[发明专利]一种接触网电能质量以及能量利用效率优化方法

权利要求书

1.一种接触网电能质量以及能量利用效率优化方法，其特征在于，接触网中采用背靠背结构的AC-DC-AC铁路功率调节装置RPC连接不同的供电臂，

实现不同供电臂之间电能的流动，AC-DC-AC装置为两个AC-DC装置背靠背连接，实现功率的双向流动，AC-DC装置采用模块化多电平换流器MMC；

优化各个换相节点处功率调节装置RPC功率流动，其方法如下，采集每个供电臂上车辆需求功率，中央控制器根据各点功率优化传输功率，对接触网中各牵引变电站以及供电臂进行编号，牵引变电站依次编号为TS₁、TS₂、…TS_n，各供电臂上车辆依次编号为M₁、M₂、…M_n，每条供电臂上车辆牵引功率依次编号为P₁、P₂、…P_n，车辆牵引时为正，制动时为负，两供电臂之间功率调节装置RPC传输功率依次为S₁、S₂、…S_n，功率从左到右流动为正，从右往左为负，从牵引变电站到供电臂的功率编号为N₁、N₂、…N_n，若相邻奇偶供电臂功率之和大于零步骤如下，

Step1：测量功率各节点处功率P₁、P₂、…P_n，S₁、S₂、…S_n，N₁、N₂、…N_n，由于每套功率调节装置RPC连接两条供电臂，左边供电臂排序为奇数，记为2k-1，右边供电臂排序为偶数，记为2k，

Step2：如果车辆从接触网获得的功率奇数项与偶数项之积小于0，则每个功率调节装置RPC转换的功率计算方法如下，否则进行下一步，

若N_2k-10，N_2k0

S_2k-1＝min{N_2k/η,|N_2k-1|}

若N_2k-10，N_2k0

S_2k-1＝-ηmin{N_2k-1/η,|N_2k|}

Step3：从接触网测得的所有数据中找出小于零的项，

若小于零的项为偶数，当N_k-1大于零时，功率调节装置RPC功率为：

S_k＝-ηmin{N_k-1/η,|N_k|}

若小于零的项为奇数当N_k-1大于零时当N_k-1大于零时功率调节装置RPC传输功率为：

S_k＝ηmin{N_k+1/η,|N_k|}

η表示DC/AC效率；

若相邻奇偶供电臂功率之和小于零，其方法如下，采集每个供电臂上车辆需求功率，中央控制器根据各点功率优化传输功率，其目的为控制所有从接触网传输的功率N₁、N₂、…N_n之和趋近于零，当从接触网传输的功率N₁、N₂、…N_n之和趋近于零时接触网对电网的影响将降到最小，中央控制器需要对每个功率调节装置RPC的出力做同一调配，其算法采用功率从两端往中间传输为原则，且尽量保证三相功率平衡，步骤如下

Step1：测量接触网中车辆需求功率，牵引表示为正，制动表示为负，对其供电臂L1,L2区间车辆运行功率N₁，N₂，N_n-1，N_n，判断N₁，N₂，N_n-1，N_n的大小，

Step2：若N₁，N₂一正一负，

若N₁，N₂之和为正，则

S₁＝-sgn(N₁-N₂)min{|N₁|，|N₂|}

对下一条供电臂上功率N₃的计算，若之和大于零则执行步骤4，若之和小于零则说明制动功率大于牵引功率，能量需要向下一供电臂继续传输，依次类推，可得下面优化公式，

S₁＝-sgn(N₁-N₂)min{|N₁|，|N₂|}

S₂＝sgn(S₁-N₂)(S₁+N₃)

……

S_n-1＝sgn(S_n-2-N_n-1)(S_n-2+N_n)

若N₁，N₂之和为负，则说明有多余的制动功率，则第一二个功率调节装置RPC需要传输的功率为，判断第三条供电臂上功率情况，将三条供电臂上的功率相加，若为正，说明制动能量能完全吸收，若为负则说明还需要向后传递制动功率，

S₁＝-sgn(N₁-N₂)min{|N₁|，|N₂|}

S₂＝sgn(S₁-N₂)(S₁+N₃)

……

S_n-1＝sgn(S_n-2-N_n-1)(S_n-2+N_n)

Step3：若N₁，N₂都为负，则，

S₁＝-N₁

S₂＝-(N₁+N₂)

S₁＝-sgn(N₁-N₂)min{|N₁|，|N₂|}

S₂＝sgn(S₁-N₂)(S₁+N₃)

……

S_n-1＝sgn(S_n-2-N_n-1)(S_n-2+N_n)

Step4：若N₁，N₂都为正，则将两段供电臂看作一条供电臂，判断第三条供电臂上的功率N₃，若N₃为负则将第三条上的功率与其前面两条供电臂的功率相加，若之和为正则一二个功率调节装置RPC传输功率如下，若N₃为正，则进入下一步，

S₂＝N₃

S₁＝min(0，S₂+N₂)

Step5：将N₁，N₂，N₃作为一个整体，判断第四条供电臂上的功率N₄，若N₄为负则将第三条上的功率与其前面两条供电臂的功率相加，若之和为正则一二个功率调节装置RPC传输功率为，若N₄为正，则进入下一步，

S₃＝N₄

S₂＝min(0，S₃+N₄)

Step6：根据接触网上供电臂的数量依次类推，可以得到下面的计算公式，

S_n-1＝N_n

S_n-2＝min(0，S_n-1+N_n-1)

……

S₁＝min(0，S₂+N₂)。