動態條件下的高速鐵路牽引供電系統非線性諧振研究

《動態條件下的高速鐵路牽引供電系統非線性諧振研究》是依託西南交通大學，由高仕斌擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：動態條件下的高速鐵路牽引供電系統非線性諧振研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：高仕斌
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

高速鐵路實際運營表明，諧振會對牽引供電系統造成極大危害，且有些現象難以用傳統的諧波諧振理論進行分析解釋。為此，本項目提出計及動態運行條件下(環境動態變化、工況動態變化、功率動態變化)的牽引供電系統非線性諧波諧振機理研究，探索由非線性感性負荷(動車組)與時變參數(牽引網分布參數)激發的諧振現象，揭示該類諧振的產生、傳輸、滲透機理與規律。主要研究內容包括：研究牽引網分布參數在不同環境下的計算方法；研究非線性感性的牽引負荷模型的描述、分析方法；研究非線性感性負荷激發的諧波諧振分析方法，揭示諧振的產生、傳輸和滲透機理，並找出諧振關聯元件及參數；研究動態運行條件下的諧波諧振分析方法，揭示環境、功率和運行工況動態變化等情況下的諧振機理。項目旨在解釋和分析牽引供電系統運行中此類非線性諧振現象，對及時預防或者治理可能出現的諧振危害，保障高速鐵路牽引供電系統的高安全可靠運營具有重要的理論和實用價值。

結題摘要

隨著大功率、高速度、高行車密度的時變非線性負荷-動車組的廣泛運營，牽引供電系統的電能質量問題日益凸顯。高速鐵路牽引供電系統由於機車負荷功率大、電流頻帶較寬，牽引網諧波諧振時有發生。諧波諧振會引起牽引網電壓、電流的嚴重畸變，進一步使動車組諧波電流增大，導致牽引網形成諧振過電壓，引起設備燒損，影響正常的鐵路運輸。 因此，本項目建立了6組不同功率、不同工況下的動車組Norton等效諧波模型，建立了動態切割下的牽引網多導體傳輸模型，形成了車網聯合模型。同時，基於背景諧波實測數據，建立了三相電網的背景諧波機率統計模型；提出了基於行車運行圖的牽引供電系統動態基波/諧波潮流計算方法，實現了牽引供電系統的綜合電能質量評估。研究了牽引供電系統的諧波產生、傳輸、放大規律以及諧振機理，使用諧波放大法、模態分析法、敏感度分析法等深入研究牽引供電系統的諧波諧振規律、影響因素以及敏感度指標。改進了諧振模態分析方法，提出了基於復矩陣的模態敏感度分析方法，同時提出了Newton-Raphson疊代的諧振頻率轉移與抑制方法。此外，對比和分析了無源濾波器的諧振阻尼和高頻阻尼特性，提出了基於C-型濾波器的牽引供電系統諧波抑制方法。並將這些方法擴展套用到風電場、光伏發電等系統中。 本項目形成了包括高速鐵路牽引供電系統基波/諧波建模、動態諧波潮流計算及評估、諧波諧振分析、諧波治理的理論體系。套用本文方法，可以切實的提高牽引供電系統的供電品質，有效降低因諧波諧振問題造成的危害。