基于电力机车不同工况的负荷谐波分析与仿真

近年来我国电气化铁道发展很快，铁路电气化率接近30％，并承担铁路总运量的50％以上，给国民经济带来了巨大的经济效益。但是电气化铁道从电网取得工频能量的同时，向电网注入了大量的高次谐波电流，降低了供电质量，影响了继电保护的正确动作和电气量测量的精度，威胁牵引变电所的安全运行及电网中其他用电设备正常工作。 为了从根本上抑制电力牵引负荷谐波带来的影响，削弱谐波对牵引供电系统主元件、保护测控装置和其他用户电子设备的影响，有必要研究电气化铁道牵引谐波产生的机理，确定馈线电流谐波的含量与分布状况。论文根据电力机车类型的不同，运用电路、电磁场和电力电子学理论研究了交—直型电力机车相控整流时谐波的产生机理、励磁涌流的电磁过程，并对晶闸管相控整流和励磁涌流时的理论谐波含量进行了傅里叶分析。为了研究牵引负荷谐波状况，论文建立了牵引供电网络——电力机车系统的数学模型，并在此基础上运用MATLAB/Simulink构建了牵引供电——机车系统几种典型工况下的仿真模型，仿真了机车在不同工况下谐波电流的含量，并通过变电所实测录波数据验证了该仿真模型和谐波理论分析的正确性。 论文还根据交—直—交型机车的实际参数，运用MATLAB/Simulink对交—直—交型机车进行了数学仿真研究，阐释了其负荷工况和谐波特点，为运行交—直—交型机车的牵引供电系统馈线保护发展做了有益的基础工作。