CN114498718A - 一种柔性牵引变电所及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性牵引变电所及其控制方法，所述柔性牵引变电所包括Vv牵引变压器、Vv多绕组匹配变压器和单相交‑直‑交变流器，所述Vv牵引变压器的原边高压侧用于与三相电网连接，其副边低压侧通过断路器组与Vv多绕组匹配变压器的原边高压侧相连，所述Vv多绕组匹配变压器的副边低压侧与所述单相交‑直‑交变流器连接。本发明所提供的柔性牵引变电所及其控制方法，以能够在既有牵引变电所的基础上进行改造，可以解决电能质量问题，实现全线贯通供电，同时能够使柔性牵引变电所在单相交‑直‑交变流器出现故障时退回到原有的供电方式运行。
Description
技术领域
本发明涉及变电所技术领域，具体涉及一种柔性牵引变电所及其控制方法。
背景技术
目前，我国既有电气化铁路采用三相-两相的供电方式，变电所通过三相电网取电，经过牵引变压器降压后分为两个供电臂输出。由于两个供电臂之间、两个变电所之间的电压幅值、频率和相位不一致，因此在两供电臂间与两个牵引变电所之间均存在电分相。电分相的存在制约了线路列车的运行速度，存在着安全隐患；此外，两个变电所之间的容量不能互为备用，因此每个变电所都需要准备备用变压器，造成了一定的容量浪费，且变压器利用率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性牵引变电所及其控制方法，以能够在既有牵引变电所的基础上进行改造，可以解决电能质量问题，实现全线贯通供电，同时能够使柔性牵引变电所在单相交-直-交变流器出现故障时退回到原有的供电方式运行。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供一种柔性牵引变电所，所述柔性牵引变电所包括Vv牵引变压器、Vv多绕组匹配变压器和单相交-直-交变流器，所述Vv牵引变压器的原边高压侧用于与三相电网连接，其副边低压侧通过断路器组与Vv多绕组匹配变压器的原边高压侧相连，所述Vv多绕组匹配变压器的副边低压侧与所述单相交-直-交变流器连接。
可选择地，所述断路器组包括断路器Qt1、断路器Qt2、断路器QF1、断路器QF2和断路器QF3；
所述Vv牵引变压器的副边低压侧具有a相连接线、b相连接线和c相连接线；
所述Vv多绕组匹配变压器的原边高压侧包括A相连接线、B相连接线和C相连接线；
所述a相连接线同时连接所述断路器Qt1和所述断路器QF1，以分别通过所述断路器Qt1连接α供电臂，以及通过所述断路器QF1连接所述A相连接线，所述c相连接线同时连接所述断路器Qt2和所述断路器QF3，以分别通过所述断路器Qt2连接β供电臂，以及通过所述断路器QF3连接所述C相连接线；所述b相连接线同时连接钢轨地和所述断路器QF2，以通过所述断路器QF2连接所述B相连接线。
可选择地，所述Vv多绕组匹配变压器的副边低压侧包括多绕组结构，所述单相交-直-交变流器包括多组电感组和多组电力电子变换器；
每组所述绕组通过一组电感组连接一组所述电力电子变换器；每组所述电力电子变换器的输出端与牵引网和钢轨连接。
可选择地，每组所述绕组包括a相线、b相线和c相线，所述电力电子变换器包括多个M模块M1、M2、…、Mn和多个T模块T1、T2、…、Tn；
第一组所述电力电子变换器包括M1模块和T1模块，所述M1模块包括正输入端Rα1、负输入端Gα1、正输出端Iα1和负输出端Cα1，所述T1模块包括正输入端Rβ1、负输入端Gβ1、正输出端Iβ1和负输出端Cβ1；
第一组所述电感组包括电感LM1和电感LT1，所述电感LM1的输入端连接绕组1的a相线，其输出端连接所述正输入端Rα1，所述电感LT1的输入端连接绕组1的c相线，其输出端连接所述正输入端Rβ1，绕组1的b相线同时连接所述负输入端Gα1和负输入端Gβ1，所述正输出端Iα1连接电感Lo的输入端并通过断路器QFM1连接所述负输出端Cα1，所述电感Lo的输出端连接所述牵引网，所述正输出端Iβ1连接M2模块的正输出端Rα2，所述负输出端Cβ1和所述负输出端Cα1连接，所述负输出端Cβ1还通过断路器QFT1连接所述正输出端Iβ1；
第二组至第n-1组所述电力电子变换器中，每组所述电力电子变换器对应一组电感组，每组所述电感组包括电感LMi和电感LTi，每组所述电力电子变换器的Mi模块的正输入端Rαi通过电感LMi连接绕组i的a相线，其负输入端Gαi和当前组别中Ti模块的负输入端Gβi同时连接绕组i的b相线，其正输出端Iαi连接上一组电力电子变换器T(i-1)模块的正输出端Iβ(i-1)并通过断路器QFMi连接其负输出端Cαi；每组所述电力电子变换器的T模块的正输入端Rβi通过电感LTi连接绕组i的c相线，其正输出端Iβi连接下一组模块M(i+1)的正输出端Rα(i+1)并通过断路器QFTi连接其自身负输出端Cβi，所述负输出端Cβi还和当前组别中M模块的负输出端Cαi连接；
第n组所述电力电子变换器包括Mn模块和Tn模块，所述Mn模块包括正输入端Rαn、负输入端Gαn、正输出端Iαn和负输出端Cαn，所述Tn模块包括正输入端Rβn、负输入端Gβn、正输出端Iβn和负输出端Cβn；
第n组所述电感组包括电感LMn和电感LTn，所述电感LMn的输入端连接绕组n的a相线，其输出端连接所述正输入端Rαn，所述电感LTn的输入端连接绕组n的c相线，其输出端连接所述正输入端Rβn，绕组n的b相线同时连接所述负输入端Gαn和负输入端Gβn，所述正输出端Iαn连接模块T(n-1)的正输出端Iβ(n-1)并通过断路器QFMn连接所述负输出端Cαn，所述正输出端Iβn连接所述钢轨，所述负输出端Cβn和所述负输出端Cαn连接，所述负输出端Cβn还通过断路器QFTn连接所述正输出端Iβn。
可选择地，所述电感LM1、LM2、…、LMn构造为相同的电感，所述电感LT1、LT2、…、LTn构造为相同的电感，且所述电感LM1、LM2、…、LMn与电感LT1、LT2、…、LTn构造为相同的电感；
多个所述M模块M1、M2、…、Mn构造为相同的模块，多个所述T模块T1、T2、…、Tn构造为相同的模块且多个所述M模块与多个所述T模块构造为相同的模块；
每个所述M模块和/或T模块包括：依次连接的单相整流电路RKi、支撑电容及滤波电路Kiud和单相逆变电路IKi。
可选择地，所述单相整流电路RKi包括IGBT场效应管S11、IGBT场效应管S12、IGBT场效应管S21和IGBT场效应管S22；
所述支撑电容+滤波电路Kiud包括电容C1，电容Cr和电感Lr；
所述单相逆变电路IKi包括IGBT场效应管Sa1、IGBT场效应管Sa2、IGBT场效应管Sb1和IGBT场效应管Sb2；
所述IGBT场效应管S11的发射极和所述IGBT场效应管S12的集电极同时连接以作为所述单相整流电路RKi的第一输入端，所述IGBT场效应管S21的发射极和所述IGBT场效应管S22的集电极同时连接以作为所述单相整流电路RKi的第二输入端，所述IGBT场效应管Sa1的发射极和所述IGBT场效应管Sa2的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第一输出端，所述IGBT场效应管Sb1的发射极和所述IGBT场效应管Sb2的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第二输出端，所述电容Cr和所述电感Lr串联且所述电感Lr的一端同时与所述IGBT场效应管S12的发射极、所述IGBT场效应管S22的发射极、所述电容C1的一端、所述IGBT场效应管Sa2的发射极和所述IGBT场效应管Sb2的发射极连接，所述电容Cr的一端同时与所述IGBT场效应管S11的集电极、所述IGBT场效应管S21的集电极、所述电容C1的另一端、所述IGBT场效应管Sa1的集电极和所述IGBT场效应管Sb1的集电极连接；
所述单相整流电路RKi的第一输入端和第二输入端中一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的正输入端，另一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的负输入端，所述单相逆变电路IKi的第一输出端和第二输出端中一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的正输出端，另一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的负输出端。
可选择地，所述单相整流电路RKi包括IGBT场效应管S11～S14、IGBT场效应管S21～S24以及二极管D1～D4；
所述支撑电容+滤波电路Kiud包括电容C1、电容C2、电容Cr和电感Lr；
所述单相逆变电路IKi包括IGBT场效应管Sa1～Sa4、IGBT场效应管Sb1～Sb4以及二极管D7～D10；
所述二极管D1的负极同时连接所述IGBT场效应管S11的发射极和所述IGBT场效应管S12的集电极，所述二极管D2的正极同时连接所述IGBT场效应管S14的集电极和所述IGBT场效应管S13的发射极，所述IGBT场效应管S12的发射极和所述IGBT场效应管S13的集电极连接以作为所述单相整流电路RKi的第二输入端，所述二极管D3的负极同时连接所述IGBT场效应管S21的发射极和所述IGBT场效应管S22的集电极，所述二极管D4的正极同时连接所述IGBT场效应管S24的集电极和所述IGBT场效应管S23的发射极，所述IGBT场效应管S22的发射极和所述IGBT场效应管S23的集电极连接以作为所述单相整流电路RKi的第一输入端，所述二极管D7的负极同时连接所述IGBT场效应管Sa1的发射极和所述IGBT场效应管Sa2的集电极，所述二极管D8的正极同时连接所述IGBT场效应管Sa4的集电极和所述IGBT场效应管Sa3的发射极，所述IGBT场效应管Sa2的发射极和所述IGBT场效应管Sa3的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第一输出端，所述二极管D9的负极同时连接所述IGBT场效应管Sb1的发射极和所述IGBT场效应管Sb2的集电极，所述二极管D10的正极同时连接所述IGBT场效应管Sb4的集电极和所述IGBT场效应管Sb3的发射极，所述IGBT场效应管Sb2的发射极和所述IGBT场效应管Sb3的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第二输出端，所述IGBT场效应管S11的集电极和所述IGBT场效应管S21的集电极连接以作为所述单相整流电路RKi的第一输出端，所述IGBT场效应管S14的发射极和所述IGBT场效应管S24的发射极连接以作为所述单相整流电路RKi的第二输出端，二极管D1的正极、二极管D2的负极、二极管D3的正极和二极管D4的负极共同作为所述单相整流电路RKi的第三输出端，所述IGBT场效应管Sa1的集电极和所述IGBT场效应管Sb1的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第一输入端，所述IGBT场效应管Sa4的发射极和所述IGBT场效应管Sb4的发射极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第二输入端，二极管D7的正极、二极管D8的负极、二极管D9的正极和二极管D10的负极共同连接以作为所述单相逆变电路IKi的第三输入端，所述电容C1的一端同时连接所述单相整流电路RKi的第三输出端、所述电容C2的一端和所述单相逆变电路IKi的第三输入端，所述电容Cr的一端和电感Lr的一端连接且所述电容Cr的另一端同时连接所述单相整流电路RKi的第一输出端、所述电容C1的另一端和所述单相逆变电路IKi的第一输入端，所述电感Lr的另一端同时连接所述电容C2的另一端、所述单相整流电路RKi的第二输出端和所述单相逆变电路IKi的第二输入端；
所述单相整流电路RKi的第一输入端和第二输入端中一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的正输入端，另一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的负输入端，所述单相逆变电路IKi的第一输出端和第二输出端中一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的正输出端，另一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的负输出端。
本发明还提供一种基于上述的柔性牵引变电所的控制方法，所述控制方法包括：
获取上述柔性牵引变电所的相关电路信息；
根据所述相关电路信息，建立单相整流电路和/或单相逆变电路的数学模型以及得到所述三相电网侧电流基波的负序分量；
根据所述数学模型，得到单相整流电路和/或单相逆变电路的调制波；
根据所述调制波和所述负序分量，得到控制结果。
可选择地，所述数学模型包括单相整流电路在d-q坐标系下的数学模型；所述数学模型为：
其中，usd为单相整流电路前端输入电压在d轴的分量，usq为单相整流电路前端输入电压在q轴的分量，Lz为单相整流电路输入滤波的电感值且
us为所述单相整流电路前端输入电压，uz为所述单相整流电路桥输入端口电压，is为所述整流电路前端输入电流，isd为单相整流电路前端输入电流在d轴的分量，isq为单相整流电路前端输入电流在q轴的分量，uzd为单相整流电路桥输入端口电压在d轴的分量，uzq为单相整流电路桥输入端口电压在q轴的分量，ω为角速度；
所述根据所述数学模型，得到单相整流电路和/或单相逆变电路的调制波包括：
分别对d轴和q轴电流分量进行电流环前馈解耦处理，得到基波电压控制指令，其中，所述基波电压控制指令为：
其中，uzd为单相整流电路桥输入端口电压在d轴的分量，uzq为单相整流电路桥输入端口电压在q轴的分量，ω为角速度，Kzp1、Kzi1分别为单相整流电路电流内环PI控制器的比例系数和积分系数，i* sd、i* sq分别为有功、无功电流的参考值，1/s代表时间积分，isd为单相整流电路前端输入电流在d轴的分量，isq为单相整流电路前端输入电流在q轴的分量，Lz为单相整流电路输入滤波的电感值且
us为所述单相整流电路前端输入电压，uz为所述单相整流电路桥输入端口电压，is为所述整流电路前端输入电流，usd为单相整流电路前端输入电压在d轴的分量，usq为单相整流电路前端输入电压在q轴的分量；
对所述基波电压控制指令的有功分量和无功分量进行分离，得到分离结果；
根据所述分离结果以及所述d-q坐标的相位差，得到所述调制波，其中，所述调制波umzdq为：
umzdq＝uzdcos(ωt)+uzqsin(ωt)
其中，ωt为所述d-q坐标的相位差，uzd为单相整流电路桥输入端口电压在d轴的分量，uzq为单相整流电路桥输入端口电压在q轴的分量。
可选择地，所述根据所述相关电路信息，得到所述三相电网侧电流基波的负序分量包括：
按照预设分量规则对所述三相电网侧电流进行分量，得到分量结果，其中，所述分量结果包括负序分量；
根据所述分量结果对所述三相电流按照预设条件进行转换，得到转换后的三相电流：
获取所述转换后的三相电流在两相旋转d-q坐标系下的电流分量；
将所述电流分量进行滤波处理，得到所述负序分量在d轴的直流分量和在q轴的直流分量，其中，所述直流分量为：
其中，
为所述负序分量在d轴的直流分量，
为所述负序分量在q轴的直流分量；
为负序基波电流的有效值，
为A相负序基波电压和电流的夹角；
所述d轴的直流分量和所述q轴的直流分量即为所述负序分量的有功分量和无功分量；
所述控制结果包括：
控制各M模块的输入电流的相位较原输入电流的相位滞后30°且较原输入电压的相位滞后30°；
控制各T模块的输入电流的相位较原输入电流的相位超前30°且较原输入电压的相位超前30°。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明所提出的柔性牵引变电所结构，能够在保留既有牵引变压器不变的基础上进行改造，加入了匹配变压器与单相交-直-交变换器，可以实现取消牵引变电所内与所间的电分相，实现贯通供电，并可以在柔性牵引变压器发生故障时退回原有供电模式；
2、本发明匹配变压器采用了与既有变压器同样的Vv接线方式，此结构可大大减少匹配变压器二次侧绕组的数量，减小了设计难度，降低了整体结构的制作成本；
3、本发明所提出的优化补偿控制方法，可以用于解决Vv接线变压器在三相负载不平衡情况下所产生的负序电流，使网侧在保持单位功率因数的基础上抑制电流负序分量，改善了三相电网侧的电能质量。
附图说明
图1是本发明所提供的柔性牵引变电所的结构示意图；
图2是本发明基于两电平H桥结构的单相交-直-交变流器子模块；
图3是本发明基于三电平H桥结构的单相交-直-交变流器子模块；
图4是本发明对网侧负序电流优化前后的电压电流相量示意图；
图5是本发明所提供的消除负序的优化控制方法流程图；
图6是本发明未使用所提供的优化控制方法时三相网侧电流波形；
图7是本发明使用所提供的优化控制方法时三相网侧电流波形。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本发明提供一种柔性牵引变电所，参考图1所示，所述柔性牵引变电所包括Vv牵引变压器、Vv多绕组匹配变压器和单相交-直-交变流器，所述Vv牵引变压器的原边高压侧用于与三相电网连接，其副边低压侧通过断路器组与Vv多绕组匹配变压器的原边高压侧相连，所述Vv多绕组匹配变压器的副边低压侧与所述单相交-直-交变流器连接。
这里，本发明所提供的柔性牵引变电所中的Vv牵引变压器可以是既有供电系统本身自带的，也可以是新的，本发明在此不做具体限制。本发明设计之初即在既有供电系统的基础上进行改造，主要由既有Vv牵引变压器、Vv多绕组匹配变压器以及单相交-直-交变流器组成，实现将三相电网输入的三相电转化成单相电用于牵引网对列车进行供电。
由于既有牵引变压器为Vv接线方式，即可保持既有牵引变电所中既有牵引变压器不变，直接通过断路器与所述柔性牵引变压器相连；所述匹配变压器也为Vv接线方式，大大减少了副边绕组的设计数量，简化了设计难度，降低了系统整体改造成本。
可选择地，所述断路器组包括断路器Qt1、断路器Qt2、断路器QF1、断路器QF2和断路器QF3；
所述Vv牵引变压器的副边低压侧具有a相连接线、b相连接线和c相连接线；
所述Vv多绕组匹配变压器的原边高压侧包括A相连接线、B相连接线和C相连接线；
所述a相连接线同时连接所述断路器Qt1和所述断路器QF1，以分别通过所述断路器Qt1连接α供电臂，以及通过所述断路器QF1连接所述A相连接线，所述c相连接线同时连接所述断路器Qt2和所述断路器QF3，以分别通过所述断路器Qt2连接β供电臂，以及通过所述断路器QF3连接所述C相连接线；所述b相连接线同时连接钢轨地和所述断路器QF2，以通过所述断路器QF2连接所述B相连接线。
本实施中，正常工作状态下，断路器QF1、QF2、QF3保持闭合，三相电网输出三相电经所述既有牵引变压器与匹配变压器降压后向所述电力电子变换器供电，各电力电子变换器后端并联断路器断开，共同级联为牵引网进行供电；在所述柔性牵引变压器发生重大故障时，断路器QF1、QF2、QF3断开，断路器Qt1、Qt2闭合，柔性牵引变压器退出，系统退回既有供电模式，由所述既有牵引变压器直接对牵引网进行供电。
可选择地，所述Vv多绕组匹配变压器的副边低压侧包括多绕组结构，所述单相交-直-交变流器包括多组电感组和多组电力电子变换器；
每组所述绕组通过一组电感组连接一组所述电力电子变换器；每组所述电力电子变换器的输出端与牵引网和钢轨连接。
可选择地，每组所述绕组包括a相线、b相线和c相线，所述电力电子变换器包括多个M模块M1、M2、…、Mn和多个T模块T1、T2、…、Tn；
第一组所述电力电子变换器包括M1模块和T1模块，所述M1模块包括正输入端Rα1、负输入端Gα1、正输出端Iα1和负输出端Cα1，所述T1模块包括正输入端Rβ1、负输入端Gβ1、正输出端Iβ1和负输出端Cβ1；
第一组所述电感组包括电感LM1和电感LT1，所述电感LM1的输入端连接绕组1的a相线，其输出端连接所述正输入端Rα1，所述电感LT1的输入端连接绕组1的c相线，其输出端连接所述正输入端Rβ1，绕组1的b相线同时连接所述负输入端Gα1和负输入端Gβ1，所述正输出端Iα1连接电感Lo的输入端并通过断路器QFM1连接所述负输出端Cα1，所述电感Lo的输出端连接所述牵引网，所述正输出端Iβ1连接M2模块的正输出端Rα2，所述负输出端Cβ1和所述负输出端Cα1连接，所述负输出端Cβ1还通过断路器QFT1连接所述正输出端Iβ1；
第二组至第n-1组所述电力电子变换器中，每组所述电力电子变换器对应一组电感组，每组所述电感组包括电感LMi和电感LTi，每组所述电力电子变换器的Mi模块的正输入端Rαi通过电感LMi连接绕组i的a相线，其负输入端Gαi和当前组别中Ti模块的负输入端Gβi同时连接绕组i的b相线，其正输出端Iαi连接上一组电力电子变换器T(i-1)模块的正输出端Iβ(i-1)并通过断路器QFMi连接其负输出端Cαi；每组所述电力电子变换器的T模块的正输入端Rβi通过电感LTi连接绕组i的c相线，其正输出端Iβi连接下一组模块M(i+1)的正输出端Rα(i+1)并通过断路器QFTi连接其自身负输出端Cβi，所述负输出端Cβi还和当前组别中M模块的负输出端Cαi连接；
第n组所述电力电子变换器包括Mn模块和Tn模块，所述Mn模块包括正输入端Rαn、负输入端Gαn、正输出端Iαn和负输出端Cαn，所述Tn模块包括正输入端Rβn、负输入端Gβn、正输出端Iβn和负输出端Cβn；
第n组所述电感组包括电感LMn和电感LTn，所述电感LMn的输入端连接绕组n的a相线，其输出端连接所述正输入端Rαn，所述电感LTn的输入端连接绕组n的c相线，其输出端连接所述正输入端Rβn，绕组n的b相线同时连接所述负输入端Gαn和负输入端Gβn，所述正输出端Iαn连接模块T(n-1)的正输出端Iβ(n-1)并通过断路器QFMn连接所述负输出端Cαn，所述正输出端Iβn连接所述钢轨，所述负输出端Cβn和所述负输出端Cαn连接，所述负输出端Cβn还通过断路器QFTn连接所述正输出端Iβn。
可选择地，所述电感LM1、LM2、…、LMn构造为相同的电感，所述电感LT1、LT2、…、LTn构造为相同的电感，且所述电感LM1、LM2、…、LMn与电感LT1、LT2、…、LTn构造为相同的电感；
多个所述M模块M1、M2、…、Mn构造为相同的模块，多个所述T模块T1、T2、…、Tn构造为相同的模块且多个所述M模块与多个所述T模块构造为相同的模块；
每个所述M模块和/或T模块包括：依次连接的单相整流电路RKi、支撑电容及滤波电路Kiud和单相逆变电路IKi。
可选择地，参考图2所示，所述单相整流电路RKi包括IGBT场效应管S11、IGBT场效应管S12、IGBT场效应管S21和IGBT场效应管S22；
所述支撑电容+滤波电路Kiud包括电容C1，电容Cr和电感Lr；
所述单相逆变电路IKi包括IGBT场效应管Sa1、IGBT场效应管Sa2、IGBT场效应管Sb1和IGBT场效应管Sb2；
所述IGBT场效应管S11的发射极和所述IGBT场效应管S12的集电极同时连接以作为所述单相整流电路RKi的第一输入端，所述IGBT场效应管S21的发射极和所述IGBT场效应管S22的集电极同时连接以作为所述单相整流电路RKi的第二输入端，所述IGBT场效应管Sa1的发射极和所述IGBT场效应管Sa2的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第一输出端，所述IGBT场效应管Sb1的发射极和所述IGBT场效应管Sb2的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第二输出端，所述电容Cr和所述电感Lr串联且所述电感Lr的一端同时与所述IGBT场效应管S12的发射极、所述IGBT场效应管S22的发射极、所述电容C1的一端、所述IGBT场效应管Sa2的发射极和所述IGBT场效应管Sb2的发射极连接，所述电容Cr的一端同时与所述IGBT场效应管S11的集电极、所述IGBT场效应管S21的集电极、所述电容C1的另一端、所述IGBT场效应管Sa1的集电极和所述IGBT场效应管Sb1的集电极连接；
所述单相整流电路RKi的第一输入端和第二输入端中一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的正输入端，另一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的负输入端，所述单相逆变电路IKi的第一输出端和第二输出端中一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的正输出端，另一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的负输出端。
可选择地，参考图3所示，所述单相整流电路RKi包括IGBT场效应管S11～S14、IGBT场效应管S21～S24以及二极管D1～D4；
所述支撑电容+滤波电路Kiud包括电容C1、电容C2、电容Cr和电感Lr；
所述单相逆变电路IKi包括IGBT场效应管Sa1～Sa4、IGBT场效应管Sb1～Sb4以及二极管D7～D10；
所述二极管D1的负极同时连接所述IGBT场效应管S11的发射极和所述IGBT场效应管S12的集电极，所述二极管D2的正极同时连接所述IGBT场效应管S14的集电极和所述IGBT场效应管S13的发射极，所述IGBT场效应管S12的发射极和所述IGBT场效应管S13的集电极连接以作为所述单相整流电路RKi的第二输入端，所述二极管D3的负极同时连接所述IGBT场效应管S21的发射极和所述IGBT场效应管S22的集电极，所述二极管D4的正极同时连接所述IGBT场效应管S24的集电极和所述IGBT场效应管S23的发射极，所述IGBT场效应管S22的发射极和所述IGBT场效应管S23的集电极连接以作为所述单相整流电路RKi的第一输入端，所述二极管D7的负极同时连接所述IGBT场效应管Sa1的发射极和所述IGBT场效应管Sa2的集电极，所述二极管D8的正极同时连接所述IGBT场效应管Sa4的集电极和所述IGBT场效应管Sa3的发射极，所述IGBT场效应管Sa2的发射极和所述IGBT场效应管Sa3的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第一输出端，所述二极管D9的负极同时连接所述IGBT场效应管Sb1的发射极和所述IGBT场效应管Sb2的集电极，所述二极管D10的正极同时连接所述IGBT场效应管Sb4的集电极和所述IGBT场效应管Sb3的发射极，所述IGBT场效应管Sb2的发射极和所述IGBT场效应管Sb3的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第二输出端，所述IGBT场效应管S11的集电极和所述IGBT场效应管S21的集电极连接以作为所述单相整流电路RKi的第一输出端，所述IGBT场效应管S14的发射极和所述IGBT场效应管S24的发射极连接以作为所述单相整流电路RKi的第二输出端，二极管D1的正极、二极管D2的负极、二极管D3的正极和二极管D4的负极共同作为所述单相整流电路RKi的第三输出端，所述IGBT场效应管Sa1的集电极和所述IGBT场效应管Sb1的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第一输入端，所述IGBT场效应管Sa4的发射极和所述IGBT场效应管Sb4的发射极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第二输入端，二极管D7的正极、二极管D8的负极、二极管D9的正极和二极管D10的负极共同连接以作为所述单相逆变电路IKi的第三输入端，所述电容C1的一端同时连接所述单相整流电路RKi的第三输出端、所述电容C2的一端和所述单相逆变电路IKi的第三输入端，所述电容Cr的一端和电感Lr的一端连接且所述电容Cr的另一端同时连接所述单相整流电路RKi的第一输出端、所述电容C1的另一端和所述单相逆变电路IKi的第一输入端，所述电感Lr的另一端同时连接所述电容C2的另一端、所述单相整流电路RKi的第二输出端和所述单相逆变电路IKi的第二输入端；
所述单相整流电路RKi的第一输入端和第二输入端中一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的正输入端，另一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的负输入端，所述单相逆变电路IKi的第一输出端和第二输出端中一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的正输出端，另一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的负输出端。
这里，i＝1～n,K＝M、T。
以上所提出的柔性牵引变电所结构，虽然可以有效地使各变电所输出的供电电压幅值、相位保持一致，取消牵引网电分相实现贯通供电，但是由于所述既有牵引变压器与匹配变压器均为Vv接线方式，且匹配变压器副边每一组绕组与两个电力电子变换器模块相连，仅用匹配到变压器副边每一组绕组的ab、cb线电压，因此三相不平衡的负载会产生大量负序电流，造成三相电力系统的电流不对称，从而在三相电网侧造成存在一相电流最大的情形，降低了柔性牵引变压器的容量利用率，并导致了电能损失，增大了输电损耗。
因此，基于上述技术方案，本发明还提供一种基于上述的柔性牵引变电所的控制方法，所述控制方法包括：
获取上述柔性牵引变电所的相关电路信息；
根据所述相关电路信息，建立单相整流电路和/或单相逆变电路的数学模型以及得到所述三相电网侧电流基波的负序分量；
根据所述数学模型，得到单相整流电路和/或单相逆变电路的调制波；
根据所述调制波和所述负序分量，得到控制结果。
可选择地，所述数学模型包括单相整流电路在d-q坐标系下的数学模型；所述数学模型为：
其中，usd为单相整流电路前端输入电压在d轴的分量，usq为单相整流电路前端输入电压在q轴的分量，Lz为单相整流电路输入滤波的电感值且
us为所述单相整流电路前端输入电压，uz为所述单相整流电路桥输入端口电压，is为所述整流电路前端输入电流，isd为单相整流电路前端输入电流在d轴的分量，isq为单相整流电路前端输入电流在q轴的分量，uzd为单相整流电路桥输入端口电压在d轴的分量，uzq为单相整流电路桥输入端口电压在q轴的分量，ω为角速度。
在建立所述数学模型之前，所述控制方法还包括：
单相整流电路采用DQ电流解耦控制，首先需构造一个两相静止α-β坐标系和一个与其相位差为θ＝ωt的两相旋转d-q坐标系，两坐标系之间的变换矩阵为：
利用单相整流电路输入侧电压us与输入侧电流is构造两相静止α-β坐标系下的电压、电流信号：
此外，单相整流电路在d-q坐标系下的数学模型表明d、q轴电流除了受受控量的影响外，还受电网电压usd、usq扰动的影响，电流耦合项ω·Lz·isq和ω·Lz·isd也会影响d、q轴电流。因此在设计控制策略时需要对d、q轴电流分量进行解耦处理，采用电流环前馈解耦，得到下面的基波电压控制指令。
所述根据所述数学模型，得到单相整流电路和/或单相逆变电路的调制波包括：
参考图5所示，分别对d轴和q轴电流分量进行电流环前馈解耦处理，得到基波电压控制指令，其中，所述基波电压控制指令为：
其中，uzd为单相整流电路桥输入端口电压在d轴的分量，uzq为单相整流电路桥输入端口电压在q轴的分量，ω为角速度，Kzp1、Kzi1分别为单相整流电路电流内环PI控制器的比例系数和积分系数，i* sd、i* sq分别为有功、无功电流的参考值，1/s代表时间积分，isd为单相整流电路前端输入电流在d轴的分量，isq为单相整流电路前端输入电流在q轴的分量，Lz为单相整流电路输入滤波的电感值且
us为所述单相整流电路前端输入电压，uz为所述单相整流电路桥输入端口电压，is为所述整流电路前端输入电流，usd为单相整流电路前端输入电压在d轴的分量，usq为单相整流电路前端输入电压在q轴的分量；
单相整流电路需要与输入电压交换有功功率以维持直流侧电压的稳定，因此将电压环前馈耦合到有功通道。将直流电压指令U* dc与直流侧的实际电压Udc作差后输入PI控制器，得到电流内环控制的有功电流指令i* sd。
式中：Kzp2、Kzi2分别为单相整流电路电压外环PI控制器的比例系数和积分系数。
单相整流电路理想工作模式为在单位功率因数下运行，即无功电流分量为零，因此无功电流指令i* sq给定零。
从单相整流电路在两相旋转d-q坐标系下的数学模型可以发现，要进行DQ解耦控制还需电压、电流的有功、无功分量检测与分离。
输入电流的表达式为：
is(t)＝isd(t)+isq(t)＝Isdcosωt+Isqsinωt
上式两边同时乘以cosωt，可得：
上式两边同时乘以sinωt，可得：
利用以上两式结合低通滤波器可以实现电流有功、无功分量的分离，角速度ω可由锁相环获得。
同理，输入电压的表达式为：
us(t)＝usd(t)+usq(t)＝Usdcosωt+Usqsinωt
上式两边同时乘以cosωt，可得：
上式两边同时乘以sinωt，可得：
利用以上两式结合低通滤波器可以实现电压有功、无功分量的分离，角速度ω可由锁相环获得。
同理可得单相整流电路DQ解耦控制的调制波，即：
对所述基波电压控制指令的有功分量和无功分量进行分离，得到分离结果；
根据所述分离结果以及所述d-q坐标的相位差，得到所述调制波，其中，所述调制波umzdq为：
umzdq＝uzdcos(ωt)+uzqsin(ωt)
其中，ωt为所述d-q坐标的相位差，uzd为单相整流电路桥输入端口电压在d轴的分量，uzq为单相整流电路桥输入端口电压在q轴的分量。
可选择地，本实施例中，既有牵引变压器与匹配变压器均为Vv接线变压器，匹配变压器副边输出a相电流为Iα，c相电流为Iβ；则根据Vv变压器结构可得所述匹配变压器原边电流为：
式中，k2为所述匹配变压器变比，如上式所示，匹配变压器原边A、C相电流相位与副边相同，参照图4，根据矢量运算可以得到B相电流相位，可以看出匹配变压器原边三相电流相位不平衡，且B相电流大于另外两相，产生了严重的负序电流，同理可得所述既有牵引变压器原边三相电网侧三相电流如下式所示：
式中，k1为所述既有牵引变压器变比，根据Vv变压器结构可以得到所述既有牵引变压器及所述匹配变压器原副边电压相位关系为：
式中，U为Vv变压器原边A、B、C相相电压有效值。在阻性负载情况下，所述匹配变压器副边a相电流Iα相位与电压
一致，c相电流Iβ相位电压
一致，Iα与Iβ夹角为60°，反映到原边高压侧电流IA1、IC1相位夹角同为60°，且B相电流为该两相电流之和的负值，如图4所示，导致A、B、C三相电流不对称，从而产生了严重的负序。
具体地，三相网侧电流基波负序分量检测实施方法如下：
所述根据所述相关电路信息，得到所述三相电网侧电流基波的负序分量包括：
按照预设分量规则对所述三相电网侧电流进行分量，得到分量结果，其中，所述分量结果包括负序分量；
这里，预设分量规则为：设电网电压三相对称，根据对称分量法，任意一组不对称的三相相量可以分解为正序分量、负序分量和零序分量，每组序分量都是三相对称的三相相量。其中正序分量A相超前B相120°，B相超前C相120°；而负序分量分量A相超前C相120°，C相超前B相120°。三相网侧为三相三线制，网侧三相不对称电流中不含零序分量。
考虑上高次谐波，则iA、iB、iC可表示为：
上式中，ω为电压角频率；
和
分别为正序和负序n次谐波电流的有效值；
和
分别为A相正序和负序n次谐波电流与A相正序和负序n次谐波电压的夹角；n＝1时对应于基波。
根据所述分量结果对所述三相电流按照预设条件进行转换，得到转换后的三相电流；
这里，预设条件为：假定三相电流中的负序分量为正序，而正序分量为负序。将其转换到两相静止α-β坐标系下，两坐标系之间的变换矩阵为：
(该变换矩阵的第二、三列互换即为正序下两坐标系之间的变换矩阵)转换后可得三相电流在两相静止坐标系下的表达式为：
再将其转换到两相旋转d-q坐标系下，两坐标系之间的变换矩阵为：
转换后可得三相电流在两相旋转坐标系下的表达式为：
获取所述转换后的三相电流在两相旋转d-q坐标系下的电流分量；
将所述电流分量进行滤波处理，得到所述负序分量在d轴的直流分量和在q轴的直流分量，其中，所述直流分量为：
其中，
为所述负序分量在d轴的直流分量，
为所述负序分量在q轴的直流分量；
为负序基波电流的有效值，
为A相负序基波电压和电流的夹角。
所述d轴的直流分量和所述q轴的直流分量即为所述负序分量的有功分量和无功分量；
由上式可知，直流分量
是由iA、iB、iC的基波负序分量产生的，
即为负序分量的有功分量
和无功分量
将id、iq通过低通滤波器，滤除高次谐波即可得到
进一步地，所述控制结果包括：
控制各M模块的输入电流的相位较原输入电流的相位滞后30°且较原输入电压的相位滞后30°；
控制各T模块的输入电流的相位较原输入电流的相位超前30°且较原输入电压的相位超前30°。
具体地，为使负序电流得到完全治理，即使电网侧三相电流对称，对既有单相整流电路进行优化补偿控制，分别对M模块、T模块的单相整流电路进行如下控制：控制各个M模块的输入电流，使其输入电流I'α相位较之前输入电流Iα相位滞后30°，及使输入电流I'α相位滞后电压Uα相位30°，此时各个M模块相当于是感性负载；对于各个T模块，控制其输入电流I'β相位较之前电流Iβ相位超前30°，及使输入电流I'β相位超前电压Uβ相位30°，此时各个T模块相当于是容性负载。实现上述控制目标后，对比图6和图7，能够得知：反馈至网侧的电流三相对称，将消除负序。
更为具体地包括：
检测三相网侧电流的负序分量
通过坐标变换将电流的负序分量转换到dq坐标系下，提取负序电流的有功分量
和无功分量
当负序电流完全不存在时，其有功分量
和无功分量
都为零，即
因此将提取的
作和，然后经负反馈后和负序分量给定值0作比较，经PI调节器后可得一补偿调节系数，将该调节系数引入各个模块的控制步骤S1中，对于M模块的单相整流电路，将该调节系数与有功电流指令值i* sd相乘得到无功电流指令值i* sq；而对于T模块的单相整流电路，需将该调节系数与有功电流指令值i* sd相乘再取反，可得无功电流指令值i* sq。将所得的无功指令值i* sq替换原有的无功指令值即可。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明所提出的柔性牵引变电所结构，能够在保留既有牵引变压器不变的基础上进行改造，加入了匹配变压器与单相交-直-交变换器，可以实现取消牵引变电所内与所间的电分相，实现贯通供电，并可以在柔性牵引变压器发生故障时退回原有供电模式；
2、本发明匹配变压器采用了与既有变压器同样的Vv接线方式，此结构可大大减少匹配变压器二次侧绕组的数量，减小了设计难度，降低了整体结构的制作成本；
3、本发明所提出的优化补偿控制方法，可以用于解决Vv接线变压器在三相负载不平衡情况下所产生的负序电流，使网侧在保持单位功率因数的基础上抑制电流负序分量，改善了三相电网侧的电能质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种柔性牵引变电所，其特征在于，所述柔性牵引变电所包括Vv牵引变压器、Vv多绕组匹配变压器和单相交-直-交变流器，所述Vv牵引变压器的原边高压侧与三相电网连接，其副边低压侧通过断路器组与Vv多绕组匹配变压器的原边高压侧相连，所述Vv多绕组匹配变压器的副边低压侧与所述单相交-直-交变流器连接。
2.根据权利要求1所述的柔性牵引变电所，其特征在于，所述断路器组包括断路器Qt1、断路器Qt2、断路器QF1、断路器QF2和断路器QF3；
所述Vv牵引变压器的副边低压侧具有a相连接线、b相连接线和c相连接线；
所述Vv多绕组匹配变压器的原边高压侧包括A相连接线、B相连接线和C相连接线；
所述a相连接线同时连接所述断路器Qt1和所述断路器QF1，以分别通过所述断路器Qt1连接α供电臂，以及通过所述断路器QF1连接所述A相连接线，所述c相连接线同时连接所述断路器Qt2和所述断路器QF3，以分别通过所述断路器Qt2连接β供电臂，以及通过所述断路器QF3连接所述C相连接线；所述b相连接线同时连接钢轨地和所述断路器QF2，以通过所述断路器QF2连接所述B相连接线。
3.根据权利要求1所述的柔性牵引变电所，其特征在于，所述Vv多绕组匹配变压器的副边低压侧包括多绕组结构，所述单相交-直-交变流器包括多组电感组和多组电力电子变换器；
每组所述绕组通过一组电感组连接一组所述电力电子变换器；每组所述电力电子变换器的输出端与牵引网和钢轨连接。
4.根据权利要求3所述的柔性牵引变电所，其特征在于，
每组所述绕组包括a相线、b相线和c相线，所述电力电子变换器包括多个M模块M1、M2、…、Mn和多个T模块T1、T2、…、Tn；
第一组所述电力电子变换器包括M1模块和T1模块，所述M1模块包括正输入端Rα1、负输入端Gα1、正输出端Iα1和负输出端Cα1，所述T1模块包括正输入端Rβ1、负输入端Gβ1、正输出端Iβ1和负输出端Cβ1；
第一组所述电感组包括电感LM1和电感LT1，所述电感LM1的输入端连接绕组1的a相线，其输出端连接所述正输入端Rα1，所述电感LT1的输入端连接绕组1的c相线，其输出端连接所述正输入端Rβ1，绕组1的b相线同时连接所述负输入端Gα1和负输入端Gβ1，所述正输出端Iα1连接电感Lo的输入端并通过断路器QFM1连接所述负输出端Cα1，所述电感Lo的输出端连接所述牵引网，所述正输出端Iβ1连接M2模块的正输出端Rα2，所述负输出端Cβ1和所述负输出端Cα1连接，所述负输出端Cβ1还通过断路器QFT1连接所述正输出端Iβ1；
第二组至第n-1组所述电力电子变换器中，每组所述电力电子变换器对应一组电感组，每组所述电感组包括电感LMi和电感LTi，每组所述电力电子变换器的Mi模块的正输入端Rαi通过电感LMi连接绕组i的a相线，其负输入端Gαi和当前组别中Ti模块的负输入端Gβi同时连接绕组i的b相线，其正输出端Iαi连接上一组电力电子变换器T(i-1)模块的正输出端Iβ(i-1)并通过断路器QFMi连接其负输出端Cαi；每组所述电力电子变换器的T模块的正输入端Rβi通过电感LTi连接绕组i的c相线，其正输出端Iβi连接下一组模块M(i+1)的正输出端Rα(i+1)并通过断路器QFTi连接其自身负输出端Cβi，所述负输出端Cβi还和当前组别中M模块的负输出端Cαi连接；
第n组所述电力电子变换器包括Mn模块和Tn模块，所述Mn模块包括正输入端Rαn、负输入端Gαn、正输出端Iαn和负输出端Cαn，所述Tn模块包括正输入端Rβn、负输入端Gβn、正输出端Iβn和负输出端Cβn；
第n组所述电感组包括电感LMn和电感LTn，所述电感LMn的输入端连接绕组n的a相线，其输出端连接所述正输入端Rαn，所述电感LTn的输入端连接绕组n的c相线，其输出端连接所述正输入端Rβn，绕组n的b相线同时连接所述负输入端Gαn和负输入端Gβn，所述正输出端Iαn连接模块T(n-1)的正输出端Iβ(n-1)并通过断路器QFMn连接所述负输出端Cαn，所述正输出端Iβn连接所述钢轨，所述负输出端Cβn和所述负输出端Cαn连接，所述负输出端Cβn还通过断路器QFTn连接所述正输出端Iβn。
5.根据权利要求4所述的柔性牵引变电所，其特征在于，所述电感LM1、LM2、…、LMn构造为相同的电感，所述电感LT1、LT2、…、LTn构造为相同的电感，且所述电感LM1、LM2、…、LMn与电感LT1、LT2、…、LTn构造为相同的电感；
多个所述M模块M1、M2、…、Mn构造为相同的模块，多个所述T模块T1、T2、…、Tn构造为相同的模块且多个所述M模块与多个所述T模块构造为相同的模块；
每个所述M模块和/或T模块包括：依次连接的单相整流电路RKi、支撑电容及滤波电路Kiud和单相逆变电路IKi。
6.根据权利要求5所述的柔性牵引变电所，其特征在于，所述单相整流电路RKi包括IGBT场效应管S11、IGBT场效应管S12、IGBT场效应管S21和IGBT场效应管S22；
所述支撑电容+滤波电路Kiud包括电容C1，电容Cr和电感Lr；
所述单相逆变电路IKi包括IGBT场效应管Sa1、IGBT场效应管Sa2、IGBT场效应管Sb1和IGBT场效应管Sb2；
所述IGBT场效应管S11的发射极和所述IGBT场效应管S12的集电极同时连接以作为所述单相整流电路RKi的第一输入端，所述IGBT场效应管S21的发射极和所述IGBT场效应管S22的集电极同时连接以作为所述单相整流电路RKi的第二输入端，所述IGBT场效应管Sa1的发射极和所述IGBT场效应管Sa2的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第一输出端，所述IGBT场效应管Sb1的发射极和所述IGBT场效应管Sb2的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第二输出端，所述电容Cr和所述电感Lr串联且所述电感Lr的一端同时与所述IGBT场效应管S12的发射极、所述IGBT场效应管S22的发射极、所述电容C1的一端、所述IGBT场效应管Sa2的发射极和所述IGBT场效应管Sb2的发射极连接，所述电容Cr的一端同时与所述IGBT场效应管S11的集电极、所述IGBT场效应管S21的集电极、所述电容C1的另一端、所述IGBT场效应管Sa1的集电极和所述IGBT场效应管Sb1的集电极连接；
所述单相整流电路RKi的第一输入端和第二输入端中一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的正输入端，另一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的负输入端，所述单相逆变电路IKi的第一输出端和第二输出端中一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的正输出端，另一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的负输出端。
7.根据权利要求5所述的柔性牵引变电所，其特征在于，所述单相整流电路RKi包括IGBT场效应管S11～S14、IGBT场效应管S21～S24以及二极管D1～D4；
所述支撑电容+滤波电路Kiud包括电容C1、电容C2、电容Cr和电感Lr；
所述单相逆变电路IKi包括IGBT场效应管Sa1～Sa4、IGBT场效应管Sb1～Sb4以及二极管D7～D10；
所述二极管D1的负极同时连接所述IGBT场效应管S11的发射极和所述IGBT场效应管S12的集电极，所述二极管D2的正极同时连接所述IGBT场效应管S14的集电极和所述IGBT场效应管S13的发射极，所述IGBT场效应管S12的发射极和所述IGBT场效应管S13的集电极连接以作为所述单相整流电路RKi的第二输入端，所述二极管D3的负极同时连接所述IGBT场效应管S21的发射极和所述IGBT场效应管S22的集电极，所述二极管D4的正极同时连接所述IGBT场效应管S24的集电极和所述IGBT场效应管S23的发射极，所述IGBT场效应管S22的发射极和所述IGBT场效应管S23的集电极连接以作为所述单相整流电路RKi的第一输入端，所述二极管D7的负极同时连接所述IGBT场效应管Sa1的发射极和所述IGBT场效应管Sa2的集电极，所述二极管D8的正极同时连接所述IGBT场效应管Sa4的集电极和所述IGBT场效应管Sa3的发射极，所述IGBT场效应管Sa2的发射极和所述IGBT场效应管Sa3的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第一输出端，所述二极管D9的负极同时连接所述IGBT场效应管Sb1的发射极和所述IGBT场效应管Sb2的集电极，所述二极管D10的正极同时连接所述IGBT场效应管Sb4的集电极和所述IGBT场效应管Sb3的发射极，所述IGBT场效应管Sb2的发射极和所述IGBT场效应管Sb3的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第二输出端，所述IGBT场效应管S11的集电极和所述IGBT场效应管S21的集电极连接以作为所述单相整流电路RKi的第一输出端，所述IGBT场效应管S14的发射极和所述IGBT场效应管S24的发射极连接以作为所述单相整流电路RKi的第二输出端，二极管D1的正极、二极管D2的负极、二极管D3的正极和二极管D4的负极共同作为所述单相整流电路RKi的第三输出端，所述IGBT场效应管Sa1的集电极和所述IGBT场效应管Sb1的集电极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第一输入端，所述IGBT场效应管Sa4的发射极和所述IGBT场效应管Sb4的发射极连接以作为所述单相逆变电路IKi的第二输入端，二极管D7的正极、二极管D8的负极、二极管D9的正极和二极管D10的负极共同连接以作为所述单相逆变电路IKi的第三输入端，所述电容C1的一端同时连接所述单相整流电路RKi的第三输出端、所述电容C2的一端和所述单相逆变电路IKi的第三输入端，所述电容Cr的一端和电感Lr的一端连接且所述电容Cr的另一端同时连接所述单相整流电路RKi的第一输出端、所述电容C1的另一端和所述单相逆变电路IKi的第一输入端，所述电感Lr的另一端同时连接所述电容C2的另一端、所述单相整流电路RKi的第二输出端和所述单相逆变电路IKi的第二输入端；
所述单相整流电路RKi的第一输入端和第二输入端中一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的正输入端，另一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的负输入端，所述单相逆变电路IKi的第一输出端和第二输出端中一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的正输出端，另一者作为每个所述M模块和/或每个所述T模块的负输出端。
8.一种根据权利要求1-7中任意一项所述的柔性牵引变电所的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
获取所述柔性牵引变电所的相关电路信息；
根据所述相关电路信息，建立单相整流电路和/或单相逆变电路的数学模型以及得到所述三相电网侧电流基波的负序分量；
根据所述数学模型，得到单相整流电路和/或单相逆变电路的调制波；
根据所述调制波和所述负序分量，得到控制结果。
9.根据权利要求8所述的柔性牵引变电所的控制方法，其特征在于，所述数学模型包括单相整流电路在d-q坐标系下的数学模型；
所述数学模型为：
其中，usd为单相整流电路前端输入电压在d轴的分量，usq为单相整流电路前端输入电压在q轴的分量，Lz为单相整流电路输入滤波的电感值且
us为所述单相整流电路前端输入电压，uz为所述单相整流电路桥输入端口电压，is为所述整流电路前端输入电流，isd为单相整流电路前端输入电流在d轴的分量，isq为单相整流电路前端输入电流在q轴的分量，uzd为单相整流电路桥输入端口电压在d轴的分量，uzq为单相整流电路桥输入端口电压在q轴的分量，ω为角速度，t为时间；
所述根据所述数学模型，得到单相整流电路和/或单相逆变电路的调制波包括：
分别对d轴和q轴电流分量进行电流环前馈解耦处理，得到基波电压控制指令，其中，所述基波电压控制指令为：
其中，Kzp1、Kzi1分别为单相整流电路电流内环PI控制器的比例系数和积分系数，i* sd、i* sq分别为有功、无功电流的参考值，1/s代表时间积分；
对所述基波电压控制指令的有功分量和无功分量进行分离，得到分离结果；
根据所述分离结果以及所述d-q坐标的相位差，得到所述调制波，其中，所述调制波umzdq为：
umzdq＝uzdcos(ωt)+uzqsin(ωt)
其中，ωt为所述d-q坐标的相位差。
10.根据权利要求8所述的柔性牵引变电所的控制方法，其特征在于，
所述根据所述相关电路信息，得到所述三相电网侧电流基波的负序分量包括：
按照预设分量规则对所述三相电网侧电流进行分量，得到分量结果，其中，所述分量结果包括负序分量；
根据所述分量结果对所述三相电流按照预设条件进行转换，得到转换后的三相电流：
获取所述转换后的三相电流在两相旋转d-q坐标系下的电流分量；
将所述电流分量进行滤波处理，得到所述负序分量在d轴的直流分量和在q轴的直流分量，其中，所述直流分量为：
其中，
为所述负序分量在d轴的直流分量，
为所述负序分量在q轴的直流分量；
为负序基波电流的有效值，
为A相负序基波电压和电流的夹角；
所述d轴的直流分量和所述q轴的直流分量即为所述负序分量的有功分量和无功分量；
所述控制结果包括：
控制各M模块的输入电流的相位较原输入电流的相位滞后30°且较原输入电压的相位滞后30°；
控制各T模块的输入电流的相位较原输入电流的相位超前30°且较原输入电压的相位超前30°。
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