基于STATCOM的车网系统低频振荡抑制方法研究

发布时间：2024-03-21 20:45

　　近年来,国内相继发生了多起电气化铁路车网系统低频振荡事故,导致机车牵引封锁无法正常运行,严重影响了铁路的正常运输秩序。针对该问题,本文提出了基于STATCOM的牵引网动态无功补偿方案,引入了自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)技术和模块化多电平(Modular Multilevel Converter,MMC)技术对STATCOM的控制性能和拓扑结构进行优化,实现了车网低频振荡的有效抑制。首先,在dq坐标系下对单相STATCOM进行数学建模分析,考虑STATCOM是一个强耦合的两输入两输出非线性系统,采用基于电流间接控制的前馈解耦控制,实现其有功功率和无功功率的单独控制。通过接入阻感性负载和阻容性负载进行仿真实验,证明了其响应速度较快、补偿性能良好。此外,还分析了STATCOM接入车网系统时整个系统的动态性能,仿真结果显示该方案能够抑制车网低频振荡。其次,考虑传统的PI控制方法对系统扰动的敏感性,应用ADRC技术来增强STATCOM的鲁棒性和抗扰能力。基于ADRC理论,结合控制器结构、参数整定和性能特点,设计了适用于STATC...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 车网系统低频振荡机理研究
        1.2.2 车网系统低频振荡抑制措施研究
        1.2.3 STATCOM技术研究
    1.3 论文的主要工作
第2章 基于STATCOM的低频振荡抑制方法
    2.1 引言
    2.2 STATCOM抑制车网低频振荡工作原理
    2.3 STATCOM的数学建模及控制策略
        2.3.1 dq坐标系下单相STATCOM数学建模
        2.3.2 基于电流间接控制的前馈解耦控制
    2.4 电气参数设计
        2.4.1 主电路结构
        2.4.2 直流侧电容
        2.4.3 连接电感
    2.5 仿真实验分析
        2.5.1 车网系统低频振荡再现
        2.5.2 STATCOM性能分析
        2.5.3 基于STATCOM的车网系统仿真分析
    2.6 小结
第3章 自抗扰控制技术在STATCOM中的应用
    3.1 引言
    3.2 STATCOM主电路数学模型
    3.3 STATCOM的自抗扰控制策略
        3.3.1 自抗扰控制器设计
        3.3.2 自抗扰控制器参数整定
    3.4 仿真建模及验证
        3.4.1 自抗扰控制器性能分析
        3.4.2 基于自抗扰控制的STATCOM接入车网系统仿真实验分析
    3.5 小结
第4章 模块化多电平技术在STATCOM中的应用
    4.1 引言
    4.2 MMC-STATCOM的拓扑结构及工作原理
    4.3 MMC-STATCOM数学建模
        4.3.1 单桥臂数学模型
        4.3.2 环流数学模型
    4.4 MMC-STATCOM控制策略
        4.4.1 交流侧并网控制
        4.4.2 直流侧电压控制
    4.5 仿真建模及验证
        4.5.1 MMC-STATCOM的性能分析
        4.5.2 基于MMC-STATCOM的车网系统仿真分析
        4.5.3 基于MMC-STATCOM的参数灵敏度分析
    4.6 讨论
    4.7 小结
第5章 车网系统低频振荡半实物实验验证
    5.1 基于dSPACE的半实物平台
        5.1.1 dSPACE实时仿真器
        5.1.2 实物DCU控制器
        5.1.3 实验平台工作流程
    5.2 半实物实验结果和分析
        5.2.1动车组两重化整流器实验
        5.2.2 车网系统低频振荡再现
        5.2.3 基于MMC-STATCOM的低频振荡抑制
    5.3 小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及科研成果



本文编号：3934119