技术特征：
1.一种基于谐波功率调节的高铁车网耦合系统低频振荡抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：搭建单相级联h桥型多电平apf变换器仿真模型，其中每个子模块是一个单相全桥变流器；步骤2：将接入牵引网的所有机车视为负载，检测负载吸收的谐波电流，进而形成级联h桥型多电平apf变换器输出补偿电流的参考值；步骤3：基于电流反馈支路以及电流环pi控制器，得到级联h桥型多电平apf变换器调制的载波信号，进而控制apf变换器输出相应的补偿电流；步骤4：对级联h桥型多电平apf直流侧电压进行均衡控制；步骤5：比较级联h桥型多电平apf接入牵引网前后车网耦合系统的低频稳定性。2.根据权利要求1所述的一种基于谐波功率调节的高铁车网耦合系统低频振荡抑制方法，其特征在于，所述步骤2具体为：设负载电流i
c
为α轴分量，其表达式如下：其中，n为负载电流中的谐波次数，ω为基频角频率，i
cn
和θ
n
为第n次电流的有效值以及初相位角；将负载电流i
c
作为sogi控制器的输入，构造负载电流的β轴分量；sogi输出的电流i'
cα
和i'
cβ
在s域的表达式如下：在s域的表达式如下：其中，k
is
为sogi的比例增益系数，h
u
视为sogi的传递函数；i
cβ
中的各次电流的相位分别滞后i
cα
中各次电流相位90
°
；对sogi的输出电流进行park变换，得到dq坐标系下的负载电流表达式：对sogi的输出电流进行park变换，得到dq坐标系下的负载电流表达式：其中，i
cdn
和θ
dn
为d轴上第n次谐波电流的有效值以及初相位角，i
cqn
和θ
qn
为q轴上第n次谐波电流的有效值以及初相位角；i
cd
与i
cd
分别为负载电流d轴和q轴分量；将park变换输出的电流i
cd
和i
cq
分别经过两个低通滤波器lpf进行滤波处理，得到：分别经过两个低通滤波器lpf进行滤波处理，得到：
其中，i
cd1
与i
cq1
分别对应负载电流基频有功和无功直流分量；将i'
cd'
与i'
cq'
进行park反变换，得到检测出的负载电流的基频分量：将实际负载电流i
c
减去检测出的负载电流的基频分量i
cα1
，即得到检测出的负载吸收的谐波电流，并将该谐波电流作为级联h桥型多电平apf变换器输出补偿电流的参考值。3.根据权利要求2所述的一种基于谐波功率调节的高铁车网耦合系统低频振荡抑制方法，其特征在于，所述步骤4具体为：首先，进行子模块直流电压排序；级联h桥型多电平apf变换器包含8个子模块，即8个直流电压，分别设为u
dc1
,u
dc2
,
…
,u
dc8
；利用冒泡法对8个子模块直流电压从小到大进行排序，排序的结果存入数组u[8]中；其次，对级联h桥型多电平apf变换器输出的电平数m进行评估：其中，s
n
为第n个子模块的开关函数，其表达式如下：其中，u
cn
为第n个子模块的交流侧电压，u
dcn
为第n个子模块的直流侧电压；最后，根据级联h桥型多电平apf变换器输出的电平数m的大小，生成各子模块的开关函数；当直流侧电容处于充电状态时：若m大于0，则优先将直流电压较低的m个子模块开通，即将其变流器的开关函数设为1，其余n
‑
m个子模块变流器开关函数设为0；若m小于0，则优先将直流电压较低的|m|个子模块开通，即将其变流器的开关函数设为
‑
1，其余n
‑
m个子模块变流器开关函数设为0；当直流侧电容处于放电状态时：若m大于0，则优先将直流电压较高的m个子模块开通，即将其变流器的开关函数设为1，其余n
‑
m个子模块变流器开关函数设为0；若m小于0，则优先将直流电压较高的|m|个子模块开通，即将其变流器的开关函数设为
‑
1，其余n
‑
m个子模块变流器开关函数设为0；均衡控制的周期设置为级联h桥变换器等效开关周期的整数倍。4.根据权利要求1所述的一种基于谐波功率调节的高铁车网耦合系统低频振荡抑制方法，其特征在于，所述步骤5具体为：首先将牵引网接入多辆高速列车，重现低频不稳定现象，然后将级联h桥型多电平apf接入牵引网进行谐波补偿，进而对低频不稳定现象进行抑制；通过对比补偿前后的牵引网电流电压波形以及基于快速傅里叶变换fft的频谱分析结果，实现级联h桥型多电平apf对高速铁路车网耦合系统低频振荡的抑制效果的验证。
技术总结
本发明公开了一种基于谐波功率调节的高铁车网耦合系统低频振荡抑制方法，具体为：搭建单相级联H桥型多电平APF变换器仿真模型；将接入牵引网的所有机车视为负载，检测负载吸收的谐波电流，形成级联H桥型多电平APF变换器输出补偿电流的参考值；基于电流反馈支路以及电流环PI控制器，得到级联H桥型多电平APF变换器调制的载波信号，进而控制APF变换器输出相应的补偿电流；对级联H桥型多电平APF直流侧电压进行均衡控制；比较级联H桥型多电平APF接入牵引网前后车网耦合系统的低频稳定性。本发明可以实现对车侧阻抗动态特性的优化，其不受系统运行工况的限制，可以有效地抑制车网系统低频振荡，大幅度提高系统的低频稳定性。大幅度提高系统的低频稳定性。大幅度提高系统的低频稳定性。
技术研发人员：刘志刚 吴思奇
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2021.07.29
技术公布日：2021/11/9