[发明专利]一种牵引供电系统谐波谐振频率的辨识方法

说明书

技术领域

本发明属于电气化铁道技术领域，涉及一种牵引供电系统谐波谐振频率辨识方法。 

背景技术

电气化铁道的牵引供电系统是由牵引变电所、分区所、AT所、传输线（馈电线、接触网、钢轨和回流线）等组成。由于牵引供电系统存在分布电容与电感，在一定的频率下，易发生谐波谐振。交直交型列车因具有功率因数高、谐波含量低、功率大、可靠性高及维护简易的优点，目前被广泛应用于铁路运输。但相对传统交直型列车，交直交型列车控制更复杂、谐波频谱更宽。交直交型列车是牵引供电系统的主要谐波源，当交直交型列车谐波源主要谐波频率与牵引供电系统谐波谐振频率一致时，会引起列车与牵引供电系统过压、过流故障的发生，威胁牵引供电系统与列车的安全运行。 

牵引供电系统拓扑结构复杂，目前缺少有效辨识其谐波谐振频率的方法，因此尚不能预防高危害谐振的发生。牵引供电系统与列车严重过压、过流故障仅发生于列车谐波源主要谐波频率与牵引供电系统谐振频率一致时，发生概率小。因此，当前仅当高危害谐波谐振导致严重故障，影响列车安全运营时，工程技术人员才会被动性解决问题。 

发明内容

1、本发明提供了一种牵引供电系统谐波谐振频率的辨识方法，在 交直交型列车运行的电气化铁路中辨识牵引供电系统谐波谐振频率,包括以下步骤： 

1）当交直交型列车在牵引供电系统中牵引或电制动运行时，以采样率f_c对网压u_s与所有四象限变流器交流侧电压u_abi(i=1,2,3…,N，其中N为四象限变流器的数目)进行采样，采样点数为M； 

2）计算u_ab=∑u_abi； 

3）以牵引供电系统基波频率f_b为基准，利用FFT方法计算一定频率范围内u_s与u_ab的各次谐波分量幅值； 

4）针对奇数次谐波分量，计算各频率f下的谐波增益系数HG=(u_s(f)/k²)/∑u_ab(f)，k为车载变压器的变比，并生成HG与频率特性曲线，曲线峰值对应谐波频率即为牵引供电系统的谐波谐振频率。 

辨识牵引供电系统谐波谐振频率步骤中，所述采样率f_c远大于列车牵引传动系统四象限变流器的开关频率，且f_c为f_b的整数倍。 

辨识牵引供电系统谐波谐振频率步骤中，所述采样点数M为f_c/f_b的整数倍。 

本发明针对我国既有使用交直交型列车的电气化铁路，提供了一种牵引供电系统谐波谐振频率的辨识方法,采集牵引供电系统中牵引或制动运行列车的网压与所有四象限变流器交流侧电压,对采集数据预处理后，使用FFT方法计算网压与所有四象限变流器交流侧电压和的各次谐波分量幅值；针对奇数次谐波计算谐波增益系数，并根据谐波增益系数与频率关系曲线辨识牵引供电系统的谐波谐振频率。在工程和研究上对牵引供电系统谐波谐振频率予以辨识，反映了谐波 谐振发生时网压谐波与四象限变流器交流侧电压谐波的关系，同时克服了随机因素对结果的干扰。本发明既可用于指导既有铁路新投入列车的选型，避免高危害谐振的发生，也可用于试验检测列车对新建铁路的谐波谐振频率进行辨识。 

附图说明：

附图1是交直交型列车牵引传动系统示意图 

附图2是具体实施方式中实例对应谐波增益系数与频率特性曲线 

具体实施方式

本发明是运用在图1所示的列车牵引传动系统中的一种牵引供电系统谐波谐振辨识方法。在图1中,牵引传动系统包含车载牵引变压器、四象限变流器、二次滤波支路、直流滤波电容器、瞬时过电压保护电路与电机侧；通过电压传感器分别采集车载变压器原边电压u_s、四象限变流器交流侧电压u_ab1、u_ab2，并经过A/D转换传递至处理器；处理器对采集数据进行处理并完成谐振频率的辨识。车载牵引变压器的变比为27500:1550:1550，四象限变流器开关频率为1250Hz。具体实施方法如下：