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高铁再生制动工况下公用电网负序电流优化罗培;杨维民;张敏【摘要】为解决高速列车再生制动工况下产生的巨大能量造成公用电网负序电流急剧增加的问题,提出采用基于超级电容储能的铁路功率调节器(SC-RPC)补偿装置.通过分析SC-RPC的电气模型,构建再生制动工况下基于SC-RPC的公用电网最小负序电流数学模型,采用改进粒子群算法求解模型,提出相应的控制策略,并进行仿真验证.结果表明:采用SC-RPC,能够有效抑制因再生制动产生的负序电流,并且在大幅降低负序电流的同时使功率因数大于0.9,满足国家标准规定的电能质量要求,验证了再生制动工况下采用SC-PRC抑制公用电网负序电流的有效性.【期刊名称】《中国铁道科学》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】7页(P126-132)【关键词】再生制动;超级电容;铁路功率调节器;负序电流;粒子群优化;公用电网【作者】罗培;杨维民;张敏【作者单位】湘潭大学信息工程学院,湖南湘潭411105;湘潭大学信息工程学院,湖南湘潭411105;湘潭大学信息工程学院,湖南湘潭411105【正文语种】中文【中图分类】TM922.3近年来，中国的高速铁路有了快速发展,我国已成为世界上高速铁路运营最快、里程最长的国家。
高速铁路因电力机车负载不平衡产生的负序电流问题却日益严重。
负序电流能够引起电力系统发电机转子过热、振动，引起继电保护装置误动作等一系列问题，给公用电网和列车的安全稳定运行带来隐患[1]。
为减少负序电流对电气化铁路的影响，国内外学者提出了一系列补偿装置[2-3]，其中较为典型的为采取静止无功补偿器(Static Var Compensator, SVC)[4]、静止无功发生器(Static Var Generator, SVG)[5]、铁路功率调节器(Railway Power Controller, RPC)[6]等方法。
由于能平衡2个供电臂之间的有功功率，采用RPC在治理负序电流问题表现出良好的应用前景。
高铁再生制动工况下公用电网负序电流优化
罗培;杨维民;张敏
【期刊名称】《中国铁道科学》
【年(卷),期】2018(39)6
【摘要】为解决高速列车再生制动工况下产生的巨大能量造成公用电网负序电流急剧增加的问题,提出采用基于超级电容储能的铁路功率调节器(SC-RPC)补偿装置.通过分析SC-RPC的电气模型,构建再生制动工况下基于SC-RPC的公用电网最小负序电流数学模型,采用改进粒子群算法求解模型,提出相应的控制策略,并进行仿真验证.结果表明:采用SC-RPC,能够有效抑制因再生制动产生的负序电流,并且在大幅降低负序电流的同时使功率因数大于0.9,满足国家标准规定的电能质量要求,验证了再生制动工况下采用SC-PRC抑制公用电网负序电流的有效性.
【总页数】7页(P126-132)
【作者】罗培;杨维民;张敏
【作者单位】湘潭大学信息工程学院,湖南湘潭411105;湘潭大学信息工程学院,湖南湘潭411105;湘潭大学信息工程学院,湖南湘潭411105
【正文语种】中文
【中图分类】TM922.3
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关键词：再生制动；制动平顺性；能量回收0引言电动汽车在制动过程中，将部分制动能量转化电能，并对蓄电池进行充电，这种过程称之再生制动[1]。
在该过程中，再生制动的加入引起汽车原有的制动结构改变，从而引起汽车制动力矩的改变，影响整车的制动平顺性[1]。
因此对于电动汽车而言，我们在保证制动效能和制动稳定性时，确保在制动过程中乘客的舒适性并兼顾能量的回收。
燕山大学汪运鹏在《电液复合制动系统模式切换过程车辆平顺性控制》一文中提出基于路面识别的逻辑门限控制策略，并结合PID控制策略，制定相应的复合制动防抱死策略，但目标比较单一，没有考虑再生制动的综合因素。
福州大学谢文科提出了一种基于模糊控制，在一定制动强度范围内在保证制动舒适性的前提下尽可能多的回收制动能量的控制策略，该方法使得前轮制动力矩增大，容易出现抱死现象。
本文为了研究电动汽车的制动平顺性，在不改变汽车原有汽车制动结构的基础上，本文提出一种采用并联制动策略，通过控制通过蓄电池充电电流和电机电枢电流来研究汽车制动能量回收效率以及制动平顺性的变化情况。
1数学模型1.1电机模型电动汽车选用永磁直流电机，再生制动系统电路采用二象限型符合直流斩波器[2]。
其等效电路如图1所示。
电机可以在发电模式和电动机模式下工作，因此，电机输出的电压和电流之间的关系如式（1）所示，电枢反电动势关系式如式（2），电磁转矩如式（3）Te=KtIa （3）式中：Ea为电机电枢反电动势，V；V为电池电压，Ra为电枢电阻，Ω；Ia为电枢电流，A；Ke为电压常数；ωe为电机转速，rad/s；Kt为电机扭矩常数。
1.2能量回收效率电动汽车储能装置采用锂离子蓄电池，回收的能量关系如式（4），汽车制动过程中产生的能量大小如式（5），能量回收效率计算如式（6）所示（4）（5）（6）式中：Eb为蓄电池的总能量，J；v0为汽车初始速度；m/s。
1.3汽车减速度变化率汽车制动过程中，制动平顺性评价指标为汽车的冲击度，即减速度的变化率dadt，汽车减速度的变化率计算公式如式（7）。
