基于自抗扰STATCOM装置的车网耦合系统低频振荡抑制策略

近年来,国内相继发生了多起电气化铁路车网耦合系统低频振荡事件,导致机车牵引传动系统封锁,严重影响了铁路的正常运输秩序。针对该问题,提出了基于STATCOM的牵引网动态无功补偿方案,引入了自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)技术对STATCOM的控制性能进行优化,实现了车网低频振荡现象的有效抑制。首先,在dq坐标系下对单相STATCOM进行数学建模分析。其次,考虑到传统的PI(proportional integral)控制方法对系统扰动的敏感性,应用ADRC技术来增强STATCOM的鲁棒性和抗扰能力。基于ADRC理论,结合控制器结构、参数整定和性能特点,设计了适用于STATCOM的一阶非线性ADRC控制器。同PI控制器作对比,验证了ADRC控制器具有更优的控制性能和更好的低频振荡抑制效果。最后,基于实时实验平台重现了车网耦合系统低频振荡现象,并验证了基于ADRC的STATCOM对车网耦合系统中低频振荡现象抑制的有效性。     

基于滑模结构无源控制的车网耦合系统低频振荡抑制方法

近年来国内多地出现高速铁路牵引网低频振荡,情况严重时导致动车组发生牵引封锁。该文以CRH5型动车组为算例,提出一种基于滑模结构电流无源控制的动车组PWM整流器双闭环控制策略抑制低频振荡。首先,建立车网耦合系统回比矩阵模型,利用G-sum范数判据分析了低频振荡的产生机理,得到车网耦合系统发生低频振荡的临界条件。然后,根据低频振荡发生时的工况,推导动车组整流器dq轴状态空间模型,设计基于外环电压滑模结构无源控制的内环电流控制器。与几种传统算法的稳定性分析及仿真结果对比表明,提出的算法具有更好的稳态和动态特性,有效地抑制了牵引网低频振荡现象。     

浅析电力机车对牵引网电能质量的影响

电力机车作为牵引网的负载,其产生的谐波会对牵引网造成污染,如果车网关系不匹配,电力机车和牵引网会产生谐振现象,交流电力机车中间直流电压的低频震荡也会引起牵引网电压的震荡,所以电力机车对牵引网电能质量的影响越来越受到重视.介绍了电力机车产生的谐波对牵引网的影响,车网谐振和低频振荡出现时的现象及其解决办法.     

牵引供电低频网压振荡影响规律研究

目前多条电气化铁道出现了低频率的网压振荡、波动现象,造成了机车的牵引封锁。机车–牵引网(简称车网)互联系统低频网压振荡具有很强的不可预见性,利用阻抗分析法对低频网压振荡问题进行分析,并基于Matlab/Simulink仿真平台建立了HXD2B型电力机车与牵引网的联合仿真模型,再现了牵引供电低频网压振荡现象。通过与实测波形对比,验证了模型的正确性。在车网联合仿真模型的基础上,分析和讨论了牵引网长度、牵引变压器接线方式、机车负载情况及机车控制参数对低频网压振荡的影响规律。仿真结果表明,减小牵引供电系统阻抗(改变牵引网长度、牵引变压器接线方式)或增大机车系统阻抗(改变机车负载情况、机车控制参数)均能抑制低频网压振荡现象。     

电气化铁路低频振荡研究综述

电气化铁路牵引供电系统中的低频振荡现象是随着我国新型交直交传动动车组与电力机车的大量投运而产生的新问题。参考国内外文献总结定义了两种类型的牵引网低频振荡,分别阐述了其特征。根据对国内低频振荡案例现场测试数据的分析,介绍了一种基于单相dq分解的检测手段。归纳了现有的对低频振荡的3种分析方法:时域仿真法、特征值法、频域分析法,比较了各自的优缺点。鉴于该现象是车网系统的匹配问题,从车与网两个角度总结了其抑制方法,并展望了今后的研究方向。     

牵引网低频振荡及其抑制方法的仿真分析

针对我国电气化铁路交直交机车引发的牵引网低频振荡现象,结合CRH5型动车组低频振荡的现场测试数据,设定合理的CRH5型动车组网侧整流器控制参数,使用Matlab/Simulink建立了车网系统时域仿真模型,并成功再现牵引网低频振荡现象。通过对车网模型的仿真研究,探讨了CRH5型动车组网侧整流器控制参数对车网系统振荡行为的影响。最后提出通过适当调整网侧整流器控制参数与增设功率振荡抑制环节2种抑制低频振荡的方法。     

SMES对STATCOM动态性能改善的研究

将超导磁储能(SMES)线圈引入基于电压源型逆变器(VSI)的静止同步补偿器(STATCOM)来阻尼电力系统低频振荡.超导磁储能线圈经过两象限三相直流-直流斩波器接入STATCOM前端的VSI.在附加储能装置--超导线圈的作用下,STATCOM能同时吸收或发出有功和无功功率,其动态性能得到很大的改善.在本文中,用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对发生三相故障后电力系统的动态过程进行研究,并给出结果.结果表明,具有有功和无功功率控制能力的STATCOM-SMES组合补偿装置能有效地阻尼电力系统低频振荡,提高电力系统静态和动态稳定性,增强输电网的可靠性.     

电气化铁路车网耦合系统低频振荡分析

针对国内电气化铁路频繁发生低频振荡现象并造成了机车牵引闭锁、供电系统保护跳闸等事故,该文围绕机车-供电网(车网)低频振荡的产生机理、影响因素进行理论分析。将电压源型变流器频域阻抗建模方法和低频振荡发生的具体工况相结合,建立了dq轴下车网阻抗模型。利用主导极点,分析了机车数量、电压环、电流环对车网系统低频振荡现象的影响规律,并结合电压环、电流环对机车阻抗特性的影响,总结了低频振荡发生时机车阻抗在低频段的变化规律,给出了调节控制参数抑制低频振荡的最优顺序。最后,利用时域仿真模型和小功率车网实验平台验证了参数对低频振荡的影响规律,有效说明了所得结论的正确性。     

高铁车网耦合系统电压低频振荡现象机理研究

高速铁路车网耦合系统出现电压低频振荡现象,导致多个动车所的多台动车组牵引封锁,目前对其机理研究处于初期阶段。首先推导"牵引网–动车组"耦合系统的状态方程以及瞬态能量平衡方程,判定车网开环系统的稳定性,并采用小增益定理分析电压振荡的影响因素。接着,基于十导体链式电路搭建精确的高速铁路全并联AT(autotransformer)供电系统模型,并基于瞬态电流控制建立CRH3型动车组电气模型;在此基础上,实现车网系统的互联,并仿真再现电压振荡现象。随后,通过调节动车组控制器参数及负荷分布实现电压振荡的抑制,并分析调节控制器PI参数抑制电压振荡的局限性。最后采用FFT及Prony分析的方法实现了振荡电压低频成份的辨识。     

改进型解耦控制的牵引网低频振荡抑制研究

鉴于电气化铁路中采用基于双闭环瞬态直接电流控制的网侧整流器在发生牵引网低频振荡时通过调节 PI 控制器参数来抑制振荡的局限性,文中提出一种基于dq解耦控制的主动阻尼补偿的新方法,实现了网侧变流器有功功率与无功功率的独立解耦控制,将直流侧电压信号反馈至电压环控制器,再通过反馈环节进行阻尼补偿。仿真对比不同控制策略下网侧整流器应用于车网系统仿真模型的工作特性,结果表明,基于dq解耦控制的主动阻尼补偿方法能够实现实时无静差跟踪并具有良好的抗干扰性能,能够较好地抑制高速铁路牵引网低频振荡。