本实用新型专利技术涉及一种高铁电力机车注入电网谐波的仿真装置，包括电源、变压器、整流器、二倍频谐振电路、稳压电路、负载、电流传感器和服务器端；电源、变压器、整流器、二倍频谐振电路、稳压电路和负载依次相连，电流传感器与电源相连，将采集的电流信号发送至服务器端。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有谐波数据充足、仿真结果规律明确等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种高铁电力机车注入电网谐波的仿真装置
本技术涉及一种高铁电力机车注入电网谐波的仿真装置，尤其是涉及一种高铁电力机车注入电网谐波的仿真装置。
技术介绍
电气化铁路大规模运用，尤其是和谐号(CRH型)高铁的普及，对电网注入了大量不可忽视的谐波，分析高铁牵引变流器接入电网产生的谐波次数，可用来在电气化铁路接入供电系统前评估其对电力系统电能质量的影响，指导电网规划设计。不同型号电力机车的牵引变流器原理不同，控制策略也不尽相同，因此对电网侧交流电流产生的谐波特性不同。现阶段还未有一种对CRH3型高铁牵引变流器接入电网产生的谐波进行仿真的装置。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种谐波数据充足、仿真结果规律明确的高铁电力机车注入电网谐波的仿真装置。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高铁电力机车注入电网谐波的仿真装置，电源、变压器、整流器、二倍频谐振电路、稳压电路、负载、电流传感器和服务器端；所述的电源、变压器、整流器、二倍频谐振电路、稳压电路和负载依次相连；所述的电流传感器与电源相连，将采集的电流信号发送至服务器端。优选地，所述的电源具体为与电网等效的理想电压源。优选地，所述的变压器为三绕组变压器。优选地，所述的整流器为两个并联的四象限脉冲整流器。优选地，所述的二倍频谐振电路与整流器并联连接；所述的二倍频谐振电路包括串联连接的谐振电容和谐振电感。优选地，所述的稳压电路与二倍频谐振电路并联连接；所述的稳压电路包括稳压电容。优选地，所述的负载为与高铁电力机车中牵引逆变器和牵引电机等效的等值电阻。优选地，所述的仿真装置还包括用于对整流器进行瞬态电流控制的电流控制器。与现有技术相比，本技术具有以下优点：本技术提出了一种CRH3型高铁电力机车注入电网谐波的仿真装置，该该装置根据CRH3型高铁的实际元件参数，合理简化了牵引逆变器和牵引电机部分，通过该装置来对CRH3型高铁电力机车注入电网谐波进行仿真。实现了对CRH3型高铁电力机车注入电网谐波的精确仿真，可用来在电气化铁路接入供电系统前评估其对电力系统电能质量的影响，指导电网规划设计。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术中四象限脉冲整流器的电路图；图3为本技术中电流控制器的控制流程图；图4为本技术中仿真装置的主电路图；图5为本技术在开关频率fs＝1250Hz时谐波含量的仿真结果图；图6为本技术在开关频率fs＝1000Hz时谐波含量的仿真结果图；图7为本技术在开关频率fs＝2000Hz时谐波含量的仿真结果图。图中标号所示：1、电源，2、变压器，3、整流器，4、二倍频谐振电路，5、稳压电路，6、负载，7、电流传感器，8、服务器端，9、电流控制器。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本技术保护的范围。本技术涉及一种高铁电力机车注入电网谐波的仿真装置，如图1所示，包括电源1、变压器2、整流器3、二倍频谐振电路4、稳压电路5、负载6、电流传感器7和服务器端8，电源1、变压器2、整流器3、二倍频谐振电路4、稳压电路5和负载6依次相连，电流传感器7与电源1相连，将采集的电流信号发送至服务器端8。所述的电源1具体为与电网等效的理想电压源。所述的变压器2为三绕组变压器。所述的整流器3为两个并联的四象限脉冲整流器。所述的二倍频谐振电路4与整流器3并联连接，二倍频谐振电路4包括串联连接的谐振电容和谐振电感。所述的稳压电路5与二倍频谐振电路4并联连接，稳压电路5包括稳压电容。所述的负载5为与高铁电力机车中牵引逆变器和牵引电机等效的等值电阻。所述的服务器端8设有用于对电流传感器7采集数据进行快速傅里叶分析的FFT模块9。所述的仿真装置还包括用于对整流器3进行瞬态电流控制的电流控制器9。本实施例中变压器的参数：容量为5665MVA；一次侧电压25kV，二次侧电压1.55kV。变压器2二次侧的电阻RS＝0.068Ω，电感LS＝2.3mH。四象限脉冲整流器的结构示意图如图2所示，该整流器用于将交流电变换成直流电，可以在四个象限内运行，可以将交流电压整流程直流电压，功率由交流侧流向直流侧；也可以将直流电压逆变为交流电压，功率由直流侧流向交流侧。四象限脉冲整流器交流侧电压与电网电压相位近似相等，当电力机车与电网相连时，对电网的危害较小，网侧电压畸变弱。四象限脉冲整流器中每个IGBT晶体管均并联一个反向二极管。四象限脉冲整流器的功率损耗极小，因此近似认为整流部分交流侧功率和直流侧功率相等，可以计算出直流侧电流。通过整流器交流侧向直流侧输入的功率为：上式表明输入功率由两部分组成，有一部分是与输入电压和输入电流有关的恒定值，另一部分是以二倍的电网频率变化的交流分量。整流器输出电压是恒定的直流电压Ud，由功率守恒可得，整流器输出的电压为：可见如果仅通过整流器，输出的直流侧电流将含有两个分量，除了理想情况下的不随时间变化的恒定值UNIN/Ud以外，还有随时间变化的二倍频分量UNINcos2ωt/Ud。这与理想输出的恒定电流值存在偏差，为了消除二倍频分量，最简单的方法就是在直流侧增加一条由电感和电容串联而成的谐振支路，谐振频率为电网频率的二倍，即f'＝100Hz,ω'＝2πf'＝200πrad/s≈628.32rad/s。选取适当参数的电感电容构成二倍频支路，相当于将二倍频分量短路，这样输出的电流中二倍频分量被吸收，仅剩下所需要的恒定电流值。根据串联谐振电路定义，谐振电容C2和谐振电感L2的关系为：即其中，ω'＝4πf＝200πrad/s。上式表明二倍频谐振电路的电感L2和电容C2成反比，C2上的电压最大值为可以得到谐振电容C2的范围其中，α是一个系数，它是整流输出的脉冲直流电流有效值和交流电有效值的比值。正弦波交流电的有效值与整流以后的脉冲直流波的有效值不等同的，大约是交流电的0.95。综合以上计算值和经验取值，最终选取谐振电容C2为6000μF，根据谐振电容C2和谐振电感L2的关系式可得谐振电感L2的取值为0.42mH。本实施例中稳压电容Cd的取值为9000μF。本实施例中四象限脉冲整流器采用瞬态电流控制策略，使用电流控制器9对整流器3进行瞬态电流控制，电流控制器9的控制流程如图3所示。需要指出的是，该电流控制器9的控制流程为现有技术，并且不是本技术的关键技术，能够实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高铁电力机车注入电网谐波的仿真装置，其特征在于，所述的仿真装置包括电源（1）、变压器（2）、整流器（3）、二倍频谐振电路（4）、稳压电路（5）、负载（6）、电流传感器（7）和服务器端（8）；所述的电源（1）、变压器（2）、整流器（3）、二倍频谐振电路（4）、稳压电路（5）和负载（6）依次相连；所述的电流传感器（7）与电源（1）相连，将采集的电流信号发送至服务器端（8）。/n
【技术特征摘要】
1.一种高铁电力机车注入电网谐波的仿真装置，其特征在于，所述的仿真装置包括电源（1）、变压器（2）、整流器（3）、二倍频谐振电路（4）、稳压电路（5）、负载（6）、电流传感器（7）和服务器端（8）；所述的电源（1）、变压器（2）、整流器（3）、二倍频谐振电路（4）、稳压电路（5）和负载（6）依次相连；所述的电流传感器（7）与电源（1）相连，将采集的电流信号发送至服务器端（8）。
2.根据权利要求1所述的一种高铁电力机车注入电网谐波的仿真装置，其特征在于，所述的变压器（2）为三绕组变压器。
3.根据权利要求1所述的一种高铁电力机车注入电网谐波的仿真装置，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈大浩，李明，
申请(专利权)人：上海科能电气科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31
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