牵引负荷为变化频繁的单相交流负荷,使电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡,并且存在无功和谐波电流。为了降低三相不平衡的影响,牵引变压器采用换相联接,导致各供电区段电压不同相,必须用分相绝缘器分隔。分相绝缘器限制了机车平滑连续地受流,成了供电的薄弱环节,制约了高速、重载铁路的发展。变电所采用同相供电技术,牵引变压器原边不再轮换,变电所单相供电,不用设置分相绝缘器。本文选择了“V”型变压器,研究了基于有源滤波器和“V”型变压器的同相供电系统:通过实时检测系统的综合补偿电流,控制有源滤波器,平衡三相,滤除无功和谐波电流。 针对吸流变压器(BT)供电方式(或直接供电方式),和自耦变压器(AT)供电方式,本文设计了不同的系统结构。系统整体结构设计后,以直接供电或BT供电方式下,采用V/v接线变压器和三相三桥臂变流器,及AT供电方式下,采用V/x接线变压器和两个共用一直流环节的单相变流器的系统结构为对象,分别进行详细研究和仿真。文中讨论了系统平衡变换条件,得到了滤波器所需指令电流与负载电流之间的关系:分析了平衡变换装置工作时的系统功率关系、系统各部分容量及容量利用率问题;研究了有源滤波器指令电流的生成方法和两种不同滤波器的控制方法。 本文用MATLAB/SIMULINK中的电力系统仿真元件库对所提出并详细研究的两种系统进行了建模与仿真。仿真结果表明平衡后的电力系统侧电流波形为三相对称的纯正弦波形,完全补偿了无功与谐波,证明了平衡变换方式和滤波器指令电流检测方法的正确性,验证了所提出的同相供电方案的正确性和可行性。