基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法及系统，属于电气化轨道技术领域，谐波发生器采用虚拟阻抗控制器和电流控制器，在100

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及电气化轨道
，具体涉及一种基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法及系统。

技术介绍

[0002]自交
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直
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交动车组和电力机车(以下统称为机车)投运以来，高次谐波电流引发的牵引供电系统与机车谐波谐振现象时有发生，这些谐振案例或者造成接触网避雷器烧损炸裂，或者造成车顶避雷器烧损、火花间隙击穿，通常都会引起变电所馈线跳闸，造成行车中断的严重后果。研究表明，这种高次谐波谐振现象属车网电气匹配问题，既与机车电流的谐波频谱特性有关，又与牵引供电系统的谐波阻抗频率特性有关，是两者相互作用的结果。因此研究掌握牵引供电系统谐波阻抗特性，弄清牵引供电系统的谐振频率分布，无论对新建铁路的联调联试、新机车投运，还是对既有线运行维护，都具有指导意义。
[0003]现有技术基于主动谐波注入的思路，研制了可直接在铁路牵引网挂网进行测试的铁路牵引供电系统阻抗频率特性测试装置。测试装置可在100
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5000Hz范围内向牵引网注入纯净的、单一频率的谐波电流，并检测牵引网侧的电压和电流波形，进行傅里叶分析以计算此时测试频率下的电压和电流，并采用间谐波插值与频率扫描的算法得出整个设定测试频率范围内的阻抗频率特性信息。
[0004]但随着测试频率增加，变压器漏抗随之增大，谐波电流无法穿越变压器，导致注入到牵引供电系统的谐波电流较小，阻抗测算误差较大。可以通过增大装置容量的方法提高谐波电流注入能力，但这会引起成本升高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种通过配置控制器参数、引入虚拟阻抗、抵消变压器漏抗、显著增强谐波电流的注入能力、提高阻抗频率特性测试装置的测算精度的基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法及系统，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术提供一种基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法，所述谐波发生器包括降压变压器、级联变流器、变流器电抗器；降压变压器的一次侧绕组与牵引网串联，降压变压器的二次侧主绕组通过变流器电抗器连接级联变流器，为级联变流器提供电源电压；包括：
[0008]采集变流器各模块单元电容电压；
[0009]基于采集的变流器各模块单元电容电压计算电流内环有功电流给定值；
[0010]基于电流内环有功电流给定值，与电流采样值作差，计算得到功率控制调制波；
[0011]基于叠加在功率控制调制波上的谐波调制波，获得谐波电流。
[0012]优选的，采集的变流器各模块单元电容电压之和与变流器各模块单元电容电压给
定值之和间的误差经过PI控制器，通过锁相环同步后，作为电流内环有功电流给定值。
[0013]优选的，电流内环有功电流给定值与电流采样值误差作为电流控制器的输入；电流控制器的输出再与电压前馈补偿求和，结果作为功率控制调制波输出。
[0014]优选的，变流器交流侧输出电压经过快速傅里叶变换分解求出第h次谐波幅值，第h次谐波幅值与第h次谐波电压的幅值给定值作差，作为PI控制器输入；PI控制器输出乘以h次谐波角频率，得到h次谐波调制波参考。
[0015]优选的，还包括采用调制波微调量叠加法进行均压控制。
[0016]优选的，模块单元电容电压采样值与模块电容电压参考值进行比较，误差信号经过PI控制器后与变流器电流符号相乘，得到均压控制调制波；当模块单元电容电压实际值低于参考值时，相应模块单元的电容从电源中吸收有功功率，电容电压上升；反之，当模块单元电容电压实际值高于参考值时，相应电容向电源释放有功功率，电容电压下降，实现模块间电容电压均衡调节。
[0017]第二方面，本专利技术提供一种基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制系统，所述谐波发生器包括降压变压器、级联变流器、变流器电抗器；降压变压器的一次侧绕组与牵引网串联，降压变压器的二次侧主绕组通过变流器电抗器连接级联变流器，为级联变流器提供电源电压；包括：
[0018]采集模块，用于采集变流器各模块单元电容电压；
[0019]第一计算模块，用于基于采集的变流器各模块单元电容电压计算电流内环有功电流给定值；
[0020]第二计算模块，用于基于电流内环有功电流给定值，与电流采样值作差，计算得到功率控制调制波；
[0021]调制模块，用于基于叠加在功率控制调制波上的谐波调制波，获得谐波电流。
[0022]第三方面，本专利技术提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如上所述的基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法。
[0023]第四方面，本专利技术提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行时，用于实现如上所述的基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法。
[0024]第五方面，本专利技术提供一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如上所述的基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法的指令。
[0025]本专利技术有益效果：
[0026]通过配置控制器参数，引入虚拟阻抗，用以抵消变压器漏抗，可以显著增强谐波电流的注入能力，提高阻抗频率特性的测算精度，同时不增加成本。实现了三种模式：模式一通过增设低通滤波器，滤除电流反馈回路中的谐波电流分量，初步提高了谐波电流值，适用于低频场景；模式二在谐波电流反馈回路以微分器的形式设置VI控制器，用以补偿变压器漏抗，能够显著提高谐波电流值，在高频下仍然能发出足够的谐波电流值以保证测试精度，基本适应宽频域范围内的测试要求；模式三在模式二的基础上，同时补偿变压器漏抗和变
流器前端阻抗，提高了谐波电流发生能力，适用于更高频率以及经模式二补偿后谐波电流发生能力仍然不足的情况，由于参数可以手动配置，极大的提高了在宽频域范围内的适用性和灵活性。可以根据不同的电流控制器设计对应的VI控制器，适用于多种电流控制器并具有较高的灵活性。
[0027]本专利技术附加方面的优点，将在下述的描述部分中更加明显的给出，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术实施例所述的级联H桥型牵引网阻抗测试谐波发生器构成原理图。
[0030]图2为本专利技术实施例所述的级联H桥型牵引网阻抗测试谐波发生器简化原理图。
[0031]图3为本专利技术实施例所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法，所述谐波发生器包括降压变压器、级联变流器、变流器电抗器；降压变压器的一次侧绕组与牵引网串联，降压变压器的二次侧主绕组通过变流器电抗器连接级联变流器，为级联变流器提供电源电压；其特征在于，包括：采集变流器各模块单元电容电压；基于采集的变流器各模块单元电容电压计算电流内环有功电流给定值；基于电流内环有功电流给定值，与电流采样值作差，计算得到功率控制调制波；基于叠加在功率控制调制波上的谐波调制波，获得谐波电流。2.根据权利要求1所述的基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法，其特征在于：采集的变流器各模块单元电容电压之和与变流器各模块单元电容电压给定值之和间的误差经过PI控制器，通过锁相环同步后，作为电流内环有功电流给定值。3.根据权利要求1所述的基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法，其特征在于：电流内环有功电流给定值与电流采样值误差作为电流控制器的输入；电流控制器的输出再与电压前馈补偿求和，结果作为功率控制调制波输出。4.根据权利要求3所述的基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法，其特征在于：变流器交流侧输出电压经过快速傅里叶变换分解求出第h次谐波幅值，第h次谐波幅值与第h次谐波电压的幅值给定值作差，作为PI控制器输入；PI控制器输出乘以h次谐波角频率，得到h次谐波调制波参考。5.根据权利要求1所述的基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法，其特征在于：还包括采用调制波微调量叠加法进行均压控制。6.根据权利要求5所述的基于虚拟阻抗的电流增强型谐波发生器控制方法，其特征在于，模块单元电容电压采样值与模块电容电压参考值进行比较，误差信号经过PI控制器后与变流器电流符号相乘，得到均压控制调制波；当模块单元电...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭鹏，刘秋降，吴命利，曹国涛，吴丽然，何婷婷，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：