卜健怡， 张长征

(湖北工业大学 太阳能高效利用及储能运行控制湖北省重点实验室，湖北 武汉 430070)

0 引 言

铁路牵引供电系统将三相电转换为两相电向电力机车供电，是一种不对称三相电路，这导致铁路牵引供电系统中存在不平衡电流问题[1]。不平衡电流不但影响电力系统继电保护的正常工作，而且导致相邻的发电机产生振动等危害[2-3]。

为了消除不平衡电流，文献[4-5]从同相供电的观点出发，提出了两电平、多电平等不同结构的同相供电装置，但较高的成本限制其推广应用。日本学者Uzuka等提出一种电压波动补偿装置[6]，即铁路功率调节器(RPC)，可以解决不平衡电流问题[7]，但其补偿功率小[8]。模块化多电平结构具有开关频率低、适用于高压大功率场合的优点，有学者将两个单相模块化多电平变流器背靠背连接，提出一种多电平RPC，但其存在环流抑制问题[8-9]。

考虑到采用多电平可以降低电压源变换器的开关频率，适用于高压大容量有源补偿场合，文献[10]提出一种27电平铁路同相供电系统，可以有效消除不平衡电流，但其电流源交流侧电压较高。为降低电流源交流侧电压，有学者提出一种以81电平混合级联变换器为基础的铁路单相电能质量调节器，但其无法消除不平衡电流[11]。以81电平混合级联变换器为基础的RPC研究较少。

结合串联电压源和电流源拓扑结构的优点，本文将两个81电平混合级联变换器背靠背连接，提出一种基于串联电压源和电流源结构的81电平RPC。……