基于Lyapunov函数的MMC-RPC非线性控制策略

为综合治理牵引供电系统中的电能质量问题,以功率补偿向量图为基础,分析V/v牵引变压器左右两侧供电区间的功率关系,选取模块化多电平的铁路功率调节器(MMC-RPC)为研究对象,通过有功功率平衡、无功功率补偿和谐波功率反向注入等方式综合治理牵引供电系统中的负序、谐波等电能质量问题。在整个MMC-RPC控制系统中,为提高系统正常工作时内外部扰动下的鲁棒性,通过Lyapunov函数的非线性控制方法对MMC-RPC进行控制,外环采用定功率和定电压的控制策略,内环则采用基于Lyapunov函数的非线性控制策略;内环从稳定性角度出发,选取最优控制参数,保证供电臂上的线路参数在发生摄动或者负载切换时,系统仍能稳定可靠运行。在MATLAB/Simulink中搭建MMC-RPC仿真系统,模拟牵引网负载突变和线路参数摄动时,控制系统的动态调节和抗扰动能力,与传统双闭环PI控制策略效果相比,展现了该控制策略的可行性和有效性。     

基于微分平坦理论的MMC-RPC控制器设计

为提高MMC-RPC的抗扰动性能并达到更为精确的控制效果,对采用模块化多电平换流器(MMC)的铁路功率调节器(RPC)建立了动态数学模型,在简要介绍微分平坦控制理论(FBC)的基础上于MMC-RPC的动态数学模型中选取了2组输出量,使MMC-RPC满足微分平坦系统的条件。由微分平坦理论设计了MMC-RPC的控制器,其结构包含前馈控制与误差补偿2个环节;控制器采用串级连接,由外环产生平坦输出的参考轨迹,内环产生MMC期望输出的d、q轴电压分量。最后在3种工况下分别对串级FBC控制的MMC-RPC与串级PI控制的MMC-RPC进行仿真,仿真结果验证了FBC控制系统的有效性与优越性。     

MMC-RPC的反推矢量控制策略

为解决传统牵引网中存在的负序、无功和谐波等电能质量问题,在模块化多电平换流器结构的铁路功率调节器(MMC-RPC)中,引入反推控制理论设计电流内环,以此替代传统双闭环电流内环,提出了一种适用于MMC-RPC的反推矢量控制策略.首先建立了 MMC-RPC数学模型;其次详细论述了反推矢量控制策略的原理及设计过程;最后以V/...     

MMC-RPC的多维泰勒网优化控制策略

为进一步解决铁路牵引供电系统中无功功率、负序电流和谐波失真率高等对电能质量的影响，将多维泰勒网（Multi-dimensional Taylor Network, MTN）优化控制应用于与模块化多电平换流器结合的铁路功率调节器（Railway Power Conditioner with Modular Multilevel Converter, MMC-RPC）。相比传统双闭环PI控制器，多维泰勒网控制器的优点在于抗扰动能力更强、鲁棒性更好和谐波失真率更低等。针对参数整定问题，将dq轴电流参考值与实际值之间误差平方的积分作为输出性能指标，并运用粒子群算法对MTN当中的参数进行优化。在MATLAB/Simulink软件中分别搭建了MMC-RPC采用MTN控制器和PI控制器的仿真模型，对电气化铁路中常见的一侧供电臂有机车负载和负载突变2种常见工况进行对比，验证了MTN控制器在MMC-RPC中的可行性和优越性。     

单台Yn，d11式变压器构成的新型同相供电系统

单相工频牵引供电系统对电力系统造成了三相负载不平衡、无功和谐波污染问题,同时对通信信号有严重的干扰,制约了高速、重载铁路的发展。针对单台接线式变压器,在BT供电方式的基础上,以三相三桥臂结构,将有源滤波器与Yn。d11接线变压器结合构成新型同相供电系统。根据瞬时无功功率理论,通过有功电流分离法实时检测谐波及无功电流,并结合平衡变换原理平衡负序。仿真证实平衡方式和检测控制方法正确,该系统方案可行。     

牵引供电系统无功谐波电流检测方法的分析

研究了3种适用于牵引供电系统无功谐波电流的检测方法,包括基于瞬时无功理论的无功谐波电流检测方法、基于函数正交特性和基于有功电流分离方法的无功谐波电流检测方法.给出了相应的检测原理及系统框图,参考西南交通大学电气工程学院研发的BDC-5型牵引变电站电能质量监测系统测试的昭通变电所电能质量数据构造负载进行建模仿真,第2种和第3种方法具有较高精度和较好的实时性,在电气化铁道供电系统中推荐使用.     

基于Simulink的两种单相谐波电流检测方法研究

随着电网中谐波污染的日益严重,谐波与无功检测成为了提高电能质量的关键手段之一。文章详细分析了基于扩展二维理论的谐波快速检测方法和基于有功电流分离法的无锁相环谐波电流检测法,并对之进行了Matlab/Simulink仿真分析验证。结果表明,理想工况下,这两种方法都能实时准确地检测谐波电流,算法较简单,容易实现;当电网电压畸变、基波频率偏移时,采用基于有功电流分离的单相谐波电流检测法的检测精度更高。     

电气化铁道贯通同相供电变电所控制策略研究

针对现行换相式和同相牵引供电系统的特点,分析一种采用直接三相-单相交直交变换型贯通同相供电系统方案。该方案既能解决牵引供电系统电能质量问题,又能取消掉牵引网上的薄弱环节"电分相",有利于高速、重载机车实现全线贯通运行。针对贯通供电变电所控制方式,提出采用直接功率控制策略。该方法以瞬时无功理论为基础,控制三相侧和单相侧功率交换。仿真结果表明,在有功和无功指令突变的情况下,变流器能够进行快速跟踪指令,有良好的控制效果。     

电铁综合补偿电流实时检测方法研究

有源滤波器是对于非线性负荷电流谐波抑制和无功补偿的重要装置,其中关键的环节就在于其能实时准确地检测谐波和无功电流。本文结合单相负荷谐波、无功电流检测与平衡变压器能够抑制负序条件,提出了2种能够不受左右供电臂负荷限制,能完全动态检测电气化铁道负序、无功与谐波的检测方法,并在MATLAB/SIMULINK下仿真证明该方法可以动态、准确地检测出牵引供电系统负序、谐波及无功电流,并实现三相平衡。     

基于载波移相技术的电铁电能质量治理方案

针对现阶段电气化铁路的电能质量治理的现状提出在电气化铁路车站附近装设无功补偿装置对供电电能质量进行治理。提出了多重化SVG并联运行与高压电容器组配合使用的补偿方案,设计了SVG的控制策略,并在控制策略中引入了载波移相技术。应用MATLAB/SIMULINK软件进行了建模仿真,仿真结果表明本文所设计的方案能够很好地实现对车站附近的供电电能质量的治理,而且载波移相技术的应用,提高了电力电子器件的等效开关频率,减少了SVG输出电流的谐波含量。仿真验证了文中设计方案的可行性和控制效果,有效提高了牵引供电系统车站附近的供电质量和稳定性。     

基于有源滤波器的V,v接同相供电系统

针对电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量谐波和无功,尤其是相邻供电区段间必需用分相绝缘器分隔问题,将V,v接变压器与有源滤波器和AT供电方式有机结合,构造出新型同相牵引供电系统。系统中V,v接变压器的一个带中抽头的副边绕组接AT牵引网,并通过有源滤波器接另一副边绕组,使各供电区段电压相同,从而可以取消分相绝缘器;以检测到的同相综合补偿电流为参考,控制有源滤波器消除三相不平衡,并滤除谐波和无功。仿真证实该同相供电系统方案正确可行,适宜应用于高速电气化铁道。     

有源电力滤波器任意次谐波电流检测算法的研究

随着电力电子装置的广泛使用，电力系统谐波污染日益严重，有源电力滤波器是一种消除电力系统谐波污染的重要装置，它的使用将越来越广泛。文章针对三相四线制系统、不平衡系统中有源电力滤波器的应用和混合型有源电力滤波器的特点，基于瞬时无功功率理论，对任意指定次谐波电流的检测和各次谐波正、负序和零序分量的分离方法进行了深入研究。仿真和实验结果验证了此方法的有效性和正确性。     

一种新型的并联有源电力滤波系统

基于瞬时无功功率理论提出了一种能同时检测瞬时无功电流和高次谐波电流的检测方法，并在此方法的基础上设计了一种混合式并联有源电力小滤波系统。通过计算机仿真及试验证明，该有源电力滤波系统能很好地同时抑制电网中的高次谐波及无功电流。     

电力电子系统的无功功率补偿与谐波抑制研究

对电力电子系统的无功功率与谐波抑制方法进行分析。包括谐波的产生、谐波和无功功率的危害、谐波分析的理论基础、非正弦电路的功率，并对并联有源电力滤波器进行了理论分析，对系统加入有源电力滤波器前后利用Matlab／Simulink分别进行仿真研究，比较功率因数和总谐波畸变率，最终满足加入有源电力滤波器后的功率因数接近1，交流侧电流总谐波畸变率小于5％。负载不对称时，加入有源电力滤波器后三相电流完全平衡。仿真结果表明，并联型有源电力滤波器在抑制谐波、补偿无功功率方面具有良好的效果。     

高速磁浮交通系统谐波抑制及无功补偿措施

对高速磁浮交通供电系统中的谐波和无功产生的原因、谐波抑制及无功补偿措施进行了探讨,对无功补偿系统在运行中的问题进行了分析.补偿系统采用响应速度快、补偿效果好的ASVG无功补偿装置,可以保证系统的电压水平以及比较合理的功率因数,能取得较好的补偿效果,但所用的IGBT交频器费用较高.     

电气化铁道牵引网谐波电流放大仿真分析

在电力传输线等效理论基础上,根据牵引供电系统等值电路,对牵引供电系统中的谐波电流放大以及系统的谐波谐振进行了理论推导。采用某电气化铁道典型数据对牵引网中的谐波电流放大现象进行了仿真分析,并利用电磁暂态仿真软件,对上述仿真分析进行了实验验证,结果基本吻合。通过理论推导以及仿真分析得出了牵引网长度、机车位置以及牵引网的不同位置处等因素与牵引网发生谐波电流放大的关系,可以对牵引供电系统的谐波电流放大以及谐波谐振现象研究提供理论依据和参考。     

牵引变压器负序分析及补偿

分析了不同联结形式的牵引变压器在不同负荷条件下的负序电流特性;指出在同时具有牵引负荷和回馈负荷的工况下,三相电流不对称程度的严重性;介绍了采用铁路静止电能调节器（RPC）对负序、无功、谐波等电能质量问题进行综合治理的基本原理;重点讨论了利用RPC消除三相-两相牵引变压器负序电流所需的装置容量问题,为RPC的工程应用提供指导。     

基于有源滤波器的单台接线变压器仿真研究

电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量的谐波和无功,各供电区段需要用分相绝缘器分断.制约了高速铁路和重载铁路的发展.基于有源滤波器的同相供电系统的关键技术是检测补偿电流的实时性,检测的精度高低与动态响应性能好坏直接影响补偿效果.针对单台接线变压器,分析适合它的谐波和无功实时检测技术,平衡变换装置和有源滤波器的控制方法,基于MATLAB/Simulation建立了仿真模型,对单台接线变压器构成的同相AT牵引系统进行了仿真.