一种地铁双向变流装置多机直流电压协同控制策略制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地铁双向变流装置多机直流电压协同控制策略，用于站点以及站点之间的双向变流装置多机直流电压协同控制；策略包括单机控制与多机控制；单机控制包括与预设的回馈模式启动门槛值、牵引模式启动门槛值以及回馈牵引退出电流门槛值；根据直流馈线电压的大小控制设备的模式；根据设备电流与回馈牵引退出电流门槛值大小，决定是否退出此时的模式；多机控制中，当本站设备发生故障等，协同站自动降低协同站的回馈模式启动门槛值和升高牵引模式启动门槛值，从而提高协同站设备的功率输出，降低故障设备区间的母线波动；当本站恢复运行时，回馈模式启动门槛值和牵引模式启动门槛值都恢复到协同前的值。动门槛值都恢复到协同前的值。动门槛值都恢复到协同前的值。

【技术实现步骤摘要】
一种地铁双向变流装置多机直流电压协同控制策略


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种地铁双向变流装置多机直流电压协同控制策略。

技术介绍

[0002]近年来，整流机组+能量回馈装置的供电模式被越来越多的地铁线路所采用，该模式取代制动电阻，大大降低地铁供电系统的运营成本。双向变流装置兼具整流机组和能量回馈装置的功能，解决制动能量浪费的同时，可解决整流机组带来的牵引电压不稳定、越区供电等问题，能进一步优化地铁供电方案。为确保供电系统稳定，地铁线路都采用整流机组+双向变流器的模式。该模式需要首先解决整流机组与双向变流如何协同运行的问题。
[0003]整流机组输出特性自然下垂，如果双向变流器直流侧采用稳压控制，会出现两者之间功率环流或整流机组不出功的问题。如果双向变流器采用下垂控制，不仅可以解决环流和整流机组不出功的问题，还可以任意调节变流器与整流机组出功比例。但是当多台双向变流器并联时，采用常规的下垂控制，由于采样和控制误差，会出现双向变流器间功率环流。采用多段下垂控制可以解决双向变流器间功率环流的问题，但是当某站双向变流装置发生故障时，控制策略相同的相邻站无法分担功率输出，故障装置区间母线电压会过高或过低，不利于供电系统稳定运行。
[0004]现有技术公开号为：CN112671041A，公开了一种轨道交通双向变流器的直流电压控制方法，在双逆变模式下采用恒压控制，避免列车网压过高；整流模式下采用下垂控制，双向变流装置与整流机组共同出力提供列车所需牵引功率，避免列车网压过低。该方法只能在有整流机组配合时使用，当供电区间内无整流机组时母线电压会拉低。

技术实现思路

[0005]1.所要解决的技术问题：针对上述技术问题，本专利技术提供一种地铁双向变流装置多机直流电压协同控制策略，解决整流机组与双向变流器之间或双向变流器之间的功率环流，通过发挥相邻站协同输出能力，解决故障装置区间母线电压过高或过低的问题，提高地铁供电系统稳定性。
[0006]2.技术方案：一种地铁双向变流装置多机直流电压协同控制策略，其特征在于：用于地铁站点以及地铁站点之间实现双向变流装置多机直流电压协同控制；所述双向变流装置的直流侧与接触网1500V直流母线相连，交流侧通过升压变压器连接至35KV中压电网；地铁站点之间基于PLC的多机控制通信架构实现通信；地铁双向变流装置多机直流电压协同控制策略包括单机直流电压分段控制与多机协同控制。
[0007]所述单机直流电压分段控制包括预设本站的回馈模式启动门槛值Urep、牵引模式启动门槛值Uhaul以及回馈牵引退出电流门槛值Io；检测直流馈线电压Uin，如果Uin大于等于回馈模式启动门槛值Urep，启动直流电压稳定控制，进入回馈模式，将直流电压Uref稳压
控制到回馈模式门槛值减去30V；如果Uin小于等于牵引模式启动门槛值Uhaul时，启动直流电压稳定控制，进入牵引模式，将直流电压Uref稳压控制到牵引模式启动门槛值加上30V；如果Uin处于回馈模式启动门槛值Urep和牵引模式启动门槛值Uhaul之间时，直流电压Uref控制为实际直流电压值；采集设备电流值，如果设备电流Iin小于回馈牵引退出电流门槛值Io时，则双向变流装置退出此时的回馈模式或牵引模式。
[0008]所述多机协同控制包括设置本站的上一站、本站的上二站、本站下一站以及本站下二站作为该站点的协同站；每个站点的双向变流装置的回馈模式启动门槛调节值
△
U+和牵引模式启动门槛调节值
△
U+根据与该站点之间距离均可调；当本站设备发生故障、停机或者离线情况时，协同站自动降低协同站的回馈模式启动门槛值和升高牵引模式启动门槛值，从而提高协同站设备的功率输出，降低故障设备区间的母线波动；当本站恢复运行时，回馈模式启动门槛值和牵引模式启动门槛值都恢复到协同前的值。
[0009]进一步地，所述基于PLC的多机控制通信架构具体为：双向变流装置主控制器与本站PLC采用串行485通信，PLC实时查询双向变流装置状态，主控制器应答双向变流装置状态；当PLC采集到设备发生故障时，PLC立刻根据监控界面配置的协同站向相关站点发出多机协同请求；该请求通过RJ45通信发给光电交换机；光电交换机再接入光纤环网，在环网中将信息同步传递给多个协同站PLC，最后发送给协同站设备。
[0010]进一步地，多机协同控制中，协同站自动降低协同站的回馈模式启动门槛值和升高牵引模式启动门槛值，其中门槛值的调节采用以预设的电压值变化量阶段式变化的方式调节。
[0011]3.有益效果：本专利技术提供的一种多机直流电压协同控制策略，解决整流机组与双向变流器之间或双向变流器之间的功率环流，通过发挥相邻站协同输出能力，解决故障装置区间母线电压过高或过低的问题，提高地铁供电系统稳定性。通过设置回馈启动电压门槛值和牵引启动电压门槛值，实现直流参考电压的分段控制，既能避免功率环流，也可简化控制逻辑。当相邻站变流器发生故障时，通过本站变流器自动调节回馈启动电压门槛值或牵引启动电压门槛值发挥本站的协同能力，提高系统稳定性。
附图说明
[0012]图1为本专利技术中相邻两地铁站点双向变流器供电系统拓扑图；图2为本专利技术中单机直流电压分段控制的示意图；图3为本专利技术中协同控制通信架构图。
具体实施方式
[0013]下面结合附图对本专利技术进行具体的说明。
[0014]如附图1所示为地铁站台中的双向变流装置供电系统拓扑图，双向变流装器采用大功率IGBT器件，具备整流、逆变双向变流能力， 即可实现列车牵引供电功能，也可实现列车再生制动能量的回馈利用。当列车牵引/制动时，双向变流装置根据检测的直流馈线电压状态，将装置控制在整流/逆变状态，实现牵引供电/制动能量回馈。双向变流装置通过交流霍尔采样交流输出总电流，进行电流闭环控制；通过电压采样电路采集直流馈线电压U
in
，进
行稳压控制；如附图2所示，单机直流电压分段控制的示意图；整体控制策略由多段特性组成，曲线OBA为直流参考电压U
ref
回馈特性曲线，曲线OCD为直流参考电压U
ref
牵引特性曲线。其中：U0：预设的空载电压值；
△
U+：回馈模式启动门槛值调节值；
△
U
‑
：牵引模式启动门槛值调节值；I
min
：回馈牵引退出电流门槛值；OB段直流参考电压U
ref
跟随实际电压U
in
波动，可以较大斜率提高，一方面可以保证邻站优先回馈制动能量，另一方面可以避免双向变流装置与整流机组或双向变流装置之间形成功率环流。
[0015]OC段直流参考电压U
ref
跟随实际电压U
in
波动，可以较大斜率提高，主要可以避免双向变流装置之间形成功率环流。
[0016]AB段处于能量回馈模式，在设备容量范围内，可维持直流电压恒定以降低电网波动，确保制动能量就近回收。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地铁双向变流装置多机直流电压协同控制策略，其特征在于：用于地铁站点以及地铁站点之间实现双向变流装置多机直流电压协同控制；所述双向变流装置的直流侧与接触网1500V直流母线相连，交流侧通过升压变压器连接至35KV中压电网；地铁站点之间基于PLC的多机控制通信架构实现通信；地铁双向变流装置多机直流电压协同控制策略包括单机直流电压分段控制与多机协同控制；所述单机直流电压分段控制包括预设本站的回馈模式启动门槛值U
rep
、牵引模式启动门槛值U
haul
以及回馈牵引退出电流门槛值I
o
；检测直流馈线电压U
in
，如果U
in
大于等于回馈模式启动门槛值U
rep
，启动直流电压稳定控制，进入回馈模式，将直流电压U
ref
稳压控制到回馈模式门槛值减去30V；如果U
in
小于等于牵引模式启动门槛值U
haul
时，启动直流电压稳定控制，进入牵引模式，将直流电压U
ref
稳压控制到牵引模式启动门槛值加上30V；如果U
in
处于回馈模式启动门槛值U
rep
和牵引模式启动门槛值U
haul
之间时，直流电压U
ref
控制为实际直流电压值；采集设备电流值，如果设备电流I

【专利技术属性】
技术研发人员：何永康，张勇，胡磊磊，仇志凌，
申请(专利权)人：南京亚派科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：