朱攀峰

摘? 要：通過在系統(tǒng)中輸入瞬態(tài)功率守恒，建立車網(wǎng)耦合信號模型，對系統(tǒng)的等各個方面的因素，對低頻震蕩出現(xiàn)的問題以及影響因素系統(tǒng)分析，根據(jù)具體的參數(shù)信息，達到提升優(yōu)化多車系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定的目的。

關(guān)鍵詞：交流傳動電力機車;車網(wǎng)電壓不穩(wěn)定;原因分析

中圖分類號：U264 ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）18-0064-02

Abstract： By inputting transient power conservation into the system， the vehicle-grid coupling signal model is established， and the factors such as the system， the problems and influencing factors of low-frequency oscillation are systematically analyzed， according to the specific parameter information， to achieve the purpose of improving and optimizing the voltage instability of the multi-vehicle system.

Keywords： AC drive electric locomotive; network voltage instability; cause analysis

在社會經(jīng)濟發(fā)展中，我國交通行業(yè)在不斷的發(fā)展，為了滿足人員對于交通出行的要求，交流傳動電力機車在不斷成熟。分析交流傳動電力機車車網(wǎng)電壓不穩(wěn)定問題，了解其關(guān)鍵因素，提升交流傳動電力機車車網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，可以達到提升交通運行安全性，增強舒適性的目的。對于我國社會經(jīng)濟發(fā)展來說具有積極的作用。

1 交流傳動電力機車車網(wǎng)電壓不穩(wěn)定的原因

交流傳動電力機車是接觸網(wǎng)單相交流電壓通過牽引變壓器降壓以及整流器整流之間轉(zhuǎn)換為直流，在通過直流中間環(huán)節(jié)以及逆變器的變換成頻率、電壓可調(diào)進行一個三相交流處理，達到向交流電動機供電機車的作用。整流器一般可以通過功率因數(shù)接近于1的四象限脈沖整流器進行處理，逆變器主要是通過電壓型的逆變器進行處理。通過研究可以發(fā)現(xiàn)電壓不穩(wěn)定主要是在各種因素的共同作用之下導致的，其主要的因素具體如下：

第一，在環(huán)保、經(jīng)濟等角度進行處理，導致輸電設(shè)備的強度與極限值接近。第二，并聯(lián)電容無功補償出現(xiàn)了大量增加，導致在電壓呈現(xiàn)下降問題，電網(wǎng)提供的無功功率呈現(xiàn)通過電壓平方的方式進行下降。第三，線路以及設(shè)備在進行投切處理中，誘發(fā)了電壓失穩(wěn)等問題。

基于物理的角度分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，主要就是因為系統(tǒng)中功率平衡等問題影響，電力系統(tǒng)是關(guān)鍵的因素，其充分維持了系統(tǒng)的平衡性。電壓不穩(wěn)定一般就是負荷母線節(jié)點功率出現(xiàn)了失衡等問題。在節(jié)點的無功功率以及負荷消耗之間的無功功率可以實現(xiàn)平衡的狀態(tài)，且其平衡點具有抑制擾動的作用，可以充分滿足母線電壓能的狀態(tài)中，則可以保障電壓的穩(wěn)定性;反之則導致系統(tǒng)電壓下降，進而造成電壓崩潰的問題。

在系統(tǒng)出現(xiàn)擾動問題的時候，導致節(jié)點功率出現(xiàn)了不平衡的問題，其中一個節(jié)點的功率出現(xiàn)不平衡問題都會造成節(jié)點電壓出現(xiàn)變化，造成相位以及幅值的變化。而在節(jié)點電壓以及其相位的運動呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)中，則可以提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

無論是狀態(tài)元件還是網(wǎng)絡的擾動問題，都屬于動態(tài)元件的物力平衡。交流傳動電力機車車網(wǎng)電壓不穩(wěn)會嚴重影響系統(tǒng)的安全性，造成嚴重的人身傷亡以及經(jīng)濟損失性問題。

2 車網(wǎng)電壓不穩(wěn)定原因研究方式概述

在電力機車運行中，其主要應用的單相四象限變流器型號為AC-DC，具有功率因數(shù)高以及交流電流諧波低的優(yōu)勢，但是在實踐中還是存在車網(wǎng)耦合參數(shù)等問題，這些問題是導致系電壓不穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。如果多臺車在一個地點上共同運行的時候，就會導致電壓、傳動系統(tǒng)出現(xiàn)低頻震蕩，繼而導致電壓不穩(wěn)定等問題。

通過分析多臺列車低頻振蕩問題，根據(jù)實際狀況分析存在的不穩(wěn)定的因素。對列車臺數(shù)變化對于牽引網(wǎng)系統(tǒng)造成的影響，分析等效阻抗的變化，則可以了解到車網(wǎng)阻抗是因為其不匹配而導致系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，進而導致其出現(xiàn)不穩(wěn)定等問題。

建立四象限變流器，了解函數(shù)特征變化以及主要的關(guān)系，基于特征值特性進行分析，綜合控制參數(shù)出現(xiàn)的低頻振蕩問題，進而達到分析不穩(wěn)定因素的目的。

基于穩(wěn)態(tài)功率守恒分析車網(wǎng)不穩(wěn)定的問題，發(fā)現(xiàn)其余電壓環(huán)比例之間具有密切的關(guān)系。但是因為四象限變流器并沒有對車網(wǎng)電壓振蕩的頻率進行定量分析。

基于四象限變流器進行建模，分析狀態(tài)空間平均模型，綜合波形特征，對模型的平均值分離變化、半數(shù)周期平均的方式進行處理，再對其進行線性分析，獲得模型數(shù)據(jù)?；跁r變特性，輸入交流穩(wěn)態(tài)值等各項參數(shù)，利用正、余弦的方式進行分解，可以有效避免時變特性。

通過電壓平方的方式分析四象限變流器中，大范圍的線性化的模型，則可以達到避免處理復雜化，降低模型誤差的問題。利用多逆變器并網(wǎng)實現(xiàn)建模處理，通過對電壓源、電流源等相關(guān)變流器信息，進行模型處理，通過阻抗比數(shù)據(jù)以及其數(shù)據(jù)仿真的方式則可以分析系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

3 交流傳動電力機車車網(wǎng)電壓不穩(wěn)定機理以及研究

交流傳動電力機車的車網(wǎng)電壓在機車運行中會出現(xiàn)不穩(wěn)定，為了避免出現(xiàn)安全隱患問題;為了有效降低各種問題產(chǎn)生的不良影響，要對車網(wǎng)電壓的線性化處理進行分析，了解直流電壓對于系統(tǒng)閉環(huán)控制的各種函數(shù)，基于小增益原理分析直流電壓的閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性以及其相關(guān)有力因素，通過軟件仿真的方式分析理論參考，探究解決方案以及具體的解決措施。

3.1 系統(tǒng)低頻振蕩機理

多車系統(tǒng)的阻尼比是關(guān)鍵的因素。通過三角函數(shù)法進行分析，綜合牽引變流器分析電路參數(shù)，此系統(tǒng)容易誘發(fā)事故隱患問題。

3.2 車網(wǎng)系統(tǒng)電路模型分析

3.2.1 車網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)學模型

為了達到提升多車運行穩(wěn)定性的目的。在實踐中通過假設(shè)相同電臂之下一點的n臺列車，車電流呈現(xiàn)同步發(fā)展的狀態(tài)。進行網(wǎng)側(cè)線路阻抗壓降處理，其速度為單車運行速度n倍，線路等效線阻抗也變?yōu)樵袛?shù)值的n倍。

3.2.2 增益原理

基于赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)進行分析，為了提升質(zhì)量輸出電壓的穩(wěn)定性，通過對控制系統(tǒng)進行調(diào)整的方式進行處理，保障其可以有效滿足需求，對其進行競爭的判斷分析，在實踐中要基于小增益原理進行設(shè)計分析。

基于小增益原理假設(shè)，如果公式成立，則反饋系統(tǒng)符合標準要求，可以確定其在滿足了赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)參數(shù)，閉環(huán)系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性的條件參數(shù)為：

因此，分析電力機車數(shù)量、調(diào)節(jié)器參數(shù)，在參數(shù)出現(xiàn)變化時，要進行調(diào)整，保障系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，增強系統(tǒng)的完整性。網(wǎng)側(cè)抗組數(shù)值越大，則其一同運行的機車數(shù)量逐漸變小?？梢宰C明相同供電臂大量功率高電力機車的聚集是導致車網(wǎng)振蕩，系統(tǒng)不穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。

在進行k=0.9，n=7的時候，調(diào)整k參數(shù)，保障其在穩(wěn)定安全狀態(tài)中。通過理論研究，其較為可靠。控制系統(tǒng)參數(shù)符合赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)標準，在達到判斷要求的時候，通過對調(diào)節(jié)器參數(shù)的調(diào)整，則可以達到提升參數(shù)穩(wěn)定性以及安全性的目的。網(wǎng)速阻抗參數(shù)數(shù)值越大，同時啟動以及運作的電力機車數(shù)量就越小。如果網(wǎng)側(cè)阻抗的參數(shù)越小，無法滿足赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)的要求，無論如何進行參數(shù)的調(diào)整，都無法保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

對此，在相同地點中要避免進行大量密集高功率的電力機車的設(shè)置，避免其導致出現(xiàn)振蕩等問題。

3.3 不穩(wěn)定因素研究結(jié)論

在系統(tǒng)滿足赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)以及小增益原理進行分析，在數(shù)量出現(xiàn)變化時，通過對調(diào)節(jié)器的參數(shù)進行調(diào)整，則可以實現(xiàn)車網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。通過調(diào)整后無法滿足要求，則要停止執(zhí)行此方案。在電路以及機車中，通過源濾波器進行處理則可以有效地緩解車網(wǎng)電壓振蕩的問題，避免不穩(wěn)定的問題出現(xiàn)。

4 結(jié)束語

本文在各種研究的基礎(chǔ)上，進行模型構(gòu)建，通過系統(tǒng)分析，進行阻尼比等各項因素信息，通過對系統(tǒng)的低頻振蕩問題進行分析，了解具體的因素，則可以達到提升多車系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。

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