高速铁路牵引网建模与仿真

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1、国内图书分类号：TM743国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文年级三Q二二级姓名鄞瞳旭申请学位级别王堂亟±专业电杰丕统毽甚自动他指导老师直佳筮塾援』擅昱二零一四年五月密级：公开ClassifiedIndex：邯M743U．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisMODEL烈GANDSIMULATIONOFTRACTIONNETWORKOFHIGH．SPEEDGrade：201lCandidate：GuoXiaoxuAcademicDegreeAppliedfor：Master

2、Speciality：PowerSystem&itsAutomationSupervisor：Prof．GaoShibinMay,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密西使用本授权书。(请在以上方框内打“√，’)学位论文作者签名：芎F

3、唬旭日期：加f铲多．一指导老师签日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：(1)针对高速铁路普遍采用的全并联AT供电方式下的牵引网结构，研究普通路段、隧道、高架桥的牵引网电气参数计算方法，并建立牵引网数学模型；(2)对于牵引网中的不规则导线如钢轨和接触线，利用电磁场有限元方法计算它们的内阻抗和对地电容。(3)建立牵引网仿真模型，对短路阻抗进行仿真的结果验证了牵引网数学模型的正确性；建立CRH3型动车组非线性负荷模型，实现高速铁路牵引网与动车组联动仿真，在此基础上研究不同路段钢轨电位的分布情况。本人郑重声明：所

4、呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：郭境地日期：仞，{Ir。叩西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要为满足我国社会经济的不断发展需求，结合我国是内陆大国、人口众多、对交通运输需求极大的基本国情，并且随着国家对铁路建设力度的不断加大，近年来高速铁路得到迅速的发展。从牵引供电系统来看，牵引变压器、牵引网、动车组和综合接地系

5、统等设备构成了一个完整封闭的能量流动系统，牵引网作为该能量流动系统的重要组成部分，对高速铁路的安全稳定运行起到举足轻重的作用。因而，提取精准的牵引网电气参数并且建立精确的牵引网模型意义重大。文中针对高速铁路普遍采用的全并联AT供电方式，结合牵引网的多导体传输线特性和分布参数特性建立链式网络模型。求解每隔lkm切割后的串联子网的阻抗矩阵和导纳矩阵。为解决传输线数目多且复杂的问题，将牵引网的多条传输线等效为10根导线，推导了多导线的等值简化方法。在利用Carson公式对牵引网电气参数进行计算的基础上，分别采用不同的方法提取特殊导线电气参数。针对钢轨和接触线截面形

6、状的不规则性和磁化特性的复杂性，利用电磁场有限元方法对其进行分析，较为精确地求解了它们的内阻抗、对地电容，从而可以精确的计算导线的内阻抗、互阻抗等；讨论了贯通地线阻抗的求解方法。采用了四周无限隧道模型对隧道中导线参数进行求解，计算隧道中导线的自阻抗、互阻抗和分布电容。此外，还通过研究高架桥的电气参数，求得了供电回路和桥墩之间的耦合系数。在Simulink仿真平台里搭建了牵引网仿真模型，通过分析牵引网短路阻抗特性并且实现牵引网短路阻抗仿真，验证了所建立的牵引网数学模型的J下确性。搭建CRH3型动车组模型，动车组模型的整流器和逆变器分别采用瞬态直接电流控制和间接

7、转矩控制的控制策略，通过对车载牵引变压器、脉冲整流器、中间直流回路、PWM逆变器和异步牵引电机的输出电气量的分析，可以看出该电路模型能够较好的表征CRH3型动车组的非线性特征。实现了高速铁路牵引网与CRH3型动车组的联动仿真，同一供电臂下动车组不同位置时牵引网电压和钢轨电位分布的仿真，动车组位置固定且处于不同路段时牵引网钢轨电位分布的仿真，从而研究了在加入非线性负荷后牵引网的电气特性。关键词：高速铁路；牵引网；有限元分析；高架桥；CRH3型动车组西南交通大学硕士研究生学位论文第ll页AbstractInordertomeettheevolvingneedso

8、f01．11"societyandeconomy,a