高速鐵路牽引網(wǎng)的低頻振蕩抑制方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及告訴鐵路控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種高速鐵路牽引網(wǎng)的低頻振蕩 抑制方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在國內(nèi)，新型交直交電力機(jī)車與動(dòng)車組W其功率因數(shù)高、牽引力大、可靠性高 等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用。但動(dòng)車組的大量使用也給我國電氣化鐵路帶來了新的問題:牽引網(wǎng)低 頻振蕩。單相脈沖整流器具有功率因數(shù)高、可控性好、能量可雙向流動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用 于動(dòng)車組整流器（line-side convener，LSC)，其普遍采用脈寬調(diào)制技術(shù)，控制策略和控制 參數(shù)對(duì)外部電源條件比較敏感。由于牽引網(wǎng)與動(dòng)車組在電氣上緊密禪合，一旦動(dòng)車組LSC的 控制參數(shù)和牽引網(wǎng)參數(shù)不匹配，就容易引發(fā)高鐵牽引網(wǎng)低頻振蕩問題。
[0003] 瞬態(tài)直接電流控制策略（Transient Qirrent Control Strategy,TCCS)具有拓?fù)?簡單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、能有效抑制網(wǎng)側(cè)諧波、直流側(cè)電壓穩(wěn)定快等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于動(dòng)車組LSC 中。但目前普遍利用基于傳統(tǒng)PI(比例積分)控制器的TCCS，由于動(dòng)車組LSC是典型的非線性 系統(tǒng)，對(duì)外部干擾和負(fù)載參數(shù)變化比較敏感，采用傳統(tǒng)PI控制很難得到良好的跟蹤性能和 魯棒特性。
[0004] 當(dāng)多臺(tái)動(dòng)車組同時(shí)啟動(dòng)時(shí)，動(dòng)車組LSC采用基于傳統(tǒng)PI控制器的TCCS容易引發(fā)牽 引網(wǎng)低頻振蕩，影響高速鐵路牽引網(wǎng)的安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引基于此，有必要針對(duì)傳統(tǒng)方案影響高速鐵路牽引網(wǎng)安全性的技術(shù)問題，提供一種 局速鐵路牽引網(wǎng)的低頻振蕩抑制方法和系統(tǒng)。
[0006] -種高速鐵路牽引網(wǎng)的低頻振蕩抑制方法，包括如下步驟：
[0007] 將高速鐵路牽引網(wǎng)的電流內(nèi)環(huán)等效為一階慣性環(huán)路，從所述一階慣性環(huán)路中獲取 電流內(nèi)環(huán)等效時(shí)間常數(shù)；
[0008] 將電壓采樣小慣性時(shí)間常數(shù)與所述電流內(nèi)環(huán)等效時(shí)間常數(shù)合并，生成控制時(shí)間常 數(shù)；
[0009] 根據(jù)所述控制時(shí)間常數(shù)、高速鐵路牽引網(wǎng)的直流側(cè)支撐電容建立反饋控制器；
[0010] 獲取高速鐵路牽引網(wǎng)的直流側(cè)輸出電壓給定值和直流側(cè)電壓輸出值之差，得到電 壓差，將所述電壓差輸入所述反饋控制器；
[0011] 獲取所述反饋控制器的輸出參數(shù)，進(jìn)而獲得動(dòng)車組網(wǎng)側(cè)整流器調(diào)制信號(hào)的指令 值，實(shí)現(xiàn)高速鐵路牽引網(wǎng)的低頻振蕩抑制。
[0012] -種高速鐵路牽引網(wǎng)的低頻振蕩抑制系統(tǒng)，包括：
[0013] 獲取模塊，用于將高速鐵路牽引網(wǎng)的電流內(nèi)環(huán)等效為一階慣性環(huán)路，從所述一階 慣性環(huán)路中獲取電流內(nèi)環(huán)等效時(shí)間常數(shù)；
[0014] 生成模塊，用于將電壓采樣小慣性時(shí)間常數(shù)與所述電流內(nèi)環(huán)等效時(shí)間常數(shù)合并， 生成控制時(shí)間常數(shù)；
[0015] 建立模塊，用于根據(jù)所述控制時(shí)間常數(shù)、高速鐵路牽引網(wǎng)的直流側(cè)支撐電容建立 反饋控制器；
[0016] 輸入模塊，用于獲取高速鐵路牽引網(wǎng)的直流側(cè)輸出電壓給定值和直流側(cè)電壓輸出 值之差，得到電壓差，將所述電壓差輸入所述反饋控制器；
[0017] 調(diào)制模塊，用于獲取所述反饋控制器的輸出參數(shù)，進(jìn)而獲得動(dòng)車組網(wǎng)側(cè)整流器調(diào) 制信號(hào)的指令值，實(shí)現(xiàn)高速鐵路牽引網(wǎng)的低頻振蕩抑制。
[0018] 上述高速鐵路牽引網(wǎng)的低頻振蕩抑制方法和系統(tǒng)，將一階慣性環(huán)路的電壓采樣小 慣性時(shí)間常數(shù)與電流內(nèi)環(huán)等效時(shí)間常數(shù)合并為控制時(shí)間常數(shù)后，建立反饋控制器，將高速 鐵路牽引網(wǎng)的直流側(cè)輸出電壓給定值和直流側(cè)電壓輸出值之間的電壓差輸入上述反饋控 制器，利用上述反饋控制器的輸出參數(shù)實(shí)現(xiàn)高速鐵路牽引網(wǎng)低頻振蕩的抑制，可W保證高 速鐵路牽引網(wǎng)的安全性，具有良好動(dòng)態(tài)跟蹤性能和較好的魯棒性。
【附圖說明】
[0019] 圖1為一個(gè)實(shí)施例的高速鐵路牽引網(wǎng)的低頻振蕩抑制方法流程圖；
[0020] 圖2為一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)?？刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3為一個(gè)實(shí)施例的高速鐵路牽引網(wǎng)的等效反饋控制結(jié)構(gòu)圖；
[0022] 圖4為一個(gè)實(shí)施例的高速鐵路牽引網(wǎng)的低頻振蕩抑制方法的控制框圖；
[0023] 圖5為一個(gè)實(shí)施例的高速鐵路牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖6為一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)側(cè)電壓、電流波形和動(dòng)車組側(cè)電壓、電流波形及其局部放 大波形示意圖；
[0025] 圖7為一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)側(cè)電壓、電流波形和動(dòng)車組側(cè)電壓、電流波形及其局部放 大波形示意圖；
[0026] 圖8為一個(gè)實(shí)施例的高速鐵路牽引網(wǎng)的低頻振蕩抑制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的高速鐵路牽引網(wǎng)的低頻振蕩抑制方法和系統(tǒng)的具體實(shí) 施方式作詳細(xì)描述。
[0028] 參考圖1，圖1所示為一個(gè)實(shí)施例的高速鐵路牽引網(wǎng)的低頻振蕩抑制方法流程圖， 包括如下步驟：
[0029] S10,將高速鐵路牽引網(wǎng)的電流內(nèi)環(huán)等效為一階慣性環(huán)路，從所述一階慣性環(huán)路中 獲取電流內(nèi)環(huán)等效時(shí)間常數(shù)；
[0030] 上述步驟中，可W對(duì)高速鐵路牽引網(wǎng)中的各個(gè)電流環(huán)路進(jìn)行相應(yīng)的等效，W便從 等效處理后的電路中獲取所需參數(shù)。
[0031] S20,將電壓采樣小慣性時(shí)間常數(shù)與所述電流內(nèi)環(huán)等效時(shí)間常數(shù)合并，生成控制時(shí) 間常數(shù)；
[0032] 在一個(gè)實(shí)施例中，上述步驟S20,將電壓采樣小慣性時(shí)間常數(shù)與所述電流內(nèi)環(huán)等效 時(shí)間常數(shù)合并，生成控制時(shí)間常數(shù)的步驟可W包括：
[0033] 將所述電壓采樣小慣性時(shí)間常數(shù)與電流內(nèi)環(huán)等效時(shí)間常數(shù)代入預(yù)設(shè)的合并公式， 通過計(jì)算所述合并公式的結(jié)果得到控制時(shí)間常數(shù)；
[0034] 所述合并公式為：Tev = Tv+k*Ti; Tev表示控制時(shí)間常數(shù)，Tv表示電壓采樣小慣性時(shí) 間常數(shù)，T康示電流內(nèi)環(huán)等效時(shí)間常數(shù)，k表示控制參數(shù)，符號(hào)*表示相乘。
[0035] 本實(shí)施例中，上述控制參數(shù)k可W根據(jù)相應(yīng)電流內(nèi)環(huán)的相關(guān)特征進(jìn)行確定，一般情 況下，可W設(shè)置為2、3或者4等值。根據(jù)電壓采樣小慣性時(shí)間常數(shù)與電流內(nèi)環(huán)等效時(shí)間常數(shù) 所合并的控制時(shí)間常數(shù)，可W簡化后續(xù)反饋控制器的建立過程。
[0036] 作為一個(gè)實(shí)施例，上述控制參數(shù)k的取值可W為3。
[0037] S30,根據(jù)所述控制時(shí)間常數(shù)、高速鐵路牽引網(wǎng)的直流側(cè)支撐電容建立反饋控制 器；
[0038] 上述步驟中，可W先根據(jù)控制時(shí)間常數(shù)、高速鐵路牽引網(wǎng)的直流側(cè)支撐電容等參 數(shù)建立內(nèi)部模型或者內(nèi)膜控制器等中間結(jié)構(gòu)，再利用上述中間結(jié)構(gòu)進(jìn)行反饋控制器的建 立，W確保所建立的反饋控制器的準(zhǔn)確性。
[0039] 在一個(gè)實(shí)施例中，上述步驟S30,根據(jù)所述控制時(shí)間常數(shù)、高速鐵路牽引網(wǎng)的直流 側(cè)支撐電容建立反饋控制器的步驟可W包括：
[0040] 所述根據(jù)所述控制時(shí)間常數(shù)、高速鐵路牽引網(wǎng)的直流側(cè)支撐電容建立高速鐵路牽 引網(wǎng)中電壓外環(huán)的內(nèi)部模型;其中，所述內(nèi)部模型為
，Gm(S)為電壓外環(huán) 的內(nèi)部模型，Cd為高速鐵路牽引網(wǎng)的直流側(cè)支撐電容，Tev為控制時(shí)間常數(shù)；
[0041] 向電壓外環(huán)的內(nèi)部模型加入低通濾波器，得到內(nèi)模控制器；所述內(nèi)模控制器為 C,(.、')=斬1 V)，其中，Cimc(S)為內(nèi)?？刂破鳎珿m(S)為電壓外環(huán)的內(nèi)部模型，L(S)為低通
濾波器；
[0042] 利用所述內(nèi)?？刂破鹘⒎答伩刂破鳎龇答伩刂破鳛椋?其中，F(xiàn)(S)為反饋控制器，Cimc(S)為內(nèi)模控制器。
[0043] 作為一個(gè)實(shí)施例，上述內(nèi)?？刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)示意圖可W如圖2所示，圖2中，Udc為直流 側(cè)電壓輸出值，為直流側(cè)輸出電壓給定值，Tv表示電壓采樣小慣性時(shí)間常數(shù)，Gm(S)為電 壓外環(huán)的內(nèi)部模型，Cd為高速鐵路牽引網(wǎng)的直流側(cè)支撐電容，Gi(S)為電流內(nèi)環(huán)等效傳遞函 數(shù)、Gp(S)為