郭明富,赵丽平,常 非,李中西

(西南交通大学电气工程学院,四川成都610031)

目前,高速铁路牵引供电系统存在的主要问题有负荷不对称性严重;机车牵引电流大;供电臂中负荷电流波动大;电分相限制了高速铁路机车平滑连续地受流[1,2]等。解决高速铁路牵引供电系统中负序、“电分相”、谐波等问题的理想办法是同相供电系统[3]。同相供电系统指全线用同一相位的单相供电,更理想的是在同一线路或局界内贯通,最大限度地避免电分相,从而有利于重载和高速牵引。新型同相供电系统在现有牵引供电系统结构上,引入平衡变压器和平衡变换装置(BCD:Balance Converting Device),由原有的两相牵引供电方式转变为单相供电方式,如图1所示,平衡变压器将来自电力系统侧的三相对称电压变换成两相电压。变电所两个供电臂通过BCD合并为一条馈线向牵引网供电,使得各个变电所输出相位相同的电压,在变电所馈线处取消电分相。为了防止电力系统经多个变电所构成环路,分区所的分相绝缘器由分段绝缘器取代。主要对BCD进行了分析计算,并做了仿真验证其准确性与合理性。

图1 同相牵引供电系统结构

1 计算模型及理论推导

1.1 平衡变换原理

实现同相供电的关键器件之一是BCD,它由两个“背靠背”四象限电压型变流器组成,如图2所示,BCD将现有平衡变压器其中一相并联接入另一相,控制原理是[4]利用中间直流耦合电容作为能量交换环节,在两个端口间实现有功功率的交换,从而实现原边三相电流完全对称,同时馈线侧变流器补偿无功、滤除主要谐波。……