【摘 要】
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为应对全球气候变化,我国在十四五规划中提出了“碳中和,碳达峰”的双碳目标,拟在各行各业稳步推进节能减排,最终构建以新能源为主体的新型电力系统。而随着我国电气化铁路的高速、重载化发展,负序和再生制动能量问题成为制约电气化铁路绿色节能运行,安全稳定发展的重要因素。为实现负序治理的同时,提高再生制动能量利用率,助力电气化铁路节能增效,以V/v牵引供电系统为例,在分析其牵引负荷特性的基础上,对基于储能型铁
【基金项目】
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兰州铁路局; 国家自然科学基金项目:兰新线长大坡道段牵引网压异常演变机理及多源接入治理研究（NO.52067013）; 教育部重点实验室开放课题:基于高铁再生制动能量利用的超级电容储能控制研究（NO.KFKT2020-12）
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为应对全球气候变化,我国在十四五规划中提出了“碳中和,碳达峰”的双碳目标,拟在各行各业稳步推进节能减排,最终构建以新能源为主体的新型电力系统。而随着我国电气化铁路的高速、重载化发展,负序和再生制动能量问题成为制约电气化铁路绿色节能运行,安全稳定发展的重要因素。为实现负序治理的同时,提高再生制动能量利用率,助力电气化铁路节能增效,以V/v牵引供电系统为例,在分析其牵引负荷特性的基础上,对基于储能型铁路功率调节器的负序治理和再生制动能量回收利用展开研究,具体内容如下。（1）分析了V/v牵引供电系统负序产生机理和再生制动能量传递规律,实地测量了兰新线某牵引变电所的牵引负荷数据,根据V/v牵引供电系统结构和实测数据,建立了牵引供电系统负荷模型。（2）阐述储能型铁路功率调节器（Railway Power Conditioner,RPC）的拓扑方案,分析了储能型铁路功率调节器在不同供电臂工况下的工作模式,并研究了基于储能型铁路功率调节器的负序和再生制动能量补偿机理以及影响补偿性能的关键因素。（3）以实现V/v牵引供电系统负序治理和再生制动能量回收利用为目标,对储能型铁路功率调节器的控制策略展开研究,从能量管理和变流器控制两个层面出发,提出了一种计及特征次谐波抑制的分层控制策略,构建了储能型铁路功率调节器模型,将其分别与基于牵引传动系统的负荷模型和基于实测数据的负荷模型相结合,对系统补偿性能进行验证与分析,结果表明,所提出的分层控制方法能够在系统设备容量范围内实现再生制动能量的回收利用和负序治理。（4）针对计及储能系统功率流动的负序完全补偿方法在超出系统设备容量时易失效的问题,提出了一种补偿优化方法,推导了优化目标函数和约束条件,构建补偿模型,结果分析表明,所提出方法能够在全容量范围内实现负序治理和再生制动能量的回收再利用,降低牵引供电系统的负荷峰谷差,稳定储能型铁路功率调节器的中间直流侧电压,使补偿系统安全稳定运行。
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