贯通同相牵引供电系统自抗扰控制方法技术方案

本申请公开了一种贯通同相牵引供电系统自抗扰控制方法，其中，方法包括：利用静止功率转换器逆变侧模型建立静止功率转换器逆变侧的双环自抗扰电压控制策略，其中，静止功率转换器逆变侧模型由贯通同相牵引供电系统的工作参数构建；基于双环自抗扰电压控制策略利用外环控制器通过反馈接触网电压生成滤波电容电流的参考值，并利用自抗扰控制器作为内环控制器通过反馈变流器输出电流生成变流器输出电压的参考值；根据滤波电容电流的参考值和变流器输出电压的参考值进行贯通同相牵引供电系统中静止功率转换器逆变侧的电压控制。使得电压控制系统具有良好的抗扰性以及暂态特性，易于工程实现，并能应用于单相交流系统。并能应用于单相交流系统。并能应用于单相交流系统。

Active disturbance rejection control method for through Cophase Traction Power Supply System

【技术实现步骤摘要】
贯通同相牵引供电系统自抗扰控制方法


[0001]本申请涉电压控制
，特别涉及一种贯通同相牵引供电系统自抗扰控制方法。

技术介绍

[0002]长期以来，过分相问题和低电能质量问题制约着电气化铁路的发展，贯通同相牵引供电系统可以解决这些问题。静止功率转换器作为贯通同相供电系统的核心装置，是一个多电平的电力电子变流器，能够进行三相到单相的交交变换，改善电网侧的电能质量，灵活控制接触网侧电压，取消电分相，实现多个牵引站的广域互联和协同控制。贯通同相牵引供电系统是一个全电力电子系统，没有传统电力系统中的发电机供电，网络电压完全由静止功率转换器建立。因此，静止功率转换器逆变侧的电压控制至关重要。
[0003]目前，相关技术中，电压控制策略通常是旋转坐标系下的比例积分(PI)控制或是静止坐标系下的比例谐振(PR)控制，虽然能够较好地抑制工频稳态误差，但是对于暂态过程中的高频误差无法达到较好的控制效果，其暂态特性主要由比例控制决定，比例控制本身有着响应时间和超调量的矛盾。此外，这类误差反馈控制需要先产生误差再生成控制量，有着天然的滞后性。自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control，ADRC)是一种不依赖于控制对象数学模型和参数的控制方法，能够实时地估计并补偿系统的内部扰动和外部扰动。目前在逆变器中应用的自抗扰控制多是内环电流控制，控制目标是旋转坐标系下的直流量，无法应用于单相交流的贯通同相牵引供电系统。因此，有必要寻找一种具有良好抗扰性、良好暂态特性、易于工程实现的控制策略，并能应用于单相交流系统的电压控制。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种贯通同相牵引供电系统自抗扰控制方法，可以使得电压控制系统具有良好的抗扰性以及暂态特性，易于工程实现的控制策略，并能应用于单相交流系统。
[0005]本申请第一方面实施例提供一种贯通同相牵引供电系统自抗扰控制方法，包括以下步骤：利用静止功率转换器逆变侧模型建立所述静止功率转换器逆变侧的双环自抗扰电压控制策略，其中，所述静止功率转换器逆变侧模型由贯通同相牵引供电系统的工作参数构建；基于所述双环自抗扰电压控制策略利用外环控制器通过反馈接触网电压生成滤波电容电流的参考值，并利用自抗扰控制器作为内环控制器通过反馈变流器输出电流生成变流器输出电压的参考值；以及根据所述滤波电容电流的参考值和所述变流器输出电压的参考值进行所述贯通同相牵引供电系统中所述静止功率转换器逆变侧的电压控制。
[0006]可选地，在本申请的一个实施例中，所述静止功率转换器逆变侧模型为：
[0007][0008]其中，u
T
为接触网电压，u
C
为变流器输出电压，i
F
为滤波支路电流，i
T
为变流器流向接触网的负载电流，i
C
为变流器输出电流，L为变压器等效漏感，C为滤波器等效电容。
[0009]可选地，在本申请的一个实施例中，所述利用静止功率转换器逆变侧模型建立所述静止功率转换器逆变侧的双环自抗扰电压控制策略，包括：
[0010][0011]其中，u
Tref
为接触网电压的瞬时参考值，i
Fref
为外环控制的输出，i
Cref
为内环控制的参考值输入，u
Cref
为内环控制的输出，u
Cref
为调制波，用于与载波比较后生成脉冲调制信号。
[0012]可选地，在本申请的一个实施例中，在利用所述静止功率转换器逆变侧模型建立所述静止功率转换器逆变侧的双环自抗扰电压控制策略之后，还包括：基于所述静止功率转换器逆变侧的输出变压器特性，在所述双环自抗扰电压控制策略中加入变压器直流偏磁控制，以抑制变压器原边的偏磁电流；基于所述静止功率转换器逆变侧的滤波器特性，在所述双环自抗扰电压控制策略中加入有源阻尼控制，以抑制接触网侧电流谐波干扰引起的高频谐振。
[0013]可选地，在本申请的一个实施例中，所述外环控制器包括自抗扰控制器、比例谐振控制器、比例积分控制器。
[0014]可选地，在本申请的一个实施例中，所述自抗扰控制器包括微分跟踪器、状态反馈控制器和扩展状态观测器，其中，所述状态反馈控制器和所述扩张状态观测器为线性结构或非线性结构。
[0015]本申请第二方面实施例提供一种贯通同相牵引供电系统自抗扰控制装置，包括：构建模块，用于利用静止功率转换器逆变侧模型建立所述静止功率转换器逆变侧的双环自抗扰电压控制策略，其中，所述静止功率转换器逆变侧模型由贯通同相牵引供电系统的工作参数构建；输出模块，用于基于所述双环自抗扰电压控制策略利用外环控制器通过反馈接触网电压生成滤波电容电流的参考值，并利用自抗扰控制器作为内环控制器通过反馈变流器输出电流生成变流器输出电压的参考值；以及控制模块，用于根据所述滤波电容电流的参考值和所述变流器输出电压的参考值进行所述贯通同相牵引供电系统中所述静止功率转换器逆变侧的电压控制。
[0016]可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：第一抑制模块，用于基于所述静止功率转换器逆变侧的输出变压器特性，在所述双环自抗扰电压控制策略中加入变压器直流偏磁控制，以抑制变压器原边的偏磁电流；第二抑制模块，用于基于所述静止功率转换器逆变侧的滤波器特性，在所述双环自抗扰电压控制策略中加入有源阻尼控制，以抑制接触网侧电流谐波干扰引起的高频谐振。
[0017]本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以执行如上述实施例所述的贯通同相牵引供电系统自抗扰控制方法。
[0018]本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以执行如上述实施例所述的贯通同相牵引供电系统自抗扰控制方法。
[0019]由此，本申请至少具有如下有益效果：
[0020]通过利用静止功率转换器逆变侧模型建立静止功率转换器逆变侧的双环自抗扰电压控制策略，其中，静止功率转换器逆变侧模型由贯通同相牵引供电系统的工作参数构建；基于双环自抗扰电压控制策略利用外环控制器通过反馈接触网电压生成滤波电容电流的参考值，并利用自抗扰控制器作为内环控制器通过反馈变流器输出电流生成变流器输出电压的参考值；根据滤波电容电流的参考值和变流器输出电压的参考值进行贯通同相牵引供电系统中静止功率转换器逆变侧的电压控制。从而提高静止功率转换器逆变侧输出电压的抗扰性和暂态特性，在机车负载电流大范围持续波动时稳定网络电压，在变流器故障后功率快速重新分配时快速调节，在多变流器实时广域协同控制时准确跟踪参考值。实现了在电压指令参考值发生突变时，接触网电压的调节时间更短；在负载电流发生突变时，接触网电压的恢复速度更快。
[0021]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种贯通同相牵引供电系统自抗扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：利用静止功率转换器逆变侧模型建立所述静止功率转换器逆变侧的双环自抗扰电压控制策略，其中，所述静止功率转换器逆变侧模型由贯通同相牵引供电系统的工作参数构建；基于所述双环自抗扰电压控制策略利用外环控制器通过反馈接触网电压生成滤波电容电流的参考值，并利用自抗扰控制器作为内环控制器通过反馈变流器输出电流生成变流器输出电压的参考值；以及根据所述滤波电容电流的参考值和所述变流器输出电压的参考值进行所述贯通同相牵引供电系统中所述静止功率转换器逆变侧的电压控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述静止功率转换器逆变侧模型为：其中，u
T
为接触网电压，u
C
为变流器输出电压，i
F
为滤波支路电流，i
T
为变流器流向接触网的负载电流，i
C
为变流器输出电流，L为变压器等效漏感，C为滤波器等效电容。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用静止功率转换器逆变侧模型建立所述静止功率转换器逆变侧的双环自抗扰电压控制策略，包括：其中，u
Tref
为接触网电压的瞬时参考值，i
Fref
为外环控制的输出，i
Cref
为内环控制的参考值输入，u
Cref
为内环控制的输出，u
Cref
为调制波，用于与载波比较后生成脉冲调制信号。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在利用所述静止功率转换器逆变侧模型建立所述静止功率转换器逆变侧的双环自抗扰电压控制策略之后，还包括：基于所述静止功率转换器逆变侧的输出变压器特性，在所述双环自抗扰电压控制策略中加入变压器直流偏磁控制，以抑制变压器原边的偏磁电流；基于所述静止功率转换器逆变侧的滤波器特性，在所述双环自抗扰电压控制策略中加入有源阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：李笑倩，林云志，魏应冬，李增勤，李子明，陆超，李占赫，张冬冬，
申请(专利权)人：中铁电气化局集团有限公司中铁电气工业有限公司，
类型：发明
国别省市：