高速铁路补偿电流控制

以三相120° 接线同相牵引供电系统图3.8（a）为例，根据等效原理，将系统简化等效，假设系统三相等效电压为ea、eb、ec，各相等效电感为L、R；平衡补偿装置输出电压为uaph、ubph、ucph，输出电流为iaph、ibph、icph，则三相平衡补偿等效电路如图6.1（a）所示。

图6.1　平衡补偿等效电路

同样，以两相90° 接线同相牵引供电系统图3.10为例，假设两相系统的等效电压分别为eac、ebd；各相等效电感分别为L1、L2；各相等效电阻分别为R1、R2；平衡补偿装置两相输出电压分别为uacph、ubdph，输出电流分别为iacph、ibdph，则两相平衡补偿等效电路如图6.1（b）所示，其中ADA代表交直交变流器。

假定补偿后三相或两相系统是对称的，这时还可以进一步简化成单相电路。通用的单相等效电路如图6.2所示。其中，L、R分别代表系统的等效电感和电阻，e代表系统等效电压，uph、iph代表变流器的输出电压和输出电流。由图6.2可得

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图6.2　单相平衡补偿等效电路

由式（6.1）可以看出，平衡补偿装置的输出电流iph与系统电压e、装置的输出电压uph、系统等效电感L、系统等效电阻R有关。任一时刻，当系统电压和参数一定时，电压uph的大小、相位和频率就决定了电流iph的大小、相位和频率；改变uph的大小、相位和频率就可以改变电流iph的大小、相位和频率。这种通过控制变流器的输出电压来控制其输出电流的控制方式称为间接电流控制。

间接电流控制技术不适用于电气化铁道同相供电平衡补偿系统，原因是电气化铁道牵引负荷不断移动且动态激烈变化，实时准确获得系统参数难度很大，尤其是由于电气化铁道接触网的特点，系统参数具有分布特征，因此式（6.1）的数学模型本身就有很大的误差；其次，即使按照系统分布参数特征建立数学模型，也只是理论上可行，实际上无法做到准确有效，并会因此增加实时准确估算的难度；加之这种间接电流控制技术对系统参数变化特别敏感，导致间接电流控制技术不能满足电气化铁道同相供电平衡补偿的实际需要。

与间接电流控制相对应，根据变流器的输出电流与期望补偿电流的误差值来产生一系列驱动脉冲，控制变流器功率开关导通与关断，使其输出电流与期望补偿电流的误差（绝对）值减小或将误差值限制在允许范围以内，这种控制技术称为直接电流控制。当前广泛应用的直接电流控制技术有固定开关频率PWM电流控制、滞环PWM电流控制等。与间接电流控制技术相比较，直接电流控制具有响应速度快、对系统参数不敏感、很强的健壮性等特点，适用于同相供电平衡补偿系统。