电气化铁路牵引供电系统及其光伏发电分相电流控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种电气化铁路牵引供电系统及其光伏发电分相电流控制方法所述电气化铁路牵引供电系统，所述方法包括如下步骤：获取光伏逆变器输出的有功功率；基于有功功率计算光伏逆变器的正序电流参考值；基于牵引负荷的负荷功率计算光伏逆变器的负序电流参考值；控制光伏逆变器的输出电流针对正序电流参考值及负序电流参考值无差跟踪，以实现光伏通过光伏逆变器、第三变压器、低压交流母线及第二变压器输出有功功率至牵引负荷，且光伏逆变器通过其电流裕量补偿由牵引负荷引起的高压交流电网的负序电流。本发明专利技术提供的系统及方法，实现了光伏并网发电与负序补偿的统一控制，能够起到降低高压侧的负序电流、提高电能质量的作用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
电气化铁路牵引供电系统及其光伏发电分相电流控制方法


[0001]本专利技术涉及电流控制领域，尤其涉及一种电气化铁路牵引供电系统及其光伏发电分相电流控制方法。

技术介绍

[0002]电气化铁路牵引负荷通常为单相负荷，会在高压电网中引起负序电流，导致高压电网电流三相不平衡，不利于电网运行。为了解决该技术问题，研究人员通常以瞬时功率理论为基础，在不平衡电压场景下，提出了可实现并网电流对称、有功/无功波动抑制等目标的正、负序电流指令配置方案。进一步地，为实现上述控制目标的灵活折中与兼顾，研究人员提出了一种可实现上述多控制目标平滑切换的双序电流控制策略，但双序电流输出下易出现过电流现象，进而造成变流器设备损坏。为了避免出现过电流现象，还有研究人员提出了基于电流幅值实测值和计算值的限流方式，这种方式主要通过与最大允许电流的比较，对等降低变流器输出的正负序电流，从而实现变流器输出电流低于最大允许电流值的电流限幅控制。
[0003]然而，现有的控制策略都是以满足某种并网功率特性为目标对正、负序电流指令进行配置，而很少考虑光伏功率优先与实际负荷特性，难以匹配光伏发电向电气化铁路牵引负荷供电需求。
[0004]鉴于此，实有必要提供一种新型的电气化铁路牵引供电系统及其光伏发电分相电流控制方法以克服上述缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种电气化铁路牵引供电系统及其光伏发电分相电流控制方法，实现了光伏并网发电与负序补偿的统一控制，能够起到降低高压侧的负序电流、提高电能质量的作用。
[0006]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种电气化铁路牵引供电系统，包括若干个光伏发电系统、低压交流母线、第一变压器及第二变压器，每个所述光伏发电系统包括依次连接的光伏、光伏逆变器及第三变压器；所述第三变压器连接所述低压交流母线，所述低压交流母线连接所述第二变压器，所述第二变压器连接所述第一变压器，所述第一变压器用于连接高压交流电网，所述第一变压器与所述第二变压器之间分别引出两个牵引臂，所述牵引臂用于连接牵引负荷；所述高压交流电网通过所述第一变压器为所述牵引负荷供电；所述光伏通过所述光伏逆变器、第三变压器、低压交流母线及第二变压器输出有功功率至所述牵引负荷，且所述光伏逆变器通过其电流裕量补偿由所述牵引负荷引起的所述高压交流电网的负序电流。
[0007]第二方面，本专利技术还提供一种用于电气化铁路牵引供电系统的光伏发电分相电流控制方法，所述电气化铁路牵引供电系统包括若干个光伏发电系统、低压交流母线、第一变压器及第二变压器，每个所述光伏发电系统包括依次连接的光伏、光伏逆变器及第三变压
器；所述第三变压器连接所述低压交流母线，所述低压交流母线连接所述第二变压器，所述第二变压器连接所述第一变压器，所述第一变压器用于连接高压交流电网，所述第一变压器与所述第二变压器之间分别引出两个牵引臂，所述牵引臂用于连接牵引负荷；所述高压交流电网通过所述第一变压器为所述牵引负荷供电；
[0008]所述方法包括如下步骤：获取所述光伏逆变器输出的有功功率；基于所述有功功率计算所述光伏逆变器的正序电流参考值；基于所述牵引负荷的负荷功率计算所述光伏逆变器的负序电流参考值；控制所述光伏逆变器的输出电流针对所述正序电流参考值及负序电流参考值无差跟踪，以实现光伏通过所述光伏逆变器、第三变压器、低压交流母线及第二变压器输出有功功率至牵引负荷，且所述光伏逆变器通过其电流裕量补偿由所述牵引负荷引起的高压交流电网的负序电流。
[0009]相比于现有技术，本专利技术提供的电气化铁路牵引供电系统及其光伏发电分相电流控制方法，可在无需相序分离的条件下实现对正、负序电流的控制，同时可在保障光伏有功功率优先的条件下，利用变流器裕量，补偿单相牵引负荷产生的负序电流，实现了光伏并网发电与负序补偿的统一控制，能够起到降低高压侧的负序电流、提高电能质量的作用。
[0010]为使专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本专利技术较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0011]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0012]图1为本专利技术提供的电气化铁路牵引供电系统的原理框图；
[0013]图2为本专利技术提供的用于电气化铁路牵引供电系统的光伏发电分相电流控制方法的流程图；
[0014]图3为两臂牵引负荷运行在不同工况下的电流空间矢量图；
[0015]图4为本专利技术提供的用于电气化铁路牵引供电系统的光伏发电分相电流控制方法的原理图；
[0016]图5a
‑
图5d为牵引负荷变化工况的实验结果图；
[0017]图6a
‑
图6d为光伏输出功率变化工况的实验结果图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]请参阅图1，本专利技术提供一种电气化铁路牵引供电系统，包括若干个光伏发电系
统、低压交流母线、第一变压器MT1及第二变压器MT2，每个所述光伏发电系统包括依次连接的光伏、光伏逆变器及第三变压器MT3。
[0020]所述第三变压器MT3连接所述低压交流母线，所述低压交流母线连接所述第二变压器MT2，所述第二变压器MT2连接所述第一变压器MT1，所述第一变压器MT1用于连接高压交流电网，所述第一变压器MT1与所述第二变压器MT2之间分别引出两个牵引臂(图1中α、β)，所述牵引臂用于连接牵引负荷。具体的，所述高压交流电网通过所述第一变压器MT1为所述牵引负荷供电；所述光伏通过所述光伏逆变器、第三变压器MT3、低压交流母线及第二变压器MT2输出有功功率至所述牵引负荷，且所述光伏逆变器通过其电流裕量补偿由所述牵引负荷引起的所述高压交流电网的负序电流。
[0021]本实施方式中，所述牵引负荷为单相负荷，所述光伏逆变器为三相逆变器，所述第二变压器为逆V/V牵引变压器，所述第三变压器为Y/Y变压器，所述高压交流电网为110kV高压交流电网。可以理解地，V/V牵引变压器通常由两台单相变压器联接而成，两个原边短接点引出一个端子，原边绕组的两端及中点接入三相电网，副边两个绕组可供给两个牵引供电网。
[0022]本专利技术提供的电气化铁路牵引供电系统，将若干个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电气化铁路牵引供电系统，其特征在于，包括若干个光伏发电系统、低压交流母线、第一变压器及第二变压器，每个所述光伏发电系统包括依次连接的光伏、光伏逆变器及第三变压器；所述第三变压器连接所述低压交流母线，所述低压交流母线连接所述第二变压器，所述第二变压器连接所述第一变压器，所述第一变压器用于连接高压交流电网，所述第一变压器与所述第二变压器之间分别引出两个牵引臂，所述牵引臂用于连接牵引负荷；所述高压交流电网通过所述第一变压器为所述牵引负荷供电；所述光伏通过所述光伏逆变器、第三变压器、低压交流母线及第二变压器输出有功功率至所述牵引负荷，且所述光伏逆变器通过其电流裕量补偿由所述牵引负荷引起的所述高压交流电网的负序电流。2.如权利要求1所述的用于电气化铁路牵引供电系统，其特征在于，所述牵引负荷为单相负荷。3.如权利要求1所述的用于电气化铁路牵引供电系统，其特征在于，所述光伏逆变器为三相逆变器。4.如权利要求1所述的用于电气化铁路牵引供电系统，其特征在于，所述第二变压器为逆V/V牵引变压器。5.如权利要求1所述的用于电气化铁路牵引供电系统，其特征在于，所述第三变压器为Y/Y变压器。6.一种用于电气化铁路牵引供电系统的光伏发电分相电流控制方法，其特征在于，所述电气化铁路牵引供电系统包括若干个光伏发电系统、低压交流母线、第一变压器及第二变压器，每个所述光伏发电系统包括依次连接的光伏、光伏逆变器及第三变压器；所述第三变压器连接所述低压交流母线，所述低压交流母线连接所述第二变压器，所述第二变压器连接所述第一变压器，所述第一变压器用于连接高压交流电网，所述第一变压器与所述第二变压器之间分别引出两个牵引臂，所述牵引臂用于连接牵引负荷；所述高压交流电网通过所述第一变压器为所述牵引负荷供电；所述方法包括如下步骤：获取所述光伏逆变器输出的有功功率；基于所述有功功率计算所述光伏逆变器的正序电流参考值；基于所述牵引负荷的负荷功率计算所述光伏逆变器的负序电流参考值；控制所述光伏逆变器的输出电流针对所述正序电流参考值及负序电流参考值无差跟踪，以实现光伏通过所述光伏逆变器、第三变压器、低压交流母线及第二变压器输出有功功率至牵引负荷，且所述光伏逆变器通过其电流裕量补偿由所述牵引负荷引起的高压交流电网的负序电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：程鹏，刘文泉，张伟秋，马静，贾利民，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：