基于MMC的同相供电潮流控制器控制策略研究

模块化多电平换流器(MMC)与平衡变压器相结合的潮流控制器(PFC),可节省传统牵引供电系统中的匹配变压器,满足高压大功率的应用。首先介绍了系统工作原理,重点研究了其中单相MMC背靠背换流器两端的补偿电流。提出了一种综合控制策略,包括变流器两端补偿电流的提取算法,子模块电容电压均衡控制,环流抑制策略以及PWM调制方法。最后在Matlab/Simulink中搭建了系统模型,分别对交直交型电力机车的牵引和再生制动工况进行仿真,验证了所提控制策略的有效性。     

集成储能装置的同相牵引供电系统及其控制策略研究

基于同相牵引供电系统,结合混合型储能装置的快速充放电特性,开展储能式同相供电系统及其控制策略的研究,给出系统拓扑并划分出谷时充电、削峰放电和再生制动三种工作模式,以解决电气化铁路中以负序为主的电能质量问题、机车过分相问题和再生制动能量回馈利用问题等,同时搭建仿真模型验证系统可行性.     

同相贯通牵引供电系统综合潮流控制器设计

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功等问题,提出了一种适用于牵引负载的同相贯通牵引供电系统交直交综合潮流控制器.交直交综合潮流控制器由两电平四重化PWM整流器和4个2H桥级联多电平逆变器组成.潮流控制器能够实现单位功率因数、低谐波含量三相整流,及时传递牵引负载需要的有功功率,使得牵引供电系统呈现出三相对称纯阻性负载特性.Matlab/Simulink下仿真结果,验证了该方案的正确性.     

新型同相供电拓扑中功率单元的控制策略

给出了一种用于电气化铁路的无牵引变压器新型多电平同相供电拓扑,从谐波、无功功率及负序电流方面对该拓扑进行了分析,指出该拓扑用于同相供电的优越性。针对该拓扑中功率单元的单相H-H结构,采用迭代的方法,对直流母线电压及输入电流的谐波特性进行了详细分析,提出了带有电网电压、直流母线电流、直流母线电压全前馈的功率单元整流侧控制策略。基于功率单元控制系统硬件平台,进行了实验。实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于三相-单相变换的新型同相供电系统方案

针对当前电气化铁路供电系统中存在的负序、无功、谐波和电分相等问题,顺应铁路高速化、重载化的潮流,提出一种基于三相-单相变换的新型同相供电系统方案。该同相供电方式的整流侧采用不控整流电路,逆变侧采用H桥级联多电平单相SPWM变流器。由电压有效值和瞬时值双闭环控制,抑制不控整流电路的直流电压波动对逆变侧交流电压的不良影响,为机车负载提供稳定的电压支撑。分析了该新型同相供电系统的工作原理及其在不同工况下的供电性能,并在Matlab/Simulink平台上建立了系统模型。仿真结果验证了该方案的正确性与可行性。     

双星型多电平组合式同相供电系统分析

为实现电气化铁路牵引电力系统三相电流平衡,将双星型多电平变换器DSMC应用于单、三相组合式同相供电系统中,该系统可以省去常规补偿结构中昂贵的耦合降压变压器。对DSMC的等效模型进行分析计算,通过控制4个桥臂的调制系数来控制各桥臂的电流。针对DSMC的结构,提出一种上层电流控制、下层功率子模块投入切除控制的两级分层控制策略,保证了系统的安全稳定运行。最后通过搭建Matlab/Simulink模型并进行仿真,验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

一种新型同相牵引供电系统均流性能研究

研究基于三相-单相变换器的同相牵引供电系统的均流性能。该系统可以完全取消牵引网电分相装置,在牵引网和电网间可以直接进行有功传递,极大改善了电能质量,是一种理想的同相牵引供电系统。建立了该系统的两变电所并网模型与牵引网阻抗模型,分析了系统环流特性和下垂特性,得出该系统具有下垂外特性,可以运用下垂控制实现多个变换器并联运行,并实现系统均流控制,在此基础上给出了该系统的并网控制方法。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

单相组合式同相供电系统直接功率控制研究

文章针对基于级联H桥结构的单相组合式同相供电系统,重点研究同相补偿器的控制策略。首先基于瞬时无功理论和延时构造法,给出同相供电系统的功率检测方法。然后以此为基础,推导了直接功率控制下的端口指令电压。最后,通过仿真对比了基于直接功率控制的单相组合式同相供电系统和基于直接电流控制的单相组合式同相供电系统,验证直接功率控制的优越性。     

多回同相多根并联高压电力电缆电流分布及金属护套环流计算

为研究多回同相多根并联电力电缆线路环流及电流分布,建模并结合实际线路进行了计算。首先建立了等值电路计算模型,推导了多回同相多根并联电缆线路环流及电流分布计算方程并编制求解程序。然后对实际设计的某24根电缆同沟布置的多回同相双根并联电缆线路护套环流及同相并联电缆电流分布进行了计算、优化。结果显示:同相并联的两根电缆线路并未对该相负荷电流进行均分,其上通过的电流大小不相等;2种不同线路布置方式中,有一种的电缆电流分布不均匀程度及护套环流相对另一种均得到了明显改善;以较好方式布置的220kV线路一、二的相序为BCA/ABC时,其同相并联电缆线路电流分布不均匀程度、护套环流均最小。     

同相逆并联整流装置故障诊断系统的研究

针对电化学、冶金行业广泛使用的同相逆并联整流装置,分析了整流系统的故障类犁以及故障诊断的特殊性.研究了基于整流变压器阀侧相电流的故障诊断方法,通过分析故障诊断树,完成了从故障特征向量到故障定位向量的转换,实现了故障诊断.设计了由DSP和MCU组成的双CPU系统,并将诊断方法应用于实际诊断系统中.     

级联与并联相结合逆变器特性分析与控制策略

为了使逆变器的容量以及输出电压的波形得到改善,该文首次提出了一种级联与并联相结合的逆变器系统。与传统单一的逆变器并联或级联系统相比,该系统吸收了这两种系统特性的优点,提出了单电压多电流的双闭环以及相移技术相结合的控制方式。在系统出现不同调制的情况下,仿真证明了该系统能输出低THD（总谐波畸变）的高质量波形,并能使并联系统的环流得到很好的抑制。     

基于YN-vd接线变压器的新型同相牵引供电系统

提出了由一种YN-vd接线平衡变压器和平衡变换装置BCD(Balance Converting Device)构成的铁道牵引系统同相供电方案.平衡变换装置由2个电压型单相有源滤波器构成,用以补偿负载的无功和谐波电流,以及变压器2个副边绕组的不平衡电流.无论牵引负载的性质及负荷的分布情况如何,经过变换之后,变压器的输入侧都表现为三相对称的纯阻性负载.分析了系统的结构和工作过程,提出了单相有源滤波器的状态优化控制方法.以一列满载运行的机车为对象,进行了供电系统的软件仿真研究,仿真结果证实了系统结构和控制方法的正确性.     

基于潮流控制器的同相牵引供电系统方案研究

文章提出了以大容量潮流控制器为中心,结合斯科特变压器构成同相牵引供电系统。该系统不仅能传递有功功率、补偿无功功率及谐波,还可以取消电分相。大容量潮流控制器由四重化的三电平电压源换流器组成,具有拓扑结构简单,提供容量大等优点。     

同相牵引供电系统PWM整流环节仿真的研究

当前牵引供电系统均采用异相供电技术,各供电区段需要用分相绝缘器分隔,电力机车在运行中会出现停电过分相区和带电闯分相区的情况,严重影响了电气化铁路高速、重载的发展,而且电气化铁道的牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量的谐波和无功。本文就是针对现有的问题提出了一种新型的牵引供电系统,其中对整流部分进行了设计,有效解决了三相不平衡运行,实现了同相供电,解决了过电分相等问题。并建立PWM整流控制系统的Simulink仿真模型,进行仿真分析,结果表明该设计是可行的。     

新型同相牵引供电系统方案

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功,以及相邻供电区段分相绝缘器引起的列车速度和牵引力损失等问题,将YN,vd平衡变压器和综合潮流控制器(IPFC)有机结合,构成新型同相牵引供电系统。该系统基本消除了三相不平衡,并使谐波含量尽可能好,从根本上解决了铁道部门与电力部门的主要矛盾。取消电分相环节,顺应了客运高速化、货运重载化的时代趋势。讨论了同相供电系统的结构、平衡变压器的性能,并分析了IPFC的结构、平衡变换原理以及控制策略。仿真结果验证了该方案的可行性。     

一种模块化级联H桥构造的三相—单相同相牵引供电系统

为解决高速、重载电气化铁路负序、谐波和无功等电能质量问题,依据三相对称补偿理论,并结合H桥构造,提出了基于模块化级联H桥的三相—单相同相牵引供电系统。分析了系统补偿特性及工作原理,研究了直挂型"!"联结的有源补偿装置(MMCHC)拓扑结构,推导了子模块参数确定方法,并给出了系统控制策略。通过直挂补偿装置将三相牵引变压器转换为单相供电,节省了匹配变压器的容量为补偿容量的2倍。仿真表明,补偿装置在牵引和再生制动工况下均具备良好的补偿特性和动态性能,消除了牵引负荷引起的负序、谐波和无功分量,且子模块电容电压稳定在2%以内。     

AT供电系统同相供电PR控制器设计

提出AT供电系统的基于PR控制器的同相供电设计方案。该方案采用Scott变压器以降低变压器和背靠背H型变流器的容量,选择了自适应EPLL以提高锁相环的响应速度,基于PR控制器设计了H型变流器的控制系统。充分考虑了由开关频率引起的H型变流器的时间延迟,并基于Naslin多项式设计了PR控制器参数。仿真结果证明,所提方案能达到无功和负序补偿要求,抗负荷扰动的能力较强,谐波补偿能力非常小,适合于运行交-直-交动车组的牵引供电系统。     

基于新型YNvd平衡变压器的电气化铁道同相供电系统

针对电气化铁路牵引供电系统中存在的无功、负序、谐波及过分相问题,提出了一种由新型YNvd平衡变压器、综合潮流控制器(IPFC)组成的同相供电系统。与采用传统的YNvd平衡变压器进行同相供电的装置相比,其通过合理配置新型YNvd平衡变压器绕组的电压等级,节省了1台单相耦合降压变压器,从而降低了整套装置的成本和占地空间。对新型YNvd同相牵引供电系统的补偿原理进行了详细的分析,为实现补偿电流的无偏差跟踪,提出了一种基于广义积分迭代控制算法的电流控制器设计方法。仿真结果证明了所提方法和控制策略的可行性和有效性。     

电力电子变压器的高速铁路同相供电系统及控制方法

传统的同相牵引供电系统能够解决电气化铁路供电长期存在的电能质量和过电分相等问题,但存在高压大功率降压隔离工频变压器。电力电子变压器的同相供电系统能取消工频变压器,具有重量轻、成本低等优点。首先提出了该系统的结构和工作原理;其次采用相量法和相量图分析了系统负序补偿平衡原理,根据系统结构特点提出了高压级联侧电压平衡控制方法和直直隔离侧控制方法;最后在MATLAB/Simulink仿真平台上建立了仿真模型,仿真结果验证了所提结构和控制方法的有效性。