【正文】 在此，首先感謝我的指導(dǎo)老師老師。Uc2=I12*Zc2。 U=27500*exp(0j*pi/180)。U I1 I11 I12 I2 I Ul1 Uc1 Ul2 Uc239。Z=180+150*j。 I=U/Zi。 disp(39。Zlc3=Zl3+Zc3。幅值39。 Zlc1=Zl1+Zc1。I1=U/Zlc。采用這種接線，晶閘管電壓定額可以降低，但電流定額增大了，電容器電壓降低會(huì)提高其單位價(jià)格，同時(shí)投入時(shí)會(huì)產(chǎn)生短時(shí)不平衡中線電流。晶閘管閥為晶閘管反并聯(lián)接線方式。只要電容器在電源峰值時(shí)投入，晶閘管在電流過零時(shí)自己切斷，無論電容器的投或切，都不會(huì)產(chǎn)生沖擊電流和過電壓，控制簡單，電容器無需放電即可重新投入，從而實(shí)現(xiàn)電容器的頻繁投切。(a)單相結(jié)構(gòu)簡圖(b)分組投切的TSC單相簡圖(c)電壓電流特性 TSC的基本原理圖當(dāng)TSC用于三相電路時(shí)可以是△接法，也可以Y是接法。另一方面，可控硅控制投切雖然已能相對(duì)平滑的快速調(diào)節(jié)，但這種補(bǔ)償器的容量明顯受到安裝點(diǎn)電壓變換的制約，它與安裝點(diǎn)電壓平方成正比，當(dāng)網(wǎng)壓下降時(shí)，由于補(bǔ)償器提供的無功功率反而減少，導(dǎo)致母線電壓進(jìn)一步降低功率因數(shù)。，設(shè)備容量利用少。但在滿足狄里赫利條件下，非正弦電流可以分解成傅立葉級(jí)數(shù)： （35）其中，的部分為基波電流： （36）的所有分量為諧波電流。 Y/d11接線牽引變壓器換相連接方式牽引站序號(hào)123456系統(tǒng)序號(hào)ABCABCABCABCABCABC變壓器序號(hào)ABCACBBCACBACABBAC 諧波源對(duì)電網(wǎng)的影響主要諧波源是電力機(jī)車，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷率和每臂機(jī)車數(shù)量等數(shù)據(jù)對(duì)各機(jī)車產(chǎn)生的諧波電流進(jìn)行合成，等效出諧波電流源，按無功補(bǔ)償要求和需要濾除的諧波確定支路數(shù)和裝機(jī)容量。這種供電方式稱為吸流變壓器供電方式，簡稱BT供電方式。在這種供電方式中牽引變電所將三相交流電中的一相送至接觸網(wǎng)上。前一種方式由于需要大量的資金，短時(shí)間內(nèi)還不能實(shí)現(xiàn)。其中在電力系統(tǒng)中使用最多、最著名的便是靜止無功補(bǔ)償器(SVC),它有可調(diào)電抗器和晶閘管投切電容器(TCR+TSC)方式和晶閘管投切電容(TSC)。我國從80 年代開始對(duì)SVC進(jìn)行研究,并先后試制出SVC產(chǎn)品。取消了晶閘管電勢門驅(qū)動(dòng)單元也就取消了部分放電的電勢源和電磁干擾(EMI)。研究用可關(guān)斷晶閘管(GTO)構(gòu)成無功補(bǔ)償電源(SVG)對(duì)牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)脑砗蛯?shí)現(xiàn)方法。交流制是將高壓、三相電力在變電所降壓和變成單相后，向接觸網(wǎng)供交流電。 電氣化鐵道的發(fā)展及特點(diǎn)和傳統(tǒng)的蒸汽機(jī)車或柴油機(jī)車牽引列車運(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，通過電力機(jī)車牽引列車運(yùn)行的鐵路。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(shí)還給電網(wǎng)帶來日益嚴(yán)重的諧波污染。【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。針對(duì)電氣化鐵道的無功產(chǎn)生的特點(diǎn)，選用晶閘管投切電容器（TSC）來進(jìn)行無功補(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，通過比較選出最優(yōu)的投切組數(shù)，以提高功率因數(shù)。（2）產(chǎn)生諧波的裝置同時(shí)也大都是消耗基波無功功率的裝置，如各種電力電子裝置、電弧爐的變壓器等。我國的鐵路電氣化工程建設(shè)，是從1958年6月開始的。從最初的因?yàn)榇罅扛行载?fù)載投入電網(wǎng)帶來的無功損耗，到后來由于各種非線性整流裝置投入電網(wǎng)帶來的諧波污染，再到現(xiàn)在的電力電子裝置尤其是開關(guān)電源、變頻器等功率變換裝置的廣泛使用而帶來的大量諧波對(duì)電網(wǎng)的危害。若以并聯(lián)電容器固定補(bǔ)償為基礎(chǔ),用SVG來調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償容量的峰谷差,這樣不僅能實(shí)現(xiàn)無功功率的平滑、連續(xù)地調(diào)節(jié),而且可減小SVG的容量,從而使設(shè)備投資減小。用以改善供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抑制電壓閃變，抑制系統(tǒng)的過電壓和諧波，改善其動(dòng)態(tài)特性，提高負(fù)荷的功率因數(shù)。濾波器在TCT 型SVC裝置中作為容性元件,有HHHH5四組諧波濾波器,它對(duì)于基波是容性無功發(fā)生源,提高功率因數(shù),同時(shí)兼作高次諧波電流的濾波器,用以吸收電弧爐和晶閘管功率調(diào)節(jié)器本身產(chǎn)生的高次諧波等。帶有降壓變壓器的TSC及補(bǔ)償支路單調(diào)諧濾波器設(shè)計(jì)方法：正常網(wǎng)壓范圍內(nèi), 由于機(jī)車自身的調(diào)節(jié)功能，兩條饋線之間的相互影響甚微，可認(rèn)為牽引變電所各供電臂的取流具有單相獨(dú)立性，可分別對(duì)兩負(fù)荷端口進(jìn)行n次單調(diào)諧濾波器的設(shè)計(jì)。先由發(fā)電廠、站把電能經(jīng)過電網(wǎng)輸送到區(qū)域變電所，再經(jīng)過高壓輸電線路部門的牽引變電所，然后用饋電線將它饋送到架設(shè)在鐵路線上方的接觸網(wǎng)上，并以回流連接線與鋼軌連接，構(gòu)成回路。牽引變電所沿電氣化鐵道分布，兩個(gè)牽引變電所之間，為了使其安全可靠地供電，通常在中間斷開，分為互相絕緣的兩部分，每一部分稱一個(gè)供電分區(qū)，又稱為供電臂。由于電力機(jī)車為非線性整流負(fù)荷，從而產(chǎn)生諧波電流經(jīng)牽引網(wǎng)傳輸至供電臂首端疊加后注入牽引變壓器饋入電力電網(wǎng)，及每一牽引變壓器都是一個(gè)動(dòng)態(tài)的諧波源，每一個(gè)牽引臂的負(fù)荷(電力機(jī)車)是隨時(shí)變動(dòng)的，無功功率也是變化的，導(dǎo)致末端電壓變化較大影響電力機(jī)車出力，不采用補(bǔ)償措施時(shí)，～,年罰款量很大。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(duì)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。不同性質(zhì)的問題，其解決思路和方法也有所不同?？梢?要將功率因數(shù)由提高到，需將無功功率減小到。采用PWM技術(shù)控制，還可使其輸入電流接近正弦波。 TSC的分類TSC系統(tǒng)是一個(gè)對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)無功進(jìn)行動(dòng)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(jí)劃分和按照應(yīng)用的范圍劃分。在主電路中，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。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(dòng)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。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。) disp(39。I1=U/Zlc。linewidth39。I1=U/Z2。相角39。U I1 I2 I Ul Uc 39。Zi=Zlc*Z/(Zlc+Z)。),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。Z2=(Z1*Zlc3)/(Z1+Zlc3)。) disp(39。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。linewidth39。I13=U/Zlc3。Zl2=*j。Ul1=I11*Zl1。 ha=pass([U, I1, I2, I, Ul, Uc])。 Zc=*j。Uc1=I11*Zc1。Zc3=*j。Ul2=I12*Zl2。 Zc1=*j。 Z=60+40*j。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(hào)被閉鎖。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。二、按應(yīng)用范圍分(1)負(fù)荷補(bǔ)償方式：直接對(duì)某一負(fù)荷進(jìn)行針對(duì)性補(bǔ)償。本文用晶閘管投切電容器(TSC)對(duì)電氣化鐵道的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)用戶（以電氣化鐵路為例），%的電費(fèi)罰款。則電路的平均功率為： （29）定義為有功功率，相對(duì)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。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。（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。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。這時(shí)僅靠調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的手段已經(jīng)不能滿足要求。(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。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。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)。（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。接觸網(wǎng)是向電力機(jī)車直接輸送電能的設(shè)備。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(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。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(dòng)態(tài)無功補(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(jí)學(xué) 號(hào)03490158設(shè)計(jì)題目電氣化鐵道動(dòng)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(dòng)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(dòng)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)。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。（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。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。下面是幾種常用的補(bǔ)償裝置。根據(jù)濟(jì)鋼電網(wǎng)的實(shí)際,對(duì)軋機(jī)負(fù)荷交交變頻對(duì)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(dòng)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(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。TCR由于電網(wǎng)電壓較高，因此每個(gè)晶閘管串聯(lián)而成。目前的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)表表明,。 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?。?～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(dòng)大的問題日益突出。低頻單相交流制出現(xiàn)在本世紀(jì)初。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。(3)各次諧波序電流均可分解為正序分量和負(fù)序分量。設(shè)電壓、電流分別為：其中，為有功分量，為無功分量。無功功率的增大，使總電流增大，導(dǎo)致視在功率增大，從而使設(shè)備容量、導(dǎo)線規(guī)格、相應(yīng)的控制設(shè)備、測量儀表和保護(hù)裝置的規(guī)格容量也增加。[全國供用電規(guī)則]：無功電力應(yīng)就地平衡；高壓供電用的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶。因此，無功，負(fù)序和諧波問題隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展愈來愈引起廣泛的關(guān)注，成為電氣化鐵道的三大技術(shù)問題。主電路接線有直接補(bǔ)償、降壓補(bǔ)償和調(diào)壓補(bǔ)償3種方式。配置〈%（%～%）電抗率的電抗器，主要目的是限制電容器的合閘涌流；%或6%的串聯(lián)電抗器，可抑制5次以上的諧波電流；采用電抗率為12%～13%的串聯(lián)電抗器，可抑制3次以上的諧波電流。2．采用兩個(gè)晶閘管閥實(shí)現(xiàn)對(duì)一組△接線電容器的投切（(b)）。 Zc=*j。 set(ha,’linewidth’,2)(b)仿真結(jié)果：U I1 I2 I Ul Uc 幅值 +004 * 相角 0 0 (c)仿真圖形：設(shè)和的相位差為，和的相位差為的相位