电气化铁路两相牵引供电系统的平衡协调控制

电气化铁路的负序，谐波以及无功问题一直以来都是各国科研工作者分析和试图解决的重点问题，其对电气化铁路及公共电网均会产生不良的影响，因此，消除电气化铁路的负序，谐波以及无功问题十分重要。如何能够一次性全部消除这三大问题是一个十分值得研究的课题。 本文提出了一种电气化铁路两相牵引供电的平衡协调控制方案。基于BT牵引供电方式，通过对四种不同接线形式牵引变压器一二次侧电流与电压关系的分析，获得了完全消除牵引变压器三相电网侧负序及无功电流时，牵引变压器应向其二次侧两侧牵引供电臂输出的理想电流的表达式。同时，利用理想电流表达式，计算获得理想电流有效值与原两侧供电臂负荷电流基波有功分量之间的关系式。 通过对现有无功与谐波电流检测方法的分析，并基于电气化铁路的单相电路结构，选用基于鉴相原理的单相瞬时电流检测法作为两相平衡协调装置的电流检测方法。根据此电流检测方法及牵引变压器应输出的理想电流表达式，绘制了60°接线及90°接线牵引变压器的电流检测框图。 通过对FACTS装置的了解，以及对其控制方法的分析，搭建出能满足同时消除三大问题的两相平衡协调控制装置。其基于电压型变换器，采用两个单相双桥臂STATCOM进行背靠背连接，直流侧采用恒电压且并联一大电容以缓冲能量。分析采用双滞环电流比较状态优化控制方法作为两相平衡协调控制装置的控制方法。 利用Matlab/Sumlink软件对此两相平衡协调控制装置的控制效果进行仿真研究，对此装置平衡两侧供电臂有功功率，调控两侧无功功率分布，调节两侧电流相角的能力进行了逐一检测。同时，还对其检测和消除谐波电流的能力进行了测验，结果表明，此两相平衡协调装置能起到消除三相电网侧负序电流，提高功率因数，并抑制谐波电流的作用。