改进虚拟支路法：高速铁路串联谐振分析的新策略

本文主要探讨了高速铁路牵引网中的串联谐振问题，特别是在采用正弦脉宽调制技术的动车组变流器背景下，由于高频次谐波的存在，牵引网的谐振现象成为关键关注点。文章的核心贡献是提出了一个改进的虚拟支路法来分析串联谐振，这在处理非理想谐波电压源时更为有效。 传统的串联谐振分析方法，如频谱分析法，虽然能够准确识别谐振和并联谐振频率，但对于复杂的牵引网系统，尤其是多导体传输线路，其系统节点阻抗矩阵的维数较大，使得分析变得困难。模态分析法和S域分析法虽能在一定程度上解决这些问题，但对串联谐振的处理仍然存在局限，因为它们本质上还是处理的并联谐振问题，而非真正的串联谐振。 文献[11]引入了虚拟支路的概念，通过模拟谐波电压源，扩展了回路阻抗矩阵的维数，从而更接近于串联谐振的实际特性。这种方法使得在分析串联谐振时能够获取更精确的结果，验证了其在实际问题中的有效性。然而，虚拟支路法在复杂系统中的应用可能面临阻抗矩阵建模的挑战，尤其是在大规模系统中，维数的增加可能导致计算复杂度增大。 本文的方法通过将非理想的谐波电压源等效为等效阻抗和Norton支路的组合，巧妙地降低了分析的复杂性。利用节点导纳矩阵构建的关联矩阵替代回路阻抗矩阵，有效地解决了节点导纳矩阵维数大的问题。通过支路法求解支路电流响应，可以直接得出串联谐振频率和谐振幅度，简化了分析步骤，提高了准确性。 通过实例分析，改进的虚拟支路法成功地对高速铁路牵引网的串联谐振进行了有效分析，证实了其在实际工程中的实用性和准确性。这对于理解和控制牵引网中的谐波谐振现象，防止谐振引发的设备损坏和电磁干扰，具有重要的理论和实践价值。这篇文章为高速铁路牵引网的谐振分析提供了一种新的、更为精确的工具，为电网设计和故障预防提供了强有力的支持。