Page 109 - 铁路电力自动化与供电安全问题分析

第三章 铁路电力供电

界比例系数K u 和临界振荡周期T u 。最后参考计算公式，按照“先P后I最后D”的

顺序，依次得到K p 、T i 和T d 的值。
3.采样周期的确定
PID控制调节是周期性执行的，每个执行周期记为一个采样周期，参考采样
定理决定采样周期的大小。理想状态下，要想使采样后的离散时间信号能够无失

真的复现出原来的连续信号，必须求“采样频率≥2×连续信号最高频率”。而实
际中，由于微分调节表示的是被控制量对时间的变化率，这就意味着在微分调节
过程中，如果采样周期偏小，在时间间隔内被控制量采样没有捕捉到变化，那么

微分项就变为0，这种情况不利于系统的调节。因此，实际系统中采样周期要明
显小于扰动信号周期，才能保证PID调节功能的正常实现。
（三）铁路电力供电系统柔性直流输电控制仿真实验
1.建立系统仿真模型

PSCAD是现阶段常用的一种成熟的电力系统仿真分析软件，其优势在于元
件库丰富，像变压器、整流器等常见的电气设备均有独立的模型，并且模型参数
与实际设备参数一致，在构建电力系统仿真模型时可以直接调用，从而减少了前

期工作量。另外，仿真输出结果准确，并且自动将数据转化成参数曲线，方便技
术人员更加直观地掌握测试结果。现以铁路10kV供电系统为例，利用PSCAD仿
真软件建立一个两端有源网络的稳态模型，并对其状态进行模拟。

该供电系统的仿真结构以换流站为核心，换流站内除了换流器外，还有发电
机、电抗器、交流滤波器等元件模型。将柔性直流输电系统与10kV交流电网系
统连接，并利用变压器将系统电压升高，与直流侧电压相匹配。换流站两侧系统

均使用电缆连接。右侧整流端即为发送端，将直流电压变成交流电压后，为配电
系统供电。换流站采用触发脉冲控制方式，控制电力电子器件的通断。在该仿真
系统中，所有触发脉冲都是基于脉宽调制技术产生，因此产生的电压、电流中只
有少量的低次谐波，降低了无关因素对实验结果的干扰。另外，为抑制高次谐

波，在仿真系统中加装了交流滤波器，采用“通高频、阻低频”的方式达到理想
的滤波效果。
2.仿真结果与分析

在系统两侧均与交流有源网络连接的情况下，交流整流侧应用定直流电压控
制和定功率控制方式，而交流逆变侧则应用了直流电压和定交流电压控制方式。

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