【正文】 范老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和獨(dú)到而深邃的學(xué)術(shù)洞察力是我學(xué)習(xí)的楷模。,2)(c) 仿真結(jié)果:U I1 I11 I12 I13 I2 I Ul1 Uc1 Ul2 Uc2 Ul3 Uc3幅值 +004 * Columns 1 through 6 Columns 7 through 12 Column 13 相角 Columns 1 through 6 0 Columns 7 through 12 0 0 Column 13 0(d) 仿真圖形：設(shè)和的相位差為，和的相位差為的相位差為，所以和的相位差為，所以某一時(shí)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)。U I1 I11 I12 I13 I2 I Ul1 Uc1 Ul2 Uc2 Ul3 Uc339。 I2=U/Z。Z1=(Zlc1*Zlc2)/(Zlc1+Zlc2)。Zc2=*j。相角39。Uc1=I11*Zc1。Zlc=Zlc1*Zlc2/(Zlc1+Zlc2)。 set(ha,’linewidth’,3)(c) 仿真結(jié)果：U I1 I2 I Ul Uc 幅值 +004 * 相角 0 0(d) 仿真圖形：設(shè)和的相位差為，和的相位差為因?yàn)榈南辔徊顬?，所以因?yàn)楹偷南辔徊顬椋?2) 投入二組TSC，動(dòng)態(tài)變化下某一時(shí)刻的負(fù)載,不考慮兩個(gè)反向并聯(lián)的晶閘管，：(a) 計(jì)算如下：[1] (b) 基于MATLAB仿真： Zl1=*j。Uc=I1*Zc disp(39。 Z=500+400*j。),disp(abs([U,I1,I11,I12,I13,I2,I,Ul1,Uc1,Ul2,Uc2,Ul3,Uc3])) disp(39。Ul2=I12*Zl2。 I=U/Zi。Z=60+40*j。 set(ha,39。Uc2=I12*Zc2。 I=U/Zi。Zl2=*j。U I1 I2 I Ul Uc 39。U=27500*exp(0j*pi/180)。另外，由于三相電容器的封裝問題，一般不推薦三角接線方式（即圖(a)和圖(b)），對于低壓配電網(wǎng)，從經(jīng)濟(jì)性來考慮，一般采用圖(e)所示的接線 TSC常見的主接線方式 無功檢測為簡化分析和實(shí)際情況出發(fā)，假定電氣化鐵道系統(tǒng)電壓、電流為正弦波，分別表示： (47)即 = (48)式中分別是有功和無功電流分量當(dāng) (49)可見，只要測量相電壓正向過電流時(shí)負(fù)載電流，就可得到對應(yīng)的無功電流最大值。在晶閘管閥端電壓過零點(diǎn)附近觸發(fā)晶閘管，電流有一個(gè)暫態(tài)過渡過程。另外，無論電容器殘壓多高，它總是小于等于電源電壓的幅值。由于空心電抗器限流效果很好，造價(jià)較高，而鐵心電抗器限流效果較差，但造價(jià)低，所以在串聯(lián)電抗器選型時(shí)，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來確定。晶閘管和二極管反并聯(lián)方式的響應(yīng)速度比兩晶閘管反并聯(lián)方式較差?？梢詫﹄娋W(wǎng)中頻繁啟動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，消除對電網(wǎng)的無功沖擊。當(dāng)TSC用于三相電路時(shí)可以是△聯(lián)接，也可以是Y聯(lián)接，(b)所示的那樣分組投切。 TSC基本原理(a)是其單相電路圖，其中的兩個(gè)并聯(lián)晶閘管起著將電容器接入電網(wǎng)或從電網(wǎng)斷開的作用，而串聯(lián)的電感主要用來抑制電容器投入電網(wǎng)斷開的作用，而串聯(lián)的電感主要的作用是用來抑制電容器投入時(shí)可能造成的沖擊電流，還可抑制高次諧波。SVG通過不同的控制，既可使其發(fā)出無功功率，呈電容性；也可使其吸收無功功率，呈電感性。電氣化鐵路由功率因數(shù)（110KV電源側(cè)）較低的實(shí)際出發(fā)，以降低鐵道運(yùn)營費(fèi)為目的，（55）KV側(cè)安裝并聯(lián)電容無功補(bǔ)償裝置，這些均是不可調(diào)的固定補(bǔ)償設(shè)備，它具有功率損耗小，安裝簡單維護(hù)方便等特點(diǎn)。 二、無功功率補(bǔ)償 由式（33），（34）假設(shè)有功功率P不變，可作功率圖，如圖23所示。由于無功功率導(dǎo)致電流增大，設(shè)備和線路的損耗增加，電能的利用效率降低。功率因數(shù)問題是用電設(shè)備對電網(wǎng)帶來的影響問題。對于發(fā)電機(jī)和變壓器，其額定電流與繞組導(dǎo)線截面積及銅損有關(guān)；額定電壓與繞組的電氣絕緣有關(guān)，在一定工作頻率下，額定電壓又與鐵心尺寸和鐵損有關(guān)。采用從供電臂的諧波電流來估算牽引變電站注入電力系統(tǒng)各相的諧波電流的方法便于在工程上實(shí)現(xiàn)和控制，不同類型的牽引變電站的不對稱情況不同，分相估算其注入電力系統(tǒng)的諧波電流方法也相應(yīng)不同，以Y/d11接線的牽引站為例。所以變壓器繞組對機(jī)車諧波電流無任何阻擋作用，全部機(jī)車諧波電流注入電力電網(wǎng)系統(tǒng)。 電氣化鐵道牽引變電站諧波分析及推算我國約有3000kM的電氣化鐵路，由專用牽引變壓器提供，一次側(cè)三相進(jìn)線連接到110Kv電力網(wǎng)，每路各承擔(dān)一組牽引供電臂，每一供電臂上可同時(shí)有多輛電力機(jī)車運(yùn)行。采用這種供電方式，機(jī)車由兩個(gè)變電所取流，牽引變電所的負(fù)荷較均勻，電能損失小，供電質(zhì)量好，但是接線及繼電保護(hù)裝置較復(fù)雜，在有故障時(shí)，兩供電臂同時(shí)停止工作。經(jīng)饋電線送往接觸網(wǎng)。目前，%。在電氣化鐵道上的列車由電力機(jī)車牽引，電力機(jī)車本身不帶生產(chǎn)能量的裝置，也不能儲(chǔ)備燃料，所需的電能由電力部門供給的。從20世紀(jì)初開始，人們就對無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，為改善負(fù)荷功率因素，逐步采用了同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、串聯(lián)電容器、現(xiàn)代靜止補(bǔ)償器等無功補(bǔ)償手段。所以它是適用于電氣化鐵道特點(diǎn)和要求,最具應(yīng)用前景的經(jīng)濟(jì)實(shí)用裝置。綜上所述,TCT型SVC裝置在抑制諧波電流和消除電壓波動(dòng)及提高功率因數(shù)等方面的效果非常顯著,發(fā)揮了各自的作用，各項(xiàng)綜合技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。三相各自經(jīng)過零線形成回路,各相晶閘管獨(dú)立換流,避免了相間的相互干擾,具備分相調(diào)節(jié)的功能。目前，無功靜止補(bǔ)償裝置的市場形式很好，所以監(jiān)控系統(tǒng)的微機(jī)變化是很有意義的，由于微控系統(tǒng)占有性能價(jià)格比的優(yōu)勢，可以大大的提高產(chǎn)品的競爭力[8]。目前，在國內(nèi)許多超高壓輸電系統(tǒng)以及使用電弧爐、軋鋼機(jī)等無功功率波動(dòng)較大的場合，經(jīng)常采用SVC裝置。LTT使用的技術(shù)類似于電觸發(fā)的晶閘管(ETT),與電觸發(fā)晶閘管不同之處在于LTT晶閘管的陶瓷不是由門套管填充,觸發(fā)的光脈沖通過金屬接點(diǎn)直接施加到硅片的中心。SVG的平衡調(diào)節(jié)特性可使?fàn)恳?fù)荷的不平衡效應(yīng)得到改善,并可提高牽引變壓器的容量利用率。上述第二種又可分為：固定連接電容器加可控硅控制的電抗器(fixed capacitor＆thyristor controlled reactor，F(xiàn)C－TCR)；可控硅開關(guān)操作的電容器加可控硅控制的電抗器(thyristor switched capacitor＆thyristor controlled reactor，TSC－TCR)[3]。 無功功率補(bǔ)償簡介功率因數(shù)，是對電能進(jìn)行安全有效利用的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一。沿著鐵路線的兩旁，架設(shè)著一排支柱，上面懸掛著金屬線，即為接觸網(wǎng)，它也可以被看作是電氣化鐵路的動(dòng)脈。此后，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、鐵路運(yùn)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，%。（2）靜止無功補(bǔ)償器雖然可以根據(jù)無功功率需求量自動(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）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。諧波抑制和無功補(bǔ)償是兩個(gè)相對獨(dú)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)。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)無功補(bǔ)償?shù)木чl管投切電容器(TSC)的基本原理、分類、主電路形式。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。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?！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、開題2008 年3 月 11 日 2008 年4 月 20 日設(shè)計(jì)（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(xiàn)】[1] 伍小杰，白鑰，動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)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(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: 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] 崔國瑋，李志民，TCR 動(dòng)態(tài)無功補(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.[6] 曾光，阮錦生，鐘彥儒，靜止型無功補(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(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 無功功率補(bǔ)償簡介 3 幾種常見的動(dòng)態(tài)無功補(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)無功補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(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(xiàn) 48電氣化鐵道動(dòng)態(tài)無功補(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。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(dòng)化技術(shù)和理論電工等多領(lǐng)域的重大課題。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(bǔ)償器（SVC）或是有源電力濾波裝置（APF或SVC）。它包括電力機(jī)車、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、信號等設(shè)備。牽引供電系統(tǒng)主要是指牽引變電所和接觸網(wǎng)兩大部分。交流制供電電壓較高，發(fā)展很快。就地補(bǔ)償技術(shù)主要適用于負(fù)荷穩(wěn)定，不可逆且容量較大的異步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償(如風(fēng)機(jī)、水泵等)，其它各種場合仍主要采用集中補(bǔ)償技術(shù)。在直流輸電系統(tǒng)中,可以通過調(diào)節(jié)換流器的控制角來調(diào)節(jié)無功功率, 由于用SCR構(gòu)成的換流器沒有斷流能力, 只能在控制角D為正的狀態(tài)下運(yùn)行,所以這樣的換流器只能消耗感性無功功率。因此,電網(wǎng)質(zhì)量比較差,現(xiàn)在濟(jì)鋼中厚板廠二期工程中,新上精軋機(jī)2 套交交變頻裝置,電機(jī)功率27000kW,與2套粗軋機(jī)裝置同時(shí)連接到35kV母線上,因此,若不投建無功補(bǔ)償系統(tǒng),生產(chǎn)時(shí),系統(tǒng)對電網(wǎng)的沖擊和污染是可想而知的。全部單個(gè)晶閘管的保護(hù)集成在LTT本身,使用過電壓保護(hù)預(yù)觸發(fā)控制,產(chǎn)生觸發(fā)功率的激光二極管的壽命經(jīng)實(shí)驗(yàn)超過40年。(3)調(diào)節(jié)控制單元這個(gè)單元的功能是依據(jù)一定的調(diào)節(jié)方式,檢測負(fù)荷、電壓、功率因數(shù)等參數(shù)作為輸入信號,用以改變晶閘管的相位角,從而控制補(bǔ)償器向系統(tǒng)提供的容性無功。我廠煉鋼分廠就應(yīng)用了國產(chǎn)的第一套TCT型SVC裝置，取得了良好的效果。(2)提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)。TCR+TSC方式投資較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且TCR有損耗，產(chǎn)生一定量諧波。要解決目前電氣化鐵道牽引變電所功率因數(shù)過低的問題,必須采用可調(diào)補(bǔ)償。現(xiàn)在比較常用的無功補(bǔ)償裝置有兩種：一是開關(guān)投切電容器組；二是使用晶閘管控制電抗器（TCR）諧波含量大。在交流牽引供電制中又可分為低頻單相交流制和工頻單相交流制兩種。將交流電的大容量整流器是裝在機(jī)車上的，在電力機(jī)車上仍然用直流串激電動(dòng)機(jī)。由于單邊供電在接觸網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)。（三）自藕變壓器供電方式由自藕變壓器、正饋線、接觸導(dǎo)線、鋼軌和保護(hù)導(dǎo)線組成的牽引供電系統(tǒng)，它也能迫使絕大部分機(jī)車電流經(jīng)由鋼軌及回流線流回牽引變電所。當(dāng)只有一臂有機(jī)車時(shí)，相當(dāng)于低壓測施加餓一個(gè)單相諧波源，各次諧波均為零序不平衡諧波。衡量電氣化鐵