[发明专利]一种地铁能量回馈装置的控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种地铁能量回馈装置的控制系统，用于控制能量回馈装置的主电路，包括控制电路；其特征在于：所述主电路包括三相变流器，三相变流器的直流侧连接1500V的直流电网，交流侧连接回馈变压器，回馈变压器的一次侧连接35kV/10kV交流电网；

控制电路包括：电压环PI控制器、无功电流指令运算模块、dq/abc反变换模块、三个PR控制器、SPWM与三相IGBT的驱动脉冲；

通过电压传感器采集的1500V的直流电网的实际电压值Udc与预设的参考电压值Udc_ref做差，差值输入电压环PI控制器；电压环PI控制器输出有功电流的指令电流Id*；

控制后台设置的无功功率指令Qr输入无功电流指令运算模块，无功电流指令运算模块输出无功电流指令Iq*；

所述有功电流的指令电流Id*、所述无功电流指令Iq*以及经过锁相环采集的回馈变压器一次侧的相位信息共同输入dq/abc反变换模块；dq/abc反变换模块输出三相电流的参考指令Ia*,Ib*,Ic*；

所述三相电流的参考指令Ia*,Ib*,Ic*分别与相应相回馈变压器的交流侧实时电流ia,ib,ic电流进行做差，做差后的三相电流值分别输入三个PR控制器；每个PR控制器输出相应相的静止坐标系下三相电流对应相的有功、无功电流的指令信号；所述静止坐标系下三相电流的有功、无功电流的指令信号通过SPWM调制，得到三相IGBT驱动脉冲，驱动IGBT器件控制地铁能量回馈装置的通断。

2.一种地铁能量回馈装置的控制系统的控制方法，所述地铁能量回馈装置的控制系统如权利要求1所述；其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：采集数据：采集1500V的直流电网的实际电压值为Udc，并与预设的直流电压参考值Udc_ref做差，两者差值经过电压环PI控制器，产生的结果为输出有功电流的指令电流Id*；利用PR控制器采集控制环路的内环的实时电流ia,ib,ic；利用无功电流指令运算模块接受系统的无功功率指令Qr并转变成无功电流指令Iq*的信号：

步骤二：控制再生制动能量与系统所需无功功率的输出的过程为：将所述输出有功电流的指令电流Id*与无功电流指令Iq*输入到dq/abc反变换模块中得到A,B,C三相电流的参考指令Ia*,Ib*,Ic*；所述三相电流的参考指令Ia*,Ib*,Ic*与实时电流ia,ib,ic做差后，将结果输入三相PR控制器进行闭环控制；PR控制器输出处理的结果输入SPWM进行调制后得到三相IGBT的驱动脉冲；三相IGBT的驱动脉冲进行控制地铁能量回馈装置的通断。

3.根据权利要求2所述的一种地铁能量回馈装置的控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤一中利用无功电流指令运算模块接受系统的无功功率指令Qr并转变成无功电流指令Iq*的信号的过程为：

3-1：通过地铁综合监控系统或控制后台，得到每台能量回馈装置需要回馈的无功功率指令Qr，根据公式得到系统的无功电流指令Iq1，其中UN为变流器侧交流电网电压的额定值，SN为能量回馈装置额定连续运行功率；

3-2：判断设备是否处于逆变回馈状态：如果直流电网的实际电压值Udc>Uth并且直流电网的实际电流值Idc>0，则能量回馈装置处于回馈状态；其中Uth为预设电压阈值，该值高于直流侧空载电压，但小于设备的回馈时的控制电压；如果不满足直流电网的实际电压值Udc>Uth并且Idc>0，则能量回馈装置处于无回馈状态即零电流等待状态，此时，能量回馈装置输出无功电流指令Iq*＝Iq1，同时该无功电流指令Iq*的满足约束条件：即无功功率大小不能超过能量回馈装置的额定连续运行功率SN；

3-3：若装置处于回馈状态，先判断能量回馈装置的回馈功率即刹车能量是否大于能量回馈装置的连续运行功率SN；若刹车能量超过了SN，即：则无功功率指令Iq*＝0，即保证回馈功能优先；若刹车能量小于SN，即则无功电流指令Iq*的计算方法为：同时，该无功电流指令Iq*满足约束条件：