贯通供电方式下的同相供电装置控制策略

论文摘要

电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功,以及电分相引起的列车速度和牵引力损失等问题,严重影响了铁路高速化、重载化的发展。本文采用新型同相贯通牵引供电系统,可以消除负序,补偿无功和实现较小的谐波畸变率,可以从根本上解决电气化铁道所造成的电能质量问题,取消电分相环节,适应电气化铁路的发展趋势。与电力系统相连的同相贯通供电系统是一个交-直-交系统,主要由三相整流、直流储能、单相逆变以及所间协调并联环节组成。通过其核心部分组成的同相供电装置可以实现电力系统与牵引供电系统的隔离,二者之间具有相对的独立性。同时直流储能环节还可联结其他能源发电,这适应了电网发展越来强大而又分散的特点。本文针对系统的核心部分—同相供电装置的整流和逆变环节,详述了整流侧的直接电流控制、功率控制、反馈线性化控制以及逆变侧的双环控制、重复控制、变结构控制等六类控制策略,分析并通过仿真验证了上述控制策略。最后对同相贯通牵引变电系统的并联运行做了简单设计,研究了牵引变电所并联时对环流的抑制及几种均流方法,提出并设计了系统并联运行时的控制策略,对两台同型号逆变器的并联运行提出控制策略并进行了仿真验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状及文献综述
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 系统结构原理分析及建模
• 2.1 贯通供电系统结构
• 2.2 馈线调压原理及变电所容量、功率分布
• 2.3 同相供电装置的建模
• 2.4 小结
• 第3章 三相整流侧的控制
• 3.1 直接电流控制
• 3.1.1 基本原理及控制方法
• 3.1.2 改进的控制方法
• 3.2 功率控制
• 3.2.1 传统的功率定义
• 3.2.2 瞬时功率计算
• 3.2.3 三相整流器电压定向直接功率控制
• 3.3 反馈线性化控制
• 3.3.1 电压型PWM整流器的仿射系统非线性数学模型
• 3.3.2 反馈控制率的确定
• 3.4 小结
• 第4章 单相逆变侧的控制
• 4.1 双环控制
• 4.1.1 逆变器输出电压波形畸变原因
• 4.1.2 基本原理
• 4.1.3 电流内环的设计
• 4.2 重复控制
• 4.2.1 基本原理
• 4.2.2 重复控制系统结构及设计
• 4.3 变结构控制
• 4.3.1 基本原理
• 4.3.2 控制器的设计目标
• 4.3.3 变结构系统的分析方法
• 4.3.4 单相全桥逆变电路的变结构设计
• 4.4 小结
• 第5章 并联运行时的控制
• 5.1 基本原理
• 5.2 并联系统的分析
• 5.2.1 并联系统等效输出模型
• 5.2.2 并联系统的环流分析
• 5.2.3 逆变器的并联对输出电压的影响
• 5.2.4 带环流反馈抑制的并联逆变系统
• 5.3 并联运行的均流方法
• 5.3.1 串联限流电感
• 5.3.2 有功、无功功率控制
• 5.3.3 主从模块法
• 5.4 共电压调节并联运行
• 5.4.1 并联系统的控制结构
• 5.4.2 共电压调节器并联系统均流原理
• 5.4.3 共电压调节器并联系统环流分析
• 5.5 小结
• 第6章 仿真验证
• 6.1 整流侧仿真
• 6.1.1 直接电流控制
• 6.1.2 功率控制
• 6.1.3 反馈线性化控制
• 6.2 逆变侧仿真
• 6.2.1 环控制
• 6.2.2 重复控制
• 6.2.3 变结构控制
• 6.3 并联仿真
• 6.4 小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研实践