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一种基于储能系统的混合铁路功率调节器及其控制策略

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（1. 东南大学电气工程学院 南京 210096 2. 中国科学院电工研究所 北京 100190 3. 中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院 北京 100083）

为充分利用交直交型电力机车产生的再生制动能量，提高V/v牵引供电系统的电能质量，并提高其经济性，提出一种基于储能系统的混合铁路功率调节器（ESS-HRPC）。储能装置通过双向DC-DC变换器与铁路功率调节器（RPC）的直流侧相连接，以回收利用多余的再生制动能量。一组晶闸管投切电容器（TSC）和一组晶闸管控制电抗器（TCR）用于辅助RPC提供无功功率，以降低负序电流补偿的成本。首先，分析ESS-HRPC的结构组成和工作原理，研究TCR、TSC和RPC的装置容量配置，推导系统电压、电流和功率关系；然后，设计ESS-HRPC各部分的给定参考信号和控制策略；最后，通过三种系统工况仿真验证所提ESS-HRPC及其控制策略的可行性和有效性。

再生制动能量 铁路功率调节器 负序电流补偿 储能系统 电气化铁路

0 引言

自20世纪初铁路电气化开始，高能耗和电能质量问题就一直困扰着铁路运营企业[1-3]。近年来，许多研究都致力于实现电气化铁路的节能降耗和牵引供电系统的安全稳定运行。

在我国高速铁路和重载铁路系统中，采用四象限脉宽调制（Pulse Width Modulation, PWM）控制方式的交直交型电力机车已逐步取代交直型电力机车成为主要车型[4-6]。由于交直交型电力机车相对于交直型电力机车具有牵引功率大、功率因数高、低次谐波含量低且能再生制动等显著优点[7-8]，无功功率和低次谐波不再成为牵引供电系统的主要问题，而因负序电流导致的三相电流不平衡问题却日益严重[9-11]。……