【摘 要】
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电气化铁道以其高效、安全、便捷等优势成为了人们出行必不可少的交通工具以及国家经济发展命脉。但随之而来电气化铁道所产生的电能质量问题也日益严重,牵引网中的谐波问题便包含在其中。电力机车所产生的高次谐波含量会以各种形式对沿线的铁路信号设备产生影响,导致信号设备工作不稳定、误动作等一系列影响列车行车安全问题。基于实际的工程案例,本文分析了一种铠装馈线电缆对轨道电路高频干扰的影响,对干扰源产生机理、干扰途
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电气化铁道以其高效、安全、便捷等优势成为了人们出行必不可少的交通工具以及国家经济发展命脉。但随之而来电气化铁道所产生的电能质量问题也日益严重,牵引网中的谐波问题便包含在其中。电力机车所产生的高次谐波含量会以各种形式对沿线的铁路信号设备产生影响,导致信号设备工作不稳定、误动作等一系列影响列车行车安全问题。基于实际的工程案例,本文分析了一种铠装馈线电缆对轨道电路高频干扰的影响,对干扰源产生机理、干扰途径和相应的高频干扰治理措施开展研究,并通过仿真分析验证本文所述干扰分析的正确性以及消除干扰措施的可行性。主要成果如下:首先对牵引传动系统的结构原理做出说明;系统的阐述了 CRH2型电力机车所采用的三电平整流器的工作原理以及控制策略;对网侧的谐波产生机理和谐波的数学模型进行理论分析;建立基于瞬态电流直接控制策略的三电平整流器模型以模拟CRH2型电力机车的各种运行状态,分析各种不同工况下电力机车网侧谐波电流的大小以及谐波分布。然后基于ZPW-2000A无绝缘轨道电路各模块的组成、参数和原理,对各个模块进行数学分析,建立各个模块相应的端口模型,完成端口矩阵的计算;建立无干扰情况下ZPW-2000A调整状态和分路状态下的等效电路,并计算两种情况下接收端电压值;分析高频干扰在轨道电路的干扰途径,设置等效的谐波电流源,建立高频干扰叠加电压的等效电路,计算出谐波电流源对接收端电压的影响值,探讨谐波电流源引起继电器误动作的阈值;建立了相应的仿真,仿真分析等效的谐波电流源对轨面电压及接收端电压的影响情况,对比无干扰情况谐波电流的干扰分析。提出高频干扰的治理措施,针对现有机车采用高通滤波器;针对后续机车采用LCL滤波器替代L滤波器的方法,分析其优势与不足;针对LCL滤波器会产生谐振讨论了滤波电容电流反馈的虚拟阻尼控制和基于分裂电容的无源阻尼控制,通过两种阻尼控制的BODE图对其谐振点的抑制能力和高次谐波的滤除能力进行分析;对LCL滤波器参数进行设计,对两种不同的阻尼控制的控制系统以及相关参数进行设计;运用Matlab/Simulink工具箱对基于LCL滤波器的单相三电平整理器采用两种不同的阻尼控制进行了仿真分析,对两种阻尼控制的仿真进行对比分析,进而提出了针对电力机车应用场景对两种阻尼控制的优劣势进行分析。
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