地铁辅助逆变器新型控制策略研究
2021-01-12
(中车青岛四方车辆研究所有限公司,山东 青岛 266000)
地铁辅助逆变器(auxiliary power converter,APC)系统多采用并联模式为列车提供3N-380 V电源,以保证整车空调、制动空压机、应急电源、电暖风等设备的正常运行(见图1),并提高系统容量,增加系统冗余性。目前地铁列车为提高运行效率,实现节能减排的目标,多采用变频空调及单相整流设备等。非线性及单相负载的增加,导致地铁辅助逆变器系统输出电压总谐波含量(total harmonic distortion,THD)增大,加剧了整车3N-380 V母线(中压母线)负载压力,降低了负载的可靠性和使用寿命,同时THD含量增加也对APC锁相控制产生高频谐波干扰,导致逆变器并联系统谐波环流增加,进一步增加了逆变器损耗,增加逆变器滤波电容电流应力,降低硬件寿命。

图1 地铁列车辅助系统分布Fig.1 Distribution of subway auxiliary system
地铁列车辅助并联系统一般由列车装载的2台或多台APC实现内部组网(3N-380 V),并带动负载运行。内部电网不具备广义电网的耐冲击特性,因此APC必须满足在组网电压谐波含量较大的情况下依然可以精确锁相。传统锁相控制策略一般在q轴下对输出电压的直流分量Uq进行PID运算,文献[1]提出了一种在同步旋转坐标系下,依次提取谐波分量的控制方法,该方法可实现对谐波分量的提取,但存在运算量大及实时性不高的问题。在内网运行时,Uq分量存在叠加的高频谐波分量,如采用传统直流滤波模式则会造成相位延时,严重时可造成锁相失败。陷波器能有效地抑制相移及边界畸变,具备高度实时性,因此对q轴分量采用陷波器代替传统滤波,可实现直流分量的准确提取,抑制谐波分量,保证锁相的实时性。……
