【正文】 畢業(yè)論文課題名稱： 電氣化鐵道動態(tài)無功補償 設(shè)計時間： — 系 部： 班 級： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 總 目 錄 第一部分 任務(wù)書第二部分 開題報告第三部分 畢業(yè)設(shè)計報告第 一 部 分任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書系 部電子工程系指導(dǎo)老師職 稱學(xué)生姓名班 級學(xué) 號03490158設(shè)計題目電氣化鐵道動態(tài)無功補償設(shè)計內(nèi)容目標(biāo)和論文要求畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容和目標(biāo)：調(diào)查研究、查閱電氣化鐵道動態(tài)無功補償方面的文獻并搜集相關(guān)資料；了解電氣化鐵道動態(tài)無功補償?shù)囊蠛桶l(fā)展現(xiàn)狀；介紹本課題的設(shè)計思路，確定設(shè)計方案并加以闡述；撰寫開題報告；說明設(shè)計成果及主要參考文獻。畢業(yè)設(shè)計論文要求：正文要求在8000字以上；論文包括摘要、目錄、正文、參考文獻、致謝；按學(xué)院論文統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)格式撰寫。設(shè)計方案應(yīng)可行并具有一定的先進性、經(jīng)濟性和實用性。學(xué)生簽名教研室審核 第 二 部 分開題報告畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告書學(xué)生姓名專業(yè)班級學(xué)號題 目電氣化鐵道動態(tài)無功補償指導(dǎo)教師職稱學(xué) 位題目類別□ 工程設(shè)計 □ 基礎(chǔ)研究 □ 應(yīng)用研究 □ 其它【課題的內(nèi)容與要求】查閱電氣化鐵道動態(tài)無功補償方面的相關(guān)資料；了解電氣化鐵道動態(tài)無功補償要求和發(fā)展現(xiàn)狀；確定設(shè)計方案；并進行相關(guān)控制的電路方案設(shè)計和程序設(shè)計。繪制控制電路圖紙，撰寫設(shè)計報告?！厩把浴侩姎饣F道的諧波含量多，功率因數(shù)低下，其單相獨立性又在電力系統(tǒng)中造成負(fù)序電流。無功、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功功率。嚴(yán)重影響供電電網(wǎng)的電能質(zhì)量，同時也影響自身的正常運行。本文介紹了用于配電系統(tǒng)動態(tài)無功補償?shù)木чl管投切電容器(TSC)的基本原理、分類、主電路形式。針對電氣化鐵道的無功產(chǎn)生的特點，選用晶閘管投切電容器（TSC）來進行無功補償，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)。【方案的比較與評價】某一時刻不同負(fù)載條件下，通過仿真結(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)】電氣化鐵路的無功功率補償，基于MATLAB的仿真結(jié)果表明:用晶閘管投切電容器(TSC)來對電氣化鐵道進行無功補償，對同一負(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)，對他們的結(jié)果進行比較，某一時刻相同負(fù)載的情況下投入2組TSC時，以及某一時刻不同負(fù)載情況下投入3組TSC，補償效果比較好、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)濟效益。【進度安排】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、開題2008 年3 月 11 日 2008 年4 月 20 日設(shè)計（寫作初稿）2008 年 4 月 30 日 2008 年5 月 10 日修改、定稿、打印【參考文獻】[1] 伍小杰，白鑰，動態(tài)無功功率補償?shù)默F(xiàn)狀和展望，中國礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院，江蘇 徐州 221008 1001439X（2000）05001904.[2]．張巍，馬文營，楊洪耕，電氣化鐵道諧波抑制與無功補償?shù)淖顑?yōu)計算，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 實現(xiàn)有源無功補償方法研究與仿真 ， 石家莊鐵道學(xué)院電子工程系, 河北石家莊 050043 文章編號: 100128360 (1999) 0220046249[4] 張軍,馬文靜，濟南鋼鐵集團總公司自動化部逯志宏濟南鋼鐵集團總公司，冶金自動化2002 年第4 期.[5] 崔國瑋，李志民，TCR 動態(tài)無功補償原理及濾波器參數(shù)的計算，包頭鋼鐵學(xué)院 自動化與計算機工程系, 包頭014010 包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報 第4 期第284～ 288 頁.[6] 曾光，阮錦生，鐘彥儒，靜止型無功補償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型靜止無功補償（SVC）裝置和2*30t電弧生產(chǎn)[8] 群湛，電氣化鐵道并聯(lián)綜合補償及其應(yīng)用[M ]，北京: 中國鐵道出版社, 1993.【指導(dǎo)教師意見】（有針對性地說明選題意義及工作安排是否恰當(dāng)?shù)龋跬馓峤婚_題論證 □修改后提交 □不同意提交（請說明理由）指導(dǎo)教師簽章： 年 月 日 【系部意見】□同意指導(dǎo)教師意見 □不同意指導(dǎo)教師意見（請說明理由） □其它（請說明）系（部）主任簽章： 年 月 日第 三 部 分畢業(yè)設(shè)計報告目 錄第一章：綜 述 1 引言 1 電氣化鐵道的發(fā)展及特點 2 無功功率補償簡介 3 幾種常見的動態(tài)無功補償方式 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：電氣化鐵道動態(tài)無功補償?shù)膶崿F(xiàn) 25 TSC基本原理 25 TSC的分類 26 主電路 27 無功檢測 30 仿真與分析 31結(jié) 論 46致 謝 47參考文獻 48電氣化鐵道動態(tài)無功補償[摘 要] 電氣化鐵道的諧波含量多，功率因數(shù)低下，其單相獨立性又在電力系統(tǒng)中造成負(fù)序電流。無功、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功功率。嚴(yán)重影響供電電網(wǎng)的電能質(zhì)量，同時也影響自身的正常運行。本文介紹了用于配電系統(tǒng)動態(tài)無功補償?shù)木чl管投切電容器(TSC)的基本原理、分類、主電路形式。針對電氣化鐵道的無功產(chǎn)生的特點，選用晶閘管投切電容器（TSC）來進行無功補償，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 無功補償 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)的電能變換帶來巨大方便，并在工業(yè)生產(chǎn)過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)帶來額外負(fù)擔(dān)并影響供電質(zhì)量，同時還給電網(wǎng)帶來日益嚴(yán)重的諧波污染。因此，對提高功率因數(shù)、治理諧波污染問題的研究已經(jīng)成為電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)、電氣自動化技術(shù)和理論電工等多領(lǐng)域的重大課題。無功補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)載的有功和無功功率等。諧波問題與無功功率問題對電力系統(tǒng)和電力用戶都是非常重要的問題，也是近年來各方面關(guān)注的熱點之一。諧波抑制和無功補償是兩個相對獨立的問題，但是兩者間的聯(lián)系非常緊密：（1）存在諧波的情況下，無功功率的定義和諧波有密切的關(guān)系，諧波除本身的問題之外,也影響負(fù)載和電網(wǎng)的無功功率，影響功率因數(shù)。（2）產(chǎn)生諧波的裝置同時也大都是消耗基波無功功率的裝置，如各種電力電子裝置、電弧爐的變壓器等。（3）補償諧波的裝置通常也都是補償基波無功功率的裝置，如LC濾波器、有源電力濾波器中的許多類型多可以補償無功功率。電氣化鐵路具有速度快、運輸能力強、供電距離長、節(jié)約能源與造價、牽引性能好等優(yōu)點，因而具有廣闊的發(fā)展前景，是世界以及我國鐵路發(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，對當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的安全可靠運行也產(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、靜止無功補償器（SVC）或是有源電力濾波裝置（APF或SVC）。（1）無源濾波器裝置，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)簡單、運行可靠、維護方便以及價格上的優(yōu)勢，得到了廣泛的應(yīng)用，但也有不少缺點：，體積大；、調(diào)壓要求有時難以協(xié)調(diào)；，對系統(tǒng)運行狀態(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）靜止無功補償器雖然可以根據(jù)無功功率需求量自動進行補償，適合抑制快速變化的畸變負(fù)荷（如電力機車）所產(chǎn)生的電壓波動和閃變，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、無功補償效果、抑制電壓波動及設(shè)備體積等方面都有較大優(yōu)勢，但是其投入實用的最大障礙是設(shè)備的高價格。在電鐵牽引變電所加裝無源濾波器，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)計要求是以最少的投資達到最佳的補償與抑制效果。 電氣化鐵道的發(fā)展及特點和傳統(tǒng)的蒸汽機車或柴油機車牽引列車運行的鐵路不同，電氣化鐵路是指從外部電源和牽引供電系統(tǒng)獲得電能，通過電力機車牽引列車運行的鐵路。它包括電力機車、機務(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、信號等設(shè)備。電氣化鐵路具有運輸能力大、行駛速度快、消耗能源少、運營成本低、工作條件好等優(yōu)點，對運量大的干線鐵路和具有陡坡、長大隧道的山區(qū)干線鐵路實現(xiàn)電氣化，在技術(shù)上、經(jīng)濟上均有明顯的優(yōu)越性。世界上第一條電氣化鐵路，是德國的西門子公司和哈爾斯克公司于1879年在柏林貿(mào)易展覽會上鋪設(shè)的，長300米，軌距為1000毫米。此后，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、鐵路運量的增長和對能源利用率的重視，全世界電氣化鐵路營業(yè)里程逐年增加，到90年代初，在130余萬公里的鐵路中，電氣化鐵路有18萬公里，%。我國的鐵路電氣化工程建設(shè)，是從1958年6月開始的。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，運輸效率顯著提高，揭開了我國電氣化鐵路建設(shè)的序