[发明专利]电铁统一电能质量控制器的牵引网谐波谐振自动抑制方法

说明书

本发明公开了一种电铁统一电能质量控制器的牵引网谐波谐振自动抑制方法，通过分频检测牵引网谐波电压，自动判断谐波放大的谐波次数，并根据牵引网和负荷情况自动将各次谐波下的导纳系数调整至合适值，且只在放大的谐波频率处产生作用。该方法可使铁路潮流控制器在无需增加太多容量的前提下，抑制牵引变电所和整条牵引网的电压谐振或谐波放大现象，并能有效降低系统补偿谐波时的运行损耗。

技术领域

本发明涉及电气化铁道供电系统电能质量领域，特别涉及一种电铁统一电能质量控制器的牵引网谐波谐振自动抑制方法。

背景技术

近年来，高速、重载电力机车日益增多，由于其传动系统普遍采用基于PWM调制技术的交-直-交结构，该型机车(也称为交流机车)产生的无功和低次谐波大为降低，然以交流机车“调制频率/基波频率”为中心谐波次数的高次谐波大为增加，且随着机车的快速移动易在牵引网某点或牵引变电所随机的产生谐振。与此同时，部分牵引供电区段老式交-直电力机车(也称为直流机车)仍然存在，其产生的低次谐波易与线路的无源补偿设备发生谐振。这些多次见诸于各铁路区段，且均造成了严重事故。

铁路潮流控制器(下文称PFC)以其优良的负序、无功、电压恒定控制特性受到广泛关注，虽通过补偿相反的谐波可实现牵引变电站的谐波治理，但由于所补偿的为全谐波，系统容量很大，性价比优势不明显；另外，PFC只能实现牵引变电站的谐波抑制，无法实现整条牵引网的谐振治理。因此，在无需大幅增加变流器容量的前提下为PFC开发具有牵引网谐振抑制功能的控制方法为目前亟待解决的重要课题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电铁统一电能质量控制器牵引网谐波谐振自动抑制方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种电铁统一电能质量控制器的牵引网谐波谐振自动抑制方法，主要针对电气化铁路用背靠背单相潮流控制器设计；该方法包括：低次谐波电压检测及导纳生成模块、高次谐波电压检测及导纳生成模块、导纳匹配自调整模块，变流器电流控制模块。各模块的特征如下：

1)低次谐波电压检测及导纳生成模块检测牵引网k相馈线电压v_fk，通过分别在3、5、7、9次谐振频率下调谐的带通滤波器(m＝3、5、7、9，ω_c取5～15rad/s)筛选出v_fk中的3、5、7、9次谐波电压v_f3k、v_f5k、v_f7k、v_f9k，将其分别乘以各个次谐波下的导纳系数K₃、K₅、K₇、K₉，得到变流器的各低次谐波补偿电流i_c3k、i_c5k、i_c7k、i_c9k，将它们相加得到总低次谐波补偿电流i_cLk，(k为α或β)。

2)高次谐波电压检测及导纳生成模块检测牵引网k相馈线电压v_fk，一方面将其滞后90°生成v_fk的正交量v_fk⊥，另一方面将其通过锁相环PLL得到电网的频率信号ω₁t，将得到的v_fk、v_fk⊥经两相静止坐标系到同步旋转坐标系的变换矩阵将其变换至d、q坐标系，经高通滤波器HPF(截止频率可设为800Hz)，再经过T^-1(ω₁t)获得馈线电压的高频分量v_fhk、v_fhk⊥，将v_fhk乘以与其对应的高频导纳系数K_h得到变流器的高频补偿电流i_chk(k为α或β)。