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1、第1章同相供电系统结构及原理2.1二相YN，dll扌妥线变压器结构和扌妥线特点2.1.1YN,dH接线变压器结构和原理YN,dll变压器是电力系统中最常用的三相变压器，图2-1(1)是变压器的绕组连接情况，图2-1(2)是变压器一次侧和二次侧电压的相量图。YN,dll变压器一次侧采用星形接线方式并且中性点可接地，二次侧采用三角形连接，Q相绕组的首端和b相绕组的尾端相连；正常工作时，变压器次边线电压超前变压器原边线电压30°相角⑷。ABCIfIf・5yth(1)(2)(1)绕组连接图(2)原次边电压向量图
2、图2-1三相YN,dll接线变压器原理图2.1.2采用YN,dll接线变压器的牵引供电结构现行牵引供电方式下，采用YN,dll接线变压器作为牵引变压器原理如图2・2所示。变压器原边接入电力系统三相输电线，变压器一二次侧对应的同相绕组相互平行，一二次侧对应绕组的同名端在同一侧，次边绕组的c端子接地和钢轨，另两个端子°、b分别接到上、下行牵引侧两母线上，通过牵引母线分别向两侧对应的供屯臂接触网供电⑻。ABCA▼Ic图2・2现有供电方式下三相YN,dll接线变压器接线图由图2・2可以看出，几、匕•分别为左右两
3、侧供电臂牵引网电压。牵引变压器正常运行吋一次侧与二次侧电压的相量关系如图2-3所示。牵引变压器运行吋牵引屯压、屯流的相量图如图2・4所示。由图可知，两供电臂电压相位相差6(7,□□□□□□高压侧屯压匕C超前低压侧人30=牵引网电压几、几超前电流仃、人相位角分别为©和©。图2・4变压器电压、电流相量图图2-3变压器一、二次侧电压相量图2.1.3YN,dl1牵引变压器一、二次侧电流关系变压器原边电流为Jc,变压器低压侧三相绕组的相电压为几、几、二牵引网左右供电臂牵引电流为1、h,存在以下关系式［叫(2-1)
4、由于牵引负荷是单相负荷，具有单和独立性和不对称性，当变压器次边电流不对称时，由式(2・1)可知，牵引变压器一次侧电流也将不对称，导致电力系统中岀现负序和无功电流「另一方面，电力机车大多为交-直整流型，取流时产生大量谐波也将通过变压器传到一次侧，造成电力系统谐波污染。2.2基于YN,dll接线变压器的同相供电系统结构本文构建的同相供电系统屮主变压器选择YN,dll接线变压器。图2-5为直接供电方式下，基于YN,dll牵引变压器的同相供电系统结构图，和现有的牵引变电所相比，增加了平衡补偿装置，平衡变换装置可
5、以完全消除牵引负荷造成的负序、谐波、无功等问题，从电力系统侧看牵引供电系统仅相当于一个纯阻性的三相对称负载，变压器容量也得到充分利用。Awk图2・5基于YN,dll牵引变压器的同相供电结构图2.3平衡变换装置结构及补偿原理2.3.1平衡变换装置结构分析在同相供电系统中,平衡变换装置的主电路都为PWM变流器，根据其桥臂的结构和与牵引变压器负荷侧连接的方式，平衡变换装置乂分为两单相变流器背靠背结构、三相三桥臂变流器结构、三相四桥臂变流器结构。本文针对三相YN,dll接线变压器选用的是三相三桥臂变流器结构。1
6、IaazJ••KJsss-4ipb_-iH7-^WXZVWVXWVXT1」T3iX_,」診」T5图2-6三相三桥臂变流器结构图图2・6为三相三桥臂变流器结构图，图中变流器三个端口i“、i“、匚严通过降压变压器和YN,dll副边三个端口相连。交流侧电感L具有限制电流脉动幅度,降低冲击负荷对装置产生的大电流损害，滤除谐波的作用。2.3.2平衡变换原理系统等效电路如图2・5所示匚、匚、：为变压器一次侧三相电流；咕%、为变压器次边三相电流；匚为负载电流；爲、ish.isc为平衡变换装置输出的综合补偿电流包括无功
7、、谐波、负序电流。设电力系统侧相电压为(2-2)uA-^2Uasinat式中：UA——变压器高压侧A相电压有效值。根据YN,dll接线变压器接线关系可得二次侧负载电压和电流表达式为:uL(t)=42Uacsinai图2-6三相三桥臂变流器结构图图2・6为三相三桥臂变流器结构图，图中变流器三个端口i“、i“、匚严通过降压变压器和YN,dll副边三个端口相连。交流侧电感L具有限制电流脉动幅度,降低冲击负荷对装置产生的大电流损害，滤除谐波的作用。2.3.2平衡变换原理系统等效电路如图2・5所示匚、匚、：为变压
8、器一次侧三相电流；咕%、为变压器次边三相电流；匚为负载电流；爲、ish.isc为平衡变换装置输出的综合补偿电流包括无功、谐波、负序电流。设电力系统侧相电压为(2-2)uA-^2Uasinat式中：UA——变压器高压侧A相电压有效值。根据YN,dll接线变压器接线关系可得二次侧负载电压和电流表达式为:uL(t)=42Uacsinaiooi/t)=血工人sinJncot+Q)71=1(2-4)式中：%负载端口电压有效值；iH,(pn分别为负载电
