[发明专利]用于供电系统光伏发电分相控制方法及光伏牵引供电系统

说明书

本发明公开了一种用于供电系统的光伏发电分相控制方法，采集光伏逆变器三相电压、三相电流瞬时值，计算得到光伏逆变器经相电压和相电流注入牵引侧的有功功率和无功功率；基于牵引侧与光伏低压侧的电压电流关系及牵引侧机车负载状态，确定光伏逆变器的输出策略，并生成注入牵引侧的三相电流标幺值；基于所述输出策略及注入牵引侧的三相电流标幺值，控制光伏逆变器各相电流的输出电流跟踪三相电流标幺值以完成对牵引侧负载的供电；该方法提高了牵引侧光伏逆变系统的直观性、快速性和稳定性。本发明还公开了一种光伏牵引供电系统，该三相光伏发电系统可直接接入三相电力系统，避免了由单相变压器引起的三相系统的不平衡电流、无功环流和振荡功率。

技术领域

本发明涉及牵引供电技术领域，具体涉及一种用于供电系统的光伏发电分相控制方法及光伏牵引供电系统。

背景技术

在能源危机与环境污染的双重压力下，以光伏为代表的可再生能源得到快速发展，光伏发电具有清洁、无污染、无噪声、规模可构等特点，是解决能源危机的最佳选择之一。目前光伏发电的发展正受国家政策的大力支持，光伏发电技术的快速发展为其在铁路领域的推广应用提供了契机。铁路运输企业规模庞大，拥有大量的站舍、库房、地产等，如果把这些设施最大程度地利用起来，大力开发分布式光伏发电项目，可节省大量的用电成本。

背靠背光伏集成结构是采用两台单相变压器完成电网电压与牵引侧电压的变换，当一个牵引臂上有机车负载时，电力通过与特定牵引臂相连的相应变流器输送，然而，在牵引臂无机车负载的情况下，光伏发电是由一个或两个单相变压器通过不平衡电流和振荡功率输送至电网，存在结构复杂、集成不集中、高压侧电流不平衡和功率振荡不恒定的问题。

同时，对于向两个供电臂上的单相负荷进行供电时通常采用基于αβ0旋转坐标系、基于静止坐标系的分相电流控制方法，αβ0旋转坐标系的分相电流控制方法是将abc坐标系下的三相瞬时电压映射到αβ0坐标系中的瞬时电压，其优势之一是将零序分量从abc坐标系中分离出来，以使用较少变量完成不同目标的控制，但该方法存在结构复杂、控制参数难整定等缺点，且容易受到输入电压波动和输出电流变化的影响；而基于αβ静止坐标系的分相电流控制方法是将abc静止坐标系下的相电压和线电流瞬时值变换到αβ静止坐标系中，该方法在一定程度上提高了整流器的抗干扰能力，但控制参数不直观，坐标变换增加了控制时间，因此，以上两种方法均是依据两个独立的可调参数灵活的控制多个不同的目标，而采用分序控制的方法，也会存在其正、负序电流值只考虑了三相负载，不适合作为单相负载的牵引供电系统电气化列车的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的第一个目的是针对单相机车负荷供电，提供了一种静止坐标系下的分相电流控制方法，该方法充分利用了牵引侧和光伏逆变器各相之间的对应关系，采用该分相电流控制方法提高了逆变系统的直观性、快速性和稳定性，该方法能够实现在不提取电压序列的情况下产生不对称电流，实现对牵引供电臂负载的快速跟踪，并通过特定的相位实现最大有功功率传递，该方法还具有实施便捷、控制简单、动态响应快等优势。

本发明的第二个目的是提供了一种基于逆V/v牵引变压器的三相光伏牵引供电系统，本发明采用逆V/v变压器结构实现了三相光伏发电系统到两相牵引供电系统的集成，该三相光伏发电系统可直接接入三相电力系统，避免了由单相变压器引起的三相系统的不平衡电流和振荡功率，而且当一个牵引臂上有机车负载时，可注入适当的电流将总有功功率传递给机车负载以改善电能质量；与单相变压器集成配置相比，该三相光伏牵引供电系统具有结构简单、集成集中的特点。

本发明所采用的第一个技术方案是：一种用于供电系统的光伏发电分相控制方法，所述供电系统包括光伏发电系统、牵引供电系统和电网电力系统，其中所述光伏发电系统通过逆V/v牵引变压器与所述牵引供电系统连接，所述牵引供电系统通过牵引变压器与电网电力系统连接，所述光伏发电系统包括光伏阵列、光伏逆变器和Y/Y变压器，所述方法包括以下步骤：

S1：采集光伏逆变器三相电压、三相电流瞬时值，计算得到光伏逆变器经相电压和相电流注入牵引侧的有功功率和无功功率；