韶山4改型电力机车功率因数补偿探究

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1、韶山4改型电力机车功率因数补偿探究摘要：本文将电力机车现代化的功率因数补偿手段和使用特点作为基础，分析了韶山4改型电力机车谐波对电流的干扰以及功率因数较低两个问题。诠释了电气化铁道的功率因数补偿、谐波抑制主要方法及功率因数补偿和谐波抑制谐波的基本原理。设计和实现了韶山4改型电力机车功率因数补偿装置，通过对功率因数补偿装置的应用效果分析，提出了补偿装置的投切过程和原则，最终达到了对电力机车装置的保护及补偿目的。Abstract:Takingthecompensationmeansandcharacteristicsoftheelectriclocomotivemodernp

2、owerfactorasthebasis,thispaperanalyzedinterferencetoharmoniccurrentbroughtbyShaoshan4—modifiedelectriclocomotiveandlowpowerfactor,interpretedthepowerfactorcompensationandharmonicsuppressionmethodofelectrifiedrailwayandthefundamentalprinciple,designedandimplementedpowerfactorcompensationde

3、viceofShaoshan4-modifiedelectriclocomotive,putforwardtheswitchingprocessandprinciplesofcompensationdevicethroughtheapplicationeffectanalysisofpowerfactorcompensationdevice，andeventuallyreachedtheprotectionandcompensationpurposeofelectriclocomotivedevice.关键词：电力机车；功率因数补偿；电流干扰Keywords:electr

4、iclocomotive；powerfactorcompensation；currentinterference分类号：U26文献标识码：A文章编号：1006-4311(2012)31-0038-021电气化铁道的功率因数补偿及谐波抑制主要方法1.1改变电力机车的电传动方式，使其不产生谐波，且控制其功率因数为1该方法的主要目的是将电力机车的直流电机拖动变换为异步电机拖动，这种变换是通过变压变频来实现的。怎样才能达到变压变频的效果呢？随着自关断器件和晶闸管强迫关断技术发展，功率半导体变流器通过控制系统和脉宽调制技术可以实现。首先，工频交流电通过接触网的输入，经牵引变压器与四

5、象限变流器将其转换为直流。最后形成由负载侧三相逆变器实现的变压变频提供异步牵引电动机的交直交电传动系统。目前，发迗国家交流传动机车的生产模式逐渐使用流水线式的生产，我国也已经开始着力于交直交电力机车的生产，随着科技水平的提高，社会科技的发展，交直交电力机车已经迈向成熟并成为未来发展的方向。1.2装设功率因数补偿及谐波抑制装置目前，需要引起我们注意的是，相控电力机车在使用过程中会出现无功和谐波的情况，当前，解决这一问题的最好办法就是安装功率因数补偿以及谐波抑制装置。目前，我国关于电气化轨道方面进行的补偿措施，主要针对的是无源无功补偿，也就是在装设LC调谐滤波器的协助下，进行

6、无功补偿、抑制谐波。它的某些优点（如并不复杂的结构、成熟的技术和器件）大体上是可以平衡补偿某些不足的（如滤波特性对电网和负载参数的依赖等），并且它的维护方便，同时能够补偿无功和抑制谐波，是目前国内最基本的应用手段。在电气化轨道上运用无源功补偿装置时，有两种基本方式。第一种是把这种无源功补偿装置安装在机车上。不仅能够补偿无功，而且还可以通过3到5次调谐谐波附近来抑制谐波。在SS系列机车上，用的是基于晶闸管投切的无源无功补偿装置，不仅无功补偿的效果很好，滤波效果也不错。第二种是牵引变电所并联补偿装置。在补偿无功的同时增加电感到3次调谐谐波附近，可抑制3次谐波。变电所目前普遍采

7、用真空开关投切补偿装置的方式，缺点是不能频繁进行投切。2功率因数补偿和谐波抑制谐波的基本原理机车电路中当出现超前电压向量或者滞后的电流向量时，说明电感性充当了正弦交流电路中的负荷，其中相移数就是两者之间的夹角余弦。我们还可以这样定义相移因数，在非正弦交流电路中，像电力机车的整流电路，因为有平波电抗器，所以来在接触网的正弦电压因为有了整流器的存在出现了畸形的电流波，通过傅里叶计算将这些畸形电流波逐个分解为电流谐波分量，从而出现了电压向量和基波成分电流向量之间出现了一个夹角，这个夹角的余弦值为相移因数。因此，运用并联功率因数补偿装