高速铁路同相AT牵引供电系统研究

电气化铁道的谐波、无功、负序、通信干扰以及“过电分相”等问题一直倍受人们关注,随着高速、重载电气化铁路的不断发展,这些问题显得更加突出,如不加以解决,将严重影响其安全、可靠运行,因此研究从根本上全面解决这些问题的新型牵引供电系统具有重要意义。 本文提出将有源滤波器、AT供电方式和不同接线方式变压器三者有机结合,构建新型同相AT牵引供电系统,来彻底解决当前牵引供电系统所存在的问题。给出了基于”V”形变压器、”Y”形变压器和平衡变压器等多种同相AT牵引供电系统结构,并从供电可靠性、经济性和技术要求上,分析了各种同相AT牵引供电系统的优劣。 为了在不同情况下,都能使同相供电系统经济、高效、合理运行,本文提出了两种最优补偿模型:以获得最佳负载为目标的最佳负载模型和以波形质量最优为目标的波形畸变最小模型。分析讨论了设备容量与补偿端口和接线方式的关系,给出了三种满意补偿模型和设备容量最小化的方法。 分析讨论了当前谐波与无功电流检测方法所存在的问题和同相牵引供电系统综合补偿电流实时检测的特殊性;提出了等效虚拟三相和基于Fryze功率定义的单相系统谐波与无功电流检测新方法;在此基础上,提出了基于对称电阻模型无锁相环不受电压畸变影响的最优补偿电流检测方法;提出了基于波形畸变最小模型的四种检测方法,有功电流分离检测法、等效虚拟三相检测法、考虑补偿度检测方法和无锁相环的检测方法。 讨论了常用有源滤波器的结构及其与系统的连接方式,分析讨论了不同接线方式同相牵引供电系统的平衡变换装置合理的结构。提出了单相有源滤波器双滞环电流比较状态优化控制方法。 针对本文给出的同相牵引供电系统,基于Matlab/Simulink建立了仿真模型,给出了V,y接线、三相变四相平衡接线和单台YN,d11-275接线的同相AT牵引供电系统仿真结果,仿真结果证实本文给出的同相AT供电系统结构、