周京華，祝天岳，曾鵬，章小衛(wèi)，藍志茂

（1.北方工業(yè)大學北京市變頻技術(shù)工程技術(shù)研究中心，北京 100144；2.北京先行電氣有限公司，北京 100045）

電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵性技術(shù)

周京華1，祝天岳1，曾鵬1，章小衛(wèi)1，藍志茂2

（1.北方工業(yè)大學北京市變頻技術(shù)工程技術(shù)研究中心，北京 100144；2.北京先行電氣有限公司，北京 100045）

伴隨著社會發(fā)展需求，電氣化鐵路在國民經(jīng)濟中所占比重越來越大，促進了經(jīng)濟的發(fā)展，但給公共電網(wǎng)帶來的諧波、無功和負序電流問題也日益凸顯。圍繞著上述問題，國內(nèi)外開展了很多研究。針對國內(nèi)外相關(guān)研究和所取得的成果，闡述目前電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)存在的問題及各種解決方案，對各種解決方案的優(yōu)勢和不足進行歸納總結(jié)，并進行了分類，提出無牽引變壓器新型同相供電系統(tǒng)的實現(xiàn)思路及關(guān)鍵控制技術(shù)，為同相供電的理論研究和實際應(yīng)用提供參考。

電氣化鐵路；牽引供電系統(tǒng)；無牽引變壓器；同相供電；關(guān)鍵控制技術(shù)

1 引言

自從1961年8月15日，我國第一條電氣化鐵路在新建的寶成線寶雞至鳳州段正式通車，我國正式開始了電氣化鐵路的時代?！笆濉蹦愿咚勹F路為主骨架的快速鐵路網(wǎng)將達到4.5萬km，中國西部地區(qū)鐵路將達5萬km左右。鐵路關(guān)系著國計民生，建設(shè)好的鐵路供電系統(tǒng)極其重要。電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的地位和作用決定了它一方面要滿足電力機車牽引性能的要求，另一方面還要滿足電力系統(tǒng)的要求，并且不能對公共電網(wǎng)造成不利影響。但是由于電氣化鐵路供電的特殊性，使得我們不得不面對這樣一些問題［1］。

1）牽引供電網(wǎng)接入三相公共電網(wǎng)，而電力機車卻是單相交流負載，這將在電力系統(tǒng)中引起負序電流。負序電流會造成變壓器的附加發(fā)熱，降低變壓器的容量利用率；降低電網(wǎng)中的電能質(zhì)量；額外增加輸電線路上的損失；電網(wǎng)中的其它電力設(shè)備的正常運行都會受到影響。

2）不控整流型機車是牽引供電系統(tǒng)的一個主要諧波源。雖然以CRH動車組為代表的交-直-交型電力機車在不斷推廣，但在一段時間內(nèi)，多種車型共存的情況不會改變，所以諧波問題仍困擾著牽引供電系統(tǒng)。諧波增加電網(wǎng)中元件的附加損害；影響電氣設(shè)備的正常工作；會對沿線通訊造成不良影響；諧波會造成繼電器誤動作，增加安全隱患；使得處于電網(wǎng)中的儀器儀表的測量不準確，造成控制上失誤。

3）由于交-直-交型電力機車的推廣，機車的功率因數(shù)較以前有了很大提高，但仍存在新舊機車共存的現(xiàn)象，會從電網(wǎng)吸收大量無功，功率因數(shù)仍有待改善。由于牽引網(wǎng)和牽引變壓器的影響，在牽引變壓器一次側(cè)的功率因數(shù)會進一步降低。功率因數(shù)的降低會增加輸電網(wǎng)絡(luò)中的電能損失，降低發(fā)電機組的輸出能力和輸變電設(shè)備的供電能力。

本文闡述了牽引供電網(wǎng)存在的無功、負序和諧波問題以及目前的供電方案，并對各種供電方案進行對比分析，重點對同相供電系統(tǒng)進行了闡述。同時，結(jié)合現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出無牽引變壓器新型同相供電系統(tǒng)的實現(xiàn)思路和關(guān)鍵性技術(shù)，為進一步拓展同相供電系統(tǒng)的研究和工業(yè)應(yīng)用提供參考。

2 傳統(tǒng)解決方案

2.1 相序輪換的供電技術(shù)

為了緩解單相牽引負荷在電力系統(tǒng)中引起的負序電流問題，我國的牽引供電系統(tǒng)普遍采用相序輪換供電技術(shù)，即使牽引變電所牽引變壓器的一次側(cè)各端子輪換接入電力系統(tǒng)中不同的相。圖1以單相聯(lián)結(jié)為例，對相序輪換進行說明。

圖1 采用相序輪換的單相聯(lián)結(jié)牽引變電所Fig.1 Single phase traction substation connected by phase sequence rotation

在圖1中，1#~6#牽引變電站采用依次換接相序方式。1#和4#均接入A，C相，但相序相反。2#與5#，3#與6#同理。每6個牽引變電站形成一個完整的相序循環(huán)［3］。

采用完整的相序輪換并合理安排供電段的車輛運行，會大大減少注入電力系統(tǒng)的負序電流。而在實際電氣化鐵路中，由于各區(qū)段的牽引負荷不能做到電流和功率因數(shù)相同，甚至會出現(xiàn)僅有單臂供電的現(xiàn)象，所以采用相序輪換的供電方案只能緩解但不能從根本上解決牽引供電系統(tǒng)的負序電流問題。同時，相序輪換的供電方式需增加電分相環(huán)節(jié)（見圖1）。電分相環(huán)節(jié)的存在會使得機車在通過電分相過程中必須在某個供電區(qū)段的末端，經(jīng)過退網(wǎng)、斷電等一系列的復雜操作，不僅增加了機車的操作難度，也制約了機車的運行速度和牽引力的提升［4］。

國內(nèi)外針對機車過分相問題開展了大量研究［5］，主要是針對自動過分相，在取消電分相問題上并沒有取得突破性的進展。

2.2 無功補償技術(shù)

在牽引變電所牽引網(wǎng)側(cè)裝設(shè)電容器，對機車負荷產(chǎn)生的無功功率進行補償，提高電網(wǎng)利用率，是經(jīng)濟效益良好且行之有效的補償措施。

無功補償容量是按照變電所的平均負荷來計算的。但是由于機車的感性無功是一個隨機變化的值，固定電容器補償系統(tǒng)會造成牽引變電所經(jīng)常欠補償或過補償，達不到國家規(guī)定的功率因數(shù)要求，所以需要裝設(shè)能夠跟隨系統(tǒng)的動態(tài)無功補償裝置，其中得到廣泛應(yīng)用的是靜止無功補償器（static var compensator，SVC）［6-7］。

一般意義上，SVC是幾種裝置的組合：固定電容器（fixed capacitor，F(xiàn)C）、晶閘管投切電容器（thyristor switched capacitor，TSC）、晶閘管控制電抗器（thyristor controlled reactor，TCR）、可控電抗器（controlled reactor，CR）。文獻［6］介紹了應(yīng)用在牽引變電所的FC和TSC相結(jié)合的無功補償方案。在現(xiàn)有固定補償基礎(chǔ)上，用可調(diào)補償來配合，能夠有效地提高功率因數(shù)，并且二次投入較少。文獻［7］介紹了TCR+FC型SVC，通過計算各臂所需無功來控制流經(jīng)電抗器的電流，配合3，5次諧波濾波電路達到無功補償和濾波的目的。文獻［8］介紹了可控電抗器在高壓系統(tǒng)中的應(yīng)用。

無功補償方案結(jié)構(gòu)簡單、控制方便，可以單相獨立控制，在完成無功的補償之外，還能緩解負載的不平衡。同時由于使用的是普通晶閘管，造價也較低。但是仍有不足之處：補償裝置自身會帶來諧波，需要設(shè)計濾波電路來抑制諧波；系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度低，不能完全適應(yīng)動態(tài)變化的機車負載；在含有電容器的補償裝置中，由于電容器對諧波電流的放大作用，使得流經(jīng)電容器的有效電流增大，給安全運行帶來隱患。

2.3 有源補償技術(shù)

為了提升調(diào)節(jié)速度、拓寬運行范圍，隨著電力電子器件的發(fā)展，有源電力濾波器（active power filter，APF）與靜止型無功發(fā)生器（static var generator，SVG）得到了大量的研究和應(yīng)用。對于牽引供電網(wǎng)這種大容量的諧波源和無功源，單純靠APF或SVG進行消除諧波或者無功補償，成本過高。在文獻［9］中介紹了并聯(lián)混合型APF在牽引供電系統(tǒng)中的應(yīng)用，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中TSF（thyristor switched filter，TSF）為晶閘管投切濾波器。

圖2 混合型APF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of hybrid APF

圖2中，APF通過耦合變壓器與TSF串聯(lián)接入公共點（point of common coupling，PCC）處。其中TSF實現(xiàn)無功補償并消除3，5次諧波，APF消除電網(wǎng)阻抗和TSF參數(shù)變化對TSF濾波性能的影響，同時抑制電網(wǎng)和TSF間可能產(chǎn)生的諧振。這套方案的APF所需容量較小、成本較低。

文獻［10］提出了SVG與APF相結(jié)合的牽引供電網(wǎng)綜合補償系統(tǒng)。SVG動態(tài)補償無功電流并抑制負序電流，再由APF和無源濾波器組成的混合濾波器進行諧波消除，從而實現(xiàn)對電氣化鐵路電能質(zhì)量的綜合治理。

有源補償方案具有調(diào)節(jié)速度快、運行范圍寬等優(yōu)點，但對于大容量的牽引供電網(wǎng)，完全補償時成本過高。

3 同相供電系統(tǒng)方案

解決目前電氣化鐵路問題的理想方案是采用同相供電方式。同相供電系統(tǒng)是指鐵路線路上不同牽引變電所供電的區(qū)段接觸網(wǎng)電壓及相位相同、線路上無電分相環(huán)節(jié)的牽引供電方式［11］?；谕喙╇娺@一概念，許多文獻提出了不同的牽引供電解決方案。

3.1 電力電子平衡變換裝置結(jié)合牽引變壓器的同相供電系統(tǒng)

鐵路上常見的牽引變壓器聯(lián)結(jié)方式有：單相聯(lián)結(jié)、單相與三相Vv型聯(lián)結(jié)、三相YNd11型聯(lián)結(jié)、斯科特聯(lián)結(jié)、阻抗平衡變壓器和改進型非阻抗平衡變壓器等。

文獻［12］分析了基于電力電子變換的平衡變換裝置，結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 平衡變換裝置結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structure schematic diagram of balancing device

在圖3中，為了實現(xiàn)低壓到牽引網(wǎng)高壓的轉(zhuǎn)換與隔離，引入升降壓變壓器。在使用圖3中的平衡變換裝置時，文獻［12］給出

式中：iα，iβ為變壓器二次側(cè)兩相電流；ipα，ipβ為平衡變換裝置的期望補償電流；iL為機車負載電流。

通過式（1）可以得到補償負序所需電流，并通過檢測諧波和無功電流，綜合得到所需補償電流，以此來控制功率開關(guān)器件，從而形成對電氣化鐵路電能質(zhì)量的綜合治理。

基于圖3所示的平衡變換裝置結(jié)合不同的牽引變壓器的同相供電系統(tǒng)得到了廣泛的研究。

文獻［13］分析了Yd11型牽引變壓器的電氣化特性?；赮d11型牽引變壓器的同相供電系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 Yd11牽引變壓器連線示意圖Fig.4 Connection diagram of Yd11 traction transformer

在圖4中，若使牽引變壓器一次側(cè)三相電流平衡，要保證：i′α與i′β之間的夾角θ=60°，且補償后的電流幅值相等。

文獻［13］得到所需補償電流iαr，iβr為

式中：Iαp，Iαq，Iβp，Iβq分別為α，β相負載電流iα，iβ對應(yīng)基波電流的有功部分和無功部分；iαh，iβh為α，β相的諧波電流總和。

根據(jù)式（2）、式（3）得到的補償指令電流進行控制，實現(xiàn)對電氣化鐵路電能質(zhì)量的綜合治理。

文獻［14］提出基于Vv型牽引變壓器的同相牽引供電系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 基于Vv型牽引變壓器的同相供電系統(tǒng)Fig.5 Co-phase power supply system based on Vv traction transformer

在圖5中，要實現(xiàn)牽引變壓器一次側(cè)三相電流平衡，需滿足：平衡裝置的α相需要輸出負載電流iL有功部分的1/3，并補償負載的無功和諧波電流；β相需要提供負載電流iL有功部分的1/3。

文獻［14］給出指令電流為

式中：icαr，icβr為平衡裝置的輸出指令電流；I1p為輸出負載電流iL的基波電流中有功電流幅值。

根據(jù)式（4）生成的補償電流進行補償，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)三相電壓對稱。

文獻［15］提出基于YNvd型變壓器的同相供電系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 基于YNvd型牽引變壓器的同相供電系統(tǒng)Fig.6 Co-phase power supply system based on YNvd traction transformer

在圖6中，YNvd型變壓器一次側(cè)正序、負序和零序電流與二次側(cè)電流關(guān)系為

式中：Isr為平衡補償裝置給定電流的有效值；isαr，isβr分別為平衡補償裝置α和β相的給定電流值。

根據(jù)式（6），平衡補償裝置的α相需要輸出負載電流iL基波部分的有功電流I1p的一半，并需補償負載的無功電流和諧波電流。同時β相則需要輸入與負載一半有功功率相對應(yīng)的電流。在回饋時，平衡補償裝置也會向電力系統(tǒng)傳送一半的有功功率。式（7）給出了給定電流的表達式。

為了實現(xiàn)裝置擴容，在目前高壓、大容量系統(tǒng)中，級聯(lián)型多電平變換器是6 kV及以上電壓等級采用的主要拓撲，其結(jié)構(gòu)是采用若干個具有獨立直流電源的功率單元以級聯(lián)的方式實現(xiàn)直接高壓輸出，若要實現(xiàn)能量回饋，功率單元前端需采用單相或三相PWM整流器［16-17］。

文獻［18］提出了兩種基于多電平技術(shù)的統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器（railway unified power quality controller，RUPQC），結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7 兩種基于多電平技術(shù)的統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的拓撲結(jié)構(gòu)Fig.7 Topological structure of two railway unified power quality controller based on multilevel technology

圖7a所示拓撲的兩相結(jié)構(gòu)完全對稱，由于直流側(cè)采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，在傳遞相同的功率時，其直流側(cè)電流僅為采用全并聯(lián)結(jié)構(gòu)的1/n，其中n為鏈節(jié)數(shù)。圖7b所示拓撲結(jié)構(gòu)僅有一側(cè)使用多繞組變壓器，另一側(cè)將鏈節(jié)串聯(lián)，連接電抗器后直接接入電網(wǎng)，與圖7a不同的是直流側(cè)采用全并聯(lián)結(jié)構(gòu)，該拓撲在省略了一次側(cè)變壓器的情況下，保證了兩端口的隔離，降低了成本。以上兩種拓撲的兩端分別接在牽引變壓器的兩臂上，通過調(diào)節(jié)兩臂的負載電流平衡，達到同相供電的目的，并能實現(xiàn)對電流進行多目標控制，實現(xiàn)負序、無功和諧波的綜合治理，也是屬于電力電子平衡變換裝置的一種。

基于電力電子平衡變換裝置的同相供電解決方案保留了原有牽引變壓器，降低了改造成本，提高了系統(tǒng)性能，雖然可以實現(xiàn)對牽引供電網(wǎng)存在的負序、無功和諧波問題的綜合治理，但這是一種被動補償方式，27.5 kV的接觸網(wǎng)電壓仍由牽引變壓器提供，難以主動控制，在并聯(lián)供電中會涉及到牽引變壓器二次側(cè)直接并聯(lián)形成的環(huán)流問題，不能徹底取消電分相，無法真正意義上實現(xiàn)貫通式并聯(lián)同相供電。

3.2 無牽引變壓器新型同相供電系統(tǒng)

針對電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)高壓、大功率的特點及對公共電網(wǎng)造成的影響，一個可行的解決方案就是采用多電平技術(shù)，實現(xiàn)高壓、大功率的直接變換以及對公共電網(wǎng)電能質(zhì)量的主動綜合治理。文獻［19-20］提出了一種無牽引變壓器的級聯(lián)型能量回饋多電平新型同相供電裝置，拓撲如圖8所示。

圖8 新型同相供電系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)Fig.8 The topological structure of the new type co-phase power supply device

在圖8中，該結(jié)構(gòu)針對電氣化鐵路供電三相輸入、單相輸出的特點，切分變壓器一次側(cè)繞組連接110 kV三相公共電網(wǎng)，二次側(cè)繞組的每一相電壓被切分為若干個獨立的低電壓，這些獨立電壓分別經(jīng)單相H-H結(jié)構(gòu)的功率單元，通過串聯(lián)疊加形成單相交流輸出電壓。實際單元個數(shù)可根據(jù)系統(tǒng)電壓、功率等級確定。該拓撲可以保證各功率單元的功率平衡分配，對應(yīng)至切分變壓器一次側(cè)，則可以保證電力系統(tǒng)三相平衡。同時，為了降低該拓撲的成本及體積，功率單元中單相PWM整流器的輸入電抗器利用切分變壓器的二次側(cè)漏抗代替。PWM整流器可實現(xiàn)輸入電流的單位功率因數(shù)控制，直流母線電容可有效隔離負載無功及諧波電流，級聯(lián)型逆變器采用載波移相技術(shù)實現(xiàn)高質(zhì)量的單相交流供電電壓輸出［21］。

該拓撲完全以電力電子變換的方式，取代傳統(tǒng)的牽引變壓器或牽引變壓器為主電力電子變換裝置為輔的供電方式，主動解決牽引供電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量問題。

4 新型同相供電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 功率單元擾動量全前饋控制策略

由于機車負載變化頻繁，呈現(xiàn)出阻性、感性、容性、非線性等不同負載特性。在啟動、制動過程中，從電網(wǎng)吸收能量及回饋能量變化劇烈。圖8所示無牽引變壓器同相供電拓撲中的功率單元采用單相H-H橋結(jié)構(gòu)，一側(cè)與切分變壓器二次側(cè)連接，一側(cè)與其他單元級聯(lián)，為單相接觸網(wǎng)提供電壓，機車負載的瞬時能量變化控制均由各個功率單元承擔。影響功率單元輸入電流質(zhì)量和動態(tài)響應(yīng)性能的3個主要擾動因素為：切分變壓器二次側(cè)電壓、功率單元負載電流、功率單元直流母線電壓。切分變壓器二次側(cè)電壓波動及畸變對并網(wǎng)逆變器的波形質(zhì)量會產(chǎn)生較大的影響［22］；負載電流突變對系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)能力要求較高；直流母線電壓的低頻波動也會在輸入電流中產(chǎn)生低次諧波。為了消除擾動量的影響，文獻［23-24］采用負載電流前饋來提高H-H這種結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)性能，但并沒有給出前饋系數(shù)的理論推導，比較簡單。文獻［25］分析指出，電網(wǎng)電壓諧波導致電流畸變的原因是由于傳統(tǒng)控制器無法實現(xiàn)對諧波分量的無靜差跟蹤，因此提出在控制器中加入比例多重復數(shù)積分控制器，對特定次諧波產(chǎn)生的電流畸變有抑制效果，但該方式需根據(jù)電壓中的諧波次數(shù)加入不同頻率的控制器，實現(xiàn)復雜，不利于實際應(yīng)用。

為了完全抑制電網(wǎng)電壓、負載突變、直流母線電壓波動對單相H-H功率單元的動、靜態(tài)性能的影響，全面提高系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能，適應(yīng)機車負荷頻繁、劇烈的變化，進一步提高輸入電流波形質(zhì)量，需要對功率單元的擾動量全前饋控制策略進行研究。

4.2 多臺無牽引變壓器同相供電裝置的并聯(lián)控制策略

要想實現(xiàn)貫通型同相供電系統(tǒng)，必須要取消電分相環(huán)節(jié)?；陔娏﹄娮幼儞Q的同相供電系統(tǒng)必然面臨逆變器并聯(lián)環(huán)流問題。環(huán)流過大會降低整個并聯(lián)系統(tǒng)的效率和可靠性。

目前，逆變器的并聯(lián)控制方法可分為：集中式控制法、主從式控制法、分布式控制法和無互聯(lián)線控制法。文獻［26］給出了逆變器并聯(lián)的集中式控制策略，文獻［27］中建立了基于參考電壓調(diào)節(jié)的主從控制系統(tǒng)，這兩種并聯(lián)控制方法較為成熟，具有良好的均流效果和動態(tài)性能，但過分依賴系統(tǒng)中的某一模塊。單個模塊的故障會導致系統(tǒng)的癱瘓，且模塊間交換的模擬信號易受到干擾，從而影響控制的精度和準確性。文獻［28］給出了通過CAN總線交換有功功率和無功功率等參數(shù)的分布式控制法，這種基于功率平均控制的分布式控制法可以避免模擬信號交換中的干擾，增加逆變器的分布距離，但是以犧牲一部分動態(tài)性能為代價，且無法取消互聯(lián)線。文獻［29］采用功率下垂的方法，文獻［30］給出了一種通過調(diào)節(jié)虛擬電阻大小進行抑制環(huán)流的方法。這類分布式的逆變器并聯(lián)控制方案，取消了互聯(lián)線，使得各模塊之間相互獨立，能夠?qū)崿F(xiàn)冗余控制，提高系統(tǒng)的可靠性。

在同相供電系統(tǒng)中，逆變側(cè)并聯(lián)控制的特殊性要求為：

1）多臺同相供電裝置并聯(lián)的目的是實現(xiàn)就近供電，而非均流；

2）線路距離較長，使得有互聯(lián)線的逆變器并聯(lián)幾乎變?yōu)椴豢赡埽?/p>

3）牽引供電網(wǎng)電壓等級較高，線路阻抗較大，傳統(tǒng)并聯(lián)控制方法在以就近供電為控制目標的牽引供電系統(tǒng)中，會引起較大的線路損耗；

4）復雜的負荷狀況又給并聯(lián)帶來能量潮流分配等新的問題。

因此，基于均流的傳統(tǒng)并聯(lián)方法無法直接應(yīng)用于牽引供電網(wǎng)。

基于電力電子變換和牽引變壓器的同相供電系統(tǒng)屬于變壓器二次側(cè)直接并聯(lián)，不能徹底取消電分相。為取消電分相環(huán)節(jié)，采用無牽引變壓器的級聯(lián)型新型同相供電系統(tǒng)，通過電力電子變換技術(shù)，實現(xiàn)多臺新型同相供電裝置的并聯(lián)，為實現(xiàn)貫通式同相供電提供了可能。因此，對無牽引變壓器新型同相供電裝置并聯(lián)控制策略進行研究具有重要的理論價值及現(xiàn)實意義。

4.3 切分變壓器一次側(cè)低頻紋波消除技術(shù)

在新型同相供電裝置的輸入側(cè)未使用移相變壓器，加上低開關(guān)頻率給調(diào)制帶來的負面影響，從而導致切分變壓器一次側(cè)低頻紋波增大，需要研究切分變壓器一次側(cè)電流的低頻紋波消除技術(shù)。

5 結(jié)論

由于我國目前的電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)是以三相接入電網(wǎng)，相序輪換的供電方式仍有一定的負序抑制效果；若對電能質(zhì)量有更高要求，平衡接線方式可以更好的與單相牽引供電所配合，并配合以無源補償為主，輔助有源補償，可以用更小的投資，達到理想的效果。

從長遠上看，同相供電可以取消電分相環(huán)節(jié)，提高機車的安全性、運載力和速度，是電氣化鐵路的發(fā)展方向。基于平衡裝置和牽引變壓器的同相供電系統(tǒng)可以利用現(xiàn)有牽引變壓器，改造成本較低，同時在裝置故障時，牽引變壓器能繼續(xù)為電力機車供電。但是這種同相供電方案，屬于變壓器二次側(cè)直接并聯(lián)的方式，無法徹底取消電分相環(huán)節(jié)，不能實現(xiàn)貫通式同相供電。結(jié)合全電力電子變換的無牽引變壓器多電平新型同相供電系統(tǒng)可以徹底取消電分相環(huán)節(jié)，控制上更靈活，是貫通性同相供電系統(tǒng)的一個很有前景的研究方向。

同時，應(yīng)用在牽引供電網(wǎng)的逆變器并聯(lián)方法是實現(xiàn)貫通式同相供電的關(guān)鍵，值得深入研究。

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修改稿日期：2014-12-28

Research of Electrified Railway Traction Power Supply System Status and Key Technology

ZHOU Jing-hua1，ZHU Tian-yue1，ZENG Peng1，ZHANG Xiao-wei1，LAN Zhi-mao2
（1.Inverter Technology Engineering Research Center of Beijing，North China University of Technology，Beijing100144，China；2.Beijing Leading Electrical Co.，Ltd.，Xicheng District，Beijing100045，China）

Accompanied by social development needs，electrified railway proportion in the national economy is growing.It promotes not only the development of the economy，but also the public grid harmonics，reactive power and negative sequence current problems.Around these problems，a lot of studies carried out at home and abroad.In view of the related research and achievements，explained the existing problems and solutions，summarized and classified the advantages and disadvantages of all kinds of power supply scheme，proposed the idea and the key of the realization of the new co-phase power supply technology without traction transformer，provides reference for the research and application of co-phase power supply.

electrified railway；power supply system of electric traction；no traction transformer；co-phase power supply system；key control technique

TM89

A

北京市自然科學基金資助項目（3142008）

周京華（1974-），男，博士，教授，Email：zjh@ncut.edu.cn

2014-08-27