高速鐵路牽引網的低頻振蕩抑制方法和系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及告訴鐵路控制技術領域，特別是設及一種高速鐵路牽引網的低頻振蕩 抑制方法和系統。
【背景技術】
[0002] 目前在國內，新型交直交電力機車與動車組W其功率因數高、牽引力大、可靠性高 等優勢被廣泛應用。但動車組的大量使用也給我國電氣化鐵路帶來了新的問題:牽引網低 頻振蕩。單相脈沖整流器具有功率因數高、可控性好、能量可雙向流動等優點，被廣泛應用 于動車組整流器（line-side convener，LSC)，其普遍采用脈寬調制技術，控制策略和控制 參數對外部電源條件比較敏感。由于牽引網與動車組在電氣上緊密禪合，一旦動車組LSC的 控制參數和牽引網參數不匹配，就容易引發高鐵牽引網低頻振蕩問題。
[0003] 瞬態直接電流控制策略（Transient Qirrent Control Strategy,TCCS)具有拓撲 簡單、動態響應好、能有效抑制網側諧波、直流側電壓穩定快等優點，廣泛應用于動車組LSC 中。但目前普遍利用基于傳統PI(比例積分)控制器的TCCS，由于動車組LSC是典型的非線性 系統，對外部干擾和負載參數變化比較敏感，采用傳統PI控制很難得到良好的跟蹤性能和 魯棒特性。
[0004] 當多臺動車組同時啟動時，動車組LSC采用基于傳統PI控制器的TCCS容易引發牽 引網低頻振蕩，影響高速鐵路牽引網的安全性。

【發明內容】

[000引基于此，有必要針對傳統方案影響高速鐵路牽引網安全性的技術問題，提供一種 局速鐵路牽引網的低頻振蕩抑制方法和系統。
[0006] -種高速鐵路牽引網的低頻振蕩抑制方法，包括如下步驟：
[0007] 將高速鐵路牽引網的電流內環等效為一階慣性環路，從所述一階慣性環路中獲取 電流內環等效時間常數；
[0008] 將電壓采樣小慣性時間常數與所述電流內環等效時間常數合并，生成控制時間常 數；
[0009] 根據所述控制時間常數、高速鐵路牽引網的直流側支撐電容建立反饋控制器；
[0010] 獲取高速鐵路牽引網的直流側輸出電壓給定值和直流側電壓輸出值之差，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，進而獲得動車組網側整流器調制信號的指令 值，實現高速鐵路牽引網的低頻振蕩抑制。
[0012] -種高速鐵路牽引網的低頻振蕩抑制系統，包括：
[0013] 獲取模塊，用于將高速鐵路牽引網的電流內環等效為一階慣性環路，從所述一階 慣性環路中獲取電流內環等效時間常數；
[0014] 生成模塊，用于將電壓采樣小慣性時間常數與所述電流內環等效時間常數合并， 生成控制時間常數；
[0015] 建立模塊，用于根據所述控制時間常數、高速鐵路牽引網的直流側支撐電容建立 反饋控制器；
[0016] 輸入模塊，用于獲取高速鐵路牽引網的直流側輸出電壓給定值和直流側電壓輸出 值之差，得到電壓差，將所述電壓差輸入所述反饋控制器；
[0017] 調制模塊，用于獲取所述反饋控制器的輸出參數，進而獲得動車組網側整流器調 制信號的指令值，實現高速鐵路牽引網的低頻振蕩抑制。
[0018] 上述高速鐵路牽引網的低頻振蕩抑制方法和系統，將一階慣性環路的電壓采樣小 慣性時間常數與電流內環等效時間常數合并為控制時間常數后，建立反饋控制器，將高速 鐵路牽引網的直流側輸出電壓給定值和直流側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實現高速鐵路牽引網低頻振蕩的抑制，可W保證高 速鐵路牽引網的安全性，具有良好動態跟蹤性能和較好的魯棒性。
【附圖說明】
[0019] 圖1為一個實施例的高速鐵路牽引網的低頻振蕩抑制方法流程圖；
[0020] 圖2為一個實施例的內模控制器的結構示意圖；
[0021] 圖3為一個實施例的高速鐵路牽引網的等效反饋控制結構圖；
[0022] 圖4為一個實施例的高速鐵路牽引網的低頻振蕩抑制方法的控制框圖；
[0023] 圖5為一個實施例的高速鐵路牽引網結構示意圖；
[0024] 圖6為一個實施例的系統側電壓、電流波形和動車組側電壓、電流波形及其局部放 大波形示意圖；
[0025] 圖7為一個實施例的系統側電壓、電流波形和動車組側電壓、電流波形及其局部放 大波形示意圖；
[0026] 圖8為一個實施例的高速鐵路牽引網的低頻振蕩抑制系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖對本發明的高速鐵路牽引網的低頻振蕩抑制方法和系統的具體實 施方式作詳細描述。
[0028] 參考圖1，圖1所示為一個實施例的高速鐵路牽引網的低頻振蕩抑制方法流程圖， 包括如下步驟：
[0029] S10,將高速鐵路牽引網的電流內環等效為一階慣性環路，從所述一階慣性環路中 獲取電流內環等效時間常數；
[0030] 上述步驟中，可W對高速鐵路牽引網中的各個電流環路進行相應的等效，W便從 等效處理后的電路中獲取所需參數。
[0031] S20,將電壓采樣小慣性時間常數與所述電流內環等效時間常數合并，生成控制時 間常數；
[0032] 在一個實施例中，上述步驟S20,將電壓采樣小慣性時間常數與所述電流內環等效 時間常數合并，生成控制時間常數的步驟可W包括：
[0033] 將所述電壓采樣小慣性時間常數與電流內環等效時間常數代入預設的合并公式， 通過計算所述合并公式的結果得到控制時間常數；
[0034] 所述合并公式為：Tev = Tv+k*Ti; Tev表示控制時間常數，Tv表示電壓采樣小慣性時 間常數，T康示電流內環等效時間常數，k表示控制參數，符號*表示相乘。
[0035] 本實施例中，上述控制參數k可W根據相應電流內環的相關特征進行確定，一般情 況下，可W設置為2、3或者4等值。根據電壓采樣小慣性時間常數與電流內環等效時間常數 所合并的控制時間常數，可W簡化后續反饋控制器的建立過程。
[0036] 作為一個實施例，上述控制參數k的取值可W為3。
[0037] S30,根據所述控制時間常數、高速鐵路牽引網的直流側支撐電容建立反饋控制 器；
[0038] 上述步驟中，可W先根據控制時間常數、高速鐵路牽引網的直流側支撐電容等參 數建立內部模型或者內膜控制器等中間結構，再利用上述中間結構進行反饋控制器的建 立，W確保所建立的反饋控制器的準確性。
[0039] 在一個實施例中，上述步驟S30,根據所述控制時間常數、高速鐵路牽引網的直流 側支撐電容建立反饋控制器的步驟可W包括：
[0040] 所述根據所述控制時間常數、高速鐵路牽引網的直流側支撐電容建立高速鐵路牽 引網中電壓外環的內部模型;其中，所述內部模型為
，Gm(S)為電壓外環 的內部模型，Cd為高速鐵路牽引網的直流側支撐電容，Tev為控制時間常數；
[0041] 向電壓外環的內部模型加入低通濾波器，得到內模控制器；所述內模控制器為 C,(.、')=斬1 V)，其中，Cimc(S)為內模控制器，Gm(S)為電壓外環的內部模型，L(S)為低通
濾波器；
[0042] 利用所述內模控制器建立反饋控制器，所述反饋控制器為： 其中，F(S)為反饋控制器，Cimc(S)為內模控制器。
[0043] 作為一個實施例，上述內模控制器的結構示意圖可W如圖2所示，圖2中，Udc為直流 側電壓輸出值，為直流側輸出電壓給定值，Tv表示電壓采樣小慣性時間常數，Gm(S)為電 壓外環的內部模型，Cd為高速鐵路牽引網的直流側支撐電容，Gi(S)為電流內環等效傳遞函 數、Gp(S)為