[发明专利]基于自反馈校正装置模型控制的高铁低频振荡抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于自反馈校正装置模型控制的高铁低频振荡抑制方法，具体为：先构建单相脉冲整流器交流侧电流电压动态特性表达式，通过二阶广义积分器解耦得到dq两相旋转坐标系下离散的电流预测模型；对所得预测模型进行网侧参数不确定性和离散、采样过程的不确定性分析；结合分析结果设计了自反馈校正装置用于消除不确定性带来的误差；将反馈项代入预测表达式中，通过求解代价函数得到控制电压；控制电压通过SPWM调制则可得到控制脉冲。本发明可以弥补传统模型预测控制中模型精确度依赖性高、电流解耦效果差的缺点，可使网侧电流拥有更小的畸变率，保证车网耦合系统的电能质量和系统稳定性。

技术领域

本发明属于动车组单相脉冲整流器的控制技术领域，具体为一种基于自反馈校正装置模型控制的高铁低频振荡抑制方法。

背景技术

从2008年至今，我国多地动车组或电力机车相继出现机车-牵引网系统低频振荡现象。车网低频振荡现象表现为同一供电馈线多台同型号机车同时升弓整备时，接触网网压大幅异常波动，网压网流出现相位差，电压(或电流)波形瞬时值包络线呈现低频周期性波动。当低频振荡发生时，网侧电压和电流呈现出被低频信号调制的状态，一旦振荡幅值超出正常允许范围，便引起动车组或电力机车保护动作而导致牵引封锁，严重影响牵引供电系统的安全稳定运行。许多研究表明，优化机车控制策略方法具有良好的安全性和便捷性，是车网系统低频振荡抑制措施的首选方案。传统的控制方法有瞬态电流控制策略、dq解耦控制策略等。但是四象限变流器是一个典型的非线性、多变量强耦合系统，对外界扰动和系统自身参数变化较为敏感，采用传统的控制方法很难达到良好的控制效果。因此，将非线性方法引进四象限变流器控制中是非常必要的。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于自反馈校正装置模型控制的高铁低频振荡抑制方法。

本发明的一种基于自反馈校正装置模型控制的高铁低频振荡抑制方法，包括以下步骤：

步骤A：构建动车组网侧脉冲整流器的dq坐标系下的电流电压方程和离散的电流模型预测表达式，并设计代价函数；

步骤B：分析网侧参数不确定性产生的误差；

步骤C：分析离散和采样过程不确定性带来的误差；

步骤D：根据步骤B和步骤C中得到的误差，设计自反馈校正装置，将反馈项代入预测模型中，根据代价函数得到补偿后的控制电压；

步骤E：将步骤D中得到的控制电压经过坐标变化，再通过SPWM调制得到控制脉冲。

进一步的，所述步骤A具体为：

建立动车组脉冲整流器的等效电路，可得单相脉冲整流器主电路模型：

式中，L₀为牵引变压器牵引绕组等效漏感；R₀为牵引变压器牵引绕组等效阻抗；e_n和i_n分别为牵引网侧等效交流电压和电流；u_ab为整流器输入电压。

设ω为牵引网侧电压基波角频率，可得单向脉冲整流器在dq旋转坐标系下的交流侧电路数学模型：

其中，e_nd和e_nq分别为牵引网侧等效电压的dq分量值；i_nd和i_nq分别为牵引网侧等效电流的dq分量值；u_abd和u_abq分别为整流器输入电压的dq分量值。

应用前向欧拉公式实现预测模型的离散化，可得单相脉冲整流器的离散预测模型