1.一种基于前馈电压补偿的地铁牵引变流器直流侧振荡抑制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:提取振荡电压,根据前馈电压补偿表达式以及地铁牵引传动系统直流侧等效电路,构建基于前馈电压补偿的系统状态方程;
步骤2:根据步骤1所得系统特征方程,结合扰动最小原则,计算满足稳定性判据条件下的dq轴补偿参数;
步骤3:将步骤2计算所得的补偿参数输入到补偿环节,对补偿后的参考电压矢量进行限幅处理,调整电压矢量使其处于逆变器电压输出区域范围内;
所述步骤1的具体过程如下:
依据直流侧滤波电感值L以及支撑电容值C计算谐振频率,并基于该谐振频率设计带通滤波器,再提取直流侧振荡电压 依据该振荡电压以及设定的dq轴补偿系数αsd与αsq,分别对dq轴前馈电压分量Esd与Esq进行补偿,前馈电压补偿表达式为:在恒功率控制条件下,将负载等效为恒流源iinv,结合前馈电压补偿表达式,则基于前馈电压补偿的系统状态方程为:式中,ig为直流侧电流,Eg为网侧供电电压,R为线路阻抗与直流侧滤波电感内阻之和,Vdc0为直流侧额定电压,k为坐标变换常数; 为加入前馈电压补偿的d轴调制电压,isd为旋转坐标系下d轴给定电流, 为加入前馈电压补偿的q轴调制电压,isq为旋转坐标下系q轴给定电流;
在系统稳态工作点附近考虑 对系统状态方程进行线性化,获得如下补偿后的系统特征方程:式中,s为拉普拉斯变换算子,g0为补偿参数;
其中Rkg0/Vdc0项较小,故忽略,同时有
式中,vsd为d轴调制电压,vsq为q轴调制电压;
所述步骤2的具体过程如下:
根据步骤1所得系统补偿后的特征方程,结合补偿前系统应满足的稳定性判据条件如下:式中,PL为系统负载功率;
为使得前馈电压补偿后的系统满足稳定判据要求,补偿参数需满足如下条件:式中,λ为理想电容选值与主电路实际电容选值的比值;
将系统负载功率PL、坐标变换常数k、直流侧额定电压Vdc0、以及由理想电容选值与主电路实际电容选值的比值λ作为输入变量计算得到补偿参数g0的边界条件值;
依据所述补偿参数g0的边界条件值,结合实际系统稳定性的需要选定补偿参数g0的值,并将其代入式(4)中;且由于dq轴补偿电压合成矢量同给定参考电流同相位时,所需的补偿矢量幅值最小,能够实现相对最优的稳定控制效果,据此由式(4)计算得到dq轴电压补偿系数αsd与αsq;
所述步骤3的具体过程如下:
依据稳定性控制功率补偿的需要,限幅前后变流器输出功率需保持不变,依据有效作用矢量相等的原则,列出如下需满足的关系式:式中, 为加入补偿后的参考电压矢量幅值,vdqsat为限幅调整后的电压矢量幅值,idq为给定dq轴参考电流;角度φ为电压矢量 与电流矢量idq之间的夹角,角度θ为电压矢量vdqsat与电流矢量idq之间的夹角;
结合补偿前后各矢量之间的关系,并将补偿后的参考电压矢量幅值 给定dq轴参考电流idq,以及矢量之间的夹角角度φ与角度θ代入关系式(7),计算得到限幅调整后的调制电压矢量vdqsat以控制逆变器的输出。