專利名稱：磁懸浮列車電能質(zhì)量控制補(bǔ)償系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁懸浮列車電能質(zhì)量控制補(bǔ)償系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
高速磁浮列車在正常運行時，從電網(wǎng)吸收能量，而在制動過程中會產(chǎn)生巨大的能 量。磁浮高速列車牽引供電系統(tǒng)中包含大量的大功率變換模塊(大功率整流器、逆變器)和 其他許多非線性元件(變壓器等)，在運行中根據(jù)列車車速不停地產(chǎn)生變頻變壓(VVVF)電 流，可能會帶來功率流動的不確定性和電能質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，對電網(wǎng)造成沖擊，對電網(wǎng)和列車的 安全穩(wěn)定運行帶來一定影響。傳統(tǒng)的治理方式是采用并聯(lián)調(diào)諧無源濾波器，其易受電網(wǎng)背景諧波的影響，與電 網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振，引起諧波放大，而且無源濾波器由于受到電容充放電的影響，響應(yīng)速度有 所延遲，治理效果不佳?，F(xiàn)在有一些電能質(zhì)量治理技術(shù)，如SVG (靜止無功發(fā)生器)，DVR (動態(tài)電壓恢復(fù)器) 等，雖然有較快的響應(yīng)速度，和動態(tài)治理能力，但是單位容量造價很高，限制了其進(jìn)一步發(fā) 展和推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種磁懸浮列車電能質(zhì)量控制補(bǔ)償系統(tǒng)及控制方法，實現(xiàn)對磁浮列 車系統(tǒng)電能質(zhì)量的治理，解決了傳統(tǒng)無源濾波器易受電網(wǎng)背景諧波的影響的問題，大大改 善了電能質(zhì)量。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種磁懸浮列車電能質(zhì)量控制補(bǔ)償系統(tǒng)，該補(bǔ)償 系統(tǒng)包含無源濾波器組，還包含通過變壓器與所述無源濾波器組串聯(lián)的有源電力濾波器， 所述的變壓器上還并聯(lián)有旁路電感，該系統(tǒng)還包含與所述無源濾波器組和有源電力濾波器 并聯(lián)的高次無源濾波器。所述的無源濾波器組包含若干并聯(lián)的無源濾波器，所述的無源濾波器為低次濾波
ο所述的有源電力濾波器和變壓器構(gòu)成有源部分，無源濾波器組構(gòu)成無源部分。所述的有源電力濾波器包含電路連接的鎖相環(huán)模塊、微分器、電流校正模塊、d-q 變換模塊、低通濾波器模塊、PI調(diào)節(jié)模塊、逆變器、絕緣柵雙極型晶體管、預(yù)測模塊。將有源電力濾波器控制成反相諧波電流源，使基波無功電流主要流過電感，變壓 器和電感降低了有源電力濾波器的容量，有源電力濾波器與無源濾波器組一起濾除諧波， 高次無源濾波器主要濾除有源電力濾波器和無源濾波器組無法濾除的高次諧波。所述的補(bǔ)償系統(tǒng)接入磁浮高速列車牽引供電系統(tǒng)中的20kV側(cè)，減小了補(bǔ)償點到 公共連接點的距離，從而縮短了連接線的長度，能夠進(jìn)一步削弱線路對諧波和電壓波動放大的放大作用，提高電能質(zhì)量。 本發(fā)明還提供一種磁懸浮列車電能質(zhì)量控制方法，該方法 將將負(fù)荷等值為電流源，將補(bǔ)償系統(tǒng)中的有源部分等值為電壓源，
4為系統(tǒng)阻抗，h為有源部分至PCC節(jié)點(公共連接點)包括無源部分在內(nèi)的阻抗，h為 負(fù)荷電流，^為該系統(tǒng)接入處母線電壓，母線是20kV的接線，t/—為有源部分輸出電壓， R為電源電壓，4是有源支路的電流，下行h分別表示基波分量與諧波分量；
(1)
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權(quán)利要求
一種磁懸浮列車電能質(zhì)量控制補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，該補(bǔ)償系統(tǒng)包含無源濾波器組(101)，還包含通過變壓器(102)與所述無源濾波器組(101)串聯(lián)的有源電力濾波器(103)，所述的變壓器(102)上還并聯(lián)有旁路電感(L)，該系統(tǒng)還包含與所述無源濾波器組(101)和有源電力濾波器(103)并聯(lián)的高次無源濾波器(104)。
2.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮列車電能質(zhì)量控制補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述的無源 濾波器組(101)包含若干并聯(lián)的無源濾波器，所述的無源濾波器為低次濾波器。
3.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮列車電能質(zhì)量控制補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述的有源 電力濾波器(103)和變壓器(102)構(gòu)成有源部分，無源濾波器組(101)構(gòu)成無源部分。
4.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮列車電能質(zhì)量控制補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述的有源 電力濾波器(103)包含電路連接的鎖相環(huán)模塊、微分器、電流校正模塊、d-q變換模塊、低通 濾波器模塊、PI調(diào)節(jié)模塊、逆變器、絕緣柵雙極型晶體管、預(yù)測模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮列車電能質(zhì)量控制補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述的補(bǔ)償 系統(tǒng)接入磁浮高速列車牽引供電系統(tǒng)中的20kV側(cè)。
6.一種磁懸浮列車電能質(zhì)量控制方法，其特征在于，該方法將將負(fù)荷等值為電流源，將補(bǔ)償系統(tǒng)中的有源部分等值為電壓源，Za為系統(tǒng)阻抗，Zi為有源部分至公共連接點包括無源部分在內(nèi)的阻抗，h為負(fù)荷電流，U料為該系統(tǒng)接入處母線電壓，母線是20kV的接線，υ贓為有源部分輸出電壓，Uffi為電源電壓，4是有源支路的電流，下標(biāo)I，h分別表示基波 分量與諧波分量；
7.如權(quán)利要求6所述的磁懸浮列車電能質(zhì)量控制方法，其特征在于，該控制方法包含 以下步驟步驟1、鎖相；鎖相環(huán)模塊獲得與系統(tǒng)a相電壓同相位的正弦和余弦信號； 步驟2、慣性微分；結(jié)合了負(fù)荷電流檢測與系統(tǒng)電流檢測的方式，微分器從母線上引入系統(tǒng)反饋電流i,， 將反饋電流^的值與負(fù)荷電流的實測值^相加； 步驟3、變換；設(shè)三相電路各項電壓和電流瞬時值分別為‘^二藝吣乙；^和“ f ,，根據(jù) 瞬時無功理論，得到兩相瞬時電壓K、％和兩相瞬時電流t k , d_q變換模塊將它們變 換到兩相正交的應(yīng)坐標(biāo)上，再變換到d 上，即有
全文摘要
一種磁懸浮列車電能質(zhì)量控制補(bǔ)償系統(tǒng)，包含無源濾波器組，還包含通過變壓器與所述無源濾波器組串聯(lián)的有源電力濾波器，所述的變壓器上還并聯(lián)有旁路電感，該系統(tǒng)還包含與所述無源濾波器組和有源電力濾波器并聯(lián)的高次無源濾波器。將有源電力濾波器控制成反相諧波電流源，使基波無功電流主要流過電感，變壓器和電感降低了有源電力濾波器的容量，有源電力濾波器與無源濾波器組一起濾除諧波，高次無源濾波器主要濾除有源電力濾波器和無源濾波器組無法濾除的高次諧波。補(bǔ)償系統(tǒng)接入磁浮高速列車牽引供電系統(tǒng)中的母線20kV側(cè)，減小了補(bǔ)償點到公共連接點PCC的距離，從而縮短了連接線的長度，能夠進(jìn)一步削弱線路對諧波和電壓波動放大的放大作用，提高電能質(zhì)量。
文檔編號H02J3/01GK101986497SQ20101051808
公開日2011年3月16日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者何吉彪, 史黎明, 周悅, 徐俊, 曹祥, 熊以旺, 王志冰, 王霄樺, 程浩忠, 龔小雪 申請人:上海磁浮交通發(fā)展有限公司;上海磁浮交通工程技術(shù)研究中心