【摘 要】
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随着我国高速铁路的快速发展,至2020年高速铁路的营业里程已达到3.8万公里,对百万人口及以上城市覆盖率超过95%。在高速铁路迎来极速发展的同时,高速铁路牵引供电网与动车组耦合系统发生的低频振荡问题也愈发频繁,严重影响了高速铁路运行的安全性和稳定性。本文以CRH3型动车组为研究对象,搭建了车网耦合系统仿真模型,重点研究了低频振荡现象的产生机理、影响因素以及抑制策略。首先,介绍了牵引供电系统的组成部
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随着我国高速铁路的快速发展,至2020年高速铁路的营业里程已达到3.8万公里,对百万人口及以上城市覆盖率超过95%。在高速铁路迎来极速发展的同时,高速铁路牵引供电网与动车组耦合系统发生的低频振荡问题也愈发频繁,严重影响了高速铁路运行的安全性和稳定性。本文以CRH3型动车组为研究对象,搭建了车网耦合系统仿真模型,重点研究了低频振荡现象的产生机理、影响因素以及抑制策略。首先,介绍了牵引供电系统的组成部分,给出牵引网导线参数的计算方法,阐述了CRH3型动车组牵引传动系统的拓扑结构以及四象限变流器的控制策略。基于Matlab/simulink软件建立高速铁路车网耦合系统的时域仿真模型,重现了车网低频振荡现象,验证了仿真模型的正确性,为车网低频振荡的研究提供了仿真平台。其次,分别计算出牵引供电系统和动车组的等效阻抗,运用阻抗比的稳定性分析方法,分析了车网耦合系统的稳定性,解释了低频振荡现象的产生机理。根据阻抗比判据和伯德图理论探究了牵引网供电线路长度、牵引变压器容量以及动车组控制参数对车网系统稳定性的影响,为车网低频振荡的抑制策略提供了理论依据。最后,结合车网耦合系统的稳定性分析,验证了通过调控动车组同时启动数量和变流器电压环控制参数抑制低频振荡的有效性。提出了一种基于改进型STATCOM的低频振荡抑制策略。该策略采用基于模糊控制的STATCOM装置对牵引网侧电压动态无功补偿,从而达到抑制低频振荡的目的。仿真结果表明该策略与传统PI控制的STATCOM抑制策略相比,能够更有效的抑制低频振荡现象,保证动车组的稳定运行。
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