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牵引变电所无功谐波综合补偿方案研究


作者:唐敏 李群湛,贺建闽 来源:不详 时间:06-04-07 加入收藏加入收藏夹
关键字:电气化铁道;谐波补偿 ;无功补偿 ;有源电力滤波器;混合补偿器  补偿器


    (4)可调无功补偿装置参数
    降压变压器漏感为0.064 H
    并联电抗器电感为0.9 H
    本文对上述混合补偿方案下的无功补偿的效果进行了仿真验证。在电力机车基波电流有效值为235A,功率因数为0.823的牵引工况下,投入混合补偿器,取得了很好的补偿效果。补偿后的平均功率因数达到了0.94。在基波电流剧烈波动的情况下,混合补偿器亦能实现跟踪补偿。图5为仿真采用的系统电压源的波形及各次谐波含量。
    表1为电源频率为50Hz时的各滤波方式的滤波效果比较。未加滤波装置时系统电流总畸变率为22.63 %,从表1中可以看出:无源滤波装置滤波效果不够理想,滤波后的系统电流总畸变率为8.3%,

    在加装小容量(400kVA)的APF后,滤波效果大为改善,3~15次谐波含量都有较大幅度的降低,使系统电流总畸变率THDI降到1.95%。

     图6(a)、(b)分别为滤波前后牵引变压器次边的电压波形,滤波后系统电压总畸变率THDU由5.82%降到2.31%,对应的公共联接点(pcc)上的THDU也由3.5%降到2.25%。图6(c)、(d)分别为滤波前后牵引变压器次边的电流波形,滤波后THDI由22.63%降为1.95% 。图7为电源频率为50.5Hz时仅加装PPF与加装PPF和APF时的系统电流谐波含量对比图。从图7可以看出,当电压源的频率发生偏移时,PPF的滤波能力下降,系统电流的THDI由8.3%升到9.8%。此时由于APF的作用,混合补偿器仍保持了较好的滤波能力,系统电流的THDI为2.1%。仿真结果证明:由于采用了锁相环来跟踪电源电压的频率与相位,并将锁相环的输出作为电压参考信号,将此谐波及无功电流检测方案用数字信号处理芯片(或其他微处理器)来实现时,检测的结果不受频偏的影响。APF能在电压源的频率发生偏移的情况下,保证混合补偿器仍有很好的滤波能力,此时由于装置的主要无功元件仍是电感和电容,混合滤波器的滤波效果还是要受到频偏影响的。

    为考察滤波系统的抗背景谐波干扰能力,本文对系统电压源频率为49.5Hz时的空载工况进行了仿真。此时,只有电压源一个谐波源,且背景谐波电压的影响严重,仿真采用的系统电压源如图5所示。比较仅加装PPF以及加装PPF和APF两种情况下的滤波效果,得到如图8所示的仿真结果。仿真结果表明:APF能有效阻止背景谐波进入PPF,使混合补偿器具有较强的防止串联谐振的能力。


5  结论
       本文提出了适用于电气化铁道的混合补偿器的结构,讨论了混合补偿器控制策略及无功和谐波电流检测方法,并在MATLAB 6.1提供的仿真平台上进行了仿真分析,得出了如下结论:
       (1)低压晶闸管可调无功补偿装置可以对负荷无功进行跟踪补偿。该装置自身不产生谐波,和APF配合使用时不影响其滤波特性。[FS:PAGE]
    (2)小容量的APF与PPF串联后并联在母线上能够极大地改善滤波效果。APF能有效阻止背景谐波进入PPF,防止PPF过载,并使PPF的抗谐振能力明显增强。
    (3)本文采用的谐波及无功电流检测方法有较好的实时性,能自动跟踪被测信号的频率,保证系统电源在发生频偏的情况下,检测结果不受影响, APF能保持较强的滤波能力。

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