[发明专利]适用于潮流仿真计算的逆变回馈型再生装置模拟方法

说明书

本发明提供了适用于潮流仿真计算的逆变回馈型再生装置模拟方法，包括以下步骤：建立主电路模型，由两个支路并联形成，其中支路一由开关元件K₁、电阻元件R、受控电压源U_iv串联形成，支路二由开关元件K₂、受控电流源I_iv串联形成；建立控制系统计算单元，其依据仿真前设置的恒定参数和在仿真中采集的主电路模型的直流网侧电压u_dc和直流网侧输入电流i_dc，进行每个仿真步长的计算。本发明通过建立通用性的主电路模型和控制系统计算单元，来模拟逆变回馈型再生装置复杂的电气外特性，无需搭建含有大量电力电子器件的变换器电路，既满足了工程精度需求，又保证了仿真速度。

技术领域

本发明属于轨道交通供电系统潮流仿真计算技术领域，特别涉及一种适用于潮流仿真计算的逆变回馈型再生装置模拟方法。

背景技术

目前城市轨道交通供电系统大多采用整流机组，将电能从三相交流电转换为直流电给列车供电。由于整流机组的二极管整流电路只能单向流动能量，因此列车在频繁制动时产生的大量再生制动能量将无法通过整流机组返回至供电系统上级交流网络。若列车产生的再生制动能量无法被相邻列车吸收，将被消耗在制动电阻或制动闸瓦上，造成能量浪费并导致隧道温升。

为解决上述问题，可以在城市轨道交通直流供电网（例如在牵引变电所直流母线位置）安装逆变回馈型再生装置。如图1所示，逆变回馈型再生装置一般包括变换器、变压器、电压传感器、电流传感器等主要组成部分。交流网侧可以是中压环网，也可以是低压配电环网。变换器用于实现和控制能量从轨道交通供电系统直流网侧到交流网侧的流动。变换器的拓扑结构可选择两电平变流器拓扑、三电平变流器拓扑、多电平变流器拓扑、级联式多电平变流器拓扑和MC结构等拓扑结构中的一种，其中变流器可以采用IGBT、IGCT、SIC等各种电力电子器件来实现。电压传感器用于采集逆变回馈型再生装置的直流网侧电压。电流传感器用于采集逆变回馈型再生装置的直流网侧电流。

将逆变回馈型再生装置安装于轨道交通供电系统直流网主要是为了实现节能稳压作用。当列车制动并回馈再生能量时，直流网压将上升，逆变回馈型再生装置为充电状态，吸收列车再生能量，并抑制直流网压上升。目前逆变回馈型再生装置最普通采用的控制策略是基于采集的直流网侧电压、直流网侧电流以及设置的额定功率、逆变阈值、等效内阻等参数，控制和切换逆变回馈型再生装置的逆变状态或待机状态，控制原理如下：

（1）当直流网侧电压小于逆变阈值

逆变回馈型再生装置为待机状态，不逆变。

（2）当直流网侧电压不小于逆变阈值

1）输入功率未达到额定功率

逆变回馈型再生装置为恒压逆变状态，将能量从直流网侧逆变至交流网侧，并将直流网压稳定在逆变阈值。

2）输入功率达到额定功率

逆变回馈型再生装置为恒功率逆变状态，将能量从直流网侧逆变至交流网侧，并以额定功率进行逆变，无法将直流网侧电压稳定在逆变阈值。