摘 要： 利用EMTDC/PSCAD軟件建立了電力機(jī)車(chē)的主電路。通過(guò)C語(yǔ)言編寫(xiě)自定義模塊實(shí)現(xiàn)了在仿真過(guò)程不停止的情況下，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)整流電路觸發(fā)角，通過(guò)實(shí)時(shí)觀察牽引網(wǎng)側(cè)電流的波形，并對(duì)其進(jìn)行傅里葉分析，得出電力機(jī)車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中直流側(cè)電壓和牽引網(wǎng)側(cè)電流的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞： 電力機(jī)車(chē)；暫態(tài)分析；自定義模塊；EMTDC/PSCAD；FFT分析
近年來(lái)，我國(guó)電氣化鐵道高速發(fā)展，其負(fù)載電力機(jī)車(chē)為單相大功率整流或逆變負(fù)荷，會(huì)向電網(wǎng)輸入較大的負(fù)序和諧波電流。負(fù)序和諧波電流會(huì)降低電網(wǎng)的供電質(zhì)量，還會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成很大危害。因此，電氣化鐵道電能質(zhì)量問(wèn)題的監(jiān)測(cè)、治理已成為急需解決的任務(wù)。
1 SS4G電力機(jī)車(chē)主電路
韶山4改進(jìn)型電力機(jī)車(chē)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)SS4G電力機(jī)車(chē))主電路采用大功率晶閘管和二極管組成的不對(duì)稱(chēng)半控橋式整流電路，牽引電機(jī)為ZDl05型6極串勵(lì)脈流電動(dòng)機(jī)。主電路如圖1所示。
圖1中所示整流橋由不等分三繞組供電，即a1b1、b1x1和a2 x2繞組。3個(gè)繞組的空載額定電壓分別為347.7 V、347.7 V與695.4 V，即成1/4、1/4和1/2的三段不等分比例。三段橋的工作情況如表1所示。
2 SS4G電力機(jī)車(chē)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)參數(shù)計(jì)算[1，2]
在仿真過(guò)程中，牽引計(jì)算程序給出機(jī)車(chē)車(chē)速v和受電弓處的電功率P1，利用自定義模塊計(jì)算出機(jī)車(chē)整流電路的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，即牽引電機(jī)的反電勢(shì)和整流橋觸發(fā)角α的大小。
電力機(jī)車(chē)工作在一段橋后，可以根據(jù)電力機(jī)車(chē)整流電路直流側(cè)電壓Ud確定整流電路工作的橋段，然后根據(jù)各段橋主電路的工作原理，由直流電壓Ud、網(wǎng)壓等參數(shù)推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的觸發(fā)角的值。
整流電路工作在一段橋時(shí)，整流橋觸發(fā)角?琢的計(jì)算如下：
具，可以在運(yùn)行不停止的情況下，實(shí)時(shí)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，下面對(duì)SS4G電力機(jī)車(chē)諧波電流進(jìn)行暫態(tài)分析。
移相調(diào)節(jié)一段橋，封鎖二段橋和三段橋，在0.7 s時(shí)刻，一段橋觸發(fā)角α從穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的31°調(diào)節(jié)為滿(mǎn)開(kāi)放的過(guò)程中，直流側(cè)電壓Ud的波形如圖3所示，牽引網(wǎng)側(cè)電流Il的波形如圖4所示，牽引網(wǎng)側(cè)電流Il的FFT分析如圖5所示。
通過(guò)對(duì)電力機(jī)車(chē)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析，得出如下結(jié)論：
(1)直流傳動(dòng)電力機(jī)車(chē)的諧波主要是3、5、7次等奇次諧波。
(2)在三段橋的調(diào)節(jié)過(guò)程中，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)橋段數(shù)越多，牽引網(wǎng)側(cè)電流的畸變就越小，但是在調(diào)節(jié)的過(guò)程中，網(wǎng)側(cè)電流的畸變并不是一直在減小。
(3)電力機(jī)車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中和各段橋調(diào)節(jié)的過(guò)程中，諧波沒(méi)有突變。
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