电气化铁道用谐波和无功补偿装置的研究

【摘要】： 随着用户对供电质量的要求越来越高,电气化铁道用单相工频交流牵引供电系统由于其自身特点对公用电力系统造成了一定的污染,影响了电力系统的供电质量,同时也对公共连接点其它用户的安全、经济运行带来了影响。因此,针对电力牵引负荷的谐波和无功治理是已经成为谐波抑制和无功补偿领域的一个重要课题。 本文首先阐述了并联混合型电力滤波系统(PHPFS)的系统方案和结构原理,对其进行了谐波和无功补偿原理的定量分析,通过理论推导证明了PHPFS具有谐波和无功补偿的功能。 在分析现有的谐波和无功电流检测方法的基础之上提出了单相系统的无功电流检测方法——基于瞬时无功功率理论的单相无功电流检测法,提高了无功检测的速度和精度。同时,详细的分析和研究了定边带宽度控制方式和基于三角波调制的PWM控制方式,根据工程实践要求,采用了一种三角波调制的PWM控制策略,使大功率无功补偿装置在固定频率的条件下工作,提高了电流跟踪的精度。 通过分析PHPFS参数设计的总体要求,找到了PAPF各参数之间的关系式,提出了有源滤波器主电路参数设计的方法;根据现有文献,给出了PF的设计参数。 根据电气化铁道牵引供电系统的特点,在EMTDC/PSCAD环境下建立了包含单相PHPFS的牵引供电系统仿真模型,对PHPFS的谐波和无功补偿特性进行了较为全面深入的研究。所得到的仿真实验结果证实了系统结构、控制策略及参数计算方法的正确性和可行性。