。
[0036] 3)级联的MMC牵引臂单元通过滤波绕组直接连接到高电压等级的线路上去，本系 统不再需要使用变压器做转换，这种连接方式除了节省了变压器的费用以外，还能按照实 际情况对设备耐压等级和补偿侧电流大小进行合理的设计，从而提高设备综合性能。同时， 由于没有变压器的影响，电流变化率可以大大提升，使控制精度大幅提高。
[0037] 4)针对固定次谐波，本系统使用感应滤波技术进行谐波滤除。该方法在滤波绕组 中产生超导闭合回路抑制变压器中的谐波磁链，能在减小网侧谐波含量的同时减小变压器 的附加损耗、振动和噪音，增加系统稳定性与运行效率。由于滤波支路与带滤波绕组的牵引 变压器的牵引侧通过磁耦合，因此系统阻抗不会对滤波支路产生影响，滤波支路也不会对 系统的正常运行产生干扰。
[0038] 5)单相MMC牵引臂组中与带滤波绕组的牵引变压器低压侧相连的MMC牵引臂可以 并联多条以增大容量和可靠性。
【附图说明】
[0039] 图1是本发明所述治理系统的电气部分结构图；
[0040] 图2为图1对应的电气原理框图；
[0041] 图3为MMC牵引臂模块示意图，其中，（a)是MMC牵引臂模块结构，（b)是MMC牵引 臂模块中SM模块的电气结构图；
[0042] 图4是带滤波绕组的牵引变压器等效模型；
[0043] 图5是补偿电流检测原理框图；
[0044] 图6是本发明的控制流程图；
[0045] 标号说明：1_电网；2-带滤波绕组的牵引变压器；3-感应滤波电路；4-单相MMC 牵引臂组；5-直流侧电容组。
【具体实施方式】
[0046] 下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
[0047] 一种新型的电气化铁路电能质量治理系统，包括带滤波绕组的牵引变压器、感应 滤波电路、MMC补偿系统、MMC控制器、电压和电流测量装置；
[0048] 如图1和图2所示，所述带滤波绕组的牵引变压器2包括高压侧、牵引侧及低压补 偿侧，所述带滤波绕组的牵引变压器的高压侧与电网1相连，带滤波绕组的牵引变压器的 牵引侧与电网牵引臂相连，带滤波绕组的牵引变压器的低压补偿侧与MMC补偿系统连接；
[0049] 所述MMC补偿系统包括两个单相MMC牵引臂组4,两个感应滤波电路3和两个直 流侧电容组5 ;所述感应滤波电路与带滤波绕组的牵引变压器的低压补偿侧相连，所述单 相MMC牵引臂组的一端与带滤波绕组的牵引变压器的低压补偿侧相连，另一端与直流侧电 容组相连；
[0050] 每个单相MMC牵引臂组至少包括1个MMC牵引臂单元，每个MMC牵引臂单元至少 包括两个并联的MMC牵引臂模块，每个MMC牵引臂模块由串联的电抗器和MMC牵引臂组成， 如图3所示；
[0051] 所述电抗器与所述带滤波绕组的牵引变压器的低压补偿侧侧相连，所述MMC牵引 臂与直流侧电容组中的电容相连后接地；
[0052] 所述电压和电流测量装置与所述带滤波绕组的牵引变压器的牵引侧和MMC牵引 臂相连，且所述电压和电流测量装置与所述MMC控制器相连；
[0053] 所述MMC补偿系统受控于所述MMC控制器。
[0054] 所述MMC牵引臂包括N个串联的SM模块，N为大于或等于1的整数。
[0055] 所述感应滤波电路至少包括三组并联的LC滤波电路或LCL滤波电路。
[0056] 如图6所示，一种新型的电气化铁路电能质量治理系统的控制方法，采用所述的 一种新型的电气化铁路电能质量治理系统，进行电能质量控制，包括以下几个步骤：
[0057] 步骤1:利用电压和电流测量装置获取带滤波绕组的牵引变压器牵引侧的电压和 电流，并计算带滤波绕组的牵引变压器牵引侧瞬时的等效有功电导Gp(t);
[0058] 所述步骤1中牵引臂瞬时的等效有功电导采用FBD算法计算：
[0059]
[0060] 步骤2 :去除步骤1获得的带滤波绕组的牵引变压器牵引侧瞬时的等效有功电导 的高频分量，得到带滤波绕组的牵引变压器牵引侧的等效有功线性电导Gp;
[0061]
[0062] 虽然化简公式使用了构造的电压和电流，但经过滤波器后的线性等效电导已经与 构造的数据无关了，因此可以在实际计算时将构造电流和电压都省去，此时等效电导的计 算公式可调整为：
[0063]
[0064] 步骤3:利用MMC控制器通过PI环节对直流侧电容电压进行控制，使直流侧电容 电压保持在直流侧额定电压的±5%以内，并将PI环节的输出值与步骤2得到的带滤波绕 组的牵引变压器牵引侧的等效有功线性电导叠加，更新Gp;
[0065] 步骤4 :利用步骤3更新的Gp按照以下公式计算带滤波绕组的牵引变压器低压补 偿侧所需的补偿电流i%
[0066]
[0067]其4
(和、分别为带 滤波绕组的牵引变压器低压补偿侧的电流，13"和Ibn分别为电网牵引臂a和电网牵引臂b的电流有效值，At和I分别为电网牵引臂a和电网牵引臂b电流的相位，η表示电流中谐 波的次数，η=1，2,3···，带滤波绕组的牵引变压器高压侧与牵引侧的变比为&，高压侧与低 压补偿侧的变比为Κ2;ω= 2πf，表示基波电流的角频率，f= 50Hz;
[0068] 所述补偿电流的检测过程如图5所示；
[0069] 步骤5:将步骤4获得的补偿电流Γ通过PI控制器进行调节，然后再通过载波移 相SPWM技术，将该电流信号转化为PWM开关信号，输出至MMC补偿系统，控制MMC补偿系统 中的SM模块的开关通断，使得MMC补偿系统输出指定大小和相位的波形，最终使得利用带 滤波绕组的牵引变压器低压补偿侧对电网进行补偿；
[0070] 所述通过载波移相SPWM技术输出PWM信号至MMC补偿系统中的PWM信号的生成 过程如下：
[0071] 当带滤波绕组的牵引变压器牵引侧电流大于或等于0时，将与带滤波绕组的牵引 变压器牵引侧同侧对应的MMC牵引臂组上所有SM模块的电容按电压由小至大的顺序排列 SM模块，按照SM模块的额定容量，按照电容电压由小到大的顺序，根据补偿电流的PWM开关 信号的开通个数，开通指定数量的SM模块，使得电压低的模块快速充电；
[0072] 当带滤波绕组的牵引变压器牵引侧电流小于0时，将与带滤波绕组的牵引变压器 牵引侧同侧对应的MMC牵引臂组上所有SM模块的电容按电压由大至小的顺序排列，根据补 偿电流的PWM开关信号的开通个数，开通指定数量的模块，则电压高的模块快速放电。
[0073] 所述基于步骤4获得的补偿电流Γ利用PI控制器调节MMC牵引臂过程中，满足 以下两个条件：
[0074] 1)"b的有效值与"a的有效值两者的差值不超过"3的5%;
[0075] 2)I'b的相位比I' a落后120度；
[0076] 其4
Λ分别为包含谐波后的 带滤波绕组的牵引变压器牵引侧的电流；Ix、Iy分别为MMC补偿系统输出的实际补偿电流。
[0077] 步骤6:检测MMC补偿系统实际输出的电流ldPIy作为反馈信号引入MMC牵引臂 的PI控制器之前，使MMC补偿系统输出的电流准确跟踪补偿电流。
[0078] 带滤波绕组的牵引变压器等效模型如图4所示，设高压侧和中压侧的变比都为I， 高压侧和低压侧的变比都为K2，由其模型可得到其电压方程为
[0079]
(1)
[0080] 由磁势平衡原理可得其电流方程 「00811
[0082] 设<.=备心、〇 ，则电流方程可变 (2)
[0083](3) - .一勺
- /
[0084] 对一次侧的三相电流进行相序分解，设"a=Ia+rx、" b=Ib+ry，由对称 分量法可得到负序公式为
[0085]
(3)
[0087] 当V/v变压器的两个牵引臂都输出有功功率，且幅值大小相等，补偿侧不输出功 率时，有
[0088]Ia= (cos60。_jsin60° )Ib (5)
[0089] 将式（5)带入式⑷中计算，得到此时的负序为
[0090] (6)
[0091] 可见此时负序并不为零。因此要使高压侧负序为零，则需要满足等式
[0092]
(7)
[0093] 该式可化简为綺=Z120° 轉
[0094] 从式⑶则可得到前面所述的基于补偿电流Γ利用PI控制器调节MMC牵引臂过 程中的控制条件，即使得带滤波绕组的牵引变压器高压侧无负序的条件。
[0095] 在补偿负序的同时，还要考虑补偿时变压器一次侧不能产生无功，因此令队和Ia 的相位相同，都为-30°，则根据式（2)，可知1' 3角度也为-30°，要满足负序补偿条件，则 1'肩度应为90