西南交通大學(xué)牽頭研發(fā)國內(nèi)首套鐵路單相MW級(jí)寬頻帶阻抗測(cè)量儀器并成功試驗(yàn)

　　2024年7月15日，在國家重大科研儀器研制項(xiàng)目《MW級(jí)可控寬頻帶阻抗測(cè)量及匹配性分析儀器》和成都鐵路局配套試驗(yàn)項(xiàng)目資助下，由西南交通大學(xué)何正友、胡海濤教授團(tuán)隊(duì)牽頭，聯(lián)合中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司、國網(wǎng)四川省電力公司共同研制的MW級(jí)可控寬頻帶阻抗測(cè)量及匹配性分析儀器，在新開通的渝昆高鐵友助村牽引變電所（重慶永川區(qū)）圓滿完成了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

 

　　此次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到了成都鐵路局供電部、宜賓工電段，成都維管段等單位的大力支持，試驗(yàn)的成功標(biāo)志著我國在大功率多諧波發(fā)射、寬頻帶阻抗測(cè)量、寬頻帶振蕩理論的研究又向前邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。該儀器在低頻諧波（1Hz）、高頻諧波（20kHz）、寬頻帶諧波（1~1000個(gè)諧波同時(shí)發(fā)射）注入等核心指標(biāo)處于領(lǐng)先水平，為鐵路牽引供電系統(tǒng)、新能源并網(wǎng)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)的阻抗建模與穩(wěn)定性分析奠定了良好基礎(chǔ)。該項(xiàng)目歷時(shí)5年，順利完成了項(xiàng)目立項(xiàng)、技術(shù)方案評(píng)審、生產(chǎn)研發(fā)、施工調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)示范等多個(gè)階段，最終實(shí)現(xiàn)了儀器裝置落地試驗(yàn)，并通過了四川省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)所的第三方認(rèn)定。

 

　　該儀器主要由高壓開關(guān)柜、寬頻變壓器、電力電子斬波柜和電阻柜構(gòu)成。其中，斬波柜通過Chirp-PWM信號(hào)控制反串聯(lián)IGBT模塊，投切電阻柜的模塊化大功率電阻，產(chǎn)生頻帶雙邊可控、能量分布均勻的寬頻諧波電流擾動(dòng)，并通過特制寬頻變壓器并聯(lián)注入到牽引供電系統(tǒng)，從而獲取電壓響應(yīng)并快速測(cè)量目標(biāo)頻帶的寬頻帶阻抗特性。儀器的測(cè)量頻帶范圍為1Hz~20kHz，一次性等幅注入的諧波個(gè)數(shù)最高可達(dá)1000個(gè)，頻率分辨率最小可至1Hz。本次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)完成了直接供電、AT供電等多種供電方式下的牽引網(wǎng)阻抗測(cè)試，僅1分鐘就自動(dòng)完成了1Hz~20kHz的牽引網(wǎng)阻抗快速測(cè)量，實(shí)時(shí)獲取了系統(tǒng)寬頻帶阻抗曲線與諧振幅頻信息。儀器一方面可用于車網(wǎng)參數(shù)匹配分析，如諧振、寬頻帶振蕩的分析與治理，另一方面可用于故障定位、保護(hù)整定校準(zhǔn)等。該儀器的成功研制與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試推動(dòng)了我國鐵路牽引供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)在可控多諧波注入式阻抗測(cè)量技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，具有重要的技術(shù)引領(lǐng)與示范作用。

 

　　此外，在四川省重大項(xiàng)目的資助下，拓展了寬頻帶阻抗測(cè)量技術(shù)在鋰電池EIS快速測(cè)量方面的應(yīng)用研究。所研制的測(cè)量系統(tǒng)通過雙向DC/DC變換器向被測(cè)鋰電池注入寬頻擾動(dòng)，該系統(tǒng)僅需要一個(gè)擾動(dòng)周期（10s）即可獲得0.1Hz-2kHz的寬頻阻抗，相關(guān)研究成果已發(fā)表在IEEETIE/TTE等國際頂級(jí)期刊上。同時(shí)，在企業(yè)項(xiàng)目支持下，已開展了將鋰電池電化學(xué)阻抗譜快速測(cè)量技術(shù)嵌入電動(dòng)汽車充電樁、儲(chǔ)能電站PCS等方面的研究。