地铁供电系统谐波分析及谐波潮流计算研究.pdf

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1、分类号密级地铁供电系统谐波分析及谐波潮流计算研究研究生姓名：石扬指导教师姓名、职称：曾进辉讲师学科专业：电力电子与电力传动研究方向：现代电力电子技术及系统湖南工业大学二〇一八年六月十二日摘要随着我国城市轨道交通的大力建设与发展，地铁因其方便快捷、安全舒适等优势而备受青睐。在地铁广泛兴建的同时，地铁供电系统的谐波问题也成为了大众关注的焦点。由于地铁供电系统是一个交直流混合系统，故系统中使用的大量非线性电力电子设备都会产生谐波，这将对城市电力系统产生不利影响，因此对地铁供电系统的谐波研究是很有意义的。本文首先对地铁供电系统的结构和运行方式等进行了详细的介绍，分析了地铁

2、供电系统的谐波来源。然后重点对地铁供电系统的主要谐波源——整流机组展开分析，对6脉波、12脉波、24脉波整流机组的原理和特征谐波、非特征谐波进行了理论推导和分析研究。在对整流机组谐波特性进行了详尽的分析研究后，以国内使用最为广泛的24脉波整流机组为对象，基于Matlab/Simulink平台搭建了地铁供电系统各个组成部分的模型，并针对地铁供电系统带不同负载及机车负载处于不同工况时的谐波情况进行了仿真分析。随后，本文在对地铁供电系统谐波特性的研究基础上，基于现有地铁供电系统谐波潮流算法做出改进，设计了一种新的谐波潮流算法。该算法以基波潮流计算的数据为基础，配合整流机

3、组的谐波特性及地铁供电系统交流侧元件的谐波模型，构建出地铁供电系统的谐波等值网络，先计算出地铁供电系统的初次迭代谐波潮流，然后将该计算结果代入潮流分析中对基波潮流进行修正，基波潮流计算和谐波潮流计算的结果互为对方的初始条件，两种计算互相迭代直至收敛。最后，用M语言编写了谐波潮流计算程序，并通过实际算例对该改进谐波潮流算法及所编程序进行验证。仿真计算结果证明了该算法的有效性，并表明该算法较原算法精度得到了有效提高，且保留了原算法的收敛性好、计算速度快等特点。关键词：地铁供电系统，谐波分析，整流机组，谐波潮流计算IABSTRACTWiththevigorouscons

4、tructionanddevelopmentofurbanrailtransitinChina,thesubwayisfavoredforitsadvantagesofconvenient,quick,safe,comfortableandsoon.Atthesametimeastheextensivemetroconstruction,theharmonicproblemsofthesubwaypowersupplysystemhavealsobecomethefocusofcommonattention.Thesubwaypowersupplysystemis

5、anAC/DChybridsystem.Alargenumberofnonlinearpowerelectronicdeviceswillproduceharmonicwaves,whichwillhaveadverseeffectsontheurbanpowersystem.Therefore,theharmonicresearchofthemetropowersupplysystemisverymeaningful.Thispaperfirstintroducesthestructureandoperationmodeofthesubwaypowersuppl

6、ysystemindetail,andanalyzesthesourcesofharmonicsinthesubwaypowersupplysystem.Then,itfocusesontheanalysisofthemainharmonicsourceofthesubwaypowersupplysystem—therectifierunit.Theprincipleandcharacteristicharmonicsandnon-characteristicharmonicsofthe6-pulse,12-pulse,and24-pulserectifierun

7、itsaretheoreticallydeducedandanalyzed..Afterdetailedanalysisoftheharmoniccharacteristicsoftherectifierunit,themodelofthevariouscomponentsofthesubwaypowersupplysystemwasbuiltbasedontheMatlab/Simulinkplatformtargetingthesubwaypowersupplysystemwiththemostwidelyused24pulserectifiersinChin

8、a.Sim