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电力电子技术的新型牵引供电系统研究
电力电子技术的新型牵引供电系统研究 摘要：牵引供电系统存在着谐波、无功、负序等等其自身无法解决的问题。并 且对高速铁路的安全运行构成了严重的威胁。主要是探究了利用电力电子技术和 构成的新型牵引供电系统。新系统具有综合经济技术性能优越的强大优势，其通 信防护效果也比较好。利用电力电子技术可以有效的滤除谐波，消除系统不平衡 现象，实现稳定的为用户供电的目的。主要是从利用电力电子技术构建的新型牵 引供电系统优势，来增强供电的可靠性与安全性入手，针对其存在的问题，提出 了相应的方案。关键词：电力电子；
牵引供电系统；
优势；
问题；
对策 1利用电力电子技术构建的新型牵引供电系统优势 1.1节省了自动过分相装置的投资费用 为了实现自动过分相，限制大部分都安装自动过分相装置。这样的设备投 资巨大，并且日常的维护频繁，维护的投入也不少，同时也比较复杂的。比如：
1000公里左右的铁路地面自动过分相装置，其投资超过600万元。那么采用新型 车载自动过分相，只需要在线路旁边设置磁铁，在火车上装一个控制器，这样便 有限的减少了自动过分相装置的投资费用[1]。
1.2节约电价 牵引供电系统中，采用同一端口供电，负荷的均衡性得到良好改善，提高 了变压器负荷侧的功率因数，降低了负序电流不对称情况，释放了变压器的容量， 降低了变压器油温升，有效的降低了耗电量[2]。
1.3节省的变压器有功功率损耗费用 牵引变压器有功功率的主要损耗，是铜耗和铁耗。在同相供电系统中，因 为负序和谐波功率，可以被潮流控制补偿，甚至是消除。那么，牵引负荷三相对 称，牵引变压器的损耗可以得到降低。
2现有牵引供电系统的主要问题 首先，现在的牵引供电系统，为了节省开支，大部分使用单相工频交流制。但是这种方式主要是系统三相严重不平衡，其交流电气化的铁道牵引负荷不平衡。
当两个臂负荷完全相同的情况下，采用平衡变换的变压器，电流不对称程度的情 况非常严重。由于两臂同时有的负荷小，并且机车类型和机车工作状态的负荷有 不同。三相总是处于严重不平衡的状态[3]。其次，换相联接后任意3个异相供电 臂都有相同负荷时，3个异相供电臂负荷都不同。换相联接对三相不平衡的特点， 改善效果不明显程。此外换相联接后的分相绝缘器使用，使电力机车安全平稳通 过存在较大的隐患。并且无论是分相或是分段绝缘器，在电气上的使用都是相对 脆弱的部分。如果有高速列车通过时，绝缘器形成的硬点，都会对受电弓形成严 重威胁，绝缘器同时也会烧损。并且这给火车司机的操作带来了很大的不便。再 次，是谐波与无功问题带来的一些问题。我国的电气化铁道运行的流器电力机车， 在不同的工作状态下，其牵引负荷电流相位角的变化幅度不一样，致使功率因数 也十分不稳定。当高速机车处于再生制动时，机车电流反馈牵引网，电流相位角 变回相对滞后。发生牵引网短路故障时，故障电流相位角也同样滞后。正常的工 况下，相位角的大幅度变化和牵引负荷电流动态的波动幅度不同意，这使得补偿 无功功率的难度加大[4]。
3利用电力电子技术构建的新型牵引供电系统 3.1新型牵引供电系统的结构 无源对称补偿技术和电力电子技术，都是解决现有牵引供电系统存在的问 题的有效方法。这样有良好的动态平衡与补偿效果，其结构效果明显。它主要由 牵引主变压器和平衡变换装置所构成，可以起到变压平衡变换、补偿负载无功和 谐波的作用。一般情况下，有源滤波器主要是用于抑制谐波和补偿无功，而同相 供电系统的平衡变换装置的另外一个重要功能，就是实现平衡变换。
3.2同相牵引变电所的结构 同相牵引变电所的结构，与主变压器接线的方式以及平衡变换装置的结构 变压器等等的连接方式有很大关。有时，可能变压器接线的方式有很多种，同相 AT牵引变电所也就有多种接线类型。比如：三相三桥臂变流器结构或两“背对背” 单相变流器结构等等[5]。
3.3两单相变流器变电所结构 两单相变流器构成的同相牵引变电所结构（图）虚线部分是主变压器，它主要采用的是三相变四相平衡变压器，其阻抗匹配平衡变压器构成方式清晰可见。
3.4三相四桥臂变流器的结构构建 三相四桥臂变流器为核心的平衡变换装置。主要是通过对平衡变换装置适 当控制，使得各变电输出的同相位电压，取消了分相绝缘器，从而可以实现同相 供电，达到三相的完全平衡。主要工作优势是。其只需要一台工作变压器和一台 平衡变换装置。并且它的接线简单，资金投入低，后期维护方便。平衡变换装置 的容量不会受到主变压器的影响。一旦平衡变换装置的故障时，系统就可以为无 通信提供防护能力，采用最简单的直供方式，可以保持继续供电。平衡变换装置 主要由四桥臂变流器构成，其控制方法会比较较复杂一些，如果平衡变换装置出 现一些故障时，牵引网将可能会失去通信防护的能力。
本文主要是对新型的同相牵引供电系统，开展了一些谈论，主要分析了基 于无源对称补偿技术等等。随着我国高速铁路的迅速发展，对于同相牵引供电系 统的运行和控制的研究也是十分必要的。本文从利用电力电子技术构建的新型牵 引供电系统优势入手开始探讨，详细分析了其实施的客观必要性。此外，本文主 要讨论了控制器的控制模式，以及牵引变电所的运行方式。以期可以为同相供电 系统应用的推广提供重要基础。
作者:林艳 单位:平潭综合实验区传媒中心
