[發(fā)明專利]一種混合多端口鐵路功率變換器及其功率協(xié)調(diào)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810337304.5
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108418231B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬伏軍;劉一鋒;朱真;汪鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/16
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強;王娟

1.一種混合多端口鐵路功率變換器的功率協(xié)調(diào)控制方法，混合多端口鐵路功率變換器包括兩個多繞組變壓器和適應(yīng)于新能源接入的多個功率單元模塊；每個多繞組變壓器的原邊均連接一個牽引供電臂，副邊分別連接功率單元模塊；每個功率單元模塊由前級背靠背H橋式PWM整流器、中間級隔離型DC/DC變換器和后級低壓直流微網(wǎng)組成；中間級隔離型DC/DC變換器包括多個單相隔離型DC/DC變換器，所述多個單相隔離型DC/DC變換器高壓側(cè)電容相互串聯(lián)后與單個背靠背H橋式PWM整流器模塊的直流母線相連，所述多個單相隔離型DC/DC變換器低壓側(cè)電容相互并聯(lián)，再連接后級直流微網(wǎng)；其特征在于，包括以下步驟：

1)檢測兩相負(fù)載電流i_Lj和每個功率單元模塊的背靠背H橋式PWM整流器的輸出電流i_cjx、輸出電壓u_cjx，其中j＝a，b，x＝1～N，N表示功率單元模塊數(shù)；

2)利用步驟1)檢測的數(shù)據(jù)，計算得出鐵路功率調(diào)節(jié)器每個功率單元模塊a、b相實際輸出的有功功率P_jx、無功功率Q_jx和負(fù)載的有功功率P_Lj，并根據(jù)新能源的輸入功率P_in，進(jìn)行功率的計算和分配，得到鐵路功率調(diào)節(jié)器a、b相期望補償?shù)挠泄β屎蜔o功功率

3)檢測每個功率單元模塊背靠背H橋式PWM整流器的直流母線電壓u_dcx；

4)將每個功率單元模塊直流母線電壓參考值與檢測到的直流母線電壓u_dcx相減，得到誤差信號，誤差信號再經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器得到附加的有功補償指令ΔP_x，然后與步驟2)得到的有功功率疊加，得到每個功率單元模塊背靠背H橋式PWM整流器a、b相最終的有功補償指令P_setjx；

5)采用虛擬同步機控制，得到每個功率單元模塊背靠背H橋式PWM整流器a、b相的調(diào)制信號e_jx，再引入牽引母線電壓作為前饋信號得到最終的調(diào)制波信號d_jx；

6)檢測中間級隔離型DC/DC變換器低壓直流母線電壓V₁，并與設(shè)定值相減，差值經(jīng)過PI控制，得到電流內(nèi)環(huán)指令信號的一部分檢測連接單個背靠背H橋式PWM整流器的高壓側(cè)串聯(lián)電容每個單元電壓V_2i，求其平均值V_ave，然后與單元電壓V_2i相減進(jìn)行P控制，得到一個電流內(nèi)環(huán)指令信號的校正值校正值與電流內(nèi)環(huán)指令信號的一部分相加構(gòu)成總的電流參考信號其中i＝1～M，M表示每個功率單元直流側(cè)連接的DC/DC變換器數(shù)量；

7)根據(jù)額定的傳輸功率P^ref計算出系統(tǒng)的移相角參考值φ^ref，進(jìn)而根據(jù)系統(tǒng)的小信號模型計算出前饋系數(shù)1/H；將步驟6)得出的電流參考信號與實際電流I_1i相減得到誤差信號ΔI_1i，經(jīng)過參數(shù)為1/H的比例控制得到移相角的校正值Δφ_i，校正值Δφ_i與系統(tǒng)的移相角參考值φ^ref相加得到每個功率單元模塊的移相角指令φ_i。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)中，有功功率和無功功率的計算公式如下：

其中，P_sa、P_sb為兩牽引供電臂的實際供電功率；和為牽引供電臂輸出有功功率和無功功率的期望值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4)中，背靠背H橋式PWM整流器a、b相最終的有功補償指令P_setjx的計算公式為：

其中，G_PI(s)為PI控制器的傳遞函數(shù)。