探析韶山型电力机车功率因数补偿及谐波抑制装置的研究

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1、中南大学硕士学位论文韶山型电力机车功率因数补偿及谐波抑制装置的研究姓名：徐宗祥申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：蒋新华;刘友梅20030101中南大学硕士学位论文摘要论文在系统论述现代功率因数补偿技术的发展和应用特点的基础上，分析了在我国电气化铁道上运行的SS系列交直电力机车的功率因数较低和谐波干扰电流问题，从总体上提出了一套分析该问题的理论方法和仿真方法。针对典型电力机车主电路结构特点和实际运行上况，建立了主电路数学模型，并应用迭代方法求解各模型系数，导出了机车取用电流数学表达式，利用快速傅立叶变换伊FT)仿真计算了机车

2、主电路的各次谐波电流及对功率因数的影响。设计了功率因数补偿及谐波抑制装置并提供了参数选择方法；对装置应用效果实测分析和仿真分析，从理论和实践两个方面说明其有效性。提出了一种牵引变电所无功补偿兼滤波装置(PTF)与车载功率因数补偿装置的定量关系计算方法，为牵引供电、电力机车两部门间的有机配合和电气化铁路功率因数补偿和谐波问题的合理解决提供了理论基础。文章还分析了补偿装置的投切原则和投切过程的控制、保护措施，补偿装置的极限工作状态，补偿电路故障产生的原因以及需采取的措施。关键词：机车主电路谐波抑制功率因数补偿中南大学硕士学位论文PFCAⅡdBa

3、lanceHarmonicResearchonAC-DCDrivjngEIectricLocomotiveAbstractThepaperPutsforwardasetoftheoreticmeansandemulationalmethodofanalyzingthepmblemof10werpowerfktorandharmonicinterfereoftype—SSelectriclocomotiVenmning。ntheelectricrailwayofourcoumrMbasedondiscussillgdeVelopmentand

4、applicationofmodempowerfhctorc。mpensationtechlique．InallusiontorepresematiVeelectric1。comotivemaillcircuhconfigurationandfactualgoillg，establishillgmaillcircuitmathmodeland矗ndillgthemodelcoe饿c{entbyrepeatingway’usingFFTtocalculateharmoniccurreminmaincircuhandinfluenceonpow

5、er＆to￡PFCisdesignedandmethodofitsprefererlcesisprovided；fieldtestingandemlatjonalamlyzingshowitsValidity．Inordertoresolvepowerfactorandharmonicinreasonbythecooper“onoftransformersubstationaIldIocoInotive．br‘mg血gforwardaquantitatiVecalculationmethodo“herelationofPTFintransf

6、ormersubstationaIldPFConthelocomotiVe．Thep印era11alyzeson—ofr如ndamentandmanipulation，sa士、eguard，1imitingcondition，failurecausesa11dres01ventsaboutPFC．Keywor出：maincircuitofElectricLocomotiVeBalanceHarmoⅡicPFC中南大学硕十学位论文第一章绪论1．1电气化铁道的功率因数及谐波我国干线铁路运行的电力机车大多是Ss系列相控型电力机车，电力机车具有牵引

7、力大，过载能力强、环境污染小等许多优点。能够满足重载货运，高速客运及客货两用运输要求。相控电力机车带来的一个主要问题是功率因数与谐波干扰问题。当整流半控桥的段数小于三段且无功率因数补偿装置时，功率因数之低及谐波干扰之大，可达到无法忍受的程度。如我国1970年代从法国进口的40台6G型电力机车，其中38台为两段半控整流桥，另两台具有全控桥，能实现再生制动，无功率因数补偿装置(PFC)，牵引时其功率因数平均只有o．6～o．7，且产生强大的谐波，造成接触网25kV电压波形严重畸变。对于一般两段或三段半控桥相控型电力机车，由于整流回路中的平波电抗器

8、及电机绕组使该电路成为了‘个大的感性负载电路，如无容性功率因数补偿装置，则其平均功率因数在O．82左右。提高功率因数带来的好处有：I、减少输电线和变电所变压器的功率损耗。当电力机