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《北京交通大学》 2014年
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基于电流信息的列车不断电过分相技术研究

冉旺  
【摘要】:摘要:在单相工频交流供电的铁路牵引供电系统中,由于分相区的存在,在一定程度上制约了电气化铁路向更高速、更重载的方向发展。本文围绕列车过分相时实现不断电、无冲击两大目标,基于电流信息进行列车不断电过分相系统的研究,研究的问题主要包括系统方案、列车位置检测方案、列车过分相电气暂态过程、电子开关工程设计等几个方面。 本论文对现有的列车自动过分相技术方案进行了对比,重点研究了地面自动过分相的现有系统方案和列车位置传感器,并分析了它们的优点与不足。在此基础上对电子开关列车不断电过分相进行系统优化,提出了列车不断电过分相系统的两种新方案,分别是中性区无位置传感器的系统方案和中性区安装一套位置传感器的系统方案。基于接触网电压和列车电流信息,进一步研究了地面电子开关的控制时序。本论文提出的方案,可有效缩短列车过分相的断电时间,列车过分相时可保持牵引力不丢失。 本论文针对现有列车位置检测方法应用于电子开关系统中存在的不足,提出了基于接触网电流信息的列车位置检测方法。通过研究牵引供电方式、接触网结构分析了该方法的可行性。对接触网阻抗单元进行建模,得出了承力索电流和吊弦电流的分布规律。提出了一种基于承力索电流信息的列车位置检测方法和三种基于吊弦电流信息的列车位置检测方法。以上列车位置检测是通过监测接触网电流来实现的,因此本文设计了电流监测装置,并设计了将电流监测装置安装在支柱和腕臂上的安装方式。本文提出的列车位置检测方法可准确的定位列车受电弓的位置。 本论文从理论上对列车过分相的电气暂态过程进行了研究,探讨了过电压和过电流产生的机理。通过对暂态过程的分析提出了地面开关切换过程中抑制过电流的解决方案,实现列车无冲击通过分相区。在电子开关控制过程中,接触网电压和开关负载电流的相位信息非常重要,本文对常见的几种相位检测方法进行了研究和对比,加权最小二乘法响应快,鲁棒性好,在谐波含量较大的电压波形中能准确的检测出基波相位,将该相位检测方法用于电子开关的列车带电过分相系统中检测电压、电流相位可以得到最优的结果。 本论文进行了电子开关的器件选型和串联器件均压电路设计。并对晶闸管串联阀组的门极触发进行的研究,基于光隔离驱动技术研究了高压自取能技术,设计了从高压侧直接获取电能提供给晶闸管门极触发电路的取能电路,实验结果表明该取能电路可以满足高压晶闸管串联阀组的触发电路的电源需求。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U223.5;TM933.1

【参考文献】
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