[发明专利]一种储能系统集成铁路功率调节器协调控制方法

说明书

本发明提供一种储能系统集成铁路功率调节器协调控制方法，应用储能式铁路功率调节器平衡左右两供电臂，进行三相电网负序电流的治理；对储能系统集成铁路功率调节器协调控制方法进行分析；研究发现现有的ESS‑RPC控制方法有很多，但都存在一些问题。如补偿精度不足，储能系统荷电状态(State of charge、SOC)失调等问题。补偿精度不足导致高速铁路负序电流的增加，使发电机三相电流不对称，产生热效应，存在极大的安全隐患。SOC失调主要发生在ESS稳定RPC直流电压时，现有方法为解决这一问题就需要切换控制策略，但是切换瞬间会对系统造成冲击，影响系统稳定性。这些问题都值得深入探讨，本发明提出一种ESS‑RPC协调控制方法，解决补偿精度不足与SOC失调的问题。

技术领域

本发明涉及电力电子系统仿真领域，主要进行铁路功率调节器与储能系统的协调控制，提高补偿精度与解决储能系统荷电状态失调。

背景技术

高速铁路的快速发展所引发的负序、无功、谐波与再生制动等问题日益严重，这些问题给高速铁路的稳定运行带来严峻的挑战。储能型铁路功率调节器(ESS-RPC)具有极佳的综合补偿性能、端口延展性、系统可控与灵活性。储能系统(Energy Storage System、ESS)通过双向DC-DC转换器连接到RPC的直流链路进行再生制动能量的存储，然后将储存的能量提供给牵引负载。在V/v牵引系统中采用ESS-RPC能解决高速铁路上大部分电能质量问题，是很具发展前景的电能质量综合治理系统。

现有的ESS-RPC控制方法有很多，但都存在一些问题。如补偿精度不足，储能系统荷电状态(State of charge、SOC)失调等问题。补偿精度不足导致高速铁路负序电流的增加，使发电机三相电流不对称，产生热效应，存在极大的安全隐患。SOC失调主要发生在ESS稳定RPC直流电压时，现有方法为解决这一问题就需要切换控制策略，但是切换瞬间会对系统造成冲击，影响系统稳定性。这些问题都值得深入探讨，本发明提出一种ESS-RPC协调控制方法，解决补偿精度不足与SOC失调的问题。

发明内容

本发明提供一种储能系统集成铁路功率调节器协调控制方法，用以解决有功功率补偿精度不足与储能系统SOC失调的问题。主要对ESS-RPC与SOC协调控制，通过ESS稳定RPC直流电压解决有功功率补偿精度不足，在ESS-RPC控制系统中加入SOC控制解决SOC失调。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案，包括：

S1.搭建采用V/v牵引变压器的储能系统集成铁路功率调节器牵引供电系统模型；

S2.应用储能系统集成铁路功率调节器平衡左右两供电臂，进行三相电网负序电流的治理；

S3.采用协调控制方法对储能系统集成铁路功率调节器进行控制；

S4.对储能系统集成铁路功率调节器协调控制方法进行分析；

本发明专利相对于现有技术具有如下优势：

提高储能系统集成铁路功率调节器有功功率的补偿精度，能够更准确的治理三相电网中的负序电流。

解决ESS稳定RPC直流电压时SOC失调的问题，保证ESS能一直稳定直流电压，不需要切换控制策略也就不存在切换时对系统的冲击。

附图说明

图1为采用V/v牵引变压器的储能系统集成铁路功率调节器牵引供电系统的拓扑结构图；

图2为储能系统集成铁路功率调节器负序电流补偿向量图；

图3为储能系统集成铁路功率调节器协调控制框图；

图4为常规控制下ESS-RPC补偿有功功率图；

图5为常规控制下ESS-RPC补偿后牵引负荷有功功率图；