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《韶山_型电力机车概率谐波电流计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、162000年7月25日Jul.25,2000韶山Ⅰ型电力机车概率谐波电流计算李建华,韩奕,黄石柱,夏道止(西安交通大学电气工程学院,西安710049)摘要:建立了韶山Ⅰ型(SS1)电力机车运动过程的动态数学模型,提出了一种计算电力机车各次谐波电流概率分布的方法。在数学模型中模拟了机车从启动、加速、调整、制动直至停止的全过程;根据韶山Ⅰ型电力机车的特点和实际运行情况,考虑了机车运行的不确定性,把主要的随机变量引入数学模型中,用蒙特卡罗法对机车的随机模型进行数值计算。韶山Ⅰ型电力机车的各次谐波电流概率分布算例的计算结
2、果表明了该方法的有效性。关键词:电力机车;概率谐波电流;蒙特卡罗法中图分类号:TM7440引言周电压不相等的方法,可以获得等差的33级电压,各级交流空载电压值可由下式计算:近10多年来,由于铁道电气化的普及,电力机125(n-1)车负荷已经成为影响电力系统运行的重要谐波源之U2=40+(1)2一,对其所产生的确定性谐波电流已有一些有效的其中n为变压器的挡位1～33。[1～3]计算方法。但实际上,电力机车是一种随机性很强的负荷,确定性的模型并不能全面地反映其产生的各次谐波电流的总体水平和分布情况。为了比较全面、准确地
3、了解电力机车所产生谐波电流的规律,就需要模拟机车的动态运行状况以及影响其运行状[4]况的随机因素。针对这一目的,本文建立了韶山Ⅰ型电力机车从启动、加速、制动直至停止全过程的动态模型,同时考虑了其运行中主要的随机因素,利用蒙特卡罗法对电力机车的动态过程进行了模拟计算,从而提出了一种计算电力机车谐波电流概率分布的模型和计算方法,为准确地研究机车谐波源的图1SS1型电力机车电气原理图特性奠定了一定的基础。Fig.1Principlediagramoftype-SS1electriclocomotive1SS1型电力机车动
4、态过程的模拟变压器变比计算如式(2):文献[1]中详细介绍了SS1型电力机车主电路U2的工作原理和机车的确定性模型。本文在文献[1]的KT=(2)U1基础上,计及机车运动方程,建立了机车的动态模其中U1为变压器高压侧电压。型。对文献[5]提供的牵引电机磁化曲线进行了韶山Ⅰ型电力机车的简化电气原理图如图1所5段线性化模拟,得到电机反电势计算公式:示。其中,AX为主变压器的高压绕组,主变压器低E=E0n+KrnId(3)压绕组由2个固定绕组a1—x1和a2—x2及2个具有其中Id为电枢电流。7个抽头8段调压绕组01—1
5、与02—9所组成,利用低在启动开始阶段采用E0n为零的直线方程,根据压侧调压开关K进行正接和反接及正半周与负半电流的不断增加,改变直线方程中E0n和Krn的值,来反映电流与反电势之间的非线性关系,使其尽量收稿日期:1999-12-30。与牵引电动机的实际特性一致。根据计算结果可知,国家自然科学基金重点资助项目(59737140)。对反电势进行这样的处理,能够满足动态过程模拟第24卷第14期Vol.24No.14·学术论文·李建华等韶山Ⅰ型电力机车概率谐波电流计算17的需要。将模拟反电势的公式用于文献[1]的数学模i
6、(t)=i1(t)-i2(t)(14)型中,可计算出图1所示的一个周期的电流i1(t),i(t)为周期性函数,对i(t)进行傅里叶分解后,可得i2(t)随时间变化的规律。下面论述SS1型电力机车到t时刻接触网中的基波电流分量和各次谐波电动态过程的模拟。流。同时也可以求出t时刻直流侧电枢电流为:根据力学定律,机车在运动过程中速度和位移id(t)=i1(t)+i2(t)(15)的变化满足如下微分方程式:id(t)也为周期性函数,对id(t)进行傅里叶分解后,dv可得到直流电流分量Id0t和各次谐波电流,进而可计=a(4
7、)dt算出电动机的端电压Udt。利用以上各式便可以逐步dS计算出机车在运动过程中的速度、位移及谐波电流。=v(5)dt韶山Ⅰ型电力机车在停车过程中采用电阻制动其中S,v和a分别为机车的位移、速度和加速度。方式,不向电网输送谐波电流。因此只需加一个适当加速度与机车牵引力FK、列车阻力FZ、机车重的阻力矩,使机车在规定的距离内速度降为0即可。量M以及载重量Z之间的关系为:机车动态过程模拟计算步骤如下:9.8(FK+FZ)a=(6)a.输入原始数据;M+Zb.置总时间T=0,总距离S=0,初始速度v=机车牵引力FK与电动
8、机转矩、转速、轮缘线速0,并设置积分计算步长!t,置变压器挡位为1;度、传动装置效率及电动机的效率等有关,经推导[5]c.按式(12)～式(15)计算机车电流,进行傅里得:叶分解,得出机车交流侧基波和各次谐波电流、直流0.367UdId0gFK=(7)侧直流分量Id0和各次谐波电流,并计算电动机端电v压Ud;其中为电动机的效率;g为传动装置的效率;d
