[发明专利]一种组合式供电装置直接功率控制方法

摘要

本发明公开了一种组合式供电装置直接功率控制方法，其针对采用由变压器T₁、变压器T₂和变流器CON为中性段供电的组合式供电装置中，将变压器T₁绕组电压u₁₂的d轴分量和q轴分量、变压器T₂次边绕组压降以及变压器T₂原边绕组压降经过相应的处理，利用直接功率控制得到变流器CON所需要d轴电压分量和q轴电压分量，随后进行调制得到所需变流器输出电压，从而实现整个供电装输出电压的调整，达到控制组合式供电装置输出功率的目的。本发明实现了组合式供电装置的输出功率可控调节。

主权项

1.一种组合式供电装置直接功率控制方法，用于虚拟同相供电系统，在采用由变压器T₁、变压器T₂和变流器CON为中性段供电的组合式供电装置中，根据组合式供电装置与牵引供电臂并联供电的等效电路图，设：u_s12为变压器T₁次边绕组n₁₂的感应电压，R_n12为绕组n₁₂的等效电阻，L_n12为绕组n₁₂的等效电感，u_s22为变压器T₂次边绕组n₂₂的感应电压，R_n22为绕组n₂₂的等效电阻，L_n22为绕组n₂₂的等效电感，u_p21为变压器T₂原边绕组n₂₁的感应电压，R_n21为绕组n₂₁的等效电阻，L_n21为绕组n₂₁的等效电感，R_l为组合式供电装置输出线路的等效电阻，L_l为组合式供电装置输出线路的等效电感，u_con为变流器的输出电压，u_s为牵引供电臂的输出电压，R_s为牵引供电臂的变压器绕组及线路的等效电阻，L_s为牵引供电臂的变压器绕组及线路的等效电感，u_ref为牵引供电臂负载端与组合式供电装置的并联端电压，R_L为电力机车或动车组负载等效电阻，L_L为电力机车或动车组负载等效电感，P_L为电力机车或动车组负载的有功功率，Q_L为电力机车或动车组负载的无功功率；所述组合式供电装置的连接结构为：所述变压器T₁的次边绕组包括绕组n₁₂和绕组n₁₃，绕组n₁₂一端连接到中性段，另一端连接变压器T₂的次边绕组n₂₂，变压器T₂原边绕组n₂₁连接到变流器的输出端，变流器的输入端连接到绕组n₁₃；所述等效电路中变流器的输出电压u_con加载于依次串联的绕组n₂₁的等效电感L_n21、等效电阻R_n21和感应电压u_p21两端；牵引供电臂负载端与组合式供电装置的并联端电压u_ref加载于依次串联的牵引供电臂的变压器绕组及线路的等效电阻R_s和等效电感L_s，及牵引供电臂的输出电压u_s两端，同时加载于依次串联的电力机车或动车组负载的等效电感L_L和等效电阻R_L两端，还加载于依次串联的组合式供电装置输出线路的等效电感L_l和等效电阻R_l，绕组n₁₂的等效电感L_n12、等效电阻R_n12和感应电压u_s12，以及绕组n₂₂的等效电感L_n22、等效电阻R_n22和感应电压u_s22两端；其特征在于，包括以下控制步骤：1)对组合式供电装置的输出电压进行直接功率控制，则有式中，u_neud、u_neuq分别为组合式供电装置输出端电压以u_ref为参照坐标进行旋转变换后得到的d轴分量、q轴分量，ω_s为牵引供电臂供电角频率，u_mref为电压u_ref的幅值，P_neu、Q_neu分别为组合式供电装置输出的有功功率、无功功率；2)令前馈控制量u_ds及u_qs分别为用PI控制器控制功率微分量，则得到式中，K_Pp、K_Pi分别为有功PI控制器的比例和积分系数；K_Qp、K_Qi分别为无功PI控制器的比例和积分系数；P_neu^*、Q_neu^*分别为组合式供电装置参考给定功率；3)变压器T₁的绕组n₁₂的输出电压u₁₂为u₁₂＝u_s12‑i_t(R_n12+jω_sL_n12)          (4)式中，i_t为组合式供电装置的输出电流；将电压u₁₂进行旋转变换，得其d轴分量和q轴分量分别为u_12d、u_12q，则变压器T₂次边绕组输出电压的d轴分量和q轴分量分别为u_22d、u_22q，如式(5)所示：变压器T₂次边绕组电压u_s22的d轴分量和q轴分量分别为u_s22d、u_s22q，利用式(6)求得：式中，i_td、i_tq分为电流i_t的d轴分量和q轴分量；4)令变压器T₂的变比为K，则变压器T₂的原边电压u_p21的d轴分量和q轴分量分别为：则变流器输出电压u_con的d轴分量和q轴分量分别为：式中，i_c为变流器输出电流的瞬时值，i_cd、i_cq分别为电流i_c的d轴分量和q轴分量；5)变压器T₂的原边电流与次边电流满足式(9)将式(5)～(9)整理并化简得利用式(10)求出变流器所需调制电压的d轴分量和q轴分量，进行调制产生触发脉冲，从而得到所需的变流器输出，实现组合式供电装置的直接功率控制。