CN114123222A - 一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法及系统 - Google Patents

一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法及系统,涉及电气化铁路供电网领域。一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法,包括以下步骤:优化MMC_STATCOM装置;将优化后的MMC_STATCOM装置的单相端口并联至牵引网,优化后的MMC_STATCOM装置采用并网协调控制策略抑制牵引网电压抬升;基于优化后的MMC_STATCOM装置及并网协调控制策略搭建仿真模型,并针对仿真模型进行验证分析。本发明基于MMC_STATCOM拓扑结构和工作原理,采用一种改进的MMC_STATCOM装置控制策略对牵引网压抬升进行抑制,有效降低了机车牵引失流的故障发生率。

Description

一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法及系统
技术领域
本发明涉及电气化铁路供电网领域,具体涉及一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法及系统。
背景技术
再生制动是指高速动车组在减速运行过程中,牵引电动机转为发电机,同时产生使高速动车组减速运行的制动力矩,并将多余的电能反馈回牵引网的过程。在此过程中,再生制动能量通过逆变器、中间直流环节、整流器及车载变压器直接返送至牵引供电系统,这可能会引起牵引网电压的抬升。其中,牵引网的供电电压水平与动车组的安全运行息息相关,例如2014年1月起,在西安局北环线某牵引所供电臂范围内,由于牵引网电压超出供电安全水平,引发机车自动降低功率,造成机车牵引失流停车达14次,极大影响了铁路的生产运输秩序。因此,有必要发明一种抑制动车组在再生制动工况下的引起的牵引网电压抬升的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法及系统,用于抑制牵引网电压的抬升。
本发明通过下述技术方案实现:
第一方面,本发明实施例提供一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法,包括以下步骤:S101、优化MMC_STATCOM装置;S102、将优化后的MMC_STATCOM装置的单相端口并联至牵引网,上述优化后的MMC_STATCOM装置采用并网协调控制策略抑制上述牵引网电压抬升;S103、基于上述优化后的MMC_STATCOM装置及上述并网协调控制策略搭建仿真模型,并针对上述仿真模型进行验证分析。
基于第一方面,在本发明一些实施例中,上述优化MMC_STATCOM装置包括如下步骤:S1011、MMC_STATCOM拓扑结构和工作模式分析;S1012、依据分析结果对上述拓扑结构内的子模块数量进行选择;S1013、依据分析结果对上述子模块所在桥臂的参数进行验算。
基于第一方面,在本发明一些实施例中,计算与上述桥臂并联的LC滤波电路中的元器件参数。
基于第一方面,在本发明一些实施例中,上述MMC_STATCOM装置的子模块包括三种工作模式:投入模式、旁路模式和闭锁模式。
基于第一方面,在本发明一些实施例中,上述优化MMC_STATCOM装置还包括:优化对上述子模块的电容电压控制策略。
基于第一方面,在本发明一些实施例中,优化后的上述电容电压控制策略包括电容电压的稳压控制、均压控制及调制波的合成。
基于第一方面,在本发明一些实施例中,上述并网协调控制策略包括优化的dq坐标有功无功解耦控制算法。
基于第一方面,在本发明一些实施例中,上述MMC_STATCOM装置的协调控制数学模型经上述优化的dq坐标有功无功解耦控制算法简化后,其表达式为:
Figure BDA0003279987620000021
Ud、Uq分别为网侧电压在d轴、q轴的直流分量幅值,Id、Iq分别为网侧电流在d轴、q轴的直流分量幅值,Ls为网侧电感。
基于第一方面,在本发明一些实施例中,上述基于上述优化后的MMC_STATCOM装置及采用的并网协调控制策略搭建仿真模型,并针对上述仿真模型进行验证分析包括:在Matlab/Simulink平台上搭建MMC_STATCOM仿真模型,令MMC_STATCOM仿真模型工作于理想电源下,测试其动态补偿性能。
第二方面,本发明提供一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压系统,包括:优化模块:用于优化MMC_STATCOM装置;协调控制模块:用于将优化后的MMC_STATCOM装置的单相端口并联至牵引网,所述优化后的MMC_STATCOM装置采用并网协调控制策略抑制所述牵引网电压抬升;仿真验证模块:用于搭建仿真模型,并针对上述仿真模型进行验证分析。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
本发明提出的基于MMC_STATCOM的动车组再生制动工况下牵引网稳压方法。在子模块电容电压控制策略上将稳压控制策略叠加到子模块调制上,对子模块电容电压进行控制,在并网协调控制策略上采用了一种优化的dq坐标有功无功解耦控制算法,使MMC_STATCOM能较好控制并网运行时系统功率因数及无功功率的要求。仿真分析结果表明接触网电压、动车组中间直流环节电压、整流器输入电压波动范围均减小,动车组中间直流环节电压恢复稳态的响应时间缩短。因此,本方法对改善动车组再生制动能量导致的牵引网压抬升问题具有很大意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中:
图1为一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法一实施例的流程框图;
图2为一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法一实施例的流程框图;
图3为MMC_STATCOM并联补偿拓扑结构图;
图4(a)为MMC_STATCOM子模块投入模式图;
图4(b)为MMC_STATCOM子模块旁路模式图;
图4(c)为MMC_STATCOM子模块闭锁模式图;
图5为MMC_STATCOM单桥臂等效电路图
图6(a)为子模块电容电压稳压控制框图;
图6(b)为子模块电容电压均压控制框图;
图6(c)为子模块上、下桥臂调制波合成框图;
图7为基于dq坐标系有功无功解耦控制框图;
图8为MMC_STATCOM仿真结果图;
图9为投入MMC_STATCOM后车-网联合仿真模型图;
图10(a)为投入MMC_STATCOM前UT仿真结果;
图10(b)为投入MMC_STATCOM后UT仿真结果;
图10(c)为投入MMC_STATCOM前UN、Ud仿真结果;
图10(d)为投入MMC_STATCOM后UN、Ud仿真结果;
图10(e)为投入MMC_STATCOM前钢轨电压仿真结果;
图10(f)为投入MMC_STATCOM后钢轨电压仿真结果;
图10(g)为投入MMC_STATCOM前钢轨电流仿真结果;
图10(h)为投入MMC_STATCOM后钢轨电流仿真结果;
图10(i)为投入MMC_STATCOM前制动工况下UT电压频谱;
图10(j)为投入MMC_STATCOM后制动工况下UT电压频谱;
图11为一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压系统的结构框图。
图标:1-优化模块;2-协调控制模块;3-仿真验证模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1
请参照图1、图2和图3,本发明实施例提供一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法,包括以下步骤:
S101、优化MMC_STATCOM装置;
示例性的,本实施例中,MMC_STATCOM装置优化包括以下步骤:
S1011、MMC_STATCOM拓扑结构和工作模式分析;
基于模块化多电平变换器的MMC_STATCOM装置拓扑结构如图3所示。图中,Us为网侧电压,is为网侧电流,Ls为网侧电感,Rs为网侧电阻。MMC_STATCOM中各相的上、下桥臂结构一致,均由n个串联子模块与桥臂电感L0组成。其中,每个串联子模块均包含2个IGBT和直流电容,采用单相半桥结构,利用S1、S2不同的开关组合以及直流电容的储能效果,单个子模块可输出0和UC两种电压。对于单相半桥臂,n个串联子模块可输出0、UC、2UC…nUC的电压(即n+1个电平),为保证系统可获得最大直流电压率及稳定的直流电压,MMC_STATCOM中各相的上、下桥臂的串联子模块需遵循对称互补投入的原则。
MMC_STATCOM子模块的拓扑结构如图4(a)、4(b)和4(c)所示,IGBT器件S1、S2的中点和直流电容的负端构成子模块的交流输出端口,由于交流电双向流动且S1、S2互补导通,故子模块共有以下3种工作模式:
(a)投入模式(如图4(a)所示):S1导通、S2关断。当交流电流由端口α流入时,电流经过二极管D1、直流电容正极、交流端口β,此时电容处于充电状态;当交流电流由端口β流入时,电流经过直流电容负极、开关管S1、交流端口α,此时电容处于放电状态。
(b)旁路模式(如图4(b)所示):S1关断、S2导通。当交流电流由端口α流入时,电流经过开关管S2流向交流端口β,此时直流电容被短接;当交流电由端口β流入时,电流经过二极管D2流向交流端口α,不经过电容。故在旁路模式下,子模块相当于被从电路中切除。
(c)闭锁模式(如图4(c)所示):S1、S2均关断。当交流电流由端口α流入时,电流经过二极管D1、电容流向交流端口β,此状态通常用于给电容提供初始电压;当交流电由端口β流入时,电流经过二极管D2流向交流端口α,电容被短接,未投入使用,该状态为无效工作状态。
此外,为避免子模块中开关管S1、S2直接连通的情况,需在IGBT器件的开关过程中设置相适应的死区时间控制,以防形成同一半桥上的直流侧短路故障。
S1012、依据分析结果对上述拓扑结构内的子模块数量进行选择;
根据MMC_STATCOM工作原理可知,子模块数n与直流侧电压Udc满足:
Figure BDA0003279987620000051
式中,UC为子模块电容平均电压。
定义MMC_STATCOM的电压调制比m为:
Figure BDA0003279987620000052
式中,Us为交流测电压有效值。
联合式(1)、式(2)可得:
Figure BDA0003279987620000053
其中,子模块中IGBT器件型式选用6500V/600A规格,为保证电力电子器件的安全,在电压计算中预留出1.3的裕度值,可求出子模块平均电压UC=6.5kV/1.3=5kV,代入式(3)得:
Figure BDA0003279987620000054
为使主电路产生零电平,子模块数应为偶数,故取n=8。
此时,直流侧电压等级为:
Udc=nUC=40kV (5)
S1013、依据分析结果对上述子模块所在桥臂的参数进行验算;
图3所示得MMC_STATCOM拓扑结构可知,可将两相桥臂中点a、b等效为交流输出端口,以交流端口a、b划分的各桥臂工作原理一致,且互不干扰,因此可取其中任一桥臂j进行分析,其单桥臂等效电路如图5所示。
图5中,a为j相半桥的交流输出端,usj为交流输出相电压,isj为交流输出线电流,uvj为交流输出端口电压,Lsj为输出端口等值电感,Rsj为等值内阻,L0为上下桥臂电感,R0为桥臂等值内阻,uPj、uNj分别为上、下桥臂电压,ipj、iNj分别为上、下桥臂电流,izj为桥臂环流电流,Idc为直流侧电流,Udc为直流侧电压。
定义MMC_STATCOM输出的电压、电流调制比分别为:
Figure BDA0003279987620000055
式中,ej为j相内部电动势,Is为交流输出线电流峰值。
根据图5所示的单桥臂等效电路可得:
Figure BDA0003279987620000061
式中,ω0为基波角频率,
Figure BDA0003279987620000068
为负载功率因数角。
由于上下桥臂投入遵循对称互补的特性,可推得:
Figure BDA0003279987620000062
此时上、下桥臂的瞬时功率为:
Figure BDA0003279987620000063
将PPj(t)代入式(10),得上桥臂的能量变化值如式(11)所示。其中,Ps为装置的额定功率。
Figure BDA0003279987620000064
Figure BDA0003279987620000065
子模块电容平均储能值为:
Figure BDA0003279987620000066
式中,C0为子模块电容值。
理想情况下,各桥臂的能量瞬时值应和子模块的电容储能相等,结合式(12)所示的电容平均储能值,可推算得子模块电容参数计算式:
Figure BDA0003279987620000067
式中,取装置额定功率Ps=4MW,子模块数n=8,子模块电容平均电压UC=5kV,输出功率因数
Figure BDA0003279987620000069
可得:
Figure BDA0003279987620000071
子模块电容参数的具体取值可根据仿真过程中MMC_STATCOM输出电压调制深度进行相应调整。
根据图5所示的单桥臂等效电路可知,在MMC_STATCOM装置运行时桥臂间存在环流,该环流含有二倍频负序电流,为降低桥臂环流的影响,需对桥臂电感L0参数值进行检算。
定义桥臂环流中二倍频电压峰值为Uzm,二倍频电流峰值为Izm,可得上、下桥臂的电压、电流为:
Figure BDA0003279987620000072
此时j相桥臂的总瞬时功率为:
Figure BDA0003279987620000073
j相桥臂级联的子模块总电容储能为:
Figure BDA0003279987620000074
忽略直流分量及高阶分量的影响,j相桥臂的电容储能二倍频分量幅值应等于该桥臂总能量的二倍频分量幅值,即:
Figure BDA0003279987620000075
且二倍频环流分量Uzm、Izm满足:
Uzm=4ω0L0Izm (19)
将式(19)代入式(18)可得:
Figure BDA0003279987620000076
式中,桥臂环流电流峰值Izm按经验值取为30A。结合式(14)中子模块电容参数C0的计算结果,可推得桥臂电感参数L0计算式如下:
Figure BDA0003279987620000081
进一步的,结合图5中单桥臂等效电路,计算与上述桥臂并联的LC滤波电路中的元器件参数。
定义Usm为交流输出相电压usj的峰值,Ism为交流输出线电流isj的峰值,则桥臂环流izj满足:
Figure BDA0003279987620000082
直流侧电流idc为:
Figure BDA0003279987620000083
假定上、下桥臂平均分配直流电流idc,可得环流电流izj的有功分量为:
Figure BDA0003279987620000084
结合式(22),可得桥臂环流的无功分量为:
Figure BDA0003279987620000085
当LC电路发生谐振时,满足:
Figure BDA0003279987620000086
结合式(25)可得:
Figure BDA0003279987620000087
将滤波电容电压uC的波动幅值限制在额定电压的10%内,可得LC滤波电路的滤波电容参数取值范围为:
Figure BDA0003279987620000088
根据式(28),可计算得滤波电感为:
Figure BDA0003279987620000091
进一步的,优化MMC_STATCOM装置的方法还包括:优化对上述子模块的电容电压控制策略。
在上述步骤的参数计算中,子模块电容电压UC假设为恒定不变的平均电压。但在实际运行中,IGBT器件受系统电气量波动的影响,导致开关管的工作状态非理想,从而影响各子模块电容投入和切除的同步性;除此之外,由于MMC_STATCOM的桥臂电流包含交流分量,投入的子模块电容会持续处于充电、放电状态,这都会导致子模块电容电压不均衡,从而影响直流侧的电压稳定性。因此,需对子模块电容电压进行调控,维持系统的稳定性。
本方法采用将稳压控制策略叠加到子模块调制的思路,对子模块电容电压进行控制。该控制方法主要包括电容电压的稳压控制(如图6(a)所示)、均压控制(如图6(b)所示)及调制波的合成(如图6(c)所示)。
S102、将优化后的MMC_STATCOM装置的单相端口并联至牵引网,上述优化后的MMC_STATCOM装置采用并网协调控制策略抑制上述牵引网电压抬升;
根据图3中MMC_STATCOM并联补偿拓扑结构可知,补偿装置的单相端口直接并联至牵引网,MMC_STATCOM交流输出端口电压us的幅值、频率、相位与牵引网电压同步。因此,需对装置进行并网协调控制,使其可顺利与牵引网自动并网,并补偿负载的无功功率。为满足MMC_STATCOM能较好控制并网运行时系统功率因数及无功功率的要求,采用了一种优化的dq坐标有功无功解耦控制算法。该优化算法在满足并网要求的基础上简化了数学模型,利用调节比例微分控制器的方式省略了传统控制算法中的微分算子,控制结构更为简单明了,计算量较小,动态响应也更为灵敏。
定义MMC_STATCOM的网侧电压us(t)、网侧电流is(t)、桥臂端口电压uab(t)为:
Figure BDA0003279987620000092
式中,Us为网侧电压峰值;Id、Iq分别为网侧电流is在d轴、q轴的直流分量幅值;Ud、Uq分别为网侧电压us在d轴、q轴的直流分量幅值。
根据基尔霍夫电压定律,对图3中主电路列写KVL方程:
Figure BDA0003279987620000093
将式(30)代入式(31),可得:
Figure BDA0003279987620000101
在这里采用一种改进优化的思路,将Us作为初始值常数输入,并通过调节PI控制器来补偿分量
Figure BDA0003279987620000102
优化后的数学模型为:
Figure BDA0003279987620000103
将式(33)代入式(30)可得:
uab(t)=-ω0LsIqsinω0t+ω0LsIdcosω0t (34)
由上式可知,在dq坐标系下,桥臂端口电压uab(t)的d轴分量仅与网侧电流is(t)的q轴直流分量有关,uab(t)的q轴分量仅与is(t)的d轴直流分量有关,实现了有功、无功的交叉控制。
其中,网侧电流is(t)中除有功分量isd(t)、无功分量isq(t)外,还包含谐波分量ish(t),对式(30)进行补充:
Figure BDA0003279987620000104
令P(t)=is(t)sinω0t可得:
Figure BDA0003279987620000105
将P(t)导入截止频率为ω0/2π的低通滤波器(LPF),可得到is(t)的d轴直流分量Id,将Id代入式(35),可得网侧瞬时无功电流分量isq(t)与网侧瞬时谐波电流分量ish(t)之和为:
Figure BDA0003279987620000106
令Q(t)=[isq(t)+ish(t)]cosω0t可得:
Figure BDA0003279987620000107
同理,将Q(t)导入截止频率为ω0/2π的LPF,可得到is(t)的q轴直流分量Iq。将Id、Iq代入式(35),可得网侧瞬时谐波电流分量ish(t)为:
ish(t)=is(t)-isd(t)-isq(t) (39)
将ish(t)导入截至频率为ω0/2π的LPF,可得到直流偏移分量isz(t)。
根据式(33)的dq解耦控制数学模型,将给定值Idref与Id的误差输入PI控制器,补偿调节后的输出作为端口电压在q轴上的分量Uq;同理,将给定值Iqreff与Id的误差输入PI控制器,补偿调节后的输出作为端口电压在d轴上的分量Ud。考虑到单相变换器正常工作下无直流偏移,故设isz(t)的参考值为0,将isz(t)与参考值差值输入比例微分控制器,其输出作为直流偏移电压分量usz(t)叠加到调制波中。dq解耦控制框图如图7。
S103、基于上述优化后的MMC_STATCOM装置及上述并网协调控制策略搭建仿真模型,并针对上述仿真模型进行验证分析。
根据图3中MMC_STATCOM拓扑结构,并结合上述步骤中参数的计算结果以及相应控制策略的分析结果,在Matlab/Simulink平台上搭建MMC_STATCOM仿真模型。令MMC_STATCOM工作于理想电源下(注:此处的理想电源指电源内阻为零),测试其动态补偿性能。设置初始负载为20Ω,在2s时投入电阻值20Ω、电感值80mH的阻感负载,仿真结果如图8。
在图8中,由于采用PI控制器进行调节,直流侧电压存在一定超调,于0.3s左右稳定在40kV±200V,满足式(5)中计算所得的直流电压等级;2s时投入阻感性负载,直流侧电压可快速调节至稳态,负载侧电压、电流可在0.1s内快速恢复同相工作状态,动态响应较好,验证了采用优化的dq坐标有功无功解耦控制算法的有效性。
实施例2
请参照图11,本发明实施例提供一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压系统,包括:优化模块1:用于优化MMC_STATCOM装置;协调控制模块2:用于优化后的MMC_STATCOM装置采用并网协调控制策略对牵引网的网压抬升进行抑制;仿真验证模块3:用于搭建仿真模型,并针对上述仿真模型进行验证分析。
本实施例所提供的系统可执行上述实施例所述的方法,具体见实施例1中所描述的内容,在此不作赘述。
试验例
按图9所示的结构建立MMC_STATCOM车-网联合仿真模型,其中牵引网为基于多导体传输理论的链式网络模型,详细考虑动车组的牵引传动系统及接地系统,MMC_STATCOM装置按图3拓扑结构接入车-网模型。主变压器的接线方式采用V/x接线,额定容量为2((20+20)MVA,变比为220:27.5:27.5;自耦变压器额定容量为25MVA,变比为1:1。车-网仿真模型参数如表1所示。设置模型目标速度指令ω*:0~1s,电机启动并牵引加速至210.25rad/s;1s~3s,电机转子维持在210.25rad/s,为制动提供准备条件;3s时进入制动工况,目标速度指令下调为0rad/s;电机负载保持为500N·m。分析仿真结果。
表1车-网仿真模型电气参数
参数名称 参数值 参数名称 参数值
高压电缆电阻 0.014mΩ/m 碳刷电阻 0.05Ω
高压电缆电感 0.000131093mH/m 支撑电容 9.01mF
高压电缆电容 0.00041162μF/m 电压比例参数 0.45
车体电阻 0.225mΩ/m 电压积分参数 2.8
车体电感 0.001103375mH/m 电流比例参数 0.65
按-32‰路段设置模型目标速度指令ω*:0~1s,电机启动并牵引加速至210.25rad/s;1s~3s,电机转子维持在210.25rad/s,为制动提供准备条件;3s时进入制动工况,目标速度指令下调为0rad/s;电机负载保持为500N·m。仿真结果如图10(a-j)。
由图10(a)、图10(b)可知,原模型在-32‰路段的制动工况下,接触网压峰值UTmax=42.80kV,超出安全电压峰值42.42kV(有效值30kV)的范围;投入MMC_STATCOM后,在-32‰路段的制动工况下,UTmax基本稳定在39.88kV(有效值28.2kV)的范围内,满足牵引网电压安全要求。
由图10(c)、图10(d)可知,原模型在-32‰路段的制动工况下,中间直流环节电压Ud受回馈电能影响在2850V~3226V范围内波动,恢复稳态的响应时间约为0.22s,整流器输入电压峰值UNmax=2950V;投入MMC_STATCOM后,在-32‰路段的制动工况下,Ud波动范围降为2960V~3120V,恢复稳态的响应时间缩短至0.1s左右,UNmax降为2485V。
对比图10(e)、图10(f)、图10(g)、图10(h)可知,投入MMC_STATCOM后对钢轨电压幅值有一定的抑制效果,钢轨电压、钢轨电流波形畸变明显改善。
对比图10(i)、图10(j)可知,投入MMC_STATCOM后制动工况下接触网电压总谐波畸变率由14.44%降为5.78%。
综上,该方法可有效改善制动工况下牵引网-动车组系统相关电气量的不稳定现象,同时能综合治理系统谐波问题。
针对动车组进入制动工况时,产生的再生制动能量可能会对牵引网供电安全造成威胁这一问题。本发明提出的基于MMC_STATCOM的动车组再生制动工况下牵引网稳压方法,对车-网系统电压抬升进行抑制。在子模块电容电压控制策略上将稳压控制策略叠加到子模块调制上,对子模块电容电压进行控制,在并网协调控制策略上采用了一种优化的dq坐标有功无功解耦控制算法,使MMC_STATCOM能较好控制并网运行时系统功率因数及无功功率的要求。仿真分析结果表明接触网电压、动车组中间直流环节电压、整流器输入电压波动范围均减小,动车组中间直流环节电压恢复稳态的响应时间缩短,车-网系统总谐波含量降低。因此,本方法对改善动车组再生制动能量导致的牵引网压抬升问题具有很大意义。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法,其特征在于,包括以下步骤:
优化MMC_STATCOM装置;
将优化后的MMC_STATCOM装置的单相端口并联至牵引网,所述优化后的MMC_STATCOM装置采用并网协调控制策略抑制所述牵引网电压抬升;
基于所述优化后的MMC_STATCOM装置及所述并网协调控制策略搭建仿真模型,并针对所述仿真模型进行验证分析。
2.根据权利要求1所述的用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法,其特征在于,所述优化MMC_STATCOM装置包括如下步骤:
MMC_STATCOM拓扑结构和工作模式分析;
依据分析结果对所述拓扑结构内的子模块数量进行选择;
依据分析结果对所述子模块所在桥臂的参数进行验算。
3.根据权利要求2所述的用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法,其特征在于,计算与所述桥臂并联的LC滤波电路中的元器件参数。
4.根据权利要求2所述的用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法,其特征在于,所述MMC_STATCOM装置的子模块包括三种工作模式:投入模式、旁路模式和闭锁模式。
5.根据权利要求2所述的用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法,其特征在于,所述优化MMC_STATCOM装置还包括:
优化对所述子模块的电容电压控制策略。
6.根据权利要求5所述的用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法,其特征在于,优化后的所述电容电压控制策略包括电容电压的稳压控制、均压控制及调制波的合成。
7.根据权利要求1所述的用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法,其特征在于,所述并网协调控制策略包括优化的dq坐标有功无功解耦控制算法。
8.根据权利要求7所述的用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法,其特征在于,所述MMC_STATCOM装置的协调控制数学模型经所述优化的dq坐标有功无功解耦控制算法简化后,其表达式为:
Figure FDA0003279987610000011
Ud、Uq分别为网侧电压在d轴、q轴的直流分量幅值,Id、Iq分别为网侧电流在d轴、q轴的直流分量幅值,Ls为网侧电感。
9.根据权利要求1所述的用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压方法,其特征在于,所述基于所述优化后的MMC_STATCOM装置及采用的并网协调控制策略搭建仿真模型,并针对所述仿真模型进行验证分析包括:
在Matlab/Simulink平台上搭建MMC_STATCOM仿真模型,令MMC_STATCOM仿真模型工作于理想电源下,测试其动态补偿性能。
10.一种用于动车组再生制动工况下的牵引网稳压系统,其特征在于,包括:
优化模块:用于优化MMC_STATCOM装置;
协调控制模块:用于优化后的MMC_STATCOM装置采用并网协调控制策略对牵引网的网压抬升进行抑制;
仿真验证模块:用于搭建仿真模型,并针对所述仿真模型进行验证分析。
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