[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

说明书

本发明公开一种接触网电能质量以及能量利用效率优化方法，其接触网中采用背靠背结构的AC‑DC‑AC装置(RPC)连接不同的供电臂，车辆牵引或者制动时RPC提供电能或回收制动能量，本发明中根据采集同一接触网中每段换相臂中牵引或制动功率采用协同优化算法计算每个换相节点处RPC所要提供或吸收的功率，抑制接触网三相不平衡，并提高能量利用率。

技术领域

本发明涉及高铁接触网领域，特别是涉及一种接触网电能质量以及效率利用方法。

背景技术

随着铁路行业的大力发展，电力牵引供电已近成为铁路最为主要的供电方式，电力牵引采用单相交流工频供电制式，由当地供电网降压为车辆供电，但由于车辆接触网采用单向供电，因此造成电网的三相不平衡，对于电网的安全运行造成一定的安全隐患。而且车辆制动时将产生大量的制动能量，若将制动能量直接回馈到电网，有可能增加电网的三相不平衡度，且含有大量的谐波将影响电能质量，目前车辆制动时制动能量大部分都被制动电阻等设备消耗，严重影响能量的利用率，且不符合目前节能环保的要求，因此再生制动能量回收的研究已经成为轨道交通领域的研究热点，能量回收率的提升将使车辆拥有更好的行驶经济性，而且将降低电网侧三相不平衡度，对电网侧的运行将拥有更好的安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以抑制车辆运行时导致的接触网三相不平衡，提高能量利用率的接触网电能质量以及能量利用效率优化方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案

一种接触网电能质量以及能量利用效率优化方法，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RPC装置连接两条供电臂，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RPC装置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|}