基于斯科特变压器斜边同相供电小功率试验平台的搭建
发布时间：2022-02-21 07:05
从上世纪50年代至今,我国电气化铁路的发展经历了翻天覆地的变化。但由于牵引供电系统的结构和负载机车的特殊性,目前现有的牵引供电系统存在的问题主要集中在以下两个方面,其一是牵引负荷的不平衡性,会造成电力系统侧负序电流和高次谐波含量增大、功率因数降低等不良影响;其次是过分相问题,目前牵引供电系统采用的是相序轮换的供电方式,列车在不同的供电臂之间运行会存在过分相,其会引发严重的暂态过程如暂态过电压和速度降落,严重限制了电气化铁路尤其是高速铁路的长足发展。为了解决过分相导致的问题,国内外学者提出了对牵引供电系统采用同相供电的方式,即所有的供电臂都采用同一相序,取消和减少了分相绝缘器的使用。为了到达这一目的,需在牵引供电所加入电能质量调节装置,弥补由于同相供电对供电系统带来的影响。因此,同相供电的研究对于高速铁路的发展具有十分重要的意义。本文根据国内外对同相供电的研究现状,在假设采用同相供电的基础上,分析一种新型的供电形式,即采用斯科特变压器的斜边进行供电,所谓斜边,即将变压器的两个副边绕组首尾相接串联起来,共同为负载进行供电,这种供电形式仍然是一种不平衡的供电方式,所以使用隔离的交-直-交（A...
【文章来源】：北京交通大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文研究主要内容
2 调制和电流检测技术
2.1 瞬时无功功率理论
2.2 PWM整流器
2.2.1 PWM整流器基本介绍
2.2.2 PWM整流器基本原理
2.3 牵引负荷有功无功分量的提取
2.3.1 两相电流构造技术
2.3.2 三相电流构造技术
2.3.3 有功电流分离技术
2.3.4 无锁相环电流分流技术
2.4 牵引负荷平衡控制策略
2.4.1 瞬态电流控制
2.4.2 预测电流控制
2.4.3 比例谐振控制
2.4.4 虚拟dq变换控制
2.5 调制算法
2.5.1 基于载波的PWM
2.5.2 滞环PWM
2.5.3 空间矢量PWM
2.6 本章小结
3 Scott斜边供电同相供电系统
3.1 Scott斜边供电同相供电系统结构
3.2 Scott变压器的结构和原理
3.3 Scott变压器斜边供电补偿原理
3.3.1 同相补偿装置结构
3.3.2 同相补偿原理
3.3.3 同相补偿功率分析
3.3.4 斜边同相供电电流控制和调制策略
3.4 Scott变压器斜边供电与传统形式的比较
3.4.1 直角边供电的容量利用率
3.4.2 斜边供电的容量利用率
3.4.3 两种供电形式容量利用率的对比
3.5 斜边供电几种控制系统结构的提出
3.5.1 瞬态电流控制系统
3.5.2 滞环电流控制系统
3.5.3 间接电流控制系统
3.6 本章小结
4 Scott斜边同相供电系统的仿真分析
4.1 电路参数选取的计算
4.1.1 交流侧电感参数设计
4.1.2 直流侧电容参数设计
4.1.3 直流侧二次滤波器的参数设计
4.1.4 系统仿真参数
4.1.5 隔离变压器结构
4.2 仿真电路的搭建
4.2.1 主电路仿真的搭建
4.2.2 有功电流分离和指令电流生成的搭建
4.2.3 α、β相控制电路的搭建
4.3 仿真结果分析
4.3.1 牵引工况下的仿真结果分析
4.3.2 负载突变工况下的仿真结果分析
4.4 本章小结
5 Scott斜边同相供电小功率平台开发
5.1 dSPACE简介
5.2 硬件系统与器件选型
5.2.1 Scott变压器的选择
5.2.2 电感、电容参数选取
5.2.3 IGBT组合H桥电路
5.2.4 dSPACE实物仿真平台
5.3 软件配套方案
5.3.1 锁相环模块的原理
5.3.2 巴特沃斯低通滤波器模块的原理
5.3.3 PI调节器模块的原理
5.3.4 系统的软件保护
5.3.5 负载电流、电压的采集
5.4 小实验平台调试和结果分析
5.4.1 小功率试验平台
5.4.2 波形数据分析
5.5 本章小结
6 总结与展望
参考文献
附录A
作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]计及参数误差的永磁同步电机最优虚拟矢量预测电流控制[J]. 康劲松,李旭东,王硕. 电工技术学报. 2018(24)
[2]应用于MMC环流抑制的准PR控制器参数设计[J]. 赵庆玉,余发山,何国锋,韩耀飞,樊晓虹,申慧方. 可再生能源. 2018(01)
[3]并联型APF比例谐振控制优化研究[J]. 吴雷,夏世平. 电子测量技术. 2017(12)
[4]基于准比例谐振和比例积分复合控制并网逆变器研究[J]. 唐渊,姜文刚. 电子设计工程. 2017(23)
[5]基于dq坐标变换的单相逆变器控制技术[J]. 游江,林茜,董浩. 应用科技. 2017(03)
[6]基于旋转坐标系的单相PWM整流器的仿真研究[J]. 邱迪. 科技创新与应用. 2016(20)
[7]有功电流分离法在三相电网谐波检测中的应用与研究[J]. 陶忠正,刘军,刘邓,李月凡. 上海电气技术. 2016(01)
[8]基于改进虚拟支路法的高速铁路牵引网串联谐振分析[J]. 王斌,邱忠才,韩旭东,姜晓锋,高仕斌. 电力自动化设备. 2015(11)
[9]牵引网与交直交列车耦合系统谐波谐振特性仿真研究[J]. 崔恒斌,冯晓云,林轩,王青元. 中国电机工程学报. 2014(16)
[10]一种反馈校正补偿的预测电流控制方法[J]. 苗震宇,朱良梅,贲洪奇,孙莹莹. 电力电子技术. 2013(09)
博士论文
[1]牵引供电系统阻抗频率特性测试技术研究[D]. 刘秋降.北京交通大学 2018
[2]高速铁路牵引供电系统谐波传输及谐振规律研究[D]. 胡海涛.西南交通大学 2014
[3]基于电压源换流器的高压直流输电系统控制策略研究[D]. 周国梁.华北电力大学（河北） 2009
[4]牵引供电系统负序问题研究[D]. 万庆祝.清华大学 2008
硕士论文
[1]贯通同相供电技术方案优化研究[D]. 顾立新.西南交通大学 2017
[2]基于MMC的同相供电变流器控制策略研究[D]. 董小鹏.西南交通大学 2017
[3]电气化铁路高次谐波谐振与对策研究[D]. 李子晗.西南交通大学 2015
[4]基于三相—单相变换器的贯通式同相供电系统研究[D]. 王远.西南交通大学 2013
[5]贯通供电系统中的多电平三相—单相交直交变换器设计[D]. 徐闵.西南交通大学 2013
[6]电铁同相供电系统方案研究[D]. 霍长龙.西南交通大学 2010
[7]同相供电装置控制策略研究[D]. 魏光.西南交通大学 2009
[8]电气化铁路同相供电技术研究[D]. 吴萍.西南交通大学 2008
[9]电铁供电系统单相有源电力滤波器的研究[D]. 陈莉.西安理工大学 2007
[10]无锁相环的谐波与无功电流实时检测方法研究[D]. 丁菊霞.西南交通大学 2007
本文编号：3636747
【文章来源】：北京交通大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文研究主要内容
2 调制和电流检测技术
2.1 瞬时无功功率理论
2.2 PWM整流器
2.2.1 PWM整流器基本介绍
2.2.2 PWM整流器基本原理
2.3 牵引负荷有功无功分量的提取
2.3.1 两相电流构造技术
2.3.2 三相电流构造技术
2.3.3 有功电流分离技术
2.3.4 无锁相环电流分流技术
2.4 牵引负荷平衡控制策略
2.4.1 瞬态电流控制
2.4.2 预测电流控制
2.4.3 比例谐振控制
2.4.4 虚拟dq变换控制
2.5 调制算法
2.5.1 基于载波的PWM
2.5.2 滞环PWM
2.5.3 空间矢量PWM
2.6 本章小结
3 Scott斜边供电同相供电系统
3.1 Scott斜边供电同相供电系统结构
3.2 Scott变压器的结构和原理
3.3 Scott变压器斜边供电补偿原理
3.3.1 同相补偿装置结构
3.3.2 同相补偿原理
3.3.3 同相补偿功率分析
3.3.4 斜边同相供电电流控制和调制策略
3.4 Scott变压器斜边供电与传统形式的比较
3.4.1 直角边供电的容量利用率
3.4.2 斜边供电的容量利用率
3.4.3 两种供电形式容量利用率的对比
3.5 斜边供电几种控制系统结构的提出
3.5.1 瞬态电流控制系统
3.5.2 滞环电流控制系统
3.5.3 间接电流控制系统
3.6 本章小结
4 Scott斜边同相供电系统的仿真分析
4.1 电路参数选取的计算
4.1.1 交流侧电感参数设计
4.1.2 直流侧电容参数设计
4.1.3 直流侧二次滤波器的参数设计
4.1.4 系统仿真参数
4.1.5 隔离变压器结构
4.2 仿真电路的搭建
4.2.1 主电路仿真的搭建
4.2.2 有功电流分离和指令电流生成的搭建
4.2.3 α、β相控制电路的搭建
4.3 仿真结果分析
4.3.1 牵引工况下的仿真结果分析
4.3.2 负载突变工况下的仿真结果分析
4.4 本章小结
5 Scott斜边同相供电小功率平台开发
5.1 dSPACE简介
5.2 硬件系统与器件选型
5.2.1 Scott变压器的选择
5.2.2 电感、电容参数选取
5.2.3 IGBT组合H桥电路
5.2.4 dSPACE实物仿真平台
5.3 软件配套方案
5.3.1 锁相环模块的原理
5.3.2 巴特沃斯低通滤波器模块的原理
5.3.3 PI调节器模块的原理
5.3.4 系统的软件保护
5.3.5 负载电流、电压的采集
5.4 小实验平台调试和结果分析
5.4.1 小功率试验平台
5.4.2 波形数据分析
5.5 本章小结
6 总结与展望
参考文献
附录A
作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]计及参数误差的永磁同步电机最优虚拟矢量预测电流控制[J]. 康劲松,李旭东,王硕. 电工技术学报. 2018(24)
[2]应用于MMC环流抑制的准PR控制器参数设计[J]. 赵庆玉,余发山,何国锋,韩耀飞,樊晓虹,申慧方. 可再生能源. 2018(01)
[3]并联型APF比例谐振控制优化研究[J]. 吴雷,夏世平. 电子测量技术. 2017(12)
[4]基于准比例谐振和比例积分复合控制并网逆变器研究[J]. 唐渊,姜文刚. 电子设计工程. 2017(23)
[5]基于dq坐标变换的单相逆变器控制技术[J]. 游江,林茜,董浩. 应用科技. 2017(03)
[6]基于旋转坐标系的单相PWM整流器的仿真研究[J]. 邱迪. 科技创新与应用. 2016(20)
[7]有功电流分离法在三相电网谐波检测中的应用与研究[J]. 陶忠正,刘军,刘邓,李月凡. 上海电气技术. 2016(01)
[8]基于改进虚拟支路法的高速铁路牵引网串联谐振分析[J]. 王斌,邱忠才,韩旭东,姜晓锋,高仕斌. 电力自动化设备. 2015(11)
[9]牵引网与交直交列车耦合系统谐波谐振特性仿真研究[J]. 崔恒斌,冯晓云,林轩,王青元. 中国电机工程学报. 2014(16)
[10]一种反馈校正补偿的预测电流控制方法[J]. 苗震宇,朱良梅,贲洪奇,孙莹莹. 电力电子技术. 2013(09)
博士论文
[1]牵引供电系统阻抗频率特性测试技术研究[D]. 刘秋降.北京交通大学 2018
[2]高速铁路牵引供电系统谐波传输及谐振规律研究[D]. 胡海涛.西南交通大学 2014
[3]基于电压源换流器的高压直流输电系统控制策略研究[D]. 周国梁.华北电力大学（河北） 2009
[4]牵引供电系统负序问题研究[D]. 万庆祝.清华大学 2008
硕士论文
[1]贯通同相供电技术方案优化研究[D]. 顾立新.西南交通大学 2017
[2]基于MMC的同相供电变流器控制策略研究[D]. 董小鹏.西南交通大学 2017
[3]电气化铁路高次谐波谐振与对策研究[D]. 李子晗.西南交通大学 2015
[4]基于三相—单相变换器的贯通式同相供电系统研究[D]. 王远.西南交通大学 2013
[5]贯通供电系统中的多电平三相—单相交直交变换器设计[D]. 徐闵.西南交通大学 2013
[6]电铁同相供电系统方案研究[D]. 霍长龙.西南交通大学 2010
[7]同相供电装置控制策略研究[D]. 魏光.西南交通大学 2009
[8]电气化铁路同相供电技术研究[D]. 吴萍.西南交通大学 2008
[9]电铁供电系统单相有源电力滤波器的研究[D]. 陈莉.西安理工大学 2007
[10]无锁相环的谐波与无功电流实时检测方法研究[D]. 丁菊霞.西南交通大学 2007
本文编号：3636747
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