非线性负载下动车组辅助逆变器控制方式优化

吴波

(中铁第一勘察设计院集团有限公司, 陕西 西安 710043)

0 引 言

目前动车组辅助逆变器的负载有交直流、单三相负载，单相及非线性负载占逆变器负载的比例达80%以上。单相负载的投入运行会影响辅助逆变器的三相平衡；非线性负载如大功率变频空调在启动、变频时会产生大量的低次谐波电流，谐波电流在辅助逆变器输出阻抗上产生压降，使逆变器交流母线输出电压谐波含量高，恶化辅助供电系统的工况[1]。为了保证逆变器输出电压不受负载类型及负载扰动的影响，国内外学者进行了大量的研究。文献[2-3]采用三相四桥臂逆变器来抑制非线性负载下逆变器的谐波输出。但是，三相四桥臂逆变器体积庞大，开关管多，且其控制方法较为复杂。文献[4-5]提出了将比例积分(proportional integrated, PI)控制与重复控制结合的复合控制算法，但重复控制器的设计不利于系统稳定性。文献[6]398和文献[7]50将传统双环控制与对称分量法结合，通过信号延迟对消(delay signal cancellation,DSC)技术提取电容电压中的正、负序分量并跟踪补偿，消除逆变器在不平衡负载条件下输出电压的畸变，但未考虑非线性负载下的逆变器畸变率控制问题。为此，本文首先分析以三相不控整流为代表的非线性负载下逆变器输出电压畸变的原因，在逆变器的时间尺度下将整流性负载看作一个具有冲击性且不平衡的动态负载，将非线性整流性负载问题转化为动态不平衡负载问题。因此，提出将传统的解决不平衡负载下逆变器的控制方式引入到谐波畸变控制中，通过MATLAB/Simulink仿真验证了该方法的正确性，解决了大功率变频空调启动、变频时辅助逆变器的闭锁问题，进一步拓展了该方法的应用范围。……