[发明专利]等效机车-牵引网耦合实验平台及其试验方法

说明书

本发明公开了一种等效机车‑牵引网耦合实验平台及其试验方法，该实验平台能够重现出铁路现场频繁发生的谐波谐振、谐波不稳定、低频网压振荡等现象，同时能够对机车/牵引网阻抗频率特性进行测试，为解决高铁牵引供电电能质量问题提供技术支持。

技术领域：

本发明涉及属于轨道交通教学研究设备领域，尤其是车-网耦合实验平台技术。

背景技术：

截止2015年底，全国铁路营业里程超过12万公里，居世界第二位，其中高速铁路2.0万公里，居世界第一位。高速铁路的迅猛发展开始显著地影响我们的生活。不仅如此，我国高速铁路正走向世界，成为中国“走出去战略”、“一带一路战略”的重要国家名片，保障如此大规模高速铁路的安全稳定运行任务重大。从高速铁路近几年的运营情况来看，铁路现场频繁报道了谐波谐振、谐波不稳定、低频网压振荡等电能质量问题，造成了机车的牵引封锁，保护器、避雷器等高压设备烧毁，谐波电压/电流幅值的持续放大、严重畸变，机车控制环失稳等安全事故，严重影响了供电的可靠性及铁路的安全运行。

针对这些铁路现场频繁报道的安全事故，铁科院及相关科研院所、高校开展了大量的测试工作，但目前治理的效果仍不理想，其主要原因包括：①研究聚焦于针对特定测试数据的分析总结，而没有建立统一的车网耦合理论分析模型，使得研究效率低，普适性差，浪费了大量的人力物力。②铁路技术人员在分析事故现象时缺乏有效的理论指导，但另一方面，高校及相关科研单位在理论研究时缺乏实测数据支持。③牵引供电系统结构复杂、电压等级高、运行中断成本高，使得在现场开展相关测试工作及科学研究难度大。因此，建立真实、可信、适用性强的高速铁路车-网耦合的实验平台，不仅完善了牵引供电系统电能质量问题的研究，同时也给高校及相关科研单位提供了形象直观的教学实验平台，具有十分重要的意义。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种车-网耦合的实验平台，该实验平台能够重现出铁路现场频繁发生的谐波谐振、谐波不稳定、低频网压振荡等现象，同时能够对机车/牵引网阻抗频率特性进行测试，为解决高铁牵引供电系统的电能质量问题提供技术支持。

本发明的技术方案是：

一种车-网耦合的实验平台，其特征在于，包括依次连接的交流电源(100)、等效牵引变压器(200)、等效牵引网(300)和等效机车(400)；其中，交流电源(100)由开关一S₁、开关二S₂、10V/可变频的扰动电源和220V/50Hz公共电网电源构成，220V/50Hz公共电网电源与10V/可变频的扰动电源串联，开关一S₁控制扰动电源的投切，开关二S₂控制整个交流电源(100)的投切，10V/可变频的扰动电源作为激励源在测量机车阻抗频率特性以及牵引网阻抗频率特性时使用；所述的等效牵引变压器(200)是变比可调的单相隔离变压器，其输出端接入到等效牵引网(300)；等效牵引网(300)由可调电阻R_S、可调电感L_S、可调电容C_S1，C_S2组成，可调电阻R_S与可调电感L_S串联，该串联结构两端分别并联可调电容器C_S1和C_S2，可调电阻和可调电容器共同构成一个谐振频率、谐振峰值、谐振点数目均可调的双峰谐振电路；