《三電平電力牽引變流器網側諧波抑制最佳化控制方法研究》是依託西南交通大學，由宋文勝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：三電平電力牽引變流器網側諧波抑制最佳化控制方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：宋文勝
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在高速列車運營過程中，高速列車作為諧波激勵源，其諧波不但會污染牽引供電網，還會給鐵路通信帶來電磁干擾，從而給同一供電線路下的其他車輛正常運營帶來安全隱患。為了保障高速鐵路安全運營，高速列車的諧波最佳化問題有待深入研究。本課題重點以高速列車三電平電力牽引變流器為研究對象，以最佳化和減小其網側電流諧波含量為研究目標，以變流器開關頻率低和直流側電壓脈動特點為約束條件，重點開展單相三電平最佳化PWM調製與控制理論研究。主要內容包括：研究不同PWM調製算法下脈衝整流器網側電流諧波產生機理和分布特徵，建立現有的各種單相三電平PWM調製的統一數學描述模型，在此基礎上，研究具備直流側中點電位控制和網側諧波抑制的單相三電平最佳化PWM調製算法和減小直流側電壓脈動對網側諧波影響的脈衝整流器最佳化控制算法。通過計算機仿真、半實物仿真和樣機實驗對最佳化算法的有效性和可行性進行驗證。
結題摘要
本項目以高速列車三電平電力牽引傳動系統網側變流器為研究對象，主要開展網側單相三電平脈衝整流器的諧波分布特徵和產生機理分析、單相三電平PWM理論、網側電流諧波抑制和高性能的預測功率控制算法方面的研究工作。研究目標在於提升高速列車網側變流器的控制性能，減小對牽引供電網的諧波污染的危害。項目主要完成了以下幾個方面的具體工作：1）基於正弦切割3D幾何牆模型對單相三電平脈衝整流器的網側諧波進行了定量分析和推導；並揭示和詳細分析單相三電平脈衝整流器的低次諧波和高次諧波產生機理；2）在研究內容1的基礎上，分別提出了網側低次諧波和高次諧波的綜合補償算法，並進行了相關的仿真和實驗驗證，取得了較好的諧波抑制效果；尤其針對車網耦合的高次諧波諧振問題，首先提出了基於諧振諧波消除（RHEPWM）的車載網側高次諧波抑制方案；然後還提出了基於單相LCL型脈衝整流器的高次諧波抑制方案。3）研究了單相三電平載波PWM（CBPWM）和空間矢量PWM(SVPWM)算法的內在聯繫，並在各種調製算法中考慮了直流側中點電位平衡控制，然後給出了其等效關係的數學描述；4）為了進一步降低網側電流低次諧波，提高系統的動態控制性能和控制精度，分別提出了一種單相脈衝整流器無差拍預測功率控制、模型預測功率控制和模型預測電流控制算法。此外，在此基礎上，為了提高單相脈衝整流器在網壓畸變情況的魯棒性，提出了一種單相無鎖相環的瞬時功率估算方法。本項目的研究成果，可為我國幹線電氣化鐵路列車的電力牽引網側變流器的控制系統設計提供一定的理論借鑑和參考。
