电工技术学报  2020, Vol. 35 Issue (3): 553-563    DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.190099
电力系统 |
基于滑模结构无源控制的车网耦合系统低频振荡抑制方法
王迎晨, 杨少兵, 宋可荐, 吴命利
北京交通大学电气工程学院 北京 100044
An Approach Based on SMS to Suppress Low-Frequency Oscillation in the EMUs and Traction Network Coupling System Using PBC
Wang Yingchen, Yang Shaobing, Song Kejian, Wu Mingli
School of Electrical Engineering Beijing Jiaotong University Beijing 100044 China
全文: PDF (29433 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

近年来国内多地出现高速铁路牵引网低频振荡,情况严重时导致动车组发生牵引封锁。该文以CRH5型动车组为算例,提出一种基于滑模结构电流无源控制的动车组PWM整流器双闭环控制策略抑制低频振荡。首先,建立车网耦合系统回比矩阵模型,利用G-sum范数判据分析了低频振荡的产生机理,得到车网耦合系统发生低频振荡的临界条件。然后,根据低频振荡发生时的工况,推导动车组整流器dq轴状态空间模型,设计基于外环电压滑模结构无源控制的内环电流控制器。与几种传统算法的稳定性分析及仿真结果对比表明,提出的算法具有更好的稳态和动态特性,有效地抑制了牵引网低频振荡现象。

服务
把本文推荐给朋友
加入我的书架
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章
王迎晨
杨少兵
宋可荐
吴命利
关键词 低频振荡车网耦合系统稳定性分析PWM整流器滑模结构无源控制    
Abstract

In recent years, there have been a number of low-frequency oscillations (LFO) of electric multiple units and traction network coupling system (EMUs-TNCS) in high-speed railways, leading to traction blockade of the EMUs. Taking the CRH5 EMUs as an example, this paper presents a double closed-loop control strategy for EMUs PWM rectifiers based on current passivity-based control of sliding mode structure (CPBC-SMS) to suppress the LFO. Firstly, a return-ratio matrix model of the EMUs-TNCS is established, and the generation mechanism of the LFO is analyzed by using the G-sum norm criterion, obtaining the critical condition of the LFO. Then, according to operating conditions of the LFO, the state space model of each EMUs rectifier is derived in dq-frame. Subsequently, the internal loop current controller based on CPBC-SMS is designed. Stability analysis and simulation results validate that the proposed control provides effective capability of the LFO suppression with better steady-state and dynamic performance compared to several conventional methods.

Key wordsLow-frequency oscillation    electric multiple units (EMUs) and traction network coupling system    stability analysis    PWM rectifier    sliding mode structure    passivity-based control   
收稿日期: 2019-01-25      出版日期: 2020-02-12
PACS: TM712  
基金资助:

中央高校基本科研业务费专项资金(2018JBZ101)、国家重点研发计划先进轨道交通重点专项资金(2017YFB1200802)和博士后创新人才支持计划(BX201700026)资助项目

通讯作者: 杨少兵 男,1972年生,副教授,博士生导师,研究方向为电力系统信息化与大数据分析、铁道电气化、负荷建模技术等。E-mail:shbyang@bjtu.edu.cn   
作者简介: 王迎晨 男,1994年生,硕士研究生,研究方向为电气化铁路高次谐波分析、车网耦合系统稳定性。E-mail:wychpower@163.com
引用本文:   
王迎晨, 杨少兵, 宋可荐, 吴命利. 基于滑模结构无源控制的车网耦合系统低频振荡抑制方法[J]. 电工技术学报, 2020, 35(3): 553-563. Wang Yingchen, Yang Shaobing, Song Kejian, Wu Mingli. An Approach Based on SMS to Suppress Low-Frequency Oscillation in the EMUs and Traction Network Coupling System Using PBC. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(3): 553-563.
链接本文:  
https://dgjsxb.ces-transaction.com/CN/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.190099          https://dgjsxb.ces-transaction.com/CN/Y2020/V35/I3/553