[发明专利]一种MMCC式直接铁路功率补偿器及其控制方法

权利要求书

1.一种MMCC式直接铁路功率补偿器，其特征在于，包括四个功率补偿单元，所述功率补偿单元包括一个H桥链和一个与所述H桥链连接的滤波电感；第一功率补偿单元的滤波电感与第二功率补偿单元的滤波电感连接；第三功率补偿单元的滤波电感与第四功率补偿单元的滤波电感连接；第一功率补偿单元的H桥链与第三功率补偿单元的H桥链连接；第二功率补偿单元的H桥链与第四功率补偿单元的H桥链连接；所述第一功率补偿单元与第二功率补偿单元的交点、第三功率补偿单元与第四功率补偿单元的交点接入牵引变压器的第一个牵引供电臂；所述第一功率补偿单元与第三功率补偿单元的交点、第二功率补偿单元与第四功率补偿单元的交点接入牵引变压器的第二个牵引供电臂；所述H桥链由多个H桥单元串联组成。

2.一种权利要求1所述的MMCC式直接铁路功率补偿器的控制方法，其特征在于，该方法为：

1）检测MMCC式直接铁路功率补偿器中所有H桥单元的直流侧电压u_1x，u_2x，u_3x和u_4x，其中u_1x表示第一功率补偿单元的H桥链的第x个H桥单元的直流侧电压，其它依次类推；求取第一功率补偿单元的H桥链和第四功率补偿单元的H桥链的直流侧电压平均值u_av1、第二功率补偿单元的H桥链和第三功率补偿单元的H桥链的直流侧电压平均值u_av2以及所有H桥链的直流侧电压平均值u_av，如下所示：

Σu1x+Σu4x2m=uav1;]]>

Σu2x+Σu3x2m=uav2;]]>

Σu1x+Σu2x+Σu3x+Σu4x4m=uav;]]>

其中，m表示每个H桥链的H桥单元数；

2）将H桥链的直流侧参考电压u_ref与检测的直流侧电压平均值u_av相减，误差经过电压控制器调节后输出直流侧电压的调节指令ΔI；

3）根据直流侧电压的调节指令ΔI与负序和无功补偿指令信号计算出MMCC式直接铁路功率补偿器的两相电流指令信号i_ar、i_br：

iar=ΔI*ua+ica*ibr=ΔI*ub+icb*;]]>

其中，u_a和u_b分别表示牵引变压器两个牵引供电臂的电压；

4）将上述电流指令信号i_ar、i_br与MMCC式直接铁路功率补偿器输出的两相电流信号i_ca,i_cb相减，得到MMCC式直接铁路功率补偿器两相电流的跟踪误差信号e_a,e_b，将跟踪误差信号e_a,e_b分别通过电流控制器，得到误差调制信号Δm_a,Δm_b；

5）利用下式求得MMCC式直接铁路功率补偿器的前馈调制信号如下：

u1,4*=[(ua-ub)2-Ldi1*dt]/m/uav1]]>

u2,3*=[(ua+ub)2-Ldi3*dt]/m/uav2]]>

其中，i1*=(ica*-icb*)/2,i2*=(ica*+icb*)/2;]]>L为滤波电感值；

6）根据误差调制信号Δm_a,Δm_b和前馈调制信号求得MMCC式直接铁路功率补偿器的调制信号

ma*=Δma-Δmb+u1,4*mb*=Δma+Δmb+u2,3*,]]>

7）将u_av1减出第一功率补偿单元的H桥链第x个H桥单元的直流侧电压值u_1x或者第四功率补偿单元的H桥链第x个H桥单元的直流侧电压值u_4x，两者误差通过电压控制器的调节后与(i_ca-i_cb)/2相乘，得到均压调节指令Δu_1x,Δu_4x；将u_av2减出第二功率补偿单元的H桥链第x个H桥单元的直流侧电压值u_2x或者第三功率补偿单元的H桥链第x个H桥单元的直流侧电压值u_3x，两者的误差通过电压控制器的调节后与(i_ca+i_cb)/2相乘，得到均压调节指令Δu_2x,Δu_4x；

8）将MMCC式直接铁路功率补偿器的调制信号和均压调节指令Δu_1x或Δu_4x相加，得到第一功率补偿单元的H桥链或第四功率补偿单元的H桥链的第x个H桥单元的实际调制信号，将该实际调制信号送入移相PWM单元，得到第一功率补偿单元的H桥链第x个单元的开关驱动信号S_1x或者第四功率补偿单元的H桥链第x个单元的开关驱动信号S_4x；将MMCC式直接铁路功率补偿器的调制信号和均压调节指令Δu_2x或Δu_3x相加，得到第二功率补偿单元的H桥链或第三功率补偿单元的H桥链的第x个H桥单元的实际调制信号，将该实际调制信号送入移相PWM单元，得到第二功率补偿单元的H桥链第x个单元的开关驱动信号S_2x或者第三功率补偿单元的H桥链第x个单元的开关驱动信号S_4x；

9）开关驱动信号驱动对应的H桥单元的功率开关管，使MMCC式直接铁路功率补偿器输出期望的电压电流。