臺灣博碩士論文加值系統

摘　要
　　高鐵列車上的牽引馬達驅動系統中含有整流器及換流器等，致使列車在運行期間產生諧波，倘若沒有進行諧波改善，此諧波將經由牽引動力變電站注入至公用電力系統，進而影響系統之供電品質。　　對於鐵路系統的功因及諧波問題，傳統的做法是以被動式濾波器來改善，為了解決機械式開關所產生的開關暫態問題，本文探討以閘流體取代機械式開關來控制濾波器。
　　本研究首先介紹高速鐵路供電系統，包括牽引變壓器及饋電方式等。接著探討調諧濾波器及阻尼濾波器的特性，期能更正確地設計濾波器。此外，本文亦分析電容器開關暫態現象，並說明以閘流體控制電容器的原因，最後，本文利用系統變換法導出包含濾波裝置在內的牽引電力系統三相諧波模型。關於諧波改善，本文提出三個濾波方案，並說明各方案之差異性。

Abstract
There are rectifiers and inverters in the traction motor driving system on the train, and so the train produces harmonic current during operation. If there is no improvement for harmonic elimination, the harmonic current will flow to the utility system through traction substation, and influence the power quality. With regard to power factor and harmonic for railway system the passive filters are usually used to solve the problem. In order to solve the switching transients due to mechanical switch, this thesis investigates the effect of filters control by thyrister.
First of all, the traction power system for high-speed railway was introduced. It includes traction transformer and feed type. Second, the characteristics of tuned filters and damped filters were investigated. Besides, this thesis also analyzes the switching transients of capacitors, and describes the reason for capacitors control by thyrister. Finally, we obtain the three-phase harmonic model of traction power system by system transformation methodology. With regard to harmonic elimination the harmonic suppression strategies were developed, and describes the difference among strategies.

目 錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖表索引 VII

第一章　緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 3
1.3 研究貢獻 3
1.4 章節簡介 4
第二章　高速鐵路牽引電力系統概論 6
2.1 前言 6
2.2 供電架構 6
2.3 牽引變壓器 6
2.3.1 單相連接 7
2.3.2 V型連接 7
2.3.3 史考特連接 8
2.3.4 拉伯朗克連接 9
2.4 饋電方式 10
2.4.1 直接饋電 11
2.4.2 吸流變壓器饋電 11
2.4.3 設置迴流線的直接饋電 12
2.4.4 自耦變壓器饋電 13
2.4.5 同軸電纜饋電 14
2.5 牽引負載 15
2.6 本章結語 17
第三章　被動式濾波器設計 18
3.1 前言 18
3.2 諧波概論 18
3.2.1諧波定義 18
3.2.2諧波源 18
3.2.3諧波對電力設備之影響 19
3.2.4諧波管制標準 20
3.3 單調諧濾波器 20
3.4 雙調諧濾波器 23
3.5 阻尼濾波器 25
3.5.1 簡介 26
3.5.2 二階阻尼濾波器之等效阻抗及參數定義 28
3.6 本章結語 30
第四章　高速鐵路虛功補償及諧波改善之探討 31
4.1 前言 31
4.2 電容器開關暫態及抑制方法 31
4.2.1 暫態現象分析 31
4.2.2 限流電抗器 33
4.2.3 電壓峯點同步投入法 34
4.2.4 簡化之電壓峯點同步投入法 35
4.2.5 電壓零點同步投入法 36
4.2.6 閉合電阻器 37
4.3 虛功補償簡介 37
4.3.1 靜態虛功補償器功能概述 37
4.3.2 靜態虛功補償器分類介紹 38
4.4 閘流體切換電容器 43
4.4.1 TSC運轉原理 43
4.4.2 TSC於牽引變電所虛功補償及諧波改善之應用 45
4.5 本章結語 46
第五章　牽引電力系統三相諧波模型 48
5.1 前言 48
5.2 牽引變壓器數學模型推導 48
5.2.1 單相連接 48
5.2.2 V型連接 50
5.2.3 史考特連接 51
5.2.4 拉伯朗克連接 53
5.3 電力系統三相諧波模型 56
5.3.1 一般模型與簡化模型 56
5.3.2 牽引系統的三相系統變換 58
5.4 本章結語 63
第六章　諧波改善模擬分析 64
6.1 前言 64
6.2 濾波設計流程與分析方法 64
6.3 範例系統說明 67
6.4 模擬結果及分析 74
6.4.1 模擬結果 75
6.4.2 分析與比較 91
第七章　結論與未來研究方向 99
7.1 結論 99
7.2 未來研究方向 100

參考文獻 102
作者簡介 105
授權書

參考文獻
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