贯通式牵引变电所单相虚拟同步机控制策略研究

发布时间：2023-04-22 16:34

　　牵引供电系统是铁路系统的重要组成部分,为所有列车提供动力来源,同时也是电力系统中重要且特殊的负载,其性能优劣直接影响铁路系统的安全稳定运行和三相电网的电能质量。贯通式牵引供电系统可以彻底取消现行系统中全部电分相,实现牵引网全线贯通;还能够有效降低牵引供电系统对三相电网的负序、谐波影响,并可从灵活适应不同地区的供电制式以及便于分布式能源接入等方面提高系统性能。虚拟同步机控制策略是一种能够模拟同步发电机性能的并网控制策略,是目前并网研究中的重要方向之一,但主要应用于三相电网。本文研究了一种适用于贯通式牵引变电所的单相虚拟同步机控制策略,以期提高贯通式牵引变电所的并网稳定性与系统整体的供电可靠性。本文首先分析了贯通式牵引变电所的结构,其组成为多绕组降压变压器与三相-单相级联变换器,而为了提高三相-单相级联变换器中单个模块的耐压能力,本文选用了二极管箝位三电平拓扑结构,并阐明了其工作原理;然后基于此结构,分别阐述了三相整流器、单相级联逆变器的控制与调制策略。为了降低贯通式牵引变电所的输出电压谐波以及对大滤波电感的需求,单相级联逆变器的输出端采用了LCL型滤波器,并结合贯通式牵引变电所的实际需求...

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 贯通式牵引供电系统
        1.2.2 单相逆变器并网控制策略
        1.2.3 虚拟同步机控制策略
    1.3 论文主要工作
第2章 贯通式牵引变电所结构及其工作原理
    2.1 贯通式牵引变电所结构
    2.2 三相整流器
        2.2.1 三相整流器工作原理
        2.2.2 三相整流器控制策略
        2.2.3 三相整流器调制策略
    2.3 单相级联逆变器
        2.3.1 单相级联逆变器拓扑结构
        2.3.2 单相级联逆变器控制策略
        2.3.3 单相级联逆变器调制策略
    2.4 LCL滤波器
        2.4.1 L型、LC型、LCL型滤波器对比分析
        2.4.2 LCL型滤波器参数计算
    2.5 本章小结
第3章 单相虚拟同步机控制策略
    3.1 虚拟同步机控制策略基本原理
        3.1.1 同步发电机结构与数学模型
        3.1.2 虚拟同步机控制策略基本原理
    3.2 单相虚拟同步机控制策略基本原理
        3.2.1 数学模型
        3.2.2 无功功率-幅值控制模块
        3.2.3 有功功率-频率控制模块
        3.2.4 相位跟踪方法
    3.3 不同工作状态下控制过程分析
        3.3.1 并网过程分析
        3.3.2 给定无功功率或网侧电压幅值波动状态分析
        3.3.3 给定有功功率或网侧电压频率波动状态分析
    3.4 单相虚拟同步机控制与下垂控制对比分析
        3.4.1 下垂控制原理说明
        3.4.2 单相虚拟同步机控制与下垂控制对比分析
    3.5 本章小结
第4章 仿真验证与分析
    4.1 三相整流器仿真
        4.1.1 仿真模型及参数设计
        4.1.2 仿真结果与分析
    4.2 单相级联逆变器仿真
        4.2.1 仿真模型与参数设计
        4.2.2 并网过程仿真验证
        4.2.3 无功功率-幅值控制模块仿真验证
        4.2.4 有功功率-频率控制模块仿真验证
    4.3 本章小结
第5章 实验验证与分析
    5.1 实验整体方案设计
    5.2 单模块单相逆变器实验
        5.2.1 实验模型与参数
        5.2.2 实验结果与分析
    5.3 三模块单相级联逆变器实验
        5.3.1 实验模型与参数
        5.3.2 实验结果与分析
    5.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的论文及科研成果



本文编号：3798011