[发明专利]一种基于自抗扰STATCOM装置的高铁低频振荡抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于自扰抗STATCOM装置的高铁低频振荡抑制方法，包括以下步骤：步骤1：构建d‑q旋转坐标系下单相SATCOM装置的d‑q耦合下的状态空间模型；步骤2：对步骤1构建的状态空间模型进行d‑q解耦，建立单相STATCOM装置在d‑q旋转坐标系下的d‑q解耦状态空间模型；步骤3：根据步骤2构建的解耦状态空间模型，构建自抗扰控制器；步骤4：根据步骤3构建的自抗扰控制器加入到单相STATCOM装置的控制中；本发明构建自抗扰控制器，在面对负载、系统出现扰动及突变的情况下，响应速度和电流跟踪精度较高；提升了STATCOM装置的抗扰性、鲁棒性和谐波抑制能力。

技术领域

本发明涉及高铁供电技术领域，具体涉及一种基于自抗扰STATCOM装置的高铁低频振荡抑制方法。

背景技术

随着中国高铁的迅猛发展，高速、重载、大密度已经成为当下电气化铁路的重要特性。因此，对高铁的供电可靠性提出了越来越高的要求。越来越多的新型交直交传动机车投入运营，大大增加了牵引供电系统的复杂性。我国牵引供电系统的低频振荡现象就是在这样的背景下产生的。牵引网和机车之间的电气量参数不匹配被认为是引起车网耦合系统中出现低频振荡现象的原因。因此分析有抑制措施可以从牵引网侧和机车侧两大方面入手。许多研究结果均表明机车侧方面的主要抑制方法有进行合理调度、减小等效电源阻抗和增设网侧无功补偿装置。投入固定电容能抑制低频振荡，但缺少灵活性；STATCOM装置的控制方法主要有经典PI控制、非线性鲁棒控制、智能控制、反馈线性化控制、模型预测控制、粒子群优化控制等。STATCOM装置的控制为传统的PI控制，其对系统扰动敏感度较高，当多辆电力机车接入牵引网时，系统的电气量会产生较大的扰动，因而传统控制的效果会受到影响。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题提供一种能提高STATCOM装置的动态响应、跟踪精度及鲁棒性，抑制牵引网-动车组电气量低频振荡发生的基于自抗扰STATCOM装置的高铁低频振荡抑制方法。

本发明采用的技术方案为：一种基于自抗扰STATCOM装置的高铁低频振荡抑制方法，包括以下步骤：

步骤1：构建d-q旋转坐标系下单相SATCOM装置的d-q耦合下的状态空间模型；

步骤2：对步骤1构建的状态空间模型进行d-q解耦，建立单相STATCOM装置在d-q旋转坐标系下的d-q解耦状态空间模型；

步骤3：根据步骤2构建的解耦状态空间模型，构建自抗扰控制器；

步骤4：根据步骤3构建的自抗扰控制器加入到单相STATCOM装置的控制中。

进一步的，所述步骤1中状态空间模型构建方法如下：

S11：根据单相三电平STATCOM装置的结构和基尔霍夫电压定理，其主电路数学模型如下：

式中：i(t)为交流测输出电流，u_s(t)为系统电压，u_c(t)为交流侧输出的补偿电压，R为交流侧等效电阻，L为交流侧等效电感，t为时间；

S12：根据STATCOM交流侧和直流侧的能量守恒原理，得到直流侧电容电压方程：

式中：u_dc(t)为直流侧电压，C为直流侧电容；

S13：将u_s(t)、u_c(t)和i(t)进行Park变换，得到d-q旋转坐标系下单相STATCOM数学模型：

d-q坐标系的功率平衡方程：