一种用于铁路负序动态调节装置的控制系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于铁路负序动态调节装置的控制系统，所述铁路负序动态调节装置包括2个分别与两供电臂连接的电压源变流器以及1个为电压源变流器提供直流侧电压的直流电容，所述控制系统包括相互连接的参考信号检测装置和控制信号发生装置，所述参考信号检测装置分别与2个电压源变流器连接，所述控制信号发生装置分别与2个电压源变流器和直流电容连接。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有控制性能稳定、控制精度高以及适应性强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于铁路负序动态调节装置的控制系统
本技术涉及铁路牵引变电站的控制领域，尤其是涉及一种用于铁路负序动态调节装置的控制系统。
技术介绍
电气化铁路牵引供电网的供电可靠和安全性是电力机车安全、可靠、经济运行的重要保障。而电力机车作为一种特殊的电力负荷，其釆用单相供方式,在未采取补偿措施时不可避免地向上级电力系统注入负序电流；由于电力机车负荷为整流驱动和具有随机性,同时带来了无功、谐波、电压波动等电能质量问题严重恶化了牵引供电网及其上级电力系统的电能质量。其中，负序电流增大同步电机的附加损耗、降低变压器出力、引起继电保护装置误动等；谐波电流引起发电机、变压器、输电线路附加损耗，并可能产生谐波放大烧毁电力设备；无功功率不足增加输电线路损耗,降低电压水平。给电力系统和牵引网的安全可靠供电带来了挑战。因此，必须采取有效的治理措施，对牵引供电网的电能质量进行控制，使其处于允许范围内，以保证电力系统和牵引网安全可靠供电。目前国内外提出的电气化铁路负序、谐波和无功综合补偿方法可以分为主动治理和被动治理两类。主动治理方法主要有：(1)规划时增大牵引网容量,提高牵引网电能质量问题容忍能力；(2)牵引变电所进线换相接入，可明显降低因牵引网单相供电产生的负序；(3)采用平衡牵引变压器降低负序；(4)釆用交直交型电力机车,可有效降低机车谐波含量，且功率因数接近1，但不能解决负序问题。被动治理方法主要有：(1)无源补偿器。主要是静止无功补偿器(StaticVarCompensator,SVC)；(2)有源补偿器。主要有单相接入的有源电力滤波器(ActivePowerFilter，APF)、三相接入的静止同步补偿器(StaticCompensator，STATCOM)、两相接入的铁路功率调节器(RailwayPowerConditioner，负序动态调节装置)及各种变型结构。但是这些方式或技术只能部分改善电能质量，无法有效解决电气化铁路中严重存在的负序问题。基于上述原因和现有市场产品的缺陷和不足，提出一种铁路牵引变负序调节优化装置，该装置设置有分别与两供电臂连接的2个电压源变流器以及1个为电压源变流器提供直流侧电压的直流电容，它具有有功电流转移、无功补偿、稳定牵引网电压和滤波谐波等功能。运行结果表明，负序动态调节装置在稳定牵引系统供电电压和谐波治理方面，效果很好，可以替代目前采用的TCR+FC，SVC、单一负序动态调节装置等方案，其市场前景巨大，然而如何对该铁路牵引变负序调节优化装置进行控制，从而实现有功电流转移、无功补偿、稳定牵引网电压以及滤波谐波等功能，仍是一个未解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述问题提供一种用于铁路负序动态调节装置的控制系统。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于铁路负序动态调节装置的控制系统，所述铁路负序动态调节装置包括2个分别与两供电臂连接的电压源变流器以及1个为电压源变流器提供直流侧电压的直流电容，所述控制系统包括相互连接的参考信号检测装置和控制信号发生装置，所述参考信号检测装置分别与2个电压源变流器连接，所述控制信号发生装置分别与2个电压源变流器和直流电容连接。所述参考信号检测装置包括依次连接的指令电流计算模块、有功与无功电流的叠加计算模块和控制电流计算模块，所述电压源变流器分别与指令电流计算模块、有功与无功电流的叠加计算模块和控制电流计算模块的输入端连接，所述控制电流计算模块的输出端与控制信号发生装置连接。所述指令电流计算模块包括依次连接的指令电流乘法器、指令电流加法器和低通滤波器，所述指令电流乘法器分别与2个电压源变流器连接，所述低通滤波器与有功与无功电流的叠加计算模块连接。所述有功与无功电流的叠加值计算模块包括锁相环、移相器、叠加乘法器和叠加加法器，所述锁相环的输入端分别与2个电压源变流器连接，输出端与移相器的输入端连接，所述移相器的输出端和指令电流计算模块的输出端均与叠加乘法器的输入端连接，所述叠加乘法器的输出端和指令电流计算模块的输出端均与叠加加法器连接，所述叠加加法器的输出端与控制电流计算模块连接。所述控制电流计算模块包括控制电流加法器，所述控制电流加法器的输入端分别与有功与无功电路的叠加值计算模块的输出端和2个电压源变流器连接，所述控制电流加法器的输出端与控制信号发生装置连接。所述控制信号发生装置包括依次首尾连接的控制电流参考信号计算模块、驱动脉冲计算器和修正信号产生模块，所述控制电流参考信号计算模块的输入端还与参考信号检测装置连接，所述修正信号产生模块的输入端还与直流电容连接。所述控制电流参考信号计算模块包括参考信号加法器，所述参考信号加法器的输入端分别与参考信号检测装置和修正信号产生模块的输出端连接，所述参考信号加法器的输出端与驱动脉冲计算器的输入端连接。所述修正信号产生模块包括依次连接的均值滤波器和复合PI控制器，所述均值滤波器的输入端与驱动脉冲计算器连接，输出端与复合PI控制器的输入端连接，所述复合PI控制器的输入端还与直流电容连接，输出端与控制电流参考信号计算模块连接。所述复合PI控制器的输入端还与最小二乘算法器连接。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：(1)通过参考信号检测装置和控制信号发生装置的配合，通过对铁路负序动态调节装置的电流和电压信号进行检测计算，得到2个电压源变流器的控制电流，并根据该控制电流产生对2个电压源变流器的驱动信号，从而实现负序动态调节，并根据驱动信号而带来的直流侧电压的波动，对驱动信号进行闭环控制，提高了控制的精度，保证了控制的实时性。(2)通过对负序动态调节装置的两个电压源变流器进行分别控制，而电压源变流器具有谐波抑制、无功补偿和整流的功能，从而可以通过闭环控制实现有功电流转移、无功补偿、稳定牵引网电压和滤波谐波等功能。(3)利用参考信号检测装置，对检测到的电压信号值和实时电流值进行计算处理，从而得到当前情况下的控制电流，为后续进行闭环控制提供准确度高的基础信息。(4)参考信号检测装置，首先通过指令电流计算模块求取最基础的指令电流，再根据指令电流通过有功与无功电流叠加计算模块计算有功电流和无功电流，最后根据已有的信息通过控制电流计算模块计算控制电流，一方面利用指令电流计算模块先求取指令电流大大减小了重复计算量，简化了后续计算，另一方面有功与无功电流叠加计算模块将有功电流和无功电流分开计算再求和，这种计算方式更为简单直观，且提高了计算的准确程度。(5)控制信号发生装置包括控制电流参考信号计算模块、驱动脉冲计算器和修正信号产生模块，三者形成了闭环控制结构，通过参考信号的计算结合驱动脉冲计算器，计算电压源变流器的初始驱动脉冲，实现对负序动态调节装置的控制，继而通过修正信号产生模块，根据初始驱动脉冲带来的直流电容的电压波动来计算修正信号，从而再将该修正信号反馈给控制电流参考信号计算模块就算修正后的参考信号，根据修正后的参考信号再次进行驱动脉冲的计算，通过一个反馈调节过程，保证了负序动态调节装置的控制准确性和高度的自适应性。(6)驱动脉冲计算器是将参考信号通过重复预测模型后通过无差拍控制方法精确地计算每个控制周期的占空比，该计算方法准确性高，实用性能强，提高了整体系统的控制精度。(7)修正信号产生模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铁路负序动态调节装置的控制系统，所述铁路负序动态调节装置包括2个分别与两供电臂连接的电压源变流器以及1个为电压源变流器提供直流侧电压的直流电容，其特征在于，所述控制系统包括相互连接的参考信号检测装置和控制信号发生装置，所述参考信号检测装置分别与2个电压源变流器连接，所述控制信号发生装置分别与2个电压源变流器和直流电容连接；所述参考信号检测装置包括依次连接的指令电流计算模块、有功与无功电流的叠加计算模块和控制电流计算模块，所述电压源变流器分别与指令电流计算模块、有功与无功电流的叠加计算模块和控制电流计算模块的输入端连接，所述控制电流计算模块的输出端与控制信号发生装置连接；所述指令电流计算模块包括依次连接的指令电流乘法器、指令电流加法器和低通滤波器，所述指令电流乘法器分别与2个电压源变流器连接，所述低通滤波器与有功与无功电流的叠加计算模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于铁路负序动态调节装置的控制系统，所述铁路负序动态调节装置包括2个分别与两供电臂连接的电压源变流器以及1个为电压源变流器提供直流侧电压的直流电容，其特征在于，所述控制系统包括相互连接的参考信号检测装置和控制信号发生装置，所述参考信号检测装置分别与2个电压源变流器连接，所述控制信号发生装置分别与2个电压源变流器和直流电容连接；所述参考信号检测装置包括依次连接的指令电流计算模块、有功与无功电流的叠加计算模块和控制电流计算模块，所述电压源变流器分别与指令电流计算模块、有功与无功电流的叠加计算模块和控制电流计算模块的输入端连接，所述控制电流计算模块的输出端与控制信号发生装置连接；所述指令电流计算模块包括依次连接的指令电流乘法器、指令电流加法器和低通滤波器，所述指令电流乘法器分别与2个电压源变流器连接，所述低通滤波器与有功与无功电流的叠加计算模块连接。2.根据权利要求1所述的用于铁路负序动态调节装置的控制系统，其特征在于，所述有功与无功电流的叠加值计算模块包括锁相环、移相器、叠加乘法器和叠加加法器，所述锁相环的输入端分别与2个电压源变流器连接，输出端与移相器的输入端连接，所述移相器的输出端和指令电流计算模块的输出端均与叠加乘法器的输入端连接，所述叠加乘法器的输出端和指令电流计算模块的输出端均与叠加加法器连接，所述叠加加法器的输出端与控制电流计算模块连接。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：江友华，陈博，王文吉，邹明强，刘雪莹，吴琪娜，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：新型
国别省市：上海,31