[發明專利]電氣化高速鐵路負序與諧波綜合補償系統的控制方法

有效

• 申請號: 200910043549.8
• 申請日: 2009-05-31
• 公開（公告）號: CN101635460A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: 羅安;吳傳平;徐先勇;方璐;王文;馬伏軍;代亞培;孫娟
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本發明涉及一種電氣化高速鐵路負序與諧波綜合補償系統的控制方法。

背景技術

電氣化高速鐵路的建設，將為國民經濟發展提供安全可靠、高速度、大容量運力保障，是進一步緩解鐵路運力緊張、提高運輸服務品牌和運輸服務質量的重要舉措。然而，高速鐵路供電系統由于用單相供電方式和獨特的電力機車負荷而使負序、諧波、電壓波動和閃變等電能質量問題突顯，嚴重影響高速鐵路沿線供電系統的電能質量，給周邊企業生產和用戶生活帶來惡劣影響，因此，迫切需要對高速鐵路供電系統存在的負序、諧波、電壓波動和閃變等電能質量問題進行集中治理。

目前國內外對電氣化高速鐵路供電系統產生的負序、諧波、電壓波動和閃變等電能質量問題提出了多種補償方案。鐵路功率調節器RPC是其中一種比較典型的補償方案。RPC是一種背靠背式的能實現功率雙向流動的調節器，能夠對負序、諧波及無功進行綜合補償，但由于RPC是有源裝置，單獨依靠RPC調節兩供電臂有功功率，實現負序補償，同時進行諧波治理和無功補償，給大容量的RPC工程實現帶來了一定困難，并且抬高了成本。此外，對于采用三相V/V結線牽引變壓器作為牽引變壓器的電氣化高速鐵路供電系統，采用RPC調節有功功率使兩供電臂有功功率相等時，三相系統仍然有負序電流存在，不能完全補償負序。另外，有采取靜止無功發生器DSTATCOM安裝于三相高壓側來補償負序和諧波的補償方案。由于三相側電壓等級高達110kV或220kV，DSTATCOM需設計為串聯多重化結構，結構較為復雜，對電力電子器件的電壓和電流等級要求較高，導致成本昂貴和技術實現難度較大。

電氣化高速鐵路負序與諧波綜合補償系統是一種新型的補償結構，利用高通濾波器和電抗器改善負序和諧波補償效果，與單獨的RPC相比，在同樣的電能質量指標下，可以降低該結構中RPC的容量。因此，電氣化高速鐵路負序與諧波綜合補償系統的控制方法屬于一個新的技術問題。現有的控制方法無法調整RPC的容量，不適合電氣化高速鐵路負序與諧波綜合補償系統的控制。

發明內容

為了解決現有基于鐵路功率調節器RPC的負序與諧波綜合補償系統的控制存在的上述問題，本發明提供一種電氣化高速鐵路負序與諧波綜合補償系統的控制方法。本發明可根據負序補償指標確定RPC需要的轉移的有功電流大小，根據高速鐵路上行和下行電力機車運行工況采取相應的控制策略。

本發明解決上述技術問題的技術方案包括以下步驟：

1)對a相電壓進行鎖相環檢測，產生與a相電壓同步的單位余弦信號cos?ωt和與b相電壓同步的單位余弦信號cos(ωt-π3)，ω為基波角頻率；

2)單位余弦信號cos?ωt與a相負載電流I_aL相乘得到a相的瞬時有功電流，單位余弦信號cos(ωt-π/3)與b相負載電流I_bL相乘得到b相的瞬時有功電流，a相的瞬時有功電流和b相的瞬時有功電流相加得到兩相的瞬時有功電流之和；

3)兩相的瞬時有功電流之和經過低通濾波器得到其直流分量，其直流分量在數值上等于兩相基波有功電流峰值的平均值；

4)經低通濾波得到的直流分量乘以一個系數K，得到兩相基波有功電流峰值平均值的調整量，K值由負序補償指標計算得到，取值在1～2之間，與RPC轉移的有功電流大小成線性關系；

5)兩相基波有功電流峰值平均值的調整量分別與單位余弦信號cos?ωt和cos(ωt-π/3)相乘得到兩相電流的平均基波有功電流交流量；

6)再將a相負載電流I_aL減去a相電流的平均基波有功電流交流量，b相負載電流I_bL減去b相電流的平均基波有功電流交流量，即得到a、b相負序諧波綜合補償電流參考量值I_ar和I_br；

7)對鐵路功率調節器RPC中連接至有機車運行的供電臂側變流器x進行電流控制，將變流器x所在相負序諧波綜合補償電流參考量值乘以鐵路功率調節器RPC中降壓變壓器的變比K_t，得到鐵路功率調節器RPC變流器輸出的電流參考值，此電流參考值與被控變流器實際輸出電流的比較誤差被送到滯環比較器產生變流器x開關器件的觸發脈沖，使變流器輸出電流跟蹤補償電流；