电气化铁路电能质量分析与治理研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文电气化铁路电能质量分析与治理研究学位申请人：吴百洪学科专业：电气工程指导教师：徐祥征教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华

2、东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________摘要电气化铁路电能质量分析与

3、治理研究摘要近几十年来，我国铁路发展迅速，已成为人们出行不可或缺的交通方式，尤其是电气化铁路的发展，给人们生活带来了极大的便利。然而，交直电力机车与交直交电力机车作为电气化铁路中的主要在运机型，给电网带来了诸多电能质量问题，严重影响了电网的安全稳定运行。同时，由于两种机型的工作原理及控制方式有所不同，其所带来的电能质量特性也不尽相同，使得电气化铁路电能质量的特性分析存在一定的难度。因此，本文先从不同机车模型的建立入手，用以分析不同机车运行下的电能质量特性，在此基础上提出综合治理方案，以解决电气化铁路所带来的电能质量问题。本论文开展的主要工作如下：1）以SS9型准

4、高速干线客运交直电力机车及CRH2型动车组作为研究对象，进行电能质量特性分析。对于SS9型机车，仿真分析了其不同级位时的电能质量特性；对于CRH2型动车组，本论文采用了三电平PWM整流器、中点箝位式（NeutralPointClamped,NPC）三电平逆变器及三相异步电机来建立动车组系统仿真模型，并通过引入控制因子f来解决NPC存在的直流侧电压不平衡问题，仿真分析了CRH2型动车组运行在牵引和逆变工况下的电能质量特性，并研究了中点电压平衡控制对牵引网侧电能质量的影响。2）选取了基于有功分离及基于瞬时无功理论的单相检测法，进行了对比仿真分析。同时，针对基于瞬时无

5、功单相检测法中锁相环的抗电压干扰问题，采用了一种无锁相环的瞬时无功单相检测法，并对比仿真验证了该方法的有效性。3）在SS9型电力机车及CRH2型动车组单独建模的基础上，建立了以上两种机型混跑模式下的MATLAB/Simulink仿真模型，并仿真分析了其不同运行工况下的电能质量特性。针对混跑模式下的电能质量特性，提出了HAPF+MCR及HAPF+SVG两种综合补偿方案，并仿真对比了其补偿效果。针对综合补偿装置容量分配不合理的情况，提出一种协同优化控制策略，仿真验证了该方法的有效性。关键词：电气化铁路，电能质量，综合补偿，协同优化控制，混跑机车模型IAbstract

6、STUDYONANALYSISANDHARNESSINGOFELECTRIFIEDRAILWAYPOWERQUALITYABSTRACTInrecentdecades,China'srailwaydevelopedrapidly,andhasbecomeanindispensablewayoftransportationforpeople.Especiallythedevelopmentofelectrifiedrailwayhasbroughtgreatconveniencetopeople'slife.However,asthemaintypeofelect

7、rifiedrailways,theAC-DCandtheAC-DC-ACelectriclocomotivesmainlybringpowerqualityproblemstothepowergrid,whichseriouslyaffectsthesafeandstableoperationofthepowergrid.Atthesametime,becauseofthedifferentworkingprinciplesandcontrolmodesofthetwomodels,thepowerqualitycharacteristicsofthemare

8、different,wh