，使得 当前周期计算出的占空比有效范围变小，为使PWM调制正确实现，一般采用当前周期计算 的控制量推迟一拍去改变下一拍占空比，这是目前实际系统应用最多的方式。
[0028] 3相H桥本质上是3单相电路，不能像普通三相桥在dq旋转坐标系下进行电流闭 环控制，必须在三相ABC静止坐标系下进行控制。在dq坐标系下很容易实现基波电流无静 差控制，因为基波电流在dq坐标系下是直流量，采用PI控制器就能实现无差控制。但在 ABC坐标系下，单纯PI控制器就不能保证基波电流的稳态误差，因此采用PI+R1方案，Rl代 表基波谐振控制器。Rl能够对基波提供很高的开环增益，从而保证基波控制精度。
[0029] 电网电压前馈采用电压互感器PTl、PT2、PT3采样变压器高压侧三相线电压，这样 变压器漏感Lleak就和回馈装置的LC滤波器构成LCL滤波器进行电流闭环控制，并且可以 消除变压器漏感Lleak造成的相位误差。闭环电流采用霍尔电流传感器TA2、TA3、TA4采样 三相交流滤波电容CU C2、C3和变压器三相低压侧绕组之间连线的三相电流，这实际上就 是采样LCL的网侧滤波电感电流，能够消除三相交流滤波电容CU C2、C3上电容电流的影 响，保证电流控制精度。
[0030] 举例说明 假设：逆变器开关频率设为I. 5kHz，H桥单极倍频后等效开关频率3kHz，Ll为0. 31mH， Cl为120uF，Lleak为变压器漏感，2MW变压器6%短路阻抗，漏感为0. 31mH。
[0031] 如图6所示，幅值曲线存在3个0 dB穿越点，相角曲线在I. 16kHz存在-180°穿 越点，对应的幅值增益为47. 3dB。这样，G(S)的奈奎斯特曲线将包围临界点（-1，Oj)，根据 奈氏判据，若直接进行闭环控制，G(s)将闭环不稳定，需要进行镇定。
[0032] 本控制系统中利用了数字控制一拍延时产生的相位滞后，降低相角曲线的-180° 穿越频率点，得到合适的幅值裕度，使得奈奎斯特曲线不再包围临界点（-1，Oj)，系统闭环 稳定。
[0033] 如图7所示，从下面的校正后开环频率特性可以看出，数字控制一拍滞后 将-180°穿越频率点从I. 16kHz降低为715Hz，该频率点的幅值裕度为5. 18dB，开环奈奎斯 特曲线不再包围临界点（-1，Oj)，系统闭环稳定。采用滞后一拍控制无需在交流滤波电容 C1、C2、C3中串联阻尼电阻来保证闭环稳定性，避免了大功率电阻不易选型和散热难以处理 的问题。基波谐振控制器Rl (z)在50Hz处提供了 47. 7dB的开环增益，从闭环频率特性可 以看出，在50Hz频率点幅值、相位误差都为零，也就是稳态无静差，而在其他频率点都存在 误差。这充分说明了 Rl控制器在三相ABC静止坐标系下对于保证基波电流控制精度的重 要意义。PI控制器提供低频段增益，保证电流不出现直流偏置，并且对电流指令进行快速跟 踪。装置通过三相电流互感器CT1、CT2、CT3采样三相逆变器侧电感LU L2、L3电流，通过 硬件比较器对逆变器输出电流进行快速过流保护。
【主权项】
1. 一种地铁能量回馈装置的闭环控制方法，其特征是，包括以下步骤： 1) 人工设置直流触网电压目标值ud。raf，并实时检测直流触网电压Ud。，并在直流触网电 压控制器中将Ud。^和U d。进行比较，当U d。raf< U d。时，直流触网电压控制器计算U d。和 Ud。的差值息II，将Λυ作为输入信号输入PI控制器，通过PI控制器输出三相旋转坐标系下的 d轴有功电流指令Idraf，所述三相旋转坐标系即dq坐标系； 2) 三相电压互感器PT1、PT2、PT3分别检测升压变高压侧三相线采样电网电压Usa、Usb、 Us。，采样电网电压Usa、Usb、Us。经由锁相环PLL计算得到dq反变换需要的电网同步信号cot ; 3) 根据外设的上级控制系统下发的无功调度需求，设置q轴无功电流指令Iq ，以步 骤2得到的电网同步信号ω t为正弦波相位基准，采用dq反变换将q轴无功电流指令Iq和步骤1得到的d轴有功电流指令Id 反变换到三相ABC坐标系下，得到ABC三相电流 Ia raf、Ib raf、I。W通过三相电流控制器比较三相电流指令I a raf、Ib raf、I。μ和实际三相逆 变输出电流Ia、Ib、I。的差值，通过该差值计算得到三相控制输出U la raf、Ulb raf、raf; 4) 三相控制输出Ula raf、Ulb 分别进入三相调制模块进行单极倍频调制，得到每 相4路、三相共12路脉冲控制信号PffMal,2,3,4、PffM bl,2,3,4、PffMel, 2,3,4，送给A、B、C三相H桥的 12只IGBT进行开关控制。2. 根据权利要求1所述的一种地铁能量回馈装置的闭环控制方法，其特征是，所述步 骤3还包括如下步骤： 3-1)将PI控制器和基波谐振控制器Rl并联，形成PI+R1模块，三相电流指令la-ref、 Ib-ref、Ic-ref和实际三相逆变输出电流Ia、Ib、Ic的差值作为输入信号输入该模块； 3-2)按照公式1，计算得出Rl的输出值，所述s是复频域算子，ωη是谐 振中心频率，Ki是比例增益； 3- 3)将Rl的输出值和PI控制器的输出值叠加后通过数字控制的一拍延时环节1/ζ 后，减去升压变高压侧三相线采样电网电压Usa，得到输出值，即三相控制输出Ularaf，所述一 拍延时是指采样、计算频率是实际开关频率的4倍，即一个开关周期分四拍。3. 根据权利要求2所述的一种地铁能量回馈装置的闭环控制方法，其特征是，所述步 骤4还包括如下步骤： 4- 1)对步骤3-2得到的三相控制输出Ui-ref进行单相单极倍频调制，得到每相4路、 三相共 12 路脉冲控制信号 PffMal, 2, 3, 4、PffMbl, 2, 3, 4、PffMcl, 2, 3, 4 ; 4-2)将脉冲控制信号PffM作为输入信号输入单相H桥逆变器，得到Ui ; 4-3)将Ui作为输入信号输入单相LCL滤波器，得到实际三相逆变输出电流I，所述单 相LCL滤波器包括单相逆变器侧滤波电感LU单相交流滤波电容CU变压器漏感Lleak，从 单相逆变桥输出电压Ui到单相输出电流I的传递函数为：
【专利摘要】一种地铁能量回馈装置的闭环控制方法，包括以下步骤：1）人工设置直流触网电压目标值Udc-ref，并实时检测直流触网电压Udc，并在直流触网电压控制器中将Udc-ref和Udc进行比较？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？；2）三相电压互感器PT1、PT2、PT3分别检测升压变高压侧三相线采样电网电压Usa、Usb、Usc，采样电网电压Usa、Usb、Usc经由锁相环PLL计算得到dq反变换需要的电网同步信号ωt；3）根据外设的上级控制系统下发的无功调度需求，设置q轴无功电流指令Iq-ref；4）三相控制输出Uia-ref、Uib-ref、Uic-ref分别进入三相调制模块进行单极倍频调制，得到每相4路、三相共12路脉冲控制信号。本发明在变压器的低压端就实现了倍频的效果，从而向中压交流电网馈入正确的三相交流电流，达到稳定直流触网电压的目的。
【IPC分类】H02J3/38, B60M3/06, H02M7/5387
【公开号】CN105162160
【申请号】CN201510493534
【发明人】仇志凌, 胡磊磊, 刘定坤, 李锦 , 许忠元, 张勇, 花跃学, 朱铮平, 万里强, 张明, 芮国强, 葛文海
【申请人】南京亚派科技股份有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月13日