【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于输配电三相不平衡补偿领域，特别涉及电气牵引负荷的负序补偿问题。
技术介绍
1、电气化铁路(简称电铁)作为单相非线性负荷，具有单相、时变、冲击性等特点。电铁的接入不仅会在电力系统大量的负序电流、谐波，而且其冲击性和不平衡的问题会导致电网三相电压不对称，不仅对铁路沿线的电气设备、铁路系统的安全运行造成巨大威胁，还可能污染三相公用电网，对电力系统发电、输电、配电、用电等各个环节的电力设备产生不利影响，甚至还可能造成设备损坏。因此，研究一套能够适用于现有铁路牵引供电系统的三相不对称补偿器具有一定的现实意义和应用价值。
2、为了抑制牵引变电所外的负序电流，通常采用换接相序的方法，即把牵引变电所的单相牵引负荷轮换接入电力供电系统的不同的相上，使电力系统总体上三相电流大致对称。但换接相序的方法需要在分相分区处设置电分相，而电分相是牵引网最薄弱的环节，会造成牵引网供电间断，制约电气化铁路向高速化、重载化发展。
3、平衡变压器比如斯科特(scott)平衡变压器，阻抗匹配平衡变压器和非阻抗平衡变压器可以使得牵引变电所近似成为三相对称负载，克服了换接相序的缺点。然而相较于其他变压器，平衡变压器的制造成本高，功率在传输过程中会产生较大的损失，不适用于高速铁路行车密度大的区段。
4、独立供电系统通过在变电所通过三相交流-直流-单相交流全变换方式实现同相供电，利用直流环节的转换和隔离作用，形成独立于电力系统的供电网络。负序分量在经过电力电子器件的正弦调制消除，理想情况下牵引供电系统只和电力系统存在有功功率的
5、铁路功率调节器(railway static power conditioner,rpc)不仅可以实现无功补偿，抑制谐波电流，还可以对负序电流进行完全补偿，此外该设备的容量太大，当用于治理高速铁路的负序问题时所需的建造成本太高。
6、旋转潮流控制器(rotary powerflow controller,rpfc)通过改变两个旋转移相变压器的旋转角，从而调节rpfc注入线路的电压大小和相位，从而补偿牵引电铁负载产生的负序电压。相较于电力电子式的不对称补偿装置，rpfc为电磁式设备，在经济性、过负荷能力和减少谐波方面具有显著的优势，有较好的控制性能和控制性价比。因此rpfc在电气牵引负荷的负序补偿领域中应用前景非常可观，有必要专利技术一种基于旋转潮流控制器的串联式负序电压补偿方法，实现对牵引电铁负载的负序电压补偿。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于旋转潮流控制器的串联式负序电压补偿方法，该控制方法通过测量旋转潮流控制器输入、输出电压，分别计算输入、输出电压的负序分量；将输出电压的负序分量作为反馈量，根据相量的分解与合成原理，求取分相量的相位角，调节旋转潮流控制器中两个旋转移相变压器的旋转角，进而改变串联在线路中的负序补偿电压。同时，本专利技术也提供了一种低成本、强抗冲击能力的牵引电铁负序补偿控制新方案。
2、本专利技术通过以下技术方案得以实现：
3、所述的旋转潮流控制器的拓扑电路包括一个并联变压器和两个三相旋转移相变压器，其中，并联变压器的一次侧与线路并联，二次侧与两个旋转移相变压器的转子绕组并联相连；两台旋转移相变压器的转子绕组并联、定子绕组串联。并联变压器由闭合铁心磁路、一次绕组以及外壳、配件等组成；三相电压移相器由闭合铁心磁路、滑环碳刷连接器，一次绕组、二次绕组以及移相机构、外壳、配件等组成。
4、本专利技术提供的一种基于旋转潮流控制器的串联式负序电压补偿方法，它主要包括旋转潮流控制器主电路、信号测量模块、信号处理模块、负序电压补偿控制模块和旋转角控制模块五个部分。所述信号测量模块输入端与测量旋转潮流控制器主电路三相输入、输出电压的电压互感器二次电压输出端连接，所述信号测量模块处理结果传递给信号处理模块；所述信号处理模块计算结果数据传递给负序电压补偿控制模块；所述负序电压补偿控制模块的计算结果数据传递给旋转角控制模块，旋转角控制模块的结果数据分别传递给两个旋转移相变压器的伺服控制器。
5、所述信号测量模块采集建立基于双旋转移相变压器相量合成原理的负序电压补偿控制模型所需的电气物理量，包括：旋转潮流控制器接入处输入端母线三相瞬时电压u1a,u1b,u1c、输出端母线三相瞬时电压u2a,u2b,u2c，将测量到的输入端和输出端母线三相电压传送给信号处理模块；通过信号处理模块计算得到旋转潮流控制器接入处的三相输入、输出电压的负序分量，并传递给负序电压补偿模块。
6、所述的信号处理模块将对测量模块传入的旋转潮流控制器两侧三相电压进行序分量分解，得到两侧三相电压的负序分量，变换前后分别如下：u1a,u1b,u1c变为u2a,u2b,u2c变为将序分量分解后得到的电气物理量传送给负序电压补偿控制模块。
7、所述的负序电压补偿控制模块读取信号处理模块传入的旋转潮流控制器输出三相电压的负序分量和预设的旋转移相变压器附加电压的额定值un，计算得到旋转潮流控制器的两个幅值相等、相角可变的旋转相量的旋转角设定值α1_set与α2_set，并传递给旋转角控制模块。
8、所述旋转角控制模块读取负序电压补偿控制模块的旋转角设定值α1_set与α2_set，与实际值α1和α2做差后得到偏差δα1和δα2，经过pi调节得到和作为旋转潮流控制器旋转角的闭环控制。δα1＞δα2时，第一台旋转移相变压器的伺服控制器保持最大转速，第二台旋转移相变压器的伺服控制器根据δα2/δα1进行转速量化计算，降低转速。同理当δα1＜δα2时，第二台旋转移相变压器的伺服控制器保持最大转速，第一台旋转移相变压器的伺服控制器根据δα1/δα2进行转速量化，降低转速，实现转速的自适应调节；从而，由两个旋转移相变压器产生的幅值相等、相角可变的旋转电压分相量合成为一个幅值和相位均可调的电压相量，耦合到线路后形成相位和幅值均可无级调节的附加串联电压，进而实现对线路负序电压的补偿控制。
9、本专利技术的有益效果在于：
10、1.本专利技术为牵引电铁负载提供了负序电压补偿控制的方法，采用旋转潮流控制器作为补偿装置，减少谐波的产生，具有良好的经济性，具有很好的应用前景。
11、2.本专利技术利用旋转相量分解与合成的原理，求取两个相同幅值的分相量的相位角，以确定两个旋转移相变压器的旋转角，从而合成旋转潮流控制器的负序补偿电压，进而实现对牵引电铁负载的负序补偿，这一方法解决了电气化牵引铁路推广应用的电能质量问题。
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1.一种基于旋转潮流控制器的串联式负序电压补偿方法，它主要包括旋转潮流控制器主电路、信号测量模块、信号处理模块、负序电压补偿控制模块和旋转角控制模块五个部分；所述信号测量模块输入端与测量旋转潮流控制器主电路三相输入、输出电压的电压互感器二次电压输出端连接，所述信号测量模块处理结果传递给信号处理模块；所述信号处理模块计算结果数据传递给负序电压补偿控制模块；所述负序电压补偿控制模块的计算结果数据传递给旋转角控制模块，旋转角控制模块的结果数据分别传递给两个旋转移相变压器的伺服控制器。
2.所述的旋转潮流控制器的拓扑电路包括一个并联变压器和两个三相旋转移相变压器，其中，并联变压器的一次侧与线路并联，二次侧与两个旋转移相变压器的转子绕组并联相连；两台旋转移相变压器的转子绕组并联、定子绕组串联；并联变压器由闭合铁心磁路、一次绕组以及外壳、配件等组成；三相电压移相器由闭合铁心磁路、滑环碳刷连接器，一次绕组、二次绕组以及移相机构、外壳、配件等组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于旋转潮流控制器的串联式负序电压补偿方法，其特征是：所述的测量模块利用电压互感器和电流互感器，
4.根据权利要求1所述的一种基于旋转潮流控制器的串联式负序电压补偿方法，其特征是：所述的信号处理模块将对测量模块传入的旋转潮流控制器接入处的三相输入、输出电压进行序分量分解，计算得到旋转潮流控制器接入处的三相输入、输出电压的负序分量，并将其传递给负序电压补偿模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于旋转潮流控制器的串联式负序电压补偿方法，其特征是：所述的负序电压补偿控制模块将信号处理模块传入的旋转潮流控制器接入处的三相输入、输出电压的负序分量作为输入，利用旋转相量分解与合成的原理，结合旋转移相变压器附加电压的额定值，计算两个旋转移相变压器旋转角的设定值，并传递给旋转角控制模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于旋转潮流控制器的串联式负序电压补偿方法，其特征是：所述的旋转角控制模块将负序电压补偿控制模块传递的两个旋转移相变压器旋转角的设定值与实际值比较，分别形成旋转角闭环控制的补偿量，并且根据旋转角设定值与实际值的差值对两个旋转移相变压器的伺服控制器进行转速自适应控制，从而改变两个旋转移相变压器合成后耦合在线路的附加电压相量，进而实现对线路中不平衡负载的负序电压补偿。
7.根据权利要求1所述的一种基于旋转潮流控制器的串联式负序电压补偿方法，其特征是该控制方法包括下列具体步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于旋转潮流控制器的串联式负序电压补偿方法，它主要包括旋转潮流控制器主电路、信号测量模块、信号处理模块、负序电压补偿控制模块和旋转角控制模块五个部分；所述信号测量模块输入端与测量旋转潮流控制器主电路三相输入、输出电压的电压互感器二次电压输出端连接，所述信号测量模块处理结果传递给信号处理模块；所述信号处理模块计算结果数据传递给负序电压补偿控制模块；所述负序电压补偿控制模块的计算结果数据传递给旋转角控制模块，旋转角控制模块的结果数据分别传递给两个旋转移相变压器的伺服控制器。
2.所述的旋转潮流控制器的拓扑电路包括一个并联变压器和两个三相旋转移相变压器，其中，并联变压器的一次侧与线路并联，二次侧与两个旋转移相变压器的转子绕组并联相连；两台旋转移相变压器的转子绕组并联、定子绕组串联；并联变压器由闭合铁心磁路、一次绕组以及外壳、配件等组成；三相电压移相器由闭合铁心磁路、滑环碳刷连接器，一次绕组、二次绕组以及移相机构、外壳、配件等组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于旋转潮流控制器的串联式负序电压补偿方法，其特征是：所述的测量模块利用电压互感器和电流互感器，采集建立基于旋转潮流控制器原理的负序电压补偿控制模型所需的电气物理量，包括：旋转潮流控制器接入处的三相输入、输出电压；并将采集到的电气物理量传递给信号处...
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