基于电力机车不同工况的负荷谐波分析与仿真研究基于电力机车不同工况的负荷谐波分析与仿真研究摘要随着近几年来铁路交通的不断发展和进步，电力机车扮演了一个极为重要的角色。电力机车主要是从电网中摘取能源获得动力的机车，其主要牵引力就来自于供电系统的接触网或第三轨。正是由于这一电力输送对电网中产生了一定的高次谐波，使得供电网的供电频率受到影响，严重影响了供电网的供电质量。文章从电力机车在电网中产生的负荷谐波进行理论分析，并使用MATLAB来对电力机车在不同的工作情况下的负荷所产生的谐波进行仿真研究，对不同工矿下的仿真研究结果进行对比分析。关键词电力机车；牵引负荷；谐波分析；仿真分析：U264文献标识码：A:1671-7597(2014)09-0050-021电力机车谐波产生的机理分析经多年的相关研究分析证明，供电网络和电力机车的动力系统之间的电力输送传递的过程中所产生的谐波主要是来自于电力机车的负荷，这些负荷主要是指机车中像整流器、变压器、旋转电机、继电保护装置等非线性元件［1］。这些非线性元件在进行工作的过程中由于其自身的阻抗而产生了谐波电流源，各个非线性元件所产生的谐波电流源相互叠加形成谐波潮流，并以谐波电信号的形式反馈给供电网络，而并非原本的供电网络中所存在的［3］。故而，在对电力机车的谐波分析时都直接忽略掉牵引变电所的变压器的二次侧电压所产生的谐波，认为为机车提供动力的电压是正弦电压信号。根据能量守恒定律进行分析，能量不能够凭空产生也不能够凭空消失［2］。当电力机车从电网中获取能量的过程中，存在着能量损耗，而这部分的能量就由于非线性负荷的原因而被转化为了谐波功率反馈到原本的供电网络中，影响了原本的供电网络的频率和功率情况，造成了供电网络波动影响原本供电网络的平稳性。2在交一直电力机车不同工况下的负荷谐波仿真笔者在对交一直电力机车的不同工况的负荷谐波进行仿真分析时主要选择了电力机车的惰性状态、机车启动、机车加速以及机车减速和制动这儿个相对具有代表性的工况。对于交一直电力机车的电路仿真模型如图1中所示。图1交一直电力机车电路仿真模型1）惰性状态。机车的惰性状态主要是指当电力机车从开始运行到驶入下坡轨道和进入机车站的时候，此时机车的级为手柄指示在“0”的状态且此时的各个辅助的机械均处于停电断电的状态，机车从电网中或获取电流非常小。在此时■对机车进行仿真分析，机车的获取的电流主要用于变压器以及控制电路和其他非线性元件［5］。在使用MATLAB进行仿真的时候，馈线电晕未进行考虑，故而在进行仿真的时候儿乎没有谐波，整个惰性的工况的电流、电压仿真结果呈现为正弦波形，电流滞后电压90。，整个变电所的负荷表现为纯感性负荷。2）机车启动。当机车开始启动时，操作台上的操作手柄置于一级位处。当机车在启动的时候，就缓慢提升手柄,将牵引力逐渐增大，但是此时的牵引力相对于机车运行时的牵引力仍然显得吨位较小，整流桥装置中只有一部分处于开放状态，产生的馈线电流谐波较少。操作台手柄须首先置牵引一级位，然而随着速度的不断提升，牵引吨位也增大到一定的范围时，整流桥的其他部分才会开放以此来保证能够获得较大的起动加速的电流［3］。随着牵引吨位的增加，使得晶闸管触发，此时便会产生电流谐波,且谐波时突然增加的，在本次仿真时，机车的谐波在晶闸管触发时刻开始，突然从零增至83%,但是谐波的增加和电流之间无线型关系。3）机车加减速和制动工况。电力机车的加速过程其实就是机车的晶闸管的导通角度不断增大的过程，随着导通角的不断增加。在对其进行建模仿真的结果显示随着导通角的增加，产生的谐波就越来越多，直到导通角全开的时候，各次谐波就逐渐趋于稳定状态。而在机车进行减速的时候，就是机车加速的逆过程，此时导通角越来越小,机车电路中通入的电流也在不断的减小，此时谐波的发生率就在逐渐的减少,直至最后,谐波的发生率就会将至为零。3在交一直一交电力机车的不同工况下负荷谐波仿真在对交一直一交电力机车的不同工况情况下的负荷谐波的计算机仿真中，主要是使用对整流器、逆变器以及阻力的大小控制来对机车的工况1234435.2647.8930....