【正文】 畢業(yè)論文課題名稱(chēng)： 電氣化鐵道動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償 設(shè)計(jì)時(shí)間： — 系 部： 班 級(jí)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 總 目 錄 第一部分 任務(wù)書(shū)第二部分 開(kāi)題報(bào)告第三部分 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告第 一 部 分任務(wù)書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)系 部電子工程系指導(dǎo)老師職 稱(chēng)學(xué)生姓名班 級(jí)學(xué) 號(hào)03490158設(shè)計(jì)題目電氣化鐵道動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)內(nèi)容目標(biāo)和論文要求畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和目標(biāo)：調(diào)查研究、查閱電氣化鐵道動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償方面的文獻(xiàn)并搜集相關(guān)資料；了解電氣化鐵道動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊蠛桶l(fā)展現(xiàn)狀；介紹本課題的設(shè)計(jì)思路，確定設(shè)計(jì)方案并加以闡述；撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；說(shuō)明設(shè)計(jì)成果及主要參考文獻(xiàn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文要求：正文要求在8000字以上；論文包括摘要、目錄、正文、參考文獻(xiàn)、致謝；按學(xué)院論文統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)格式撰寫(xiě)。設(shè)計(jì)方案應(yīng)可行并具有一定的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。學(xué)生簽名教研室審核 第 二 部 分開(kāi)題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告書(shū)學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)題 目電氣化鐵道動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償指導(dǎo)教師職稱(chēng)學(xué) 位題目類(lèi)別□ 工程設(shè)計(jì) □ 基礎(chǔ)研究 □ 應(yīng)用研究 □ 其它【課題的內(nèi)容與要求】查閱電氣化鐵道動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償方面的相關(guān)資料；了解電氣化鐵道動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償要求和發(fā)展現(xiàn)狀；確定設(shè)計(jì)方案；并進(jìn)行相關(guān)控制的電路方案設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)。繪制控制電路圖紙，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。【前言】電氣化鐵道的諧波含量多，功率因數(shù)低下，其單相獨(dú)立性又在電力系統(tǒng)中造成負(fù)序電流。無(wú)功、負(fù)序和諧波成為電氣化鐵道日趨嚴(yán)重并急需解決的問(wèn)題。電氣化鐵道的特殊供電方式—三相變兩相及其特殊的負(fù)荷情況，極易造成大量的諧波和無(wú)功功率。嚴(yán)重影響供電電網(wǎng)的電能質(zhì)量，同時(shí)也影響自身的正常運(yùn)行。本文介紹了用于配電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)木чl管投切電容器(TSC)的基本原理、分類(lèi)、主電路形式。針對(duì)電氣化鐵道的無(wú)功產(chǎn)生的特點(diǎn)，選用晶閘管投切電容器（TSC）來(lái)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，分別投切不同組數(shù)的晶閘管投切電容器（TSC），用MATLAB仿真出結(jié)果，通過(guò)比較選出最優(yōu)的投切組數(shù)，以提高功率因數(shù)。【方案的比較與評(píng)價(jià)】某一時(shí)刻不同負(fù)載條件下，通過(guò)仿真結(jié)果可以求解出相應(yīng)的功率因數(shù)。比較功率因數(shù)的大小，投入3組TSC補(bǔ)償效果比較好，功率因數(shù)得到明顯提高。【預(yù)期的效果及指標(biāo)】電氣化鐵路的無(wú)功功率補(bǔ)償，基于MATLAB的仿真結(jié)果表明:用晶閘管投切電容器(TSC)來(lái)對(duì)電氣化鐵道進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，對(duì)同一負(fù)載和不同負(fù)載的情況下，分別投入一組、兩組、三組晶閘管投切電容器(TSC)，對(duì)他們的結(jié)果進(jìn)行比較，某一時(shí)刻相同負(fù)載的情況下投入2組TSC時(shí)，以及某一時(shí)刻不同負(fù)載情況下投入3組TSC，補(bǔ)償效果比較好、功率因數(shù)較高，很好地改善了供電質(zhì)量,提高了供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益?！具M(jìn)度安排】2008 年02月 1 日 2008 年2 月 20 日選題、調(diào)研、收集資料2008 年 2 月 21日 2008 年3 月 10 日論證、開(kāi)題2008 年3 月 11 日 2008 年4 月 20 日設(shè)計(jì)（寫(xiě)作初稿）2008 年 4 月 30 日 2008 年5 月 10 日修改、定稿、打印【參考文獻(xiàn)】[1] 伍小杰，白鑰，動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)狀和展望，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院，江蘇 徐州 221008 1001439X（2000）05001904.[2]．張巍，馬文營(yíng)，楊洪耕，電氣化鐵道諧波抑制與無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖顑?yōu)計(jì)算，四川大學(xué)電氣學(xué)院，四川 成都 610065 繼電器 第31卷 第八期 2003年8月15日.[3] 李夏青, 李力，牽引供電系統(tǒng)采用SV G 實(shí)現(xiàn)有源無(wú)功補(bǔ)償方法研究與仿真 ， 石家莊鐵道學(xué)院電子工程系, 河北石家莊 050043 文章編號(hào): 100128360 (1999) 0220046249[4] 張軍,馬文靜，濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司自動(dòng)化部逯志宏濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司，冶金自動(dòng)化2002 年第4 期.[5] 崔國(guó)瑋，李志民，TCR 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償原理及濾波器參數(shù)的計(jì)算，包頭鋼鐵學(xué)院 自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)工程系, 包頭014010 包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào) 第4 期第284～ 288 頁(yè).[6] 曾光，阮錦生，鐘彥儒，靜止型無(wú)功補(bǔ)償TCR閥監(jiān)控系統(tǒng)的研制，西安大學(xué) 《電力電子技術(shù)》1995年第3期 .[7] 劉益良，TCT型靜止無(wú)功補(bǔ)償（SVC）裝置和2*30t電弧生產(chǎn)[8] 群湛，電氣化鐵道并聯(lián)綜合補(bǔ)償及其應(yīng)用[M ]，北京: 中國(guó)鐵道出版社, 1993.【指導(dǎo)教師意見(jiàn)】（有針對(duì)性地說(shuō)明選題意義及工作安排是否恰當(dāng)?shù)龋跬馓峤婚_(kāi)題論證 □修改后提交 □不同意提交（請(qǐng)說(shuō)明理由）指導(dǎo)教師簽章： 年 月 日 【系部意見(jiàn)】□同意指導(dǎo)教師意見(jiàn) □不同意指導(dǎo)教師意見(jiàn)（請(qǐng)說(shuō)明理由） □其它（請(qǐng)說(shuō)明）系（部）主任簽章： 年 月 日第 三 部 分畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告目 錄第一章：綜 述 1 引言 1 電氣化鐵道的發(fā)展及特點(diǎn) 2 無(wú)功功率補(bǔ)償簡(jiǎn)介 3 幾種常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償方式 4 本課題研究的目的及意義 8第二章：電氣化鐵道的諧波及無(wú)功 10 電氣化鐵道 10 交流電氣化鐵道供電方式 11 電氣化鐵道牽引變電站諧波分析及推算 12第三章：電氣化鐵道動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn) 25 TSC基本原理 25 TSC的分類(lèi) 26 主電路 27 無(wú)功檢測(cè) 30 仿真與分析 31結(jié) 論 46致 謝 47參考文獻(xiàn) 48電氣化鐵道動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償[摘 要] 電氣化鐵道的諧波含量多，功率因數(shù)低下，其單相獨(dú)立性又在電力系統(tǒng)中造成負(fù)序電流。無(wú)功、負(fù)序和諧波成為電氣化鐵道日趨嚴(yán)重并急需解決的問(wèn)題。電氣化鐵道的特殊供電方式—三相變兩相及其特殊的負(fù)荷情況，極易造成大量的諧波和無(wú)功功率。嚴(yán)重影響供電電網(wǎng)的電能質(zhì)量，同時(shí)也影響自身的正常運(yùn)行。本文介紹了用于配電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)木чl管投切電容器(TSC)的基本原理、分類(lèi)、主電路形式。針對(duì)電氣化鐵道的無(wú)功產(chǎn)生的特點(diǎn)，選用晶閘管投切電容器（TSC）來(lái)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，分別投切不同組數(shù)的晶閘管投切電容器（TSC），用MATLAB仿真出結(jié)果，通過(guò)比較選出最優(yōu)的投切組數(shù)，以提高功率因數(shù)。[關(guān)鍵詞]：電氣化鐵道 無(wú)功補(bǔ)償 晶閘管投切電容器 功率因數(shù)Study of Dynamic Reactive power Compensation in the electric RailwayZheng can0301 telemunicationsAbstract: The electrified railway with rich harmonics varies randomly, the power factor is too low to meet the national standards. Moreover, the negative phase sequence (n p s) current is serious. It is significant and urgent to settle those problems. The special power supply way of the electrified railwaythree phases are turned into two phase and special load situation, It is extremely apt to cause a large number of waves in harmony and inactive power. The paper introduces Thyristor Switched Capacitor (TSC) used in the power systems to pensate reactive power. The fundamental pensation proprinciple, classification , configuration of the main circuit. Characteristic produced to the inactive power of the electrified railway, through the thyristorswitched capacitor realized the inactive power is pensation, Switched different counts with TSC, by the MATLAB emulated the result, though paring to elect optimum switched groups, in order to improve the power factor.Keywords: electrified railways reactive power pensation power factorthyristorswitched capacitor第一章：綜 述 引言隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)、尤其是大功率變流、變頻裝置在電力系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用給電力企業(yè)的電能變換帶來(lái)巨大方便，并在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。但這些裝置功率因數(shù)往往很低，給電網(wǎng)帶來(lái)額外負(fù)擔(dān)并影響供電質(zhì)量，同時(shí)還給電網(wǎng)帶來(lái)日益嚴(yán)重的諧波污染。因此，對(duì)提高功率因數(shù)、治理諧波污染問(wèn)題的研究已經(jīng)成為電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)、電氣自動(dòng)化技術(shù)和理論電工等多領(lǐng)域的重大課題。無(wú)功補(bǔ)償裝置的主要作用包括提高負(fù)載和系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少設(shè)備容量和功率損耗，穩(wěn)定電壓，提高供電質(zhì)量，長(zhǎng)距離輸電中提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力，平衡三相負(fù)載的有功和無(wú)功功率等。諧波問(wèn)題與無(wú)功功率問(wèn)題對(duì)電力系統(tǒng)和電力用戶(hù)都是非常重要的問(wèn)題，也是近年來(lái)各方面關(guān)注的熱點(diǎn)之一。諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的問(wèn)題，但是兩者間的聯(lián)系非常緊密：（1）存在諧波的情況下，無(wú)功功率的定義和諧波有密切的關(guān)系，諧波除本身的問(wèn)題之外,也影響負(fù)載和電網(wǎng)的無(wú)功功率，影響功率因數(shù)。（2）產(chǎn)生諧波的裝置同時(shí)也大都是消耗基波無(wú)功功率的裝置，如各種電力電子裝置、電弧爐的變壓器等。（3）補(bǔ)償諧波的裝置通常也都是補(bǔ)償基波無(wú)功功率的裝置，如LC濾波器、有源電力濾波器中的許多類(lèi)型多可以補(bǔ)償無(wú)功功率。電氣化鐵路具有速度快、運(yùn)輸能力強(qiáng)、供電距離長(zhǎng)、節(jié)約能源與造價(jià)、牽引性能好等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣闊的發(fā)展前景，是世界以及我國(guó)鐵路發(fā)展的方向。但是，由于電氣化鐵路的負(fù)荷特殊，所產(chǎn)生的諧波、負(fù)序不僅影響到電鐵牽引站的供電可靠性，對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的安全可靠運(yùn)行也產(chǎn)生了十分不利的影響。當(dāng)前電鐵諧波的抑制的主要措施是在諧波源頭加裝LC調(diào)諧濾波器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）或是有源電力濾波裝置（APF或SVC）。（1）無(wú)源濾波器裝置，即由電力電容器、電抗器、電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成的濾波裝置。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便以及價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛的應(yīng)用，但也有不少缺點(diǎn)：，體積大；、調(diào)壓要求有時(shí)難以協(xié)調(diào)；，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)較敏感；，在某些條件下可能和系統(tǒng)發(fā)生諧振或產(chǎn)生諧波放大，引發(fā)事故。（2）靜止無(wú)功補(bǔ)償器雖然可以根據(jù)無(wú)功功率需求量自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，適合抑制快速變化的畸變負(fù)荷（如電力機(jī)車(chē)）所產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變，但是也必須注意它們自身所產(chǎn)生的諧波影響。（3）有源濾波器雖然在濾波效果、無(wú)功補(bǔ)償效果、抑制電壓波動(dòng)及設(shè)備體積等方面都有較大優(yōu)勢(shì)，但是其投入實(shí)用的最大障礙是設(shè)備的高價(jià)格。在電鐵牽引變電所加裝無(wú)源濾波器，不僅可以吸收諧波電流，而且也能提高功率因數(shù)和電壓質(zhì)量。濾波裝置的設(shè)計(jì)要求是以最少的投資達(dá)到最佳的補(bǔ)償與抑制效果。 電氣化鐵道的發(fā)展及特點(diǎn)和傳統(tǒng)的蒸汽機(jī)車(chē)或柴油機(jī)車(chē)牽引列車(chē)運(yùn)行的鐵路不同，電氣化鐵路是指從外部電源和牽引供電系統(tǒng)獲得電能，通過(guò)電力機(jī)車(chē)牽引列車(chē)運(yùn)行的鐵路。它包括電力機(jī)車(chē)、機(jī)務(wù)設(shè)施、牽引供電系統(tǒng)、各種電力裝置以及相應(yīng)的鐵路通信、信號(hào)等設(shè)備。電氣化鐵路具有運(yùn)輸能力大、行駛速度快、消耗能源少、運(yùn)營(yíng)成本低、工作條件好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)運(yùn)量大的干線鐵路和具有陡坡、長(zhǎng)大隧道的山區(qū)干線鐵路實(shí)現(xiàn)電氣化，在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上均有明顯的優(yōu)越性。世界上第一條電氣化鐵路，是德國(guó)的西門(mén)子公司和哈爾斯克公司于1879年在柏林貿(mào)易展覽會(huì)上鋪設(shè)的，長(zhǎng)300米，軌距為1000毫米。此后，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、鐵路運(yùn)量的增長(zhǎng)和對(duì)能源利用率的重視，全世界電氣化鐵路營(yíng)業(yè)里程逐年增加，到90年代初，在130余萬(wàn)公里的鐵路中，電氣化鐵路有18萬(wàn)公里，%。我國(guó)的鐵路電氣化工程建設(shè)，是從1958年6月開(kāi)始的。1961年8月15日，第一條電氣化鐵路寶成線寶雞至鳳州段建成通車(chē)，運(yùn)輸效率顯著提高，揭開(kāi)了我國(guó)電氣化鐵路建設(shè)的序