[发明专利]一种用于铁路负序动态调节装置的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及铁路牵引变电站的控制领域，尤其是涉及一种用于铁路负序动态调节装置的控制系统。

背景技术

电气化铁路牵引供电网的供电可靠和安全性是电力机车安全、可靠、经济运行的重要保障。而电力机车作为一种特殊的电力负荷，其釆用单相供方式,在未采取补偿措施时不可避免地向上级电力系统注入负序电流；由于电力机车负荷为整流驱动和具有随机性,同时带来了无功、谐波、电压波动等电能质量问题严重恶化了牵引供电网及其上级电力系统的电能质量。其中，负序电流增大同步电机的附加损耗、降低变压器出力、引起继电保护装置误动等；谐波电流引起发电机、变压器、输电线路附加损耗，并可能产生谐波放大烧毁电力设备；无功功率不足增加输电线路损耗,降低电压水平。给电力系统和牵引网的安全可靠供电带来了挑战。因此，必须采取有效的治理措施，对牵引供电网的电能质量进行控制，使其处于允许范围内，以保证电力系统和牵引网安全可靠供电。

目前国内外提出的电气化铁路负序、谐波和无功综合补偿方法可以分为主动治理和被动治理两类。主动治理方法主要有：(1)规划时增大牵引网容量,提高牵引网电能质量问题容忍能力；(2)牵引变电所进线换相接入，可明显降低因牵引网单相供电产生的负序；(3)采用平衡牵引变压器降低负序；(4)釆用交直交型电力机车,可有效降低机车谐波含量，且功率因数接近1，但不能解决负序问题。被动治理方法主要有：(1)无源补偿器。主要是静止无功补偿器(Static VarCompensator,SVC)；(2)有源补偿器。主要有单相接入的有源电力滤波器(ActivePower Filter，APF)、三相接入的静止同步补偿器(Static Compensator，STATCOM)、两相接入的铁路功率调节器(Railway Power Conditioner，负序动态调节装置)及各种变型结构。但是这些方式或技术只能部分改善电能质量，无法有效解决电气化铁路中严重存在的负序问题。

基于上述原因和现有市场产品的缺陷和不足，提出一种铁路牵引变负序调节优化装置，该装置设置有分别与两供电臂连接的2个电压源变流器以及1个为电压源变流器提供直流侧电压的直流电容，它具有有功电流转移、无功补偿、稳定牵引网电压和滤波谐波等功能。运行结果表明，负序动态调节装置在稳定牵引系统供电电压和谐波治理方面，效果很好，可以替代目前采用的TCR+FC，SVC、单一负序动态调节装置等方案，其市场前景巨大，然而如何对该铁路牵引变负序调节优化装置进行控制，从而实现有功电流转移、无功补偿、稳定牵引网电压以及滤波谐波等功能，仍是一个未解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种用于铁路负序动态调节装置的控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于铁路负序动态调节装置的控制系统，所述铁路负序动态调节装置包括2个分别与两供电臂连接的电压源变流器以及1个为电压源变流器提供直流侧电压的直流电容，所述控制系统包括：

参考信号检测装置，分别与2个电压源变流器连接，用于检测铁路负序动态调节装置当前的状态参数，并根据状态参数计算分别得到2个电压源变流器的控制电流；

控制信号发生装置，根据参考信号检测装置计算得到的控制电流，结合直流电容提供的直流侧电压，对2个电压源变流器进行闭环控制。

所述铁路负序动态调节装置当前的状态参数包括2个电压源变流器的电压信号值u_α与u_β和实时电流值i_α与i_β。

所述参考信号检测装置包括：

指令电流计算模块，根据2个电压源变流器的电压信号值u_α与u_β和实时电流值i_α与i_β，通过计算得到指令电流I_mp；

有功与无功电流的叠加值计算模块，根据指令电流计算模块得到的指令电流I_mp，结合2个电压源变流器的电压信号值u_α与u_β，分别计算得到分别与2个电压源变流器对应的有功电流、无功电流和有功与无功电流的叠加值；

控制电流计算模块，根据得到的有功与无功电流的叠加值，结合2个电压源变流器的实时电流值，通过计算得到控制信号发生装置所需的控制电流i_cα和i_cβ。

所述指令电流计算模块的计算方法具体为：