基于单相双旋转移相变压器的高速铁路系统负序补偿方法.pdfVIP

2024年8月电工技术学报Vol.39No.15

第39卷第15期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYAug.2024

DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.231863

基于单相双旋转移相变压器的

高速铁路系统负序补偿方法

颜湘武李秉桢吴炜林邵晨彭维锋

（华北电力大学河北省分布式储能与微网重点实验室保定071003）

摘要针对高速铁路供电系统在高压电网引起的负序问题，该文参考旋转潮流控制器（RPFC）

和静止无功补偿器（SVG）结构，提出一种基于单相双旋转移相变压器（S-DRPST）的新型负序

补偿拓扑。首先，分析S-DRPST的工作原理并建立其稳态电压源模型。其次，在V/x牵引供电系

统应用场景下，提出S-DRPST的负序电流补偿方法，即根据供电臂负载功率计算所需补偿电流表

达式，进而得到两台S-DRPST输出电压幅值与相位，通过调节移相角大小实现电网侧电流的平衡。

在此基础上，对单台S-DRPST移相角控制进行设计，补偿设备投入前利用柔性合环减小对牵引网

的冲击，投入后采取移相角协调变速控制，使得移相角在接近设定值时降低转速，同时根据角度

偏差协调转速控制，从而抑制输出电压振荡现象。最后，利用Matlab/Simulink软件搭建牵引供电

系统进行仿真验证，在合环场景下将S-DRPST柔性投入牵引网，仅a相供电臂带负载的情况下，

电压不平衡度从4.81%降低到了0.05%，在计及供电臂制动状态时不同工况的不平衡电压均被控

制在0.1%以下，在牵引负载快速连续变化下S-DRPST能及时响应补偿负序电流，结果表明

S-DRPST在高速铁路供电系统中具有良好的负序补偿效果。

关键词：高速铁路供电系统单相双旋转移相变压器负序电流补偿移相角控制

中图分类号：TM922

铁路负序电流的抑制方案。

0引言

针对电气化铁路的负序问题，平衡变压器可以

目前，我国铁路积极提高基础设施建设和技术减轻或消除负序电流。但由于牵引负荷的动态随机

装备绿色化水平，逐步迈入高质量发展新时代[1]。性，两相负载功率通常不相等，平衡变压器难以消

而在高速铁路系统中，采用四象限脉宽调制（Pulse除电网侧的负序电流，这使其相较于非平衡变压器

WidthModulation,PWM）控制的交直交型电力机车的优势被削弱[10]。铁路功率调节器（RailwayPower

逐渐成为主要车型[2-4]。该车型相较于交直型电力机Conditioner,RPC）能较好地治理电气化铁路存在的

车具有牵引功率大、功率因数高和谐波含量低等优电能质量问题，但因其单位容量成本高昂而限制了

点，使得无功功率和低次谐波问题得以缓解，但牵推广应用[11]。已有学者致力于优化RPC的设计容

引功率的提升加剧了电网负序问题[5]。另外我国多量，文献[12]提出了一种计及再生制动能量的铁路

数牵引变电站设置在偏远地区，接入的系统强度偏功率调节器的柔性功率分配方法，在保证并网相关

小时，容易增大牵引负载在电网侧引起的负序电性能指标的前提下降低RPC的设计容量。文献[13]

流[6]。不平衡电流对电力系统的发电、输电、配电采用模块化RPC和新型SVC结合的方案减少RPC

以及用电各个方面产生危害，影响电力系统的安全安装容量，提出了一种考虑再生制动能量反馈的混

稳定运行[7-9]。因此，许多学者都致力于研究电气