基于V_v变压器同相供电的新型接线补偿系统

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1、学校代号10532学号S150900641分类号TM76密级公开硕士学位论文基于V/v变压器同相供电的新型接线补偿系统学位申请人姓名周颖启培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称罗隆福教授学科专业电气工程研究方向电气化铁道电能质量治理论文提交日期2018年4月20日学校代号：10532学号：S150900641密级：公开湖南大学硕士学位论文基于V/v变压器同相供电的新型接线补偿系统学位申请人姓名：周颖启导师姓名及职称：罗隆福教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电气工程论文提交日期：2018年4月20日

2、论文答辩日期：2018年5月17日答辩委员会主席：李勇教授AnewwiringcompensationsystemforV/vco-phasetractionpowersupplysystembyZHOUYingqiB.E.(HunanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofengineeringinElectricalEngineeringintheGraduate

3、SchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorLUOLongfuApril,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日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

4、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。本人授权湖南大学可以将本学位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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在_____年解密后适用本授权书。2、不保密。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I基于V/v变压器同相供电的新型接线补偿系统摘要电气化铁路作为一种能耗低、运载力强、对环境友好的现代化交通运输工具，在社会经济发展和国民生活中起着

5、举足轻重的作用。电力机车属于一种大功率单相负荷，其在运行过程中不仅给牵引供电系统带来诸如负序、谐波、无功等电能质量问题，还存在电分相问题。同相供电系统是一种能够综合解决以上电气化铁路问题的可靠方案，受到广泛关注，但存在有源补偿装置容量大，系统成本过高的问题，使得该方案难以在实际应用中得到普及。因此如何在不降低综合补偿能力前提条件下，有效减少有源装置容量，是同相供电技术发展所面临的重要课题。本文首先综述了国内外电气化铁路的发展历程和现状，介绍铁路供电系统面临的主要问题及产生原因。归纳总结现有的治理方案，重点介

6、绍同相供电系统。对比分析各种补偿装置的拓扑结构及特性，甄选出混合铁路功率调节器(HPQC)。研究HPQC的补偿机制及节容原理，即在原有RPC的两个变流器交流侧分别串联LC支路和L支路，以降低变压器端口电压从而有效低有源装置（变流器）容量。提出基于V/v变压器同相供电的新型接线补偿系统，不同于补偿装置的传统接法，该系统将补偿装置HPQC两端接入V/v变压器二次侧不与牵引负荷相接的两相。根据电路原理分析新型接线补偿系统的拓扑结构，在完全补偿的情况下，求得HPQC两侧的输出功率与牵引负荷功率之间的数学关系。作为参

7、照，采用同样的方法分析传统接线补偿系统，得到3个功率之间的数学关系。在牵引负荷相同的情况下，对比两种接线补偿系统下HPQC两侧的输出功率，证明新型接线补偿系统是一种节容性更好、适应铁路发展趋势的优良补偿系统。鉴于实际电气化铁路负荷具有波动性和随机性，本文提出了在牵引负荷随机变动下HPQC两侧阻抗支路的设计原则。采用数学语言精确地描述最佳阻抗支路参数的选取，使得在HPQC的补偿功率输出满足补偿需求情况下其中的变流器容量取到最小。根据设计原则，求取两种接线补偿系统下HPQC两侧最佳阻抗支路和变流器最大输出功率。

8、对比分析在牵引负荷变化下，两种接线方式HPQC变流器容量最大输出功率，再次证明新型接线补偿系统同样具有节容的优势。最后，研究两种接线补偿系统的控制系统。为使参考信号的检测更加准确，基于瞬时功率理论提出一种改进型参考信号检测方法。为保证HPQC中变流器直流侧电压的稳定，对两个变流器都进行闭环控制，并采用滞环比较控制技术为对电流信号进行跟踪。使用Simulink软件搭建仿真模型，进行仿真验证。关键词：同相供电系统；电