高速铁路牵引供电与受电系统建模与仿真

• 作 者: 蒋明
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 高铁 牵引供电与受电 受电弓 接触网 仿真

近年,随着世界高速铁路的大力建设与快速发展,牵引供电与受电系统受到铁路工程专家和研究学者的广泛关注和重视。高速列车是通过受电弓与接触网滑动接触,获取从牵引变电所传输过来的电能,牵引供电与受电系统直接影响着高速列车的运行品质和取流质量,因此,对牵引供电与受电系统的研究具有重要的理论指导意义,是弓网振动性、取流稳定性等研究的基础；同时对高铁工程设计具有重要的指导意义。本论文主要从牵引网阻抗和电压损耗、弓网动力学、弓网阻抗和电压损失等方面进行了研究。本文首先针对牵引网结构复杂、不同供电方式结构不同、实时变化等特点,先对找出了不同供电方式下的共同等效电路、求解出基本量,再分析牵引网具体的电路网络,分别推导牵引网的阻抗,最后建立了牵引网回路的电压损失模型。论文再深入研究了高速受电弓与接触网的动力学模型：基于机车受电弓与接触网的振动特点和运动特性,将弓网耦合系统等效为一个三自由度的集中质量模型,建立了考虑机车干扰和外部激励时的弓网动力学系统模型。另外,论文也分析了弓网系统的电模型：结合弓网间的接触特点、受流影响因素,找出弓网间的力与电之间的关系,由此推出并建立了弓网电阻抗系统模型。论文最后以京沪高铁为原型,结合该线路的供电方案、总体配置和线路特点,将具体参数带入建立的牵引供电与受电系统数学模型中,运用Matlab/Simulink搭建能灵活改变线路参数、列车运行速度和外部干扰的仿真模型,应用dSPACE仿真器进行离线仿真,得出仿真结果,重点分析了弓网间接触压力变化、弓网阻抗和受电弓上的网压波动,结果表明该模型能有效揭示牵引网压和受流电气特性,并展现弓网内在的物理力学规律和实际工况的过程。