波谐振的影响规律。结果表明,短路容量、机车位置、供电臂长度等因素改变对车网耦合系统谐波谐振特性影响显著,可为谐波谐振抑制提供参考。

关键词：车网耦合短路容量供电臂长度谐波谐振