高速电力机车不断电通过电分相的新型牵引供电方案

我国既有牵引网采用单边供电及牵引变电站相序轮换方式，形成的电分相使通过的电力机车必然存在"断电-复电"的操作过程，从而引起机车供电系统过电压、涌流等现象，严重制约高速、重载列车的快速、安全可靠运行。为此，本项目提出一种新颖的机车带载不断电自动通过电分相的牵引供电技术。利用两相式STATCOM对电分相的中性段电压进行控制，使中性段电压在机车通过期间产生连续的相移（和幅值）变化，既确保机车在通过电分相绝缘关节时刻的中性段和对应供电臂的电压幅值、相位相同，又实现机车的连续受流，因而避免了由于机车过分相失电而引起的一系列问题。提出的装置主电路省去一侧变压器，具有谐波特性好，损耗和占地小且成本低的优点。该供电方案在实现电力机车安全、高速通过电分相的同时，还能以任意设定的电能质量标准为目标，实现对牵引变电站负序、无功、谐波等潮流灵活、最优的综合补偿，具有突出的性价比和广泛的应用前景。

我国既有牵引网采用单边供电及牵引变电站相序轮换方式，形成的电分相使通过的电力机车必然存在“断电-复电”的操作过程，从而引起机车供电系统过电压、涌流等现象，严重制约高速、重载列车的快速、安全可靠运行。为此，本项目提出一种新颖的机车带载不断电自动通过电分相的牵引供电技术。利用两相式STATCOM对电分相的中性段电压进行控制，使中性段电压在机车通过期间产生连续的相移（和幅值）变化，既确保机车在通过电分相绝缘关节时刻的中性段和对应供电臂的电压幅值、相位相同，又实现机车的连续受流，因而避免了由于机车过分相失电而引起的一系列问题。提出的装置主电路省去一侧变压器，具有谐波特性好，损耗和占地小且成本低的优点。本项目按照计划完成相关目标，所建立的UFES动模样机试验表明，电压与对应供电臂电压差小于5%，中性段电压幅值和相位对动态负荷响应时间小于5ms；机车通过电分相中性段期间电压幅值和电压谐波符合国标要求，电压相位移动连续、可靠。本项目在研究过程中，对包括中心段电压变频移相控制技术、两相式STATCOM灵活最优补偿控制技术及容量优化设计方法、UFES综合补偿及协调控制、新型拓扑建模及控制、级联式多电平直流电容动态均压等方面取得了一系列创新性成果。发表论文4篇，获得专利授权2项，申请专利4项，毕业博士1名，培养博士生研究2名。该供电方案在实现电力机车安全、高速通过电分相的同时，还能以任意设定的电能质量标准为目标，实现对牵引变电站负序、无功、谐波等潮流灵活、最优的综合补偿，具有突出的性价比和广泛的应用前景。