[发明专利]一种储能式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式铁路功率调节器协调控制方法，所述方法用于增强储能式铁路功率调节器功率双向流动时的鲁棒稳定性。该方法包括：搭建采用V/v牵引变压器的储能式铁路功率调节器牵引供电系统模型；应用储能式铁路功率调节器治理负序电流；采用协调控制方法对储能式铁路功率调节器进行控制；所提协调控制方法可以解决参数摄动下功率反向流动直流电压的波动，从而提高系统鲁棒性与增强牵引系统电能质量。

技术领域

本发明属于电能质量与储能式铁路功率调节器控制领域，涉及一种储能式铁路功率调节器协调控制方法。

背景技术

铁路功率调节器(Railway Power Conditioner，RPC)是一种应用于铁路电能质量治理场合的综合补偿装置，通过转移有功功率与无功功率平衡电网电流，治理电能质量。储能式铁路功率调节器(Energy Storage Type Railway Power Conditioner，ESS-RPC)在两端口RPC系统的基础上增加储能系统(Energy Storage System，ESS)拓展为三端口。相较于原有RPC系统，ESS-RPC可以利用储能吸收再生制动能量，进行削峰填谷与平抑波动。

然而，现有控制方法没有考虑ESS-RPC在进行牵引负荷电能质量治理时的稳定性问题。由于两供电臂负荷随机波动，所以ESS-RPC在两臂之间经常转换功率传输方向。研究发现，ESS-RPC背靠背系统在有功功率从VSC_β(β侧电压源换流器)向VSC_α(α侧电压源换流器)转移(功率正向流动)直流电压在系统参数(电感L)摄动下保持稳定。但有功功率从VSC_α向VSC_β转移(功率反向流动时)电感L的摄动会使直流电压发生波动，进而影响牵引供电系统的电能质量。因此需要提出一种新型协调控制方法保证ESS-RPC系统的稳定性。

发明内容

本发明提供的一种储能式铁路功率调节器协调控制方法，用以解决参数摄动下功率双向流动时ESS-RPC直流端阻抗不匹配导致的直流电压稳定性差异，这种直流电压的波动将会导致ESS-RPC转移电流存在负序与谐波，进而影响牵引系统电能质量。

具体方法为在功率双向流动时对ESS-RPC进行协调控制，功率正向流动时采用VSC_α稳定直流电压，功率反向流动时首先采用ESS稳定直流电压，待电压稳定后切换为VSC_β控制直流电压，以此周而复始。

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牵引变压器的储能式铁路功率调节器牵引供电系统模型；

S2.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；

S3.采用新型协调控制方法对储能式铁路功率调节器进行控制，功率正向流动时VSC_α采用电压控制，VSC_β采用功率控制，ESS采用功率控制，当功率反向流动时将VSC_α切换为功率控制，VSC_β先采用功率控制，而ESS采用电压控制，延时一段时间待直流电压稳定后令VSC_β采用电压控制，VSC_α与ESS采用功率控制，保证了ESS-RPC系统一直工作在功率正向流动下；

本发明专利相对于现有技术具有如下优势：

提出的三端口协调控制，增强了系统鲁棒性，且无论功率正反向流动都可以保持ESS-RPC系统直流阻抗匹配，使系统直流电压维持稳定，进而保证牵引供电系统的稳定。

附图说明

图1为ESS-RPC电路拓扑；

图2为储能式铁路功率调节器负序电流补偿向量图；