專利名稱：電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：
電氣化鐵路中的電力機車負荷由于具有非線性、功率因數(shù)低和引起三相不平衡的特點，不僅嚴重影響電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)本身的電能質(zhì)量，還影響到鐵路沿線周邊的電力用戶的供電質(zhì)量。因此必須對電氣化鐵路的負序、諧波和無功等電能質(zhì)量問題采取有效的治理措施。
對電氣化鐵路的無功和諧波問題普遍采用無源濾波器進行特定次數(shù)諧波的濾除，并提供固定容量的無功補償。但無源濾波器只能對特定次數(shù)的諧波進行治理，并存在易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振造成諧波放大的缺點。有源濾波器能對電氣化鐵路諧波進行動態(tài)抑制，但無法消除電氣化鐵路中的負序電流。電氣化鐵路系統(tǒng)廣泛采用換相接入的方式來消除負序電流，該方法依賴于機車運營情況，負序消除能力有限。鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器(Railway Static PowerConditioner，RPC)包括共用一直流電容的兩變流器，形成背靠背結(jié)構(gòu)，兩變流器通過輸出電感經(jīng)單相降壓變壓器接入牽引網(wǎng)兩供電臂。RPC可對電氣化鐵路的負序、諧波和無功等電能質(zhì)量問題進行綜合治理，但對RPC容量的需求過大，給工程設(shè)計帶來較大的難度，且成本較高。現(xiàn)有技術(shù)中有晶閘管控制投切電容器TSC可大容量無功有級調(diào)節(jié)，成本較低。


發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明目的是提出一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)及其控制方法，實現(xiàn)電氣化鐵路負序、無功和諧波的綜合治理，降低鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器RPC容量，降低工程設(shè)計難度，進而降低補償裝置成本。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)，包括由兩個共用一直流側(cè)電容的背靠背結(jié)構(gòu)形式的變流器組成的鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器，所述鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器的輸出電抗經(jīng)單相三繞組降壓變壓器安裝于斯科特牽引變壓器二次側(cè)的a、b相兩供電臂之間，本發(fā)明特征在于，還包括兩組晶閘管控制電容器，所述單相三繞組降壓變壓器原邊為一個繞組，副邊有兩個繞組；鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器和一組晶閘管控制電容器分別接在單相三繞組降壓變壓器副邊的兩繞組上。
其中兩組晶閘管控制電容器分別由電容器組Ca1，...Can和另一電容器組Cb1，...Cbn構(gòu)成，電容器組Ca1，...Can安裝在與電壓相位超前的a相供電臂連接的單相三繞組降壓變壓器下，電容器組Cb1，...Cbn安裝在與電壓相位滯后的b相供電臂連接的單相三繞組降壓變壓器下。
相應(yīng)地，本發(fā)明還提出了一種與上述補償系統(tǒng)相應(yīng)的控制方法，包括如下步驟對安裝于斯科特牽引變壓器二次側(cè)的a、b相供電臂負載電流進行實時計算，將有功和無功分離，得到鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器的負序和諧波補償量，以及負載需要的總無功補償量；再將總無功補償量進行分配，得到鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器和晶閘管控制電容器分別需要的無功補償量；鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器的總補償量為負序、諧波和無功補償量的疊加量；鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器的補償電流量確定后，兼顧其直流側(cè)電壓穩(wěn)定控制，選擇直接電流跟蹤控制；晶閘管控制電容器根據(jù)無功分配確定其補償電流后可以直接得到其投切組數(shù)，發(fā)出驅(qū)動信號進行投切。
其中RPC的具體控制過程為 直流側(cè)電壓的跟蹤誤差經(jīng)PI調(diào)節(jié)后，分別與a、b相供電臂電壓的同步信號sinωt和

相乘，得到RPC中a、b相變流器的有功指令，并與負序、諧波和無功補償電流參考指令疊加，得到RPC兩變流器的電流參考指令ica*和icb*； 2)以電流參考指令ica*和icb*作為跟蹤目標，選取滯環(huán)比較控制方法實現(xiàn)RPC兩變流器電流跟蹤。
本發(fā)明的工作原理詳細描述如下 電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)中包括有源裝置鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器RPC，所述鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器包括共用一直流側(cè)電容的背靠背結(jié)構(gòu)形式的兩變流器，其輸出電抗通過單相三繞組降壓變壓器安裝在斯科特牽引變壓器二次側(cè)的兩供電臂之間。所述補償系統(tǒng)還包括兩組晶閘管控制電容器，兩組晶閘管控制電容器TSC與鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器RPC并聯(lián)，分別接在兩單相三繞組降壓變壓器二次側(cè)下。單相三繞組降壓變壓器原邊為一個繞組，副邊有兩個繞組；鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器、晶閘管控制電容器分別接在單相三繞組降壓變壓器副邊的兩繞組上。其中，兩組TSC分別進行其所在供電臂的無功功率的大部分補償，RPC容量主要用來平衡兩供電臂有功功率和抑制諧波，這樣就有效降低了有源裝置RPC的容量，由于晶閘管控制電容器TSC的成本相對降低，在降低RPC容量的同時使得系統(tǒng)的成本得到降低。
相應(yīng)地，提出了針對所述綜合補償系統(tǒng)的控制方法，包括以下方面 1)RPC與TSC協(xié)調(diào)控制對a、b相供電臂負載電流進行實時計算，將有功和無功分離，得到RPC的負序和諧波補償量，以及負載需要補償?shù)目偀o功量。再將需補償?shù)臒o功量進行分配，得到RPC和TSC分別需要補償?shù)臒o功量。RPC的補償量為負序、諧波和無功補償量的疊加量。RPC的補償電流量確定后，兼顧其直流側(cè)電壓穩(wěn)定控制，選擇直接電流跟蹤控制。TSC根據(jù)無功分配確定其補償電流后可以直接得到其投切組數(shù)，發(fā)出驅(qū)動信號進行投切。
2)負序、諧波和無功檢測及無功分配。包括以下步驟 (1)對a、b相供電臂電壓的鎖相環(huán)檢測，分別得到與a、b相電壓的同步交流信號sinωt和sin(ωt-π/2)，及其滯后π/2的交流信號sin(ωt-π/2)和sin(ωt-π)。
(2)將兩臂電流平均峰值乘以a、b相供電臂電壓同步單位信號，分別得到兩相的有功電流瞬時值。
(3)將兩相的有功電流瞬時值相加，通過低通濾波器后其輸出大小等于兩供電臂有功電流峰值的平均值。
(4)將此平均值乘以a、b相電壓同步信號，即得到理想補償時兩供電臂的實時電流。
(5)a、b相供電臂理想補償時的實時電流減去檢測到的兩相供電臂負載實時電流，即得到總的負序、諧波和無功補償量。
(6)將兩相供電臂負載實時電流分別乘以滯后于電壓π/2相位的單位信號，分別得到兩相的無功電流瞬時值。
(7)兩相的無功電流瞬時值經(jīng)低通濾波器后，其輸出分別等于兩供電臂無功電流峰值的一半。乘以2后，即可得到a、b相供電臂負載無功電流的峰值ILaq和ILbq。
(8)由a、b相供電臂負載無功電流的峰值ILaq和ILbq，根據(jù)RPC與TSC無功分配規(guī)則進行RPC與TSC無功補償量分配。RPC與TSC無功分配規(guī)則如下 對于a相 當ILaq＜0時，則 ma＝0，Iaq＝ILaq； 當ILaq＞0時，則 Iaq＝ILaq-maITSC； 對于b相 當ILbq＜0，則 mb＝0，Ibq＝ILbq； 當ILbq＞0時，則 Ibq＝ILbq-mbITSC。
上述規(guī)則中，[]表示取整，Iaq、Ibq為a相分配給RPC補償無功電流的峰值，ILaq、ILbq為a相供電臂無功電流的峰值，ma、mb分別為a、b相供電臂側(cè)TSC組分別投切的組數(shù)，ITSC為每組TSC所補償?shù)臒o功電流峰值； (9)RPC要補償極性相反的無功，RPC為a相和b相供電臂補償?shù)膶崟r無功電流量為 iaq＝-Iaq sin(ωt-π/2) ibq＝-Ibq sin(ωt-π) (10)通過無功分配后，可以得出a、b相多組TSC的投切組數(shù)和RPC無功補償量。RPC無功補償量和負序與諧波補償量疊加，即可得到RPC的總補償量。
3)RPC的控制，包含以下步驟 (1)直流側(cè)電壓的跟蹤誤差經(jīng)PI調(diào)節(jié)后，分別與a、b相供電臂電壓的同步信號sinωt和

相乘，得到RPC中a、b相變流器的有功指令，并與RPC的總補償量疊加，得到RPC兩變流器的實際電流參考指令ica*和icb*。
(2)以參考指令電流ica*和icb*作為跟蹤目標，RPC兩變流器電流跟蹤選取滯環(huán)比較控制的直接電流跟蹤控制方法，保證兩變流器具有較快的響應(yīng)速度。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于利用TSC進行絕大部分的無功有級調(diào)節(jié)，RPC只需進行極少量的無功連續(xù)調(diào)節(jié)，其容量主要用來進行有功調(diào)節(jié)以補償負序電流，并抑制諧波。因此新型補償系統(tǒng)中RPC的容量大大降低，充分利用了TSC的低成本特點，裝置成本大大降低，能滿足重載電氣化鐵路的綜合補償?？刂品椒ㄓ行f(xié)調(diào)了RPC與TSC的工作，使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。



圖1為現(xiàn)有技術(shù)中RPC結(jié)構(gòu)圖； 圖2為電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖； 圖3為RPC與TSC協(xié)調(diào)控制原理圖； 圖4為負序、諧波和無功檢測及無功分配原理圖； 圖5為本發(fā)明所述控制方法中RPC控制原理圖。

具體實施例方式 參見圖1，為鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器RPC的結(jié)構(gòu)圖，包括共用一直流側(cè)電容C的背靠背結(jié)構(gòu)形式的兩變流器，其輸出電抗通過降壓變壓器接入牽引網(wǎng)兩供電臂，通過控制兩變流器可實現(xiàn)功率的雙向流動，可實現(xiàn)負序、諧波和無功綜合補償，但容量需求較大。
參見圖2，為電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，包括一個有源裝置鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器RPC、兩組晶閘管控制電容器TSC。兩組晶閘管控制電容器TSC分別由電容器組Ca1，...Can和另一電容器組Cb1，...Cbn構(gòu)成，電容器組Ca1，...Can安裝在與電壓相位超前的供電臂連接的單相三繞組降壓變壓器下，電容器組Cb1，...Cbn安裝在與電壓相位滯后的另一供電臂連接的單相三繞組降壓變壓器下。單相三繞組降壓變壓器原邊為一個繞組，副邊有兩個繞組；鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器、晶閘管控制電容器分別接在單相三繞組降壓變壓器副邊的兩繞組上。所述補償系統(tǒng)的補償原理如下所述。
定義圖2中右側(cè)和左側(cè)兩個供電臂分別為a相和b相。設(shè)a、b相供電臂負載基波功率分別為 其中，SLa和SLb分別為a、b相供電臂負載基波功率，Pa和Qa分別為a相供電臂的負載有功和無功功率，Pb和Qb分別為b相供電臂的負載有功和無功功率，其中Qa和Qb均大于0。
要補償負序和無功，則補償系統(tǒng)在a、b相供電臂要吸收的功率分別為 其中補償功率中的有功部分由鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器RPC進行調(diào)節(jié)，RPC從a、b相供電臂轉(zhuǎn)移

大小的有功功率由輕載側(cè)向重載側(cè)供電臂轉(zhuǎn)移；無功功率則由多組TSC和RPC共同補償。設(shè)每組TSC所補償?shù)臒o功功率容量為-jQTSC(負號表示容性無功)，兩供電臂側(cè)的TSC組數(shù)均為M。則a、b相供電臂側(cè)TSC組分別投切的組數(shù)分別為 其中，[]表示取整，且ma和mb均小于M。則RPC分別向a、b相補償?shù)臒o功功率為 容易發(fā)現(xiàn)，RPC分別向兩供電臂補償?shù)臒o功量要小于單組TSC的無功容量，因此RPC容量得到有效降低。當a、b相供電臂的有功相等、功率因數(shù)為1時，即實現(xiàn)了負序和無功補償。
對于機車負載的諧波，由RPC進行動態(tài)抑制，分別根據(jù)a、b兩供電臂負載的諧波，發(fā)別在a、b相供電臂產(chǎn)生大小相等、相位相差180度的諧波電流進行抵消。
因此，利用多組TSC降低了RPC的無功部分的容量，該系統(tǒng)可以應(yīng)用于重載電氣化鐵路進行負序、無功和諧波抑制。
參見圖3，圖3為RPC與TSC協(xié)調(diào)控制原理圖。原理如下通過對a、b相供電臂負載電流進行實時計算，將有功和無功分離，得到RPC的負序和諧波補償量，以及負載需要補償?shù)目偀o功量。再將需補償?shù)臒o功量進行分配，得到RPC和TSC分別需要補償?shù)臒o功量。RPC的補償量為負序、諧波和無功補償量的疊加量。RPC的補償電流量確定后，兼顧其直流側(cè)電壓穩(wěn)定控制，選擇直接電流控制。TSC根據(jù)無功分配確定其需要補償?shù)臒o功量后可以直接得到其投切組數(shù)，發(fā)出驅(qū)動信號進行投切。因此就完成了RPC與TSC的協(xié)調(diào)控制。參見圖4，為負序、諧波和無功檢測及無功分配原理圖。原理如下以a相供電臂電壓為基準，設(shè)a、b相供電臂電流為
上式中，ILa和ILb分別為a相和b相負載基波電流的有效值，

和

分別為a、b相基波電流的滯后相角；ILah和ILbh分別為a相和b相負載第h次諧波電流的有效值，

和

分別為a、b相第h次諧波電流的滯后相角。
由斯科特變壓器的特性可知，b相供電臂電壓滯后a相π/2。通過對a、b相供電臂電壓的鎖相環(huán)檢測，分別可以得到與a、b相電壓的同步交流信號sinωt和sin(ωt-π/2)，及其滯后π/2的交流信號sin(ωt-π/2)和sin(ωt-π)。
a相負載電流與a相電壓同相位的電壓相乘，化簡可以得到iLa·sinωt

從式(6)中看到，乘積的直流部分只有

這是a相負載有功電流峰值的一半。同樣，b相負載電流與b相電壓同相位的電壓相乘后其直流部分為b相負載有功電流峰值的一半。因此，兩相電壓信號和實時電流相乘后再相加，經(jīng)低通濾波器后，其值為兩相有功電流峰值和的一半，這應(yīng)該是補償后a、b相供電臂電流峰值的理想值。也就是說，補償后a、b相供電臂電流均為有功，且大小為兩供電臂電流值的一半。將兩臂電流平均峰值乘以a、b相供電臂電壓同步信號，即得到兩相的有功電流瞬時值。由于RPC并不承擔所有的無功補償，因此將無功電流分離檢測出來，與有功電流疊加，再與a、b相供電臂負載電流相減，得到RPC補償電流的負序和諧波參考量。因為已將無功電流減去，負序與諧波參考量中并不包含無功補償參考量。RPC無功補償量根據(jù)無功分配得到。
從圖4可以看到，無功電流的檢測方法如下 a相供電臂負載電流與滯后a相供電臂電壓π/2的單位交流信號相乘，化簡可以得到

從式(7)可以看到，乘積結(jié)果的直流部分為

即為a相負載無功電流峰值的一半，經(jīng)低通濾波器把直流分量濾除出來，乘以2后即為a相負載無功電流峰值。同理，b相供電臂也是如此，乘積后經(jīng)低通濾波可以得到b相無功電流峰值的一半。乘以2后，即可得到a、b相供電臂負載無功電流的峰值。則
上式中，ILaq和ILbq分別為a、b相供電臂負載無功電流的峰值。
檢測出a、b相無功電流后，一方面給負序和諧波檢測提供無功信息，使負序與諧波補償量中不含無功補償量；另一方面給RPC與TSC無功補償量進行分配提供決策信息。
從圖4可以看到，a相負序與諧波參考量為

上式中，iaPNS_h表示a相負序與諧波補償電流量?？梢钥吹?，得到的負序與諧波補償量實際上只包含兩供電臂的有功信息，不含無功信息。其含義是，RPC的負序補償量為兩供電臂有功電流差值的一半，諧波補償量為負載諧波電流的負值。配合無功補償即可將有功和無功引起的負序完全消除。
同理可得b相負序與諧波補償量為
得到RPC負序與諧波參考量后，還需得到其無功參考量。從式(8)可見，檢測出的感性無功電流值為正，容性無功電流為負。設(shè)每組TSC能提供的無功電流為-ITSC(ITSC＞0)。RPC與TSC無功分配規(guī)則如下 對于a相 當ILaq＜0時，則 ma＝0，Iaq＝ILaq； 當ILaq＞0時，則 Iaq＝ILaq-maITSC； 對于b相 當ILbq＜0，則 mb＝0，Ibq＝ILbq； 當ILbq＞0時，則 Ibq＝ILbq-mbITSC。
上述規(guī)則中，[]表示取整，Iaq、Ibq為a相分配給RPC補償無功電流的峰值，ILaq、ILbq為a相供電臂無功電流的峰值，ma、mb分別為a、b相供電臂側(cè)TSC組分別投切的組數(shù)，ITSC為每組TSC所補償?shù)臒o功電流峰值。
RPC要補償極性相反的無功，故RPC為a相供電臂補償?shù)膶崟r無功量為 iaq＝-Iaq sin(ωt-π/2)(11) 通過無功分配后，可以得出a、b相多組TSC的投切組數(shù)和RPC無功補償量。RPC無功補償量和負序與諧波補償量疊加，即可得到RPC的總補償量。
考慮到與RPC連接的降壓變壓器，RPC變流器的補償量修正為 其中Ki為降壓變壓器變比。
至此，RPC的負序、諧波與無功實時補償參考量就得到了，且得到TSC的投切組數(shù)。TSC通過控制器直接發(fā)出投切指令，經(jīng)驅(qū)動電路至晶閘管，即可實現(xiàn)TSC的動態(tài)無功有級調(diào)節(jié)，配合RPC連續(xù)調(diào)節(jié)少量無功，即實現(xiàn)無功的大容量連續(xù)調(diào)節(jié)。
參見圖5，為RPC控制原理圖。直流側(cè)電壓的跟蹤誤差e經(jīng)PI調(diào)節(jié)后得到ud，ud分別與a、b相供電臂電壓的同步信號sinωt和

相乘，得到RPC中a、b相變流器的有功指令ida和idb，并將ida和idb與上述得到的RPC負序、諧波和無功補償電流參考指令疊加，得到RPC兩變流器的實際電流參考指令ica*和icb*。
通過直流側(cè)電壓由兩變流器共同控制維持的方法，保證了兩變流器兩側(cè)功率平衡，功率模塊損耗由兩供電臂分擔。
RPC兩變流器電流跟蹤選取滯環(huán)比較控制方法，保證兩變流器具有較快的響應(yīng)速度。設(shè)開關(guān)器件V1開通時，變流器輸出電流增大，V1關(guān)閉時，變流器輸出電流減小。開關(guān)器件V1的控制電平為S1。則滯環(huán)比較控制方法為
上式中，Δi、H分別為電流誤差和滯環(huán)環(huán)寬。
權(quán)利要求
1.一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)，包括由兩個共用一直流側(cè)電容的背靠背結(jié)構(gòu)形式的變流器組成的鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器，所述鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器的輸出電抗經(jīng)單相三繞組降壓變壓器安裝于斯科特牽引變壓器二次側(cè)的兩供電臂之間，其特征在于，還包括兩組晶閘管控制電容器，所述單相三繞組降壓變壓器原邊為一個繞組，副邊有兩個繞組；鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器和一組晶閘管控制電容器分別接在單相三繞組降壓變壓器副邊的兩繞組上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)，其特征是，所述兩組晶閘管控制電容器分別由電容器組Ca1，...Can和另一電容器組Cb1，...Cbn構(gòu)成，電容器組Ca1，...Can安裝在與電壓相位超前的a相供電臂連接的單相三繞組降壓變壓器下，電容器組Cb1，...Cbn安裝在與電壓相位滯后的b相供電臂連接的單相三繞組降壓變壓器下。
3.一種權(quán)利要求1或2所述電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)的控制方法，其特征是，包括如下步驟
1)對安裝于斯科特牽引變壓器二次側(cè)的兩供電臂a、b相供電臂負載電流進行實時計算，將有功和無功分離，得到鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器的負序和諧波補償量，以及需要的總無功補償量；
2)再將總無功補償量進行無功分配，得到鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器和晶閘管控制電容器分別需要的無功補償量；
3)所述負序、諧波補償量和鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器所分配的無功補償量的疊加量為鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器的總補償量；
4)鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器的總補償量確定后，直流側(cè)電壓由兩變流器進行電流跟蹤共同控制，晶閘管控制電容器根據(jù)步驟2所述無功分配確定其補償電流后可以直接得到其投切組數(shù)，發(fā)出驅(qū)動信號進行投切。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)的控制方法，其特征是，所述鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器負序、諧波和總無功補償量的獲得包括以下步驟
(1)對a、b相供電臂電壓的鎖相環(huán)檢測，分別得到與a、b相電壓的同步交流信號sinωt和sin(ωt-π/2)，及其滯后π/2的交流信號sin(ωt-π/2)和sin(ωt-π)；
(2)將兩臂電流平均峰值乘以a、b相供電臂電壓同步單位信號，分別得到兩相的有功電流瞬時值；
(3)將兩相的有功電流瞬時值相加，通過低通濾波器后輸出大小等于兩供電臂有功電流峰值的平均值；
(4)將兩供電臂有功電流峰值的平均值乘以a、b相供電臂電壓同步信號，即得到理想補償時兩相供電臂的實時電流；
(5)理想補償時兩相供電臂的實時電流減去檢測到的兩相供電臂負載實時電流，即得到鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器的負序、諧波補償量和總無功補償量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)的控制方法，其特征是，所述無功分配包括如下步驟
(1)將兩相供電臂負載實時電流分別乘以滯后于電壓π/2相位的單位信號，分別得到兩相的無功電流瞬時值；
(2)兩相的無功電流瞬時值經(jīng)低通濾波器后，其輸出分別等于兩供電臂無功電流峰值的一半，將其乘以2后，得到a、b相供電臂負載無功電流峰值ILaq和ILbq；
(3)得出a相供電臂負載無功電流的峰值ILaq和b相供電臂負載無功電流的峰值ILbq后，根據(jù)鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器與晶閘管控制電容器無功補償量的分配規(guī)則進行靜止功率調(diào)節(jié)器與晶閘管控制電容器的無功補償量分配。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)的控制方法，其特征是，所述鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器與晶閘管控制電容器的無功補償量的分配規(guī)則為
對于a相
當ILaq＜0時，則
ma＝0，Iaq＝ILaq；
當ILaq＞0時，則
Iaq＝ILaq-maITSC；
對于b相
當ILbq＜0，則
mb＝0，Ibq＝ILbq；
當ILbq＞0時，則
Ibq＝ILbq-mbITSC
上述規(guī)則中，[]表示取整，Iaq、Ibq分別為a、b相分配給鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器補償無功電流的峰值，ILaq、ILbq分別為a、b相供電臂負載無功電流的峰值，ma、mb分別為a、b相供電臂側(cè)晶閘管控制電容器組分別投切的組數(shù)，ITSC為每組TSC所補償?shù)臒o功電流峰值；
鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器為a相和b相供電臂補償?shù)膶崟r無功電流量分別為
iaq＝-Iaqsin(ωt-π/2)
ibq＝-Ibqsin(ωt-π)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)的控制方法，其特征是，步驟4中所述鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器中兩變流器進行電流跟蹤選取滯環(huán)比較控制方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)及其控制方法。該系統(tǒng)包括鐵路靜止功率調(diào)節(jié)器RPC和兩套晶閘管控制投切電容器TSC。晶閘管控制投切電容器承擔大部分無功的補償，RPC進行兩供電臂有功調(diào)節(jié)、抑制諧波和補償剩余小部分無功，因此RPC容量得到有效降低，并實現(xiàn)了負序、諧波和無功的綜合補償。所述控制方法包括RPC與TSC協(xié)調(diào)控制策略、基于無功分離的參考電流檢測、無功分配方法和RPC控制方法。本發(fā)明公開的電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合補償系統(tǒng)以較低成本實現(xiàn)大幅提高電氣化鐵路電能質(zhì)量，相應(yīng)控制方法有效協(xié)調(diào)了RPC與TSC的工作并使系統(tǒng)具有較好的補償性能，具有較好的應(yīng)用前景。
文檔編號H02J3/01GK101710707SQ20091022711
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者羅安, 吳傳平, 王剛, 徐先勇, 馬伏軍, 孫娟, 張寅 申請人:湖南大學