CN115117919A - 一种城市轨道交通混合型再生制动能量利用系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市轨道交通混合型再生制动能量利用系统的控制方法，包括设定参考回馈功率、控制三相并网逆变器和控制双向DC‑DC变换器的步骤。本发明的有益效果在于，1)牵引供电系统剩余再生制动能量优先通过三相并网逆变器回馈至低压配电网进线端，若仍有剩余，通过双向DC‑DC变换器将能量存储在超级电容中，提高了再生制动能量利用效率。2)处于牵引工况的列车需要能量时，超级电容通过双向DC‑DC变换器释放存储的再生制动能量，减小了牵引变电所的能耗，同时能够稳定直流母线电压。3)能够根据再生功率与低压配电网负荷功率和三相并网逆变器最大功率之间关系实现按负荷需求准确回馈，对低压配电网冲击小。

Description

一种城市轨道交通混合型再生制动能量利用系统的控制方法

技术领域

本发明涉及城市轨道交通节能技术领域，特别是一种城市轨道交通混合型再生制动能量利用系统的控制方法。

背景技术

随着城市化进程的加快，城市轨道交通具有运量大、速度快、安全准时、节能环保等优点，近年来进入了蓬勃发展时期。城轨列车在制动过程中，优先采用再生制动的方式，即将电机的工作模式由牵引耗电模式改变为制动发电模式，将列车的动能转变为电能实现列车的制动。相比于空气制动，再生制动不产生闸瓦磨损，有效降低系统维护成本，制动更平稳，尤其适用于非紧急制动。这种制动方式会产生电能(再生能量)。然而，目前城轨交通大部分牵引变电所采用二极管单向整流方式，再生能量无法反馈到交流电网，若没有牵引列车吸收能量，将导致直流母线电压急剧上升。为避免过压现象，制动列车将对再生能量进行限制，如投入制动电阻以热能的形式消耗，但这种方式既浪费能源，还会导致车体发热，减低乘车舒适性。

为了对城轨列车再生能量进行有效利用，当前较好的利用方式有：1)被牵引系统同一供电区间上处于牵引工况(非再生工况)另一列车利用，此方式无需附加设备，成本低，但同一供电区间上刚好有另一处于牵引工况列车的几率不高，其利用率有待提高。2)在牵引变电所配置逆变装置、升压变压器和滤波器，将再生能量回馈至10/35kV中压交流电网，此方式回馈功率大，利用效率高，但装置体积成本高，且会冲击中压交流电网，影响牵引供电。3)通过配置逆变装置和滤波器，将再生能量回馈至400V低压交流系统，供给车站空调、照明等站内辅助用电设备使用，此方式装置体积小，实现简单成本较低，但是容量较小，利用效率低。4)将再生能量存储在储能介质中，并在列车牵引时释放回牵引网，此方式能量利用率高，可控度高，但储能介质成本高昂，容量有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种城市轨道交通混合型再生制动能量利用系统的控制方法。

实现本发明的技术方案如下：

设定参考回馈功率P_F：

1.1如P_s<0，则令P_F＝0，否则继续；其中，P_s为直流母线的左、右馈线的瞬时功率之和；

1.2如-P_s≤P_FM且P_load≥-P_s，则令P_F＝-P_s，否则继续；其中，P_FM为三相并网逆变器的最大功率，P_load为低压配电网的负载瞬时功率；

1.3如-P_s>P_FM且P_load≥-P_FM，则令P_F＝P_FM，否则令P_F＝P_load；

控制三相并网逆变器：

2.1计算三相并网逆变器输出侧电流参考值在dq0坐标系下的d轴电流参考值分量i_d ^*和q轴电流参考值分量i_q ^*：

其中，u_d和u_q分别为LCL滤波器出线端电压在dq0坐标系下的d轴电压分量和q轴电压分量，i_cd和i_cq分别为LCL滤波器电容电流在dq0坐标系下的d轴电流分量和q轴电流分量；

2.2将i_d ^*与三相并网逆变器输出侧电流在dq0坐标系下的d轴电流分量i_d相减得到d轴分量差值；将i_q ^*与三相并网逆变器输出侧电流在dq0坐标系下的q轴电流分量i_q相减得到q轴分量差值；将d轴分量差值和q轴分量差值分别经PI调节器调制后得到三相并网逆变器调制信号在dq0坐标系下的d轴调制信号分量U_d和q轴调制信号分量U_q；

2.3将U_d和U_q通过dq0/αβ0坐标变换得到αβ0坐标系下的α轴调制信号分量U_α和β轴调制信号分量U_β；对U_α和U_β进行空间矢量脉宽调制得到三相并网逆变器的开关信号，控制三相并网逆变器；

控制双向DC-DC变换器：

3.1设定超级电容电流参考值I_sc ^*：

如直流母线电压U_dc小于超级电容放电电压阈值U_dis，将U_dis与U_dc的差值经PI调节器调制后得到超级电容放电电流参考值I_{sc_dis} ^*；若I_{sc_dis} ^*大于超级电容最大放电电流I_{sc_dis_max}，则令I_sc ^*为I_{sc_dis_max}，否则令I_sc ^*为I_{sc_dis} ^*；

如直流母线电压U_dc大于超级电容充电电压阈值U_char，将U_dc与U_char的差值经PI调节器调制后得到超级电容充电电流参考值I_{sc_char} ^*；若I_{sc_char} ^*的绝对值大于超级电容最大充电电流I_{sc_char_max}，则令I_sc ^*为-I_{sc_char_max}，否则令I_sc ^*为I_{sc_char} ^*；

如直流母线电压U_dc大于等于超级电容放电电压阈值U_dis，且直流母线电压U_dc小于等于超级电容充电电压阈值U_char，令I_sc ^*为0；

所述超级电容放电电压阈值U_dis＝U_dc0-ΔU_dis；其中，U_dc0为牵引变电所空载电压值，ΔU_dis为超级电容放电电压阈值设定值；U_dc0＝m·n·U_M，m为整流变压器出线端到直流输出电压的整流系数，n为整流变压器一次侧到二次侧的变比系数，U_M为中压供电网电压有效值；

所述超级电容充电电压阈值U_char＝min[U_{dc_max},U_dc0+ΔU_char]；其中，U_{dc_max}为直流母线最大允许电压，ΔU_char为超级电容充电电压阈值设定值；

3.2将I_sc ^*与超级电容电流限制系数k_SoC相乘，得到限流后超级电容电流参考值I_{sc_lim} ^*；其中，

式中，k_{SoC_dis}为超级电容放电电流限制系数，k_{SoC_char}为超级电容充电电流限制系数；k₁为放电限流启动时超级电容荷电状态下降斜率，k₂为充电限流启动时超级电容荷电状态上升斜率；SoC为超级电容荷电状态，SoC_min为超级电容荷电状态最小值，SoC_low为超级电容荷电状态低电量值，SoC_max为超级电容荷电状态最大值，SoC_high为超级电容荷电状态高电量值；

3.3将I_{sc_lim} ^*与超级电容瞬时电流I_sc的差值经PI调节器调制后，再进行正弦脉冲宽度调制得到双向DC-DC变换器的开关信号，控制双向DC-DC变换器。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)牵引供电系统剩余再生制动能量优先通过三相并网逆变器回馈至低压配电网进线端，若仍有剩余，通过双向DC-DC变换器将能量存储在超级电容中，提高了再生制动能量利用效率。

2)处于牵引工况的列车需要能量时，超级电容通过双向DC-DC变换器释放存储的再生制动能量，减小了牵引变电所的能耗，同时能够稳定直流母线电压。

3)能够根据再生功率与低压配电网负荷功率和三相并网逆变器最大功率之间关系实现按负荷需求准确回馈，对低压配电网冲击小。

附图说明

图1为城市轨道交通混合型再生制动能量利用系统电气拓扑结构示意图。

图2为城市轨道交通混合型再生制动能量利用系统控制方法基本流程图。

图3为系统运行工况划分及参考功率分配策略图。

图4为城市轨道交通混合型再生制动能量利用系统变流器控制原理图。

图5(a)至图5(j)为运行工况1至工况10的系统能量流动示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

图1所示为城市轨道交通混合型再生制动能量利用系统电气拓扑结构示意图。

利用装置包括：三相并网逆变器(N)、LCL滤波器(F)、储能变换器(B)以及超级电容(S)，每个部分均采用集装箱安装。其中，三相并网逆变器(N)以400V低压配电网电压为标准，将输入端直流电变换为输出端三相交流电，实现直流电单位功率因数逆变；LCL滤波器(F)位于三相并网逆变器(N)与400V低压配电网进线端之间，滤除三相并网逆变器(N)输出电流的谐波；储能变换器(B)根据列车运行工况，切换工作模式，控制超级电容(S)的运行状态，并且起到稳定直流母线(D)电压的作用。

储能变换器(B)采用双向DC-DC变换器。双向DC-DC变换器结构多样，分为非隔离型和隔离型两种类型。非隔离型包括半桥结构、CUK结构和SEPIC结构等，隔离型包括正激式结构、反激式结构、推挽式结构和全桥结构等。本实施例，储能变换器(B)以最简单的半桥结构进行说明。

系统具体接线方式为：

三相并网逆变器(N)的正极输入端、负极输入端分别与储能变换器(B)的正极输入端、负极输入端相连；在三相并网逆变器(N)和储能变换器(B)的正极输入端、负极输入端之间有支撑电容(C)，并将相连后的正极输入端、负极输入端分别接在正极直流母线(D₁)、负极直流母线(D₂)上；三相并网逆变器(N)的输出端通过LCL滤波器(F)连接至400V低压配电网的进线端；储能变换器(B)的正极输出端、负极输出端分别与超级电容(S)的正极、负极相连。

一种城市轨道交通混合型再生制动能量利用系统的控制方法，基本流程如图2所示，包括：

步骤一，在变电所安装的电气量检测装置实时检测，并将信息实时通信传输到控制系统。

需采集瞬时电气量包括：左馈线和右馈线的瞬时电压和电流、400V低压配电网出线端的瞬时电压和电流、LCL滤波器出线端的瞬时电压、三相并网逆变器输出侧瞬时电流、LCL滤波器电容电流、整流变压器进线端瞬时电压、直流母线瞬时电压U_dc、超级电容瞬时电流I_sc、超级电容荷电状态SoC。

步骤二，控制系统接收电气量信息，并根据接收到的信息计算功率数据和电压阈值。

功率数据计算处理包括：由左馈线和右馈线的瞬时电压和电流，得到左馈线瞬时功率P_L、右供电臂瞬时功率P_R，进而得到左右馈线功率和P_s，P_s＝P_L+P_R；由400V低压配电网出线端的瞬时电压和电流，得到400V负载瞬时功率P_load。

电压阈值计算如图4中“储能变换器控制”的“电压阈值计算”所示，具体计算步骤如下：

由整流变压器进线端瞬时电压，得到中压供电网有效值U_M。

由中压供电网有效值U_M、整流变压器出线端到直流输出电压的整流系数m和整流变压器一次侧到二次侧的变比系数n，计算得到牵引变电所空载电压值U_dc0，

U_dc0＝m·n·U_M。

由牵引变电所空载电压值U_dc0、超级电容放电电压阈值设定值(经验值)ΔU_dis、超级电容充电电压阈值设定值(经验值)ΔU_char和直流母线最大允许电压U_{dc_max}，计算得到超级电容放电电压阈值U_dis和充电电压阈值U_char，

U_dis＝U_dc0-ΔU_dis；

U_char＝min[U_{dc_max},U_dc0+ΔU_char]。

步骤三，确定系统运行工况，并进行参考回馈功率P_F和储能系统参考功率P_SC的分配。

确定系统运行工况所需参考量包括：左右馈线功率之和P_s、400V负载瞬时功率P_load、最大回馈功率P_FM、直流母线电压U_dc、超级电容荷电状态SoC、超级电容放电电压阈值U_dis和充电电压阈值U_char、超级电容最大放电功率P_{dis_max}和最大充电功率P_{char_max}、超级电容荷电状态最大值SoC_max和荷电状态最小值SoC_min。

如图3所示，系统运行工况划分及参考功率分配具体过程如下：

S01，判断P_s<0是否成立，即是否有再生制动能量剩余，若是，进入S07；若否，进入S02；

S02，判断U_dc<U_dis且SoC>SoC_min是否成立，若是，进入S04；若否，进入S03；

S03，系统运行于工况1，无再生制动能量产生，回馈装置和超级电容均处于空闲状态，因此400V负荷所需功率全部由400V低压配电网提供，列车所需牵引功率由牵引变电所提供，该工况下能量流动图如图5(a)所示，参考回馈功率P_F和储能系统参考功率P_SC的分配结果如下：

S04，判断P_s>P_{dis_max}是否成立，若是，进入S06；若否，进入S05；

S05,系统运行于工况2，无再生制动能量产生，回馈装置处于空闲状态，超级电容处于放电状态，所需牵引功率不超过超级电容最大放电功率，因此400V负荷所需功率全部由400V低压配电网提供，列车所需牵引功率由超级电容完全提供，该工况下能量流动图如图5(b)所示，参考回馈功率P_F和储能系统参考功率P_SC的分配结果如下：

S06,系统运行于工况3，无再生制动能量产生，回馈装置处于空闲状态，超级电容处于放电状态，所需牵引功率超过了超级电容最大放电功率，因此400V负荷所需功率全部由400V低压配电网提供，超级电容以最大放电功率放电，列车所需牵引功率由超级电容和牵引变电所共同提供，该工况下能量流动图如图5(c)所示，参考回馈功率P_F和储能系统参考功率P_SC的分配结果如下：

S07，判断-P_s≤P_FM且P_load≥-P_s是否成立，若是，进入S08；若否，进入S09；

S08，系统运行于工况4，有再生制动能量产生，回馈装置处于工作状态，超级电容处于空闲状态，剩余再生制动功率满足400V负荷全部功率需求且在最大回馈功率范围内，因此剩余再生制动能量全部回馈至400V低压配电网，400V负荷所需功率由回馈装置和400V低压配电网共同提供，该工况下能量流动图如图5(d)所示，参考回馈功率P_F和储能系统参考功率P_SC的分配结果如下：

S09，判断U_dc>U_char且SoC<SoC_max是否成立，若是，进入S13；若否，进入S10；

S10，判断-P_s>P_FM且P_load≥-P_FM是否成立，若是，进入S11；若否，进入S12；

S11，系统运行于工况5，有再生制动能量产生，回馈装置处于工作状态，超级电容处于空闲状态，剩余再生制动功率超过了最大回馈功率且400V负荷功率需求不低于最大回馈功率，因此回馈装置以最大回馈功率进行回馈，回馈后剩余再生制动能量被列车制动电阻所消耗，400V负荷所需功率由回馈装置和400V低压配电网共同提供，该工况下能量流动图如图5(e)所示，参考回馈功率P_F和储能系统参考功率P_SC的分配结果如下：

S12，系统运行于工况6，有再生制动能量产生，回馈装置处于工作状态，超级电容处于空闲状态，剩余再生制动功率超过了400V负荷功率需求且400V负荷功率需求低于最大回馈功率，因此回馈装置以400V负荷所需功率进行回馈，回馈后剩余再生制动能量被列车制动电阻所消耗，400V负荷所需功率完全由回馈装置提供，该工况下能量流动图如图5(f)所示，参考回馈功率P_F和储能系统参考功率P_SC的分配结果如下：

S13，判断-P_s>P_FM且P_load≥-P_FM是否成立，若是，进入S14；若否，进入S17；

S14，判断-P_s-P_FM>P_{char_max}是否成立，若是，进入S16；若否，进入S15；

S15，系统运行于工况7，有再生制动能量产生，回馈装置处于工作状态，超级电容处于充电状态，剩余再生制动功率超过了最大回馈功率且400V负荷功率需求不低于最大回馈功率，回馈后剩余的再生制动功率不超过超级电容最大充电功率，因此回馈装置以最大回馈功率进行回馈，回馈后剩余再生制动能量完全被超级电容存储，400V负荷所需功率由回馈装置和400V低压配电网共同提供，该工况下能量流动图如图5(g)所示，参考回馈功率P_F和储能系统参考功率P_SC的分配结果如下：

S16，系统运行于工况8，有再生制动能量产生，回馈装置处于工作状态，超级电容处于充电状态，剩余再生制动功率超过了最大回馈功率且400V负荷功率需求不低于最大回馈功率，回馈后剩余的再生制动功率超过了超级电容最大充电功率，因此回馈装置以最大回馈功率进行回馈，超级电容以最大充电功率充电，回馈后剩余再生制动能量被超级电容存储部分后，其余能量被列车制动电阻所消耗，400V负荷所需功率由回馈装置和400V低压配电网共同提供，该工况下能量流动图如图5(h)所示，参考回馈功率P_F和储能系统参考功率P_SC的分配结果如下：

S17，判断-P_s-P_load>P_{char_max}是否成立，若是，进入S19；若否，进入S18；

S18，系统运行于工况9，有再生制动能量产生，回馈装置处于工作状态，超级电容处于充电状态，剩余再生制动功率超过了400V负荷功率需求且400V负荷功率需求低于最大回馈功率，回馈后剩余的再生制动功率不超过超级电容最大充电功率，因此回馈装置以400V负荷所需功率进行回馈，回馈后剩余再生制动能量完全被超级电容存储，400V负荷所需功率完全由回馈装置提供，该工况下能量流动图如图5(i)所示，参考回馈功率P_F和储能系统参考功率P_SC的分配结果如下：

S19，系统运行于工况10，有再生制动能量产生，回馈装置处于工作状态，超级电容处于充电状态，剩余再生制动功率超过了400V负荷功率需求且400V负荷功率需求低于最大回馈功率，回馈后剩余的再生制动功率超过了超级电容最大充电功率，因此回馈装置以400V负荷所需功率进行回馈，超级电容以最大充电功率充电，回馈后剩余再生制动能量被超级电容存储部分后，其余能量被列车制动电阻所消耗，400V负荷所需功率完全由回馈装置提供，该工况下能量流动图如图5(j)所示，参考回馈功率P_F和储能系统参考功率P_SC的分配结果如下：

步骤四，按照参考回馈功率P_F和储能系统参考功率P_SC的分配，对并网逆变器和储能变换器实时控制，控制框图如图4所示，具体过程如下：

4.1并网逆变器控制详细步骤如下：

(1)计算三相并网逆变器输出侧电流参考值在dq0坐标系下的d轴电流参考值分量i_d ^*和q轴电流参考值分量i_q ^*。

如图4中“并网逆变器控制”的“参考电流计算”所示，计算步骤包括：

引入电容电流前馈之前，计算三相并网逆变器输出侧电流参考值在dq0坐标系下的d轴电流参考值分量i_d ^*’和q轴电流参考值分量i_q ^*’，

式中，u_d和u_q分别为LCL滤波器出线端电压经abc/dq0坐标系变换得到的d轴电压分量和q轴电压分量。

引入电容电流前馈之后，计算三相并网逆变器输出侧电流参考值在dq0坐标系下的d轴电流参考值分量i_d ^*和q轴电流参考值分量i_q ^*，

式中，i_cd和i_cq分别为LCL滤波器电容电流经abc/dq0坐标系变换得到的d轴电流分量和q轴电流分量。

(2)计算三相并网逆变器调制信号在dq0坐标系下的d轴调制信号分量U_d与q轴调制信号分量U_q。

如图4中“并网逆变器控制”的“电流环”所示，计算步骤包括：

将三相并网逆变器输出侧电流参考值在dq0坐标系下的d轴电流参考值分量i_d ^*与三相并网逆变器输出侧电流在dq0坐标系下的d轴电流分量i_d相减得到d轴分量差值；

将三相并网逆变器输出侧电流参考值在dq0坐标系下的q轴电流参考值分量i_q ^*与三相并网逆变器输出侧电流在dq0坐标系下的q轴电流分量i_q相减得到q轴分量差值；

将d轴分量差值、q轴分量差值作为PI调节器的输入，经PI调节器调制后得到三相并网逆变器调制信号在dq0坐标系下的d轴调制信号分量U_d与q轴调制信号分量U_q。

(3)采用空间矢量脉宽调制技术产生开关信号，进而控制三相并网逆变器产生与参考回馈功率P_F相对应的输出电流。

如图4中“并网逆变器控制”的“脉冲波产生”所示，具体步骤包括：

通过dq0/αβ0坐标变换，将三相并网逆变器调制信号在dq0坐标系下的d轴调制信号分量Ud与q轴调制信号分量Uq变换得到三相并网逆变器调制信号在αβ0坐标系下的α轴调制信号分量U_α和β轴调制信号分量U_β；

对三相并网逆变器调制信号在αβ0坐标系下的α轴调制信号分量U_α和β轴调制信号分量U_β进行空间矢量脉宽调制得到三相并网逆变器的6路开关信号，进而控制三相并网逆变器产生出对应的输出电流。

4.2储能变换器控制详细步骤如下：

(1)计算超级电容放电电压阈值U_dis和充电电压阈值U_char，具体过程如步骤二所示。

(2)计算超级电容放电电流参考值I_{sc_dis} ^*和充电电流参考值I_{sc_char} ^*。

如图4中“储能变换器控制”的“电压外环”所示，计算步骤包括：

将放电电压阈值U_dis与直流母线电压U_dc相减得到差值，经PI调节器调制后得到超级电容放电电流参考值I_{sc_dis} ^*，若超级电容放电电流参考值I_{sc_dis} ^*大于超级电容最大放电电流I_{sc_dis_max}，则设定超级电容放电电流参考值I_{sc_dis} ^*为I_{sc_dis_max}；

将直流母线电压U_dc与充电电压阈值U_char相减得到差值，经PI调节器调制后得到超级电容充电电流参考值I_{sc_char} ^*，若超级电容充电电流参考值I_{sc_char} ^*的绝对值大于超级电容最大充电电流数值I_{sc_char_max}，则设定超级电容充电电流参考值I_{sc_char} ^*为-I_{sc_char_max}。

(3)确定超级电容工作模式和电流参考值I_sc ^*。

如图4中“储能变换器控制”的“模式选择”所示，具体步骤为：

当直流母线电压U_dc小于放电电压阈值U_dis时，超级电容工作在放电模式，设定超级电容电流参考值I_sc ^*为超级电容放电电流参考值I_{sc_dis} ^*；

当直流母线电压U_dc大于充电电压阈值U_char时，超级电容工作在充电模式，设定超级电容电流参考值I_sc ^*为超级电容充电电流参考值I_{sc_char} ^*；

当直流母线电压U_dc处于放电电压阈值U_dis和充电电压阈值U_char时，超级电容工作在空闲模式，设定超级电容电流参考值I_sc ^*为0。

(4)计算限流后超级电容电流参考值I_{sc_lim} ^*。

如图4中“储能变换器控制”的“限流”所示，具体步骤为：

当超级电容处于放电状态时，根据超级电容荷电状态SoC、超级电容荷电状态最小值SoC_min、超级电容荷电状态低电量值SoC_low和放电限流启动时超级电容荷电状态下降斜率设定值k₁，计算得到超级电容放电电流限制系数k_{SoC_dis}，

当超级电容处于充电状态时，根据超级电容荷电状态SoC、超级电容荷电状态最大值SoC_max、超级电容荷电状态高电量值SoC_high和充电限流启动时超级电容荷电状态上升斜率设定值k₂，计算得到超级电容充电电流限制系数k_{SoC_char}，

从而根据超级电容电流参考值的大小关系，计算得到超级电容电流限制系数k_SoC，

将超级电容电流参考值I_sc ^*与电流限制系数k_SoC相乘，计算得到限流后超级电容电流参考值I_{sc_lim} ^*。

(5)计算储能变换器调制信号。

如图4中“储能变换器控制”的“电流内环”所示，计算步骤如下：

将限流后超级电容电流参考值I_{sc_lim} ^*与超级电容电流I_sc相减得到差值，经PI调节器调制后得到储能变换器调制信号。

(6)采用正弦脉冲宽度调制技术产生开关信号，进而控制储能变换器产生与限流后超级电容电流参考值I_{sc_lim} ^*相对应的输出电流。

如图4中“储能变换器控制”的“脉冲波产生”所示，具体过程如下：

将储能变换器调制信号，进行正弦脉冲宽度调制，得到储能变换器的2路开关信号(本实施例为半桥结构，产生2路开关信号，其余双向DC-DC结构产生开关信号数与其结构开关管数对应)，进而控制储能变换器产生对应的输出电流。

本发明有效利用城轨列车在制动过程中产生的再生制动能量，根据再生制动工况与负载功率实现动态能量回馈，为低压配电网负荷提供电能，减轻了低压配电网压力。

Claims (1)

1.一种城市轨道交通混合型再生制动能量利用系统的控制方法，其特征在于，包括：

设定参考回馈功率P_F：

1.1如P_s<0，则令P_F＝0，否则继续；其中，P_s为直流母线的左、右馈线的瞬时功率之和；

1.2如-P_s≤P_FM且P_load≥-P_s，则令P_F＝-P_s，否则继续；其中，P_FM为三相并网逆变器的最大功率，P_load为低压配电网的负载瞬时功率；

1.3如-P_s>P_FM且P_load≥-P_FM，则令P_F＝P_FM，否则令P_F＝P_load；

控制三相并网逆变器：

2.1计算三相并网逆变器输出侧电流参考值在dq0坐标系下的d轴电流参考值分量i_d ^*和q轴电流参考值分量i_q ^*：

其中，u_d和u_q分别为LCL滤波器出线端电压在dq0坐标系下的d轴电压分量和q轴电压分量，i_cd和i_cq分别为LCL滤波器电容电流在dq0坐标系下的d轴电流分量和q轴电流分量；

2.2将i_d ^*与三相并网逆变器输出侧电流在dq0坐标系下的d轴电流分量i_d相减得到d轴分量差值；将i_q ^*与三相并网逆变器输出侧电流在dq0坐标系下的q轴电流分量i_q相减得到q轴分量差值；将d轴分量差值和q轴分量差值分别经PI调节器调制后得到三相并网逆变器调制信号在dq0坐标系下的d轴调制信号分量U_d和q轴调制信号分量U_q；

2.3将U_d和U_q通过dq0/αβ0坐标变换得到αβ0坐标系下的α轴调制信号分量U_α和β轴调制信号分量U_β；对U_α和U_β进行空间矢量脉宽调制得到三相并网逆变器的开关信号，控制三相并网逆变器；

控制双向DC-DC变换器：

3.1设定超级电容电流参考值I_sc ^*：

如直流母线电压U_dc小于超级电容放电电压阈值U_dis，将U_dis与U_dc的差值经PI调节器调制后得到超级电容放电电流参考值I_{sc_dis} ^*；若I_{sc_dis} ^*大于超级电容最大放电电流I_{sc_dis_max}，则令I_sc ^*为I_{sc_dis_max}，否则令I_sc ^*为I_{sc_dis} ^*；

如直流母线电压U_dc大于超级电容充电电压阈值U_char，将U_dc与U_char的差值经PI调节器调制后得到超级电容充电电流参考值I_{sc_char} ^*；若I_{sc_char} ^*的绝对值大于超级电容最大充电电流I_{sc_char_max}，则令I_sc ^*为-I_{sc_char_max}，否则令I_sc ^*为I_{sc_char} ^*；

如直流母线电压U_dc大于等于超级电容放电电压阈值U_dis，且直流母线电压U_dc小于等于超级电容充电电压阈值U_char，令I_sc ^*为0；

所述超级电容放电电压阈值U_dis＝U_dc0-ΔU_dis；其中，U_dc0为牵引变电所空载电压值，ΔU_dis为超级电容放电电压阈值设定值；U_dc0＝m·n·U_M，m为整流变压器出线端到直流输出电压的整流系数，n为整流变压器一次侧到二次侧的变比系数，U_M为中压供电网电压有效值；

所述超级电容充电电压阈值U_char＝min[U_{dc_max},U_dc0+ΔU_char]；其中，U_{dc_max}为直流母线最大允许电压，ΔU_char为超级电容充电电压阈值设定值；

3.2将I_sc ^*与超级电容电流限制系数k_SoC相乘，得到限流后超级电容电流参考值I_{sc_lim} ^*；其中，

式中，k_{SoC_dis}为超级电容放电电流限制系数，k_{SoC_char}为超级电容充电电流限制系数；k₁为放电限流启动时超级电容荷电状态下降斜率，k₂为充电限流启动时超级电容荷电状态上升斜率；SoC为超级电容荷电状态，SoC_min为超级电容荷电状态最小值，SoC_low为超级电容荷电状态低电量值，SoC_max为超级电容荷电状态最大值，SoC_high为超级电容荷电状态高电量值；

3.3将I_{sc_lim} ^*与超级电容瞬时电流I_sc的差值经PI调节器调制后，再进行正弦脉冲宽度调制得到双向DC-DC变换器的开关信号，控制双向DC-DC变换器。

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