考慮鎖相環(huán)角頻率變化的單相車網(wǎng)系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性分析

喻文倩，劉志剛，張友剛，劉靜偉

（西南交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院，四川 成都 611756）

0 引言

近年來，AC-DC-AC 結(jié)構(gòu)的四象限電壓源變流器動車組已被廣泛采用［1］，一般將動車組與牽引網(wǎng)組成的系統(tǒng)，簡稱為“車網(wǎng)系統(tǒng)”。通常認為，造成車網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩LFO（Low-Frequency Oscillation）現(xiàn)象的主要原因是牽引網(wǎng)和動車組之間參數(shù)不匹配［2?4］。為揭示LFO 機理，學(xué)者進行了大量的研究。文獻［3］針對車網(wǎng)系統(tǒng)主導(dǎo)極點的阻尼比進行了分析，提出了欠阻尼機理來解釋牽引網(wǎng)電壓出現(xiàn)持續(xù)大幅振蕩的原因。文獻［4］針對多車接入牽引供電系統(tǒng)引發(fā)的電壓波動現(xiàn)象，推導(dǎo)了間諧波在牽引負載牽引傳動系統(tǒng)的傳播機理。為了避免LFO現(xiàn)象的發(fā)生，確保系統(tǒng)可靠運行，研究參數(shù)對車網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響十分必要。

目前，大多文獻主要通過建立dq域下的小信號阻抗模型［2，5］對車網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行分析。雖然此方法的計算步驟并不復(fù)雜，但在建模過程中忽略了頻率耦合過程，導(dǎo)致其分析結(jié)果只在低頻段有效，并且存在誤差。更進一步，文獻［6］采用基于諧波線性化的建模方式，考慮了部分頻率的耦合過程，但是忽略了ωp±nω0（ωp、n、ω0分別為擾動角頻率、諧波次數(shù)以及額定角頻率）的頻率耦合項。文獻［7］基于dq阻抗模型，推導(dǎo)出了αβ阻抗模型，并分析了變換器在整流和逆變2 種工作模式之間切換時，各種參數(shù)的臨界值變化情況。阻抗模型的本質(zhì)是對車網(wǎng)系統(tǒng)的輸入輸出阻抗進行計算，運算過程繁瑣復(fù)雜。文獻［8?11］建立了單相整流器的諧波狀態(tài)空間HSS（Harmonic State-Space）模型，并采用特征值分析了諧波傳遞函數(shù)的動態(tài)特性。……