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铁路电力自动化与供电安全问题分析
Analysis of Railway Power Automation and Power Supply Safety

在图3-3中，分别向定交流电压控制器中输入交流电压参考值（U acerf ）和

实际测量值（U ac ），同样将两者进行对比并求出交流电压的偏差量。然后经
过“比例—微分”控制环节对偏差量进行修正，将修正结果与有功功率参考值
（P ref ）按照下式计算：

（5）

即可得到无功电流的参考值（i qref ）。从式（5）可知，定交流电压控制器能

够表示供电系统无功功率与交流电压之间的关系。
（二）铁路电力供电系统中的 PID 控制
1.PID控制的基本原理
PID（比例—积分—微分）控制可以基于实际情况寻找各个物理量之间的对应

关系。其中，比例控制的作用是在输入量存在偏差的情况下，通过比例调控快速反
应，使最终的输出结果趋近于理想结果，从而减小两者之间差距。但是单独使用比
例控制，只能将偏差缩小到一定范围，而无法彻底消除偏差。在一些控制精度要求

极高的系统中，还需要引进积分控制，达到消除偏差的目的。所谓积分控制，就是
以时间为变量取积分，随着时间推移，积分部分变大，从而进一步减小比例控制输
出后仍然存在的偏差。在比例控制和积分控制的双重处理下，系统稳态误差被消
除。需要注意的是，由于在误差调节过程中，因为参数的选择不同、调节作用存在

强弱差异，决定了系统会产生震荡，严重时还有可能导致系统失稳。为避免此类情
况，还需要引进微分控制。例如通过kade（t）/dt对时间做微分处理，能够预测误差
信号的变化趋势，达到超前抑制误差的效果。在实际工程中，将三种控制策略同时

运用，即使用PID控制方式可以使系统达到稳定运行的效果。
2.PID参数的设置
在比例（K p ）、积分（T i ）、微分（T d ）三个环节进行参数整定，是决定系
统运行稳定性的关键操作。为了进一步优化控制效果，需要结合定量计算、定

性分析的方法以及充分考虑工程系统实际运行需要，设定PID参数。目前常用的
PID参数整定方法有多种，如频率整定法、临界比例法、响应曲线法等。以临界
比例法为例，首先让T i =∞，T d =0，即积分项和微分项的系数均值为0，然后根据

工程实际情况选定比例系数，使系统维持在正常运行状态。然后按照从小到大的
顺序逐渐调节比例系数K p ，观察并记录等幅振荡过程。在达到临界状态时得到临

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