本技術(shù)涉及軌道交通高壓電氣，特別是涉及一種列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電氣化鐵路通常采用輪換相序、分段換相供電方式來保證電力系統(tǒng)三相負荷平衡。為防止相間短路，在不同相供電臂之間的連接處設(shè)置分相區(qū)，并用絕緣裝置進行分割。列車在過分相過程中存在短時斷電現(xiàn)象，會給列車帶來速度損失與安全隱患。

2、在業(yè)內(nèi)，電氣化鐵路廣泛采用車載過分相形式，即以斷開主斷路器的方式通過分相區(qū)。電氣化鐵路一般每隔20至30km設(shè)置一個分相區(qū)，因此高速動車組的斷路器每隔3至5min，就會因為過分相而產(chǎn)生分/合閘操作。當列車通過分相區(qū)閉合主斷路器時，由于牽引變壓器原邊電壓突然增大以及鐵芯剩磁的存在，會導致牽引變壓器鐵芯過飽和，進而產(chǎn)生非常大的勵磁涌流。勵磁涌流大小可達到額定電流的數(shù)倍以上，會對動車組斷路器等高壓設(shè)備產(chǎn)生非常大的沖擊，造成設(shè)備損壞；此外，牽引變壓器勵磁涌流也極易引起列車牽引變壓器原邊過流故障或整流器交流側(cè)過流故障。

3、因此，如何對斷路器合閘時產(chǎn)生的勵磁涌流進行有效抑制，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)提供一種列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制方法，能夠?qū)嗦菲骱祥l時產(chǎn)生的勵磁涌流進行有效抑制。本技術(shù)還提供一種列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制系統(tǒng)，具有相同的技術(shù)效果。

2、本技術(shù)的第一個目的為提供一種列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制方法。

3、本技術(shù)的上述申請目的一是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

4、一種列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制方法，應用于列車牽引系統(tǒng)，所述方法包括：

5、根據(jù)列車運行工況，穩(wěn)定所述列車牽引系統(tǒng)的中間直流回路的中間直流電壓；

6、采用二階廣義積分構(gòu)造三相鎖相方式，獲得電網(wǎng)電壓頻率、相位以及電壓幅值；

7、檢測電網(wǎng)電壓，且當所述電網(wǎng)電壓過零點時，同時啟動所述列車牽引系統(tǒng)的四象限整流模塊，并根據(jù)所述電網(wǎng)電壓頻率、相位以及電壓幅值和所述中間直流電壓，調(diào)整所述四象限整流模塊的輸出，以使所述列車牽引系統(tǒng)的牽引變壓器的原邊電壓與所述電網(wǎng)電壓保持一致；

8、檢測所述四象限整流模塊的電流二次分量，且當所述電流二次分量達到設(shè)定值時，閉合所述列車牽引系統(tǒng)的斷路器。

9、優(yōu)選地，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制方法中，當所述列車運行工況為過分相工況時，所述根據(jù)列車運行工況，穩(wěn)定所述列車牽引系統(tǒng)的中間直流回路的中間直流電壓，包括：

10、當列車處于所述過分相工況時，在列車進入分相區(qū)前，控制所述斷路器斷開，所述四象限整流模塊停止工作，所述列車牽引系統(tǒng)的逆變模塊卸掉力矩，進入微制動模式，以穩(wěn)定所述列車牽引系統(tǒng)的中間直流回路的中間直流電壓。

11、優(yōu)選地，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制方法中，當所述列車運行工況為靜止工況時，所述根據(jù)列車運行工況，穩(wěn)定所述列車牽引系統(tǒng)的中間直流回路的中間直流電壓，包括：

12、當列車處于所述靜止工況時，控制所述列車牽引系統(tǒng)的蓄電池，通過所述列車牽引系統(tǒng)的雙向充電機，向所述列車牽引系統(tǒng)的輔變模塊提供能量，以穩(wěn)定所述列車牽引系統(tǒng)的中間直流回路的中間直流電壓。

13、優(yōu)選地，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制方法中，所述采用二階廣義積分構(gòu)造三相鎖相方式，獲得電網(wǎng)電壓頻率、相位以及電壓幅值，包括：

14、采用二階廣義積分，生成兩個相互正交的信號和；

15、根據(jù)信號和進行park變換，得到三相同步旋轉(zhuǎn)坐標系dq軸的電壓分量；

16、對dq軸的電壓分量中的q軸分量，做pi閉環(huán)調(diào)節(jié)，使得q軸分量為0，以獲得鎖相后的電網(wǎng)電壓頻率、相位以及電壓幅值，其中，pi表示proportional-integral，比例積分。

17、優(yōu)選地，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制方法中，信號和的計算公式如下：

18、；

19、；

20、式中，表示正交信號1，表示正交信號2，表示電網(wǎng)電壓，表示復頻域，表示二階廣義積分的諧振頻率，表示閉環(huán)系數(shù)。

21、優(yōu)選地，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制方法中，所述根據(jù)所述電網(wǎng)電壓頻率、相位以及電壓幅值和所述中間直流電壓，調(diào)整所述四象限整流模塊的輸出，以使所述列車牽引系統(tǒng)的牽引變壓器的原邊電壓與所述電網(wǎng)電壓保持一致，包括：

22、根據(jù)所述電網(wǎng)電壓頻率、相位以及電壓幅值和所述中間直流電壓，調(diào)整所述四象限整流模塊的輸出，以控制所述列車牽引系統(tǒng)的牽引變壓器的原邊電壓，按照幅值上升設(shè)定值曲線上升，以使所述列車牽引系統(tǒng)的牽引變壓器的原邊電壓與所述電網(wǎng)電壓保持一致。

23、優(yōu)選地，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制方法中，所述當所述電網(wǎng)電壓過零點時，同時啟動所述列車牽引系統(tǒng)的四象限整流模塊之后，還包括：

24、控制所述四象限整流模塊的開關(guān)頻率為額定工作頻率的預設(shè)倍數(shù)；

25、控制所述牽引變壓器的多個次邊繞組對應的所述四象限整流模塊，進行多重載波移相。

26、優(yōu)選地，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制方法中，所述四象限整流模塊為n重，所述控制所述牽引變壓器的多個次邊繞組對應的所述四象限整流模塊，進行多重載波移相，包括：

27、控制n重所述四象限整流模塊的載波相位依次錯開相同的π/n相位角，以使每重所述四象限整流模塊的輸出電壓的高次諧波相互錯開。

28、本技術(shù)的第二個目的為提供一種列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制系統(tǒng)。

29、本技術(shù)的上述申請目的二是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

30、一種列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制系統(tǒng)，應用于列車牽引系統(tǒng)，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制系統(tǒng)包括：

31、處理單元，用于根據(jù)列車運行工況，穩(wěn)定所述列車牽引系統(tǒng)的中間直流回路的中間直流電壓；

32、獲取單元，用于采用二階廣義積分構(gòu)造三相鎖相方式，獲得電網(wǎng)電壓頻率、相位以及電壓幅值；

33、控制單元，用于檢測電網(wǎng)電壓，且當所述電網(wǎng)電壓過零點時，同時啟動所述列車牽引系統(tǒng)的四象限整流模塊，并根據(jù)所述電網(wǎng)電壓頻率、相位以及電壓幅值和所述中間直流電壓，調(diào)整所述四象限整流模塊的輸出，以使所述列車牽引系統(tǒng)的牽引變壓器的原邊電壓與所述電網(wǎng)電壓保持一致；

34、所述控制單元，還用于檢測所述四象限整流模塊的電流二次分量，且當所述電流二次分量達到設(shè)定值時，閉合所述列車牽引系統(tǒng)的斷路器。

35、優(yōu)選地，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制系統(tǒng)中，當所述列車運行工況為過分相工況時，所述處理單元，在執(zhí)行所述根據(jù)列車運行工況，穩(wěn)定所述列車牽引系統(tǒng)的中間直流回路的中間直流電壓時，具體用于：

36、當列車處于所述過分相工況時，在列車進入分相區(qū)前，控制所述斷路器斷開，所述四象限整流模塊停止工作，所述列車牽引系統(tǒng)的逆變模塊卸掉力矩，進入微制動模式，以穩(wěn)定所述列車牽引系統(tǒng)的中間直流回路的中間直流電壓。

37、優(yōu)選地，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制系統(tǒng)中，當所述列車運行工況為靜止工況時，所述處理單元，在執(zhí)行所述根據(jù)列車運行工況，穩(wěn)定所述列車牽引系統(tǒng)的中間直流回路的中間直流電壓時，具體用于：

38、當列車處于所述靜止工況時，控制所述列車牽引系統(tǒng)的蓄電池，通過所述列車牽引系統(tǒng)的雙向充電機，向所述列車牽引系統(tǒng)的輔變模塊提供能量，以穩(wěn)定所述列車牽引系統(tǒng)的中間直流回路的中間直流電壓。

39、優(yōu)選地，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制系統(tǒng)中，所述獲取單元，在執(zhí)行所述采用二階廣義積分構(gòu)造三相鎖相方式，獲得電網(wǎng)電壓頻率、相位以及電壓幅值時，具體用于：

40、采用二階廣義積分，生成兩個相互正交的信號和；

41、根據(jù)信號和，進行park變換，得到三相同步旋轉(zhuǎn)坐標系dq軸的電壓分量；

42、對dq軸的電壓分量中的q軸分量，做pi閉環(huán)調(diào)節(jié)，使得q軸分量為0，以獲得鎖相后的電網(wǎng)電壓頻率、相位以及電壓幅值，其中，pi表示proportional-integral，比例積分。

43、優(yōu)選地，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制系統(tǒng)中，信號和的計算公式如下：

44、；

45、；

46、式中，表示正交信號1，表示正交信號2，表示電網(wǎng)電壓，表示復頻域，表示二階廣義積分的諧振頻率，表示閉環(huán)系數(shù)。

47、優(yōu)選地，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制系統(tǒng)中，所述控制單元，在執(zhí)行所述根據(jù)所述電網(wǎng)電壓頻率、相位以及電壓幅值和所述中間直流電壓，調(diào)整所述四象限整流模塊的輸出，以使所述列車牽引系統(tǒng)的牽引變壓器的原邊電壓與所述電網(wǎng)電壓保持一致時，具體用于：

48、根據(jù)所述電網(wǎng)電壓頻率、相位以及電壓幅值和所述中間直流電壓，調(diào)整所述四象限整流模塊的輸出，以控制所述列車牽引系統(tǒng)的牽引變壓器的原邊電壓，按照幅值上升設(shè)定值曲線上升，以使所述列車牽引系統(tǒng)的牽引變壓器的原邊電壓與所述電網(wǎng)電壓保持一致。

49、優(yōu)選地，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制系統(tǒng)中，所述控制單元，還用于當所述電網(wǎng)電壓過零點，同時啟動所述列車牽引系統(tǒng)的四象限整流模塊之后，控制所述四象限整流模塊的開關(guān)頻率為額定工作頻率的預設(shè)倍數(shù)；控制所述牽引變壓器的多個次邊繞組對應的所述四象限整流模塊，進行多重載波移相。

50、優(yōu)選地，所述列車牽引變壓器合閘勵磁涌流的有源抑制系統(tǒng)中，所述四象限整流模塊為n重，所述控制單元，在執(zhí)行所述控制所述牽引變壓器的多個次邊繞組對應的所述四象限整流模塊，進行多重載波移相時，具體用于：

51、控制n重所述四象限整流模塊的載波相位依次錯開相同的π/n相位角，以使每重所述四象限整流模塊的輸出電壓的高次諧波相互錯開。

52、上述技術(shù)方案，根據(jù)列車運行工況，穩(wěn)定列車牽引系統(tǒng)的中間直流回路的中間直流電壓；采用二階廣義積分構(gòu)造三相鎖相方式，獲得電網(wǎng)電壓頻率、相位以及電壓幅值；檢測電網(wǎng)電壓，且當電網(wǎng)電壓過零點時，同時啟動列車牽引系統(tǒng)的四象限整流模塊，并根據(jù)電網(wǎng)電壓頻率、相位以及電壓幅值和中間直流電壓，調(diào)整四象限整流模塊的輸出，以使列車牽引系統(tǒng)的牽引變壓器的原邊電壓與電網(wǎng)電壓保持一致；檢測四象限整流模塊的電流二次分量，且當電流二次分量達到設(shè)定值時，閉合列車牽引系統(tǒng)的斷路器。在上述技術(shù)方案中，通過采用二階廣義積分構(gòu)造三相鎖相方式，獲得電網(wǎng)電壓頻率、相位和幅值，此種方法無靜態(tài)誤差，電壓峰值計算穩(wěn)定，不易受諧波影響，能夠在斷路器合閘瞬間有效抑制勵磁涌流，此外，上述技術(shù)方案不需采用額外設(shè)備，控制過程簡單有效。綜上所述，上述技術(shù)方案能夠?qū)嗦菲骱祥l時產(chǎn)生的勵磁涌流進行有效抑制。