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摘要：随着电气化铁路的进展,电力机车对供电网的污染也日趋严重,主要体现在增加铁路接触网的谐波电流、降低其功率因数,以而导致增加供电设备的容量及维护成本,以及对电力机车的稳定运转带来负面影响。本论文以电气化铁路无功治理为运用背景,详细介绍了单相H桥单元级联型SVG设计原理及其工业实现案例,具有重要的运用价值。对运用于H桥级联型拓扑的多载波移相PWM调制对策进行浅析,定量计算了自然采样法下的载波移相PWM调制输出电压谐波,得出了逆变侧级联输出电压的谐波特性及其分布规律。针对传统单相PLL算法采取低通滤波器而带来的系统延时不足,提出了一个基于输出反馈的新型单相PLL算法。该算法采取PLL的角度输出来构造一个两倍频的分量,用来抵消中间环节的两倍频分量,来达到消除低通滤波器延时的目的。通过在低电压穿越及电网电压闪变情况下的仿真,表明该单相PLL算法具有较高的稳定性及较快的响应速度。建立了单个H桥单元基于准PR调节器的电流内环状态空间数学模型,并浅析了准PR调节器参数变化对整个电流内环状态和准PR调节器状态转移的影响,以及对于系统稳态误差及稳定性的影响,为准PR调节器的参数设计提供了有力的参考。浅析了单个H桥单元运转于整流工况与无功发生工况下的母线电容充放电规律,总结了母线电容充放电规律在无功发生工况下与整流工况下的不同点,进而提出了一种基于悬浮电容充放电规律的单相级联型SVG单元悬浮电容电压平衡制约算法,在此基础上,提出了一种适用于电气化铁路的单相SVG整体制约对策。仿真与实验结果验证了该算法的可行性。提出了一种运用于单相级联型SVG的软硬件制约平台的设计策略,详细浅析了系统硬件设计策略,涵盖了FPGA的系统设计及功率单元采样系统设计。而后提出了装置整体的制约软件设计策略,并给出了制约软件的文件结构。最后,给出了样机的部分实验结果及浅析,并对全文进行总结与展望。关键词：电气化铁路论文H桥级联型SVG论文准PR调节器论文电容电压平衡制约论文制约平台论文
摘要3-4
ABSTRACT4-8
1 绪论8-13
1.1 引言8
1.2 无功补偿装置及其制约对策的进展近况8-11
1.3 本论文主要内容11-13
2 多载波移相PWM调制对策13-20
2.1 PWM调制对策浅析13-17
2.2 载波移相PWM调制谐波浅析17-19
2.3 本章小结19-20
3 级联型SVG的制约对策20-48
3.1 级联H桥功率单元的数学模型20-21
3.2 单相PLL的软件设计策略21-27
3.3 单相无功电流提取策略27-29
3.4 单相电流制约器设计29-35
3.5 H桥单元母线悬浮电容电压平衡制约35-43
3.6 单元电容电压制约算法浅析43-45
3.7 整体制约对策设计45-47
3.8 本章总结47-48
4 级联型SVG样机研制及实验48-75
4.1 级联型SVG工业样机主回路参数设计48-53
4.1.1 工业样机单元主回路设计48-51
4.1.2 工业样机主回路参数设计51-53
4.2 级联型SVG工业样机硬件制约平台研制53-63
4.3 系统制约软件设计63-66
4.4 实验样机实验结果与浅析66-74
4.5 本章总结74-75
5 结论与展望75-77