电气机车谐波特性及多机车运行谐波电流评估方法_沈峰
电气机车谐波特性及多机车运行谐波电流评估方法
沈峰
（康泰斯（上海）工程有限公司，上海201203）
摘要：电气化机车由非线性大功率电力电子设备拖动，这种设备产生大量的谐波电流注入电网中，对电网的计量及安全运行造成了影响。基于PSCAD/EMTDC软件对目前常用的交直型及交直交型各类机车进行了特征谐波电流分析。在此基础上，基于Matlab软件，采用曲线拟合的方法得到了多机车同时运行的谐波电流评估因数，并通过与实测数据分析的对比，证明了这种方法的可行性，为电气化机车谐波电流评估及其他多非线性负荷汇集点谐波电流评估提供了一种参考方法。
关键词：电气化机车；特征谐波电流；曲线拟合；多非线性负荷
Abstract：The electrical locomotive is driven by the nonlinear power electronic equipment，which can generate much harmonic current，these harmonic current pours into power grid and causes serious impact on the measurement and the safe operation of power grid．Based on PSCAD/EMTDC，the harmonic current of AC－DC and AC－DC－AC electrical locomotive is ana-lyzed．And by means of the Maltab analysis tool，the curve fitting method is adopted to obtain the evaluation factor of the multi －locomotive which are running at the same time．Through the comparison with the measured curve，the result shows the feasi-bility of the proposed method，which provides a reference method for the harmonic current evaluation of electrical locomotive and the harmonic current evaluation at the accumulation point of other multiple nonlinear loads．
Key words：electrical locomotive；characteristic harmonic current；curve fitting；multiple nonlinear loads
中图分类号：TM866文献标志码：A文章编号：1003－6954（2014）04－0062－04
0引言
电气化铁路牵引供电系统为大功率单相整流负荷或者逆变负荷，经牵引供电系统注入电网很多谐波电流，由于电气化铁道分布日益广泛，对大电网的影响也越来越严重，电气化铁路已成为电网的主要谐波源之一。目前，国内电气化铁路运行的机车主要由交直型和交直交型组成，两种类型的机车又根据整流桥类别的不同以及辅助电路的变化延伸了多种机型。基于PSCAD/EMTDC软件对目前常用的交直型及交直交型各类机车进行了特征谐波电流分析。
电气化铁路牵引系统的一条牵引线路上存在多个机车同时运行，此时每辆机车所产生的谐波电流并不是简单的线性叠加关系，而是和各个谐波电流相角有关。针对谐波源叠加问题国内外研究人员主要采用实测法、解析法、数学模型法和仿真法对电铁谐波进行分析研究［1，2］，针对电气化铁路多谐波源电流叠加的特点，提出应用最小二乘法及曲线拟合的方法分析多个谐波源电流之间的叠加规律，以期准确预测电气化铁路谐波工况。
1交直型电力机车特征谐波电流
交直型电力机车即韶山系列电力机车，传动系统一般采用晶闸管整流电路给直流电动机供电，通过控制晶闸管的导通角来实现机车出力的调节。
SS3型电力机车主电路采用相控开关与调压开关相结合的控制方式，实现八段桥控制，使用晶闸管整流后牵引6个电动机［3］。
SS6B型电力机车装有1台牵引变压器，两台整流器，每台整流器给3台并联的直流牵引电机供电，每台牵引电机在故障情况均可单独隔离，保证其他电机正常工作。机车整流部分为三段不等分晶闸管整流桥，动力制动采用加馈电阻制动，并采用相控调压、有级磁场削弱方式，以实现恒流、准恒速特性控制。
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26
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SS9型电力机车整流部分为三段不等分半控整流桥和晶闸管磁场分路电路，整流后为3个牵引电动机供电。采用以调压调速为主，磁场削弱调速为辅的调速方式，通过顺序开放一段大桥和两段小桥，实现整流和调压输出，在电机端电压达到最大限值时，通过削弱磁场来减小励磁电流，从而提高机车运行速度。制动方式为加馈电阻制动［4］。
表1是3种常用交直型电力机车基于PSCAD 建立仿真模型后得到的特征谐波电流。由表所示，各型号交直型机车谐波次数基本一致，奇次谐波含量较高，以3、5、7次谐波为主，且谐波幅值随着谐波次数的增大呈递减趋势，总谐波畸变率较高。
表1交直型机车谐波电流含量/%
谐波次数
车型
SS3SS6B SS9
322．317．918．5
510．86．17．2
76．42．32．6
93．21．31．9
111．41．11．5
131．11．051．2
150．80．70．9
2交直交型电力机车特征谐波电流
交直交型电力机车的主电路一般由PWM整流器、中间直流环节、牵引逆变器和三相交流异步电机组成。交直交型电力机车分为和谐号电力机车和动车组，交直型电力机车的谐波主要由整流装置产生，HXD系列机车采用传统的单相两电平四象限PWM 整流器，CＲH1、CＲH3、CＲH5型机车均采用经并联二重化的两电平PWM整流器，CＲH2采用三电平四象限整流器。
HXD1型机车主变压器8个独立的次边牵引绕组分别向8个四象限脉冲整流器供电，每2个四象限脉冲整流器并联输出，共用一个中间直流电路。这个中间直流电路同时向2个逆变器（1个牵引逆变器和1个辅助逆变器，仿真时不考虑辅助逆变器）供电，牵引逆变器向2台三相鼠笼式异步电机供电。再生制动过程相反。主变流器包括四象限整流器和VVVF逆变器［5］。
HXD3型电力机车采用两组主变流器，每一组主变流器含有3个牵引变流器，它们分别由主变压器的牵引绕组供电，6组牵引变流器经过整流逆变后，分别给牵引电机供电。当任何一组或几组牵引变流器支路出现故障时，均可通过故障隔离开关进行隔离。牵引变流器主要由四象限整流器、中间直流电路和牵引逆变器组成［6］。
HXD3B型电力机车主变压器次边6组独立的牵引绕组分别向6个变流器供电，每2个变流器并联后共用一个中间直流电路，每个中间直流电路同时向2个电机逆变器和1个辅助逆变器供电，再生制动过程与牵引状态相同，只不过电能的流向相反［7］。
CＲH2型动车组采用8辆编组，由两个动力单元组成，每个动力单元由2个动车和2个拖车组成。牵引传动系统主要由牵引变压器、整流器、中间环节、牵引逆变器、牵引电动机等组成。牵引变压器设两组牵引绕组，由25kV变压到1500V。整流器将单相交流电变换成2600 3000V的直流电供给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压和频率（电压0 2300V；频率0 220Hz）可控的三相交流电供给异步电机。CＲH2型电力机车与众不同的地方在于采用了三电平变流器，提高了开关管耐压能力［8］。
CＲH5型动车组有两个相对独立的主牵引系统，一个是三辆动车和一辆拖车组成的动力单元，另一个是两辆动车和两辆拖车组成的动力单元。正常情况下，两个牵引系统均工作，当一个牵引系统发生故障时，可以自动切断故障源，继续运行。CＲH5型动车组牵引主电路结构为一个主变压器带6组副边，分别为6组四象限变流器供电，每辆动车上由两组变流器并联之后接2组牵引逆变器，各带一个电机。能量储放由变压器漏感完成。
表2是5种常用交直交型电力机车基于PSCAD建立仿真模型后得到的特征谐波电流。由表所示，各型号交直交型机车谐波次数基本一致，奇次谐波含量较小，随着次数的增大而依次降低。
表2交直交型机车谐波电流含量/%谐波
次数
车型
HXD1HXD3HXD3B CＲH2CＲH5 31．391．801．483．612．21
51．951．111．324．221．12
71．070．570．771．071．56
90．560．500．522．151．18
111．700．540．270．610．74
131．830．170．671．010．72
150．290．360．720．820．62
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36
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3多机车运行谐波电流分析
谐波电流相角对所有谐波电流叠加之和的作用定义为“多样化影响”［9－12］，则“多样化影响因子”（diversity factor，DF
h，n
）为
DF
h，n =
∑
n
i=1
I i
h
∑
n
i=1
|I i
h
|
（1）
其中，I i h是第i个谐波源负荷所产生的h次谐波电流；n为谐波源负荷的数目。
利用实际测量或软件仿真得到的谐波电流波形，可进一步采用傅里叶分析得到各次谐波电流的幅值和相位，并计算得出不同谐波源数目时的多样化影响因子数据。为了在这些离散的多样化影响因子数据点中找到内在的规律性，需要新的多项式或新的函数来逼近这些已知点。
曲线拟合是根据给定m个点得到曲线y=Φ（x），这条曲线是经过所有m个点的曲线y=f（x）的近似曲线。假设给定数据点为
p i （x
i
，y
i
），i=1，2，…，m（2）
基于Matlab对给定数据点进行曲线拟合，得到多项式系数为
y=a
0+a
1
x+…+a
k
x k（3）
此多项式曲线即与按照实测分解计算得到的“多样化影响因子”拟合曲线基本一致。从而说明，在同一牵引线上不同个数的牵引机车，采用仿真模型计算出的谐波电流经过计算和曲线拟合得到的“多样化影响因子”能够用来指导电气化铁路谐波电流评估。以下通过一个实例对比来说明本方法的可行性。
选取某地区某牵引变电所为实测地点。取该牵引变电所110kV进线处为测量点，测量时该牵引变电所左右供电臂的机车安排情况为：左臂带有一个SS9型电力机车负荷，右臂接有两个CＲH5型电力机车负荷。可以得到该牵引变电所实际电流波形如图1所示。综合考虑电流波形以及各次谐波含量、谐波总畸变率、不平衡度等参数以及列车运行安排，对该牵引供电系统使用SS9与CＲH5型号电力机车建立仿真系统并进行仿真模拟，最终得到的电流波形如图2所示。仿真模型如图3所示
。
图1
实测电流波形图
图2仿真电流波形图
对比实测与仿真得到的电流波形、各次谐波含量、谐波总畸变率、不平衡度等参数，见表3所示，可认为此仿真结果与实测结果基本趋势一致，可在此仿真电路基础上进行多样化影响因子的分析验证。
由该牵引变电所左右供电臂的机车安排情况可知，右臂带有两个电力机车负荷，存在多谐波源叠加
图3电力机车系统仿真模型·
46
·
表3实测与仿真数值对比
谐波次数h
1357
A B C A B C A B C A B C
实测谐波电流/A8．1125．3233．211．265．176．731．052．483．440．681．632．25仿真谐波电流/A10．1225．7337．952．744．157．891．172．953．981．692．653．08
谐波次数h
9111315
A B C A B C A B C A B C
实测谐波电流/A0．451．031．370．340．780．950．350．520．880．240．570．69仿真谐波电流/A0．881．352．100．580．730．900．490．760．990．150．370．47
谐波次数h
17192123
A B C A B C A B C A B C
实测谐波电流/A0．260．400．560．240．500．670．430．650．970．741．121．25仿真谐波电流/A0．260．420．610．220．230．740．370．710．990．671．491．98
实测电流畸变率
（ITHD）50．4724．731．23///
仿真电流畸
变率（THD）
48．6920．0930．79
实测正序电流/A20．17///实测负序电流/A14．78仿真正序电流/A22．54///仿真负序电流/A16．07
表4实测DF
h，2'与仿真DF
h，2
误差
谐波次数h135********误差e0．0050．0080．0360．0060．0270．0220．0110．040谐波次数h1719212325272931误差e0．0400．0190．0070．0240．0500．0260．0460．127现象。根据实测数据计算右臂的多样化影响因子
DF
h，2'，并将其与模型的多谐波源影响因子DF
h，2
进行
比较，做出图4所示拟合曲线。
由图3不难发现，实测DF h，2'和仿真DF h，2拟合曲线的走势是一致的。为了衡量两条曲线的相似度，定义两条曲线之间的误差为
e=|DF
h，2'－DF
h，2
|（4
）
图4实测DF
h，2'
与仿真DF
h，2
拟合曲线对比
计算不同谐波次数时两条拟合曲线多样化影响
因子之间的误差并整理列表如下。
由表4可知，两条拟合曲线在相同谐波次数处的
数值相差不大，误差最小约为0．005，最大约为0．127，
且绝大多数误差值小于等于0．05，可以认为仿真得
到的拟合曲线与实测得到的拟合曲线基本一致。这
说明，不管其工作在何种条件下，n个谐波源叠加的
多样化影响因子拟合曲线趋势一致，即只要通过建立
电力机车模型并总结其一般规律，便可以使用仿真得
到的多样化影响因子曲线来预测实际中多谐波源叠
加的谐波电流幅值，对预测电气化铁路谐波电流、评
价电气化铁路电能质量起到积极有利的作用。
4结论
通过建立各种机车的仿真模型总结了各种常用
电力机车的特征谐波电流含量，提供了一种评估多电
力机车或谐波源在同一电气连接点下的谐波电流评
(下转第80页)
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作者简介：
李貌(1988)，硕士研究生，研究方向为调度自动化及计算机信息处理;
滕欢(1965)，高级工程师，硕士研究生导师，长期从事电力系统及其自动化科研、教学及工程实践工作。
（收稿日期：2014－04－10
檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮檮
）
(上接第65页)
估方法，并经过实际测试计算数据与仿真模型计算数据对比，验证了电力机车模型的正确性以及多谐波源负荷谐波电流评估方法的正确性，为今后做电气化铁路谐波电流评估提供了可以借鉴的数据和参考方法。
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作者简介：
沈峰(1973)，工程师，硕士，主要从事工厂供配电设计、施工、运行，电能质量研究与治理。
（收稿日期：2014－04－23）
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无功功率的测量方法
四种相位的测量方法（无功功率） 一、无功功率概念的历史发展 最早的无功功率概念是建立在单相正弦交流信号的基础上。 设某线路的电压 ，电流，则 有功功率为 ，无功功率为。U 、I,分别为电压与电流的有效值。 随着半导体行业和电力工业的发展，各种整流器件、换流设备以及其他非线性负载大量安装与电力系统中，使原有的无功功率定义在工程运用中非常不方便。 现在人们对正弦信号无功功率有了新的理解。 假设某单相线路的电压为 ，电流为，则将按照与平行和垂直两个方向分解为与，那么与的积即为无功功率。 二、无功功率的测量方法 1、替代法 主要使用于无功功率变送器中，用于测量三相平衡电路的无功功率。当三相电路严格平衡对称时，此方法不存在原理性误差。在不对称与存在多谐波的情况下，此方法不适用。 2、电子移相测量法（简称模拟移相法） 多用于比较高级的综合仪器中（多用数字表） 根据三角公式变换??sin 90-cos =?）（，从而把无功功率测量转化为有功功率测量，即转化为求两个向量的内积）（???=??=90-cos U I sin U I Q ??。这已经可以比较方便的测量了。 理想情况下电子移相并不存在原理性误差。但在工程上电容与电阻是实际元件，其值及相应的效应与理想值差距巨大，所以效果并不理想。 3、数字移相测量法 在一个周期内对三相电压、三相电流均匀采样24点至64点（因生产厂家所生产的设备不同而异），然后用电压采样值乘以滞后90度点的电流采样值，做积分运算从而得到一个周期内的平均无功功率 N N N N /)j 4/(i u )j 4/(i u )j 4/(i u Q N 1j C Cj B Bj A Aj ∑=+?++?++?=）（ 式中 j ——代表第j 个采样点 N ——代表一个周期的采样点数，N/4代表1/4个周期 从原理上讲，不存在理论误差。该方法的问题主要在于数字移相的适用性。当被测量是单纯的三相正弦信号，可以通过控制采样点数及其均匀的程度来实现精密的数字移相。但是如果被测信号不是严格的正弦波，有谐波含量、则数字移相就要出现误差。原因在于，数字移相90度是按基波计算的，对于三次谐波而言，则相当于移了270度，对于五次谐波而言，相当于移相90度。所以此时的无功功率测量存在着各次谐波造成的误差。 ）?+=wt sin(2u U ）?+=wt sin(I 2i ?cos UI P =?sin UI Q =→U →I →I →U →1I →2I →U →2I
谐波及无功电流检测方法对比分析
谐波及无功电流检测方法对比分析 0 引言 APF补偿电流的检测不同于电力系统中的谐波测量。它不须分解出各次谐波分量，而只须检测出除基波和有功电流之外的总的高次谐波和无功畸变电流。难点在于准确、实时地检测出电网中瞬态变化的畸变电流，为有源电力滤波器控制系统进行精确补偿提供电流参考，这是决定APF性能的关键。目前文献已报道运行的三相APF中所使用的几种谐波电流检测方法，除了各自存在的难以克服的缺陷外，共同存在的问题是，由于是开环检测系统，故对元件参数和系统的工作状况变化依赖性都比较大，且都易受电网电压畸变的影响。对单相电路的谐波和无功电流的检测还存在实时性较差的缺点。 本文对目前有源电力滤波器中应用的畸变电流检测与控制方法进行了分析比较，在此基础上，针对APF中只须检测总的畸变电流，反向后注入系统，以抵消或补偿系统中畸变电流，使电网仅提供基波有功电流这一工作特点，从保证APF能最有效地工作出发，综合瞬时无功功率理论检测法的快速性和闭环电路的鲁棒性，提出了基于瞬时无功功率理论的闭环检测方案。从谐波及无功电流开环、闭环检测电路抽象出检测电路的本质（本文称为统一模型），在此基础上，给出了检测电路的优化设计方案，研究了检测系统中等效低通滤波器的阶数与截止频率对检测精度与快速性的影响，推导了统一模型下闭环检测电路的实现。最后，通过实验加以验证。 1 基波幅值检测原理 设单相电路中的电源电压为 u s= U sin t（1） 非线性负荷电流为 i L(t)=i f(t)＋i h(t)=i fp(t)＋i fq(t)＋i h(t)=i fp(t)＋i c(t)（2） 式中：i f(t)为i L(t)的基波电流； i h(t)为i L(t)中高次谐波电流； i fp(t)，i fq(t)分别为基波电流的有功分量和无功分量； i c(t)为要补偿的谐波和无功电流之和，称为畸变电流。 因为，负荷电流中的基波有功分量必定是一个初相角与电网电压相同，角频率为基波角频率ω的正弦波，所以，我们可以设负荷电流的基波有功分量为 i fp(t)=A sin t（3） 若能求出A的大小，则可由式（3）得出基波有功电流的表达式。
HXD1C型电力机车高低压试验资料
HXD1C型电力机车高低压试验程序 一、低压试验 （一）准备工作 1. 各自动开关和模式选择开关在正常运行位； 2．确认总风缸风压不低于700kPa，各风路塞门在正常工作位臵。 3. 确认控制电源柜上照明及停放制动自动开关在闭合位。 4. 自动制动阀?运转位?、单独制动阀均臵?制动区?，机车制动缸压力300kPa，停放制动?制动位?。 5. 确认换向手柄、调速手柄臵?0?位，打开机械室门。 6. 网重联时，重联机车完成以上各项后，闭合蓄电池?控制电源输出?自动开关，大闸 手柄臵?重联位?、小闸手柄臵?运转位?，确认本机与重联机车的车钩、气路（列车管、总风管及平均管）和电路电缆联接完成，并开放联接的气路塞门； （二）试验顺序及要求 1. 闭合蓄电池电源 （1）闭合控制电源柜?控制电源输出?自动开关32-F02，检查DC110V、DC24V和电源模块相应工作指示是否正常（红灯故障，绿灯正常）； （2）检查控制电源柜上显示屏，蓄电池输出电压不低于88V，Ⅰ、Ⅱ端司机操纵台上控制电压表的电压指示应与控制电源柜上显示屏的指示相一致； （3）机车控制系统得电自检，可听到电器的动作声，大约60秒左右完成，在此过程中，应禁止其他操作； （4）自检结束后，检查微机显示屏、监控显示屏、制动显示屏上电显示应正常。
2. 闭合电钥匙开关 （1）插入机车电钥匙开关22-S01（22-S02）并转动到?闭合?位，司机室操纵权被选择，机车允许操纵，此时应从微机显示屏?主界面?上确认显示的各种信息及图标无异常； （2）网重联时，确认?机车配臵?界面上显示识别的重联机车编号正确。 3.微机显示屏切换试验 （1）主要数据界面 按压微机显示屏?主界面?的【主要数据】按键，进入?主要数据?界面，确认显示的各种信息正确无异常。 （2）网络拓扑界面 按压微机显示屏?主要数据界面?的【网络状态】按键，进入?网络拓扑界面?，确认显示的各种信息无异常。 （3）受电弓状态界面 按压微机显示屏?主要数据界面?的【受电弓】按键，进入?受电弓状态界面?，确认机车满足升弓条件。 （4）主断路器状态界面 按压微机显示屏?主要数据界面?的【主断状态】按键，进入?主断路器状态界面?，确认满足合主断条件；按压【主界面】按键，返回?主界面?。 （5）列车参数界面 按压微机显示屏?主界面?的【列车参数】按键，进入?列车参数输入界面?，进行‘列车重量输入’、‘自动过分相装臵切除/投入’及‘机车连挂速度范围设定’输入试验；试验后将以上各项数据设定到段定要求，然后按压【主界面】按键，返回?主界面?。 4．弹停装臵试验 （1）按压司机台上?停放制动施加?按钮，检查微
三相无功功率的测量方法
三相无功功率的测量方法 发电机及变压器等电气设备的额定容量为S=UI,单位为伏安。在功率因数较低时，即使设备已经满载，但输出的有功功率却很小（因为P=UIcosφ），不仅设备不能很好利用，而且增加了线路损失。因此提高功率因数是挖掘电力系统潜能的一项重要措施。电力工业中,在发电机、配电设备上进行无功功率的测量，可以进一步了解设备的运行情况，以便改进调度工作，降低线路损失和提高设备利用率。测量三相无功功率主要有如下方法。 1. 一表法 在三相电源电压和负载都对称时，可用一只功率表按图4-1联接来测无功功率。 将电流线圈串入任意一相，注意发电机端接向电源侧。电压线圈支路跨接到没接电流线圈的其余两相。根据功率表的原理，并对照图4-1，可知它的读数是与电压线圈两端的电压、通过电流线圈的电流以及两者间的相位差角的余 弦cosφ的乘积成正比例的，即P Q =U BC I A cosθ (4-1) 其中θ =ψ UBC –ψ iA 图4-1 由于uBC与uA间的相位差等于90度(由电路理论知)，故有θ=90o-φ式中φ为对称三相负载每一相的功率因数角。在对称情况下UBC IA 可用线电压U1及线电流I1表示，即 PQ=U1I1cos(90o-φ )=U1I1sinφ (4-2) 在对称三相电路中，三相负载总的无功功率Q =√3 U1I1sinφ (4-3) ∴ 亦即Q=√3PQ (4-4) 可知用上述方法测量三相无功功率时，将有功功率表的读数乘上√3/2 倍即可。 2. 二表法
用两只功率表或二元三相功率表按图4-2联接，从功率表的作用原理可知，这时两个功率表的读数之和为 PQ=PQ1=PQ2=2U1I1sinφ(4-5) 较式(4-3) (4-5) 知(4-6) Q=√3PQ/2 图4-2 从上式可见将两功率表读数之和（或二元三相功率表的读数）乘以√3/2，可得到三相负载的无功功率。 3. 三表法 三表法可用于电源电压对称而负载不对称时，三相电路无功功率的测量，其接线如图4-3所示。当三相负载不对称时，三个线电流IA、IB、IC不相等，三个相的功率因数角φA 、φB 、φC 也不相同. 图4-3 因此，三只功率表的读数P 1、P 2 、P 3 也各不相同，它们分别是:4-3 (1) P 1=U BC I A cos(90o-φ A )=√3U A I A sinφ A (2) P 2=U CA I B cos(90o-φ B )=√3U B I B sinφ B
三种谐波和无功电流检测算法的综合性能比较
三种谐波和无功电流检测算法的综合性能比较 王冲，解大，陈陈 (上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海市 200240) 摘要：有关谐波和无功电流的检测方法，学界提出了三种主流算法，即 p-q法、i p -i q 法和自适应电流检测法。一般文献只对算法某些方面的性能进行探 讨，并未就算法的稳态和动态滤波性能进行综合研究。本文将对这三种算法的综合滤波性能对比研究，并给出各种典型的复杂谐波状况下的仿真验证。 关键词：谐波检测；无功补偿；电力有源滤波器 0引言 电力电子技术的快速发展使得非线性装置在工业界广泛使用，随之产生的谐波污染问题也日益严重。高次谐波和无功电流的补偿已成为电力电子学和现代电力系统中亟待解决的问题。目前，有源滤波器(Active Power Filter)技术可视为最有效和最具潜力的方案。而其谐波和无功电流检测技术是整个方案的关键之处，能否快速精确的检测出需补偿的分量，并具有良好的动态跟踪性能，直接决定了装置的整体滤波性能。 谐波和无功电流检测方法一般有： (1)基于频域分析的FFT方法。原理是将谐波分量分解再合成出总的谐波分量，其特点是速度慢，且对高次谐波检测的效果不佳，同时无法检测出无功分量。 (2)用模拟带通滤波器或陷波器检测高次谐波电流。由于滤波器的中心频率固定，当电网频率波动时，滤波器效果将随之变差。此外，滤波器的中心频率对元件的参数十分敏感，这样较难得到理想的幅频特性和相频特性。同样，该法也不能分离出无功电流。 (3)基于“瞬时无功功率理论”的电流检测法。自1983年日本学者赤木泰文 提出该理论［1］以来，已发展出成熟的算法，即p-q法和i p -i q 法。理论上可检测
DC型电力机车高低压试验
H X D1C型电力机车高低压试验程序 一、低压试验 （一）准备工作 1.各自动开关和模式选择开关在正常运行位； 2．确认总风缸风压不低于700kPa，各风路塞门在正常工作位置。 3.确认控制电源柜上照明及停放制动自动开关在闭合位。 4.自动制动阀“运转位”、单独制动阀均置“制动区”，机车制动缸压力300kPa，停放制动“制动位”。 5.确认换向手柄、调速手柄置“0”位，打开机械室门。 6.网重联时，重联机车完成以上各项后，闭合蓄电池“控制电源输出”自动开关，大闸 手柄置“重联位”、小闸手柄置“运转位”，确认本机与重联机车的车钩、气路（列车管、总风管及平均管）和电路电缆联接完成，并开放联接的气路塞门； （二）试验顺序及要求 1.闭合蓄电池电源 （1）闭合控制电源柜“控制电源输出”自动开关32-F02，检查 DC110V、DC24V和电源模块相应工作指示是否正常（红灯故障，绿灯正常）； （2）检查控制电源柜上显示屏，蓄电池输出电压不低于88V，Ⅰ、Ⅱ端司机操纵台上控制电压表的电压指示应与控制电源柜上显示屏的指示相一致； （3）机车控制系统得电自检，可听到电器的动作声，大约60秒左右完成，在此过程中，应禁止其他操作； （4）自检结束后，检查微机显示屏、监控显示屏、制动显示屏上电显示应正常。 2.闭合电钥匙开关 （1）插入机车电钥匙开关22-S01（22-S02）并转动到“闭合”位，司机室操纵权被选择，机车允许操纵，此时应从微机显示屏“主界面”上确认显示的各种信息及图标无异常； （2）网重联时，确认“机车配置”界面上显示识别的重联机车编号正确。 3.微机显示屏切换试验
（1）主要数据界面 按压微机显示屏“主界面”的【主要数据】按键，进入“主要数据”界面，确认显示的各种信息正确无异常。 （2）网络拓扑界面 按压微机显示屏“主要数据界面”的【网络状态】按键，进入“网络拓扑界面”，确认显示的各种信息无异常。 （3）受电弓状态界面 按压微机显示屏“主要数据界面”的【受电弓】按键，进入“受电弓状态界面”，确认机车满足升弓条件。 （4）主断路器状态界面 按压微机显示屏“主要数据界面”的【主断状态】按键，进入“主断路器状态界面”，确认满足合主断条件；按压【主界面】按键，返回“主界面”。 （5）列车参数界面 按压微机显示屏“主界面”的【列车参数】按键，进入“列车参数输入界面”，进行‘列车重量输入’、‘自动过分相装置切除/投入’及‘机车连挂速度范围设定’输入试验；试验后将以上各项数据设定到段定要求，然后按压【主界面】按键，返回“主界面”。 4．弹停装置试验 （1）按压司机台上“停放制动施加”按钮，检查微机显示屏显示的停放制动图标由绿色“停放制动缓解”变为红色“停放制动施加”； （2）确认走行部停车制动显示器由绿色状态变为红色状态； （3）按压司机台上“停放制动缓解”按钮，检查微机显示屏显示的停放制动图标由红色“停放制动施加”变为绿色“停放制动缓解”； （4）确认走行部停车制动显示器由红色状态变为绿色状态； （5）试验后按压司机台上“停放制动施加”按钮，施加停放制动。 5．撒砂试验 （1）换向手柄“前”位，脚踩撒砂脚踏开关开关，检查1、4轴的撒砂应正常； （2）换向手柄“后”位，脚踩撒砂脚踏开关开关，检查6、3轴的撒砂应正常。 6．警惕装置试验 （1）警惕按钮试验
无功电流的测试
摘要 随着电力电子设备及非线性负载在电力系统中广泛应用，电网中的电压和电流波形畸变也越来越严重。谐波的抑制和无功电流补偿已成为电力电子学和现代电力系统急需解决的问题。这些非线性负荷在工作中时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电力质量变坏。而由于无功电流的存在，在传送同样能量的情况下，电流比没有无功的情况下增加，会大量增加系统的铜损，降低线路与变压器的利用率。无功电流检测是对电网无功功率补偿必不可少的部分。本文主要介绍了电流的检测基本原理和从检测电流中分解出无功电流的方法和原理。检测电流包括基波分量和谐波分量，基波分量又包含有功电流分量和无功电流分量，通过滤波可以得到基波电流分量，与原有电流相减就可以得到谐波电流，通过坐标变换可以将基波电流分解成有功电流和无功电流。 关键词：基波谐波有功电流无功电流
目录 摘要I 1 电流检测的意义和基本原理 1 2无功电流的分解方法 2 2.1三相对称电路无功电流检测2 2.2单相电路无功电流检测8 3无功电流检测仿真及分析12 3.1三相对称电路无功电流检测仿真及分析12 3.2单相电路无功电流检测仿真及分析 18 总结与体会23
参考文献：25
无功电流检测研究 1 电流检测的意义和基本原理 电力电子技术的快速发展使得非线性装置在工业界广泛应用，随之产生的谐波污染问题也日益严重。谐波抑制及无功补偿的一个重要手段是电力有源滤波器。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波或无功电流，由补偿装置产生一个与该电流大小相等而极性相反的补偿电流与其相抵消。其中，谐波和无功电流的正确检测是决定补偿效果的重要环节。无功功率Q是既产生附加线损，又对发，配电系统都有影响的量，分析Q 的物理本质，研究它的正确涮量与补偿的方法，是电工理论与电工技术中尚无定论的一个重要课题。无功功率是无功电流引起的，欲了解无功功率，应先了解无功电流。无功电流是导出量，不是基本量，基本量是有功电流。由有功电流不仅可导出无功电流和无功功率，还可以确定无功补偿所需要达到的目标以及无功补偿应采取的方法等。
电流平均值谐波检测方法MATLAB仿真
摘要 本论文首先对国内外谐波抑制技术发展现状、有源电力滤波器原理与结构及三相瞬时无功功率理论进行了综述。重点研究了基于瞬时无功功率 理论。检测法及改进的电流移动平均值谐波检测法。在对电流移动平均值原理进行分析的基础上，给出了电流平均值谐波检测方案及实现检测的原理框图。 接着以MATLAB6.1软件包中的SIMULINK仿真环境为平台，构建了平均值谐波检测法的仿真模型;对电流平均值谐波检测方案进行了仿真研 究，并与基于滤波器的。谐波检测法的仿真结果进行了分析对比。结果表明，所采用的仿真方法与所构建的仿真模型不仅有效，而且证实了平均值谐波检测法比滤波器法有良好的动态响应性能。 在仿真基础上，提出了基于LF2407ADSP芯片电流平均值谐波检测法的数字实现方案，进而开发了三相并联型数字有源电力滤波器实验系统。进行了软、硬件设计。搭建的硬件电路包括:过零同步检测、电流和电压检测、PWM输出等几部分。采用模块化设计思路，用DSP汇编语言编写了系统软件，其中包括：ADC及中断处理、捕获及捕获中断处理、三相到两相电流转换、平均值法谐波计算、两相到三相变换、PI调节、PWM输出 控制及主程序等模块，并在软件开发系统下进行了调试。为实现电流同步采样处理，根据LF2407A事件管理器捕获单元特点，提出一种用软件实现锁相环的控制方法。 最后对有源电力滤波器进行了系统调试。实验结果表明，采用电流平均值谐波检测法结合软件锁相环控制方法能有效、准确的检测谐波，用该检测法开发的DSP有源电力滤波器实验系统，能够有效消除由非线性负载产生的谐波。关键词有源电力滤波器，瞬时无功功率，谐波电流检测，电流移动平均值，数字信号处理器 关键词有源电力滤波器，瞬时无功功率，谐波电流检测，电流移动平均值，数字信号处理器
基于PO法的谐波电流与无功电流检测方法没计
基于PO法的谐波电流与无功电流检测方法没计 【摘要】抑制谐波和提高功率因数是涉及电力电子技术、电气自动化技术和电力系统的一个重大课题。本文首先对谐波的危害进行了简述，分析了谐波的定义，重点讨论了三相瞬时无功功率理论，并对以此为基础的谐波电流检测法PQ法进行了理论分析和仿真验证。 【关键词】功率因数；谐波抑制；瞬时无功功率 0 引言 电力电子技术在推动电力系统发展，灵活高效地利用电能的同时，其设备又成为电力系统中最主要的谐波源，同时消耗无功功率[1-2]。谐波的危害是多方面的，主要体现在：1）对供配电线路的危害：主要是影响线路的稳定运行和电能质量；2）对电力设备的危害：包括对电力电容器的危害、对电力变压器的危害和对电力电缆的危害；3）对用电设备的危害：包括对电动机的危害、对低压开关设备的危害和对弱电系统设备的干扰。4）对人体和电力测量准确性的影响：目前采用的电力测量仪表当谐波较大时将产生计量混乱，测量不准确。谐波污染对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在的威胁，给周围的电器环境带来极大影响并对人体健康存在潜在危害，被公认为电网的危害和人体生命的杀手。 1 电力谐波的定义 目前国际普遍定义谐波为：谐波是一个周期电气量正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍[3]。以正弦波电压为例，可以表示式（1）：式中U是电压有效值，θ是初相角，ω是角频率，T为周期；对于周期为T的非正弦波信号，在满足狄里赫利的条件下，可分解为如式（2）的傅立叶级数。 2 基于PQ法的谐波电流和无功电流检测设计 2.1 三相瞬时无功功率理论 2.3 PQ检测仿真设计和验证 3 结论 本文以现代电力生活中大量非线形负荷造成的谐波现象为背景，提出了谐波电流抑制这个现实而急切的问题。本文揭示了谐波的产生原因和危害，重点分析了基于PQ法的谐波电流和无功电流检测法。该方法主要是将三相电流电压通过帕克转换到两相坐标上，利用向量的有关性质，在坐标系中可得到电源电流与两相电流的关系以及电源电压和两相电压的关系，从另一侧面表达出电流与功率的关系，将无功功率与有功功率分开来分析。最后以一三相电轮为实例作出仿真设计，证明了PQ法在同时检测谐波电流和无功电流时具有无延迟性。
HXD1C型电力机车牵引变流器电气原理分析与检修
20１0届毕业设计说明书 ＨXD1C型电力机车牵引变流器电气 原理分析与检修 专业系 班级 学生姓名 指导老师 完成日期
２013届毕业设计任务书 一、课题名称 HXＤ1C型电力机车牵引变流器电气原理分析与使用维护 二、指导老师： 第１周至第１0周进行 三﹑设计内容与要求 1.课题概述 完成本课题的设计要求学生具有电路﹑电力电子变流技术﹑模拟电子与数字电子技术及工厂电气控制设备等方面的基础知识。 本课题与电力电子变流技术有着密切的关系,随着电力变流技术的飞速发展，越来越多的机车采用交流电机作为牵引源，交流机车牵引电机采用牵引变流器提供变压变频电源实现变频调速及牵引功率的调节。变频调速易于实现电机车的平稳启动和调速运行,并具有能耗低、调速范围广、静态稳定性好等诸多优点。通过本课题的设计,学生能够熟练掌握电力电子开关器件IGBT的特性及应用，深入理解电力电子变流技术在交传机车牵引电机调速领域的应用。同时,通过对交传电力机车牵引变流器主电路与控制电路的分析,培养学生进行运用所学知识分析与解决实际问题的能力以及创新设计能力。 ２.设计内容与要求 1) 大功率交传机车主传动系统分析 （1)主传动系统的结构及技术特点； （2)交传机车牵引电机的结构与工作原理,大功率交传机车牵引电机常用的调速方式与功率调节方式； (３)对交流机车牵引传动采用变频调速、调功与其它方式进行对比分析； ２)TＧA9型牵引变流器主电路分析 (１)多重四象限整流电路工作原理分析:查阅相关技术资料，对牵引变流器常用的整流电路类型进行分析，重点对TGA9型多重四象限整流电路进行技术分析; （2)中间直流环节滤波电路的结构与电路分析，滤波电容预充电的方式； （3）ＰWM逆变器结构与工作原理分析；常用逆变开关器件的结构与工作原理,重点对ＩGＢT的结构及集成驱动电路进行分析; 3) TGA9型牵引变流器控制电路的设计与分析 （1)掌握常用PWＭ芯片的结构与工作原理,根据电气原理图对PWM逆变控制电路进行分析； （２)牵引变流器过流、过压与温度保护电路的分析。 4)TＧＡ9型牵引变流器的使用维护 四、设计参考书 [１］周志敏等, IGBT和IＰＭ及其应用电路，人民邮电出版社出版 [２］变频调速三相异步牵引电动机的设计 ［3］徐立娟、张莹,电力电子技术,高等教育出版社
(word完整版)HXD型电力机车高低压试验程序
附件2-4 HXD3型电力机车高、低压实验程序 一、低压实验 （一）准备工作 1．确认车顶门、控制电器柜柜门锁闭良好，高压接地开关在“运行”位（两把黄色钥匙插入）；蓝色钥匙插入制动控制柜锁孔，开通受电弓风路（蓝色钥匙呈垂直状态）。 2．确认各风路塞门在正常工作位置（空气制动柜：总风塞门A24、踏面清扫塞门B50.02、弹停塞门B40.06、撒砂塞门F41.02、制动缸塞门Z10.22在开放位；干燥器下：控制风缸塞门U77在开放位、总风缸排水塞门A12在关闭位；压缩机与Ⅰ端变流柜间侧墙：Ⅱ端受电弓塞门U98在开放位；压缩机与Ⅰ端变流柜间小地板下：弹停风缸排水塞门A14、控制风缸排水塞门U88均在关闭位；控制电器柜与Ⅱ端变流柜间侧墙：主断路器塞门U94、Ⅰ、Ⅱ端受电弓高压隔离开关塞门U95、Ⅰ端受电弓塞门U98均在开放位）。 3．确认总风缸风压不低于750kPa；机车控制电路电压不低于96V。 4．确认控制电器柜上的自动开关位置正确（除直流加热及自动过分相自动开关在“断开”位外，其余自动开关均在“闭合”位）。
5．实施弹停制动。 6．司机室各控制器在“0”位，打开机械室门。 （二）实验顺序及要求 1．机车照明实验 依次闭合仪表、司机室、走廊、车底、前（付）照灯、标志等照明灯开关，检查各照明灯照明良好、逻辑控制关系正确。 2．辅机系统实验 检查遮阳帘、风扇、刮雨器、工作状态良好，功能与控制开关指示位置相符合。 3．机车电钥匙实验 ⑴机车电钥匙置“合”位 观察制动显示屏启动正常，检查制动显示屏各数据、参数设置正确。 ⑵将自动制动手柄置“抑制”位1秒后回“运转”位、单独制动手柄置“全制”位 观察制动显示屏“动力切除”消除，制动显示屏均衡风缸、列车管风压显示600（500）kPa、机车制动缸风压显示300kPa。 4．微机显示屏实验 ⑴状态指示屏“微机正常”、“主断分”、“零位”、“欠压”、“辅变流器”、“水泵”、“停车制动”灯亮。
SS改型电力机车控制电路
第四章控制电路 第一节概述 控制电路的组成及作用 1、控制电源电路：直流110V稳压电源及其配电电路； 2、整备控制电路：完成机车动车前的所有操作过程，升弓、合闸、起劈相机、通风机等； 3、调速控制电路：完成机车的动车控制，即起动、加速、减速； 4、保护控制电路：是指保护与主电路、辅助电路有关的执行控制； 5、信号控制电路：完成机车整车或某些部件工作状态的显示； 6、照明控制电路：完成机车的内外照明及标志显示。 第二节控制电源 一、概述 机车上的110控制电源由110V电源柜及蓄电池组构成。正常运行时，两者并联为机车提供稳定110V控制电源，降弓情况下，蓄电池供机车作低压实验和照明用，若运行中电源柜故障，由蓄电池作维持机车故障运行的控制电源。 110V电源柜具有恒压、限流特点。主要技术参数如下： 输入电源…………………………………25% 396V+-单相交流50HZ 30% 输出额定电压……………………………直流110V±5%（与蓄电池组并联）输出额定电流……………………………直流50A 限流保护整定值…………………………55A±5% 静态电压脉动有效值……………………＜5V(与蓄电池组并联) 基本原理框图：
取自变压器辅助绕组的电源经变压器降压后，经半控桥式整流电流整流，再滤波环节滤波后与蓄电池并联（同时也兼起滤波作用）。给机车提供稳定的110V 直流控制电源。 二、主要部件的作用 电气原理图见附图（九） 600QA—控制电路的交流开关和总过流保护开关 670TC—控制电源变压器，变比为396V/220V，将取自201和202线上的单相交流电降压后送至半控桥 669VC—控制电源的整流硅机组，由V1～V4组成半控桥，将输入的220V交流电整流成直流电输出，通过674AC控制相控角度改变输出电压。 674AC—电控插件箱（包括“稳压触发”插件和“电源”插件），其中“稳压触发”插件自动控制晶闸管V1、V2的导通，并根据反馈信号适时调节相控角度，使控制电源输出电压保持在110V±5%（与蓄电池并联）；“电源”插件将110V变48V、24V、15V . 1MB、2MB—给674AC同步信号，并给GK1、GK2提供触发电压 GK1、GK2—给V1、V2提供门极触发电压 671L、673C—滤波电抗与滤波电容，对669VC输出的脉流电进行滤波 666QS—整流输出闸刀（机车上叫蓄电池闸刀），将整流滤波后的输出电源与蓄电池并联。 GB—蓄电池组，正常运行时与110V控制电源并联，兼起滤波电容作用，降弓后，
HXDC型电力机车高低压试验
HXD1C型电力机车高低压试验程序一、低压试验 （一）准备工作 1. 各自动开关和模式选择开关在正常运行位； 2．确认总风缸风压不低于700kPa，各风路塞门在正常工作位置。 3. 确认控制电源柜上照明及停放制动自动开关在闭合位。 4. 自动制动阀“运转位”、单独制动阀均置“制动区”，机车制动缸压力300kPa，停放制动“制动位”。 5. 确认换向手柄、调速手柄置“0”位，打开机械室门。 6. 网重联时，重联机车完成以上各项后，闭合蓄电池“控制电源输出”自动开关，大闸 手柄置“重联位”、小闸手柄置“运转位”，确认本机与重联机车的车钩、气路（列车管、总风管及平均管）和电路电缆联接完成，并开放联接的气路塞门； （二）试验顺序及要求 1. 闭合蓄电池电源 （1）闭合控制电源柜“控制电源输出”自动开关32-F02，检查DC110V、DC24V和电源模块相应工作指示是否正常（红灯故障，绿灯正常）； （2）检查控制电源柜上显示屏，蓄电池输出电压不低于88V，Ⅰ、Ⅱ端司机操纵台上控制电压表的电压指示应与控制电源柜上显示屏的指示相一致； （3）机车控制系统得电自检，可听到电器的动作声，大约60秒左右完成，在此过程中，应禁止其他操作； （4）自检结束后，检查微机显示屏、监控显示屏、制动显示屏上电显示应正常。 2. 闭合电钥匙开关 （1）插入机车电钥匙开关22-S01（22-S02）并转
动到“闭合”位，司机室操纵权被选择，机车允许操纵，此时应从微机显示屏“主界面”上确认显示的各种信息及图标无异常； （2）网重联时，确认“机车配置”界面上显示识别的重联机车编号正确。 3.微机显示屏切换试验 （1）主要数据界面 按压微机显示屏“主界面”的【主要数据】按键，进入“主要数据”界面，确认显示的各种信息正确无异常。 （2）网络拓扑界面 按压微机显示屏“主要数据界面”的【网络状态】按键，进入“网络拓扑界面”，确认显示的各种信息无异常。 （3）受电弓状态界面 按压微机显示屏“主要数据界面”的【受电弓】按键，进入“受电弓状态界面”，确认机车满足升弓条件。 （4）主断路器状态界面 按压微机显示屏“主要数据界面”的【主断状态】按键，进入“主断路器状态界面”，确认满足合主断条件；按压【主界面】按键，返回“主界面”。 （5）列车参数界面 按压微机显示屏“主界面”的【列车参数】按键，进入“列车参数输入界面”，进行‘列车重量输入’、‘自动过分相装置切除/投入’及‘机车连挂速度范围设定’输入试验；试验后将以上各项数据设定到段定要求，然后按压【主界面】按键，返回“主界面”。 4．弹停装置试验 （1）按压司机台上“停放制动施加”按钮，检查微机显示屏显示的停放制动图标由绿色“停放制动缓解”变为红色“停放制动施加”；
无功电流检测方法与SVG控制策略研究
LOW CARBON WORLD 2017/12低碳技术无功电流检测方法与SVG控制茉略研究黄实批(广西大学电气工程学院，广西南宁530000) 【摘要】本文分析了无功电流检测方法，介绍了目前几种应用的比较多的几种检测方法，接着分析了SVG控制策略，主要分为电流间接控制和电流直接控制，然后对无功电流检测方法进行了阐述，主要分为三角波比较法和滞环比较法,最后进行了仿真分析，以期为我国无功电流检测与SVG控制提供相关的借鉴和参考。 【关键词】无功电流检测;SVG控制；策略研究 【中图分类号】TM761 【文献标识码】A【文章编号】2095-2066( 2017 )36-0077-03 1引言 随着现代社会迅速发展，重要和精密的设备的应用越来 越普遍，它们的负荷所占比例也越来越大，因此电力部门和用 户对电能质量提出了更高的要求。他们不仅要求供电连续可 靠，还要求供电电压频率穗定、波形良好。然而，由于工业和生 活用电中的感性负荷以及电力系统、各工业部门和家电行业 中的电力电子装置消耗了大量无功功率，因此使得电能质量 明显降低。无功功率的补偿是改善电能质量的重要手段之一， 其在提高功率因数、降低电路损耗、减小设备容量、确保供电 和用电设备的安全可靠运行等方面作用明显。因此，无功补偿 问题的研究具有深远的意义。 2无功电流检测方法 电力系统的谐波检测方法和S V G的无功检测不一样，因 为S V G的无功检测无需将各个高次谐波分量进行分离处理， 只需要得到除去基波电压和有功电流的无功电流总值，也就 是包含畸变电流和各次谐波的电参数，以此为S V G补偿系统 供应相应的补偿指令电流，为系统提供反相的补偿电流，中和 或者弥补系统内部的无功，保持和促进基波有功电流的平穗。 现阶段，对于非正弦电路，无功电流检测的方式主要有四种， 分别为自适应理论无功检测、基于Fryze时域分析法、基于频 域分析的Fourier检测法、基于瞬时无功功率理论的开闭环检 测手段及以上各种检测方式的叠加和完善。下面简要的对上 述几种检测法进行介绍： (1) 基于自适应理论的电流检测，这种检测方法主要是检 测无功电流结构是否为闭环控制，检测的基本原理是基于自 适应算法，对基准信号和输入进行对比分析，以此得到广义的 无功电流，自适应算法和很多种理论进行综合，这个系统也具 有非常好的抗干扰性，在电网频率发生偏移时比较适用，存在 畸变电流及不平衡的状态。但相应速度受到一定的限制，因此 需要完善控制算法。 (2) 基于Fryze时域分析检测方法，这种检测方法将平均功率作为主要的检测方法，其基础思路是分解负栽电流，通过 外围的辅助运算电路以及一个周期的积分积累，使负栽电流 变成两个分量，一个是包含谐波电流在内的无功电流，另外一 个是和电压波形吻合的分量。但是，采取这种方法得出的结果 并不是真正意义上面的瞬时无功，仅仅是通过几个周期延迟 的电流值，所以，S V G补偿系统中采取这种检测方法具有很大 的限制性，必须辅助其他的算法，并且对其进行相应的改进。 (3)频域分析Fourier检测法，目的在于使用快速Fourier 变换获得各次谐波的频域参数，以此来获取相位幅值等相关 的信息，需要进行两次计算，大概有80滋s的时差，虽然这种检 测方法在频谱分析方向操作和谐波检测方向都非常成熟，但 是因为延时比较长的原因，在具体的使用过程中，无法实现很 好的实时追踪。(4)无功电流检测的主要方法是瞬时无功功率理论，这种 检测方法是对传统平均值功率的突破，为无功和谐波的实时 监控提供强大的监视工具，基本原理是变换三相电网的所有 参数，之后再进行计算，将电流点积值、电压记为有功功率，将 电流矢量叉积、电压记为瞬时无功，之后再把这些指令值逆变 为补偿电流，通过交换，得到三相补偿电流。这种检测方法应 用的非常广泛，技术发展的很成熟，有诸多优点，但由于不适 用于单相系统和三相不平衡状态，推广性方面还有待加强。 神经网络无功检测理论于近几年成为新兴的研究方向， 主要依靠的是基本神经元和训练样本的自我学习技能，依据 实际情况，不断的对网络的权重值进行调节，以此确保输出的 可靠性。神经网络中的原始输入，输出和学习因子分别对应于 无功检测系统内的畸变电压和负栽电流，输出的指令无功电 流和功电流的反馈值。它的学习过程就是把电网电流和无功 电流的对比差值，保存在结构和权重中，不断的对输出结构进 行完善和更新，促使其无限的接近最优的无功检测值。若想保 证此检测方法的可靠性，必须训练大量的可靠样本，在此前提 下，检测的精度得以确信，由于神经网络的检测方法自称一 体，因此抗干扰能力极佳，实时并且计算量小，响应速度快。只 是目前的研究还并未成熟，需要进一步理论完善。 3 SVG控制策略 S V G的控制系统是一个包括检测、控制和驱动等多个环 节的复杂系统。一个典型的S V G控制系统的工作过程是:① 检测环节通过C T、P T将电网电流电压和S V G输出的电流电 压输送到检测运算电路，检测运算电路按照给定的算法计算 出需要的信号再传送到控制器中，这些信号称为指令信号。② 控制环节根据给定的控制策略对指令信号进行处理，产生触 发变流器门极的驱动信号传送到驱动电路。③驱动电路将驱 动信号进行功率放大，再加到变流器的门极，控制变流器的导 通与截止，这就完成了对S V G的控制。 根据上述理论介绍可知，S V G对电网的补偿效果是可以 控制的，为了达到改变补偿无功电流值的大小，可以采取控制 S V G的内部参数的措施。所以，对于S V G内部控制变量的控 制策略，对系统的运行效果也起着非常关键的作用。通过制定 合理的控制方案，可以对不同的物理量进行严格的控制，以此 达到最好的控制效果，依据不同的分类依据，将S V G的控制 方式总结如下：基于控制理论的思想，S V G的控制方法主要 有:P I D控制、逆PI控制、PI、神经网、自适应理论等相关的控 制方法。基于控制系统的结构角度，能够分为复合环、开环、闭 环及二者两两结合的控制方式。基于控制的物理量，可以分为 通过反馈环直接依靠P W M技术改变无功电流值的直接控制 法及控制相角变化的间接电流控制法等。 3.1电流间接控制 基于S V G装置无功有功功率的基本表达式，我们可以得 77
一种简单实用的APF 谐波电流检测实验系统
一种简单实用的APF谐波电流检测实验系统① 李自成，任明炜，李彦旭 (江苏大学电气信息工程学院，镇江 212013) 摘 要：现有的多种有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)单相电路谐波电流检测方法，它们的有效性均采用仿真验证，而缺少实验环节。针对此问题，将UA206 A/D数据采集卡通过PCI口与计算机相连，以电源电压和负载电流作为输入信号可以构成一种简单实用的APF谐波电流检测实验系统。该系统具有结构简单、稳定性好、可靠性高、程序设计较为容易等特点。使用此系统对一种基于神经网络的谐波电流检测方法进行了实验，实验证实使用此实验系统可以方便验证所提出的APF谐波电流检测方法的正确性和检测性能。 关键词：有源电力滤波器；谐波电流；实验系统；A/D数据采集卡；程序设计 Simple Practical Experimental Detecting System for Harmonic Current of APF LI Zi-Cheng, REN Ming-Wei, LI Yan-Xu (School of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China) Abstract: At present, the validities of many detecting methods for harmonic current of single-phase active power filter (APF) are verified by simulation but without experiments. To solve this problem, a simple practical experimental detecting system for harmonic current of APF is obtained by UA206 A/D data collecting block being joined with computer by PCI port and supply power voltage and load current being regarded as input signals. The system has the characteristics of simple configuration, nice stability, high reliability and easy programmer. Using this system, the experiment of a detecting method for harmonic current based on neural networks is done, and it validates that adopting the system can expediently verify the correctness and detecting performance of the proposed detecting method for harmonic current of APF. Keywords: active power filter (APF); harmonic current; experimental system; A/D data collecting block; programmer 1引言 APF是一种治理谐波和补偿无功的电力电子装置，而谐波电流检测是其关键技术。基于三相电路瞬时无功功率理论的三相电路谐波电流检测方法[1]是得到公认的较为成熟的方法。而对于单相电路，至今还没有一种较为成熟的方法。现在，APF单相电路谐波电流检测方法的研究已成为众多学者关注的一个热点。一般地，认为谐波电流检测属于非线性问题，是比较复杂的。因此，他们纷纷将针对非线性系统的现代控制的最新理论如人工神经网络、自适应控制等用于单相电路谐波电流检测，为此提出了许多新方法，如基于神经元的自适应法[2-4]，基于补偿电流最 ①收稿时间:2010-09-02;收到修改稿时间:2010-09-23小原理的检测方法[5,6]，基于电路模型和神经网络的检测方法[7]等。 这些谐波电流检测方法多采用仿真验证其有效性，而缺少实验环节[3-7]。造成这种结果的主要原因是传统的APF谐波电流检测的实验具有一定的复杂性，其复杂性主要体现在：要设计以微处理器为核心的硬件系统—包括电路板设计、电路板的生产、电路板的调试等；要设计验证检测方案的软件系统—要使用汇编语言或者高级语言(带有高级语言编译器的微处理器开发系统)编程，需要直接对硬件及接口编程，而且不同的微处理器，有不同的指令系统，因此，程序设计较为困难。这些无疑具有一定的难度。而且按照这
电力机车工作原理
电力机车工作原理 电气化铁路的回路就是火车脚下的铁路。机车先通过电弓从接触网(就是天上的电线) 上受电，在经过机车上的牵引变压器，整流柜，逆变，然后传入牵引电机带动机车，最后通过车轮传入钢轨。形成一个巧妙的电路。 和电传动内燃机车相比就是动力源不同，能量来自接触网，其他如走行部，车体等并没有本 质区别。通过受电弓将25KV的电压引至车内变压器，之后，若是交直流传动的，便进行整流，驱动直流电动机，电机通过齿轮驱动轮对。一般调节晶闸管的导通角度来调节功率，从而进行调速。交直交流传动的要在整流后加逆变环节，之后驱动异步电动机，驱动轮对。这种的调速较为复杂，要合理调节逆变的频率和整流的电压才能保证功率因数。大体过程就是这样。 电力机车是通过车顶上的集电弓(也称受电弓)从接触网获取电能，把电能输送到牵引电动 机使电动机驱动车轮运行的机车。 电力机车的分类： 1按机车轴数分： 四轴车：轴式为BO-BO ； 六轴车：轴式为CO-CO、BO-BO-BO ； 八轴车：轴式为2(B0-B0)； 十二轴车：轴式为2(C0-C0)、2(B0-B0-B0)。 轴式“ B ”表示一个转向架有2根轴；轴式“ C”表示一个转向架有3根轴；脚号“ 0”表示每个轴有一台牵引电机；"-"表示转向架之间是通过车体传递牵引力。 2、按用途分： (1)客运电力机车。用来牵引各种速度等级的客运列车，其特点是速度较高，所需牵引力较小。 ⑵货运电力机车。用来牵引货物列车，其特点是载荷大，牵引力大，但速度较低。 (3)客货通用电力机车。尤其是近年来新型电力机车中，其恒功运行速度范围大，可适用牵引客运列车，也可适用牵引货运列车。 3、按轮对驱动型式分： (1) 个别驱动电力机车指每一轮对是由单独的一台牵引电动机驱动的电力机车。 (2) 组合驱动电力机车指几个轮对用机械方式互相连接成组，共同由一台牵引电动机驱动 的电力机车。 现代电力机车大都采用个别驱动方式，而很少再采用组合驱动。 车和多流制电力机车。 直流制电力机车：即直流电力机车，它是由直流电网供电，采用直流牵引电机驱动的电力机车。 交流制电力机车：可分为单相低频(25Hz或16 2/3Hz)电力机车和单相工频(50Hz)电力机 车。 交直传动电力机车：是由接触网引人单相工频交流电经机车内的变流装置供给直(脉)流牵引电动机来驱动的机车。 交流传动电力机车：是由接触网引人单相工频交流电经机车内的变流装置供给交流(同步或异步）牵引电动机来驱动的机车。