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从电气化铁路牵引网获取三相交流电源的方法研究

作　者: 王斌
导　师: 高仕斌
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 单—三相电源变换原理电气化铁路牵引网电能质量仿真分析
分类号: U224
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 238次
引　用: 1次
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内容摘要

电气化铁路沿线存在大量不同类型的非牵引用电负荷，如照明、动力等。这些非牵引用电的需要贯穿在电气化铁道建设的开始与整个运行期间，它直接关系到电气化铁道的建设、运行和发展。但长期以来，非牵引负荷用电的问题并未引起足够的重视，缺乏深入的研究和讨论，这样就使非牵引用电困难或者得不到经济合理的解决。如果能直接从电气化铁路牵引网获取较高质量的电源便可以有效地解决这个问题，但是，电气化铁路牵引网是单相交流电源，存在电压波动较大、谐波含量丰富等电能质量问题。因此，研究如何把电气化铁路牵引网上具有电压波动较大、谐波含量丰富等特征的单相交流电源变换成电压较为稳定、谐波含量符合要求、对称的三相交流电源具有十分重要的意义。本文讨论了单相电源变换为三相电源的基本分相原理，介绍了几种单—三相电源变换的理论方案及其控制规则，并作了比较；运用仿真软件MATLAB／Simulink，建立了单—三相电源变换技术、牵引供电系统、电力机车的数学模型，组成了仿真系统，仿真分析了在电力机车各种工况下，从牵引网取得的三相电源的电能质量，仿真分析表明：运用并联电容—电感和双电容变换原理在三相对称负载不变的情况下，可以从牵引网上得到对称的三相电源，但这种方法不能抑制谐波和电压波动；在仿真分析的基础上，对基于动态补偿的单—三相电源变换方法进行了改进，提出了适用于从电气化铁路牵引网获取三相电源的变换方法，并进行了仿真验证，仿真分析表明：这种方法可以有效解决稳压、谐波抑制、三相输出电源对称性这三个问题，从而可以运用这种方法从电气化铁路牵引网获得三相电源；在上述工作的基础上，设计了从电气化铁路牵引网获取三相交流电源的理论方案。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-13
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 本文的主要工作  11-13
第2章电源变换原理  13-24
  2.1 单相交流电源变三相交流电源的分相原理  13-14
  2.2 电阻电感变换原理  14-15
  2.3 电阻电容变换原理  15-16
  2.4 单电容变换原理  16-18
  2.5 串联电容—电感及双电容变换原理  18-19
    2.5.1 串联电容—电感变换原理  18-19
    2.5.2 串联双电容变换原理  19
  2.6 并联电容—电感及双电容变换原理  19-21
    2.6.1 并联电容—电感变换原理  19-20
    2.6.2 并联双电容变换原理  20-21
  2.7 本章小结  21-24
第3章从牵引网获取三相交流电源的电能质量分析  24-52
  3.1 仿真模型的建立  24-40
    3.1.1 单—三相电源变换技术仿真模块  24-25
    3.1.2 牵引供电系统仿真模块  25-30
      3.1.2.1 AT供电牵引网的参数计算  26-28
      3.1.2.2 AT牵引供电系统主变压器接线类型选择  28-30
    3.1.3 电力机车仿真模块  30-39
      3.1.3.1 交—直型电力机车原理  31
      3.1.3.2 交—直—交电力机车原理  31-35
      3.1.3.3 交-直-交电力机车仿真模块  35-39
    3.1.4 测量模块  39-40
  3.2 各种工况下的电能质量仿真与分析  40-49
    3.2.1 机车合主断路器时  40-42
    3.2.2 惰行状态  42-43
    3.2.3 正常牵引工况时  43-45
    3.2.4 再生工况及机车启动时  45-46
    3.2.5 多台机车运行时  46-48
    3.2.6 牵引网电压波动及影响的仿真分析  48-49
  3.3 本章小结  49-52
第4章电源变换技术的改进  52-78
  4.1 基于TSC的单-三相变换方法  52-53
  4.2 基于TCR的单-三相变换方法  53-62
  4.3 适用从电气化铁路牵引网获取三相电源的变换方法  62-72
    4.3.1 单相变压器的设计  62-66
    4.3.2 稳压器的设计  66-68
    4.3.3 滤波器组的设计  68-72
  4.4 仿真验证  72-75
    4.4.1 稳压环节的仿真验证  72-73
    4.4.1 滤波环节及三相交流电源对称性的仿真验证  73-75
  4.5 适用于从电气化铁路牵引网获取三相电源的变换装置的实现方案  75-77
    4.5.1 硬件结构  75-76
    4.5.2 软件流程  76-77
  4.6 从电气化铁路牵引网获取电源的接线方案  77
  4.7 本章小结  77-78
结论与展望  78-80
致谢  80-81
参考文献  81-86
攻读硕士学位期间发表的学术论文  86

从电气化铁路牵引网获取三相交流电源的方法研究

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