电气化铁道牵引供电系统111

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1、西南交通大学本科毕业设计（论文）第I页摘要电气化铁道牵引供电系统由于使用频繁变化的单相交流负荷，因此存在供电系统三相不平衡、无功和谐波电流等问题。虽然牵引变压器可以解决三相不平衡的问题，但由于其换相联接导致各供电区段电压不同相，所以还是必须采用分相绝缘器。而分相绝缘器却是供电的薄弱环节，使得机车不能连续无阻的受流，这限制了高速和重载铁路的发展。因此本文想到采用变压器原边无需轮换的同相供电技术，变电所仅单相供电，避免了分相绝缘器的设置。对于变压器的选择，本文选用Vv接线变压器，因为基于有源滤波器和Vv接线变压器的同相供电系统能够通过实时监测补偿电流来达到控制有源滤波器，滤除无功和谐波电流以及平

2、衡三相的目的。本文不仅研究了Vv接线变压器和三相三桥臂变流器的系统结构还对直接供电方式下的同相供电系统结构进行了模拟仿真。通过对系统平衡变换条件的讨论，得出了滤波器所需指令电流与负载电流的变化关系；同时对系统各部分容量及容量利用率和平衡变换装置工作时的系统功率关系进行了探讨，对有源滤波器指令电流的生成方法和滤波器的控制方法进行了研究。本文采用MATLAB/SIMULINK模拟仿真软件对设计的同相供电系统进行了仿真分析。仿真结果表明在完全补偿条件下，同相供电方案是可行且正确的。该方案的优点在于能够实现三相平衡，在满足高速和重载机车的运行要求下，取消了电分相，另外在无需再单独设置补偿器的前提下改

3、善了无功和谐波问题。关键词：同相供电；Vv接线变压器；有源滤波器西南交通大学本科毕业设计（论文）第34页第1章绪论1.1电气化铁道牵引供电系统电气化铁道牵引供电系统主要是通过牵引变电所与电力系统相互连接。供电系统主要由牵引网和牵引变电所组成，其中牵引网又由接触网、接地线、轨道(地)及相关设备共同组成。1.牵引变电所以降压、分相以及给牵引负荷供电为主要功能的牵引变压器是牵引变电所设备的主要构成部分。为了满足牵引供电系统电流大、电压高的用电需求，牵引变压器采取了不同的接线方式，这也同时减轻了其对电力系统产生的不对称影响。其中纯单相接线、Vv接线、Y/△-11接线和三相-两相平衡接线已经成为牵引变

4、压器常见的接线方法。2.牵引供电方式分类由于通讯受到干扰或者自身的技术需求等问题的存在，牵引供电系统为了解决如上问题，逐渐发展出了下列几种供电方式：(1)直接供电方式直接供电方式是直接由轨道(地)与接触网以及吸上线组成的牵引网的供电方式。这种供电方式有许多的优点，如：牵引网回路的结构十分简单，并且经济投入少，最关键的是使用过程中不需要过多的维修；但同时这种方式也有一些缺点，比如它会严重干扰和影响通讯线路，并且需要很高的钢轨电位。(2)BT供电方式这种方式的主要工作原理是，将变压器变比为1:1的吸流变压器以一定距离的间隔设置在牵引网中，其中一次线圈和二次线圈都以串联的方式分别接在接触网和轨道、

5、回流线中，这种供电方式也叫吸流变压器的供电方式。(3)AT供电方式AT供电方式也叫自耦变压器供电方式，自耦变压器配置的绕组匝数为。其中电力机车受电弓上的电压仅为接触线和正馈线间的电压的二分之一，电力机车受电弓上的电压的供电方式与前两种供电方式一样。AT供电方式的西南交通大学本科毕业设计（论文）第34页工作特点是可以成倍的提高牵引供电的电压，相较于BT供电方式而言，由于牵引变电所的间距较大，所以对邻近通讯线路的防护效果较好。(1)CC供电方式当电铁穿越长隧道或大城市时，前面几种方式将不再适用，这时采用CC供电方式比较合适，CC供电方式亦指供电方式为同轴电力电缆的供电方法。1.2高速铁路牵引供电

6、系统高速铁路牵引供电系统对牵引供电系统有更高、更严的要求，他与普速铁路相比，高速铁路牵引供电系统需要更大的单相功率，并且目前高速铁路牵引供电系统的许多技术和问题都正处于研究阶段，并未得到真正的解决。1.2.1国内外高速铁路牵引供电系统特点日本、法国和德国是世界高铁技术的引领者，拥有先进的高铁的牵引供电系统，早在1964年日本就建成并开通了世界上的第一条高铁。随着科技的进步，目前很多国家的高铁的牵引供电系统全都有了很大的改进，也已经达到了较高的水平。下面就几个发达国家的高铁技术展开表述：1.日本AT供电方式由日本铁研所开发并应用于日本新干线项目，每60km建立一个变电所，变电所提供的最大的电流

7、范围在2000~3000A之间。新干线将AT供电方式定义为牵引供电方式的标准。由于变形伍德桥接线和斯科特接线的三相变压器能够减少系统的负序，因此被日本用在了一般牵引变压器中。同时日本为了防止再生工况（即一臂牵引，一臂再生）下，平衡变压器的平衡效果被严重恶化，因此采用了移相ScottSVC(无功补偿)、单相SVC、不等边ScottSVC、三相接线SVC等补偿装置。另外，日本还研究了单相负载补偿装置(SFC)，用