20369

۲۰۳۶۹

سيستم جبرانساز براي شبكه راه‌آهن برقي شبه تك‌فاز با استفاده از مبدل هيبريد سري و مبدل اكتيو موازي

كارشناسي ارشد

مهندسي راه آهن برقي

۱۳۹۷-۱۳۹۵

۱۳۹۷/۱۲/۲۰

دكتر سيد محمد موسوي گزافرودي

راه آهن

سيستم‌هاي AC به طور گسترده در تغذيه راه‌آهن‌هاي بين شهري مورد استفاده قرار مي‌گيرند. راه‌آهن‌هاي برقي AC نوعي بار الكتريكي با توان مصرفي بالا هستند كه توسط سيستم انتقال يا شبكه فوق توزيع تغذيه مي‌شوند. اين بارها در درجه اهميت بالايي قرار دارند و انرژي الكتريكي آن‌ها نبايد قطع گردد. قطارهاي برقي يكي از بدترين انواع بارهاي الكتريكي و داراي كيفيت توان پايين هستند كه تأثير نامطلوب آن بر روي سيستم‌هاي قدرت، مشهود است. از مهم‌ترين خصوصيات بار كشش AC، تك‌فاز بودن آن است كه منجر به تزريق توالي منفي جريان به شبكه مي‌شود. همچنين از ديگر مشكلات اساسي آن مي‌توان به وجود هارمونيك و توان راكتيو اشاره كرد. براي رفع آن‌ها نياز به استفاده از دستگاه‌ها و تجهيزات مختلفي در پست‌هاي كشش است. از طرف ديگر مشكلات مكانيكي مربوط به شبكه بالاسري كه باعث محدود شدن سرعت ناوگان مي‌شود، مهم‌ترين مشكلات اين نوع سيستم‌ها به شمار مي‌رود. در اين پايان‌نامه، ابتدا به خصوصيات و مشكلات بار راه‌آهن برقي پرداخته مي‌شود. در ادامه روش‌هاي جبرانسازي مختلفي كه در ساليان گذشته براي رفع مشكلات كيفيت توان راه‌آهن برقي استفاده شده است و همچنين سيستم شبه تك‌فاز و علت استفاده از آن در شبكه راه‌آهن برقي توضيح داده مي‌شوند. سپس به بررسي سيستم شبه تك‌فاز با مبدل هيبريد سري و اكتيو موازي در محيط نرم افزار MATLAB/SIMULINK و شبيه‌سازي آن خواهيم پرداخت و عملكرد آن را در دو نوع بار با ضريب توان يك و ضريب توان پايين كه مربوط به لكوموتيوهاي قديمي‌اي اسنت كه از يكسوسازهاي ديودي و تريستوري استفاده مي‌كردند، بررسي مي‌كنيم. همچنين به منظور بهبود عملكرد آن در جبرانسازي توالي منفي جريان، تركيبي از آن و جبرانساز استاتيكي وار ارائه مي‌شود. در نهايت، مزايا و معايب اين روش را در مقايسه با سيستم شبه تك‌فاز مرسوم به طور كامل توضيح خواهيم داد. واژه‌هاي كليدي: سيستم تغذيه مرسوم راه‌آهن برقي، سيستم شبه تك‌فاز، مبدل هيبريد سري و مبدل اكتيو موازي، بهبود كيفيت توان، توالي منفي جريان، هارمونيك، توان راكتيو.

1398/02/07

Co-phase Traction Power Supply System with SHC and SAC Traction Compensator for High Speed Railway

4/27/2019 12:00:00 AM

AC systems are widely used to feed interurban railways. AC railways are a type of high-power electric loads fed by three phase power source grids. These loads are of high importance and their electrical energy must not be cut off. Electric trains are one of the worst kinds of electrical loads and have several power quality problems that have an undesirable effect on power systems. One of the most important characteristics of AC traction load is the fact that it is single-phase, which results in the injection of negative sequence current into the grid. Other major problems include the harmonic currents and reactive power. To compensate them, it is necessary to use different devices and equipment at traction substations. On the other, problems related to overhead catanery systems in traditional traction power supply systems, that make trains slow, are the mechanical limitations. In this thesis, firstly, the characteristics and problems of traction loads are addressed. In the following, various compensation methods used to solve the problems of electric railway power quality in the past years, as well as the co-phase power supply system and the reason for its use in the electric railway network are explained. Then, the investigation of the co-phase traction power supply system with series hybrid converter (SHC) and shunt active converter (SAC) in MATLAB / SIMULINK software and its simulation will be examined and its performance in two types of load with high power factor and low power factor is investigated. Also, in order to improve its performance in compensating the negative sequence current, a combination of it with static var compensator is presented. Finally, the advantages and disadvantages of this approach will be fully explained in comparison with the conventional co-phase traction power supply system with RPC compensator. Keywords: Traditional traction power supply systems, Co-phase traction power supply system, SHC and SAC, Power quality, Negative sequence current, Reactive power, Harmonics