CRH2型动车组谐波分析及谐波建模

发布时间：2020-04-05 15:18

【摘要】：中国高速铁路网提供了便捷安全的交通工具,也提升了中国在世界上的影响力。但是,电力机车作为电力网非线性负荷会导致谐波污染。本文对交直交型CRH2动车组进行谐波分析和谐波建模研究。通过EMTP-ATP建立了 CRH2型高速动车组牵引传动系统仿真模型,得到动车组在不同运行条件下的网侧电压和电流谐波波形,并研究了机车网侧电流在不同工况下的幅值、相角特性。针对FFT分析谐波存在频谱泄漏的问题,通过对比相邻周期波形差异,找到合适的时域截断窗长,使其频率分辨率高于目前FFT分析机车谐波时的分辨率,从而使得网侧电流特征谐波与间谐波的计算更加准确;利用FFT对动车组进行谐波分析时,考虑到动车组逆变器-牵引电机系统的影响,网侧电流特征谐波幅值增大,产生新的间谐波。为动车组谐波建模奠定了基础。提出了主动波动量法,分别利用电容器投切、改变系统侧阻值、谐波源注入法等构成波动量,用于动车组谐波阻抗测量,分析了三种方法的优缺点和波动大小对测量谐波阻抗和谐波源结果的影响。其中谐波源注入法构成波动量,可人为控制注入谐波大小,调节PCC处谐波波动,优于电容器投切和改变系统侧阻值构成波动量的谐波阻抗测量方法,计算结果更准确。建立了能有效描述高速动车组谐波特性的模型—非耦合谐波Norton模型,并通过误差分析,验证了模型的有效性;利用ARMAFIT拟合动车组谐波阻抗,在ATP中搭建了动车组谐波模型,对于评估和分析电气化铁路牵引负荷谐波对电力系统电能质量的影响具有重要意义。
【图文】：

模型图,动车组,整流器,主电路

图 2.2 动车组整流器主电路模型TPDraw 中动车组整流器的控制模块如图 2.3。整流器采用瞬态电流双闭环路由直流电压控制，内部回路由交流侧电流控制。在 ATPDraw 中的锁相AC 侧电压的相位用于调制波的计算。采集中间的实际 DC 电压值作为负反值和实际值之间的差值，然后再从PLL和AC侧接受信号，并将其输入到M用于计算调制波。对直流 TACS 电源分别进行积分、正弦函数、反正弦函将载波和调制波输入到 MODELS 模块中，通过一定比例控制后，，根据整调制原理[24]，将两者进行比较，产生并输出脉冲信号，应用于主电路图中CS 控制端子，并施加脉冲。

模型图,瞬态电流,整流器,控制模型

图 2.2 动车组整流器主电路模型ATPDraw 中动车组整流器的控制模块如图 2.3。整流器采用瞬态电流双闭环控制，外部回路由直流电压控制，内部回路由交流侧电流控制。在 ATPDraw 中的锁相环可以收集 AC 侧电压的相位用于调制波的计算。采集中间的实际 DC 电压值作为负反馈去计算给定值和实际值之间的差值，然后再从PLL和AC侧接受信号，并将其输入到MODELS模块，用于计算调制波。对直流 TACS 电源分别进行积分、正弦函数、反正弦函数得到载波。将载波和调制波输入到 MODELS 模块中，通过一定比例控制后，根据整流器的SPWM 调制原理[24]，将两者进行比较，产生并输出脉冲信号，应用于主电路图中 IGBT的 TACS 控制端子，并施加脉冲。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM711

【参考文献】