專利名稱：可回饋制動能量的磁浮列車牽引供電系統(tǒng)抑制網側諧波的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于抑制電流諧波的方法，尤其涉及一種用二極管不控整流 和晶閘管相控整流的交流一直流變換裝置提供牽引電力的磁浮牽引供 電系統(tǒng)的抑制諧波方法。
背景技術：
現(xiàn)有的高速磁浮列車的牽引供電系統(tǒng)使用的是由二極管不控整流 和晶閘管相控整流組成的交流一直流變換裝置和串聯(lián)的逆變器，這種交 流一直流變換裝置沒有將列車制動時的制動能量回饋電網的功能，而且 會使電網網側電流波形產生畸變，使之含有豐富的低次諧波電流。這種 稱作諧波污染的現(xiàn)象將使供電系統(tǒng)的功率因素降低，大量的無功電流使 電網輸電損耗增加，影響整個電網的供電質量。
專利號200410024636.6，名稱為《整流、濾波、無功補償裝置》的 中國發(fā)明專利提出了使用四象限變流器代替現(xiàn)有的交流一 直流變換裝 置作為高速磁浮供電系統(tǒng)的一部分，不僅在列車處于牽引狀態(tài)時，將電 網的電力變換后供給列車負載，在列車處于制動時又可將制動能量回饋 給電網。同時，由于四象限變流器開關的頻率高，能有效地減少低次諧 波的產生，降低了網側電流的畸變率，提高了電網的供電質量，在列車 牽引時功率因數可為l，在制動回饋時功率因素可為負1。
但是由于用同容量等級的四象限變流器來替代現(xiàn)有交流一直流變 換裝置作高速磁浮的牽弓I供電系統(tǒng)在成本上過于昂貴，在財力上受到了 極大的限制而難于實現(xiàn)。
本發(fā)明的發(fā)明人在對長大干線的磁浮交通進行深入分析后，認為由
3于在長大干線上由同一變電站供應牽引電力行駛的列車不止一輛，列車的制動能量將為其它處于牽引狀態(tài)的行駛列車所吸收，實際上可回饋到電網的能量小于現(xiàn)交流一直流變換裝置的容量，因此可利用原有的交流一直流變換裝置來提供牽引動力，利用并聯(lián)的小容量的四象限變流器回饋制動能量，由控制器在牽引時關斷四象限變流器的工作，在回饋時啟動四限象變流器工作(已另案申請，故不作詳述)。但該技術方案因牽引時四限象變流器停止工作，不能發(fā)揮其抑制諧波的功能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種可回饋制動能量的磁浮列車牽引供電系統(tǒng)抑制網側諧波的方法，解決在交流一直流變換裝置和并聯(lián)的小容量的四象限變流器組成的可回饋制動能量的磁浮牽引供電系統(tǒng)中，控制器在交流一直流變換裝置提供牽引能量時，控制四象限變流器功率開關管的開通或關斷，補償無功及諧波電流起抑制電網網側諧波的技術問題。
本發(fā)明解決上述問題的技術方法是
一種可回饋制動能量的磁浮列車牽引供電系統(tǒng)抑制網側諧波的方法，其特征在于控制器通過電流傳感器和電壓傳感器分別獲取交流一直流變換裝置的輸入電流和輸入電壓、三相四象限變流器的交流電流和直流母線電壓，控制器的單片機或數據信號處理器將上述輸入電流和輸入電壓經dq坐標變換成旋轉坐標下的電流和電壓，該旋轉坐標下的電流和電壓經低通濾波器后將電流分別做電壓方向上投影，并將上述投影與正負直流母線電壓的差值經比例積分控制器調節(jié)后的結果比較得到電流有功分量在q軸和d軸上的投影，再將該電流有功分量在q軸和d軸上的投影以從鎖相環(huán)由輸入電壓提取的角頻率反變換可獲得基波電流有功分量，該基波電流有功分量與輸入 流之差即為給定的補償電流分量，將該補償電流分量與電流傳感器實際檢測的三相四象限變流器的交流電流比較得到誤差信號，最后用無差拍的預測電流控制方法以此誤差信號計算此時三相四象限變流器各功率開關管開通時間、以及開通時間與關斷時間的占空比，從而確定和發(fā)出三相四象限變流器各功率開關
管的PWM控制信號。
本發(fā)明的有益效果是
1. 本發(fā)明可以抑制牽引供電系統(tǒng)的諧波，降低其總諧波畸變率(THD)使功率因素接近l，改善了電網的供電質量，且顯著地提高能
量利用率。
2. 用己應用于四象限變流器的無差拍預測電流控制方法解決當前預測電流控制方法中數字控制滯后，交流電采樣通道延遲等因素對四象限流器電流環(huán)性能的影響，提高控制器對電感參數的魯棒性。


圖1是使用本發(fā)明的磁浮列車牽引供電系統(tǒng)。圖2是本發(fā)明四象限變流器有源濾波的控制框圖。
具體實施例方式
請參閱圖1，應用本發(fā)明的磁浮列車牽引供電系統(tǒng)除逆變器3外還包含二極管不控整流器和晶閘管相控整流器串聯(lián)組成的交流一直流變換裝置2、小容量的三相四象限變流器4和控制裝置5，該控制裝置5主要由電流傳感器、電壓傳感器、單片機或數字信號處理器(DSP)組成，該三相四象限變流器4的交流端通過變壓器分別與該交流一直流變換裝置2的交流端及電網1連接，該三相四象限變流器4的直流端與該交流 一 直流變換裝置2直流端的直流母線連接構成共同的直流母線對作為負載3的磁浮列車供電?？刂蒲b置5的電流傳感器和電壓傳感器分別獲取交流一直流變換裝置2交流端的輸入電流"和輸入電壓us、三相四象限變流器4的交流電流ie及正負直流母線電壓Vde、 V*dc。請參閱圖2，控制裝置5的單片機或DSP將輸入電流h和輸入電壓
Us經過dq坐標變換得到旋轉坐標系下的電流i,q、 iw和電壓Usq、 Usd，該旋轉坐標系下的電流i,q、 iw和電壓Usq、 Usd經低通濾波器LPF濾波后將電流ikp i,d分別做電壓Usq、 Usd方向上的投影，并將上述投影ipq、 ipd與
正負直流母線電壓vdc、 V*dc的差值經比例積分控制器PI調節(jié)后的結果比較得到電流有功分量在q軸和d軸的投影i,pd、 ilpq，再將該投影i,pd、ilpq以從鎖相環(huán)PLL由輸入電壓Us提取的角頻率o)反變換獲得基波電流有功分量if，該基波電流有功分量if與輸入電流h之差即為給定的補償電流分量i、，將補償電流分量i 與實際檢測的三相四象限變流器4的交流電流ie比較得到誤差信號，最后將已用于三相四象限變流器的無差拍預電流控制方法以此誤差信號計算此時三相四象限變流器4各功率開關管開通時間Ts、以及開通與關斷時間的占空比L，以而確定和發(fā)出三相四象限變流器各功率開關管的PWM控制信號。這樣就可以使三相四象限變流器在交流一直流變換裝置向列車負載輸出牽引電能時將三相四象限變流器作為有源濾波器，有效地抑制電網1網側電流產生畸變波形，減少無功電流和輸電損耗，將功率因素接近于l，極大地改善電網的供電質量；而在列車制動時，三相四象限變流器又恢復其向電網1回饋制動能量的功能。
本發(fā)明使用的無差拍預測電流控制方法具有跟蹤快速的優(yōu)點，它克服現(xiàn)有一般數字控制中控制滯后、低通濾波延遲等因素對控制器由于電感參數變化帶來的影響，降低了控制器對電感參數的魯棒性，提高了控制器輸出保持不變的能力。
權利要求
1、可回饋制動能量的磁浮列車牽引供電系統(tǒng)抑制網側諧波的方法，其特征在于控制器通過電流傳感器和電壓傳感器分別獲取交流-直流變換裝置的輸入電流和輸入電壓、三相四象限變流器的交流電流和直流母線電壓，控制器的單片機或數據信號處理器將上述輸入電流和輸入電壓經dq坐標變換成旋轉坐標下的電流和電壓，該旋轉坐標下的電流和電壓經低通濾波器后將電流分別做電壓方向上投影，并將上述投影與正負直流母線電壓的差值經比例積分控制器調節(jié)后的結果比較得到電流有功分量在q軸和d軸上的投影，再將該電流有功分量在q軸和d軸上的投影以從鎖相環(huán)由輸入電壓提取的角頻率反變換可獲得基波電流有功分量，該基波電流有功分量與輸入電流之差即為給定的補償電流分量，將該補償電流分量與電流傳感器實際檢測的三相四象限變流器的交流電流比較得到誤差信號，最后用無差拍的預測電流控制方法以此誤差信號計算此時三相四象限變流器各功率開關管開通時間、以及開通與關斷時間的占空比，從而確定和發(fā)出三相四象限變流器各功率開關管的PWM控制信號。
全文摘要
本發(fā)明屬于供電?？苫仞佒苿幽芰康拇鸥×熊嚑恳╇娤到y(tǒng)抑制網側諧波的方法，控制器將交流—直流變換裝置的輸入電流和輸入電壓經dq坐標變換成旋轉坐標下的電流和電壓，該電流和電壓經低通濾波器后將電流分別做電壓方向上投影，將該投影與正負直流母線電壓的差值經比例積分控制器調節(jié)后的結果比較得到電流有功分量在q、d軸上的投影，再將該q、d軸上的投影以從鎖相環(huán)由輸入電壓提取的角頻率反變換得基波電流有功分量，該基波電流有功分量與輸入電流差為補償電流分量，將其與實測的三相四象限變流器的交流電流比較得誤差信號，用無差拍預測電流控制方法以此誤差信號計算此時三相四象限變流器各功率開關管開通時間和占空比，從而發(fā)出各功率開關管的PWM控制信號。
文檔編號B60L13/00GK101638061SQ20091019459
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權日2009年8月26日
發(fā)明者史黎明, 湖 孫, 張立偉, 楊中平, 瀅 林, 飛 林, 游小杰, 王琛琛, 賀明智, 鄭瓊林, 郝瑞祥, 黃先進 申請人:上海磁浮交通發(fā)展有限公司;上海磁浮交通工程技術研究中心