[发明专利]一种V/v牵引供电系统电能质量的改进滑模控制方法

说明书

本发明公开了一种V/v牵引供电系统电能质量的改进滑模控制方法，包括：连接在两供电臂之间的铁路功率调节器通过改进滑模控制策略控制两供电臂负荷电压；根据两供电臂负荷电流的瞬时值利用小波变换和单相锁相环得到两供电臂负荷电流的相位，基于瞬时无功功率理论得到两供电臂负荷电流的有效值；根据所述两供电臂负荷电流的相位和有效值得到两供电臂的参考指令有功电流有效值和参考指令无功电流的有效值，进而得到两变流器的参考指令电流；通过改进滑模策略得到变流器的输出电压，使得铁路功率调节器输出电流被跟踪控制。本发明提供的方法实现了对铁路功率调节器补偿电流的精确跟踪，减小谐波和负序电流的影响，显著改善了V/v牵引供电系统的电能质量。

技术领域

本发明属于电气化铁路技术领域，更具体地，涉及一种V/v牵引供电系统电能质量的改进滑模控制方法。

背景技术

随着电气化铁路的迅速发展，我国铁路运营中投入了大量的交-直型电力机车。而电力机车属于大功率、非线性的单相负荷，在运行中因其自身特性会产生大量的负序和谐波电流，且功率因数低，大大降低了电力系统的电能质量和安全稳定性，甚至会导致临近的电力系统装置误操作，严重影响电力系统的可靠运行。因此，必须采取有效的措施对牵引供电系统的电能质量进行治理。

日本学者于1993年首先提出采用铁路功率调节器(RPC，Railway static PowerConditioner)对牵引供电系统的电能质量进行治理，相比其他补偿装置，RPC具有通用性好、补偿效果佳等综合优势，应用前景广阔，现已成为国内外相关学者关注和研究的热点。已有文献为解决高速铁路牵引供电系统的电能质量问题，对RPC的基本结构和补偿原理进行了详细的分析，并提出了V/v变压器下负序和谐波补偿电流检测方法，最后采用滞环控制实现对补偿电流的跟踪，但由于滞环控制的方案高速功率因数1，仅采用了电阻负载和不可控整流负载并联对高速铁路电力机车负载进行模拟，未涉及电力机车的建模，且滞环控制的跟踪误差较大。

由此可见，现有技术无法充分利用V/v牵引供电系统中铁路功率调节器的调节手段对系统的谐波和负序分量进行调节，当外界扰动过大时甚至会恶化系统的稳定运行。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种V/v牵引供电系统电能质量的改进滑模控制方法，旨在解决现有技术存在的谐波和负序分量无法维持系统稳定运行的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种V/v牵引供电系统电能质量的改进滑模控制方法，包括：

连接在两供电臂之间的铁路功率调节器通过改进滑模控制策略控制两供电臂负荷电压；

检测两供电臂负荷电流的瞬时值i_L1、i_L2；

根据两供电臂负荷电流的瞬时值利用小波变换和单相锁相环得到两供电臂负荷电流的相位θ₁、θ₂，并基于瞬时无功功率理论得到两供电臂负荷电流的有效值I_L1、I_L2；

根据两供电臂负荷电流的相位和有效值得到两供电臂的参考指令有功电流有效值和参考指令无功电流的有效值，进而得到两变流器的参考指令电流；

根据参考指令电流通过改进滑模策略得到变流器的输出电压，使得铁路功率调节器输出电流被跟踪控制。

优选地，两供电臂的参考指令有功电流有效值I_c1pref、I_c2pref分别表示为：

两供电臂的参考指令无功电流有效值I_c1qref、I_c2qref分别表示为：