羅隆福,周穎啟，鄒津海

(1. 湖南大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082；2. 株洲變流技術(shù)國(guó)家工程研究中心，湖南 株洲 412001)

0 引言

電氣化鐵路的牽引負(fù)荷具有不對(duì)稱、非線性等特點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電氣化鐵路牽引系統(tǒng)存在嚴(yán)重的負(fù)序問題，影響到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這種現(xiàn)象已引起國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业年P(guān)注，現(xiàn)有大量關(guān)于電氣化鐵路電能質(zhì)量治理的研究。文獻(xiàn)[1-3]針對(duì)常規(guī)牽引供電系統(tǒng)，采用鐵路功率調(diào)節(jié)器(RPC)、半橋變流器(HBC)這些電力電子器件綜合治理電能質(zhì)量，并取得了良好的效果。

近年來我國(guó)電氣化鐵路發(fā)展迅速，電力機(jī)車不斷提速，常規(guī)牽引供電系統(tǒng)中電分相的存在使得電力機(jī)車的供電頻繁中斷，給列車帶來牽引力和速度的損失，并存在一定的安全隱患[4]。采用同相供電技術(shù)是解決上述問題的有效途徑[5-9]。相較于常規(guī)牽引供電系統(tǒng)，同相供電補(bǔ)償系統(tǒng)中的有源器件(變流器)容量太大，因而成本過高，阻礙了同相供電技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。為了解決上述問題，已有相關(guān)學(xué)者提出了降低同相供電系統(tǒng)變流器容量的方案。文獻(xiàn)[10]基于V/v變壓器，提出了混合電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(HPQC)的電能質(zhì)量改善方案，采用價(jià)格相對(duì)便宜的無源器件(LC、L)發(fā)出無功功率以降低有源部分容量。文獻(xiàn)[11]在文獻(xiàn)[10]的基礎(chǔ)上，將磁控靜止無功補(bǔ)償器(MSVC)與HPQC并聯(lián)，進(jìn)一步降低HPQC的直流電壓和變流器容量。文獻(xiàn)[12]采用類似HPQC的LC耦合鐵路功率調(diào)節(jié)器(LC-RPC)，在電氣化鐵路負(fù)荷隨機(jī)波動(dòng)的條件下分析研究其特性，相比于傳統(tǒng)RPC，LC-RPC的變流器設(shè)計(jì)容量降低了30%～40%。以上方案均可稱為傳統(tǒng)方案，其共同特點(diǎn)是：補(bǔ)償設(shè)備(HPQC、LC-RPC等)置于兩供電臂之間。

圖1 新型補(bǔ)償系統(tǒng)拓?fù)銯ig.1 Topology of novel compensation system

為進(jìn)一步降低補(bǔ)償系統(tǒng)中有源器件的容量，本文提出一種基于V/v變壓器同相牽引供電的新型補(bǔ)償系統(tǒng)。首先對(duì)新型同相牽引供電補(bǔ)償系統(tǒng)的運(yùn)行特性進(jìn)行分析，其次與傳統(tǒng)同相牽引供電補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行有源器件容量的比較，從理論上驗(yàn)證其節(jié)省容量的可行性。然后在負(fù)荷隨機(jī)波動(dòng)的條件下對(duì)補(bǔ)償系統(tǒng)中一些關(guān)鍵器件的參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)選擇。最后，通過仿真驗(yàn)證了本文所提補(bǔ)償系統(tǒng)的有效性和經(jīng)濟(jì)性。

1 同相牽引供電的新型補(bǔ)償系統(tǒng)的拓?fù)?/h2>

基于V/v變壓器同相牽引供電的新型補(bǔ)償系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中，主牽引變將網(wǎng)側(cè)三相110 kV電壓變?yōu)?個(gè)有效值均為27.5 kV的單相電壓uo、uα、uβ，其中uα對(duì)應(yīng)的ac相給牽引負(fù)載供電，uo、uβ對(duì)應(yīng)的ab、bc相分別與HPQC兩側(cè)連接；HPQC由有源器件(2個(gè)背靠背單相電壓源型變流器)和無源器件(Xα、Xβ)組成，其中conα(HPQC的α側(cè)變流器)經(jīng)Xα接入bc相，conβ(β側(cè)變流器)串聯(lián)Xβ后經(jīng)隔離變壓器接入ab相，Xα在工頻下呈感性，Xβ在工頻下呈容性。變流器宜采用多電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可省去2個(gè)體積大的降壓變壓器，同時(shí)為防止主變二次側(cè)因變流器的開關(guān)動(dòng)作而短路，故加入隔離變壓器[11-12]。若機(jī)車類型為低功率因數(shù)的交直型，則還需在負(fù)荷側(cè)并聯(lián)固定電容補(bǔ)償。

2 新型補(bǔ)償系統(tǒng)功率分析及對(duì)比

2.1 新型補(bǔ)償系統(tǒng)功率分析

V/v變壓器副邊輸出2個(gè)幅值相同，相位相差60°的電壓Uα、Uβ，且變壓器副邊a、b端口輸出的電流分別為Ia、Ib。當(dāng)變壓器副邊對(duì)應(yīng)相的輸出電流幅值相同，相位相差120°時(shí)，原邊三相電流完全對(duì)稱，即通過補(bǔ)償系統(tǒng)使副邊輸出滿足式(1)，可實(shí)現(xiàn)治理負(fù)序電流的目的。

(1)

由文獻(xiàn)[13-14]可知，任意一個(gè)三相供電系統(tǒng)都可以看成一個(gè)三端口網(wǎng)絡(luò)模型。為分析方便，將圖1簡(jiǎn)化成圖2，此處關(guān)注的是功率的大小和流向，故與HPQC相關(guān)的隔離變壓器、Xα、Xβ已被省去。電壓、電流、功率的參考方向如圖2所示，由此可得電流、電壓和功率的約束關(guān)系式(2)。假設(shè)Pc+jQc為HPQC向兩端口發(fā)出的功率，如果其中無功功率Qc為正值，表示發(fā)出容性無功，否則表示發(fā)出感性無功。

(2)

其中，Pcαn+jQcαn、Pcβn+jQcβn分別為新型補(bǔ)償系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下HPQC向bc、ab端口發(fā)出的功率；PL+jQL為負(fù)載功率；*表示取共軛。

圖2 新型補(bǔ)償系統(tǒng)拓?fù)浜?jiǎn)化圖Fig.2 Simplified topology diagram of novel compensation system

HPQC的補(bǔ)償機(jī)制與RPC類似[1-2],無法單獨(dú)向系統(tǒng)發(fā)出有功功率，只能在兩側(cè)支路間轉(zhuǎn)移有功功率(α側(cè)向β側(cè)轉(zhuǎn)移)。同時(shí)HPQC還需動(dòng)態(tài)地向兩端口補(bǔ)償無功功率，其產(chǎn)生的總無功功率應(yīng)等于牽引負(fù)荷消耗的無功功率。即HPQC的輸出功率應(yīng)滿足：

(3)

結(jié)合式(1)—(3)，易計(jì)算得到HPQC兩側(cè)輸出功率與牽引負(fù)荷功率之間的約束關(guān)系為：

(4)

2.2 傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)功率對(duì)比分析

傳統(tǒng)V/v變壓器同相供電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖如圖3所示。在傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)中，牽引負(fù)荷連接在ac端口(或bc端口)，HPQC連接在ac、bc 2個(gè)端口之間[10-12]，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電能質(zhì)量的綜合治理。類比于新型補(bǔ)償系統(tǒng)的功率分析，可得到傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)的功率約束方程為：

(5)

其中，Pcαt+jQcαt、Pcβt+jQcβt分別為傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)中HPQC向ac、bc端口發(fā)出的功率。

圖3 傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)拓?fù)浜?jiǎn)化圖Fig.3 Simplified topology diagram of traditional compensation system

表1 2種補(bǔ)償系統(tǒng)中HPQC輸出功率對(duì)比Table 1 Comparison of HPQC output power between two compensation systems

根據(jù)電氣化鐵路日功率因數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示可知[15-16]，在不計(jì)反送功率時(shí)，客貨混跑和重載線路日功率因數(shù)都達(dá)到0.9?？瓦\(yùn)專線中采用交直交型電力機(jī)車的功率因數(shù)更是可達(dá)0.95以上。隨著我國(guó)電氣化鐵路更新?lián)Q代速度變快，低功率因數(shù)的老式交直型電力機(jī)車逐漸淘汰出市場(chǎng)，高功率因數(shù)的交直交型將占據(jù)主要市場(chǎng)，重載情況下功率因數(shù)將逐步提高。新型與傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中有源器件的容量比例系數(shù)m如式(6)所示?？梢姰?dāng)負(fù)載的功率因數(shù)cosφ>0.866時(shí)，m<1，即新型補(bǔ)償系統(tǒng)中的有源設(shè)備容量小于傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)。

(6)

為確保系統(tǒng)的安全可靠性，應(yīng)采用重載時(shí)的牽引負(fù)荷功率作為額定功率進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)。本文提出的方案完全適用于功率因數(shù)高的客運(yùn)專線，為提高其普適性，考慮應(yīng)用在客貨共線上。通過合理安排電力機(jī)車的運(yùn)行時(shí)間，假設(shè)牽引臂上重載時(shí)視在功率相同的交直交型(功率因數(shù)為0.98)和交直型(功率因數(shù)為0.84)電力機(jī)車的比例為2∶1，此時(shí)功率因數(shù)cosφL=0.93。設(shè)牽引負(fù)荷的總視在功率為SL，可得HPQC的單側(cè)最小有源器件容量在新型補(bǔ)償系統(tǒng)中為0.318SL,在傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)中為0.465SL?？梢?，HPQC有源器件的最小容量在新型補(bǔ)償系統(tǒng)中比在傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)中小31.6%，且這個(gè)減少量隨負(fù)載功率因數(shù)的上升而增加。因此，補(bǔ)償系統(tǒng)中HPQC采用的這種新型連接方式可大幅減少變流器容量，使得設(shè)備的采購(gòu)費(fèi)用更低、更經(jīng)濟(jì)。

3 新型補(bǔ)償系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)

鐵路牽引負(fù)荷具有波動(dòng)性大、沖擊性強(qiáng)等特點(diǎn)，這必然會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷的大小和性質(zhì)在不同時(shí)段都截然不同。HPQC兩臂電抗Xα、Xβ的大小和性質(zhì)與變流器的性能和輸出的電壓及電流有著直接的關(guān)系[12]，因此需要對(duì)參數(shù)Xα、Xβ進(jìn)行設(shè)計(jì)。在滿足負(fù)荷處于一定波動(dòng)范圍的條件下，使變流器的最大輸出容量最小，從而保證整個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)安全可靠且經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.1 由負(fù)荷功率求取補(bǔ)償功率波動(dòng)范圍

新型補(bǔ)償系統(tǒng)補(bǔ)償原理相量圖如圖4所示?？梢姦聜?cè)輸出的補(bǔ)償電流Icβ將負(fù)載電流IL轉(zhuǎn)移到UA方向上，同時(shí)α側(cè)輸出的補(bǔ)償電流Icα將反向負(fù)載電流 -IL轉(zhuǎn)移到UC方向上。最終得到校正電流Ia和Ic，顯然當(dāng)Ia=Ic時(shí)，滿足三相對(duì)稱且功率因數(shù)為1。由于兩臂有相似性，下面以α側(cè)為例分析補(bǔ)償系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

圖4 新型補(bǔ)償系統(tǒng)相量圖Fig.4 Phasor diagram of novel compensation system

設(shè)負(fù)載端口電流IL∈(0,ILmax]，φL∈[φLmin,φLmax]。功率因數(shù)取值cosφL∈[0.92,0.98]，則φLmin=11.5°，φLmax=23.1°。忽略端口電壓的波動(dòng)，即Uo=Uβ。根據(jù)圖4中各電流的相量關(guān)系，可得補(bǔ)償后ac端口電流Ia和補(bǔ)償電流Icα的關(guān)系式為：

(7)

(8)

由Icα和Uβ可得α側(cè)視在功率Sα為：

(9)

根據(jù)式(4)計(jì)算得到的α側(cè)視在功率Scαn與式(9)相符，這2種方法相互驗(yàn)證了對(duì)方的可行性和正確性。根據(jù)圖4可得δα與φL的關(guān)系式為：

(10)

其中，ΔIp為α供電臂向β供電臂轉(zhuǎn)移一定量的有功電流，且ΔIp=[ILcos(60°-φL)-ILcos(60°+φL)]/2。

分析式(10)可知，δα關(guān)于φL單調(diào)遞減且δα∈[44.59°,69.67°]。設(shè)δα∈[δαmin,δαmax]，則δαmin、δαmax分別對(duì)應(yīng)于φLmax、φLmin。

3.2 變流器及無源器件參數(shù)選取

新型補(bǔ)償系統(tǒng)中HPQC兩側(cè)支路的等效電路如圖5所示。圖中uβ、uo為V/v變壓器低壓側(cè)端口電壓，uck、ick分別為k(k=α 或)側(cè)變流器的端口基波電壓、補(bǔ)償電流，uXk為k側(cè)無源器件的基波電壓降。α側(cè)變流器經(jīng)電感Lα與uβ相連，β側(cè)變流器串聯(lián)LβCβ后經(jīng)隔離變壓器(變比為1∶1)與uο相連。

圖5 等效電路圖Fig.5 Equivalent circuit diagram

以α側(cè)為例分析設(shè)計(jì)器件參數(shù)，其電壓、電流、功率關(guān)系式為：

(11)

變流器與Xα的參數(shù)選取應(yīng)滿足以下設(shè)計(jì)原則：

a. 考慮到安全性和可靠性，在補(bǔ)償電流Icα(尤其是重載情況下)變動(dòng)范圍內(nèi)，變流器輸出的視在功率應(yīng)小于變流器的設(shè)計(jì)容量Svcα；

b. 選取的Lα應(yīng)盡可能多地分擔(dān)無功功率，減小變流器設(shè)計(jì)容量。

圖6給出了α側(cè)的電壓、電流相量圖。

圖6 α側(cè)電壓、電流相量圖Fig.6 Voltage and current phasor diagram of α-side

結(jié)合式(8)，假設(shè)補(bǔ)償電流Icα∈[0,Icαmax]，補(bǔ)償電流Icα超前于Uβ的角度為δα∈[44.59°,69.67°]。補(bǔ)償電流Icα位于圖6 中扇形MNO陰影所示的范圍內(nèi)。遵循設(shè)計(jì)原則，參數(shù)設(shè)計(jì)的具體步驟如下[12]。

(12)

(13)

(14)

c. 檢驗(yàn)上述步驟所取得的Xαopn和Svcαopn的正確性。變流器正常輸出功率為：

Scα=IcαUcα=

(15)

圖7 α側(cè)Scα和δα、Icα的關(guān)系曲線Fig.7 Curve of Scα vs. δα and Icα in α-side

將Xαopn=Uαsinδαmin/Icαmax代入式(9)，取Icαmax和Uβ為基準(zhǔn)值，可得α側(cè)Scα隨δα、Icα變化的曲線如圖7所示(圖中Scα、Icα為標(biāo)幺值)。分析圖7(a)可得，Icα*=1 p.u.，δα=δαmin時(shí)，Scα*取到最大值0.712 1 p.u.；作Scα*=0.712 1 p.u. 的平面與原圖像相交，其相交線投影到xy平面如圖7(b)所示。即當(dāng)Xα=Xαopn時(shí)，變流器的設(shè)計(jì)容量Svcαopn不僅能夠滿足補(bǔ)償電流Icα在圖6所示的扇形MNO陰影范圍內(nèi)變化，還將變動(dòng)范圍擴(kuò)大到NMT(越靠近OT的補(bǔ)償電流對(duì)應(yīng)的負(fù)載電流功率因數(shù)越高)。

根據(jù)3.1節(jié)求得的Icα與IL、φL的關(guān)系，同樣取ILmax和Uβ為基準(zhǔn)值，由式(8)、(10)可得Icα(其中IL=ILmax)與δα的邊界關(guān)系曲線。此曲線和工程實(shí)際較為接近，故將其稱為“工程設(shè)計(jì)線”，如圖8中點(diǎn)劃線所示，圖8中實(shí)線對(duì)應(yīng)圖7(b)中的相交線(圖中Icα為標(biāo)幺值)。觀察圖8中2條邊界曲線可知，工程設(shè)計(jì)線包含于相交線。對(duì)應(yīng)圖6可知，由3.1節(jié)中根據(jù)變動(dòng)的負(fù)荷功率求得的Icα取值范圍雖超出MNO，但還在TNO范圍內(nèi)。由此可見，根據(jù)上文點(diǎn)N設(shè)計(jì)求得的α側(cè)系統(tǒng)參數(shù)Xαopn和Svcαopn即為最優(yōu)值。將負(fù)載的相關(guān)取值代入式(14)可得通式為：

(16)

(17)

圖8 Icα與δα的關(guān)系曲線Fig.8 Curve of δα vs. Icα

同理，可以推導(dǎo)β側(cè)的Xβopn和Svcβopn通式為：

(18)

(19)

若β側(cè)要考慮濾波，則在Xβopn中的Lβ和Cβ滿足式(18)的條件下，可對(duì)第h次諧波進(jìn)行全調(diào)諧設(shè)計(jì)。

3.3 變流器容量比較

同樣地，設(shè)負(fù)載電流為IL∈(0,ILmax]，φL∈[φLmin,φLmax]。傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示，根據(jù)文獻(xiàn)[12]及上文的推導(dǎo)，可得傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)下HPQC中變流器的最小容量值為：

(20)

結(jié)合式(16)、(18)和(20)，新型與傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)中的有源設(shè)備容量的比例系數(shù)可改進(jìn)為：

(21)

由上文設(shè)定的φLmin=11.5°、φLmax=23.1°，計(jì)算可得m′=0.694。即在相同的負(fù)荷條件下，新型補(bǔ)償系統(tǒng)中的HPQC變流器容量比傳統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的小30%。

4 新型補(bǔ)償系統(tǒng)控制策略

圖9為本文提出的新型補(bǔ)償系統(tǒng)的控制框圖，其補(bǔ)償原理可以根據(jù)3.1節(jié)中的相量圖得到。

圖9 新型補(bǔ)償系統(tǒng)的控制框圖Fig.9 Control block diagram of novel compensation system

設(shè)負(fù)載端電壓uα的表達(dá)式為：

uα=Usin(ωt-π/6)

(22)

負(fù)載電流用傅里葉級(jí)數(shù)表示為：

(23)

(24)

5 仿真實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證本文提出的新型補(bǔ)償系統(tǒng)的同相供電方案的可行性和有效性，在MATLAB/Simulink環(huán)境下搭建了系統(tǒng)仿真模型。其基本參數(shù)如下：網(wǎng)側(cè)三相進(jìn)線短路容量為530 MV·A；V/v變壓器由2個(gè)變比為110 kV∶27.5 kV、容量為20 MV·A的單相變壓器連接組成；參考某牽引變電所的負(fù)荷參數(shù)，其負(fù)載功率SL的上、下限95%概率值分別為SL95%(up)=15.56 MV·A和SL95%(down)=5.5 MV·A，負(fù)荷功率因數(shù)的上、下限95%概率值分別為cos(φL)95%(up)=0.98和cos(φL)95%(down)=0.92。

根據(jù)第3節(jié)設(shè)計(jì)原理可得系統(tǒng)的仿真參數(shù)(取SL95%(up)和cos(φL)95%(down))，同時(shí)根據(jù)文獻(xiàn)[10]對(duì)傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)下HPQC的α側(cè)LC耦合支路的設(shè)計(jì)原理(取SL95%(up)和cos(φL)95%(up))，得到整體仿真參數(shù)如附錄中表A1所示。如果單純采用HPQC治理諧波會(huì)使得成本提高，本文采用固定電容補(bǔ)償治理諧波，仿真中的iL為經(jīng)固定電容補(bǔ)償治理諧波后的負(fù)載電流。負(fù)載電流的參數(shù)見附錄中表A2，表中iL1、iL2、iL3分別模擬重載低功率因數(shù)、中等負(fù)荷、重載高功率因數(shù)情況下的負(fù)載電流。

無補(bǔ)償系統(tǒng)投入時(shí)系統(tǒng)仿真波形如附錄中圖A1所示。從圖中可以看出，由于只有α側(cè)供電臂接有負(fù)載，主變高壓側(cè)只有A相和C相有電流，三相電流中含有較大的負(fù)序和無功成分。這將對(duì)電網(wǎng)的系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行造成巨大威脅。

圖10 投入傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)后的補(bǔ)償結(jié)果Fig.10 Compensation results with traditional compensation system

圖11 投入新型補(bǔ)償系統(tǒng)后的補(bǔ)償結(jié)果Fig.11 Compensation results with novel compensation system

圖10和圖11分別為投入傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)和新型補(bǔ)償系統(tǒng)后系統(tǒng)一次側(cè)的波形，2種補(bǔ)償方式的補(bǔ)償效果對(duì)比如表2所示?？梢娡度?種補(bǔ)償系統(tǒng)后，電能質(zhì)量改善明顯，主變高壓側(cè)三相電流基本對(duì)稱(如表2中電流不平衡度所示)，三相功率因數(shù)cosφ≈1。在治理重載負(fù)荷時(shí)，2種補(bǔ)償系統(tǒng)效果依然顯著，其中新型補(bǔ)償系統(tǒng)在治理高功率因數(shù)負(fù)荷時(shí)效果尤其顯著。這正符合現(xiàn)在電氣化鐵道的發(fā)展趨勢(shì)，即機(jī)車的功率因數(shù)越來越高，驗(yàn)證了新型補(bǔ)償系統(tǒng)是一種高性價(jià)比和高可靠性的同相供電電能質(zhì)量綜合控制系統(tǒng)。

由表2可知，在治理效果差不多的情況下，新型補(bǔ)償系統(tǒng)中HPQC兩側(cè)變流器的輸出功率明顯比傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)中的要低得多。且當(dāng)牽引側(cè)處于重載時(shí)，2種補(bǔ)償系統(tǒng)中HPQC兩側(cè)變流器輸出功率最大，接近變流器的容量設(shè)計(jì)值。由此驗(yàn)證了上文的推導(dǎo)，新型補(bǔ)償系統(tǒng)中的有源器件最小設(shè)計(jì)容量比傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量低31.2%，采用新型補(bǔ)償系統(tǒng)的同相供電方案可以大幅降低采購(gòu)成本。

表2 2種補(bǔ)償系統(tǒng)補(bǔ)償結(jié)果對(duì)比Table 2 Comparison of compensation results between two compensation systems

6 結(jié)論

為解決電氣化鐵路中電能質(zhì)量有源器件的容量問題，本文基于V/v變壓器同相供電系統(tǒng)提出一種采用HPQC的新型補(bǔ)償系統(tǒng);詳細(xì)地分析了新型補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及補(bǔ)償原理，同時(shí)與傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)在有源器件的最小容量設(shè)計(jì)方面進(jìn)行對(duì)比分析。當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)大于0.866時(shí)，新型補(bǔ)償系統(tǒng)中的有源設(shè)備容量要小于傳統(tǒng)補(bǔ)償系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合鐵路機(jī)車負(fù)荷具有隨機(jī)波動(dòng)的特點(diǎn)，對(duì)新型補(bǔ)償系統(tǒng)中的無源器件和有源器件的容量參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化分析。提出對(duì)新型補(bǔ)償系統(tǒng)的控制策略，并通過仿真驗(yàn)證了其補(bǔ)償效果及節(jié)容能力的有效性。

附錄見本刊網(wǎng)絡(luò)版(http:∥www.epae.cn)。