动车所车网谐振分析及治理措施研究

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高铁车辆车体振动因素分析

高铁车辆车体振动因素分析

高铁车辆车体振动因素分析1. 引言1.1 研究背景高铁车辆作为现代快速交通工具的重要组成部分,在我国已经得到了广泛的应用。

随着高铁技术的不断发展,高铁车辆的运行速度也在不断提高,这就给高铁车辆的安全性和舒适性提出了更高的要求。

高铁车辆在运行过程中常常会产生车体振动现象,严重影响了乘客的乘坐体验,同时也可能对车辆结构和设备的安全性产生不利影响。

研究高铁车辆车体振动的相关因素和控制方法就显得尤为重要。

只有深入了解高铁车辆车体振动的特点和危害,才能有效地制定相应的控制措施,确保高铁车辆的安全性和舒适性。

目前国内外已经开展了许多关于高铁车辆车体振动的研究工作,但在实际应用中还存在许多问题有待解决。

本文将对高铁车辆车体振动的定义、危害、影响因素、控制方法以及数值模拟进行深入分析和探讨,旨在为高铁车辆的安全运行提供参考依据和技术支持。

1.2 研究意义高铁车辆车体振动是高铁运行中一个十分重要的问题,其研究意义主要体现在以下几个方面:高铁车辆车体振动与乘客乘坐舒适度密切相关。

如果车体振动过大,会导致乘客在行驶过程中感到不适,甚至可能引起晕车等不良反应,影响乘客的乘坐体验。

研究高铁车辆车体振动,可以在一定程度上提升乘客的舒适感受,提高旅客满意度。

高铁车辆车体振动对列车的安全性也有一定的影响。

车体振动如果过大,可能会导致车辆部件的磨损加剧,甚至引发故障,从而影响列车的正常运行。

对高铁车辆车体振动进行研究,有助于提高列车的运行安全性,保障乘客和工作人员的生命财产安全。

高铁车辆车体振动的研究也有助于提升高铁运输的效率和稳定性。

通过对车体振动的控制和调节,可以降低列车的能耗以及维护成本,提高列车的运行效率和稳定性。

研究高铁车辆车体振动具有重要的现实意义和应用价值。

1.3 研究目的研究目的是为了深入探讨高铁车辆车体振动的问题,分析其危害和影响因素,探讨有效的控制方法和数值模拟技术,以提高高铁列车的运行安全性和乘坐舒适性。

通过研究车体振动问题,可以为高铁列车的设计和运行提供科学依据,减少因振动引起的疲劳损伤和故障,提升列车的整体性能和可靠性。

电动汽车充电站谐振现象及其分析

电动汽车充电站谐振现象及其分析

电动汽车充电站谐振现象及其分析
随着电动汽车的普及,充电站的建设越来越重要。

然而,在实际使用过程中,充电站
会出现谐振现象,这不仅会影响充电效率,还可能对充电站的设备造成损坏。

因此,对于
充电站的谐振现象进行分析是十分重要的。

充电站谐振现象主要是指由于充电站中存在谐振回路,导致电流或电压波形失真。

其中,谐振回路主要是指由于电动汽车充电站中的电感和电容之间的相互作用而形成的回路。

谐振回路是导致充电站谐振现象的主要原因之一。

为了分析充电站的谐振现象,我们需要首先了解一些基础知识,例如串联谐振电路、
并联谐振电路等。

其中,串联谐振电路在充电站中较为常见,一般由负载、电感和电容三
部分组成。

电感主要负责产生磁场,形成电压;电容则主要负责储存电能。

当负载变化时,电容和电感之间的相互作用会导致谐振回路的产生,进而导致充电站的谐振现象。

对于充电站的谐振现象的解决方法,主要有两种:一种是采用串联谐振电路,并且根
据负载的变化对电容进行合理的调节,以避免谐振现象的发生;另一种方法是采用并联电路,等效电路中不包含电感,即可有效地避免谐振现象的发生。

综上所述,充电站的谐振现象是影响充电效率和设备安全的主要因素之一。

为了避免
出现谐振现象,需要合理设计电路,并且即使出现谐振现象,也需要及时对其进行控制和
修复,以保障充电站的正常使用。

电气化铁路用户的谐波分析与治理方案

电气化铁路用户的谐波分析与治理方案

2 . 2 电气化铁路 的谐 波治理方案 谐 波对 电力系 统及 电力 设备 的危 害 已引
起 广 泛 关 注 。 包 头 电 网 就 曾发 生 过 由于 谐 波 侵 扰 导 致 停 电的 事 故 。针 对 电气 化 铁 路 谐 波 我 们
器的特点不同, 抑制 谐波 的原理也有很大差异 。 我们应根据 电气化铁路用户及 电力系统的具体
情 况 采 取 相 适 宜 的谐 波 治理 方 案 ,才 能 使 用 户
波对 电力系 统的影响,对于早期的韶 山型 电力 机车还应考虑 3次及其他 谐波对 电力系统的影
响。
可 以采取 以下治理方案。 2 . 2 . 1 采 用新型 电力机车
与 先 前 韶 山型 电 力机 车 相 比 , S S 4改 进 型
T 3 、T 4 ,投入 六臂 桥。 因此 电力机 车从 电力 系统 中吸收的是缺角的正弦波 ,给 电网留下 的 是 另一部分缺角的正弦波 ,显然其 留下部分含 有大量 的谐波 。因为平波 电抗器 的谐波 阻抗远 远 大于系统 的交流 谐波 阻抗 , 这种谐波源注入
电 网 的 谐波 只 由 直 流 侧 电流 和 各 半 导 体 的切 换 方 式 决 定 。 且 电 流 谐 波 成 分 基 本 与 交 流 侧 的 内 阻和 电 压 无 关 , 所 以这 种 谐 波源 可 以被 看 成 是
GB / T 1 4 5 4 9 — 1 9 9 3《 电能 质量 公用 电网谐 压反而会 放大数倍,导致设备的损坏 。此 外, 做 了相 应规 定。对 于 1 1 0 KV电 网注入 公共 连
接 点 的谐 波 电流 允 许 值 为 如 表 2 。 当 电 网 公 共 连 接 点 的 最 小 短 路 容 量 不 同

电力系统谐振原因及处理措施分析

电力系统谐振原因及处理措施分析

一、概述铁磁谐振是由铁心电感元件,如发电机、变压器、电压互感器、电抗器、消弧线圈等和和系统的电容元件,如输电线路、电容补偿器等形成共谐条件,激发持续的铁磁谐振,使系统产生谐振过电压。

电力系统的铁磁谐振可分二大类:一类是在66kV及以下中性点绝缘的电网中,由于对地容抗与电磁式电压互感器励磁感抗的不利组合,在系统电压大扰动(如遭雷击、单相接地故障消失过程以及开关操作等)作用下而激发产生的铁磁谐振现象;另一类是发生在220kV(或110kV)变电站空载母线上,当用220kV、110kV带断口均压电容的主开关或母联开关对带电磁式电压互感器的空母线充电过程中,或切除(含保护整组传动联跳)带有电磁式电压互感器的空母线时,操作暂态过程使连接在空母线上的电磁式电压互感器组中的一相、两相或三相激发产生的铁磁谐振现象,即串联谐振,简单地讲就是由高压断路器电容与母线电压互感器的电感耦合产生谐振由于谐振波仅局限于变电站空载母线范围内,也称其为变电站空母线谐振。

二、铁磁谐振的现象1、铁磁谐振的形式及象征1)基波谐振:一相对地电压降低,另两相对地电压升高超过线电压;或两相电压降低、一相电压升高超过线电压、有接地信号发出2)分次谐波:三相对地电压同时升高、低频变动3)高次谐波:三相对地电压同时升高超过线电压2、串联谐振的现象:线电压升高、表计摆动,电压互感器开口三角形电压超过100V三、铁磁谐振产生的原因及其分析:1、铁磁谐振产生的原因:1)、有线路接地、断线、断路器非同期合闸等引起的系统冲击2)、切、合空母线或系统扰动激发谐振3)、系统在某种特殊运行方式下,参数匹配,达到了谐振条件2、串联谐振产生的原因:进行刀闸操作时,断路器隔离开关与母线相连,引发断路器端口电容与母线上互感器耦合满足谐振条件3、电力系统铁磁谐振产生的原因分析电力系统是一个复杂的电力网络,在这个复杂的电力网络中,存在着很多电感及电容元件,尤其在不接地系统中,常常出现铁磁谐振现象,给设备的安全运行带来隐患,下面先从简单的铁磁谐振电路中对铁磁谐振原因进行分析。

高速列车车体结构振动分析与控制

高速列车车体结构振动分析与控制

高速列车车体结构振动分析与控制随着经济的发展和社会的进步,高速列车已经成为人们出行的首选。

然而,高速列车行驶中产生的车体结构振动问题一直是制约其行车安全和运行速度的主要因素之一。

因此,对高速列车车体结构振动进行分析和控制显得极为重要。

本文将针对高速列车车体结构振动问题进行详细的分析和控制措施探讨。

一、高速列车车体结构振动问题高速列车行驶中产生的车体结构振动问题分为三种类型,分别是纵向振动,横向振动和垂向振动。

其中,纵向振动是高速列车车体结构振动中最严重的一种,其主要影响因素包括车速、轮径、车体刚度等。

纵向振动的产生与车体运动的相互作用密不可分。

在行驶过程中,高速列车的车轮会与轨道发生互动作用,从而引起车体结构振动。

此外,车体横向振动和垂向振动问题对列车的行驶安全和乘坐舒适度同样产生重要影响。

二、高速列车车体结构振动分析高速列车车体结构振动的分析需要采用一系列专业的工具和手段,如有限元方法、动力学分析法等。

其中,有限元方法是目前最为常用的一种分析方式之一。

此外,采用实际场景中的试验方法也是进行车体结构振动分析的重要手段之一。

在进行车体结构振动分析时,需要考虑到各种因素的综合作用。

例如,轮径的大小、车速的大小、路面状况等因素都会对车体结构振动产生重要影响。

因此,在进行分析时,需要选取具有典型代表性的模型进行模拟,从而更好地理解车体结构振动的本质。

三、高速列车车体结构振动控制车体结构振动对高速列车的乘坐舒适度和行驶安全都产生着重要影响。

因此,如何控制车体结构振动成为了目前高速列车技术需解决的重要问题之一。

在进行车体结构振动控制时,需要考虑到各种因素的综合作用,从而采用针对性的策略。

其中,车体结构振动控制的主要方法包括被动控制和主动控制两种。

被动控制是通过改变车体结构的刚度和材料等因素来控制车体振动,但被动控制的局限性较大。

因此,更为有效的方法是采用主动控制方法,该方法可以实时调整车体振动状态,从而更好地保证车体的行驶安全和乘坐舒适度。

刍议轨道交通供电系统电力谐波问题分析及其治理措施

刍议轨道交通供电系统电力谐波问题分析及其治理措施

刍议轨道交通供电系统电力谐波问题分析及其治理措施摘要:城市轨道交通大大缓解了我国城市交通拥堵的问题,为人们出行提供了极大的便利。

轨道交通具有高效、舒适以及安全等特征,受到了人们的广泛欢迎,同时也对轨道交通运行提出了新的要求。

电力谐波问题对轨道交通供电质量产生了不利影响,为此本文主要探讨了轨道交通供电系统电力谐波问题分析及其治理措施,希望能够为相关工作者提供借鉴。

关键词:轨道交通;供电系统;电力谐波;治理措施近年来,随着我国交通行业的发展,促进了轨道交通运营水平的有效提升,供电系统作为成为轨道交通的重要组成部分,对城市轨道交通运行具有直接影响。

目前我国城市轨道交通供电系统水平得到了有效的提升,但是由于我国轨道交通供电系统起步较晚,仍然存在一些问题,尤其是电力谐波问题,对供电系统以及照明系统产生了一系列危害,无法保证轨道交通的安全运行。

为此还应加强对电力谐波问题产生的原因进行分析,并提出相应的治理措施,为轨道交通安全运行提供重要保障。

1.轨道交通供电系统电力谐波分析城市交通供电系统是由于多个系统组成,具体包括变电所电源系统、降压供配电系统以及牵引供配电系统,其中变电所电源系统为轨道交通运行提供电源,通常情况下,该系统主要由2-3座变电所组成,形成一条线路。

在正常供电电压下,轨道交通供电系统供电电压为正弦波,受到某些因素的影响,会偏离正弦波,产生一些频率为基波频率的整数倍的正弦分量,即谐波,又称之为高次谐波。

在非线性负荷工作时,高次谐波会反馈供电系统的电源,影响供电系统的供电质量。

轨道交通系统中的整流装置、变频器、不间断电源以及照明节能装置,需要依靠于等效12或24脉波牵引,在此过程中,产生谐波得电流,会进入电网,增加谐波损耗,对电能质量和供电安全产生了严重的不利影响。

与此同时轨道交通相关机电设备,也会受到电力谐波产生影响,导致电容器出现漏油、烧毁等故障,威胁机车的安全。

由此可见电力谐波对轨道交通的危害较大,应对此提出具体的治理措施,消除电力谐波,为轨道交通安全提供重要保障。

浅谈铁路10kv电力系统中铁磁谐振现象及防范

浅谈铁路10kv电力系统中铁磁谐振现象及防范

浅谈铁路10kv电力系统中铁磁谐振现象及防范文章对铁路10kv电力系统设备运行中出现的铁磁谐振现象进行研究分析,提出防范措施,以提高电力设备供电可靠性。

标签:铁磁谐振;研究分析;防范措施引言普速铁路10kv电力系统和高速铁路电力配电所调压变压器一次侧中性点不接地,单相接地故障时电流很小,允许运行接地运行2h。

在这种系统中,时常会出现这样一些现象,如:在分、合断路器时,出现瞬时接地信号指示、电压互感器高压保险熔断;在出现单相接地时,电压互感器高压保险熔断或电压互感器烧毁;负载小的时候,出现三相电压指示严重不对称。

这些故障现象很多都是铁磁谐振造成的,为确保供电可靠性,提高信号等重要负荷供电质量,有必要对此进行研究,并提出防范措施。

1 铁磁谐振的原理铁路10kv电力系统中大量存在着有铁心的电感线圈和电容的电器设备及大量电缆,为铁磁谐振的发生创造了条件。

有电感和电容的电路,在一定条件下就会出现谐振。

电容、电感串联的电路,会出现电压谐振;电容、电感并联的电路,会出现电流谐振。

在分、合闸操作时就会引起谐振现象发生。

实际的电力系统电路复杂,不仅是三相的,电容也不一定是明显的电容器,可能是空载电缆线路或架空线路,电感线圈可能是变压器、互感器、电抗器,激发因素也不一定明显。

下面举例说明。

例如:当10kv电力系统发生单相接地时,因铁磁谐振造成电压互感器高压熔断器熔丝熔断。

图1 10KV电力系统接线图图2 等效电路图如图1所示,系统中性点是不接地的,但是电压互感器的中性点是接地的,它的高压绕组与外线对地电容构成L、C并联回路,图中,BI代表变压器的二次绕组,Ca、Cb、Cc代表三相对地电容,La、Lb、Lc代表电压互感器一次绕组,可以看成是带铁心的线圈。

当C相接地时,故障点流过电容电流,该系统的等效电路如图4所示。

因为Cc、Lc被短路,所以图中没有画出,La、Ca组成一个并联回路,两端电压Uca是1.732倍的相电压,在这一瞬间电压突变过程中,电压互感器高压线圈的非接地两相的励磁电流就要突然增大,呈现不同程度的饱和,电压互感器的各相感抗发生变化,各相电感值不相同,中性点位移,产生零序电压。

高速铁路车辆激振问题的分析与优化

高速铁路车辆激振问题的分析与优化

高速铁路车辆激振问题的分析与优化导言:随着高速铁路的发展,高速铁路车辆的运行速度也不断提升。

然而,高速运行中的车辆往往会遭遇激振问题,给乘客的乘坐体验和列车的安全性带来一定的威胁。

本文将对高速铁路车辆的激振问题进行分析,并探讨相应的优化措施。

一、高速铁路车辆激振问题的成因分析1. 列车运行速度与车辆激振高速铁路车辆的高速运行会导致车辆在轨道上受到的动载荷加大,从而引起振动。

运行速度越高,激振问题越严重。

2. 轨道的不平整度轨道的不平整度是导致车辆激振问题的主要原因之一。

无论是轨道几何偏差还是轨道表面状态的变化,都会对车辆运行时的激振产生重要影响。

3. 轨道支承刚度轨道支承的刚度直接影响车辆运行过程中的激振情况。

如果轨道的支承刚度过小,会导致车辆与轨道之间的接触力增加,从而引发更严重的激振问题。

二、高速铁路车辆激振问题的影响1. 乘客乘坐体验不佳高速铁路车辆的激振问题会导致乘客乘坐的舒适度下降。

过大的激振会让乘客感到不稳定,甚至影响到他们的身体健康。

2. 列车运行安全性下降激振问题也会对列车的运行安全性造成一定影响。

过大的激振会影响车辆的稳定性,增加事故发生的风险。

三、高速铁路车辆激振问题的优化措施1. 车辆结构优化通过对车辆的结构进行优化,可以减轻激振问题。

对车体刚度进行加强,使用减振器和减震设备等措施,可以提高车辆的稳定性和乘坐舒适度。

2. 轨道维护与管理加强对轨道的维护与管理,保持轨道的平整度可以有效减小激振问题。

定期检测和修复轨道的不平整问题,提高轨道支承刚度,都是有效的优化措施。

3. 高速列车的减震技术应用研发和应用高速列车的减震技术,对于解决激振问题也十分关键。

例如采用主动悬挂系统、主动控制技术等,可以减小车辆与轨道之间的冲击力,提高乘坐舒适度。

4. 列车运行限速适当限制列车的运行速度,也是一种优化措施。

通过调整运行速度,可以减小车辆激振问题的严重程度,提高车辆的稳定性和安全性。

四、结论高速铁路车辆激振问题对于乘客的乘坐体验和列车的安全性都带来一定威胁。

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动车所车网谐振分析及治理措施研究袁帅凯;杨少兵;宋可荐【摘要】采用交直交变流器的动车组和电力机车容易激发牵引网高次谐波谐振,此类案例绝大多数发生在列车处于牵引工况时.当列车在动车所内处于静置整备状态时,牵引变流器发出的谐波电流非常小,很难引发谐振.针对多辆动车组在动车所内激发谐振的实际案例进行了分析,开展了试验研究和仿真分析,最终确定发生谐振的直接原因:多台牵引变流器谐波电流相角稳定且相近,造成了谐波电流的叠加效应.据此提出了改善变流器控制策略、抑制谐波电流叠加的技术措施,并对实施后的效果进行了试验验证.这对于更全面地掌握牵引网谐振机理提供了理论补充和技术参考.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2017(037)006【总页数】6页(P92-96,118)【关键词】动车所;CRH380D;谐振;谐波抑制【作者】袁帅凯;杨少兵;宋可荐【作者单位】北京交通大学电气工程学院,北京 100044;北京交通大学电气工程学院,北京 100044;北京交通大学电气工程学院,北京 100044【正文语种】中文【中图分类】U285.5近年来,电气化铁路中越来越多的交-直-交传动电力机车和动车组投入运行,相对于交-直传动电力机车,它们具有牵引功率大、功率因数高、谐波电流总畸变率小等优点。

但交直交车辆负荷电流频谱相对较宽,包含一定成分的高频分量,可能由此引起的谐波电流放大甚至高次谐波谐振现象经常导致牵引变电所或车顶断路器跳闸、避雷器爆炸和电容器熔丝熔断等事故[1]。

2009年CRH2在合武(合肥—武汉)客专合肥至龙城间出现较大的谐波电流放大现象[2];2011年CRH380B在京沪高铁先导段徐州东至蚌埠南区间试验过程中发生车网高次谐波谐振现象,导致车载避雷器炸毁,列车高压系统封锁[3]。

有关电气化铁路谐波谐振现象的研究由来已久:文献[4-5]通过模态分析方法对系统节点导纳矩阵进行分析,得到了谐振的产生与机车位置的关系;文献[6]建立了AT供电方式下牵引网八端口等效模型,通过仿真对谐波电流的放大情况和谐波电压的畸变情况进行研究;文献[7]基于实测数据建立谐波电流模型来模拟动车组谐波概率分布特性;文献[8]设计了二阶阻尼滤波电路以治理AT供电方式中的谐波问题;文献[9]利用PSCAD/EMTDC搭建成了机车-牵引网-电网仿真模型,研究了机车数量和牵引网长度变化时牵引供电系统谐振以及电网总谐波畸变率的特性;文献[10]通过对谐波特性的理论分析,提出了在机车牵引变压器辅助绕组上增加高通滤波器来抑制谐波电流增益的方法。

上述文献通过不同方法建立车网仿真模型对谐振特征进行了分析,并提出了谐振治理措施,但往往只针对列车处于牵引工况下的谐振现象,而对动车所内处于静置整备状态(电流很小)下的列车所引起的谐振问题并未涉及。

本文将结合动车所内谐振案例,对处于静置整备状态下的多列动车组引发的谐振现象开展研究:(1)谐振时的网压幅值及频谱;(2)谐波电压有效值变化趋势和谐波电流相角分布情况;(3)对动车所内发生的谐振现象进行建模仿真分析;(4)总结了动车所内谐振现象的特征,并结合动车所工作环境提出了基于载波移相技术的谐波抑制措施,最后通过试验验证了抑制措施的有效性。

1 谐振案例介绍与试验数据分析1.1 动车所内牵引网谐振案例简介自2016年3月以来,上海某动车所内位于存车线上的CRH380B型动车组多次发生跳主断现象,故障类型为网压峰值保护。

经调研发现,该动车所包含8条动车检修线和40条存车线,所维护的车型主要是CRH380D型动车组和少量的CRH380B型动车组。

现场实测及分析表明:位于检修线和存车线上的多列CRH380D同时处于整备状态时,向牵引网注入的高次谐波电流引起了牵引网谐振,造成网压幅值急剧升高,导致位于邻近存车线上的CRH380B网压峰值保护动作及主断路器跳闸。

图1 故障时刻网压波形及其频谱1.2 试验过程与数据分析故障时刻网压波形及其频谱分析如图1所示,网压峰值达到50 kV,69、71、73和75次谐波含有率较大,均超过了4.5%(1.23 kV),其中69次波含有率为7.8%,有效值为2.14 kV。

计算得到总谐波畸变率为15.8%,网压总有效值为28.64 kV,已接近牵引供电系统所容许的最高非持续电压29 kV[11]。

上述谐振案例说明,动车所内发生了高次谐波谐振,网压峰值急剧升高导致CRH380B主断路保护动作。

为进一步分析网压变化与静置整备的CRH380D数量的关系,在动车所控制静置整备的CRH380D数量由1列到多列,同时采集CRH380B处网压数据和1列CRH380D取流数据以分析网压谐波情况和CRH380D取流特征。

图2是逐步增加静置整备的CRH380D数量过程中69、71、73和75次谐波电压有效值的变化趋势。

可以看出,随着CRH380D数量增加,各次谐波电压有效值呈现增大趋势,说明CRH380D是引起谐振的谐波源,而且数量越多,谐波电流越大,导致网压谐波有效值随之增大,其中73和75次谐波电压的有效值比69和71次谐波电压更大,可见牵引网谐振频率更接近3 650 Hz 和3 750 Hz。

尽管在某些时段存在谐波电压波动甚至降低的现象,但这是由于动车组在一开始投入(升弓并网)过程中谐波控制不稳定,引起谐波电压波动。

从总体趋势看,谐波电压有效值是一直增大的。

图2 谐波电压有效值变化趋势表1是不同时刻的CRH380D数量、网压峰值和65~75次谐波畸变率的变化。

可以看出,随着CRH380D数量的增加,网压峰值和65~75次谐波畸变率都随之变大,当同时静态取流的CRH380D增加到17列时,网压峰值达到50 kV,根据现场记录,此时CRH380B网压峰值保护动作,说明17列是导致CRH380B跳主断的临界值。

表1 不同时间的CRH380D数量、网压峰值和谐波畸变率时刻CRH380D数量/列网压峰值/kV65~75次谐波畸变率/%2:001045~478.02:121347~4811.52:25175015.6CRH380D取流时69、71、73和75谐波电流相角分布规律如图3所示,当变流器刚启动时(02:51~02:53),谐波电流相角的分布比较散,无明显规律;当变流器启动并稳定后处于静置整备时(02:53~02:58),谐波电流相角分布比较集中(如图3中红线所标明);当投入牵引,动车组处于动态取流时(02:58~03:03),谐波电流相角分布又比较分散。

由以上对网压谐波有效值和CRH380D谐波电流相角的分析可知,处于静态整备的CRH380D数量较多时,尽管单列车谐波电流很小(根据实测数据,静态整备时单列车单次谐波电流有效值不大于0.05 A),但由于各次谐波电流相角分布比较集中,叠加效应明显,且谐波频率接近牵引网固有频率,引起谐振过电压导致同一供电区段下的CRH380B跳主断。

图3 谐波电流相角分布2 动车所内牵引网仿真分析图4是根据动车所接线图在Matlab/Simulink中搭建的部分封装后的分布参数仿真电路,每一个封装模块都由π型等效电路构成。

参数设置如下:架空线路[12]电阻0.171 Ω/km、电感1.62 mH/km、电容15 nF/km;电缆线路[13]电阻0.075 4 Ω/km、电感0.39 mH/km、电容180 nF/km。

在电路中对17列CRH380D静态取流时网压中73次谐波含量的情况进行仿真。

通过概率统计发现,CRH380D的73次谐波电流为0.02 A的概率最大,仿真时将17列CRH380D所发出的73次谐波电流合并处理,将谐波源设置为峰值0.32 A的电流源。

图5是存车线1处(CRH380B停放处)网压仿真波形及频谱,网压峰值超过40 kV,73次谐波电压有效值为1.74 kV,含有率为6.31%,因此通过仿真可以证明该动车所多列CRH380D同时静态整备时发出谐波电流引起了车网高次谐波谐振现象。

图4 分布参数等效电路图5 73次谐波电压仿真结果3 谐振特征及原因分析3.1 动车所内谐振特征在电气化铁道领域,处于牵引工况、大功率运行中的动车组发出谐波引起高次谐波谐振的现象较为多见,然而类似于上述案例动车组处于静置整备状态下引发的谐振却鲜有发生,尽管两种现象(为便于表述,将前者称为“动态取流时的谐振”,将后者称为“静置整备时的谐振”)从发生机理上来说都是动车组所发出谐波的频率与牵引网固有频率重合或接近,导致谐波放大进而引发谐振[15-16],但两者所呈现的特征是有区别的:(1) 静置整备时的谐振一般发生在站场或动车所等列车密集停放的场所,而动态取流时的谐振则发生在正线线路上;(2) 静置整备时的谐振发生在动车组取用小电流时(实测电流不大于4 A),功率很小,而动态取流时的谐振发生在动车组大功率高速运行状态下;(3) 静置整备时的谐振一般是由多列动车组同时静态取流引发的,而不是单列车所引发,单列车静置整备时谐波电流一般在0.05 A以下,尽管谐波电流频率与牵引网固有频率接近,但有效值很小,谐振过电压现象不明显。

3.2 谐振原因分析根据1.2节对实测数据的分析,可知CRH380D是引起动车所内谐振现象的谐波源,由于谐波电流相角分布集中,相互叠加后导致牵引网总谐波电流增大,引起谐振过电压。

查阅CRH380D相关资料发现[17],1列8辆编组CRH380D动车组包括4个动车和4个拖车,分为2个相同的动力单元,每个动力单元包括2个动车和2个拖车,每个动车包括2个网侧变流器(Line Converter Motor , LCM)。

根据动车组网侧变流器控制方式和动车所环境,造成动车所车网谐振的原因主要有以下几个方面:(1) 对于动车组,当处于牵引工况时两个动力单元的LCM之间相互交错控制,谐波电流叠加效应不明显,而当动车组处于静置整备状态时,只在动力单元内部的LCM之间交错控制,谐波电流叠加效应明显;(2) 对于变流器,当列车处于牵引工况时,列车的8个LCM全部投入工作,当列车处于静置整备状态时,由于取流小,每个动车只有一个LCM工作,全列车仅有4个LCM工作,因此谐波电流相互抵消程度降低,叠加效应明显;(3) 对于动车所,由于检修线和存车线分布密集,动车组之间电气距离近,因此谐波电流传输稳定,叠加效应明显。

4 应对措施及试验验证4.1 应对措施考虑到网压谐振是由于CRH380D的LCM在静置整备时整体处于无交错状态、谐波电流叠加效应明显而引起,因此可以在静置整备时对不同动力单元的LCM之间利用载波移相技术(Carrier Phase Shifting, CPS)[14]以改进网侧变流器控制方式,实现整体交错控制。

静置整备时网侧变流器控制方式的具体改进措施为:(1) 在动车组升弓主断闭合后,LCM启动前,将所有LCM预定移相角度,确保LCM完成启动前,具备预交错控制的能力;(2) 将仅在动力单元内部LCM之间进行交错控制更改为两个动力单元LCM之间交错控制,实现静态整备时动车组整体交错控制;(3) 在动车所内,根据不同动车组的车号分配不同的预定移相角,实现不同动车组之间进一步交错控制。

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