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适用于电气化铁道的静止无功发生器SVG的研究

作　者: 张永刚
导　师: 肖彦君
学　校: 中国铁道科学研究院
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 电气化铁道 无功补偿 静止无功发生器
分类号: TM761.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


电气化铁道牵引功率大，能源利用率高，对环境的污染小，具有良好的发展前景。随着电气化铁道运营里程的不断增加和铁路运输列车的提速，电气化铁道的电能质量问题亟待解决。与传统的无功补偿装置相比，静止无功发生器SVG具有明显的优越性。本文从SVG的运行原理出发，根据电气化铁道无功补偿的需要，对适用于电气化铁道的SVG各项关键技术进行了研究。首先通过分析对比，确定了单相链式多电平结构作为SVG的主电路结构；接着对SVG的电流检测方法进行了详细设计，并通过仿真验证了其可行性；第三对SVG控制系统中的主要问题，如电流跟踪方式的选择与优化、直流侧电容电压控制方式进行了研究；第四根据电气化铁道供电的实际情况，对接入系统的SVG各项参数进行了分析设计，并利用设计的参数对电气化铁道上SVG的无功补偿效果进行了仿真验证。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 研究背景  9-13
    1.1.1 电气化铁道供电简介  9-11
    1.1.2 我国电气化铁道的发展  11-12
    1.1.3 电气化铁道发展面临的问题  12-13
  1.2 无功补偿技术的发展  13-15
  1.3 各种无功补偿技术的性能比较  15-16
  1.4 SVG 的应用现状及发展  16-18
  1.5 论文的主要研究内容和结构安排  18-19
    1.5.1 论文主要研究内容  18-19
    1.5.2 论文的结构安排  19
  1.6 总结  19-20
2. SVG 工作原理及建模分析  20-30
  2.1 传统无功功率理论  20-21
    2.1.1 正弦电路的无功功率和功率因数  20-21
    2.1.2 非正弦电路的无功功率和功率因数  21
  2.2 SVG 等效电路及工作原理  21-25
    2.2.1 SVG 主电路类型  21-22
    2.2.2 SVG 等效电路  22-23
    2.2.3 SVG 工作原理分析  23-25
  2.3 SVG 数学建模  25-27
  2.4 控制策略  27-29
    2.4.1 电流间接控制  27-28
    2.4.2 电流直接控制  28-29
  2.5 总结  29-30
3. SVG 主电路结构  30-41
  3.1 提高逆变器容量的措施  30-31
  3.2 多重化主电路结构研究  31-33
  3.3 多电平主电路结构研究  33-36
    3.3.1 二极管钳位的多电平结构  33-34
    3.3.2 飞跨电容钳位多电平结构  34-35
    3.3.3 多电平链式结构  35-36
  3.4 链式多电平结构与其它结构的性能对比  36-37
  3.5 本文中采用的主电路结构  37-40
  3.6 总结  40-41
4 SVG 无功电流检测方法研究  41-60
  4.1 常见的电流检测方法  41-42
  4.2 基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测法  42-51
    4.2.1 瞬时无功功率理论  42-45
    4.2.2 pq 检测法  45-46
    4.2.3 ipiq 检测法  46-51
  4.3 适用于电气化铁道的改进型谐波电流检测法  51-59
    4.3.1 单相供电问题  51-53
    4.3.2 负序问题  53-54
    4.3.3 锁相环问题  54-59
  4.4 总结  59-60
5. SVG 控制系统研究  60-66
  5.1 控制系统构成  60
  5.2 电流控制电路设计  60-64
    5.2.1 逆变器常用的 PWM 控制技术  60-63
    5.2.2 适用于电气化铁道无功补偿的电流滞环控制  63-64
  5.3 主电路主要问题  64-65
  5.4 总结  65-66
6. 基于 IGCT 的 SVG 主电路参数设计  66-74
  6.1 IGCT 结构及工作原理  67-70
    6.1.1 IGCT 的结构  67-69
    6.1.2 IGCT 的工作原理  69
    6.1.3 IGCT 的性能特点  69-70
  6.2 主电路相关参数确定  70-72
  6.3 系统保护设计  72-73
  6.4 总结  73-74
7 SVG 系统仿真分析  74-82
  7.1 仿真软件 matlab 简介  74
  7.2 电气化铁道牵引系统主电路模型  74-76
  7.3 电流检测模型  76-77
  7.4 SVG 模型  77-78
  7.5 系统仿真分析  78-81
  7.6 总结  81-82
8. 全文总结与展望  82-84
致谢  84-85
参考文献  85-88
详细摘要  88-109

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化 > 自动调整 > 电压与无功功率的自动调整
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