【正文】 對(duì)于本文的各種缺點(diǎn)，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。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。范老師淵博的知識(shí)和寬厚仁愛(ài)的風(fēng)范將使我終生難忘。本論文是在范老師的悉心指導(dǎo)下完成的。致 謝五年的大學(xué)學(xué)習(xí)生活就要結(jié)束了。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。linewidth39。),disp(angle([U,I1,I11,I12,I13,I2,I,Ul1,Uc1,Ul2,Uc2,Ul3,Uc3])*180/pi) ha=pass([U,I1,I11,I12,I13,I2,I,Ul1,Uc1,Ul2,Uc2,Ul3,Uc3])。),disp(abs([U,I1,I11,I12,I13,I2,I,Ul1,Uc1,Ul2,Uc2,Ul3,Uc3])) disp(39。) disp(39。 disp(39。 Ul3=I13*Zl3。Ul2=I12*Zl2。 Ul1=I11*Zl1。I13=U/Zlc3。I11=U/Zlc1。 I=U/Zi。Z2=(Z1*Zlc3)/(Z1+Zlc3)。Zlc3=Zl3+Zc3。 lc1=Zl1+Zc1。Z=60+40*j。Zl3=*j。Zl2=*j。,2)(c)仿真結(jié)果：U I1 I11 I12 I2 I Ul1 Uc1 Ul2 Uc2幅值 +004 * Columns 1 through 6 Columns 7 through 10 相角 Columns 1 through 6 0 Columns 7 through 10 0 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(3) 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：(b) 基于MATLAB仿真： Zl1=*j。 set(ha,39。),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(huà)出相量圖特別方便。),disp(abs([U,I1,I11,I12,I2,I,Ul1,Uc1,Ul2,Uc2])) disp(39。) disp(39。 disp(39。Ul2=I12*Zl2。Ul1=I11*Zl1。I11=U/Zlc1。I1=U/Zlc。Zi=Zlc*Z/(Zlc+Z)。Zlc2=Zl2+Zc2。 U=27500*exp(0j*pi/180)。Zc2=*j。 Zc1=*j。 ha=pass([U, I1, I2, I, Ul, Uc])。相角39。幅值39。U I1 I2 I Ul Uc 39。Ul=I1*Zl。I1=U/Zlc。Zi=Zlc*Z/(Zlc+Z)。U=27500*exp(0j*pi/180)。 Zc=*j。,2)(b)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(c)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，所以經(jīng)過(guò)比較，某一時(shí)刻同種負(fù)載的條件下，投入2組TSC功率因數(shù)較高。 set(ha,39。相角39。幅值39。U I1 I11 I12 I13 I2 I Ul1 Uc1 Ul2 Uc2 Ul3 Uc339。 Uc3=I13*Zc3。Uc2=I12*Zc2。Uc1=I11*Zc1。 I2=U/Z。I12=U/Zlc2。I1=U/Z2。Zi=Z2*Z/(Z2+Z)。Z1=(Zlc1*Zlc2)/(Zlc1+Zlc2)。Zlc2=Zl2+Zc2。 U=27500*exp(0j*pi/180)。Zc3=*j。Zc2=*j。Zc1=*j。linewidth39。),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])。),disp(abs([U,I1,I11,I12,I2,I,Ul1,Uc1,Ul2,Uc2])) disp(39。) disp(39。 disp(39。Ul2=I12*Zl2。Ul1=I11*Zl1。I11=U/Zlc1。I1=U/Zlc。Zi=Zlc*Z/(Zlc+Z)。Zlc2=Zl2+Zc2。U=27500*exp(0j*pi/180)。Zc2=*j。 Zc1=*j。),disp(angle([U, I1, I2, I, Ul, Uc])*180/pi) ha=pass([U, I1, I2, I, Ul, Uc])。),disp(abs([U, I1, I2, I, Ul, Uc ])) disp(39。) disp(39。Uc=I1*Zc disp(39。I2=U/Z。 I=U/Zi。 Zlc=Zl+Zc。 Z=60+40*j。(2)TSC每相分3組，容量分別為：20，電感分別為：、 分別投入一組、兩組、三組，進(jìn)行計(jì)算和仿真(一) 同種負(fù)載條件下，設(shè)，動(dòng)態(tài)變化下某一時(shí)刻的負(fù)載為, 投入一組TSC的簡(jiǎn)圖 投入兩組TSC的簡(jiǎn)圖 投入三組TSC的簡(jiǎn)圖(1).投入一組TSC，不考慮兩個(gè)反向并聯(lián)的晶閘管，：(a)基于MATLAB的仿真 Zl=*j。在正弦電壓和正弦電流條件下，功率因數(shù)可表示為： (51)式中為基波電流有效值，為總電流有效值，為基波功率因數(shù)。設(shè)單相負(fù)載的無(wú)功功率為，則 (50)式中，和分別為負(fù)載相電壓和相電流的無(wú)功分量。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。4．Y接線，沒(méi)有B相晶閘管閥，只控制A，C兩相的接線方式（圖(d)）。3．采用接線方式（(c)）。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(guò)程的持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)、幅值也不大，并且很快過(guò)渡到穩(wěn)定狀態(tài)。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(guò)零檢測(cè)，當(dāng)晶閘管兩端的電壓過(guò)大時(shí)，該晶閘管的觸發(fā)信號(hào)被閉鎖。主回路中可設(shè)置預(yù)充電回路，可解決這個(gè)問(wèn)題。這樣，晶閘管投入時(shí)，只要脈沖序列從系統(tǒng)電壓峰值開(kāi)始觸發(fā)就可以保證平穩(wěn)過(guò)渡。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(kāi)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(cè)量的問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，可選擇脈沖序列作為晶閘管的觸發(fā)信號(hào)。晶閘管重投時(shí)需考慮電容器的殘壓，原因是電容器兩端電壓不能突變，電源電壓和電容器殘壓的差值較大時(shí)觸發(fā)晶閘管會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，這一沖擊會(huì)直接損壞晶閘管。二、TSC常見(jiàn)的主接線方式有以下幾種（以晶閘管反并聯(lián)方式的晶閘管閥為例進(jìn)行介紹）：1．三相控制的△接線方式（(a)）。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Ｓ捎诖?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(zhǎng)期安全運(yùn)行。目前，國(guó)內(nèi)并聯(lián)電容器配置的電抗器其電抗率主要有以下4鐘類(lèi)型〈%，%， 6%和12%～13%。當(dāng)串聯(lián)電抗器是以抑制諧波放大為目的時(shí)，其參數(shù)應(yīng)根據(jù)實(shí)際存在的諧波抑制諧波情況進(jìn)行選擇。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(guò)電壓，保護(hù)電容器。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(huì)導(dǎo)致電容器誤投入，但投資較大，控制較復(fù)雜。該接線方式存在的問(wèn)題是，晶閘管承受的最大反向電壓為電源電壓峰值的2倍。采用晶閘管與二極管反并聯(lián)方式，投資小。(2)集中補(bǔ)償方式：對(duì)電網(wǎng)供電采取系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)解決整個(gè)電網(wǎng)的各種無(wú)功功率的波動(dòng)問(wèn)題，一般為高壓補(bǔ)償方式。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。關(guān)鍵問(wèn)題是要解決補(bǔ)償裝置晶閘管閥的耐壓，即多個(gè)晶閘管串聯(lián)的均壓及晶閘管觸發(fā)控制的同步性。使用單一晶閘管閥即可滿足耐壓要求，可直接接入低壓系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。 TSC的分類(lèi)TSC系統(tǒng)是一個(gè)對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)無(wú)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。(c)中的、或。每一相都可以設(shè)計(jì)成分組投切，以提高靜態(tài)補(bǔ)償精度。根據(jù)電網(wǎng)的無(wú)功需求投切這些電容器，TSC實(shí)際上就是斷續(xù)可調(diào)的提供容性無(wú)功補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器。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。本文用晶閘管投切電容器(TSC)對(duì)電氣化鐵道的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償。由于負(fù)荷的隨機(jī)投切，諧波幅值隨基波劇烈運(yùn)動(dòng)，即時(shí)值變化較大；由于兩相負(fù)荷相關(guān)性很小，通常認(rèn)為牽引變電所兩相供電臂的牽引負(fù)荷是相互獨(dú)立的，從而獨(dú)立的在電力系統(tǒng)中造成負(fù)序電流；功率因數(shù)偏底，無(wú)功分大。在牽引供電系統(tǒng)中，采用的大容量單相整流供電設(shè)施的電氣化機(jī)車(chē)，除了產(chǎn)生大量的諧波電流之外，還因單相獨(dú)立性對(duì)三相供電系統(tǒng)產(chǎn)生不平衡的負(fù)荷及負(fù)序電壓和電流。采用PWM技術(shù)控制，還可使其輸入電流接近正弦波。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。另外，傳統(tǒng)的無(wú)功功率的定義和概念，只限于處理系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)是正弦周期的情況，對(duì)功率急劇變化所出現(xiàn)的瞬變已不能適應(yīng)。其顯著特點(diǎn)是在于快速，平滑地調(diào)節(jié)容性和感性無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，但這種靜止無(wú)功補(bǔ)償電路都離不開(kāi)大容量?jī)?chǔ)能元件，且補(bǔ)償容量分別要按最大補(bǔ)償容量來(lái)選取，由于這些大容量?jī)?chǔ)能元件固有的時(shí)滯影響，使它們不能做到瞬時(shí)無(wú)功控制。牽引變電所大多采用兩臂等容量過(guò)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。當(dāng)用戶(hù)（以電氣化鐵路為例），%的電費(fèi)罰款。 無(wú)功功率補(bǔ)償原理 無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用現(xiàn)狀分析對(duì)電氣化鐵路而言，牽引變電所110KV電源側(cè)功率因數(shù)，由于受到牽引供電網(wǎng)阻抗和牽引變壓器阻抗的影響，~?？梢?jiàn)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)就是功率因數(shù)補(bǔ)償技術(shù)?？梢?jiàn),要將功率因數(shù)由提高到，需將無(wú)功功率減小到。，節(jié)約電能，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高供電質(zhì)量。由于無(wú)功功率會(huì)帶來(lái)設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用的增加、能耗以及電網(wǎng)供電質(zhì)量方面的后果，無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)引起了人們的重視，這就是最初的功率因數(shù)補(bǔ)償技術(shù)。對(duì)于沖擊性無(wú)功負(fù)載還會(huì)引起電網(wǎng)電壓劇烈波動(dòng)，供電質(zhì)量嚴(yán)重下降。大量的無(wú)功功率流入電網(wǎng)，會(huì)帶來(lái)諸多不利影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：。 一、無(wú)功功率的影響早期的功率因數(shù)問(wèn)題是無(wú)功功率問(wèn)題，由于接于電網(wǎng)中的用戶(hù)大多是感性負(fù)載，如異步電機(jī)、熒光燈、工業(yè)電弧爐、變壓器等。不同性質(zhì)的問(wèn)題，其解決思路和方法也有所不同。 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展不同時(shí)期，人們對(duì)功率因數(shù)問(wèn)題的理解有所不同。電流總有效值為：總諧波電流有效值為：為了反映電流的畸變程度，定義總諧波畸變率： （37）則根據(jù)正弦電路中有功、視在、功率因數(shù)的定義，有： （38） （39） （40）其中，稱(chēng)為基波因數(shù)，稱(chēng)為位移因數(shù)。為了反映這種利用程度，定義功率因數(shù)為： （32）由以上(29)～(32)4個(gè)定義式可得出正弦電路中各量之間的關(guān)系： （33） （34）對(duì)于含有非線性器件的非正弦電路，施以正弦電壓后，產(chǎn)生的電流發(fā)生畸變，不再是正弦。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。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(wú)功功率為： （30）可見(jiàn)，有功分量產(chǎn)生，無(wú)功分量產(chǎn)生。加以正弦電壓后，產(chǎn)生的電流是正弦的。，表中和各為系統(tǒng)基波電壓和對(duì)的相角差：若系統(tǒng)三相電壓對(duì)稱(chēng)，則。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