[发明专利]一种基于铁路试验线牵引变电所再生制动地面吸收装置的控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路试验线牵引变电所再生制动地面吸收装置的控制，更具体地说，它涉及将轨道的直流接触网的再生制动能量逆变之后向交流电网回馈的直流变换器，同时兼具无功、谐波补偿的功能。

背景技术

目前，再生制动能量利用装置的单元其实是个四象限变流器，当直流接触网电网过低时，单元工作在第一象限能量从交流电网流向直流电网，稳定直流电网电压。当列车制动直压过高时，单元工作在第四象限能量从直流电网流向交流电网，节约了能源。

本发明与传统的两电平双向变换器相比，该变换器具有以下优点：结构简单，输入输出共地，易于控制；开关管电压应力仅为高电压端输入电压的一半；电感可以大大减小，从而提高变换器的动态响应。再生制动能量利用装置还具有无功补偿以及滤波功能，既可以接受主控无功指令补偿交流侧无功，解决晚上由于线路充电引起的功率因素低以及无功倒送问题；还可以滤除整流变所带来的交流侧谐波。再生制动能量利用装置的滤波电抗采用大功率高频软磁电抗，损耗小，滤波能量强，整机效率可以达到98％。再生制动能量利用装置单元采用模块化设计，每个单元功率大小一样，可以互换，采用这种设计方式既方便备品备货也便于快速维修故障单元。再生制动能量利用装置单元具有单元故障自动旁路功能，当单元发生故障时，故障单元自动旁路，其余正常单元仍然可以正常工作，整机功率只是按比例减小。故障单元可以在方便时更换，便于维护，提高了整机的安全性。再生制动电能利用装置的主控部分通过光纤和每个功率单元通信，直接采集每个单元的桥侧电流进行反馈控制。逆变部分拟采用三电平变换技术，使用1200V的第四代IGBT，开关频率计划做到12.8KHz，使得输出开关纹波限制在50A峰值以内。再生制动电能利用装置的核心是一组多电平逆变器，将轨道直流接触网的再生制动能量逆变之后向交流电网回馈，避免了再生制动能量在吸收电阻上的浪费，节约了能量，减小直流电网的电压波动，提高直流电网的供电质量，除此之外还可以补偿交流电网的无功及5、7、11、13次谐波，提高交流电网的供电质量。

发明内容

本发明的技术方案为：

一种铁路试验线牵引变电所再生制动地面吸收装置，其特征在于：包括依次连接的电阻柜、斩波柜，吸收隔离开关柜、储能直流开关柜、变流器柜和超级电容储能柜，还包括与吸收隔离开关柜和储能直流开关柜的直流母线连接的直流馈线柜；

进一步地，所述斩波柜包括双向直流变换器电路，所述电路为：输入端为牵引网电压U_in、电容器C，两者并联，输入端正极连接开关管Q1的集电极，开关管Q1的发射极连接开关管Q2的集电极，开关管Q2的发射极连接二极管D1的阴极，二极管D1的阳极连接开关管D2的阴极，二极管D2的阳极连接输入端的负极，飞跨电容C_fly的正极连接到开关管Q1的发射极、负极接到二极管D1的阳极，电感L一端接到开关管Q2的发射极、另一端依次串联电阻R、电容SC，构成回路连接到输入端负极；

进一步地，当开关管Q1导通，Q2关断，U_AB＝U_in/2，C_fly充电；当开关管Q1和Q2关断，U_AB＝0，C_fly不动作；当开关管Q1关断，Q2导通，U_AB＝U_in/2，C_fly放电；开关管Q1和Q2导通，电感U_AB＝U_in，C_fly不动作，U_in表示牵引网电压；

一种如上所述的铁路试验线牵引变电所再生制动地面吸收装置所采用的控制方法，其特征在于：在超级电容充电过程中，当U_Cfly＜U_in/2时，应在控制中使Q1占空比增大、Q2占空比减小来提升飞跨电容电压；而U_Cfly＞U_in/2时，应在控制中使Q2占空比增大、Q1占空比减小来降低飞跨电容电压；其中U_in表示牵引网电压。

进一步地，所述方法具体为：