针对电气化铁路牵引供电系统负荷不对称引起的负序电流问题,本文提出一种基于铁路功率调节器补偿的负序电流优化方法。以含V/v牵引变压器的供电系统为对象,分析负序电流产生以及铁路功率调节器功率补偿的机理,构造基于铁路功率调节器功率补偿的V/v型牵引供电系统的负序电流优化模型。基于Matlab平台和YALMIP工具箱,调用IPOPT优化工具求解该模型,并通过仿真分析验证所提模型和方法的正确性和有效性。结果表明,采用铁路功率调节器功...
作者:王丰元; 邓朴; 王攀; 贾体康; 孙志达 期刊:《智慧电力》 2015年第01期
随着我国电气化铁路运输系统的飞速发展,日益增加的铁道负荷容量与复杂性对系统电网及牵引供电系统的压力越来越大。而投入灵活和高效的动态无功功率补偿装置对于确保铁路供电系统的稳定运行来说是非常必要的。而传统的固定电容器与晶闸管投切电容器在补偿无功的同时本身会带来谐波影响。针对单相牵引负荷波动性大,随机性强,产生大量谐波、无功及负序分量的特点,提出采用由铁路功率调节器和晶闸管投切电容器构成的混合补偿装置。提...
作者:马茜; 郭昕; 罗培; 张志文 期刊:《电工技术学报》 2019年第04期
为综合解决牵引供电系统电能质量问题,并提高电力机车再生制动能量利用率,在铁路功率调节器中增加超级电容储能系统,提出一种基于超级电容储能的新型铁路功率调节器。为进一步提高该拓扑结构的再生制动能量利用率和削峰填谷的控制精度,并有效控制超级电容的充放电,从而减少系统损耗,深入研究超级电容与铁路功率调节器之间的功率转移特征,通过构建两种控制方式的等效电路,对比分析两种控制方式精度问题和超级电容放电失控问题,进而...
作者:宋平岗; 周振邦; 董辉 期刊:《电力系统及其自动化学报》 2018年第08期
采用模块化多电平换流器结构的铁路功率调节器对牵引供电系统中存在的无功、负序、谐波等电能质量问题进行治理。首先对V/v牵引供电系统中负序、无功、谐波等电能质量问题进行了分析,提出了比例复数积分控制方式。通过对比分析比例复数积分控制与不同控制策略的稳态误差以及频域特性,得出比例复数积分控制器在目标频率处有无穷大增益,并达到零稳态误差的控制效果,从理论上说明了该控制器的优良控制性能,能对牵引供电系统的电能质量...
传统的三相光伏并网装置能够在输出光伏电能的同时实现综合补偿功能,但牵引供电系统是一种特殊的两相供电系统,造成其无法被直接应用。提出了一种基于铁路功率调节器(RPC)的光伏并网功率调节器及其控制策略,在实现光伏并网的同时对牵引供电系统进行无功、负序和谐波综合补偿。经DC/DC变换器升压和最大功率跟踪后的光伏电能汇流至RPC的直流电容;为保证光伏并网电流的平衡性,并保持RPC自身的综合补偿功能,对RPC的控制策略中参考信号...
作者:石伟; 曹以龙; 赵乐; 陈坤 期刊:《电力电子技术》 2018年第06期
为提高铁路功率调节器(RPC)在高速铁路中的谐波抑制性能,提出一种改进谐波抑制策略,从控制器自身与控制器的结构两方面进行分析。控制器方面主要分析了准比例谐振(QPR)控制。为提高QPR在谐振点处的开环增益并降低其在非谐振点处的增益,对其增加了零点并省去比例项。控制器结构方面将基波控制器与谐波控制器分离,对各单次谐波进行独立抑制,从闭环频谱图上分析新的结构在谐波环境中也能有效抑制谐波。实验结果验证了该策略...
作者:江友华; 王文吉; 赵乐; 曹以龙 期刊:《电力电子技术》 2019年第03期
铁路功率调节器(RPC)能有效克服传统治理装置对负序和谐波补偿效果不佳的缺点,为治理高速铁路的电能质量提供新的思路。其中低通滤波器(LPF)和锁相环在RPC补偿信号的提取中发挥着关键的作用。传统的LPF不能完全适用于电气化铁路PRC所处单相供电、负序严重的供电环境。为此,对电网锁相的LPF技术及解耦策略进行了研究,并对离散域下谐振锁相环、降阶谐振锁相环的性能进行了分析。同时,提出一种串联式结构的LPF,能够有效提高有功、无功...
作者:宋平岗; 周振邦; 董辉 期刊:《电力自动化设备》 2018年第01期
为综合治理牵引供电系统中的电能质量问题,分析V/v变压器左右两侧供电臂上的功率关系,通过有功功率平衡、无功功率补偿以及谐波功率分离等方式综合治理无功功率、谐波、负序等电能质量问题。同时,在对基于模块化多电平的铁路功率调节器(MMC-RPC)直接功率控制的基础上引入微分平坦控制理论。选取供电臂上的有功和无功功率作为系统的输出量,并结合微分平坦理论证明其满足微分平坦条件,使得整个MMC-RPC为微分平坦系统。控制系统由前...
作者:宋平岗; 周振邦; 林家通; 董辉 期刊:《电源学报》 2018年第03期
并联在牵引供电臂上的铁路功率调节器RPC(railway power conditioner)与供电臂间的连接线路上会产生电能损耗,使得RPC无法对牵引网中的电能达到有效、精准的治理效果.以采用模块化多电平换流器结构的铁路功率调节器MMC-RPC(modular multilevel converter-rail power conditioner)为研究对象,对其进行建模,推导出其交流侧Pf与Q-U之间的关系,建立传统的下垂控制方式.在此基础上考虑传输线路的阻感影响,提出一种改进型的下垂控制...
作者:江友华; 刘雪莹; 赵乐; 王振邦; 曹以龙 期刊:《电网技术》 2018年第05期
电气化铁路功率调节器为大功率并网系统,开关频率比较低,单电感L型滤波器输出效果不是很理想,通常采用LCL滤波器,但又提高了系统阶数,影响系统稳定性。为此,对其稳定性及控制策略进行了研究,并提出一种新的控制策略。首先建立了基于LCL滤波器的铁路功率调节器数学模型,并对数学模型特征方程与电流反馈选择等稳定性进行了分析。其次,针对传统PI调节器比例参数取值范围窄、稳定裕度低,不能有效抑制谐振的缺点,提出了准谐振控制器策略...
作者:宋平岗; 周振邦; 董辉; 文发 期刊:《大功率变流技术》 2018年第01期
牵引供电系统是一个典型的弱交流系统,存在系统惯性低、抗扰动性差等缺陷。模块化多电平换流器结构的铁路功率调节器(MMC-RPC)可有效治理牵引网中的电能质量问题,但传统控制方式下的MMC-RPC无法对牵引供电系统提供惯性支撑,其输出功率反而会受弱交流系统的影响。虚拟同步机技术使换流器具有同步电机的内外特性,能有效地为电力系统提供惯性支撑。文章针对MMC-RPC左侧换流器采用虚拟同步电机内环、功率外环的控制策略,并建立小信号...
作者:宋平岗; 林家通; 李云丰; 吴继珍; 文发 期刊:《电工技术学报》 2017年第12期
为综合治理铁路牵引变压器的负序、无功、谐波问题,设计了基于模块化多电平换流器的铁路功率调节器(MMC-RPC).首先设计了频率自适应功率分离器,并从功率角度分析了Scott牵引变压器(STT)牵引供电系统综合治理的补偿量; 然后在构造虚拟正交分量后建立了单相 MMC数学模型,在同步旋转坐标系下分析机车谐波电流的特性,指出单相奇次谐波电流在dq坐标系下都以4的倍数次波动;最后提出了需要更少的谐振控制器数量的比例-积分-谐振控制策...
作者:赵乐; 曹以龙; 陈坤 期刊:《上海电力学院学报》 2017年第01期
针对V/V牵引供电系统中电气化铁路谐波污染与高负序含量的问题,采用一种铁路功率调节器(RPC).分析了其基本结构和补偿原理,提出了一种预测无差拍和重复式控制相结合的内环电流控制方法.该方法可以解决内环电流指令跟踪快速性的问题,同时也提高了系统的鲁棒性,降低了控制延时与电感偏差对电流控制的影响,并能很好地抑制电流谐波.电压外环采用PI控制,以保证电压外环的稳定.最后通过仿真和实验验证了该方法的正确性.
作者:马茜; 谭磊; 罗培 期刊:《电力自动化设备》 2017年第04期
为了解决V/v牵引供电系统负序和无功等问题,结合有源和无源的优势,研究了一种由铁路功率调节器和静止无功补偿器构成的低成本混合型电能质量控制系统。为了在不同负载工况下能够在线实时精确计算最优补偿容量,首先对混合补偿结构的原理进行分析,引入了二次侧两臂有功电流大小比Kl、有功补偿系数λ、负序无功补偿角度φ,进行了负序优化补偿的公式推导及理论分析。在一定的负序电压不平衡度下分析了λ与φ之间的关系式,推导出有功...
作者:陈少杰; 马茜 期刊:《控制工程》 2017年第03期
铁路功率调节器(RPC)是解决电气化铁路电能质量问题的有效方法。由于RPC常处在电压频率突变、谐波污染等非理想电网环境下,针对RPC中传统锁相环频率跟踪响应慢、含有稳态振荡等缺陷,提出了一种基于可变采样周期的新型单相锁相环(Variable Sampling Period Single-phase Phase-Locked Loop,VSP-PLL)。通过控制采样时间来及时跟踪频率变化,响应速度快;并对戈泽尔滤波器进行优化设计,可滤除相位差中特定频次稳态振荡;该锁相环整体...
作者:宋平岗; 林家通; 李云丰 期刊:《高电压技术》 2016年第11期
采用模块化多电平换流器构造的新型铁路功率调节器(MMC-RPC)实现牵引供电系统电能质量问题综合治理具有诸多优点,但MMC结构特点会导致MMC-RPC存在环流问题。因此通过对牵引供电系统补偿原理的分析,结合MMC-RPC补偿电流特点,建立单相MMC的数学模型,分析了环流产生的机理。在理论分析的基础上,采用比例–积分–复数积分控制器设计了一种适用于MMC-RPC单相系统的环流控制器。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,计算与仿真共同验...
作者:胡斯佳 张志文 李勇 罗隆福 罗培 期刊:《电工技术学报》 2016年第08期
针对电气化铁道异相供电系统中牵引网过分相及电能质量问题,采用铁路功率调节器(RPC)的单相供电方式是一种可行方案。然而,RPC较大的补偿容量使得该套系统有源部分成本高。为提高该方案的性价比和可靠性,提出一种适用于单相牵引供电系统的LC耦合型铁路功率调节器(LC-RPC)。在对LC-RPC端口特性进行分析的基础上,提出一种适用于电气化铁道随机波动负荷条件下LC耦合支路电抗的最小运行电压设计。与传统RPC系统进行了详细容量对比...
作者:蔡超 陈博 袁傲 张晨萌 王朋 袁佳歆 期刊:《电工技术学报》 2013年第05期
由高速铁路牵引负荷不对称性所产生的负序电流,对发电、供电设备安全和可靠运行产生严重影响。本文在分析高铁供电系统负序产生机理和现有负序补偿方法的基础上,提出一种基于小容量的铁路功率调节器(RPC)和大容量的磁控静止无功补偿器(MSVC)的电磁混合式高铁无功和负序综合补偿系统(EHCS)。从理论上分别求出完全补偿无功、负序和满足无功、负序国家标准的优化补偿条件下,EHCS的最小安装容量及其最优协同策略。最后分别对EHCS...
作者:吴传平 罗安 徐先勇 马伏军 孙娟 期刊:《中国电机工程学报》 2010年第16期
为解决高速铁路牵引供电系统中的负序、谐波电能质量问题,提出采用铁路功率调节器(railwaystaticpowerconditioner,RPC)进行负序和谐波电流综合治理。RPC包含共用直流侧电容的背靠背形式的两变流器,控制其功率能够实现负序补偿和谐波抑制。分析RPC的基本结构和补偿原理后,提出三相V/v变压器下负序和谐波补偿电流检测方法,为保证RPC直流侧电压稳定和实现负序和谐波补偿,提出RPC直流侧电压和两变流器电流控制策略。最后,进...
作者:张志文 王丹 胡斯佳 罗隆福 陈明飞 期刊:《电力自动化设备》 2014年第12期
为应对电气化铁道供电系统电能质量问题,提出了一种能适用于平衡牵引变压器的混合型电气化铁道电能质量综合治理系统(H-RPQIS)。分析了该系统有源部分的端口电压特性,给出了LC耦合支路的参数设计方法,并将其与传统铁路功率调节器(RPC)进行了容量对比分析。分析结果指出在同等补偿电流下H-RPQIS有源部分的补偿容量大幅低于RPC系统。结合某40 MV·A牵引变电所的实测数据对系统进行了仿真研究,结果显示H-RPQIS有源部分的补偿容量约...