[发明专利]一种地铁能量回馈装置的闭环控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地铁能量回馈装置的闭环控制方法。

背景技术

随着城市规模的飞速扩大，现有的地面交通系统已经越来越不能满足城市生活的交通需求，要实现高效、有序、省时的交通效果，地下交通的建设在近几年显得越发的重要，任何一个大型城市，其地铁系统的覆盖范围均占城市面积的三分之一以上。

在运行过程中，由于地铁运行速度快，且站点设置较多，因此，相邻两站之间的通行时间一般控制在两分钟到三分钟之间，这就导致了地铁需要频繁起动和制动，在制动过程中，会产生巨大的制动能量，如果浪费不用，在现如今全球能源紧张的情况下，不得不说非常奢侈，也十分可惜，因此，对地铁制动能量进行回收利用已成为现有地下交通缩减运营成本、节约运行能源的重要课题。

在现有技术中，制动能量吸收方式主要包括电阻耗能、逆变回馈、电容储能和飞轮储能等几种，但是这几种吸收方式都存在各自的优缺点，电阻耗能只能将电能转换为热能排掉，能源浪费严重；电容储能需要设置体积庞大的电容器组，占用城际铁路宝贵的地下空间；飞轮储能对飞轮的制作工艺要求高，而且飞轮储能制作成本很高，使用寿命不理想；对于逆变回馈，是指地铁在电动刹车制动时，通过电机回馈至地铁牵引系统直流母线的方法，回馈行为会造成直流母线电压升高，现有的逆变回馈方法均是针对单电感滤波的地铁能量回馈装置设计的，然而，单电感滤波的地铁能量回馈装置将会产生较为严重的谐波污染问题。而谐波污染小、可靠性高、体积小、成本低、采用3相H桥逆变器和LCL滤波器的地铁能量回馈装置，却没有相应的逆变回馈方法进行控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的逆变回馈控制方法无法应用于基于3相H桥逆变器和LCL滤波器的地铁能量回馈装置，无法达到稳定直流触网电压的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种地铁能量回馈装置的闭环控制方法，包括以下步骤：1）人工设置直流触网电压目标值Udc-ref，并实时检测直流触网电压Udc，并在直流触网电压控制器中将Udc-ref和Udc进行比较，当Udc-ref＜Udc时，直流触网电压控制器计算Udc-ref和Udc的差值，将作为输入信号输入PI控制器，通过PI控制器输出三相旋转坐标系下的d轴有功电流指令Id-ref，所述三相旋转坐标系即dq坐标系；2）三相电压互感器PT1、PT2、PT3分别检测升压变高压侧三相线采样电网电压Usa、Usb、Usc，采样电网电压Usa、Usb、Usc经由锁相环PLL计算得到dq反变换需要的电网同步信号ωt；3）根据外设的上级控制系统下发的无功调度需求，设置q轴无功电流指令Iq-ref，以步骤2得到的电网同步信号ωt为正弦波相位基准，采用dq反变换将q轴无功电流指令Iq-ref和步骤1得到的d轴有功电流指令Id-ref反变换到三相ABC坐标系下，得到ABC三相电流Ia-ref、Ib-ref、Ic-ref；通过三相电流控制器比较三相电流指令Ia-ref、Ib-ref、Ic-ref和实际三相逆变输出电流Ia、Ib、Ic的差异，计算得到三相控制输出Uia-ref、Uib-ref、Uic-ref；4）三相控制输出Uia-ref、Uib-ref、Uic-ref分别进入三相调制模块进行单极倍频调制，得到每相4路、三相共12路脉冲控制信号PWMa1,2,3,4、PWMb1,2,3,4、PWMc1,2,3,4，送给A、B、C三相H桥的12只IGBT进行开关控制。

本发明方法针对该种特性，分别检测三相电流，并以此为基础进行单极倍频调制，该方法在变压器的低压端就实现了倍频的效果，从而向中压交流电网馈入正确的三相交流电流，达到稳定直流触网电压的目的。