基于h_∞控制的电气化铁道电能质量控制研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________全日制专业学位硕士论文基于H控制的电气化铁道电能质量控制研究学位申请人：叶进伟学科领域：电气工程指导老师：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

2、含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华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____________摘要基于H控制的电气化铁道电能质量控制研究摘要我国的铁路是由电力部门进行统一送电，它是整个电网的重要组成部分。然而由于电力机车是非线性负载，运行时会产生大量谐波和消耗无功功率，导致了电力系统的负序、无功和谐波等相关问题越来越严重。因此我们对电气化铁道的谐波、无功和负序的治理就具有现实需

3、要和实际意义。文章开始介绍了国内目前的一些电力机车车型，主要介绍了交直系列中的SS4型电力机车的工作原理，并且根据机车的主电路工作原理和数学模型,搭建了Matlab/Simulink仿真模型,分析了SS4型机车的整流电路工作在不同时段的牵引网的电流波形畸变率及功率因数大小。由CRH2型动车组主电路的工作机理和数学模型,搭建了Matlab/Simulink仿真模型，文章阐述了三电平四象限变流器的工作原理和相关的控制措施，并对CRH2动车组做了仿真研究，通过仿真分析得到动车组的电流的畸变率和功率因数，仿真中得到的相关数据，为提高电能质

4、量提供了依据。本文对有源滤波器以及无源滤波器的结构和原理以及它们的补偿功能做了阐述。文中把无源电力滤波器的机理与有源电力滤波器做了比较分析。较全面分析串、并联滤波器工作原理及其滤波效果，文中阐述了基于瞬时无功功率理论的谐波电流与无功电流检测的数学原理。介绍了H控制器的工作原理和数学原理，比较动车组上运用H控制器前后电流的畸变率和功率因数的变化，证明了H控制器对电能质量治理有很大作用,同时通过做了改变牵引系统的阻抗和电容值变化时的仿真，验证了它具有良好鲁棒性。文章的最后章节将H控制与滞环控制结合起来运用在统一电能质量调节器中

5、，通过分别建立SS4型机车和CRH2动车组在同一时刻同一供电臂上混跑，两辆SS4型机车同时在同一供电臂运行和两辆CRH2动车组在同一供电臂同时运行的模型，证明了在H控制和滞环控制作用下的统一电能质量调节器对抑制谐波和提高功率因数具有较理想效果。本文研究工作重点是对交直和交直交型机车做了仿真分析，得到了机车的运行特性。设计了H控制器，并仿真了H控制器对改善机车电能质量的效果。通过仿真了基于H控制的统一电能质量调节器对抑制谐波和补偿无功等方面的治理，通过比较补偿前后的电能质量特性，说明H控制器的优越性能。本研究的新颖之处是模

6、拟了三种两辆机车同时运行的情况，观察统一电能质量调节器对治理在这些情况下的效果。通过仿真牵引供电系统中阻抗和电容发生变化时,H控制器对保持系统稳定性的效果。关键词：牵引供电系统，电能质量,滤波器,谐波抑制，无功补偿IAbstractSTUDYONHARMONICINHIBITIONOFELECTRICRAILWAYBASEDONH-INFINITECONTROLABSTRACTThepowersystemsupplypowerforelectrifiedrailway,itisanimportantpartofthewholep

7、owersysteminChina.However,duetotheoperationcharacteristicsofelectriclocomotiveisnonlinearandunstable,soithasagreatinfluenceonthequalityofthepowersystem.Thenegativesequenceandharmonicsofpowersystemaremoreserious.Sowemanagementoftheelectrifiedrailwaypowerquality,itcanha

8、vepracticalneedsandsignificance.Thearticlemainlyintroducessomeofthedomesticelectriclocomotivemodels,introducestheworkprincip