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第一篇电气化铁路论文范文参考：电气化铁路供电系统电能质量综合补偿技术研究
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电气化铁路是经济和社会发展的大动脉,机车牵引供电网的安全和稳定性关系着电气化铁路的正常运营.由于电力机车采取单相和整流方式供电,电力机车负荷产生的负序、谐波和无功等电能质量问题,严重威胁着电气化铁路牵引供电网和上级电力系统的安全和稳定运行.因此,必须采取有效的电气化铁路电能质量综合补偿措施,提高牵引供电网供电的安全可靠性.
本文在国家科技支撑计划重大项目子课题“高速铁路供电系统综合补偿及谐波抑制技术”的支持下,针对交直电力机车供电系统(传统电气化铁路)和交直交电力机车供电系统(高速电气化铁路)两种牵引供电系统的电能质量综合补偿方法,深入研究了适用于两种牵引供电系统的电能质量综合补偿装置拓扑结构、电能质量补偿参考量(负序、谐波和无功)的实时检测方法以及控制策略.论文的主要工作和创新点如下：
(1)提出一种用于交直电力机车供电系统的综合补偿装置拓扑结构和控制策略,降低有源补偿装置的容量,并降低装置的总体成本.该补偿装置由有源补偿装置——铁路功率调节器(Railway Static Power Conditioner, RPC)和无源补偿装置晶闸管控制投切电容器(Thyristor Switched Capacitor, TSC)构成.分析了该补偿系统的工作原理、成本和谐波放大特性,提出了该系统的总体控制策略和控制实现方法,实现了RPC与TSC的协调控制.仿真和实验结果表明,所提的综合补偿系统及其控制方法能有效降低RPC的容量,并获得较好的综合补偿效果.
(2)分析了采用三相V/V牵引变压器的高速铁路供电系统的负序和谐波补偿原理,提出了基于铁路功率调节器补偿器的高速铁路负序和谐波综合控制方法.运用矢量分析方法对高速铁路供电系统的负序补偿原理进行了详细分析,揭示了高速铁路供电系统的负序补偿机理；提出了高速铁路供电系统的负序和谐波实时检测方法.为了实现补偿目标的可选择性,提出了有功、无功和谐波参考指令分量从总补偿参考指令中进行分离的方法.
(3)提出一种用于高速铁路供电系统的混合型综合补偿装置及补偿策略,优化了高速铁路综合补偿装置的补偿容量,以较低的补偿容量取得较好的负序补偿效果.针对高速铁路负序电流大的特点,提出了一种由铁路功率调节器RPC和无源补偿装置晶闸管控制滤波器(Thyristor Controlled Filter, TCF)、晶闸管控制电抗器(Thyristor Controlled Reactor, TCR)构成的混合型综合补偿拓扑结构.分析了该系统的结构和工作原理；在剖析补偿装置中RPC与TCF、TCR补偿容量与负序指标关系的基础上,并结合高速铁路牵引网的不同运营工况,提出混合型补偿系统的各子系统补偿容量设计方法,及一种适用于该补偿系统的专家推理控制策略；并提出适合该系统的参考电流实时检测方法和控制方法以实现所提补偿策略.仿真结果表明,提出的混合型高速铁路补偿系统及其补偿策略能针对机车运营工况获得较好的负序抑制效果.
(4)提出一种基于两相三线制变流器的高速铁路用负序补偿系统及其复合控制方法,减少了补偿装置功率开关器件数目,并提高了补偿装置电流控制效果.为了简化补偿系统主电路结构,节约硬件成本,提出了一种由两个单相降压变压器和一个两相三线制变流器构成的高速铁路用负序补偿系统.在建立两相三线制变流器电气模型的基础上,详细分析了两相三线制变流器的工作原理,并发现了两相三线制变流器可视为由两个单相变流器合并而成的特性.为了提高电流跟踪响应的速度和稳态精度,提出了由滞环控制和广义积分控制组成的复合控制方法.仿真和实验结果证明了基于两相三线制的高速铁路用负序补偿器及其复合控制方法的有效性.
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(5)研究了铁路功率器主要元件的参数设计方法,介绍了模拟实验装置的研制技术.对具有典型代表性的铁路功率调节器主要元件参数的取值方法进行了研究,以优化装置安全性和控制性能为条件,提出了铁路功率调节器中单相降压变压器变比和容量、交流输出电感及直流侧电容的参数设计方法.并介绍了基于RPC模拟实验装置的构成,以及实验装置控制器的硬件和软件设计方法.重点介绍了控制电路中过零检测、采样前滤波电路及采样电路、过压过流保护电路和通信电路等控制器*电路,还介绍了主程序、中断程序和通信程序的设计方法.参数设计方法和模拟实验装置的研制为理论研究成果的实验验证提供了条件,也将为工程样机的试制奠定基础.
第二篇电气化铁路论文样文：电气化铁路牵引供电系统综合有源补偿研究
随着电气化铁路的发展,由牵引负荷引起的谐波、无功、负序等电能质量问题,成为影响电力系统和电气化铁路供电系统安全、稳定运行的一个重要因素.相对普速电气化电路,高速电气化铁路的负序问题更加突出.采用有源补偿对电气化铁路牵引供电系统牵引变电所电能质量进行综合补偿,是确保电气化铁路安全有效运行的重要手段.研究有源补偿对电气化铁路的电能质量改善具有理论意义和实用价值.
在分析电气化铁路对电力系统电能质量影响的基础上,总结了电气化铁路对电力系统谐波、无功及负序的补偿方法.有源补偿是作为解决电气化铁路电能质量问题的有效方法之一,本文探讨了电气化铁路有源补偿的分类及存在的问题.并分析探讨了各种型式牵引变压器的负序电流及不平衡度,为利用牵引变电所主变压器的接线方式来抑制负序电流提供理论依据.
在电气化铁路单臂负荷补偿系统基础上,推导得到了电气化铁路有源补偿的拓扑数量公式,通过对补偿拓扑的进一步简化,获得电气化铁路有源基本有源补偿网络,推导得到基本补偿网络拓扑数量公式,对拓扑进行识别,并分析比较了各种拓扑结构特点及适用范围.在对电气化铁路两种有源补偿拓扑结构容量分析的基础上,提出四种新的混合有源补偿拓扑结构,进一步降低有源补偿支路的容量和电压等级.
结合提出的拓扑结构,给出解决电气化铁路电能质量综合有源补偿方案,分析了电气化铁路电流综合有源补偿工作原理,给出在不同补偿情况下的控制电流表达式.推导得到牵引变压器原边和次边电压电流的关系式,得到了综合有源补偿电流表达式,对实际补偿电流的计算具有指导意义.
本文基于对电气化铁路综合有源补偿输出滤波器分析的基础上,对LC输出滤波器进行了改进,且对输出滤波器参数进行了模糊优化设计.改进后的输出滤波器在补偿频率范围内有较好的滤波效果,可以更好地满足系统综合补偿的要求.通过对实际牵引变电所数据的仿真分析,该方案能够有效的补偿电气化铁路谐波、无功和负序,改善电气化铁路电能质量.
第三篇电气化铁路论文范文模板：新建电气化铁路对电网电能质量影响的预测与对策分析研究
电气化铁路大规模的工程建设带来了大量的科学、技术问题.随着新建电气化铁路建设、既有电气化铁路的扩容、机车技术的进步、电力系统自身的发展,新建电气化铁路带来的电能质量问题将达到何种程度,对电力系统自身的规划是否会造成影响,值得研究.
本文首先针对大量牵引变电所馈线电流的实测数据,统计分析了其分布特性和数字特征.统计分析表明：带电有效系数从某种程度反映了给电运行时负荷电流的波动性；牵引负荷带电电流的95%概率大值与平均值之比分布比较集中,平均取值在2.4左右.
在总结、分析了牵引负荷分布特征的基础上,通过随机过程理论和数值分析方法,采用β分布拟合牵引变电所馈线电流的概率密度函数,误差分析结果表明了该方法的有效性.针对新建电气铁路牵引变电所,基于设计使用的边界条件,求得β分布的参数,即可建立新建规划线路的负荷预测模型.采用蒙特卡洛抽样方法,获得牵引变电所馈线电流的子样.以某变电站供电区域的子电网为例,预测了某新建电气化铁路牵引负荷对电网电能质量影响.
针对谐波的复杂性,IEC提出了“*评估”原则,其中第*评估方法对电铁牵引畸变负荷是适用的.本文根据中、低电压级电气设备承受谐波能力的裕度,提出采用综合渗透(传递)系数法来制定IEC“*评估”考核值.以某变电站供电区域的子电网为例,评估了某新建电气化铁路牵引负荷对电网谐波的影响.
最后,针对牵引供电系统日渐突出的负序问题,提出同相供电技术是同时解决负序问题及铁路的电过分相问题的理想选择.建立了同相供电系统潮流控制器综合补偿的数学模型,给出了针对任意三相-两相接线变压器的潮流控制器综合补偿电流的通用表达式；进而提出了以牵引变电所完全补偿和满意补偿为目标的潮流控制器容量综合配置方法.利用某新建电气化铁路牵引负荷的预测数据,分别对按照2类补偿目标设计的潮流控制器容量综合配置方案进行分析和比较.实例分析表明,采用本文所提出的容量配置方法,潮流控制器可在负荷周期内满足满意补偿的目标,且显著降低了自身的工程造价.
第四篇电气化铁路论文范例：电气化铁路受电弓/接触线摩擦磨损性能及电特性研究
电气化铁路机车的驱动功率约为8000～10000 kW,通过一个受电弓与接触线的滑动接触将其传递到行驶的列车.受电弓/接触线系统由于工作条件恶劣,运行过程中的拉弧与温升导致受电弓滑板和接触线材料磨损严重.弓网系统的使用寿命主要由受电弓滑板和接触线材料的磨损寿命决定.我国电气化铁路机车的受电弓滑板基本依赖进口,消耗巨大.进口受电弓滑板材料的磨损寿命也很低,只有8-10万公里/根.因此,开展受电弓滑板/接触线摩擦磨损性能及电特性的研究能够对国产机车受电弓滑板材料的开发和选用提供重要的指导和理论依据.
在交、直流载流摩擦磨损试验机上,以电气化铁路常用的受电弓滑板/接触线材料为摩擦副进行模拟试验.研究几种受电弓滑板/接触线材料在不同的支撑刚度、法向载荷、速度、电流下的滑动摩擦磨损性能；并探讨接触刚度和法向载荷对受电弓滑板/接触线电接触性能的影响.通过观测试验过程中温度变化及放电现象,探寻弓/网系统中拉弧现象的产生机理及放电强度的影响因数,并系统地研究了接触副温度和放电强度对受电弓滑板/接触线材料摩擦磨损性能的影响.采用显微硬度仪、温度测量仪、数码相机、表面轮廓仪、扫描电子显微镜、电子能谱仪等分析手段,有效地观测了接触副温度升高和离线电弧的发生,并系统地研究了受电弓滑板/接触线材料的滑动摩擦磨损性能.获得的主要结论如下：
1.当接触刚度k等于19000 N/m和法向载荷Fn等于160 N时,接触副的放电强度和放电频率得到抑制.销试样磨损率、磨损表面粗糙度和表面损伤都明显减弱；且接触副的摩擦系数稳定.适当接触刚度和法向载荷减轻了受电弓滑板/接触线高速滑动过程中的振动和撞击,它们良好接触使得接触副的离线几率和放电强度减弱,从而减小电弧烧蚀对接触副材料的损伤.因此,适宜的接触压力和支撑刚度能使受电弓滑板/接触线保持良好的接触、延长受电弓滑板/接触线材料使用寿命,又能保证机车的稳定受流、保障列车的稳定运行.
2.采用电弧照片来研究试验过程中的放电强度.采用电路中的平均电流和电流损耗率来评价接触电路受流质量的好坏.平均电流越大,电流损耗率越小,电路中受流质量越好,反之亦然.
3.在电滑动摩擦过程中,出现火花放电和电弧放电两种现象.当接触副发生离线时,接触副间的气体被击穿形成放电,其极性、接触面积和材料特性是造成不同放电现象的主要原因.放电强度随着电流和滑动速度的增加而增大,随着法向载荷的增加而减弱,随着弹簧刚度的增加而先减弱后增强.摩擦热、电流热和电弧热导致了接触副温度升高.无电流时,摩擦副表面温升很低,仅为38℃,通入电流后摩擦副温升显著增加,电流为I等于50 A时,接触副温度达到110℃.
4.摩擦系数随着温度的升高先增加,后快速减小,最后趋向稳定；而随着放电强度的增加而稍微增大；温度比电弧放电对摩擦系数的影响更明显.碳滑板磨损量随着接触副温度的增加缓慢增大,而磨损量随着放电强度的增加而呈线性增大；电弧放电比温度对碳滑板磨损量的影响更为显著.无电弧放电时,接触副的主要磨损机制是温升引起的粘着磨损、氧化磨损和剥层磨损；有电弧放电时,接触副的主要磨损机制是电弧放电引起的电弧烧蚀、氧化磨损和粘着磨损；在电滑动摩擦磨损的过程中,也发生了磨粒磨损和材料的转移.在弓/网系统中,应采用降温措施来减小接触副材料的热磨损.尤其是尽量减少离线拉弧现象,避免电弧烧蚀对材料的损伤,延长接触副材料的使用寿命.
5.纯碳滑板/铜接触线在交流高速下摩擦系数为0.24-0.35,有电流时的摩擦系数明显低于无电流时的摩擦系数.无电流时碳滑板磨损率很低,且磨损面积、磨痕深度及表面粗糙度很小；有电流时碳滑板磨损率为无电流时磨损率的10倍,磨损面积和磨痕深度显著增加,表面粗糙度为无电流时的2-3倍,且磨损表面渭动方向上出现电弧烧蚀的黑色流线.滑动速度、法向载荷对受电弓滑板材料磨损性能影响较小,电流作用引起的高温磨损和电弧烧蚀磨损是造成碳滑板磨损加剧的主要因素.纯碳滑板/铜接触线在交流高速下磨损机制呈现为磨粒磨损、电弧烧蚀和氧化磨损,并伴随着材料的转移.
6.浸金属碳/不锈钢、纯碳/纯铜配副对磨时,接触副的摩擦系数稳定且较小,磨损量也较低,符合受电弓滑板/接触线配副的选择要求.而浸金属碳/纯铜接触副的摩擦系数较大,磨损量较高,且运行过程中发生粘着、并发出异常的噪声.对于弓网系统,受电弓滑板、接触线配对使用时要尽量避免电弧放电、尖叫和粘着现象,以免造成受电弓滑板/接触线材料磨损的加剧和影响周围的环境.
第五篇电气化铁路论文范文格式：电气化铁路同相供电装置关键技术研究
随着高速、重载电气化铁路的快速发展,电铁牵引供电系统的三相不平衡、负序、无功、谐波、通信干扰以及过电分相等问题显得更加突出,因此需要研究新型牵引供电系统以便从根本上全面解决这些问题.论文深入研究了电气化铁道的本质问题,较为全面的研究了同相供电系统的理论,并通过仿真和实际系统的构建进行了验证.
针对电气化铁道存在的亟待解决的问题,提出了一种同相供电装置的结构,该结构不仅可以解决现有电气化铁路存在的各种问题,还能兼顾再生制动能量的存储问题.给出了基于同相供电装置的同相供电系统的拓扑结构,优缺点及实现路径.
深入分析了贯通同相牵引供电系统的相关问题,给出了贯通同相供电装置的结构、工作原理及功率分布等.
研究了再生制动能量利用问题.提出了同相供电装置结合能量存储系统ESS,实现再生制动能量的利用.分析了作为再生制动能量储存的直流储能单元,CTPSD具有较强的适应机车负荷变化的能力,可实现快速动态补偿.CTPSD+ESS具有有功、无功四象限调节能力,可以实现机车再生制动回馈能量,在保证系统安全的同时,大幅提高牵引供电系统的运行效率.并讨论了再生制动能力的计算、储存及控制策略等.
研究了贯通同相供电装置的并网运行措施,采用分散逻辑结构的环流功率控制措施,可以很好地解决并网中的环流问题.
提出了基于多Agent技术的贯通同相供电协调控制的系统结构,建立了基于BDI模型的监控CDMCA、协作CDCA和管理CDMA,对各模块的结构和功能进行了深入研究,讨论了贯通同相供电系统的建立方案、运行和协调机制,仿真研究了紧急情况下的系统控制策略.
通过对京沪高速铁路的仿真和分析,得出：采用基于多Agent的同相供电协调控制系统,不仅可以解决电气化铁路现存的各种问题,特别是通过各同相供电装置之间的相互协作,实现变电所之间的潮流调度,提高牵引变压器的容量利用率和负荷率.
基于上述理论,进行了仿真,结果表明：本文提出的同相供电系统方案、控制策略、再生制动能量的利用是正确可行的；基于同相供电装置的同相供电系统,能够实现由单相系统到三相系统的平衡变换,并且能够滤除谐波并对无功进行补偿,使得单相电铁不平衡负载对电力系统而言,只相当于一个纯阻性的三相对称负载.
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