交流传动与牵引供电系统高次谐波谐振及抑制技术hzp

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实例分析谐振抑制方案

实例分析谐振抑制方案1.引言2011年12月，京九南线11个牵引变电所陆续受电，从2012年3月份开始逐步出现电压过高烧损设备，频次越来越多，至2013年5月为确保牵引变电所内的设备安全运行，将京九南线27.5KV自用变全部由主用转为备用止共发生设备烧损144件次。

经测试、研究分析，初步认为和谐型（HXD）电力机车产生的高次谐波含量与过电压存在一定的联系，尤其当电力机车、接触网线路及所内设备的系统参数不匹配，供电臂较长时，就在某一点上引起铁磁谐振，从而导致产生谐振过电压并烧损设备等现象。

除本线外，达成线、合武线、合宁线等等均出现过谐振过电压烧坏设备的现象。

而且谐波谐振问题在许多国家高速铁路建设中都存在，并得到高度重视，因此都在这方面开展了相关工作，并采取有效措施抑制谐振的产生。

下面结合HXD车型特点，对主流治理方案进行初步探讨。

2.HXD交流牵引机车特征HXD车型采用交流牵引，其供电原理图如图1所示。

其整流逆变模块采用全控器件，应用PWM技术对波形进行调制，因此，其工作波形更接近正弦波，且电流与电压的相位基本同步。

所以，交直交型机车基本不产生传统意义的受控于工频的低次谐波，仅产生与开关频率相关的高次谐波，频谱特征为（n=1、3、5…时，k=0、2、4…；n=2、4、6…时，k=1、3、5…），式中ωc为载波频率（开关频率）；ωr为调制波频率。

图1 交直交型电力机车工作原理图3.电气化铁路谐振特征诱发电气化铁路谐波谐振的最大特点在于其谐波注入点连续分布于整个铁路沿线；同时存在丰富的谐波频谱注入源沿此网络移动注入。

因此，随着外界条件（系统频率、系统运行方式等等）的变化，特别是丰富的谐波频谱的移动注入，随着车辆的移动，其等效电路等值阻抗时刻在变化，极易诱发谐振现象。

就目前发生的多起事件而言，其特征表现为：谐振频率多在11次以上（由牵引网结构和参数确定）；谐振点与列车运行的位置有关；谐振的诱发与机车类型有关（亦即与谐波源特征有关）4.谐振抑制技术探讨针对谐振产生的机理，其抑制措施主要为破坏谐振产生的条件。

关于电气化铁道牵引供电系统谐波和无功补偿技术的研究

关于电气化铁道牵引供电系统谐波和无功补偿技术的研究作者：朱国顺来源：《科技资讯》2011年第11期摘要:本文首先介绍了我国电气化铁道牵引负荷的特点及电气化铁道牵引供电系统谐波和无功的危害,接着分析了我国电气化铁道牵引供电系统谐波与无功补偿技术应用现状及发展趋势。

本文的研究具有一定的参考价值和现实意义。

关键词:电气化铁道供电系统谐波补偿无功补偿中图分类号:TM1 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)04(b)-0129-01目前,过低的电力电子装置功率因数,严重的影响了供电质量并给电网带来大量额外负担。

随着我国广泛应用电力电子装置,谐波污染在电网中变的更加严重。

提高功率因数并消除谐波污染成为我国铁道电力电子技术中的一个重要课题。

铁路运输未来发展的主导方向将会是电气化铁道,由于其突出的特点,电气化铁道牵引供电系统无功功率就地补偿和谐波污染治理引起了各界密切关注。

电力机车产生的无功和谐波,对电力系统的稳定、经济及安全运行构成了一定威胁,同时它也影响了电网电能质量,使主要电气设备产生附加损耗。

目前有两条基本思路来解决电气化铁道牵引供电系统谐波污染和低功率因数问题[1]:(1)按需要对其功率因数实施控制,对电力电子装置本身进行改进,使其不消耗无功功率且不产生谐波;(2)通过装设补偿装置,来补偿其谐波或无功功率。

1 我国电气化铁道牵引负荷的特征我国单相工频交流的电气化铁道牵引负荷主要有以下特点。

(1)牵引负荷具有稳态奇次性,电力机车牵引负荷在稳态运行时只产生奇次谐波电流。

(2)牵引负荷的相位分布广,复平面的四个象限上,且随着谐波次数的升高,谐波相量可均匀出现在四个象限上。

(3)牵引负荷具有随机波动性,负荷的波动性降低了牵引供电设备容量利用率,导致牵引网及牵引变电所上的电压出现波动。

牵引负荷的随机波动性主要是负荷电流的大幅度剧烈波动。

(4)牵引负荷具有不对称性和单相独立性,相对三相系统,牵引负荷产生大量负序电流,具有不对称性。

牵引变流器网侧电流谐波抑制研究

牵引变流器网侧电流谐波抑制研究涂晨阳;成庶;肖振鹏【摘要】作为电力机车牵引传动系统核心部件的牵引变流器是牵引供电网的主要谐波来源之一;牵引变流器采用的单相四象限整流器,输出含有二次脉动,且工作开关频率较低,导致变流器网侧电流谐波问题严重;目前单相四象限整流器的控制脉冲产生主要采用SPWM技术;与SPWM相比,SHEPWM(特定谐波消除PWM)可以针对性的消除特定的谐波,谐波含量更小,效率更高,但其无法消除调制波中本身就存在的谐波;针对SHEPWM调制策略进行了分析设计,同时对陷波滤波器技术、PR控制策略和LC回路在降低谐波含量中的作用进行深入分析;经过合理的方案选择,有效的降低了网侧电流谐波含量,并通过MATLAB仿真实验进行了分析验证.%Traction converters,as the core components of electric locomotive traction-drive system,is one of the main sources of traction power supply grid harmonic.Traction converters using single-phase four quadrant rectifier output ripple containing secondary and work with lower operating switching frequency,resulting in the converter side current harmonics problem serious.Currently,control pulses of single-phase four-quadrant rectifier,generated mainly by SPWM pared with SPWM,SHEPWM (Selective Harmonic Elimination PWM) can be targeted to eliminate specific harmonics,harmonic content is smaller,and more efficient,but it can't eliminate the harmonic which the modulation wave contained.In this paper,analysis and design SHEPWM modulation strategy,and analysis the effect of the notch filter,PR strategies,and LC circuit in reducing the harmonic.After choosing the reasonablescheme,reducing the harmonic effectively,and it analyzed and verified by Matlab simulation experiment.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2017(025)007【总页数】5页(P253-256,259)【关键词】牵引变流器;谐波抑制;特定谐波消除;陷波器【作者】涂晨阳;成庶;肖振鹏【作者单位】中南大学信息科学与工程学院,长沙410075;中南大学交通运输工程学院,长沙410075;中南大学信息科学与工程学院,长沙410075【正文语种】中文【中图分类】TM464根据国家铁路局发布的《2015年铁道统计公报》，2015年全国铁路旅客发送量完成25.35亿人，全国铁路货运总发送量完成33.58亿吨。

交直流机车混跑牵引供电系统电能质量治理方案

控制领域的传统技术优势，通过直流传动机车与交流传动机车特性分析和混跑运行对牵引供电系统的影响研究，项目组设计了一种由铁路功率调节器（railway power condi－ tioner，简称 RPC）和高通滤波器（high pass filter，简称 HPF）构成的新型牵引供电系统电能质量治理方案，并进行了工程实施验证。现场测试情况证明，该方案切实可行， RPC 和 HPF 的有机结合取得了 1+1>2 的良好效果，可同时实现负序治理、网压稳定、功率因数提升、宽频谐波抑制等功能，能够全面解决电能质量问题，有效保证了混跑新局面下牵引供电系统安全、稳定运行。
Keywords: traction power supply system; power quality; control method; AC and DC locomotive; negative sequence; harmonic
引言随着我国电气化铁路的快速发展以及机车电传动技术的更新换代，出现了直流传动机车与交流传动机车共存，在同一条运行线路、同一个牵引变电所供电区段混跑的新局面。由于直流传动机车与交流传动机车的特性差异，牵引供电系统现有电能质量治理装置已不能满足混合运行的需求，宽频谱谐波、车网谐振、电压扰动、变压器过载等一系列新问题严重影响了牵引供电系统的可靠性、可用性、可维护性和安全性，同时又通过牵引供电系统，影响到机车自身的安全运行。目前，对于各种直流传动机车和交流传动机车单独运行的功率需求、功率因数控制、谐波频谱分布等电气负荷特性以及相应的治理措施，已有较为深入的研究和应用，但对于同一牵引供电系统，交直流机车混跑运行方式下，如何综合治理电能质量新问题，保障牵引供电系统安全、可靠，还需各方科研人员共同努力，全面分析和深入研究。基于公司承担的国家重点研发计划项目《高性能牵引供电系统技术》，以及在铁路牵引供电系统和交直流机车

电气化铁路供电系统中的谐波分析与抑制

电气化铁路供电系统中的谐波分析与抑制谐波是指电路中频率为基波频率整数倍的幅度较小但频率较高的波动。

在电气化铁路供电系统中，谐波的产生会对电网造成一定的影响，不仅会导致设备工作不稳定，还可能损坏设备，影响供电质量。

因此，对电气化铁路供电系统中的谐波进行分析与抑制是非常重要的。

首先，谐波产生的原因主要有电动机、整流器、变压器等非线性负荷设备的工作方式引起的。

这些设备在工作时，会引入谐波电流，造成电网谐波污染。

而这些谐波电流会经由供电系统传递到其他设备，引起更严重的谐波问题。

因此，对谐波的产生机理进行深入分析是解决问题的关键。

为了对电气化铁路供电系统中的谐波进行准确分析，我们需要采用适当的谐波分析方法。

其中，最常用且有效的是频谱分析法。

通过对供电系统电流和电压进行频谱分析，可以得到不同频率的谐波成分和其幅度大小。

根据分析结果，可以判断出谐波的主要来源，为进一步的抑制提供指导。

在谐波抑制的过程中，我们首先需要考虑的是使用合适的滤波器。

滤波器可以将谐波电流或电压与基波分离，从而减少谐波对电网的影响。

根据谐波频率的不同，可以选择合适的滤波器类型，如谐波滤波器、无源滤波器等。

此外，还可以在系统中增加平滑电容器，来降低谐波电流的幅度。

通过合理选择和布置滤波器，可以有效地抑制谐波，提高供电系统的稳定性。

除了滤波器外，我们还可以通过优化系统设计来进一步抑制谐波。

例如，可以合理选择电气设备，并对设备进行合理的匹配。

对于电动机设备，可以选择带有谐波抑制的电机，减少谐波的产生。

此外，还可以改善供电系统的接地方式，提高系统的接地质量，从而减少谐波的传播。

当然，在进行谐波抑制时，我们还需要注意采取有效的监测与测试措施。

通过定期的谐波监测，可以了解系统中谐波的变化情况，及时发现和解决问题。

在进行谐波测试时，应选择合适的测试仪器，并且保证测试方法的准确性和可靠性。

通过有效的监测和测试，可以及时发现并解决谐波问题，从根本上提高供电系统的稳定性和可靠性。

交流电力机车谐波特性及治理初探

交流电力机车谐波特性及治理初探
交流电力机车是一种高效、环保的机车，但是其使用过程中会产生谐波，对轨道设备
和通信设备等其他设备造成较大的干扰，甚至对人体健康产生危害。

因此，谐波治理
对于交流电力机车的应用与发展具有重要的现实意义。

交流电力机车谐波特性主要包括频率、振幅和相位等方面。

在交流电力机车的工作过
程中，其变频器所产生的谐波被传输到架空线路和地面中，形成了由谐波产生的电磁场。

这种电磁场具有一定的规律性，其中主要的谐波频率为500Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz等。

在实际的应用中，这些谐波会通过空间传播、散射和反射等方式产生扰动，并在周围系统中形成复杂的干扰现象。

针对交流电力机车谐波所产生的干扰问题，应采取适当的治理措施。

现阶段主要采用
的方法包括：使用滤波器、采用谐波抑制技术和优化线路结构等。

其中，滤波器技术
是一种将谐波电流导向地面的技术，可以有效地降低谐波产生的干扰，但其成本较高。

谐波抑制技术是一种将谐波电流导向电容器的技术，可以降低谐波产生的干扰，成本
较低，但需要较大的空间。

线路结构的优化是一种改变线路结构来减少谐波产生干扰
的技术，但需要较大的工程投入。

总的来说，交流电力机车谐波的干扰问题是一个复杂的问题，需要采用综合的治理措
施来降低谐波的产生和传播。

未来，随着技术的发展和应用的推广，需进一步探索更
加高效的治理技术，同时结合更广泛的应用场景，实现对交流电力机车谐波特性和干
扰的更加深入的认识和控制。

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析

城市轨道交通牵引供电系统谐波分析轨道交通系统已经成为现代城市交通运输的重要组成部分，其牵引供电系统作为轨道交通载体的重要组成部分，也成为了城市轨道交通运输的核心技术之一。

谐波分析是牵引供电系统设计和运行中的重要技术之一，对于提高牵引供电系统的稳定性和可靠性具有重要意义。

城市轨道交通的牵引供电系统是通过供电轨来为列车提供电力，供电轨通常由钢轨和额外的导线组成。

当列车运行时，供电轨上会出现交流电压，由于列车的牵引电机和其他设备的特性，会导致谐波电流和谐波电压的产生。

比如列车电机的非线性特性、整流装置的谐波过滤等都会导致牵引供电系统中的谐波。

1. 对设备的影响供电系统中的谐波会对设备产生一定的影响，如电机、变压器、电容器等设备都会受到谐波的影响，可能导致电磁噪音、热损耗增加、设备寿命缩短等问题。

谐波会导致系统中电能的损耗增加，进而导致能耗增加，从而提高了牵引供电系统的运行成本。

由于谐波的存在，可能会对其他系统产生影响，如控制系统、通信系统等，可能会导致设备的故障或不稳定。

谐波分析是针对牵引供电系统中的谐波进行的一种技术手段，通过对牵引供电系统中的谐波进行分析，可以得到系统中谐波的分布情况、谐波谐振点等重要信息。

具体的谐波分析方法主要包括以下几种：1. 理论分析通过对牵引供电系统的结构和工作原理进行分析，从而得到系统中谐波产生的机理和规律。

2. 实验测试通过在实际的牵引供电系统中进行测试，获取牵引供电系统中的谐波特性数据，如谐波电流、谐波电压等。

3. 数值模拟通过建立牵引供电系统的数学模型，利用计算机软件进行仿真，得到系统中谐波的分布情况和谐波谐振点等重要信息。

谐波分析仪可以用于测量牵引供电系统中的谐波电流和谐波电压，从而了解系统中谐波的分布情况和特性。

2. 谐波滤波器谐波滤波器可以用于对牵引供电系统中的谐波进行滤波，从而减小系统中谐波的影响，提高系统的稳定性和可靠性。

3. 谐波仿真软件通过对城市轨道交通牵引供电系统进行谐波分析，可以了解系统中谐波的分布情况和特性，从而采取相应的技术手段对谐波进行控制和消除，提高供电系统的稳定性和可靠性，减少系统中谐波对设备和其他系统的影响，降低系统的运行成本，提高能源利用率和运行效率，保障城市轨道交通的安全运行。

我国电气化铁路高次谐波谐振问题研究综述

第43卷第1期2021年1月Vol.43No.1January2021铁道学报journal of the china railway society文章编号：1001-8360(2021)01-0064-13我国电气化铁路高次谐波谐振问题研究综述宋可荐打吴命利1,杨少兵1,潘朝霞2,马春莲3(1.北京交通大学电气工程学院，北京100044； 2.中国铁路太原局集团有限公司供电部，山西太原030013；3.大秦铁路股份有限公司大同西供电段，山西大同037005)摘要：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，提岀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°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；谐振抑制中图分类号：TM922；U233.6文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.l001-8360.2021.01.008Review of High-order Harmonic Resonances of Electric Railways in ChinaSONG Kejian1,WU Mingli1,YANG Shaobing1,PAN Zhaoxia2,MA Chunlian3(1.School of Electrical Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing100044,China；2.Power Supply Department,China Railway Taiyuan Group Co.,Ltd.,Taiyuan030013,China；3.Datong West Power Supply Section,Daqin Railway Co.,Ltd.,Datong037005,China)Abstract:Since the first occurrence of a high-frequency harmonic resonance in traction power supply system(TPSS)in the Beijing-Harbin railway line in2007,more than15Chinese electric railway lines have experienced similar incidents, some with serious impact on the safe and stable operation of the railway transportation system.In this paper,following the analysis and statistics of the cases of resonance incidents,the features and impacts of harmonic resonance in traction power supply system(TPSS)were summarized.The electrical interaction between the TPSS and AC drive locomotives was illustrated based on their corresponding circuit models.The modelling methods of both AC locomotive harmonic characteristics and TPSS impedance-frequency characteristics were discussed.Moreover,a simplified resonance mechanism analysis was provided to explain the key resonance features.Several wayside and on-board methods for resonance elimination were presented,followed by the proposal of a principle for resonance elimination.By addressing the complete set of interactions between the TPSS and the locomotives,and considering both the validity of theoretical analysis and simplicity of engineering implementation,this research work aims to serve as a single comprehensive reference on TPSS resonances,their prevention and elimination.Key words:electric railway；traction power supply system；traction drive system；network-train interaction system；harmonic resonance；resonance elimination收稿日期：2018-12-24;修回日期：2019-06-16基金项目：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发课题(P2018X011)；国家科技部“十三五”重点研发计划(2017YFB1200802)；博士后创新人才支持计划(BX201700026)第一作者：宋可荐(1988—),男，湖南株洲人,副教授，博士°E-mail-songkj@通信作者：吴命利(1971—),男，河北藁城人，教授，博士°E-mail:mlwu@铁路作为国家综合交通运输体系的骨干,是国民经济大动脉和关键基础设施,在我国经济社会发展中的地位和作用至关重要。

高次谐波放大及其抑制措施

高次谐波放大及其抑制措施陈忠革;周福林;李鑫;赵元哲【摘要】On basis of the real tested data from Shuangyangdian traction substation and Lishan traction substation of Shenyang Railway Administration,analyzes theoretically the accidents of fuse break and explosive splashing of resolution of parallel compensated capacitors,andon basis of analyzing the domestic and overseas treating measures of harmonics resonant,and the actual situations of the electrified railways in the Administration,the paper puts forward the proposals for its treatment.%基于沈阳铁路局双羊店牵引变电所和立山牵引变电所的实测数据,从理论上对该局并联补偿电容器熔丝熔断、爆浆事故,以及目前国内外谐波共振现象的治理措施进行了分析,根据该局电气化铁路的实际情况给出了治理建议。

【期刊名称】《电气化铁道》【年(卷),期】2012(023)006【总页数】3页(P35-37)【关键词】电容器;爆浆;交-直-交机车;谐波共振【作者】陈忠革;周福林;李鑫;赵元哲【作者单位】沈阳铁路局沈阳供电段;西南交通大学电气工程学院;西南交通大学电气工程学院;西南交通大学电气工程学院【正文语种】中文【中图分类】U223.630 概述牵引网是由若干导线组成的多导体传输线，具有分布电容，在一定频率下牵引网分布电容和串联分布阻抗、变压器阻抗以及电源阻抗发生某种形式上的共振是一种必然现象。

地铁牵引传动系统LC谐振抑制方法研究

地铁牵引传动系统LC谐振抑制方法研究摘要：随着我国经济的快速发展，社会在不断的进步，近年来轨道交通在国内各主要城市发展迅猛，地铁列车一牵引网的稳定运行是确保乘客安全以及城市交通秩序的关键，因此地铁牵引传动系统的稳定性成为近年来研究的重点，受到广泛的关注。

地铁列车为直一交变流结构，稳定的直流供电是牵引传动系统良好调速性能的关键。

然而受车载变流装置本身空间、重量以及谐波抑制等诸多因素的限制，充当稳压滤波的直流侧滤波电感以及支撑电容的选值往往难以满足系统稳定性的需要，同时由矢量控制等调速方案在负载侧所引起的负阻抗极大地削弱了系统阻尼，使得系统在外界激励作用下容易发生直流侧振荡。

因此，研究分析这一车网失稳现象，探究其失稳机理并提出振荡抑制措施具有重要的理论和工程应用意义。

关键词：地铁牵引；传动系统；LC谐振；抑制方法；研究引言交流传动技术的发展推动了我国综合交通体系的建立，高性能变流控制技术是其中的核心。

随着国家经济发展与城市建设的需要，为更好地解决城市交通拥堵问题，大运量、立体式的轨道交通建设迎来了高峰期，国内各主要城市都己建设或规划了轨道交通线路，并保持高速增长态势。

截止2017年上半年，国内共有31个城市开通运营城市轨道交通，共计133条线路，运营线路总长度达4152.8公里，其中地铁3168.7公里，占76.3070，其他制式结构的轨道交通也呈现多样化并与地铁轨道交通互补发展，其中包括轻轨、单轨、市域快轨、现代有轨电车、磁浮交通、APM等共计984公里。

此外，十三五期间，己开工建设轨道交通的城市有53个，规划建设规模超过9000公里，在建规模约5770公里，预计到2020年，我国城市轨道交通建设将达到一个新的层次。

1交流牵引传动系统振荡分析与抑制研究现状对于直流供电下的变流器一感应电机系统，由于前级滤波环节的存在其直流供电侧在运行过程中很容易产生振荡失稳，特别是针对牵引传动领域，牵引网、变电站以及牵引网分布参数的存在使得列车与列车之间以及列车与牵引供电网之间存在祸合，更容易引起失稳情况的发生，同时也大大增加了该问题的复杂性。

新型牵引供电系统直流侧二次波动分析与抑制

新型牵引供电系统直流侧二次波动分析与抑制宋平岗;吴继珍;董辉【摘要】为解决传统牵引供电系统中存在的电能质量和过分相问题,介绍了一种基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电系统(MMC-MTDC)的新型牵引供电系统.分析了新型牵引供电系统中出现的直流电压、电流二倍频波动问题,主要有两方面原因:一是受端单相H桥型模块化多电平换流器(SPH-MMC)正常工作时内部环流将流入直流侧引起直流电压、电流二倍频波动;二是送端三相MMC因电网电压不平衡时桥臂中存在的零序电压分量造成直流电压、电流二倍频波动.为此,对于SPH-MMC基于准比例谐振控制器和二阶广义积分器设计环流抑制控制器;对于三相MMC设计无需锁相环和无需电流正、负序分解的电网不对称故障控制器,利用电压补偿技术设计直流侧二倍频波动抑制器.最后,以三端单相-三相MMC-MTDC 仿真模型为例验证该文的分析结果和所提出的控制策略.%To solve the problems of power quality and split section that exist in the traditional traction power supply system (TPSS),a novel TPSS that based on the modular nultilevel converter multi terminal high voltage direct current (MMC-MTDC) was introduced.The issue of double frequency ripples in the DCvoltage/current which appears in the novel TPSS was analyzedand it was caused by two reasons;One reason is the circulating current of single-phase H bridge MMC (SPH-MMC) flow into the DC network.Another is a zero sequence voltage component existing in the bridge voltage of three-phase MMC in unbalanced grid condition.To suppress the double frequency fluctuation,a circulating current suppressing controller based on the quasi proportional resonant (quasi-PR) regulator and the second ordergeneralized integrator (SOGI) filter was design for SPHMMC;And a controller without PLL and separate positive and negative sequence components of current was proposed for three-phase MMC,besides a DC voltage ripple suppressing control strategy based on the voltage compensation was proposed.Finally,a three terminal single-phase to three-phase MMC-MTDC simulation model was built to support the theoretical analysis and proposed control schemes.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)009【总页数】12页(P80-91)【关键词】多端直流输电;牵引供电系统;模块化多电平换流器;二倍频波动【作者】宋平岗;吴继珍;董辉【作者单位】华东交通大学电气与自动化学院南昌 330013;华东交通大学电气与自动化学院南昌 330013;华东交通大学电气与自动化学院南昌 330013【正文语种】中文【中图分类】TM46目前我国牵引供电系统主要采用的是单相工频交流供电模式，牵引变压器将公共电网的三相交流电降压成两单相交流电后，分别向变电所两侧的供电臂提供能量[1]。

高次谐波对供电系统的干扰及解决方法

高次谐波对供电系统的干扰及解决方法摘要：随着电力事业的发展越来越好，供电系统发生的高次谐波谐振，导致电力机车高压跳主断，牵引变电所主变低压侧过电压跳闸，甚至烧损机车、接触网电气设备，严重干扰正常运输秩序，需引起牵引供电从业人员高度关注，深入分析牵引网谐振机理，研究谐振抑制对策，采取被动和主动的防御手段，确保牵引供电安全。

关键词：高次谐波；供电系统；干扰；解决方法引言国民经济的发展日新月异、科技水平和人民生活水平也在不断地提高，要顺这样的时代潮流铁路运输就必须做到安全高效。

要保证铁路运输安全高效的运行，如何提高供电质量和可靠性也就成为了我们电力专业目前工作的重点。

众所周知影响供电质量和可靠供电的不利因素较多，其中高次谐波对供电系统的影响及危害就不容忽视。

1高次谐波的定义及其产生原因分析目前对于谐波的定义的说法较多，而国际上普遍认为谐波是一个有周期的正弦波的分量，其频率是基波的整数倍。

当电力系统的频率为额定频率50Hz，则基波频率为50Hz、2次谐波频率为100Hz、3次谐波频率为150Hz等。

而目前在电力系统中存在危害的谐波较多，高次谐波的危害越来越大，这也是今后电力系统改革中首要解决的问题。

由于各种非线性的电子元件日益应用到电力系统中，使得原本能产生正弦波的电源由于非线性元件的存在使在系统中和用户处的线路中总会产生高次谐波的电流和电压，产生高次谐波的元件比较多，例如一些交流电动机、电焊机、电石炉、变压器和感应电炉等，化工行业的高频炉、电解设备，钢铁行业的大型轧钢机，铁道部门的电气机车、电车公司的整流站等，家用电器如电视机等。

最为严重的是大型的整流装置和电弧炉，它们产生的高次谐波电流最为突出，是造成电力系统中谐波污染的最主要的因素。

在电力系统中运用的电气设备都能产生高次谐波，并对电力系统的安全运行产生很大的影响，在这里可通过以下设备进行分析：整流装置是电力系统中最重要的谐波源，例如在很多的设备中都是用整流装置，例如电视机、电池充电器、电力机车等；电弧炉因为在燃烧方面不够稳定，容易产生三相谐波电流；变压器则由于铁芯处于饱和状态，磁化的曲线呈非线性，电流畸变也会变大，这是一种稳态的谐波源。

牵引供电系统谐波谐振特性分析

ＭａＱｘａＣｅｉｉｉｏｈｎＬ
（ｌｇｆｌｃｒｃｌｇｎｅｉｇＳｕｈｓＪａｔｎｉｅｓｔ，ｅｄ０）Ｃｏｌｅｏｅｔｉａｉｅｒｎ，ｏｔｗｅｔｉｏｏｇＵｎｖｒｉＣｈｎｕ６３ｅＥＥｎｙ１０１
阻抗共同决定。其中谐波电流厶取决于谐波源，而在高速电气化铁路牵引供电系统中谐波源主要是各型电力机车。根据牵引网的谐波传输特性，牵引网
对谐波电流会有一定放大作用。牵引供电系统的谐波阻抗在发生谐振时其阻抗模值会增大，因此当系统某次谐波电流与谐波阻抗在发生谐振时共同作用就会产生较高的谐波电压。
研究与开发
牵引供电系统谐波谐振特性分析
马放潇陈莉
（南交通大学电气工程学院，成都６０３）西１０１
摘要牵弓供电系统谐波谐振一直是影响系统安全的重要因素之一，本文首先介绍了牵弓ＩＩ供电系统等效阻抗的分析方法，然后在等效阻抗的基础上进一步分析了谐波阻抗和系统谐振频率的变化规律，同时利用均匀输电方程和传输参数矩阵分析了系统中的谐波电流放大情况，讨
ｏａｍｏｉｕｒｎｓｉｅｓｓｅ，ｏｄｓｕｓｔｅｒｌｔｏｓｉｅｗｅｎｔｅｈｒｎｉｕｒｎｍｐｌｃｔｏｆｈｒｎｃｃｒｅｔｎｔｙｔｍｔｉｃｓｈｅａｉｎｈｐｂｔｅａｍｏｃｃｒｅｔａｈｈｉａｉｎｉｆａｄｓｓｅａａｔｒｎｃｍｏｉｅｐｓｉｎＡｎｒｅｐｒｓｉｎｏａｍｏｉｅｏａｃａｕｅｔｌｓ．ｎｙｔｍｐｒｍｅｅｓａｄｌｏｔｏｉｏ，ｄｂｉｆｓｐｅｓｏｆｈｒｎｃｒｓｎｎｅｍｅｓｒｓｔｏｖｔｕａａＫｅｙｗｏｒ：ｅｕｖｌｎｍｐｄｎｃｄｓｑｉａｅｔｉｅａｅ；ｈｒｏｃｉｐｄａｃａｍｎｉｍｅｎｅ：ｒｓｎｎｅｕｎｃｅｏａｔｆｑｅｙ；ｈａｍｏｉｕｒｅｔｒｒｎｃｃｒｎａｐｌｆｃｔｏｍｉａｉｎ；ｓｐｒｓｉｎｏｒｏｉｅｏｎｃｉｕｐｅｓｏｆｈａｍｎｃｒｓｎａｅ

高速铁路牵引供电系统高次谐振分析及抑制

高速铁路牵引供电系统高次谐振分析及抑制高速铁路牵引供电系统高次谐振分析及抑制引言：随着现代化交通工具的发展和城市化进程的推进，高速铁路作为高效、环保的交通方式，正变得越来越受人们的青睐。

然而，高速铁路在使用中也面临一些技术问题，其中之一便是牵引供电系统中的高次谐振问题。

高次谐振给系统带来的干扰和损耗不容忽视，因此对高次谐振进行分析和抑制具有重要的工程意义。

一、高速铁路牵引供电系统概述高速铁路牵引供电系统主要由变电所、接触网和牵引变流器等组成。

其中，接触网通过接触线将电能传输给列车，接触网的稳定性直接影响到列车的牵引性能。

然而，高速铁路运行中的电力负载非常大，且变化频繁，容易引起高次谐振。

二、高次谐振的危害高次谐振会导致列车接触网电压波动，对列车的牵引性能产生负面影响。

一方面，高次谐振导致列车电压波动幅度加大，容易使列车牵引系统无法正常工作，影响乘客的乘坐体验。

另一方面，高次谐振引起的电压波动还会对接触网产生不利的影响，降低系统的稳定性和安全性。

三、高次谐振分析方法为了有效分析高次谐振的发生原因和规律，科研人员开展了一系列研究工作，提出了多种高次谐振分析方法。

常用的分析方法包括频率扫描法、谱分析法和时域仿真法等。

这些方法各有优劣，选择适合的方法进行高次谐振分析是关键。

四、高次谐振抑制技术为了抑制高次谐振，科研人员提出了许多有效的技术手段。

一种常见的抑制方法是采用无源滤波器，通过选择合适的参数来降低高次谐振的干扰。

另外，调整牵引变流器的工作方式和控制策略也是一种有效的高次谐振抑制手段。

五、实例分析以某高速铁路牵引供电系统为例，本文进行了高次谐振的实例分析。

根据查阅相关资料和测量数据，针对该系统的特点进行了系统建模和仿真计算。

通过对系统电压的分析，发现了系统中存在的频率较高的高次谐振，为进一步的抑制提供了依据。

六、结论高速铁路牵引供电系统中的高次谐振问题对于系统的稳定运行和列车牵引性能具有重要影响。

通过合理选择高次谐振分析方法和抑制技术，可以有效地预测和降低高次谐振带来的干扰。

动车所车网谐振分析及治理措施研究

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。

城市轨道交通供电系统谐波谐振剖析

城市轨道交通供电系统谐波谐振剖析摘要：现如今，城市化进程不断加快，城市交通拥挤程度越来越严重，而轨道交通属于大型公共交通工具，不仅安全可靠，而且还能够有效缓解城市交通拥挤的问题。

供电系统是城市轨道交通的关键，其运行效果会对轨道交通的正常运行造成较大影响，因此，对城市轨道交通供电系统运行进行深入研究具有十分重要的现实意义。

关键词：城市轨道交通；供电系统；谐波谐振前言供电系统是城市轨道交通系统的核心部分之一，南京地铁供电系统采用集中110kV-35kV两级集中供电方式,主变电所向地铁牵引变电所及降压变电所供电，保障地铁牵引供电及动力、照明供电。

随着城市地铁运营里程的增加，给人们出行带来极大的便捷，地铁中使用的整流器以及照明、电梯、空调等设备均是典型的谐波污染源，都容易发生由于系统阻抗匹配问题而引发的谐波谐振，会对城市电网造成谐波污染。

一、牵引供电系统谐波谐振机理分析在内部过电压中，谐振过电压的持续时间最长。

它是由于系统出现扰动时，电感、电容元件形成不同的振荡回路，是振荡系统中一种周期性或准周期性运行状态，其特征是某一个或几个谐波幅值的急剧上升。

谐振过电压既发生在设备发生故障或设备进行操作的过渡过程，而且还可能在过渡过程后也长期稳定存在。

这种情况一直会持续至谐振条件被外部因素破坏为止。

一般在电力系统中可能会发生三种不同形式的谐振现象：铁磁谐振、参数谐振、线性谐振。

在牵引供电系统中由于电路中的电感为常数，因此属于线性谐振过电压。

线性电感元件可分为不带铁心的电感元件：如输电线路的电感、变压器的漏感等。

及带铁心的电感元件（元件的励磁特性会接近线性）：如消弧线圈，元件铁心常带空气隙等。

当地铁牵引供电系统回路中的感抗和容抗相等或接近时，即会发生线性谐振过电压。

可采取使回路脱离谐振状态或增加回路的损耗等方法避开谐振条件以消除线性谐振过电压。

高次谐波谐振发生时会危及到高速铁路牵引供电系统安全稳定运行。

高速负荷产生的谐波电流在牵引网上传播或渗透时，可能会使牵引网络元件参数和谐波源参数互相匹配从而引起谐波电流放大甚至谐振现象。