摘要：目前，我国铁路积极提高基础设施建设和技术装备绿色化水平，逐步迈入高质量发展新时代。而在高速铁路系统中，采用四象限脉宽调制控制的交直交型电力机车逐渐成为主要车型。该车型相较于交直型电力机车具有牵引功率大、功率因数高和谐波含量低等优点，使得无功功率和低次谐波问题得

目前，我国铁路积极提高基础设施建设和技术装备绿色化水平，逐步迈入高质量发展新时代。而在高速铁路系统中，采用四象限脉宽调制控制的交直交型电力机车逐渐成为主要车型。该车型相较于交直型电力机车具有牵引功率大、功率因数高和谐波含量低等优点，使得无功功率和低次谐波问题得以缓解，但牵引功率的提升加剧了电网负序问题。

另外我国多数牵引变电站设置在偏远地区，接入的系统强度偏小时，容易增大牵引负载在电网侧引起的负序电流。不平衡电流对电力系统的发电、输电、配电以及用电各个方面产生危害，影响电力系统的安全稳定运行。

针对以上问题，华北电力大学颜湘武、李秉桢等参考旋转潮流控制器和静止无功补偿器结构，提出一种基于单相双旋转移相变压器的新型负序补偿拓扑。

图1 单相双旋转移相变压器拓扑结构

首先，分析单相双旋转移相变压器的工作原理并建立其稳态电压源模型。其次，在V/x牵引供电系统应用场景下，提出单相双旋转移相变压器的负序电流补偿方法，即根据供电臂负载功率计算所需补偿电流表达式，进而得到两台单相双旋转移相变压器输出电压幅值与相位，通过调节移相角大小实现电网侧电流的平衡。在此基础上，对单台单相双旋转移相变压器移相角控制进行设计，补偿设备投入前利用柔性合环减小对牵引网的冲击，投入后采取移相角协调变速控制，使得移相角在接近设定值时降低转速，同时根据角度偏差协调转速控制，从而抑制输出电压振荡现象。

图2 单相双旋转移相变压器应用场景

图3 单相双旋转移相变压器负序补偿策略

研究者利用Matlab/Simulink软件搭建牵引供电系统进行仿真验证，在合环场景下将单相双旋转移相变压器柔性投入牵引网，仅a相供电臂带负载的情况下，电压不平衡度从4.81%降低到了0.05%，在计及供电臂制动状态时不同工况的不平衡电压均被控制在0.1%以下，在牵引负载快速连续变化下单相双旋转移相变压器能及时响应补偿负序电流，结果表明单相双旋转移相变压器在高速铁路供电系统中具有良好的负序补偿效果。

本工作成果发表在2024年第15期《电工技术学报》，论文标题为“地铁杂散电流干扰变压器多场传播模-态分析”。本课题得到国家重点研发计划项目的支持。

来源：电气技术一点号