本發明涉及能量回饋系統變流器的控制策略領域，具體涉及一種用于選擇能量回饋系統變流器的控制策略的方法。

背景技術：

目前，軌道交通已日益成為一種人們日常出行普遍使用的交通設施，承擔著主要的交通運輸角色。軌道交通設施以電力牽引為主，由于軌道交通設施啟動制動頻繁，容易造成能量的流失，為了提高軌道交通設施的能量利用率，通常采用再生能量回饋系統對軌道交通設施制動產生的能量進行回收利用，以及為軌道交通設施啟動瞬間補給所需的能量；為了實現該功能，傳統的再生能量回饋系統往往使用實時監測牽引網母線電壓的方法來實現，然而這種方法依然具有一定的滯后性，實時性不夠，從而造成了再生能量回饋系統在制動過程中制動能量可能無法及時回收，導致牽引網過壓而損壞軌道交通設施；或在啟動時，因未能及時補給啟動所需的能量而造成軌道交通設備無法順利啟動等情況出現。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決現有技術中的問題，提供一種能夠對牽引網母線電壓進行預測的用于選擇能量回饋系統變流器的控制策略的方法，從而實現快速響應，對牽引網母線電壓的變化進行提前預判，實現及時甚至提前啟動或停止饋能，確保牽引網制動能量能及時回饋或牽引網啟動能量及時補給，有效避免由于牽引網過壓而損壞軌道交通設施或由于過度吸收牽引網能量而造成牽引網低壓并影響軌道交通設施運作的現象產生。

為達成上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于選擇能量回饋系統變流器的控制策略的方法，所述能量回饋系統中變流器的控制策略包括逆變、整流和非逆變非整流；包括以下步驟：步驟1：測量牽引網母線電壓，存儲至第一存儲單元，定義存儲電壓值為存儲于所述第一存儲單元的牽引網母線電壓值；同時將變流器的初始控制策略設定為非逆變非整流，并將所述變流器的初始控制策略存儲于第二存儲單元中，存儲于第二存儲單元中的控制策略定義為存儲策略；步驟2：每間隔人為設定的第一時間間隔測量牽引網母線電壓，定義測量電壓值為每檢測時點所測量的牽引網母線電壓值，定義電壓變化率為所述測量電壓值與所述存儲電壓值之差除以所述第一時間間隔；在每次測得所述測量電壓值之后執行以下子流程，所述子流程的執行時長不超過所述第一時間間隔，所述子流程包括以下步驟：步驟2.1：若滿足條件一或條件二中任一種，則執行步驟2.3，否則依序執行下一步驟；所述條件一為：所述測量電壓值大于所述存儲電壓值；且所述存儲策略不為逆變；且所述測量電壓值小于人為設定的第一電壓值；且所述電壓變化率的絕對值大于等于人為設定的第一電壓變化率；且第一電壓預測值大于等于所述第一電壓值；所述第一電壓預測值等于所述測量電壓值加上所述電壓變化率與人為設定的第二時間間隔的乘積；所述條件二為：所述測量電壓值大于所述存儲電壓值；且所述存儲策略不為逆變；且所述測量電壓值大于等于所述第一電壓值；步驟2.2：將存儲電壓值更新為測量電壓值，該子流程執行完畢；步驟2.3：改變變流器的控制策略為逆變，將存儲策略更新為逆變后執行步驟2.2。

進一步地，所述步驟2.1和步驟2.2之間還包括步驟2.11，所述步驟2.3之后還包括步驟2.31；步驟2.11：若滿足條件三或條件四中任一種，則執行步驟2.31，否則依序執行下一步驟；所述條件三為：所述測量電壓值小于所述存儲電壓值；且所述存儲策略不為整流；且所述測量電壓值大于人為設定的第二電壓值；且所述電壓變化率的絕對值大于等于人為設定的第二電壓變化率；且第二電壓預測值小于等于所述第二電壓值；所述第二電壓預測值等于所述測量電壓值加上所述電壓變化率與人為設定的第三時間間隔的乘積；所述條件四為：所述測量電壓值小于所述存儲電壓值；且所述存儲策略不為整流；且所述測量電壓值小于等于所述第二電壓值；步驟2.31：改變變流器的控制策略為整流，將存儲策略更新為整流后執行步驟2.2。

進一步地，所述能量回饋系統中變流器的控制策略還包括小逆變；所述步驟2.11和步驟2.2之間還包括步驟2.12，所述步驟2.31之后還包括步驟2.32；步驟2.12：若滿足條件五或條件六中任一種，則執行步驟2.32，否則依序執行下一步驟；所述條件五為：所述測量電壓值小于所述存儲電壓值；且所述存儲策略不為小逆變；且所述測量電壓值小于等于人為設定的第三電壓值；且所述測量電壓值大于人為設定的第四電壓值；所述條件六為：所述測量電壓值大于所述存儲電壓值；且所述存儲策略不為小逆變；且所述存儲策略不為逆變；且所述測量電壓值大于所述第四電壓值；步驟2.32：改變變流器的控制策略為小逆變，將存儲策略更新為小逆變后執行步驟2.2。

進一步地，所述能量回饋系統中變流器的控制策略還包括小整流；所述步驟2.12和步驟2.2之間還包括步驟2.13，所述步驟2.32之后還包括步驟2.33；步驟2.13：若滿足條件七或條件八中任一種，則執行步驟2.33，否則依序執行下一步驟；所述條件七為：所述測量電壓值大于所述存儲電壓值；且所述存儲策略不為小整流；且所述測量電壓值大于等于人為設定的第五電壓值；且測量電壓值小于所述第四電壓值；所述條件八為：所述測量電壓值小于所述存儲電壓值；且所述存儲策略不為小整流；且所述存儲策略不為整流；且所述測量電壓值小于所述第四電壓值；步驟2.33：改變變流器的控制策略為小整流，將存儲策略更新為小整流后執行步驟2.2。

進一步地，所述步驟2.11和步驟2.2之間還包括步驟2.14，所述步驟2.31之后還包括步驟2.34；步驟2.14：若滿足條件九或條件十中任一種，則執行步驟2.34，否則依序執行下一步驟；所述條件九為：所述測量電壓值小于所述存儲電壓值；且所述存儲策略不為非逆變非整流；且所述測量電壓值小于等于人為設定的第六電壓值；所述條件十為：所述測量電壓值大于所述存儲電壓值；且所述存儲策略不為非逆變非整流；且所述測量電壓值大于等于人為設定的第七電壓值；步驟2.34：改變變流器的控制策略為非逆變非整流，將存儲策略更新為非逆變非整流后執行步驟2.2。

本發明所述的技術方案相對于現有技術，取得的有益效果是：

(1)由于本技術方案采用及時或提前預判的方法，使得能量回饋系統變流器能夠及時選擇相應的控制策略，從而實現及時甚至提前啟動或停止饋能，確保牽引網制動能量能及時回饋或牽引網啟動能量及時補給，有效避免牽引網過壓而損壞軌道交通設施或過度吸收牽引網能量而導致牽引網低壓影響軌道交通設施運作。

(2)由于能量回饋系統通過檢測牽引網母線電壓并作出相應的判斷，使得變流器及時作出逆變狀態的控制策略選擇，使得能量回饋系統及時或提前啟動饋能，從而保證軌道交通設施的牽引網制動能量的及時回收。

(3)由于能量回饋系統通過檢測牽引網母線電壓并作出相應的判斷，使得變流器及時作出整流狀態的控制策略選擇，使得能量回饋系統及時或提前啟動反向整流，從而保證軌道交通設施的牽引網制動能量能夠得到及時補給，確保軌道交通設施正常運行。

(4)由于能量回饋系統通過檢測牽引網母線電壓并作出相應的判斷，使得變流器及時作出小逆變或小整流狀態的控制策略選擇，使得能量回饋系統及時調整功率，減弱能量回饋系統的能量交互(包括饋能和反向整流)作用，從而避免軌道交通設施的牽引網制動能量的浪費。

(5)由于能量回饋系統通過檢測牽引網母線電壓并作出相應的判斷，使得變流器及時作出非逆變非整流狀態的控制策略選擇，使得能量回饋系統及時停止能量交互(包括停止饋能和停止反向整流)，從而避免軌道交通設施的牽引網制動能量的浪費。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明實施例牽引網母線電壓與系統工作狀態示意圖一；

圖2為本發明實施例牽引網母線電壓與系統工作狀態示意圖二；

圖3為本發明實施例在圖1所示狀態下的能量回饋系統變流器的控制策略的選擇流程示意圖一；

圖4為本發明實施例在圖2所示狀態下的能量回饋系統變流器的控制策略的選擇流程示意圖二。

具體實施方式

為了使本發明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚、明白，以下結合附圖和實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1至圖4所示，本發明實施例的用于選擇能量回饋系統變流器的控制策略的方法中的變流器控制策略包括逆變、整流和非逆變非整流；逆變指的是控制能量回饋系統中的變流器使得牽引網母線向電網大功率輸送能量的過程；整流指的是控制能量回饋系統中的變流器使得牽引網母線從電網大功率吸收能量的過程；非逆變非整流指的是牽引網母線與電網之間不存在大功率能量的輸送或不存在能量輸送的過程，即變流器處于關閉狀態。其中，所述變流器實現從牽引網母線直流電到電網交流電或從電網交流電到牽引網母線直流電的轉換，可采用t型三電平雙向變流電路。應當理解，如圖1和圖2所示的牽引網母線電壓與系統工作狀態示意圖，為能量回饋系統變流器在不同狀態下所對應的牽引網電壓變化趨勢示意圖，由于在實際工作狀態下，牽引網母線電壓并非呈線性變化，因此，體現本發明實施例的圖1和圖2應理解為牽引網電壓變化的示意圖而非牽引網母線電壓的實際變化規律。

用于選擇能量回饋系統變流器的控制策略的方法具體包括以下步驟：

步驟1：測量牽引網母線電壓，存儲至第一存儲單元，定義存儲電壓值us為存儲于第一存儲單元的牽引網母線電壓值；同時將變流器的初始控制策略設定為非逆變非整流，并將變流器的初始控制策略存儲于第二存儲單元中，存儲于第二存儲單元中的控制策略定義為存儲策略；

步驟2：每間隔人為設定的第一時間間隔t1測量牽引網母線電壓，定義測量電壓值uk為每檢測時點所測量的牽引網母線電壓值，定義電壓變化率其中，t1為人為設定的第一時間間隔；在每次測得測量電壓值uk之后執行以下子流程，子流程的執行時長不超過第一時間間隔t1，子流程包括以下步驟：

步驟2.1：若滿足條件一①或條件二②中任一種，則執行步驟2.3，否則依序執行下一步驟；

條件一①為：存儲策略不為逆變，且uk＞us，且uk＜uinv-start，且第一電壓預測值u1＝uk+kuk*t2≥uinv-start，且|kuk|≥kuk1；其中，kuk1≥0，uinv-start為人為設定的第一電壓值，可設定為能量回饋系統的逆變啟動電壓，kuk1為人為設定的第一電壓變化率，t2為人為設定的第二時間間隔，|kuk|為電壓變化率的絕對值；

條件二②為：存儲策略不為逆變，且uk＞us，且uk≥uinv-start；

步驟2.2：將存儲電壓值us更新為測量電壓值uk，該子流程執行完畢；

步驟2.3：改變變流器的控制策略為逆變，將存儲策略更新為逆變后執行步驟2.2。

具體地，在步驟2.1和步驟2.2之間還包括步驟2.11，步驟2.3之后還包括步驟2.31；其中，步驟2.11：若滿足條件三③或條件四④中任一種，則執行步驟2.31，否則依序執行下一步驟；

條件三③為：存儲策略不為整流，且uk＜us，且uk＞urec-start，且第二電壓預測值u2＝uk+kuk*t3≤urec-start，且|kuk|≥kuk2；其中，kuk2≥0，urec-start為人為設定的第二電壓值，可設定為能量回饋系統的整流啟動電壓，kuk2為人為設定的第二電壓變化率，t3為人為設定的第三時間間隔；

條件四④為：存儲策略不為整流，且uk＜us，且uk≤urec-start；

步驟2.31：改變變流器的控制策略為整流，將存儲策略更新為整流后執行步驟2.2。

具體地，在步驟2.11和步驟2.2之間還設有步驟2.14，步驟2.31之后還包括2.34；其中，步驟2.14：若滿足條件九⑨或條件十⑩中任一種，則執行步驟2.34，否則依序執行下一步驟；

條件九⑨為：存儲策略不為非逆變非整流，且uk＜us，且uk≤u＇inv-stop；其中，u＇inv-stop為人為設定的第六電壓值，第六電壓值u＇inv-stop設定為能量回饋系統的逆變停止電壓；

條件十⑩為：存儲策略不為非逆變非整流，且uk＞us；且uk≥u＇rec-stop；其中，u＇rec-stop為人為設定的第七電壓值，第七電壓值u＇rec-stop設定為能量回饋系統的整流停止電壓；

步驟2.34：改變變流器的控制策略為非逆變非整流，將存儲策略更新為非逆變非整流后執行步驟2.2。

具體地，能量回饋系統中變流器的控制策略還包括小逆變和小整流，所述小逆變指的是通過控制能量回饋系統中的變流器使得牽引網母線向電網小功率輸送能量的過程；所述小整流指的是控制能量回饋系統中的變流器使得牽引網母線從電網小功率吸收能量的過程。需要說明的是，本發明中所述大功率吸收能量、小功率吸收能量是相對而言，對應到變流器的占空比，大功率吸收能量時的變流器的驅動占空比應大于小功率吸收能量時的變流器的驅動占空比；大功率輸送能量時的變流器的驅動占空比也大于小功率輸送能量時的變流器的驅動占空比。

因此，本發明還存在以下實施方式，在步驟2.11和步驟2.2之間還包括步驟2.12，步驟2.31之后還包括步驟2.32；

其中，步驟2.12：若滿足條件五⑤或條件六⑥中任一種，則執行步驟2.32，否則依序執行下一步驟；

條件五⑤為：存儲策略不為小逆變，且uk＜us，且uref＜uk≤uinv-stop；其中，uinv-stop為人為設定的第三電壓值，可設定為能量回饋系統的逆變停止電壓；uref為人為設定的第四電壓值，可設定為能量回饋系統的工作電壓；

條件六⑥為：存儲策略不為小逆變，且存儲策略不為逆變，且uk＞us，且uk＞uref；

步驟2.32：改變變流器的控制策略為小逆變，將存儲策略更新為小逆變后執行步驟2.2。

具體地，能量回饋系統中變流器的控制策略還包括小整流；

在步驟2.12和步驟2.2之間還包括步驟2.13，步驟2.32之后還包括步驟2.33；

其中，步驟2.13：若滿足條件七⑦或條件八⑧中任一種，則執行步驟2.33，否則依序執行下一步驟；

條件七⑦為：存儲策略不為小整流，且uk＞us，且urec-stop≤uk＜uref；其中，urec-stop為人為設定的第五電壓值，可設定為能量回饋系統的整流停止電壓；

條件八⑧為：存儲策略不為小整流，且存儲策略不為整流，且uk＜us，且uk＜uref；

步驟2.33：改變變流器的控制策略為小整流，將存儲策略更新為小整流后執行步驟2.2。

通過上述變流器的控制策略的改變，使牽引網母線電壓值不超過過壓保護點電壓值up1和欠壓保護點電壓值up2之間的電壓值范圍。

采用上述實施例，由于采用及時或提前預判的方法，使得能量回饋系統變流器能夠及時選擇相應的控制策略，從而實現及時甚至提前啟動或停止饋能，確保牽引網制動能量能及時回饋或牽引網啟動能量及時補給，有效避免牽引網過壓而損壞軌道交通設施或過度吸收牽引網能量而導致牽引網低壓影響軌道交通設施運作。

由于能量回饋系統通過檢測牽引網母線電壓并作出相應的判斷，使得變流器及時作出逆變狀態的控制策略選擇，使得能量回饋系統及時或提前啟動饋能，從而保證軌道交通設施的牽引網制動能量的及時回收。

由于能量回饋系統通過檢測牽引網母線電壓并作出相應的判斷，使得變流器及時作出整流狀態的控制策略選擇，使得能量回饋系統及時或提前啟動反向整流，從而保證軌道交通設施的牽引網制動能量能夠得到及時補給，確保軌道交通設施正常運行。

由于能量回饋系統通過檢測牽引網母線電壓并作出相應的判斷，使得變流器及時作出小逆變或小整流狀態的控制策略選擇，使得能量回饋系統及時調整，減弱能量回饋系統的能量交互(包括饋能和反向整流)作用，從而避免軌道交通設施的牽引網制動能量的浪費。

由于能量回饋系統通過檢測牽引網母線電壓并作出相應的判斷，使得變流器及時作出非逆變非整流狀態的控制策略選擇，使得能量回饋系統及時停止能量交互(包括停止饋能和停止反向整流)，從而避免軌道交通設施的牽引網制動能量的浪費。

上述說明描述了本發明的優選實施例，但應當理解本發明并非局限于上述實施例，且不應看作對其他實施例的排除。通過本發明的啟示，本領域技術人員結合公知或現有技術、知識所進行的改動也應視為在本發明的保護范圍內。