本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種等效機(jī)車?牽引網(wǎng)耦合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及其試驗(yàn)方法，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠重現(xiàn)出鐵路現(xiàn)場(chǎng)頻繁發(fā)生的諧波諧振、諧波不穩(wěn)定、低頻網(wǎng)壓振蕩等現(xiàn)象，同時(shí)能夠?qū)C(jī)車/牽引網(wǎng)阻抗頻率特性進(jìn)行測(cè)試，為解決高鐵牽引供電電能質(zhì)量問題提供技術(shù)支持。
Net coupling experiment platform and test method of equivalent traction locomotive
The invention discloses a network coupling experiment platform and test method of equivalent locomotive traction, the experimental platform can reproduce the harmonic resonance and harmonic railway frequent occurrence of instability, low voltage oscillation, and to test the characteristics of locomotive traction / network impedance frequency, in order to solve the high-speed railway traction power supply provide technical support to the quality problem.
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
：本專利技術(shù)涉及屬于軌道交通教學(xué)研究設(shè)備領(lǐng)域，尤其是車-網(wǎng)耦合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)。
技術(shù)介紹
：截止2015年底，全國鐵路營(yíng)業(yè)里程超過12萬公里，居世界第二位，其中高速鐵路2.0萬公里，居世界第一位。高速鐵路的迅猛發(fā)展開始顯著地影響我們的生活。不僅如此，我國高速鐵路正走向世界，成為中國“走出去戰(zhàn)略”、“一帶一路戰(zhàn)略”的重要國家名片，保障如此大規(guī)模高速鐵路的安全穩(wěn)定運(yùn)行任務(wù)重大。從高速鐵路近幾年的運(yùn)營(yíng)情況來看，鐵路現(xiàn)場(chǎng)頻繁報(bào)道了諧波諧振、諧波不穩(wěn)定、低頻網(wǎng)壓振蕩等電能質(zhì)量問題，造成了機(jī)車的牽引封鎖，保護(hù)器、避雷器等高壓設(shè)備燒毀，諧波電壓/電流幅值的持續(xù)放大、嚴(yán)重畸變，機(jī)車控制環(huán)失穩(wěn)等安全事故，嚴(yán)重影響了供電的可靠性及鐵路的安全運(yùn)行。針對(duì)這些鐵路現(xiàn)場(chǎng)頻繁報(bào)道的安全事故，鐵科院及相關(guān)科研院所、高校開展了大量的測(cè)試工作，但目前治理的效果仍不理想，其主要原因包括：①研究聚焦于針對(duì)特定測(cè)試數(shù)據(jù)的分析總結(jié)，而沒有建立統(tǒng)一的車網(wǎng)耦合理論分析模型，使得研究效率低，普適性差，浪費(fèi)了大量的人力物力。②鐵路技術(shù)人員在分析事故現(xiàn)象時(shí)缺乏有效的理論指導(dǎo)，但另一方面，高校及相關(guān)科研單位在理論研究時(shí)缺乏實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)支持。③牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電壓等級(jí)高、運(yùn)行中斷成本高，使得在現(xiàn)場(chǎng)開展相關(guān)測(cè)試工作及科學(xué)研究難度大。因此，建立真實(shí)、可信、適用性強(qiáng)的高速鐵路車-網(wǎng)耦合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不僅完善了牽引供電系統(tǒng)電能質(zhì)量問題的研究，同時(shí)也給高校及相關(guān)科研單位提供了形象直觀的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，具有十分重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
：本專利技術(shù)的目的在于提供一種車-網(wǎng)耦合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠重現(xiàn)出鐵路現(xiàn)場(chǎng)頻繁發(fā)生的諧波諧振、諧波不穩(wěn)定、低頻網(wǎng)壓振蕩等現(xiàn)象，同時(shí)能夠?qū)C(jī)車/牽引網(wǎng)阻抗頻率特性進(jìn)行測(cè)試，為解決高鐵牽引供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題提供技術(shù)支持。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：一種車-網(wǎng)耦合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，包括依次連接的交流電源(100)、等效牽引變壓器(200)、等效牽引網(wǎng)(300)和等效機(jī)車(400)；其中，交流電源(100)由開關(guān)一S1、開關(guān)二S2、10V/可變頻的擾動(dòng)電源和220V/50Hz公共電網(wǎng)電源構(gòu)成，220V/50Hz公共電網(wǎng)電源與10V/可變頻的擾動(dòng)電源串聯(lián)，開關(guān)一S1控制擾動(dòng)電源的投切，開關(guān)二S2控制整個(gè)交流電源(100)的投切，10V/可變頻的擾動(dòng)電源作為激勵(lì)源在測(cè)量機(jī)車阻抗頻率特性以及牽引網(wǎng)阻抗頻率特性時(shí)使用；所述的等效牽引變壓器(200)是變比可調(diào)的單相隔離變壓器，其輸出端接入到等效牽引網(wǎng)(300)；等效牽引網(wǎng)(300)由可調(diào)電阻RS、可調(diào)電感LS、可調(diào)電容CS1，CS2組成，可調(diào)電阻RS與可調(diào)電感LS串聯(lián)，該串聯(lián)結(jié)構(gòu)兩端分別并聯(lián)可調(diào)電容器CS1和CS2，可調(diào)電阻和可調(diào)電容器共同構(gòu)成一個(gè)諧振頻率、諧振峰值、諧振點(diǎn)數(shù)目均可調(diào)的雙峰諧振電路；等效機(jī)車(400)由整流器C、連接電感LN、連接電阻RN、支撐電容C1、可調(diào)負(fù)載電阻Rload、電壓傳感器TV1、TV2、電流傳感器TA1、TA2、信號(hào)調(diào)理電路、監(jiān)測(cè)與控制模塊MC和驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路Q構(gòu)成；其中，連接電感LN和電阻RN串接于等效牽引網(wǎng)(300)與整流器C交流輸入端之間；支撐電容C1并聯(lián)于整流器C直流輸出端；可調(diào)負(fù)載電阻Rload與支撐電容C1并聯(lián)；電壓傳感器TV1并聯(lián)于整流器C交流輸入端，用于測(cè)量輸入等效機(jī)車(400)的交流電壓；電流傳感器TA1串聯(lián)于等效牽引網(wǎng)(300)與整流器C之間，用于測(cè)量流入整流器C的交流電流；電壓傳感器TV2并聯(lián)于整流器C直流輸出端，用于測(cè)量整流器C輸出的直流電壓；電流傳感器TA2串聯(lián)于整流器C與可調(diào)負(fù)載電阻Rload之間，用于測(cè)量整流器C輸出的直流電流；監(jiān)測(cè)與控制模塊MC通過信號(hào)調(diào)理電路測(cè)量來自電壓傳感器TV1、TV2和電流傳感器TA1、TA2的電壓、電流信號(hào)。本專利技術(shù)的目的還在于提供一種采用上述平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)諧波諧振、諧波不穩(wěn)定、低頻網(wǎng)壓振蕩等牽引供電電能質(zhì)量問題的重現(xiàn)，其具體手段是：a、調(diào)參：調(diào)節(jié)等效牽引網(wǎng)(300)參數(shù)(如電阻RS、電感LS、電容CS1，CS2)與等效機(jī)車(400)整流器C控制參數(shù)(如：PI控制器、電流環(huán)、電壓環(huán)、鎖相環(huán)、時(shí)間延遲等)于發(fā)生諧波諧振(或者諧波不穩(wěn)定、或者低頻網(wǎng)壓振蕩)現(xiàn)象的理論值附近；b、試驗(yàn)：閉合開關(guān)二S2，啟動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)通過測(cè)試設(shè)備同步顯示和儲(chǔ)存牽引網(wǎng)電壓、電流信號(hào)，觀察是否發(fā)生諧波諧振(或者諧波不穩(wěn)定、或者低頻網(wǎng)壓振蕩)現(xiàn)象。若未出現(xiàn)這些現(xiàn)象，則微調(diào)等效牽引網(wǎng)(300)參數(shù)和整流器C控制參數(shù)，重復(fù)試驗(yàn)，直到出現(xiàn)這些現(xiàn)象；c、機(jī)車/牽引網(wǎng)阻抗頻率特性測(cè)試：閉合開關(guān)二S2，啟動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)?shù)刃恳W(wǎng)(300)電壓、電流信號(hào)穩(wěn)定后閉合開關(guān)一S1，為系統(tǒng)注入幅值為10V，頻率可變的擾動(dòng)源，采集開關(guān)一S1閉合前后的電壓、電流波形，通過波動(dòng)量法計(jì)算機(jī)車/牽引網(wǎng)阻抗頻率特性。本專利技術(shù)等效機(jī)車-牽引網(wǎng)耦合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及其試驗(yàn)方法為車-牽引網(wǎng)耦合實(shí)驗(yàn)提供了良好的模擬和分析功能，分析功能為：①諧波諧振分析：實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中等效牽引網(wǎng)(300)主要為雙峰諧振電路，其諧振頻率、諧振幅值、諧振點(diǎn)數(shù)目均可調(diào)節(jié)，為諧波諧振的分析提供了實(shí)驗(yàn)環(huán)境。②諧波不穩(wěn)定分析：通過調(diào)節(jié)等效牽引網(wǎng)(300)參數(shù)(如電阻RS、電感LS、電容CS1，CS2等參數(shù))與等效機(jī)車(400)整流器C控制參數(shù)(如PI控制器、電流環(huán)、電壓環(huán)、鎖相環(huán)、時(shí)間延遲等參數(shù))，可揭示諧波不穩(wěn)定問題的產(chǎn)生機(jī)理與影響規(guī)律。③低頻網(wǎng)壓振蕩分析：實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中等效牽引網(wǎng)(300)阻抗、等效機(jī)車(400)阻抗均可調(diào)節(jié)，為低頻網(wǎng)壓振蕩的分析提供了實(shí)驗(yàn)環(huán)境。④機(jī)車/牽引網(wǎng)阻抗頻率特性測(cè)試：實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中交流電源(100)模塊加入了10V/可變頻的擾動(dòng)電源，通過改變?cè)摂_動(dòng)電源的輸出頻率，可以求出不同頻率下對(duì)應(yīng)的機(jī)車的輸入阻抗特性和牽引網(wǎng)的輸出阻抗特性。附圖說明圖1為車-網(wǎng)耦合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)成原理圖。圖2為驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路Q的實(shí)施例電路圖。圖3為交流電壓、電流信號(hào)調(diào)理電路。圖4為直流電壓、電流信號(hào)調(diào)理電路。圖5為控制模塊MC的控制框圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，詳細(xì)描述本專利技術(shù)的技術(shù)方案。該測(cè)試裝置的構(gòu)成原理如圖1所示，它由交流電源(100)、等效牽引變壓器(200)、等效牽引網(wǎng)(300)和等效機(jī)車(400)構(gòu)成。其中，所述的交流電源(100)由開關(guān)一S1、開關(guān)二S2、10V/可變頻的擾動(dòng)電源和220V/50Hz公共電網(wǎng)電源構(gòu)成，220V/50Hz公共電網(wǎng)電源與10V/可變頻的擾動(dòng)電源串聯(lián)，開關(guān)一S1控制擾動(dòng)電源的投切，開關(guān)二S2控制整個(gè)交流電源(100)的投切；所述的等效牽引變壓器(200)是變比可調(diào)的單相隔離變壓器(注：變壓器變比可以根據(jù)實(shí)際需求變化)；所述的等效牽引網(wǎng)(300)由可調(diào)電阻RS、可調(diào)電感LS、可調(diào)電容CS1，CS2組成，可調(diào)電阻RS與可調(diào)電感LS串聯(lián)，該串聯(lián)結(jié)構(gòu)兩端分別并聯(lián)可調(diào)電容器CS1，CS2。元件RS，LS，CS1，CS2共同構(gòu)成一個(gè)諧振頻率、諧振峰值、諧振點(diǎn)數(shù)目均可調(diào)的雙峰諧振電路；所述的等效機(jī)車(400)由整流器C、連接電感LN、連接電阻RN、支撐電容C1、可調(diào)負(fù)載電阻Rload、電壓傳感器TV1、TV2、電流傳感器TA1、TA2、信號(hào)調(diào)理電路、監(jiān)測(cè)與控制模塊MC和驅(qū)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種車?網(wǎng)耦合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，由交流電源(100)、等效牽引變壓器(200)、等效牽引網(wǎng)(300)和等效機(jī)車(400)構(gòu)成；其中，交流電源(100)通過開關(guān)一S1、開關(guān)二S2向等效牽引變壓器(200)的輸入端選擇性提供包含或者不包含10V/可變頻擾動(dòng)電源的220V/50Hz公共電網(wǎng)電源，220V/50Hz公共電網(wǎng)電源與10V/可變頻的擾動(dòng)電源串聯(lián)，開關(guān)一S1控制擾動(dòng)電源的投切，開關(guān)二S2控制整個(gè)交流電源(100)的投切，10V/可變頻的擾動(dòng)電源作為激勵(lì)源在測(cè)量機(jī)車阻抗頻率特性以及牽引網(wǎng)阻抗頻率特性時(shí)使用；所述的等效牽引變壓器(200)是變比可調(diào)的單相隔離變壓器，其輸出端接入到等效牽引網(wǎng)(300)；等效牽引網(wǎng)(300)由可調(diào)電阻RS、可調(diào)電感LS、可調(diào)電容CS1，CS2組成，可調(diào)電阻RS與可調(diào)電感LS串聯(lián)，該串聯(lián)結(jié)構(gòu)兩端分別并聯(lián)可調(diào)電容器CS1和CS2，可調(diào)電阻和可調(diào)電容器共同構(gòu)成一個(gè)諧振頻率、諧振峰值、諧振點(diǎn)數(shù)目均可調(diào)的雙峰諧振電路；等效機(jī)車(400)由整流器C、連接電感LN、連接電阻RN、支撐電容C1、可調(diào)負(fù)載電阻Rload、電壓傳感器TV1、TV2、電流傳感器TA1、TA2、信號(hào)調(diào)理電路、監(jiān)測(cè)與控制模塊MC和驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路Q構(gòu)成；其中，連接電感LN和電阻RN串接于等效牽引網(wǎng)(300)與整流器C交流輸入端之間；支撐電容C1并聯(lián)于整流器C直流輸出端；可調(diào)負(fù)載電阻Rload與支撐電容C1并聯(lián)；電壓傳感器TV1并聯(lián)于整流器C交流輸入端，用于測(cè)量輸入等效機(jī)車(400)的交流電壓；電流傳感器TA1串聯(lián)于等效牽引網(wǎng)(300)與整流器C之間，用于測(cè)量流入整流器C的交流電流；電壓傳感器TV2并聯(lián)于整流器C直流輸出端，用于測(cè)量整流器C輸出的直流電壓；電流傳感器TA2串聯(lián)于整流器C與可調(diào)負(fù)載電阻Rload之間，用于測(cè)量整流器C輸出的直流電流；監(jiān)測(cè)與控制模塊MC通過信號(hào)調(diào)理電路測(cè)量來自電壓傳感器TV1、TV2和電流傳感器TA1、TA2的電壓、電流信號(hào)。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種車-網(wǎng)耦合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，由交流電源(100)、等效牽引變壓器(200)、等效牽引網(wǎng)(300)和等效機(jī)車(400)構(gòu)成；其中，交流電源(100)通過開關(guān)一S1、開關(guān)二S2向等效牽引變壓器(200)的輸入端選擇性提供包含或者不包含10V/可變頻擾動(dòng)電源的220V/50Hz公共電網(wǎng)電源，220V/50Hz公共電網(wǎng)電源與10V/可變頻的擾動(dòng)電源串聯(lián)，開關(guān)一S1控制擾動(dòng)電源的投切，開關(guān)二S2控制整個(gè)交流電源(100)的投切，10V/可變頻的擾動(dòng)電源作為激勵(lì)源在測(cè)量機(jī)車阻抗頻率特性以及牽引網(wǎng)阻抗頻率特性時(shí)使用；所述的等效牽引變壓器(200)是變比可調(diào)的單相隔離變壓器，其輸出端接入到等效牽引網(wǎng)(300)；等效牽引網(wǎng)(300)由可調(diào)電阻RS、可調(diào)電感LS、可調(diào)電容CS1，CS2組成，可調(diào)電阻RS與可調(diào)電感LS串聯(lián)，該串聯(lián)結(jié)構(gòu)兩端分別并聯(lián)可調(diào)電容器CS1和CS2，可調(diào)電阻和可調(diào)電容器共同構(gòu)成一個(gè)諧振頻率、諧振峰值、諧振點(diǎn)數(shù)目均可調(diào)的雙峰諧振電路；等效機(jī)車(400)由整流器C、連接電感LN、連接電阻RN、支撐電容C1、可調(diào)負(fù)載電阻Rload、電壓傳感器TV1、TV2、電流傳感器TA1、TA2、信號(hào)調(diào)理電路、監(jiān)測(cè)與控制模塊MC和驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路Q構(gòu)成；其中，連接電感LN和電阻RN串接于等效牽引網(wǎng)(300)與整流器C交流輸入端之間；支撐電容C1并聯(lián)于整流器C直流輸出端；可調(diào)負(fù)載電阻Rload與支撐電容C1并聯(lián)；電壓傳感器TV1并聯(lián)于整流器C交流輸入端，用于測(cè)量輸入等效機(jī)車(400)的交流電壓；電流傳感器TA1串聯(lián)于等效牽引網(wǎng)(300)與整流器C之間，用于測(cè)量流入整流器C的交流電流；電壓傳感器TV2并聯(lián)于整流器C直流輸出端，用于測(cè)量整流器C輸出的直流電壓；電流傳感器TA2串聯(lián)于整流器C與可調(diào)負(fù)載電阻Rload之間，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡海濤，陶海東，楊孝偉，朱曉娟，周毅，何正友，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西南交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51
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