一种地铁牵引传动系统直流侧振荡抑制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地铁牵引传动系统直流侧振荡抑制方法及系统，本发明专利技术的方法包括以下步骤：步骤S1，对地铁牵引传动系统进行线性化建模；步骤S2，基于虚拟正阻抗技术重构直流侧电压；步骤S3，将步骤S2重构的直流侧电压作为空间矢量脉宽调制的参考电压，结合地铁牵引电机矢量控制系统，实现地铁牵引传动系统直流侧电压振荡抑制。本发明专利技术采用基于虚拟正阻抗的主动阻尼直流侧振荡抑制策略，能够有效抑制地铁牵引传动系统的振荡，提高系统的稳定性；且本发明专利技术易于实现，控制结构简单，实现效果较好。实现效果较好。实现效果较好。

【技术实现步骤摘要】
一种地铁牵引传动系统直流侧振荡抑制方法及系统


[0001]本专利技术属于电力牵引交流传动
，具体涉及基于虚拟正阻抗的地铁牵引传动系统直流侧振荡抑制方法。

技术介绍

[0002]我国的地铁运营总里程已居世界前列，地铁牵引传动系统的稳定性问题越来越受到关注。在地铁牵引传动系统中，由于主电路滤波参数选值等因素，直流侧充当滤波和支撑作用的电感和电容可能难以维持系统的稳定性。同时牵引电机的在恒功率控制下呈现出的负阻抗特性，造成了系统阻尼被大大削弱，在受到外界激励源的干扰下容易引发地铁牵引传动系统直流网侧电压、电流的持续振荡。

技术实现思路

[0003]为了解决地铁牵引传动系统中牵引电机在恒定功率控制下呈现出的负阻抗特性，造成系统阻尼被大大削弱，导致系统在收到外界刺激源的干扰下容易引起直流侧发生振荡，降低系统稳定性的问题，本专利技术提供了一种基于虚拟正阻抗的地铁牵引传动系统直流侧振荡抑制方法。
[0004]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0005]基于虚拟正阻抗的地铁牵引传动系统直流侧振荡抑制方法，该方法包括以下步骤：
[0006]步骤S1，对地铁牵引传动系统进行线性化建模；
[0007]步骤S2，基于虚拟正阻抗技术重构直流侧电压；
[0008]步骤S3，将步骤S2重构的直流侧电压作为空间矢量脉宽调制的参考电压，结合地铁牵引电机矢量控制系统，实现地铁牵引传动系统直流侧电压振荡抑制。
[0009]本专利技术提出了一种基于虚拟正阻抗的地铁牵引传动系统直流侧振动抑制方法，本专利技术的方法采用基于虚拟正阻抗的主动阻尼直流侧振荡抑制策略，能够对牵引传动系统直流侧的振荡进行有效抑制，且本专利技术易于实现，计算负担小。
[0010]优选的，本专利技术的步骤S1的线性化建模过程包括：
[0011]步骤S11，建立地铁牵引传动系统的状态方程：
[0012][0013][0014]式中：L
dc
、R
dc
为等效的电感和电阻，C
dc
为直流侧电容，i
g
为网侧电流，E
g
为电源电压，v
dc
为直流侧电压，i
inv
是输出到逆变器的电流；
[0015]步骤S12，若忽略逆变器开关损耗和电机损耗，且考虑到电机侧消耗功率P
L
为恒定功率及直流侧电压的小信号扰动分量，输出到逆变器的电流i
inv
表示为：
[0016][0017]式中：V
dc,0
为直流测电压的平均值，Δv
dc
为直流侧电压振荡变化值；
[0018]步骤S13，根据式(1)-(3)得到线性化的地铁牵引传动状态方程：
[0019][0020][0021]优选的，本专利技术的步骤S2的重构过程包括：
[0022]步骤S21，将直流侧电压v
dc
通过低通滤波器后得到直流侧电压的平均值V
dc,0
；
[0023]步骤S22，根据直流侧电压v
dc
和直流侧电压的平均值V
dc,0
得到直流侧电压振荡变化值Δv
dc
，表示为：
[0024]Δv
dc
＝v
dc-V
dc,0
[0025]即
[0026]v
dc
＝V
dc,0
+Δv
dc
[0027]步骤S23，基于虚拟正阻抗技术，对直流侧电压进行重构得到：
[0028]v
′
dc
＝V
dc,0-Δv
dc
。
[0029]优选的，本专利技术的步骤S2的重构过程还包括：
[0030]步骤S24，对直流侧电压振荡变化值Δv
dc
采用比例增益控制进一步提高系统稳定性，得到重构后的直流侧电压v
′
dc
为：v
′
dc
＝V
dc,0-k
v
Δv
dc
；
[0031]其中，k
v
表示比例增益因子。
[0032]本专利技术还对直流侧电压扰动分量采用比例增益控制进一步提高系统的稳定性。
[0033]另一方面，本专利技术还提出了一种地铁牵引传动系统直流侧振荡抑制系统，该系统包括线性化建模模块、直流侧电压重构模块和输出模块；
[0034]所述线性化建模模块用于对地铁牵引传动系统进行线性化建模；
[0035]所述直流侧电压重构模块基于虚拟正阻抗技术重构直流侧电压；
[0036]所述输出模块用于将直流侧电压重构模块重构的直流侧电压输出到空间矢量脉宽调制器作为空间矢量脉宽调制的参考电压，结合地铁牵引电机矢量控制系统，实现地铁牵引传动系统直流侧电压振荡抑制。
[0037]优选的，本专利技术的线性化建模模块包括状态方程单元、逆变器电流单元和线性化单元；所述状态方程单元用于建立地铁牵引传动系统的状态方程：
[0038][0039][0040]式中：L
dc
、R
dc
为等效的电感和电阻，C
dc
为直流侧电容，i
g
为网侧电流，E
g
为电源电压，v
dc
为直流侧电压，i
inv
是输出到逆变器的电流；
[0041]所述逆变器电流单元用于在忽略逆变器开关损耗和电机损耗，且考虑到电机侧消耗功率P
L
为恒定功率及直流侧电压的小信号扰动分量，得到输出到逆变器的电流i
inv
：
[0042][0043]式中：V
dc,0
为直流测电压的平均值，Δv
dc
为直流侧电压振荡变化值；
[0044]所述线性化单元根据状态方程单元建立的地铁牵引传动系统的状态方程以及所述逆变器电流单元得到的输出到逆变器的电流方程得到线性化的地铁牵引传动状态方程：
[0045][0046][0047]优选的，本专利技术的直流侧电压重构模块包括低通滤波单元、电压扰动分量获取单元和重构单元；
[0048]所述低通滤波单元用于对直流侧电压v
dc
进行低通滤波处理后得到直流侧电压的平均值V
dc,0
；
[0049]所述电压扰动分量获取单元用于根据直流侧电压v
dc
和直流侧电压的平均值V
dc,0
得到直流侧电压振荡变化值Δv
dc
，表示为：
[0050]Δv
dc
＝v
dc-V
dc,0
[0051]即
[0052]v
dc
＝V
dc,0
+Δv
dc
[0053]所述重构单元基于虚拟正阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地铁牵引传动系统直流侧振荡抑制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1，对地铁牵引传动系统进行线性化建模；步骤S2，基于虚拟正阻抗技术重构直流侧电压；步骤S3，将步骤S2重构的直流侧电压作为空间矢量脉宽调制的参考电压，结合地铁牵引电机矢量控制系统，实现地铁牵引传动系统直流侧电压振荡抑制。2.根据权利要求1所述的基于虚拟正阻抗的地铁牵引传动系统直流侧振荡抑制方法，其特征在于，所述步骤S1的线性化建模过程包括：步骤S11，建立地铁牵引传动系统的状态方程：建立地铁牵引传动系统的状态方程：式中：L
dc
、R
dc
为等效的电感和电阻，C
dc
为直流侧电容，i
g
为网侧电流，E
g
为电源电压，v
dc
为直流侧电压，i
inv
是输出到逆变器的电流；步骤S12，若忽略逆变器开关损耗和电机损耗，且考虑到电机侧消耗功率P
L
为恒定功率及直流侧电压的小信号扰动分量，输出到逆变器的电流i
inv
表示为：式中：V
dc,0
为直流测电压的平均值，Δv
dc
为直流侧电压振荡变化值；步骤S13，根据式(1)-(3)得到线性化的地铁牵引传动状态方程：(3)得到线性化的地铁牵引传动状态方程：3.根据权利要求2所述的一种地铁牵引传动系统直流侧振荡抑制方法，其特征在于，所述步骤S2的重构过程包括：步骤S21，将直流侧电压v
dc
通过低通滤波器后得到直流侧电压的平均值V
dc,0
；步骤S22，根据直流侧电压v
dc
和直流侧电压的平均值V
dc,0
得到直流侧电压振荡变化值Δv
dc
，表示为：Δv
dc
＝v
dc-V
dc,0
即v
dc
＝V
dc,0
+Δv
dc
步骤S23，基于虚拟正阻抗技术，对直流侧电压进行重构得到：v
′
dc
＝V
dc,0-Δv
dc
。4.根据权利要求3所述的一种地铁牵引传动系统直流侧振荡抑制方法，其特征在于，所述步骤S2的重构过程还包括：
步骤S24，对直流侧电压振荡变化值Δv
dc
采用比例增益控制进一步提高系统稳定性，得到重构后的直流侧电压v
′
dc
为：v
′
dc
＝V
dc,0-k
v
Δv
dc
；其中，k
v
表示比例增益因子。5.一种地铁牵引传动系统直流侧振荡抑制系统，其特征在于，该系统包括线性化建模模块、直流侧电压重构模块和输出模块；所述线性化建模模块用于对地铁牵引传动系统进行线性化建模；所述直流侧电压重构模...

【专利技术属性】
技术研发人员：何鸿云，葛兴来，蒲俊楷，孙伟鑫，吕正银，蒋朝勃，
申请(专利权)人：成都运达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：