铁路电能质量控制系统容量优化设计

针对铁路电能质量控制系统(RPQMS)容量优化问题,分析了优化补偿原理,推导了V/v牵引供电系统电网侧电能质量参数与RPQMS容量优化补偿系数和负载特征之间的数学关系,建立了以RPQMS补偿容量最小为目标函数、电能质量参数为约束条件以及容量优化补偿系数为决策变量的优化模型,采用微分进化算法(DE)得到了补偿系数的全局最优解和补偿容量的目标最小值,进而得到控制器最优给定值。仿真和实验结果表明,采用该方法可以在满足全负荷范围电能质量指标的同时获得综合最优补偿效果,显著减少RPQMS补偿容量。     

基于两相静止坐标系的MMC-HVDC系统稳态控制策略

控制系统对于柔性直流输电系统的运行性能起着至关重要的作用,因此对控制策略的研究有着重要的意义。推导了基于两相静止坐标系的模块化多电平换流器高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct currenttransmission,MMC-HVDC)系统的数学模型,再结合比例谐振(proportional resonant,PR)控制器的特性,提出了基于两相静止坐标系的MMC-HVDC系统稳态控制策略。该策略避免了两相旋转坐标系中的电流交叉耦合项,不需要前馈解耦,整个控制系统更加简单。在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中对上述控制策略进行仿真研究,仿真结果验证了所提策略的正确性与有效性。     

V / v牵引供电所混合型电能质量控制系统负序优化补偿策略

为了解决V/v牵引供电系统负序和无功等问题,结合有源和无源的优势,研究了一种由铁路功率调节器和静止无功补偿器构成的低成本混合型电能质量控制系统。为了在不同负载工况下能够在线实时精确计算最优补偿容量,首先对混合补偿结构的原理进行分析,引入了二次侧两臂有功电流大小比KI、有功补偿系数λ、负序无功补偿角度φ,进行了负序优化补偿的公式推导及理论分析。在一定的负序电压不平衡度下分析了λ与φ之间的关系式,推导出有功与无功补偿之间的关系,并提出一种补偿方案进行容量优化。该方法不需要事先离线计算,可根据两臂负载情况在线实时精确计算最优补偿容量。实例计算和仿真分析表明了所提方法的正确性和经济性。     

基于V/v牵引变压器的高速铁路电能质量调节器

针对采用V/v牵引变压器供电的高速铁路给电网带来的电能质量问题,提出一种谐波负序调节器并进行了深入研究,包括其主电路拓扑结构和控制方法。主电路由多个单相H桥直流侧相连,构成背靠背结构,然后通过单相多绕组变压器接入牵引网。给出了调节器的控制策略,包括整流侧定直流电压控制策略和逆变侧定有功功率输出控制策略,用PSCAD/EMTDC软件对所提出的主电路拓扑结构和控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明,所提出的主电路结构及控制方法是有效的,调节器实现了负序和谐波的综合补偿。     

静止功率调节器电能质量综合补偿的改进滞环控制方法研究

静止功率调节器是一种有效的电能质量综合补偿装置,针对电力牵引系统电能质量综合补偿的需求和功率调节器经典滞环控制技术存在稳态误差大的不足,论文深入研究一种基于准比例谐振控制的改进滞环控制策略,通过运用准比例谐振控制来合理设置滞环控制的环宽值,可以充分利用滞环控制响应速度快的优势和准比例谐振控制跟踪性能好的优势,可以最大限...     

电能质量治理装置直流母线电压控制策略

针对智能电能质量治理装置(SPC)在无功补偿及三相不平衡补偿时直流侧母线电压波动的问题,建立母线电压的共模波动和差模波动模型,并基于补偿电流的类型分析电压波动的频率和幅值,提出比例积分(PI)+自适应多准比例谐振(QPR)控制器并联的直流母线电压控制策略。搭建了50 kvar三电平电能质量治理装置的样机,实验结果证明了波动模型分析和波动抑制策略的正确性。     

V/v牵引供电所混合式电能质量控制系统非对称补偿设计

针对V/v牵引供电所功率因数低、负序及谐波含量大等问题,结合有源和无源优势,提出一种由多重化背靠背双向变流器和非对称无源补偿滤波支路构成的大容量、低成本、混合式、综合补偿系统。研究了两臂无源补偿滤波支路对有源部件容量的正负效应现象,分析了系统非对称补偿原理和容量设计方法,降低了装置有源部件容量和总成本。通过对比分析工程样机投运前、后主要电能质量参数,验证了所提方法的可行性和有效性。     

一种用于静止式中频电源的比例谐振控制策略

针对静止式中频电源基波频率高,传统的控制方法谐波抑制困难且难以实现无静差输出等问题,依据变压器等效理论,建立了静止式中频电源数学模型。在详细分析了比例谐振控制策略的原理和特性的基础上,提出了一种双闭环比例谐振控制策略,即负载电流内环和负载电压外环均采用比例谐振控制的算法,并结合系统稳定性判据给出了各主要控制参数的设计方法。仿真和实验结果表明,双闭环比例谐振控制策略可以有效地抑制负载扰动影响,控制器参数的调节性强,带宽调节裕度大,且对低次谐波具有选择性补偿功能,满足非线性负载要求,保证输出电压总谐波含量小于2%。     

具备电能质量复合控制功能的虚拟同步机

单元式虚拟同步机VSG（virtual synchronous generator）的接入环境往往面临电能质量问题,对此,提出具备电能质量复合控制功能的VSG。其拓扑采用三相四桥臂变流器结构。控制策略中,采用VSG功率外环控制与改进型虚拟阻抗控制并生成基波功率电流指令,采用基于滑动Goertzel变换的改进型FBD法检测补偿电流,采用多重准比例谐振控制跟踪基波与补偿电流指令,最终3维空间矢量调制生成四桥臂变流器驱动信号。RT-Lab硬件在环实验证明,VSG在惯性响应电网频率/电压变化的同时,能够补偿负载谐波、无功与不平衡电流,且适用于非理想电网条件。     

T型三电平PCS电能质量辅助治理控制策略

储能变流器(PCS)是储能介质与电网或负荷的接口,主要承担储能介质与电网或负荷的能量交换.为提高PCS的利用率,解决非线性以及不平衡负荷对电网电能质量造成的不良影响,提出一种混合坐标系下基于比例积分(PI)+矢量PI(VPI)的电能质量辅助治理控制策略.在同步旋转坐标系下,通过PI控制器实现基频有功功率、无功功率的控制...     

采用MMC-RPC治理牵引供电系统负序和谐波的PIR控制策略

为综合治理铁路牵引变压器的负序、无功、谐波问题,设计了基于模块化多电平换流器的铁路功率调节器(MMC-RPC)。首先设计了频率自适应功率分离器,并从功率角度分析了Scott牵引变压器(STT)牵引供电系统综合治理的补偿量;然后在构造虚拟正交分量后建立了单相MMC数学模型,在同步旋转坐标系下分析机车谐波电流的特性,指出单相奇次谐波电流在dq坐标系下都以4的倍数次波动;最后提出了需要更少的谐振控制器数量的比例-积分-谐振控制策略。在Matlab中搭建MMC-RPC仿真模型进行仿真,结果证明了所提控制策略有效性。     

一种新型同相供电系统分析与设计

为提高供电系统的电能质量和取消变电所电分相,提出一种基于V/v接线变压器的新型同相供电系统.首先,分析了该系统的拓扑结构及工作原理,完成负序电流和补偿电流的理论计算;其次,为实现对三相系统负序、谐波和无功综合改善的目标,采用一种基于dq变换的系统协同控制策略;最后,根据某牵引变电所典型实测负荷数据在Simulink中搭...     

电气化铁路牵引供电系统研究现状及关键性技术

伴随着社会发展需求,电气化铁路在国民经济中所占比重越来越大,促进了经济的发展,但给公共电网带来的谐波、无功和负序电流问题也日益凸显。围绕着上述问题,国内外开展了很多研究。针对国内外相关研究和所取得的成果,阐述目前电气化铁路牵引供电系统存在的问题及各种解决方案,对各种解决方案的优势和不足进行归纳总结,并进行了分类,提出无牵引变压器新型同相供电系统的实现思路及关键控制技术,为同相供电的理论研究和实际应用提供参考。     

MMC-RPC的功率同步平坦控制策略

为解决牵引供电系统中电能质量差、抗扰动性弱以及常规解耦矢量控制中短路比对锁相环参数的影响问题,在功率同步控制的基础上,结合电流矢量控制和微分平坦理论,提出一种适用于模块化多电平换流器型铁路功率调节器的功率同步平坦控制策略。功率同步环将模块化多电平换流器模拟成同步发电机,为牵引网提供惯性支撑。基于微分平坦的电流环由前馈控制和动态误差反馈2个部分组成,能有效限制短路电流,提高了电流环的动态响应特性。在MATLAB/Simulink中搭建仿真系统,通过与功率同步控制策略进行对比,并在3种不同工况下进行仿真,仿真结果验证了该控制策略响应速度快且精度高。     

四桥臂有源滤波器在静止坐标系下的改进PR控制

有源电力滤波器(active power filter,APF)电流环控制要求补偿电流无误差地跟踪给定信号,传统的dq坐标系下P I控制很难消除稳态误差。采用并联的比例谐振(proportional resonant,PR)控制器,对不同频率的正弦分量进行跟踪控制,实现零稳态误差跟踪。针对电网频率波动和三相不平衡问题,在坐标系下采用改进PR控制器实现电流跟踪控制。在详细分析PR控制器各参数对性能指标影响的基础上,总结参数的调试方法,并给出控制器离散化方法。通过仿真与实验对所提控制策略进行验证,APF投入后,电网电流畸变率下降,中线电流有效值减小,负载和频率波动时仍有较好的补偿效果。该结果表明,所提的改进PR控制策略可以有效地抑制谐波,较好地解决三相不平衡问题,对负载突变和频率波动均有良好的适应性。     

大功率混合型电气化铁路功率补偿装置

针对高速电气化铁路牵引供电系统面临的负序、谐波等电能质量问题,提出一种新型混合电能质量补偿系统。该系统主要由铁路功率调节器(RPC)、晶闸管控制电抗器和三次滤波器组成。为了达到负序与谐波综合治理的目的,首先采用无源装置分别给两个供电臂补偿固定容量的容性与感性电流来改变两供电臂电流相位差,然后RPC根据补偿情况来转移相应量的有功、补偿余额的无功并补偿指定量的谐波,这样大大减小了有源部分的容量,节省了成本,提高了系统的可靠性。考虑到电流内环指令信号的交流特性,故采用了一种模糊递推PI控制方法并能够很好地消除稳态误差,并提高系统的动态性能。根据补偿要求设计了补偿装置参数,最后仿真与实验结果验证了本文研究内容的正确性。     

高速电气化铁路牵引供电安全监控系统方案研究

分析了高速电铁牵引供电安全监控系统的特点,研究内容,阐述了牵引供电安全监控系统的信息组成及控制等级划分,提出了以分层,分类构成安全监控系统的结构模式,并讨论了它与自动化系统,调度系统的组网方式。