基于 FPGA 的綜合潮流控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　摘要：分析了同相牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理，并提出了綜合潮流控制器的一種設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。該方案通過采用改進(jìn)的瞬時(shí)無功功率檢測方法，計(jì)算出補(bǔ)償電流并通過控制背靠背的 SVG 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同相牽引供電和電能質(zhì)量綜合治理。詳細(xì)介紹了以 FPGA 為核心的綜合潮流控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，該控制器由先進(jìn)的 FPGA、A/D 轉(zhuǎn)換和 IGBT 等電路構(gòu)成，通過對多路電壓、電流實(shí)時(shí)輸入信號(hào)進(jìn)行采集和處理，由 FPGA 快速計(jì)算生成指令電流，最后再通過滯環(huán)調(diào)制方式控制背靠背的 SVG 系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)同相牽引供電。仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方案的正確性和有效性。

　　關(guān)鍵詞：同相牽引供電系統(tǒng)；綜合潮流控制器；瞬時(shí)無功功率；協(xié)調(diào)控制器；FPGA

　　電氣化鐵路具有運(yùn)載能力強(qiáng)、速度快、能耗低、對環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)而得到快速發(fā)展。目前我國采用的是異相的牽引供電方式，隨著地高速重載鐵路的運(yùn)行，牽引負(fù)荷引起的電能質(zhì)量問題引起廣泛的關(guān)注。由于異相供電牽引網(wǎng)上有“電分相”的存在，列車在過分相時(shí)經(jīng)常會(huì)引起過電壓現(xiàn)象，極大地降低了既有牽引系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)列車在“過分相”時(shí)會(huì)有減速現(xiàn)象，相關(guān)數(shù)據(jù)表明機(jī)車從 250 km/h 加速到 300 km/h 需要約 4 min 的加速時(shí)間，嚴(yán)重地限制了列車的行駛速度。新型的同相供電系統(tǒng)從根本上解決了電能質(zhì)量和“過分相”問題，為電氣化鐵路的發(fā)展提供了良好選擇。該系統(tǒng)能夠?qū)⒐秒娋W(wǎng)的三相電轉(zhuǎn)換成適合于電氣化鐵路的單相電，在解決電能質(zhì)量問題的同時(shí)并在適當(dāng)條件下能夠?qū)崿F(xiàn)牽引網(wǎng)的多邊供電。