[發明專利]大容量鐵路同相供電變流器直流側電壓優化控制方法

在審

• 申請號: 201811451724.2
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109617424A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 賈浩;朱金淶;牟曉春;黃福祥;仇新宏;柏嵩;趙雪;劉國毅
• 申請（專利權）人: 國電南瑞南京控制系統有限公司
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02J3/26
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種大容量鐵路同相供電變流器直流側電壓優化控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）鏈式變流器采用積分濾波器和改進的有功電流分離法生成指令電流；

2）在鏈式變流器直流側采用疊加有功電壓矢量法控制單相背靠背變流器單元中的直流電容電壓保持平衡。

2.根據權利要求1所述的大容量鐵路同相供電變流器直流側電壓優化控制方法，其特征在于，所述步驟1）包括如下步驟：

11）鏈式變流器將直流側反饋電壓u_d和給定電壓u_d^* 的差經過PI控制器調整后與計算的有功電流分量相加，生成補償電流；

12）鏈式變流器根據直流電容電壓的誤差，計算出一個額外需要補償的有功功率，統一通過比例k送入參考電流計算電路，k的取值為直流側期望電壓值與實際生成的直流側電壓之比。

3.根據權利要求1所述的大容量鐵路同相供電變流器直流側電壓優化控制方法，其特征在于，所述步驟2）包括如下步驟：

21）各個背靠背變流器單元的調制信號在電流跟蹤控制環輸出參考電壓上疊加一個與電流方向平行的矢量，即一個純有功電壓矢量；

22）通過調節該電壓方向來使各個鏈節吸收或發出有功功率，進而控制各個鏈節的電容電壓，使單相背靠背型變流器各個鏈節的直流電容電壓能夠保持平衡。

4.根據權利要求3所述的大容量鐵路同相供電變流器直流側電壓優化控制方法，其特征在于，所述步驟22）的控制過程如下：

單相背靠背變流器單元模塊先分別檢測前N-1個直流電容電壓并與各模塊平均電容電壓值進行對比，若某一模塊電容電壓大于平均值，則疊加一個與電流反向的有功電壓矢量，相當于該模塊發出一部分有功功率，起到電容電壓下降的目的；當某一模塊電容電壓低于平均值，則在該電壓上疊加一個與電流方向相同的電壓矢量，相當于該模塊吸收一定的有功功率，從而使電容電壓回升，其中N表示的是模塊總個數。

5.根據權利要求4所述的大容量鐵路同相供電變流器直流側電壓優化控制方法，其特征在于，第N個模塊疊加的電壓矢量為前N-1個模塊的矢量和取反。

6.根據權利要求1所述的大容量鐵路同相供電變流器直流側電壓優化控制方法，其特征在于，所述大容量鐵路同相供電變流器包括所述包括單相變壓器、多繞組變壓器、若干個單相背靠背變流器單元以及交流電抗器；

所述單相背靠背變流器單元包括整流側、直流電容器和逆變側，若干個所述單相背靠背變流器單元通過級聯多電平技術與多繞組分裂并聯多重化相結合依次相連組成鏈式結構的鏈式變流器；

所述單相變壓器的高壓側與電網相連，低壓側一端連接交流電抗器后連接所述鏈式變流器的第一個單相背靠背變流器單元的輸入端，低壓側另一端連接鏈式變流器的最后一個單相背靠背變流器單元的輸入端，所述多繞組變壓器由一個一次側繞組和不少于單相背靠背變流器單元個數的二次側繞組組成，其中一次繞組與牽引網連接，每個所述單相背靠背變流器的輸出端連接一個二次側繞，且每個二次側繞最多連接一次第二輸出端；

所述單相背靠背變流器單元用于有功功率的雙向傳輸并補償負載的無功和諧波；

所述單相變壓器用于降壓和電氣隔離；

所述鏈式變流器用于實現無功和諧波的補償；

所述多繞組變壓器用于將多個變流器的輸出端并聯后升壓及隔離；

所述交流電抗器用于抑制電流沖擊。

7.根據權利要求6所述的大容量鐵路同相供電變流器直流側電壓優化控制方法，其特征在于，所述鏈式結構的連接方式為：整流側采用級聯多電平鏈式結構，每個背靠背變流器的輸入端串聯起來共同分擔整流側的輸入電壓；逆變側的輸出端口，通過多繞組變壓器分裂并聯，按照一定的相位差將各個變流器的輸出波形疊加。

8.根據權利要求6所述的大容量鐵路同相供電變流器直流側電壓優化控制方法，其特征在于，所述單相背靠背變流器單元由一個背靠背連接的變流器和直流電容耦合組成H橋級聯型的升壓式交直交變流器。