[发明专利]一种电力机车谐波治理方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力机车技术领域，具体地说，涉及一种电力机车谐波治理方法。

背景技术

近年来，随着电气化铁路建设速度的不断加快，交流传动技术日趋成熟，并被广泛应用，因此大功率交流传动机车在干线运输中所占据的地位日益重要。然而，大功率交流传动机车的大量应用同时也带来了一些新的电能质量问题。

交流传动机车谐波频谱分布宽，当牵引供电网参数满足一定条件时，牵引供电网可能将某些次数的谐波放大，在某些情况下甚至会发生车网谐振。同时，高次谐波还会导致直流电流电力机车RC回路电阻烧损、车载或变电所的避雷器爆炸、车载设备的绝缘击穿、变电所的交直屏烧损以及保护装置误动作等。这些问题对铁路运输的正常秩序以及电力电网的安全运行均带来了严重的危害。

目前，电气化铁路交流牵引供电网谐波的治理方案主要是在地面进行集中治理。地面谐波治理装置通常安装在牵引变电站或编组站内，并与牵引供电网的馈线并联。

然而，现有的这种治理方式存在诸多缺陷。一方面，谐波治理装置的容量大、电压等级高，因此也就造成了谐波治理装置的可靠性要求高、体积大。这也使得谐波治理装置的器件选型困难、系统设计复杂、占地面积大、一次性投入成本高。另一方面，现有谐波治理装置对于同一供电区中交流机车之间、交直流机车之间产生的谐波无能为力，无法避免谐波在机车之间产生的危害，因此不能从根本上消除车网谐振的隐患。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种电力机车谐波治理方法，所述方法包括：

直流分量分离步骤，对牵引变压器原边传输的交流电进行直流分量分离，分别得到所述交流电的预设次数谐波电流的第一直流分量和第二直流分量；

谐波电压调节量生成步骤，结合预设电流参考值，根据所述交流电的各次谐波电流的第一直流分量和第二直流分量，生成预设次数谐波电压调节量；

控制指令生成步骤，将所述预设次数谐波电压调节量与网侧变流器的输出基波电压进行叠加，合成网侧变流器的目标输出电压，根据所述目标输出电压生成对应的控制指令以控制所述网侧变流器产生补偿电流，从而抵消所述交流电中含有的谐波电流。

根据本发明的一个实施例，所述补偿电流与所述交流电中含有的谐波电流的幅值相等、相位相反。

根据本发明的一个实施例，利用预设低通滤波器对牵引变压器原边传输的交流电进行直流分量分离。

根据本发明的一个实施例，所述预设低通滤波器的截止频率的取值范围包括[10Hz，20Hz]。

根据本发明的一个实施例，对所述交流电进行直流分量分离得到预设次数谐波电流的第一直流分量和第二直流分量的步骤包括：

将所述交流电分别与sinkωt和coskωt相乘，分别得到第一中间电流和第二中间电流；

将所述第一中间电流和第二中间电流分别倍乘后，利用预设低通滤波器对倍乘得到的电流进行滤波，分别得到所述交流电的k次谐波电流的第一直流分量和第二直流分量。

根据本发明的一个实施例，在所述直流分量分离步骤中，分别得到3次谐波电流、5次谐波电流和7次谐波电流的第一直流分量和第二直流分量。

根据本发明的一个实施例，所述谐波电压调节量生成步骤包括：

分别根据所述交流电的各次谐波电流的第一直流分量和第二直流分量计算对应次数的谐波电流；

根据所述各次谐波电流以及所述预设电流参考值，生成预设次数谐波电压调节量。

根据本发明的一个实施例，在所述谐波电压调节量生成步骤中，根据如下表达式来计算交流电的各次谐波电流：

i_k(t)＝I_kpmsin kωt+I_kqm cos kωt

其中，t表示时间，I_kpm和I_kqm分别表示交流电的k次谐波电流i_k的第一直流分量和第二直流分量，ω表示角频率。

根据本发明的一个实施例，在所述谐波电压调节量生成步骤中，

分别根据所述交流电的各次谐波电流的第一直流分量的和以及第二直流分量的和；

将所述各个第一直流分量的和与所述各个第二直流分量的和相加，得到所述交流电的谐波电流。

根据本发明的一个实施例，所述预设电流参考值为0。