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高速铁路牵引负荷建模及分析

周盛  
【摘要】:高速铁路因其具有快捷、安全、舒适的优点,近年来在我国发展迅速。它的建设与发展为我国提供了安全可靠、高速度、大运量的运力保障,但是高铁牵引供电系统作为一种大容量、冲击性强的非线性负荷,对公用电网,尤其是电网结构尚不十分强健的我国电力系统的电能质量势必会造成一定影响。 为了适应我国高速铁路快速发展的新形势,给电力系统规划、运行与控制提供准确的依据,本文主要在已有的动车组仿真模型基础上,分别从单独的机车负荷建模和整个牵引供电系统建模两部分入手来研究高铁负荷特性。这也是“国家科技支撑计划”其中一个子课题“高速铁路牵引供电品质研究”的重要组成部分。 CRH3和CRH-200这两种典型动车组的牵引传动系统主要由牵引变压器、牵引变流器和牵引电动机组成。根据它们的负荷组成特性,本文采用感应电动机模型并联静态模型的综合负荷模型结构建立了以上两种动车组负荷的等值模型,并利用PSO算法和内点法对模型中的参数进行了辨识。 动车组负荷是整个高铁牵引负荷的主要组成部分。依据京津城际高铁的列车运行图,并结合牵引网-机车耦合计算的结果,我们取得了列车在一个追踪间隔内的功率变化曲线。依据以上数据,同时结合牵引网结构的时变性,本文提出了感应电动机并联指数模型的综合负荷模型来描述整个牵引网,对各个供电臂根据各个时段运行列车数量不同,分别建模。从算例中的功率曲线拟合结果来看,该模型具有较好的描述能力,可以用于牵引供电系统与公用电网交互影响的仿真研究中。 最后,我们在C语言的环境下设计了一套简捷的高铁负荷建模软件。该软件包括了数据筛选,负荷建模、模型仿真绘图三个模块。这部分实际上是对前面建模工作的一个整合。


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