CN103612574A - 基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置，所述装置包括：电流传感器连接于交流母线上；12脉波二极管整流机组与PWM整流机组并联；PWM整流机组包括双分裂变压器和PWM变流单元；PWM变流单元包括两个参数相同的PWM整流器，两个PWM整流器的直流输出端并联；控制单元，与交流母线、电流传感器、牵引供电装置的输出端和两个PWM整流器的驱动端连接，用于对从交流母线采集的交流母线电压、从牵引供电装置的输出端采集的直流电压实际值V_dc、预先设定的直流电压指令值V_dc ^*和电流传感器采集的交流母线电流进行处理获得驱动脉冲，并将驱动脉冲输出给PWM整流器，以使驱动脉冲作用后的PWM整流器对11，13次谐波电流进行谐波补偿，所述处理包括谐振控制。

Description

基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置

技术领域

本发明涉及电力供电领域，尤其涉及一种基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置。

背景技术

当前，城市轨道交通普遍通过牵引供电装置为机车车辆供电，所述牵引供电装置通常采用24脉波二极管整流机组（由两个12脉波整流机组构成），但是该技术方案的缺点是直流输出电压不可控，电压波动范围大，并且列车制动能量不能回馈交流电网。采用脉冲宽度调制（Pulse WidthModulation，以下简称PWM）整流机组能够克服二极管整流机组的以上诸多缺陷，实现输出电压可控以及能量的双向流动。但是，仅采用PWM整流机组的牵引供电装置的性能无法满足实际要求，并且成本较高。

因此，现有的技术方案中，通过PWM整流机组与12脉波二极管整流机组并联，利用二极管整流机组简单可靠、过载能力强、价格低廉，以及PWM整流机组能量双向流动、功率因数可调的优点，既能改善直流电网电压稳定性，提高供电品质，同时也能实现列车制动能量回馈交流电网。

但是，在上述现有的技术方案中，所述12脉波二极管整流机组中的二极管整流器会产生较多的11，13次谐波电流，导致11，13次谐波电流注入电网，影响交流母线电流呈现的正弦波形。

发明内容

本发明提供一种基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置，用于解决12脉波二极管整流机组产生的11，13次谐波电流注入电网，导致影响交流母线电流呈现的正弦波形的问题。

本发明提供一种基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置，包括：电流传感器、12脉波二极管整流机组、脉冲宽度调制PWM整流机组和控制单元；

所述电流传感器连接于交流母线上；所述12脉波二极管整流机组，与所述PWM整流机组并联；

所述PWM整流机组包括双分裂变压器和PWM变流单元；所述PWM变流单元包括两个参数相同的PWM整流器，所述两个PWM整流器的交流侧分别与所述双分裂变压器的两个副边绕组连接，所述两个PWM整流器的直流输出端并联；

所述控制单元，与所述交流母线、所述电流传感器、所述牵引供电装置的输出端和所述两个PWM整流器的驱动端连接，用于对从所述交流母线采集的交流母线电压、从所述牵引供电装置的输出端采集的直流电压实际值V_dc、预先设定的直流电压指令值V_dc ^*和所述电流传感器采集的交流母线电流进行处理获得驱动脉冲，并将所述驱动脉冲输出给所述PWM整流器，以使所述驱动脉冲作用后的PWM整流器对11，13次谐波电流进行谐波补偿，其中所述处理包括谐振控制。

本发明提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置通过控制单元对其输入信号进行处理获得用于驱动PWM整流器的驱动脉冲，且所述处理包括谐振控制，实现对12脉波二极管整流机组产生的11，13次谐波电流的可控性，从而使所述PWM整流器能够对其进行谐波补偿，降低其对电网的污染，进而改善交流母线电流呈现的正弦波形。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置的电路原理示意图；

图3为本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置的控制单元的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置的控制单元的电路原理示意图；

图5为本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置的控制单元的另一结构示意图；

图6为本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置的控制单元中交流电流环的电路原理示意图；

图7为本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置中PWM整流器的电路原理示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置的结构示意图，如图1所示，所述装置包括：电流传感器11、12脉波二极管整流机组12、脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，以下简称PWM）整流机组13和控制单元14；

电流传感器11连接于交流母线上；12脉波二极管整流机组12，与PWM整流机组13并联；

PWM整流机组13包括双分裂变压器131和PWM变流单元132；PWM变流单元132包括两个参数相同的PWM整流器，所述两个PWM整流器的交流侧分别与双分裂变压器131的两个副边绕组连接，所述两个PWM整流器的直流输出端并联；

控制单元14，与所述交流母线、电流传感器11、所述牵引供电装置的输出端和所述两个PWM整流器的驱动端连接，用于对从所述交流母线采集的交流母线电压、从所述牵引供电装置的输出端采集的直流电压实际值V_dc、预先设定的直流电压指令值V_dc ^*和电流传感器11采集的交流母线电流进行处理获得驱动脉冲，并将所述驱动脉冲输出给所述PWM整流器，以使所述驱动脉冲作用后的PWM整流器对11，13次谐波电流进行谐波补偿，其中所述处理包括谐振控制。

其中，所述牵引供电装置的输出端为PWM整流机组13的直流输出端和12脉波二极管整流机组12的直流输出端并联后的输出端。

具体的，控制单元14通过在PWM整流器的控制策略中添加谐波控制的方法，将12脉波整流机组产生的谐波电流在PWM整流机组中反向抵消，实现对谐波的补偿，保证了所述交流母线电流呈现为正弦波。

具体的，12脉波二极管整流机组12包括移相变压器121和二极管变流单元122，其中，二极管变流单元122具体包括两个参数相同的二极管整流器，所述两个二极管整流器的交流侧分别与移相变压器121的两个副边绕组连接，所述两个二极管整流器的直流输出端并联。

本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置通过控制单元对其输入信号进行处理，获得用于驱动PWM整流器的驱动脉冲，且所述处理包括谐振控制，实现对12脉波二极管整流机组产生的11，13次谐波电流的可控性，从而使所述PWM整流器能够对其进行谐波补偿，降低其对电网的污染，进而改善交流母线电流呈现的正弦波形。

图2为本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置的电路原理示意图，如图2所示，根据图1对应的实施例所述的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置，控制单元14未示出，所述两个PWM整流器的直流输出端并联，所述两个二极管整流器的直流输出端并联，PWM整流机组13和12脉波二极管整流机组12的输出端并联。

具体的，移相变压器121的原边绕组可以采用三角型连接，移相变压器121的两个副边绕组分别采用星型连接和三角型连接，以使移相变压器131的两个副边绕组的输出电压的相位差为30度；双分裂变压器131的原边绕组可以采用星型连接，双分裂变压器131的两个副边绕组均采用三角型连接，以使双分裂变压器131的原边绕组和两个副边绕组的输出电压的相位差均为30度。

可选的，所述装置还可以包括滤波电感，所述滤波电感连接在所述两个二极管整流器并联后的正极输出端和所述两个PWM整流器并联后的正极输出端之间，用于对输出的直流电压进行滤波，提高所述牵引供电装置的性能。

在实际应用中，所述PWM整流器为可控整流器，即其输出特性可以调整，其控制原理为，所述PWM整流器从电网吸收的有功功率与无功功率可以用有功电流和无功电流来表征。有功电流表示PWM整流器从交流侧向直流侧传输的功率；无功电流表示PWM整流器从网侧吸收的无功功率。因此，所述PWM整流器可以在所述PWM整流器对应的控制单元输出的驱动信号的驱动作用下，实现有功和无功电流的实际值跟随预设的指令值变化，即实现其可控性。

本实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置通过在PWM整流器的控制单元中引入谐振控制，最终将12脉波整流机组产生的11，13次谐波电流进行谐波补偿，从而改善交流母线电流呈现正弦波形。

图3为本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置中控制单元的结构示意图，根据图1或图2对应的实施例中所述的装置，如图3所示，控制单元14具体包括：检测模块31、运算模块32、直流电压环33和交流电流环34；

检测模块31，与所述交流母线（图中未示出）、所述牵引供电装置的输出端（图中未示出）、运算模块32和直流电压环33连接，用于将从所述交流母线采集到的交流母线电压和从所述牵引供电装置的输出端采集到的直流电压实际值V_dc分别发送给运算模块32和直流电压环33；

运算模块32，与交流电流环34连接，用于将根据检测模块31采集到的所述交流母线电压获得的双分裂变压器131的副边相角θ₁发送给交流电流环34；

直流电压环33，与交流电流环34连接，用于将根据检测模块31采集到的所述直流电压实际值V_dc和预先设定的直流电压指令值V_dc ^*获得的有功电流指令值i_d ^*发送给交流电流环34；

交流电流环34，与电流传感器11（图中未示出）和所述两个PWM整流器的驱动端（图中未示出）连接，用于对电流传感器11采集的交流母线电流、预先设定的无功电流指令值i_q ^*、直流电压环33获得的所述有功电流指令值i_d ^*和运算模块32获得的所述副边相角θ₁进行处理获得所述驱动脉冲，并向所述PWM整流器（图中未示出）输出所述驱动脉冲，其中所述处理包括谐振控制。

具体的，检测模块31可以包括：第一电压传感器311，与所述交流母线（图中未示出）和运算模块32连接，用于将从所述交流母线采集得到的交流母线电压发送给运算模块32；第二电压传感器312，与所述牵引供电装置的输出端（图中未示出）和直流电压环33连接，用于将从所述牵引供电装置的输出端采集得到的直流电压实际值V_dc发送给直流电压环33。

运算模块32具体可以包括：锁相环(Phase Locked Loop，简称PLL)子模块321，用于通过对检测模块31采集的所述交流母线电压进行锁相获得双分裂变压器131的原边相角θ₂；第一加法子模块322，用于将锁相环子模块321获得的所述原边相角θ₂与负30度求和，即减去π/6，获得所述副边相角θ₁。

直流电压环33具体包括：第二加法子模块331，用于根据从所述牵引供电装置的输出端采集得到的直流电压实际值V_dc和预先设定的所述直流电压指令值V_dc ^*求差获得直流电压差值ΔV_dc；比例积分（Proportional Integral，简称PI）调节子模块332，用于对所述第二加法子模块获得的所述直流电压差值ΔV_dc进行PI调节，获得所述有功电流指令值i_d ^*。

其中，第一加法子模块322与交流电流环34连接，以向交流电流环34输出所述副边相角θ₁；PI调节子模块332与交流电流环34连接，以向交流电流环34输出所述有功电流指令值i_d ^*。

在实际应用中，所述控制单元的控制方法为：所述PWM整流器的有功电流指令值i_d ^*可以通过直流电压环获得；所述无功电流指令值i_q ^*可以通过预先设定获得。将所述有功电流指令值和所述无功电流指令值与通过将交流母线电流和副边相角进行运算和abc/dq变换获得的所述有功电流实际值和所述无功电流实际值作为输入信号，经过处理输出用于驱动所述PWM整流器的驱动脉冲，所述处理包括谐振控制，其中，预先设定的无功电流指令值i_q ^*可以取0。

具体的，图4为本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置的控制单元的电路原理示意图，根据图3对应的实施例中所述的装置，如图4所示，检测模块31（图中未示出）采集的所述交流母线电压经过锁相环PLL获得双分裂变压器131的原边相角θ₂；通过将所述原边相角θ₂与π/6求差，获得所述副边相角θ₁，并将所述副边相角θ₁输出给交流电流环。检测模块31（图中未示出）采集的直流电压实际值V_dc与预先设定的直流电压预设值V_dc ^*经过求差后获得直流电压差值ΔV_dc；所述直流电压差值ΔV_dc经过PI调节，获得有功电流指令值i_d ^*，并将有功电流指令值i_d ^*输出给所述交流电流环。具体的，还将电流传感器11（图中未示出）采集的交流母线电流和预先设定的无功电流指令值i_q ^*输入给所述交流电流环。

其中，交流电流环34对电流传感器11采集的交流母线电流、预先设定的无功电流指令值i_q ^*、直流电压环33获得的所述有功电流指令值i_d ^*和运算模块32获得的所述副边相角θ₁进行处理获得所述驱动脉冲，并向所述PWM整流器的驱动端（图中未示出）输出所述驱动脉冲，其中所述处理包括谐振控制。交流电流环34的输出端g1-g6，与PWM变流单元132（图中未示出）中的任一PWM整流器的驱动端对应连接，通过将输出端g1-g6分路得到的交流电流环34的输出端g1′-g6′，与PWM变流单元132（图中未示出）中的另一PWM整流器的驱动端对应连接，上述交流电流环34的输出端用于向所述两个PWM整流器的驱动端分别输出相同的驱动脉冲。

图5为本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置的控制单元的另一结构示意图，根据图3对应的实施例所述的装置，如图5所示，交流电流环34具体包括：

变换子模块51，与电流传感器11（图中未示出）和运算模块32连接，用于根据运算模块32获得的所述副边相角θ₁和通过对电流传感器11采集的交流母线电流进行均流处理获得的均流交流母线电流，通过abc/dq变换，获得有功电流实际值i_d和无功电流实际值i_q；

第一控制子模块52，与变换子模块51连接，用于对变换子模块51获得的所述无功电流实际值i_q和预先设定的无功电流指令值i_q ^*的求差结果分别进行谐振控制和PI调节获得谐波频率的无功电压矢量控制指令和基波频率的无功电压矢量控制指令，并将所述谐波频率的无功电压矢量控制指令和基波频率的无功电压矢量控制指令叠加，获得无功电压矢量控制指令v_q ^*；

第二控制子模块53，与变换子模块51和直流电压环33连接，用于对变换子模块51获得的所述有功电流实际值i_d和直流电压环33获得的所述有功电流实际值i_d ^*的求差结果分别进行谐振控制和PI调节获得谐波频率的有功电压矢量控制指令和基波频率的有功电压矢量控制指令，并将所述谐波频率的有功电压矢量控制指令和基波频率的有功电压矢量控制指令叠加，获得有功电压矢量控制指令v_d ^*；

空间矢量脉宽调制SVPWM子模块54，与运算模块32、第一控制子模块52、第二控制子模块53和所述两个PWM整流器（图中未示出）的驱动端连接，用于根据第一控制子模块52获得的所述无功电压矢量控制指令v_q ^*、第二控制子模块53获得的所述有功电压矢量控制指令v_d ^*和运算模块32获得的所述副边相角θ₁获得所述驱动脉冲，并将所述驱动脉冲输出给所述两个PWM整流器。

图6为本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置的控制单元的交流电流环的电路原理示意图，根据图5对应的实施例所述的装置，如图6所示，SVPWM子模块输出的一组驱动脉冲g1～g6用于驱动所述两个PWM整流器中的一个PWM整流器，另外，还可以通过将SVPWM子模块输出的驱动脉冲g1～g6进行分路得到另一组驱动脉冲g1′～g6′（图中未示出），以驱动所述两个PWM整流器中的另一个PWM整流器。

如图6所示，根据检测模块31（图中未示出）采集的所述交流母线电流通过均流处理1/2后，和从运算模块32（图中未示出）获得的所述副边相角θ₁，经过abc/dq变换获得有功电流实际值i_d和无功电流实际值i_q；分别的，对有功电流实际值i_d和从直流电压环33（图中未示出）获得的有功电流实际值i_d ^*的求差结果，分别进行谐振控制和PI调节获得谐波频率的有功电压矢量控制指令和基波频率的有功电压矢量控制指令，并将所述谐波频率的有功电压矢量控制指令和基波频率的有功电压矢量控制指令叠加，获得有功电压矢量控制指令v_d ^*；对无功电流实际值i_q和预先设定的无功电流指令值i_q ^*的求差结果，分别进行谐振控制和PI调节获得谐波频率的无功电压矢量控制指令和基波频率的无功电压矢量控制指令，并将所述谐波频率的无功电压矢量控制指令和基波频率的无功电压矢量控制指令叠加，获得无功电压矢量控制指令v_q ^*；将所述无功电压矢量控制指令v_q ^*、所述有功电压矢量控制指令v_d ^*和所述副边相角θ₁通过所述SVPWM子模块获得所述驱动脉冲，并将所述SVPWM子模块的输出端g1-g6通过分路，将其输出的所述驱动脉冲输出给所述两个PWM整流器中。

其中，abc/dq变换的具体原理为：所述abc/dq变换用于使abc静止坐标系中的第n次正序分量变换成dq坐标系中的第n-1次分量，而abc静止坐标系中的第n次负序分量将变换成dq坐标系中第n+1次分量。所以所述交流母线电流中谐波电流的13次正序分量和11次负序分量经过所述abc/dq坐标变换后，均变换为12次分量。因此，在dq坐标系中，可以采用谐振频率为12次谐波频率，即谐振频率为12ω₁₂的谐振控制同时控制11次、13次谐波电流，以实现对11次、13次谐波电流可控的目的。

具体的，所述谐振控制具有如下形式的传递函数：其中K_i为谐振系数，12ω₁₂为12次谐波的谐振频率。当谐振频率为12次谐波的谐振频率12ω₁₂时，通过上述谐振控制，信号的增益趋于无穷大，而所述谐振控制对其他频率的信号则具有很强的衰减作用，这样可以使与所述谐振频率具有相同频率的正序或负序正弦信号实现零稳态误差控制。因此，通过谐振控制可以实现对特定次谐波的零稳态误差补偿，本实施例中即为对11，13次谐波进行零稳态误差补偿。

图7为本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置中PWM整流器的电路原理示意图，根据上述任一实施例中所述的装置，如图7所示，所述PWM整流器包括：电容模块C_f、电感模块L、三个功率器件T、直流支撑电容C和直流快速熔断器F；

电容模块C_f，包括三个交流滤波电容，所述三个交流滤波电容的一端分别与双分裂变压器131的副边绕组的输出端子连接，所述三个交流滤波电容的另一端互相连接；

电感模块L，包括三个交流滤波电感，所述三个交流滤波电感的一端分别与所述副边绕组的输出端子连接，所述三个交流滤波电感的另一端分别与三个功率器件的输入端连接，且所述三个交流滤波电容与所述输出端子的连接点分别在所述输出端子和所述三个交流滤波电感之间；

三个功率器件T的输出端并联，且与直流支撑电容C并联；

直流快速熔断器F，串联于所述PWM整流器的正极输出端上。

具体的，所述功率器件为半桥式绝缘栅双极型晶体管IGBT模块。其中，所述三个功率器件的驱动端即为所述PWM整流器的驱动端。

本发明实施例提供的基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置通过在PWM整流器对应的控制单元获得所述PWM整流器驱动脉冲的处理过程中引入谐振控制，实现对11，13次谐波电流进行谐波补偿，进而改善交流母线电流呈现的正弦波形。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种基于谐振控制策略的能馈式牵引供电装置，其特征在于，包括：电流传感器、12脉波二极管整流机组、脉冲宽度调制PWM整流机组和控制单元；

所述电流传感器连接于交流母线上；所述12脉波二极管整流机组，与所述PWM整流机组并联；

所述PWM整流机组包括双分裂变压器和PWM变流单元；所述PWM变流单元包括两个参数相同的PWM整流器，所述两个PWM整流器的交流侧分别与所述双分裂变压器的两个副边绕组连接，所述两个PWM整流器的直流输出端并联；

所述控制单元，与所述交流母线、所述电流传感器、所述牵引供电装置的输出端和所述两个PWM整流器的驱动端连接，用于对从所述交流母线采集的交流母线电压、从所述牵引供电装置的输出端采集的直流电压实际值V_dc、预先设定的直流电压指令值V_dc ^*和所述电流传感器采集的交流母线电流进行处理获得驱动脉冲，并将所述驱动脉冲输出给所述PWM整流器，以使所述驱动脉冲作用后的PWM整流器对11，13次谐波电流进行谐波补偿，其中所述处理包括谐振控制。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元包括：检测模块、运算模块、直流电压环和交流电流环；

所述检测模块，与所述交流母线、所述牵引供电装置的输出端、所述运算模块和所述直流电压环连接，用于将从所述交流母线采集到的交流母线电压和从所述牵引供电装置的输出端采集到的直流电压实际值V_dc分别发送给所述运算模块和所述直流电压环；

所述运算模块，与所述交流电流环连接，用于将根据所述检测模块采集到的所述交流母线电压获得的所述双分裂变压器的副边相角θ₁发送给所述交流电流环；

所述直流电压环，与所述交流电流环连接，用于将根据所述检测模块采集到的所述直流电压实际值V_dc和预先设定的直流电压指令值V_dc ^*获得的有功电流指令值i_d ^*发送给所述交流电流环；

所述交流电流环，与所述电流传感器和所述两个PWM整流器的驱动端连接，用于对所述电流传感器采集的交流母线电流、预先设定的无功电流指令值i_q ^*、所述直流电压环获得的所述有功电流指令值i_d ^*和所述运算模块获得的所述副边相角θ₁进行处理获得所述驱动脉冲，并向所述PWM整流器输出所述驱动脉冲，其中所述处理包括谐振控制。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述交流电流环具体包括：

变换子模块，与所述电流传感器和所述运算模块连接，用于根据所述运算模块获得的所述副边相角θ₁和通过对所述电流传感器采集的交流母线电流进行均流处理获得的均流交流母线电流，通过abc/dq变换，获得有功电流实际值i_d和无功电流实际值i_q；

第一控制子模块，与所述变换子模块连接，用于对所述变换子模块获得的所述无功电流实际值i_q和预先设定的无功电流指令值i_q ^*的求差结果分别进行谐振控制和PI调节获得谐波频率的无功电压矢量控制指令和基波频率的无功电压矢量控制指令，并将所述谐波频率的无功电压矢量控制指令和基波频率的无功电压矢量控制指令叠加，获得无功电压矢量控制指令v_q ^*；

第二控制子模块，与所述变换子模块和所述直流电压环连接，用于对所述变换子模块获得的所述有功电流实际值i_d和所述直流电压环获得的所述有功电流实际值i_d ^*的求差结果分别进行谐振控制和PI调节获得谐波频率的有功电压矢量控制指令和基波频率的有功电压矢量控制指令，并将所述谐波频率的有功电压矢量控制指令和基波频率的有功电压矢量控制指令叠加，获得有功电压矢量控制指令v_d ^*；

空间矢量脉宽调制SVPWM子模块，与所述运算模块、第一控制子模块、第二控制子模块和所述PWM整流器连接，用于根据所述第一控制子模块获得的所述无功电压矢量控制指令v_q ^*、所述第二控制子模块获得的所述有功电压矢量控制指令v_d ^*和所述运算模块获得的所述副边相角θ₁获得所述驱动脉冲，并将所述驱动脉冲输出给所述PWM整流器。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述检测模块具体包括：

第一电压传感器，与所述交流母线和所述运算模块连接，用于将从所述交流母线采集得到的交流母线电压发送给所述运算模块；

第二电压传感器，与所述牵引供电装置的输出端和所述直流电压环连接，用于将从所述牵引供电装置的输出端采集得到的直流电压实际值V_dc发送给所述直流电压环。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述运算模块具体包括：

锁相环子模块，用于通过对所述检测模块采集的所述交流母线电压进行锁相获得所述双分裂变压器的原边相角θ₂；

第一加法子模块，用于将所述锁相环子模块获得的所述原边相角θ₂与负30度求和，获得所述副边相角θ₁。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述直流电压环具体包括：

第二加法子模块，用于根据从所述牵引供电装置的输出端采集得到的直流电压实际值V_dc和预先设定的所述直流电压指令值V_dc ^*获得直流电压差值ΔV_dc；

PI调节子模块，用于对所述第二加法子模块获得的所述直流电压差值ΔV_dc进行PI调节，获得所述有功电流指令值i_d ^*。

7.根据权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，所述PWM整流器包括：电容模块、电感模块、三个功率器件、直流支撑电容和直流快速熔断器；

电容模块，包括三个交流滤波电容，所述三个交流滤波电容的一端分别与所述双分裂变压器的副边绕组的输出端子连接，所述三个交流滤波电容的另一端互相连接；

电感模块，包括三个交流滤波电感，所述三个交流滤波电感的一端分别与所述副边绕组的输出端子连接，所述三个交流滤波电感的另一端分别与三个功率器件的输入端连接，且所述三个交流滤波电容与所述输出端子的连接点分别在所述输出端子和所述三个交流滤波电感之间；

所述三个功率器件的输出端并联，且与所述直流支撑电容并联；

所述直流快速熔断器，串联于所述PWM整流器的正极输出端上。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述功率器件为半桥式绝缘栅双极型晶体管IGBT模块。

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