MSVC在电气化铁道应用.doc

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1、电气化铁路自然功率因数低，现有的并联电容补偿方式难以使系统达到标准要求，影响了企业的经济效益。用磁控电抗器调节电气化铁路系统的无功功率，主要需要解决的内容有非线性电路的无功功率的测量和快速调节，保证功率因数保持在0．9以上。以利用直流电流控制铁芯的磁饱和度来达到平滑调节目的的磁控电抗器为补偿元件，晶闸管为执行元件，用80C196KC单片机进行控制，保证了补偿的快速性、准确性、合理性。实验和样机试运行均表明：该动态无功补偿系统能快速补偿系统无功，使功率因数保持在较高水平，很好地改善了供电质量，提高了供电系统的经济效益。1、引言随着电网规模的不断扩大，以及各种用电设备接入电网消耗大量的

2、无功，无功不足和电压波动大的问题日益突出。这时仅靠调节发电机励磁电流的手段已经不能满足要求。从20世纪初开始，人们就对无功补偿技术进行了大量的研究，为改善负荷功率因素，逐步采用了同步调相机、并联电容器、并联电抗器、串联电容器、现代静止补偿器等无功补偿手段。控制方式也有集中控制、分散控制和关联控制等方式，控制策略更是从经典控制转入了智能控制。　　电气化铁路是重要的电力用户，其无功问题也一直很严重。电气化铁路电力机车和牵引变电所无功补偿装置的技术状态，直接关系到运输生产的经济效益。提高电气化铁路功率因数有两种方法：一是提高负荷（电力机车）的功率因数，这可通过改造原有电力机车或研制高功率

3、因数的电力机车来实现；二是实时监测、调节系统的无功功率，使功率因数始终保持较高值。前一种方式由于需要大量的资金，短时间内还不能实现。现在比较常用的无功补偿装置有两种：一是开关投切电容器组，但是当供电馈线没有电力机车通过时，并联的电容器组向系统倒送无功，而电力部门对无功补偿装置实行＂反转正计＂（即把用户反送电力系统的无功与取用的无功电量绝对值相累加），使功率因数达不到0．9标准；开关投切电容器组还产生涌流和电磁暂态，造成过电压，实际运行曾出现过用开关投切电容器组而引发的系统过电压事故；二是使用晶闸管控制电抗器（TCR），但价格贵，占地面积大，谐波含量大。　　采用磁控电抗器配合并联电容

4、器组（MCR型SVC），能满足电力机车运行方式多变，负荷变化快的特点，并且该装置能平滑调节无功功率，造价低，可靠性高，产生谐波小，是电气化铁路系统动态无功补偿的较好选择。2、电气化铁路工况分析电气铁道电力机车牵引负荷为波动性很大的大功率单相整流负荷，对于电力系统的供电具有以下特点：（1）不对称性。在供电系统中产生负序分量。（2）非线性。在供电系统中产生高次谐波。（3）波动性。使供电系统电压波动。（4）功率大，分布广。对供电系统影响严重。2．1电气铁道牵引供电系统电气铁道的供电是在铁道沿线相隔一定距离建立若干个牵引变电站，由电力系统110KV(三相双电源供电，经牵引变压器降压为27.

5、KV)或55KV后后，向牵引网及电力机车单相供电。电力机车采用25KV单相工频交流电压，在架空接触导线和钢轨之间行驶。图1-1为电气铁道牵引供电系统简化图电力机车牵引负荷对于电网来说为三相不对称负荷，为了减小其产生的负序（基波）电流对供电系统的影响，各牵引站高压侧接人系统时要进行换相，使机车负荷较均匀地分配在系统各相E，Y，d11和V，v接线的牵引变压器接入系统时的换相连接如图1-2所示。对于供电系统来说，只要经过三个牵引站的换相，即完成了轮换一周的循环。对于牵引网来说，为了机车运行上的方便，换相过程中应使相邻供电臂的电压相位相同，因此需要经过六个牵引站的换相，才能完成一个循环。牵

6、引变压器的换相，使机车负荷接到系统不同的相上，对系统总体来说，达到三相比较平衡的状态。但因各牵引站在不同的地点接入系统，以及各供电臂的机车负荷在不断变化，因此对于供电系统的局部地区来说，电气铁道不平衡负荷产生的负序（基波）分量仍有较大的影响。2．2电气铁道牵引负荷当前我国电气铁道上使用的电力机车有国产韶山-1（SS-1）、韶山-3（SS-3）、韶山一4（SS-4）型以及进口8G，8K型等。下面主要介绍国产电力机车，并以韶山一1型为例进行分析。一、韶山-1型电力机车整流回路波形分析韶山-1型电力机车整流回路的原理接线如图1-3所示。当略去整流变压器的漏抗时，整流器V1、V2在换流过程

7、中的重叠角为零，两者互不相关，轮换导通。图1-3韶山-1型电力机车原理图2.3、电力机车的谐波特征电力机车产生的谐波具有以下特征：（1）当机车在牵引工作状态、整流回路投入工作时，便产生谐波。而在制动状态或靠惯性前进的隋行状态时，整流回路切除，不产生谐波。（2）电力机车的牵引力正比于取自系统、经整流后的直流电流，该电流不因系统外界条件和运行方式而改变，而由机车的非线性特性产生的谐波电流成分与基波电流具有一定的比例关系。因此，电力机车为谐波电流源。（3）电力机车采用单相全