车网耦合下的牵引供电系统谐振不稳定机理分析 被引量：15

1

作者 陶海东 胡海涛 +2 位作者 朱晓娟 杨孝伟 何正友 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期2315-2324,共10页

在国内电气化铁路的现场测试中发现了1种有别于谐波谐振现象的新型谐振不稳定问题,该文围绕高速列车与牵引供电网(以下简称车网)耦合系统中谐振不稳定问题的产生机理及影响规律进行了分析。采用阻抗分析法,建立了dq参考坐标系下小信号... 在国内电气化铁路的现场测试中发现了1种有别于谐波谐振现象的新型谐振不稳定问题,该文围绕高速列车与牵引供电网(以下简称车网)耦合系统中谐振不稳定问题的产生机理及影响规律进行了分析。采用阻抗分析法,建立了dq参考坐标系下小信号车、网阻抗传递函数模型;基于广义奈奎期特(Nyquist)判据,探寻了谐振不稳定现象的发生机理;分析了列车四象限整流器控制参数与牵引供电网参数对谐振不稳定的影响规律。仿真与实验结果表明,列车控制系统中电流环和锁相环的比例增益,以及牵引供电网等效电感等参数对谐振不稳定最为灵敏,因此在机车控制参数优化以及新建轨道线路设计时需重点考虑,这可为抑制谐振不稳定问题提供参考。 展开更多

关键词 电气化铁路 车网耦合系统 谐振不稳定 小信号阻抗建模 灵敏度分析

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自适应自抗扰比例积分控制下的高速铁路车网耦合系统低频振荡抑制方法 被引量：14

2

作者 许加柱 程慧婕 +3 位作者 黄文 刘裕兴 陈治宇 安柏楠 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第14期4035-4045,共11页

高铁车网耦合系统（electric multiple units-traction network coupling system,ETNCS）低频振荡易引发牵引封锁,严重影响高速铁路安全运行,因此研究低频振荡的机理及其抑制方法具有重要意义。该文首先建立了ETNCS阻抗模型,并利用幅相... 高铁车网耦合系统（electric multiple units-traction network coupling system,ETNCS）低频振荡易引发牵引封锁,严重影响高速铁路安全运行,因此研究低频振荡的机理及其抑制方法具有重要意义。该文首先建立了ETNCS阻抗模型,并利用幅相频特性曲线分析了低频振荡现象的产生机理,其中一个重要的因素是传统比例积分（proportional integral,PI）控制器无法对输入误差信号中的交流分量实施有效抑制。随后,为解决这一问题,提出一种自适应自抗扰比例积分（self-adaptive auto disturbance rejection PI,SAADR-PI）控制器。该控制器一方面继承了自抗扰控制器响应速度快、抗干扰能力强的优点,另一方面可通过fal函数自动调节PI参数使系统保持自适应能力,将其应用到瞬态直接电流控制策略中可提高系统的动态响应速度,增强系统的鲁棒性能。最后仿真和实验结果表明,基于SAADR-PI控制器的瞬态直接电流控制策略具有更好的控制性能,并能有效地抑制ETNCS低频振荡。 展开更多

关键词 高速铁路 车网耦合系统 低频振荡 阻抗模型 自适应自抗扰比例积分控制器

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牵引供电网-多台机车耦合系统的低频振荡分析与抑制 被引量：11

3

作者 邓睿 刘碧 宋文胜 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期327-335,共9页

目前我国电气化铁路交直交机车与牵引网构成的车网耦合系统时常发生低频振荡(LFO),严重威胁铁路的安全稳定运行。为了研究低频振荡产生机理,该文首先基于阻抗比判据和Bode图对车网耦合系统进行稳定性理论分析,给出影响稳定性的主要因素... 目前我国电气化铁路交直交机车与牵引网构成的车网耦合系统时常发生低频振荡(LFO),严重威胁铁路的安全稳定运行。为了研究低频振荡产生机理,该文首先基于阻抗比判据和Bode图对车网耦合系统进行稳定性理论分析,给出影响稳定性的主要因素;然后基于Matlab/Simulink搭建车网耦合仿真模型并进行联合仿真,仿真结果再现低频振荡现象,并验证理论分析的正确性;最后根据阻抗比判据和Bode图的稳定性理论分析结果,给出基于机车网侧变流器控制参数修正的低频振荡抑制措施,并通过计算机仿真和硬件在环实时仿真证明了该抑制措施的正确性与有效性。 展开更多

关键词 车网耦合系统 单相网侧变流器 低频振荡 阻抗比判据 硬件在环实时仿真

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基于滑模结构无源控制的车网耦合系统低频振荡抑制方法 被引量：9

4

作者 王迎晨 杨少兵 +1 位作者 宋可荐 吴命利 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期553-563,共11页

近年来国内多地出现高速铁路牵引网低频振荡,情况严重时导致动车组发生牵引封锁。该文以CRH5型动车组为算例,提出一种基于滑模结构电流无源控制的动车组PWM整流器双闭环控制策略抑制低频振荡。首先,建立车网耦合系统回比矩阵模型,利用G-... 近年来国内多地出现高速铁路牵引网低频振荡,情况严重时导致动车组发生牵引封锁。该文以CRH5型动车组为算例,提出一种基于滑模结构电流无源控制的动车组PWM整流器双闭环控制策略抑制低频振荡。首先,建立车网耦合系统回比矩阵模型,利用G-sum范数判据分析了低频振荡的产生机理,得到车网耦合系统发生低频振荡的临界条件。然后,根据低频振荡发生时的工况,推导动车组整流器dq轴状态空间模型,设计基于外环电压滑模结构无源控制的内环电流控制器。与几种传统算法的稳定性分析及仿真结果对比表明,提出的算法具有更好的稳态和动态特性,有效地抑制了牵引网低频振荡现象。 展开更多

关键词 低频振荡 车网耦合系统 稳定性分析 PWM整流器 滑模结构 无源控制

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基于滑模控制的牵引网网压低频振荡抑制方法 被引量：8

5

作者 刘爽 刘志刚 +1 位作者 王亚绮 耿照照 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期2999-3006,共8页

针对高速铁路牵引网低频振荡造成动车组牵引封锁的现象,提出了一种基于滑模控制的动车组网侧整流器控制策略。首先,推导了CRH5型动车组网侧单相整流器在dq旋转坐标系下的状态空间数学模型;其次,详细论述了控制策略原理和设计过程,包括... 针对高速铁路牵引网低频振荡造成动车组牵引封锁的现象,提出了一种基于滑模控制的动车组网侧整流器控制策略。首先,推导了CRH5型动车组网侧单相整流器在dq旋转坐标系下的状态空间数学模型;其次,详细论述了控制策略原理和设计过程,包括外环电压滑模面与内环电流控制率的求取;最后,在Matlab/Simulink与RT-LAB平台上搭建了基于滑模控制器的双重化仿真模型,并与传统线性比例积分（proportional integral,PI）控制策略以及两种对比于PI控制响应性能更好的新型控制策略：基于互联和阻尼分配的无源控制（无源控制）和基于模型的预测电流控制控制（预测控制）的仿真试验效果进行了比较,结果证明滑模控制具有更好的动、静态特性。为进一步验证滑模控制对低频振荡的抑制效果,搭建了基于滑模控制与PI控制的多车接入的车网耦合系统仿真模型,仿真结果证明滑模控制可以有效地抑制低频振荡的发生。 展开更多

关键词 动车组 牵引网 低频振荡 滑模控制 网侧整流器 车网耦合系统

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基于自抗扰STATCOM装置的车网耦合系统低频振荡抑制策略 被引量：7

6

作者 李志远 胡鑫煊 +1 位作者 吴思奇 刘志刚 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期1514-1524,共11页

近年来,国内相继发生了多起电气化铁路车网耦合系统低频振荡事件,导致机车牵引传动系统封锁,严重影响了铁路的正常运输秩序。针对该问题,提出了基于STATCOM的牵引网动态无功补偿方案,引入了自抗扰控制(active disturbance rejection con... 近年来,国内相继发生了多起电气化铁路车网耦合系统低频振荡事件,导致机车牵引传动系统封锁,严重影响了铁路的正常运输秩序。针对该问题,提出了基于STATCOM的牵引网动态无功补偿方案,引入了自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)技术对STATCOM的控制性能进行优化,实现了车网低频振荡现象的有效抑制。首先,在dq坐标系下对单相STATCOM进行数学建模分析。其次,考虑到传统的PI(proportional integral)控制方法对系统扰动的敏感性,应用ADRC技术来增强STATCOM的鲁棒性和抗扰能力。基于ADRC理论,结合控制器结构、参数整定和性能特点,设计了适用于STATCOM的一阶非线性ADRC控制器。同PI控制器作对比,验证了ADRC控制器具有更优的控制性能和更好的低频振荡抑制效果。最后,基于实时实验平台重现了车网耦合系统低频振荡现象,并验证了基于ADRC的STATCOM对车网耦合系统中低频振荡现象抑制的有效性。 展开更多

关键词 低频振荡 STATCOM 自抗扰控制 车网耦合系统 动车组 牵引网

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模块化多电平铁路功率调节器接入的机车混跑车网耦合系统稳定性分析

7

作者 刘熠 王跃 +2 位作者 李鹏坤 冯伯乐 武鸿 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期869-878,共10页

基于模块化多电平换流器的铁路功率调节器(modular multilevel converter-railway static power conditioner,MMCRPC)能够有效解决牵引供电系统存在的电能质量问题,但接入MMC-RPC对车网耦合系统低频稳定性的影响尚不明确。针对此问题,... 基于模块化多电平换流器的铁路功率调节器(modular multilevel converter-railway static power conditioner,MMCRPC)能够有效解决牵引供电系统存在的电能质量问题,但接入MMC-RPC对车网耦合系统低频稳定性的影响尚不明确。针对此问题,首先考虑频率耦合效应,基于多谐波线性化方法建立了CRH3型、CRH5型机车变流器及MMC-RPC的端口序导纳模型,并实现了不同控制策略、不同变流器负荷序导纳模型在单相静止坐标系的统一。其次,分别研究了MMC-RPC接入牵引网前后车网耦合系统的低频振荡现象。接着,根据主导相角裕度和灵敏度指标首次定量评估了MMC-RPC接入机车混跑系统工况下不同控制器参数对系统稳定性的影响,并提出相应调参准则以提升系统稳定性。最后基于Matlab/Simulink仿真和硬件在环半实物实时仿真验证了对系统稳定性分析结果的正确性。 展开更多

关键词 铁路功率调节器 车网耦合系统 机车混跑 低频振荡 小信号稳定性分析

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基于谐波状态空间的车网耦合系统小信号阻抗建模和稳定性分析 被引量：5

8

作者 李志远 吴思奇 +2 位作者 孟祥宇 刘志刚 张晗 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期2709-2718,共10页

随着我国电气化高速铁路的快速发展,电气化铁路网运行的动车组数量大幅增加。高密度运行的动车组可能会引发车网耦合系统的低频振荡(low-frequency oscillations,LFOs),严重影响轨道交通运输的正常进行。该文针对具有复杂电力电子结构... 随着我国电气化高速铁路的快速发展,电气化铁路网运行的动车组数量大幅增加。高密度运行的动车组可能会引发车网耦合系统的低频振荡(low-frequency oscillations,LFOs),严重影响轨道交通运输的正常进行。该文针对具有复杂电力电子结构特性的单相车网耦合系统,尝试将谐波状态空间方法(harmonic state-space,HSS)应用于车网耦合系统的小信号阻抗建模。首先推导了车网耦合系统的基于谐波状态空间HSS的小信号阻抗模型,分别通过Matlab/Simulink仿真平台与StarSim半实物平台验证了此模型的精确性;基于所搭建的模型,采用阻抗稳定性分析方法,成功地分析了多车并网引起车网耦合系统低频振荡的机理;最后分别定量研究了电力机车接入的数目和网侧感抗值对车网耦合系统稳定性的影响规律。理论分析和半实物结果表明,该建模方法可以实现简单且精确的车网耦合系统稳定性分析。 展开更多

关键词 低频振荡 HSS 车网耦合系统 小信号阻抗建模 StarSim

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基于模糊PI控制的牵引网低频振荡抑制方法 被引量：4

9

作者 王颖杰 邢涛 +2 位作者 焦岚轶 秦超 倪春明 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期62-69,共8页

随着机车功率和密度的增大,牵引网电压容易发生低频振荡现象,造成机车牵引封锁,威胁列车的安全运行。对四象限变流器的等效阻抗进行建模,通过阻抗比伯德图对车网耦合系统的低频振荡问题进行理论分析,发现可以通过减小电压外环的比例参... 随着机车功率和密度的增大,牵引网电压容易发生低频振荡现象,造成机车牵引封锁,威胁列车的安全运行。对四象限变流器的等效阻抗进行建模,通过阻抗比伯德图对车网耦合系统的低频振荡问题进行理论分析,发现可以通过减小电压外环的比例参数来抑制低频振荡,但该方法会使四象限变流器的动态性能变差。因此,提出一种基于模糊PI控制的牵引网低频振荡抑制方法,与常规的瞬态电流控制策略相比,该方法可以在不降低系统动态性能的前提下抑制牵引网电压的低频振荡。 展开更多

关键词 低频振荡 车网耦合系统 模糊PI控制 阻抗分析 四象限变流器

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牵引供电区段车网耦合系统谐波电流分析及抑制策略

10

作者 汪先彬 《变频器世界》 2020年第2期51-57,共7页

本文以哈大高铁西四牵引供电区段及CRH380BG型动车组车网耦合为研究对象,分析牵引网高低次谐波产生机理,建立了车网耦合系统的数学模型,对动车组不同位置不同工况谐波电流进行仿真分析。针对牵引供电区段谐波电流特性,提出基于阻波高通... 本文以哈大高铁西四牵引供电区段及CRH380BG型动车组车网耦合为研究对象,分析牵引网高低次谐波产生机理,建立了车网耦合系统的数学模型,对动车组不同位置不同工况谐波电流进行仿真分析。针对牵引供电区段谐波电流特性,提出基于阻波高通滤波器的抑制策略,对满功率动车组不同工况谐波电流抑制方案验证,为哈大高铁西四牵引供电区段谐波抑制问题提供了理论参考依据。 展开更多

关键词 牵引供电区段 车网耦合系统 谐波抑制

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我国电气化铁路高次谐波谐振问题研究综述 被引量：19

11

作者 宋可荐 吴命利 +2 位作者 杨少兵 潘朝霞 马春莲 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期64-76,共13页

自2007年京哈线第一次发生牵引供电系统高次谐波谐振以来,已有超过15条电气化铁路发生过谐振事故,严重影响铁路运输系统的安全稳定运行。通过案例分析和统计,总结谐振规律及其危害。根据电路结构阐明车网电气耦合关系,分别介绍交流机车... 自2007年京哈线第一次发生牵引供电系统高次谐波谐振以来,已有超过15条电气化铁路发生过谐振事故,严重影响铁路运输系统的安全稳定运行。通过案例分析和统计,总结谐振规律及其危害。根据电路结构阐明车网电气耦合关系,分别介绍交流机车谐波源特性和牵引供电系统阻抗频率特性的建模方法,并提供一种简化谐振机理分析来解释主要谐振规律。探讨地面和车上的多种谐振抑制措施,提出解决谐振问题的基本思路。对谐振的研究工作将车、网在电气上看作一个耦合整体,同时考虑理论分析的准确性和工程应用的简明性需求,希望对牵引供电系统谐振及其预防和治理工作提供一个全面的参考。 展开更多

关键词 电气化铁道 牵引供电系统 牵引传动系统 车网电气耦合系统 谐波谐振 谐振抑制

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基于IADRC的多CRH5型车网耦合系统低频振荡抑制方法 被引量：9

12

作者 王英 陈思彤 +3 位作者 王迎晨 母秀清 高锋阳 何正友 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期1-8,共8页

近年来国内相继出现多起高速铁路车网耦合系统低频振荡,振荡严重时甚至导致动车组牵引封锁。针对多列CRH5型动车组升弓整备投入牵引网时发生低频振荡提出了一种有效抑制方法。首先,分析了多列CRH5型动车组同时升弓接入牵引网的多车网电... 近年来国内相继出现多起高速铁路车网耦合系统低频振荡,振荡严重时甚至导致动车组牵引封锁。针对多列CRH5型动车组升弓整备投入牵引网时发生低频振荡提出了一种有效抑制方法。首先,分析了多列CRH5型动车组同时升弓接入牵引网的多车网电气耦合系统特性。其次,基于改进自抗扰控制策略对车网系统负载CRH5型动车组整流器的控制器进行优化设计来抑制系统低频振荡。最后,相比原有动车整流器PI控制和传统自抗扰控制技术,在Matlab/Simulink平台下测试验证了基于改进自抗扰控制的多CRH5动车组升弓整备投入牵引网的车侧电气量发生低频振荡抑制的正确性和有效性。 展开更多

关键词 高速铁路 CRH5型动车组 车网电气耦合系统 低频振荡 改进自抗扰控制

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光储接入牵引供电系统应急供电方案下低频稳定性研究

13

作者 王英 辛月阳 +2 位作者 谢子昀 母秀清 陈小强 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1189-1201,共13页

“双碳”目标背景下,新能源较大规模接入牵引网可能成为铁路运输新趋势。为对意外失电的列车紧急牵引并打破铁路领域传统用能壁垒,实现铁路能源自给型低碳供电并与电网互为备用,各系统能量互联互通,首次提出一种应急供电方案灵活利用牵... “双碳”目标背景下,新能源较大规模接入牵引网可能成为铁路运输新趋势。为对意外失电的列车紧急牵引并打破铁路领域传统用能壁垒,实现铁路能源自给型低碳供电并与电网互为备用,各系统能量互联互通,首次提出一种应急供电方案灵活利用牵引网侧接入的光储装置牵引列车并对“光-储-车网”耦合系统的低频稳定性展开研究。首先,制定RPC双模式单相全桥逆变器的控制方法结合光储运行状态协调控制策略划分工作模态;然后,利用小信号及状态空间平均法建立光储、客车(CRH3型动车)以及投影到dq坐标系下铁路功率调节器直流侧阻抗模型;最后,利用所得“光-储-车网”3个子系统的导纳模型,引入一种适应多工况的无源判据,揭示控制器参数及多源对牵引供电系统电气稳定性的影响规律。研究结果表明:所提方案通过新能源及储能装置在昼夜多工况下均能长时持续稳定牵引列车,当新能源或电网供电出现意外二者可互补切换,故障条件下机车仍可受电稳定行走。此外,光储电压环比例增益对该系统阻抗匹配性稳定性有较强的电气敏感性,所建模型结合无源判据指导调参接入不同供电源补偿系统阻抗可治理部分失稳现象,该方案下储能系统具有良好的补偿特性。在Starsim半实物实验平台验证了“光-储-车网”耦合系统应急供电方案的可行性及稳定性研究的正确性。 展开更多

关键词 新能源牵引 应急供电 “光-储-车网”耦合系统 铁路功率调节器 小信号模型 无源判据 Starsim

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