城轨(地铁)24脉波牵引供电系统分析

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1、万方数据第32卷第3期2011年6月大连交通JOLIRNAl．OFDAI．IAN大学报JIAOTONGUNIVERSITYVoI．32No．3Jun．20ll文章编号：1673-9590(2011)03·0076—04城轨(地铁)24脉波牵引供电系统分析金钧，周帅，赵宏勋(大连交通大学电气信息学院，辽宁大连116028)摘要：对目前城市轨道交通中比较先进的24脉波整流供电系统结构原理进行分析，通过计算得出理想情况下移相变压器各绕组匝数与移相角度0之间的关系．然后利用傅里叶变换推导出m脉波整流电路输出量的一般公式，通过将m脉波整流电路输出量的电压纹

2、波因数孔进行对比，可知m越大时，扎越小，从而得出24脉波整流电路在抑制谐波方面的作用显著．关键词：24脉波整流；移相；纹波因数文献标识码：A0引言随着我国城市轨道交通事业的大力发展，城市轨道交通在给人们带来便利的同时，其牵引供电系统所产生的谐波污染问题也越来越受人们关注．为了降低整流机组一次侧交流电压波形畸变及输出直流电压的纹波系数而开发研制的等效24脉波整流机组是地铁牵引供电系统一项重要设备，它起着向列车提供高质量能源与减小电网谐波污染的鼋要作用．其最大优点是反送到电力系统的谐波综合含量比12脉波整流机组降低了50％以上，达到和高于国家规定的电

3、能质量要求，减少了注入电力系统的谐波，并在理论和实际上为城市轨道交通供电系统取消滤波装置奠定了基础，目前已推广至国内地铁领域使用⋯．国内有厂家研制生产并向地铁提供过整流变压器，但国内还没有生产厂家为地铁提供过整套直流l500V等效24相整流机组．因此，对24脉波整流技术的研究有着重要而实际的意义．·最早，国外的A．Sapin等人对移相变压器建模的研究121；BoLiljeqvist等人对于可控整流器在地铁供电中的应用进行了模拟研究"1．在国内，王念同等阐述了不同多脉波牵引整流移相变压器的结构，用三角函数法运算进行了角度计算并与实测量进行对比，结果

4、误差控制在允许范围内H】．文献[5]对24相脉波的谐波情况进行了分析并结合计算结果与实际运行情况进行了对比，得出24相脉波输出谐波完全满足国家有关部门规定的对谐波控制的要求．但是它们并没有对24相脉波整流变压器的移相方式进行比较系统的分析．本论文在前人研究的基础上着重对理想情况下24脉波牵引移相变压器的匝比／移相角关系以及谐波指标进行分析．在对其结构进行直观的描述后，以变压器可测量的网侧和阀侧线电压矢量关系为线索，画出向量图并展开定量的计算，最终确定匝数比与移相角度关系．采用傅里叶变换推导出多脉波整流电路输出量的一般表达式，以阀侧电压纹波系数作为

5、谐波主要指标，将各多脉波整流系统进行对比，比较得出24脉波在谐波抑制方面性能优越．124脉波牵引移相整流变压器结构及原理24脉波牵引整流系统由两台参数相同的轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器组成，具有100％备用，当其中一台出现故障时仍能提供12脉波电源．每台变压器两组阀侧绕组分别采用Y接法和△接法，自然形成30。相位差．2台变压器的网侧则采用延边三角形接法，分别产生+7．5。和一7．50的相位移，从而形成两台变压器的四套收稿日期：2010-04—07作者简介：金钧(1970一)，男，副教授，硕士，主要从事电力系统及其自动化的研究E-nlail：

6、jinjun@djtu．edu．cn．万方数据第3期金钧。等：城轨(地铁)24脉波牵引供电系统分析阀侧绕组的线电势相差150相位差，分别经桥式整流后，在直流侧进行并联，形成24脉波的整流系统，其系统简图如图1所示．下面以1号牵引变压器为例进行分析．朴⋯i—1州卜l号牵引变压暑虬9A，∈必号牵引变压器瑞赫㈣㈣淼斜>1r<斟>]广<钳h厂<斜图17．4脉波牵引变压器整流系统1．1网侧为延边三角形接法阀侧为星型接法将l号牵引变压器阀侧△边断开，形成如图2所示一次侧为延边三角形接法的A／Y移相变压器，原边副边线圈匝数比为Ⅳl／也，延边线圈与原边线圈串接且

7、匝数为M设线圈Ⅳ上电压为匕，原边线圈Ⅳ。上电压为％，则以，=K+K．网侧输入电压％(V占。、ya)和阀侧输入电压％(k、亿)为已知．在不考虑各种损耗的理想情况下，分析移相变压器△／Y的电压矢量关系，计算出移相角度fol(0。≤10f≤300)，绕组匝数(Ⅳ、Ⅳl、Ⅳ2)之间的比例关系：图2延边三角形接法△／Y移相变压器原理图图3延边三角形接法A／Y移相变压器电压矢量图％=K+屹(1)星形电路相电压与线电压关系为I吒l=譬I吒l(2)对三相对称系统有l‰l=l‰l=I％I(3)由图3中各矢量关系可知VB，l·sinl20。=I以。l·sin(30。

8、+Io[)I吃，

9、=I吒I：学I吒}siIl(30。+Io1)(4)Kl。sin(30。+101)=1％，l‘sin(30。一l01)㈣