【正文】 2)公共連接點(diǎn)的諧波電壓是牽引變電站注入系統(tǒng)的諧波電流所引起的諧波電壓和系統(tǒng)中其他諧波源所產(chǎn)生的諧波合成電壓。(3)各次諧波序電流均可分解為正序分量和負(fù)序分量。這種供電方式稱為自藕變壓器供電方式，簡稱為AT供電系統(tǒng)。只影響本供電臂，波及范圍小，而且饋電線保護(hù)裝置也比較簡單。工頻單相交流制排除了直流制和低頻單相交流制的缺陷，能直接從具有巨大容量的電力系統(tǒng)取得電能，它是牽引供電方式中的后起之秀，發(fā)展很快，采用的國家越來越多，%。低頻單相交流制出現(xiàn)在本世紀(jì)初。本課題的主要目的是：對無功補(bǔ)償裝置的控制方案進(jìn)行研究，確定一種更有效的、對電網(wǎng)更有利的控制方式；用晶閘管投切電容器（TSC）對電氣化鐵道的無功功率補(bǔ)償進(jìn)行研究。 幾種常見的補(bǔ)償方式的比較名稱可控飽和電抗器TSCTCRTCT響應(yīng)方式(ms)6020〈10〈10調(diào)節(jié)方式連續(xù)階梯連續(xù)連續(xù)諧波大（5次25%，7次10%）無?。?次5%，%）同左損耗大（4～6%）小小（1～2%）小噪音大小小小設(shè)計(jì)方式需降壓變壓器同左需降壓變壓器 本課題研究的目的及意義隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及各種用電設(shè)備接入電網(wǎng)消耗大量的無功，無功不足和電壓波動大的問題日益突出。TSC是SVC的簡化方式，按單調(diào)諧設(shè)計(jì)多組某次或某幾次濾波器，基波下各支路呈容性，由晶閘管投切電容器組，分級改變補(bǔ)償裝置的無功出力；某次諧波下偏調(diào)諧，兼濾該次諧波。目前的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)表表明,。TCT型SVC裝置由高阻抗變壓器、濾波器和晶閘管功率調(diào)節(jié)器三部分組成。TCR由于電網(wǎng)電壓較高，因此每個(gè)晶閘管串聯(lián)而成。 TCR（晶閘管相控電抗型無功補(bǔ)償裝置）隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,大功率變流裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛，這些裝置給電力變換帶來方便,但同時(shí)造成系統(tǒng)功率因數(shù)降低,電壓波形畸變嚴(yán)重,成為電網(wǎng)“公害”。根據(jù)濟(jì)鋼電網(wǎng)的實(shí)際,對軋機(jī)負(fù)荷交交變頻對電網(wǎng)產(chǎn)生的無功與諧波進(jìn)行了分析,并據(jù)此提出電網(wǎng)靜止型動態(tài)無功補(bǔ)償裝置(SVC)的技術(shù)方案,利用國外先進(jìn)技術(shù),由德國西門子設(shè)計(jì)、制造SVC靜止型動態(tài)無功補(bǔ)償裝置。當(dāng)用GTO 取代SCR 構(gòu)成換流器時(shí),就可以使換流器在D 角為正或?yàn)樨?fù)的狀態(tài)下都能運(yùn)行, 這樣換流器既能發(fā)出無功功率,也能吸收無功功率, 而成為雙向可調(diào)的無功電源。下面是幾種常用的補(bǔ)償裝置。我國電氣化鐵路的牽引供電制式從一開始就采用單相工頻（50赫茲）25千伏交流制，這一選擇有利于今后電氣化鐵路的發(fā)展。變電所設(shè)在鐵道附近，它將從發(fā)電廠經(jīng)高壓輸電線送來的電流，送到鐵路上空的接觸網(wǎng)上。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)營成本低、工作條件好等優(yōu)點(diǎn)，對運(yùn)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(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。（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。無功補(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。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。畢業(yè)論文課題名稱： 電氣化鐵道動態(tài)無功補(bǔ)償 設(shè)計(jì)時(shí)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(bào)告第三部分 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告第 一 部 分任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)題目電氣化鐵道動態(tài)無功補(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、查閱電氣化鐵道動態(tài)無功補(bǔ)償方面的文獻(xiàn)并搜集相關(guān)資料；了解電氣化鐵道動態(tài)無功補(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；撰寫開題報(bào)告；說明設(shè)計(jì)成果及主要參考文獻(xiàn)。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。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。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(diǎn)之一。由于其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便以及價(jià)格上的優(yōu)勢，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。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。接觸網(wǎng)是向電力機(jī)車直接輸送電能的設(shè)備。隨著新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，電氣化鐵路在數(shù)量上和質(zhì)量上都得到了很大的發(fā)展，電氣化鐵路已成為世界各國鐵路現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。（1）同步調(diào)相機(jī)；（2）靜止補(bǔ)償裝置，目前來看，有發(fā)展前途的主要有直流助磁飽和電抗器型、可控硅控制電抗器型和自飽和電抗器型3種。由于電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)是一種三相不平衡負(fù)荷,其在三相系統(tǒng)中所產(chǎn)生的不平衡一般只在各相電壓的幅值上有些不同,而不會引起各相電壓相位的變化通過調(diào)節(jié)逆變器觸發(fā)角,可實(shí)現(xiàn)與間的相位角差的調(diào)節(jié),使SVG輸出或吸收感性無功功率, 從而有效解決了并聯(lián)電容器固定補(bǔ)償?shù)谋锥?。SVC 系統(tǒng)的晶閘管功率模塊采用世界先進(jìn)的直接光觸發(fā)晶閘管(LTT)。為此,各國專家在無功功率補(bǔ)償、功率因數(shù)改善、濾除諧波、提高供電質(zhì)量等方面作了許多研究1近年來發(fā)展并成功應(yīng)用的TCR(Thyristo r Con t ro lled Reacto rs, 晶閘管控制電抗器)。監(jiān)控系統(tǒng)主要是在運(yùn)行實(shí)時(shí)檢測六相閥上晶閘管元件的狀態(tài)，以確保無功補(bǔ)償裝置安全可靠的運(yùn)行。高阻抗變壓器在SVC裝置中作為感性元件，用來吸收無功功率，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與通常的變壓器基本相同,不同之處是短路阻抗很大,=75%,高阻抗變壓器的一次線圈接成“△”形,是為了消除三次諧波等,二次線圈接成“Y”,晶閘管按三相交流調(diào)功器接線,實(shí)際上是一個(gè)負(fù)載短路了的三相反并聯(lián)接線。(3)濾波后,35kV 母線在電弧爐煉鋼時(shí)綜合電壓總畸變小于2%,HHH4 、H5四組濾波器注入電網(wǎng)系統(tǒng)的諧波電流從I2(2次諧波電流)～I(xiàn)5(5次諧波電流)95%、8A,均在允許值內(nèi),濾波效果非常明顯。因其裝置壽命與投切次數(shù)無關(guān)，且投切的暫態(tài)過程很小，結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，不產(chǎn)生諧波。這時(shí)僅靠調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流的手段已經(jīng)不能滿足要求。第二章：電氣化鐵道的諧波及無功 電氣化鐵道電氣化鐵道是以電能作為牽力的一種現(xiàn)代化運(yùn)輸工具，它的發(fā)展史有一百多年。在德國、瑞士、奧地利、挪威等電氣化發(fā)展比較早的國家里，至今仍全部或大部分采用這種供電制；而美國則采用的是25HZ1100V。 交流電氣化鐵道供電方式我國電氣化鐵道采用工頻單相交流制。（二）雙邊供電在電氣化鐵道上行駛的電力機(jī)車，接受兩個(gè)不同方向變電所提供的電流，稱為雙邊供。以上簡介餓牽引供電的不同供電方式，我國主要采用的的是單邊供電系統(tǒng)，其中直供、吸流變壓器和自藕變壓器供電方式都投入了實(shí)際使用。而沒有零序分量，在兩相和單相負(fù)荷供電方式之下，低壓側(cè)各次三相諧波量和為零，均不含零序分量。在項(xiàng)(2)超標(biāo)時(shí)仍然要根據(jù)項(xiàng)(1)判斷，因此監(jiān)測牽引變電站注入系統(tǒng)的諧波電流是關(guān)鍵。則電路的平均功率為： （29）定義為有功功率，相對應(yīng)的定義無功功率為： （30）可見，有功分量產(chǎn)生，無功分量產(chǎn)生。 無功補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展不同時(shí)期，人們對功率因數(shù)問題的理解有所不同。，節(jié)約電能，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高供電質(zhì)量。當(dāng)用戶（以電氣化鐵路為例），%的電費(fèi)罰款。其基本的電路仍是三項(xiàng)橋式電壓型變流電路，與SVC不同，SVG在其直流側(cè)只需要較小容量的電容器維持其電壓即可。本文用晶閘管投切電容器(TSC)對電氣化鐵道的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。(c)中的、或。二、按應(yīng)用范圍分(1)負(fù)荷補(bǔ)償方式：直接對某一負(fù)荷進(jìn)行針對性補(bǔ)償。晶閘管反向并聯(lián)方式可靠性高，即使某相損壞1個(gè)晶閘管，也不會導(dǎo)致電容器誤投入，但投資較大，控制較復(fù)雜。由于串聯(lián)電抗器后，電容器端電壓有所提高，所以應(yīng)選擇電容器的額定電壓高于電網(wǎng)的額定電壓，以確保并聯(lián)電容器能夠長期安全運(yùn)行。為解決這一問題，可選擇脈沖序列作為晶閘管的觸發(fā)信號。為了提高運(yùn)行的可靠性，防止電容器和晶閘管閥損傷，晶閘管投入時(shí)有過零檢測，當(dāng)晶閘管兩端的電壓過大時(shí)，該晶閘管的觸發(fā)信號被閉鎖。但由于電容器剩余電壓的不確定性，晶閘管承受的最大電壓將升高，并且需要零電壓觸發(fā)電路。 Z=60+40*j。Uc=I1*Zc disp(39。 Zc1=*j。Zi=Zlc*Z/(Zlc+Z)。Ul2=I12*Zl2。),disp(angle([U,I1,I11,I12,I2,I,Ul1,Uc1,Ul2,Uc2])*180/pi) ha=pass([U,I1,I11,I12,I2,I,Ul1,Uc1,Ul2,Uc2])。Zc3=*j。Zi=Z2*Z/(Z2+Z)。Uc1=I11*Zc1。幅值39。 Zc=*j。Ul=I1*Zl。 ha=pass([U, I1, I2, I, Ul, Uc])。Zlc2=Zl2+Zc2。Ul1=I11*Zl1。),disp(abs([U,I1,I11,I12,I2,I,Ul1,Uc1,Ul2,Uc2])) disp(39。Zl2=*j。Zlc3=Zl3+Zc3。I13=U/Zlc3。 disp(39。linewidth39。范老師淵博的知識和寬厚仁愛的風(fēng)范將使我終生難忘。準(zhǔn)確把握課題研究方向的能力和勇于創(chuàng)新精神給我留下了深刻的印象，我從中受益非淺。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。) disp(39。 Ul1=I11*Zl1。Z2=(Z1*Zlc3)/(Z1+Zlc3)。Zl3=*j。),disp(angle([U,I1,I11,I12,I2,I,Ul1,Uc1,Ul2,Uc2])*180/pi)%pass 是MATLAB中繪制復(fù)數(shù)相量圖的命令，用它畫出相量圖特別方便。Ul2=I12*Zl2。Zi=Zlc*Z/(Zlc+Z)。 Zc1=*j。U I1 I2 I Ul Uc 39。U=27500*exp(0j*pi/180)。相角39。Uc2=I12*Zc2。I1=U/Z2。 U=27500*exp(0j*pi/180)。linewidth39。 disp(39。I1=U/Zlc。Zc2=*j。) disp(39。 Zlc=Zl+Zc。設(shè)單相負(fù)載的無功功率為，則 (50)式中，和分別為負(fù)載相電壓和相電流的無功分量。如果電源的等值電抗和串聯(lián)電抗等參數(shù)配合較為合理，則這個(gè)暫態(tài)過程的持續(xù)時(shí)間不長、幅值也不大，并且很快過渡到穩(wěn)定狀態(tài)。每次觸發(fā)晶閘管時(shí)，選擇其承受反壓的時(shí)刻作為觸發(fā)脈沖序列的開始，這樣當(dāng)晶閘管由反向轉(zhuǎn)為正向偏置時(shí)就自動進(jìn)入平穩(wěn)導(dǎo)通狀態(tài)，也就解決了電容殘壓測量的問題。一、△接法只適用于三相負(fù)荷不平衡、三相的功率因數(shù)角和電流差異較大，TSC主電路就只能采用Y接法，以滿足分相補(bǔ)償?shù)囊蟆Ｔ谥麟娐分?，晶閘管閥還并聯(lián)RC吸收電路，用于吸收浪涌電流和抑制電壓要求比較高時(shí)，設(shè)置氧化鋅壓敏電阻以吸收操作過電壓，保護(hù)電容器。(2)集中補(bǔ)償方式：對電網(wǎng)供電采取系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)姆椒▉斫鉀Q整個(gè)電網(wǎng)的各種無功功率的波動問題，一般為高壓補(bǔ)償方式。 TSC的分類TSC系統(tǒng)是一個(gè)對供電網(wǎng)絡(luò)波動無功進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償?shù)南鄳?yīng)獨(dú)立系統(tǒng)，其應(yīng)用形式有很大的靈活性，可按電壓等級劃分和按照應(yīng)用的范圍劃分。因此，當(dāng)電容器投入時(shí)，TSC的電壓電流特性就是該電容的伏安特性，(c)中所示。采用PWM技術(shù)控制，還可使其輸入電流接近正弦波。牽引變電所大多采用兩臂等容量過補(bǔ)償，目前現(xiàn)狀是大多牽引變電所只在重負(fù)荷臂投入一相，改善比并不理想?？梢?要將功率因數(shù)由提高到，需將無功功率減小到。不同性質(zhì)的問題，其解決思路和方法也有所不同。為此，工程上將電壓﹑電流有效值之積作為設(shè)備功率設(shè)計(jì)極限，定義視在功率為： （31）反映了電氣設(shè)備的最大可利用容量。分析/Yd11牽引變壓器電流傳輸系數(shù)，Y/d11雙繞組牽引變壓器比如下：零序分量變化 (15) k為一、二次繞組匝比正序分量變化 (16)正序超前負(fù)序分量變化 (17)負(fù)序、負(fù)序變化，其一二次電流傳輸關(guān)系為 (18)式(17)、式(18)反映了Y/d11牽引變壓器基波電流傳輸關(guān)系，對于諧波分析如下：設(shè)a饋電臂和b饋電臂的第次諧波電流相量各為 (19) (20)式中和分別為與的有效值，和分別為與以本饋電臂基波電壓為參考相量的諧頻相角值。以普遍采用的Y/d11