本发明专利技术公开了一种电气化高速铁路负序与谐波综合补偿系统的控制方法。本发明专利技术对两供电臂电流进行负序和谐波综合检测，产生综合补偿电流参考值。根据负序补偿指标，通过计算修改基波有功电流的系数Ｋ，调整ＲＰＣ需转移的有功电流。根据高速铁路上行和下行电力机车运行工况采取相应的控制策略：对连接至有电力机车运行的一供电臂侧的ＲＰＣ变流器实行电流控制，对连接至没有电力机车运行的另一供电臂侧的ＲＰＣ变流器实行直流侧电压控制。电流环采用滞环比较控制方法，使变流器输出电流跟踪参考补偿电流，达到负序和谐波补偿的目的；直流侧电压控制为带电流内环的电压反馈控制，使直流侧电压快速稳定。本发明专利技术控制方法可靠性强，控制响应速度快，实现简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
电气化高速铁路的建设，将为国民经济发展提供安全可靠、高速度、大 容量运力保障，是进一步缓解铁路运力紧张、提高运输服务品牌和运输服务 质量的重要举措。然而，高速铁路供电系统由于用单相供电方式和独特的电 力机车负荷而使负序、谐波、电压波动和闪变等电能质量问题突显，严重影 响高速铁路沿线供电系统的电能质量，给周边企业生产和用户生活带来恶劣 影响，因此，迫切需要对高速铁路供电系统存在的负序、谐波、电压波动和 闪变等电能质量问题进行集中治理。目前国内外对电气化高速铁路供电系统产生的负序、谐波、电压波动和闪变等电能质量问题提出了多种补偿方案。铁路功率调节器RPC是其中一种 比较典型的补偿方案。RPC是一种背靠背式的能实现功率双向流动的调节 器，能够对负序、谐波及无功进行综合补偿，但由于RPC是有源装置，单独 依靠RPC调节两供电臂有功功率，实现负序补偿，同时进行谐波治理和无功 补偿，给大容量的RPC工程实现带来了一定困难，并且抬高了成本。此外， 对于采用三相V/V结线牵引变压器作为牵引变压器的电气化高速铁路供电系 统，采用RPC调节有功功率使两供电臂有功功率相等时，三相系统仍然有负 序电流存在，不能完全补偿负序。另外，有采取静止无功发生器DSTATCOM 安装于三相高压侧来补偿负序和谐波的补偿方案。由于三相侧电压等级高达 110kV或220kV， DSTATCOM需设计为串联多重化结构，结构较为复杂，对电力电子器件的电压和电流等级要求较高，导致成本昂贵和技术实现难度较 大。电气化高速铁路负序与谐波综合补偿系统是一种新型的补偿结构，利用高通滤波器和电抗器改善负序和谐波补偿效果，与单独的RPC相比，在同样的 电能质量指标下，可以降低该结构中RPC的容量。因此，电气化高速铁路负 序与谐波综合补偿系统的控制方法属于一个新的技术问题。现有的控制方法 无法调整RPC的容量，不适合电气化高速铁路负序与谐波综合补偿系统的控 制。
技术实现思路
为了解决现有基于铁路功率调节器RPC的负序与谐波综合补偿系统的 控制存在的上述问题，本专利技术提供一种电气化高速铁路负序与谐波综合补偿 系统的控制方法。本专利技术可根据负序补偿指标确定RPC需要的转移的有功电 流大小，根据高速铁路上行和下行电力机车运行工况釆取相应的控制策略。本专利技术解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤1) 对a相电压进行锁相环检测，产生与a相电压同步的单位余弦信号 cos W和与b相电压同步的单位余弦信号cos(W - ;r/3);2) 单位余弦信号cos必/与a相负载电流/^相乘得到a相的瞬时有功电 流，单位余弦信号cos(欣-;r/3)与b相负载电流/6￡相乘得到b相的瞬时有功 电流，两积相加得到两相的瞬时有功电流之和；3) 两相的瞬时有功电流之和经过低通滤波器得到其直流分量，其直流 分量在数值上等于两相基波有功电流峰值的平均值；4) 经低通滤波得到的直流分量乘以一个系数K，得到两相 波有功电 流峰值平均值的调整量，K值由负序补偿指标计算得到，取值在1 2之间，与RPC转移的有功电流大小成线性关系；5) 两相基波有功电流峰值平均值的调整量分别与单位余弦信号cos加和 cos(份f - ;r/3)相乘得到两相电流的平均基波有功电流交流量；6) 再将/。^和/^分别减去两相电流的平均基波有功电流交流量，即得到 a、 b相负序谐波综合补偿电流参考量值/。,和/^;7) 对RPC中连接至有机车运行的供电臂侧变流器x进行电流控制，将 该相负序谐波综合补偿电流参考量值乘以RPC中降压变压器的变比《，得 到RPC变流器输出的电流参考值，此电流参考值与被控变流器实际输出电流 的比较误差被送到滞环比较器产生变流器x开关器件的触发脉冲，使变流器 输出电流跟踪补偿电流；8) 在确定对其中一变流器x采取电流控制的同时，对RPC中连接至没有机车运行的供电臂侧另一变流器y采取直流侧电压控制，直流侧电压参考值与检测到的直流侧电压反馈值的比较误差，经过PI调节器后，与该相电压 信号同步的单位余弦信号cos(W + ^)信号相乘，得到变流器输出电流参考值，参考电流与变流器输出电流的比较误差被送到滞环比较器产生变流器y开关器件的触发脉冲，实现直流侧电压稳定控制和变流器y的电流控制。本专利技术的技术效果在于1) 能根据负序补偿 指标确定RPC需要转移的有功电流，可适当降低RPC容量；2) RPC根据高速铁路上行和下行电力机车运行工况采取相应的控制策 略，以确保RPC根据机车运行情况正常工作，达到补偿负序和抑制谐波的目 的。3) 电流环采用滞环比较控制方法，使变流器输出电流跟 参考补偿电流，达到负序和谐波补偿的目的;直流侧电压控制为带电流内环的电压反馈控制，使直流侧电压快速稳定。下面结合附图对本专利技术作进一步说明。 附图说明图1为三相v/v结线变压器下的电气化高速铁路负序与谐波综合补偿系统结构图。图2为电气化高速铁路负序与谐波综合补偿系统控制原理图。 图3为控制流程图。 具体实施例方式如图1所示，电气化高速铁路负序与谐波综合补偿系统4由一个背靠背 式的铁路功率调节器2 (RPC)、高通滤波器3和电抗器1联合组成。RPC 通过单相三绕组降压变压器安装在三相V/V结线牵引变压器二次侧的两供电 臂之间，高通滤波器安装在与电压相位超前的供电臂连接的单相三绕组降压 变压器下，电抗器(丄2)安装在与电压相位滞后的另一供电臂连接的单相三 绕组降压变压器下。RPC中包含通过共用直流电容连接的两个变流器，两变 流器通过输出电感和单相三绕组降压变压器连接到三相V/V结线牵弓I变压器的两供电臂，高通滤波器由电抗器a;)和电容器(C》串联组成。单相双绕组降压变压器原边有一个绕组，副边有两个绕组，其作用为隔离高通滤波 器和电抗器与RPC，以消除它们对RPC的影响。RPC可以补偿一定的负序， 在RPC补偿负序的基础上，高通滤波器和电抗器也能消除部分负序，改善了 负序补偿效果。在同样的电能质量指标下，由于电抗器和高通滤波器能补偿 部分负序，与单独的RPC比较，电气化高速铁路负序与谐波综合补偿系统中 有源装置RPC容量明显降低。如图2所示，电气化高速铁路负序与谐波综合补偿系统控制方法包括负序与谐波检测1、电流控制2和直流侧电压控制3三部分。负序与谐波检测 得到电流控制的参考电流。根据检测的两供电臂负载电流得出电力机车运行 情况，对RPC中连接至有电力机车负载的供电臂侧的变流器实行电流控制， 对RPC中连接至没有电力机车负载的供电臂侧另一变流器实行直流侧电压 控制。这样就实现了有功功率从没有电力机车负载的一供电臂转移至有电力 机车负载的另一供电臂，达到了负序补偿的目的，并且进行了谐波抑制。 负序与谐波检测原理如下设a、 b两相负载电流分别为/。,和/^:<formula>formula see original document page 8</formula>其中乙、^分别代表a、 b相电流中^次谐波的有效值，^和^分别为 a、 b相电流中&次谐波的功率因数角，6 为基波角频率。通过对a相电压进行锁相环检测，产生与a相电压同步的单位余弦信号 cos必/和与b相电压同步的单位余弦信本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电气化高速铁路负序与谐波综合补偿系统的控制方法，包括以下步骤： １）对ａ相电压进行锁相环检测，产生与ａ相电压同步的单位余弦信号ｃｏｓωｔ和与ｂ相电压同步的单位余弦信号ｃｏｓ（ωｔ－π／３）； ２）单位余弦信号ｃｏｓωｔ与ａ相负载 电流Ｌ↓［ａＬ］相乘得到ａ相的瞬时有功电流，单位余弦信号ｃｏｓ（ωｔ－π／３）与ｂ相负载电流Ｉ↓［ｂＬ］相乘得到ｂ相的瞬时有功电流，两积相加得到两相的瞬时有功电流之和； ３）两相的瞬时有功电流之和经过低通滤波器得到其直流分量，其直流分量 在数值上等于两相基波有功电流峰值的平均值； ４）经低通滤波得到的直流分量乘以一个系数Ｋ，得到两相基波有功电流峰值平均值的调整量，Ｋ值由负序补偿指标计算得到，取值在１～２之间，与ＲＰＣ转移的有功电流大小成线性关系； ５）两相基波有功 电流峰值平均值的调整量分别与单位余弦信号ｃｏｓωｔ和ｃｏｓ（ωｔ－π／３）相乘得到两相电流的平均基波有功电流交流量； ６）再将Ｉ↓［ａＬ］和Ｉ↓［ｂＬ］分别减去两相电流的平均基波有功电流交流量，即得到ａ、ｂ相负序谐波综合补偿电流参考量值 Ｉ↓［ａｒ］和Ｉ↓［ｂｒ］； ７）对ＲＰＣ中连接至有机车运行的供电臂侧变流器ｘ进行电流控制，将该相负序谐波综合补偿电流参考量值乘以ＲＰＣ中降压变压器的变比Ｋ↓［ｔ］，得到ＲＰＣ变流器输出的电流参考值，此电流参考值与被控变流器实际输出电流 的比较误差被送到滞环比较器产生变流器ｘ开关器件的触发脉冲，使变流器输出电流跟踪补偿电流； ８）在确定对其中一变流器ｘ采取电流控制的同时，对ＲＰＣ中连接至没有机车运行的供电臂侧另一变流器ｙ采取直流侧电压控制，直流侧电压参考值与检测到的直流 侧电压反馈值的比较误差，经过ＰＩ调节器后，与该相电压信号同步的单位余弦信号ｃｏｓ（ωｔ＋φ↓［ｙ］）信号相乘，得到变流器输出电流参考值Ｉ′↓［ｙｒ］，电流参考值Ｉ′↓［ｙｒ］与变流器输出电流的比较误差被送到滞环比较器产生变流器ｙ开关器件的触发脉冲，实现直流侧电压稳定控制和变流器ｙ的电流控制。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗安，吴传平，徐先勇，方璐，王文，马伏军，代亚培，孙娟，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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