电力电子技术的新型牵引供电系统研究.docx

电力电子技术的新型牵引供电系统研究摘要：牵引供电系统存在着谐波、无功、负序等等其自身无法解决的问题。并且对高速铁路的安全运行构成了严重的威胁。主要是探究了利用电力电子技术和构成的新型牵引供电系统。新系统具有综合经济技术性能优越的强大优势其通信防护效果也比较好。利用电力电子技术可以有效的滤除谐波消除系统不平衡现象实现稳定的为用户供电的目的。主要是从利用电力电子技术构建的新型牵引供电系统优势来增强供电的可靠性与安全性入手针对其存在的问题提出了相应的方案。关键词：电力电子；牵引供电系统；优势；问题；对策1利用电力电子技术构建的新型牵引供电系统优势1.1节省了自动过分相装置的投资费用为了实现自动过分相限制大部分都安装自动过分相装置。这样的设备投资巨大并且日常的维护频繁维护的投入也不少同时也比较复杂的。比如：1000公里左右的铁路地面自动过分相装置其投资超过600万元。那么采用新型车载自动过分相只需要在线路旁边设置磁铁在火车上装一个控制器这样便有限的减少了自动过分相装置的投资费用[1]。1.2节约电价牵引供电系统中采用同一端口供电负荷的均衡性得到良好改善提高了变压器负荷侧的功率因数降低了负序电流不对称情况释放了变压器的容量降低了变压器油温升有效的降低了耗电量[2]。1.3节省的变压器有功功率损耗费用牵引变压器有功功率的主要损耗是铜耗和铁耗。在同相供电系统中因为负序和谐波功率可以被潮流控制补偿甚至是消除。那么牵引负荷三相对称牵引变压器的损耗可以得到降低。2现有牵引供电系统的主要问题首先现在的牵引供电系统为了节省开支大部分使用单相工频交流制。但是这种方式主要是系统三相严重不平衡其交流电气化的铁道牵引负荷不平衡。当两个臂负荷完全相同的情况下采用平衡变换的变压器电流不对称程度的情况非常严重。由于两臂同时有的负荷小并且机车类型和机车工作状态的负荷有不同。三相总是处于严重不平衡的状态[3]。其次换相联接后任意3个异相供电臂都有相同负荷时3个异相供电臂负荷都不同。换相联接对三相不平衡的特点改善效果不明显程。此外换相联接后的分相绝缘器使用使电力机车安全平稳通过存在较大的隐患。并且无论是分相或是分段绝缘器在电气上的使用都是相对脆弱的部分。如果有高速列车通过时绝缘器形成的硬点都会对受电弓形成严重威胁绝缘器同时也会烧损。并且这给火车司机的操作带来了很大的不便。再次是谐波与无功问题带来的一些问题。我国的电气化铁道运行的流器电力机车在不同的工作状态下其牵引负荷电流相位角的变化幅度不一样致使功率因数也十分不稳定。当高速机车处于再生制动时机车电流反馈牵引网电流相位角变回相对滞后。发生牵引网短路故障时故障电流相位角也同样滞后。正常的工况下相位角的大幅度变化和牵引负荷电流动态的波动幅度不同意这使得补偿无功功率的难度加大[4]。3利用电力电子技术构建的新型牵引供电系统3.1新型牵引供电系统的结构无源对称补偿技术和电力电子技术都是解决现有牵引供电系统存在的问题的有效方法。这样有良好的动态平衡与补偿效果其结构效果明显。它主要由牵引主变压器和平衡变换装置所构成可以起到变压平衡变换、补偿负载无功和谐波的作用。一般情况下有源滤波器主要是用于抑制谐波和补偿无功而同相供电系统的平衡变换装置的另外一个重要功能就是实现平衡变换。3.2同相牵引变电所的结构同相牵引变电所的结构与主变压器接线的方式以及平衡变换装置的结构变压器等等的连接方式有很大关。有时可能变压器接线的方式有很多种同相AT牵引变电所也就有多种接线类型。比如：三相三桥臂变流器结构或两“背对背”单相变流器结构等等[5]。3.3两单相变流器变电所结构两单相变流器构成的同相牵引变电所结构（图）虚线部分是主变压器它主要采用的是三相变四相平衡变压器其阻抗匹配平衡变压器构成方式清晰可见。3.4三相四桥臂变流器的结构构建三相四桥臂变流器为核心的平衡变换装置。主要是通过对平衡变换装置适当控制使得各变电输出的同相位电压取消了分相绝缘器从而可以实现同相供电达到三相的完全平衡。主要工作优势是。其只需要一台工作变压器和一台平衡变换装置。并且它的接线简单资金投入低后期维护方便。平衡变换装置的容量不会受到主变压器的影响。一旦平衡变换装置的故障时系统就可以为无通信提供防护能力采用最简单的直供方式可以保持继续供电。平衡变换装置主要由四桥臂变流器构成其控制方法会比较较复杂一些如果平衡变换装置出现一些故障时牵引网将可能会失去通信防护的能力。本文主要是对新型的同相牵引供电系统开展了一些谈论主要分析了基于无源对称补偿技术等等。随着我国高速铁路的