[发明专利]基于小信号扰动注入的对牵引网和机车阻抗测试的方法

说明书

本发明提供的基于小信号扰动注入的对牵引网和机车阻抗测试的方法，运用多个H桥变流器通过变换连接方式，将该多个级联的H桥接入牵引网‑机车耦合系统；通过所述级联H桥向牵引网‑机车耦合系统注入扰动信号，获得牵引网‑机车耦合系统的扰动响应；对所述扰动响应进行傅里叶分析，获得牵引网频率‑阻抗曲线或机车变流器频率‑阻抗曲线；本发明提供的方法，能够得到更为准确的频率‑阻抗模型。

技术领域

本发明涉及电气化铁道技术领域，尤其涉及一种基于小信号扰动注入的对牵引网和机车阻抗测试的方法。

背景技术

为了满足电气化铁路大容量、高效率的要求，越来越多采用AC-DC-AC牵引传动系统的新型机车，如大功率机车和动车组(以下简称机车)，投入使用。牵引网为机车提供电能，这就形成了相互作用的机车-牵引网(L-N)耦合系统。机车的电力电子变流器将非线性引入牵引网，使机车和牵引网之间的相互作用关系更加复杂。当L-N耦合系统中引入小信号扰动时，这种相互作用可能导致L-N系统的不稳定。其中一种不稳定现象是高次谐波谐振。这类不稳定现象不仅危害牵引网，而且对机车的控制系统也有一定的影响。因此，为了保证运行中的机车的安全性，有必要研究不稳定性问题，从而能够预测不稳定问题的发生。

小信号阻抗法是评估稳定性问题的有力工具，广泛应用在源-负载系统中。最初是针对直流电力电子系统中的变流器滤波器和一般源-负载相互作用问题而提出的。后来，应用在三相交流系统，如并网逆变系统，分布式电力系统和变流器-滤波系统。电气化铁路是典型的单相源-负载系统，牵引网是具有分布式参数的复杂网络，机车的牵引传动系统包含多个电力电子电路。因此，小信号阻抗法也可以用来分析车-网耦合系统的稳定性问题。获得机车和牵引网的阻抗模型对于小信号阻抗分析法尤为重要。向机车、牵引网注入小信号扰动，通过电压或电流响应计算小信号阻抗，能够获得机车和牵引网的阻抗-频率特性。

目前针对牵引网的阻抗测试，常见的方法是运用并联电路的方法通过注入小信号电压扰动，通过对电流响应和电压扰动进行傅里叶分析，计算得出阻抗频率特性。当机车运行在铁路线路上时，很难得到准确的牵引网阻抗特性，因为所计算得到的频率阻抗包含了机车的阻抗。针对机车变流器的阻抗测试，常见的方法是运用并联电路注入电流扰动，或者运用串联电路注入电压扰动，然后通过对扰动信号和响应进行傅里叶分析，计算得出机车变流器的阻抗频率特性。但是所计算得到的机车变流器的频率阻抗的准确性受小信号扰动幅值影响，因为电流扰动和电压扰动不能完全作用在机车变流器。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于小信号扰动注入的对牵引网和机车阻抗测试的方法，用于解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

基于小信号扰动注入的对牵引网和机车阻抗测试的方法，包括：

将多个H桥级联；

将该多个级联的H桥接入牵引网-机车耦合系统的公共连接点；

通过多个H桥向牵引网-机车耦合系统的公共连接点注入扰动信号，获得牵引网-机车耦合系统的扰动响应；

对信号响应进行傅里叶分析，获得牵引网频率-阻抗曲线或机车变流器频率-阻抗曲线。

优选地，

将多个H桥级联包括，将多个H桥相互串联；

将该多个级联的H桥接入牵引网-机车耦合系统的公共连接点包括，将该相互串联的多个H桥与牵引网-机车耦合系统相并联；

通过多个H桥向牵引网-机车耦合系统的公共连接点注入扰动信号，获得牵引网-机车耦合系统的扰动响应包括，通过多个相互串联的H桥向牵引网-机车耦合系统的公共连接点注入并联电流扰动信号i_ptb，获得牵引网-机车耦合系统的小信号电压响应u_{r_ptb}；