[发明专利]一种铁路功率调节器的控制方法

说明书

一种铁路功率调节器的控制方法，包括，通过采用变参PI控制进行直流侧电压的稳压控制，采用预测PR控制对交流侧补偿电流进行跟踪控制，提高控制的精准度和快速性，有效减小RPC的运行容量，并且提高电能的利用率和补偿装置的经济性。本发明的控制方法通过采用改进PI控制进行直流侧电压的稳压控制，与常规PI调节相比缩短了调节时间，能够根据上一阶段的预估控制量预测当前所需的控制量，使反馈更加及时，减小了RPC交流侧电流的稳态跟踪误差，在使电能质量达到标准要求时所用的调整时间减少且调整过程中无超调，能够降低RPC的运行容量，提高装置的经济性。

技术领域

本发明涉及控制方法，具体涉及一种铁路功率调节器的控制方法。

背景技术

高速铁路具有运输能力大、舒适方便、能耗少、环境影响小、节能环保等特点，在世界范围内得到了广泛的重视和应用，发展高速铁路己是当今世界铁路发展的共同趋势。由于高速铁路牵引供电负荷牵引功率大幅提高，且负荷单相供电，将产生大量的负序电流，导致公共电网的三相不平衡。因此，高速铁路对电力系统电能质量的影响主要是谐波和负序的问题。负序电流使发电机产生转子附加损耗与发热和附加振动，使电力系统中以负序分量启动的继电保护装置误动作，增加变压器的附加损失和发热等，严重影响电力系统的安全稳定运行。谐波电流给发电机、变压器电力设备带来额外功率损耗，引起继电保护装置误动或拒动，降低了电力系统的可靠性。

国内电气化铁路自投运以来，因其产生的电能质量问题，曾引发发电机跳闹而造成电网大面积停电、用户电机和电容器被烧毁或不能正常运行、小火电厂不能就近并网等电力事故，给经济发展和社会稳定均带来了不可估量的损失。因此，对电气化铁路牵引供电网的电能质量进行综合治理，使其满足电能质量国标要求，对提升牵引网供电系统安全、经济和稳定运行性能具有重要意义。

澳大利亚、英国、南非等国多采用静止无功补偿器(SVC)进行动态无功补偿，它是由晶闸管控制电抗器(TCR)与固定电容器(FC)组成的。安装于单相供电臂侧的SVC的主要功能是补偿机车负载无功功率，稳定牵引网电压，抑制机车产生的谐波电流，并能补偿部分负序电流。它具有接线简单、造价低、可靠性较好的特点，但也有所需的补偿容量大、各相参数较难配置、系统可靠性低等缺点。日本学者首先提出铁路功率调节器(RPC)概念，并于2002年终于成功发明20MVA/60kV的商用RPC，随后即于新干线铁路牵引网成功投运了多台有源补偿装置对负序、无功和谐波进行综合补偿，并获得了较好的补偿效果。RPC能快速检测出系统的电能质量问题并对其做出反应，对波动明显的机车负荷具有更好的系统平衡能力与电压波动抑制能力，能够综合解决电能质量问题，提高系统稳定性。很多学者对RPC的拓扑结构、补偿原理和控制方法进行研究并且取得了一定的成果，但是同时会造成新的问题，例如：

(1)RPC作为大功率电力电子器件，运行成本比较高；

(2)采用“有源+无源”混合补偿系统可以减小RPC补偿容量，降低成本，但是增加了系统的复杂性以及控制的难度。且无源器件自身会加重电流畸变，加重治理负担；

(3)传统控制方法难以满足系统的精准度和快速性。对于RPC，直流侧电压仍采用PI控制，对电流采用PR控制，用来提高动态性能，但仍存在直流侧电压过渡阶段超调大、响应速度慢等问题，交流侧电流也存在稳态误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的铁路功率的控制方法，以抑制传统调节方式存在的缺陷，提高控制系统的动态性能并减小RPC的运行容量。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：

一种铁路功率调节器的控制方法，包括：

S1：对RPC的a、b两供电臂侧的补偿电流进行检测，得牵引变压器二次侧的实测信号；以实测信号作为计算模块的输入，实时计算出各项参数；对两臂电压的频率与相位进行实时跟踪，并获得牵引网电压的频率与相角；