高速磁悬浮列车电源系统谐波分析与管理

高速磁悬浮列车是一种新型的轨道车辆. 它主动控制电磁铁以实现火车的悬浮和引导功能. 当高速磁悬浮列车在轨道上行驶时，轨道与列车之间存在8至15毫米的间隙，而没有任何机械接触. 列车稳定，舒适，易于实现自动控制；噪音低，无气体排放，有利于环境保护. 磁悬浮列车作为轨道交通的一项新技术，具有广阔的应用前景.

在高速磁悬浮运输系统中，除了运行速度较低的区域外，通常使用大功率变频器来提供牵引电流. 变频器是系统的主要谐波源. 磁悬浮列车的运行方式是从静止→起动→逐渐加速→稳定高速，然后从高速→逐渐减速→制动→静止. 这个过程有明显的影响. 大功率冲击负载可能会导致电压骤降等问题. 高速磁悬浮列车系统的谐波是典型的强非线性和冲击功率负载，不可避免地会引起许多电能质量问题，例如电网谐波，电压波动和闪烁. 它是一种重要的新型谐波源. 如果没有补偿措施，将会导致更严重的电网谐波问题.

高速磁悬浮列车系统的谐波问题不仅是磁悬浮列车系统安全可靠运行的解决方案，而且是上海浦东重要的高新技术开发区. 改善了高速磁悬浮列车系统的谐波问题. 这有利于提高该地区电网的电能质量，确保相关的电网可以在高海拔地区安全运行，减少设备故障，断电，减少损耗，改善电力环境并适应开放电力市场. 高速磁悬浮列车系统包含大量的大功率转换模块（大功率整流器，逆变器）和其他非线性非线性组件（线性同步电动机，变压器等），这会导致严重的电网谐波问题，引起了业界的众多研究学者的关注.

高速磁悬浮列车系统的国内谐波研究

在中国，为了改善逆变器牵引系统的谐波问题，谭新元对牵引逆变器SHEPWM控制技术的研究实现了SHEPWM算法，该算法可消除35种谐波并改善高速磁悬浮列车中的谐波. 火车系统. 提供了参考. 肖向宁等. 为了降低有源滤波器的成本，对混合有源功率补偿技术进行了大量的研究和实验，并取得了一些进展. 胡明等. 阐述了几种谐波信号检测方法的原理和各自的优缺点，例如基本成分提取方法，瞬时空间矢量方法，FFT的数字化分析方法以及自适应检测方法. 用于无功功率理论的瞬时空间矢量方法. 由于它的简单性，良好的性能以及完善性和成熟性，笔者认为他也是当前和未来谐波信号检测的主要方法.

高速磁悬浮列车系统的谐波分析

上海高速磁悬浮列车牵引电源系统主要由四部分组成: 带长电源电缆的同步线性电动机，逆变器，直流母线电路和整流器. 通过该能量转换系统，生成了一个变频变压器（VVVF）信号. 长电缆和分段开关为接地的同步线性电动机的定子绕组供电，然后驱动磁悬浮列车以可变速度运行. 上海高速磁悬浮列车牵引供电系统的基本结构如图（整流部分）所示:

从图中可以看出，有两种方法可以在系统的电源端产生谐波电流. 一是由于整流器的开关过程，谐波被注入到电源中. 另一个是逆变整流器的作用. 逆变器导致额外的纹波电流进入直流母线电路. 该纹波电流反过来会渗透到电源系统中并形成谐波. 它的大小和频率主要由变频器的设计和电动机的运行情况决定；然而，建立这样的模型将是非常困难的任务，并且即使能够建立这样的模型，也难以获得足够的参数. 幸运的是，广泛的研究表明，一般而言，不必将id建模为谐波电流源，也就是说，可以从系统的电源侧忽略逆变器的谐波. 这是因为逆变器谐波在进入电源之前已经被直流母线电路过滤掉了.

高速磁悬浮列车电源系统的谐波抑制

过滤设备

在电网的相应节点或用户侧设置滤波器，以减少和控制注入​​电网的谐波电流. 满足相应谐波标准的是网络中每个节点的谐波电压，是抑制谐波的有效方法. 措施. 通常，无源滤波器和谐波源是并联运行的. 发挥谐波抑制作用的同事还可以考虑无功补偿和电压调节的需求.

具有补偿原理的LC滤波器出现得较早. 它具有结构简单，设备投资少，可靠性高，运行成本低等优点，仍然是应用最广泛的谐波抑制装置.

在高速磁悬浮列车电源系统中谐波分析与治理，LC滤波器设计的基本任务是在以下条件下以最经济的投资来实现母线电压畸变率和歌词谐波电流注入公共电网的投资. 确定电源系统和谐波源. 它符合规定的指标，并可以满足无功补偿能力的要求，同时确保了该设备的安全，可靠和经济. LC滤波器连接到变电站中用于牵引负载的总线，即，该滤波器与系统中最大的谐波源（逆变器）并联连接. 这样，滤波器可以吸收附近的谐波源（由逆变器产生的谐波电流）.

由于实际的整流器系统不能完全处于理想状态，因此高速磁悬浮电源系统不仅包含特征谐波（主要是11、13），还包含非特征谐波，例如5和7波. 因此，可以使用三套LC滤波器: 5次和7次. 11次谐波滤波器. 其中，11次谐波滤波器与高通电阻并联连接谐波分析与治理，并且并联组合阻抗不超过电阻值，并且具有较低的阻抗频率范围.

谐波测试仪

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