[发明专利]一种MMC式铁路牵引功率调节器的单相模型预测控制方法

摘要

本发明公开了一种MMC式铁路牵引功率调节器的单相模型预测控制方法,为了实现铁路系统无功和负序的补偿，提出了一种四边形单相AC‑AC变换结构的铁路功率补偿器，由四个级联型H桥链组成，每个桥链都是由多个H桥级联组成，该种铁路牵引功率调节器，中间不需要直流环节，能够实现功率的双向变换和流动。同时，提出了铁路功率补偿器的单相模型预测控制方法，将铁路牵引功率调节器等效成四个独立的单相逆变系统，有效减低控制系统的复杂性，能提高系统的工作性能和方法的实用性。

主权项

一种MMC式铁路牵引功率调节器的单相模型预测控制方法，MMC式铁路牵引功率调节器包括四个边，四个边连接成四边形；每个边包括一个H桥链和一个与该H桥链连接的滤波电感；H桥链包括多个串联的H桥单元；四边形的四个交点按对角线分成两组，两组交点分别各与一个牵引供电臂连接；四边形的每个边即一相链节；其特征在于，该方法包括：1)检测两个牵引供电臂的供电电压ua和ub，然后通过锁相环环节获取其电压同步信号sya和syb；2)检测两个牵引供电臂的负载电流iLa和iLb，然后分别乘以电压同步信号sya和syb，通过低通滤波器滤除电压同步信号sya和syb的交流成分，获得两个牵引供电臂负载电流有功幅值的一半ILap，ILbp；ILap和ILbp相加之后分别乘以电压同步信号sya和syb，得到两牵引供电臂的稳态期望电流ILap*sya和ILbp*syb；3)将检测得到的负载电流iLa减去ILap*sya，将检测得到的负载电流iLb减去ILbp*syb，求得铁路牵引功率调节器的两相输出电流的指令信号和4)检测每相链节的直流侧电压的总和：ucxΣ=Σyucxy,x=1,2,3,4;y=1,2...N;]]>其中ucxy表示第x相桥链的第y个H桥单元的直流侧电压值，N表示每相链节的H桥单元的数量；求得第1、4节桥链和第2、3节桥链的直流侧电压平均值ucav14和ucav23为：5)将直流侧电压参考信号uref分别减去直流侧电压平均值ucav14和ucav23，然后通过PI控制器，获得直流侧电压的调节信号ΔI14和ΔI23；将ΔI14和ΔI23分别乘以复合同步信号syb‑sya和syb+sya，获得的两个值分别与电流信号和相加，得到第1、4节桥链和第2、3节桥链的电流指令参考信号，即为：i1ref=i4ref=ΔI14*(syb-sya)+(icbr-icar)2i2ref=i3ref=ΔI23*(syb+sya)+(icbr+icar)2;]]>6)根据模型分析，将铁路牵引功率调节器等效成四个独立的单相链节，每个单相桥链采用一套单相模型预测控制，控制每相桥链的H桥单元功率开关管输出期望的电压和电流信号。