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基于FPGA的综合潮流控制器的设计与实现
杨生
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基于 FPGA 的综合潮流控制器的设计与实现
摘要：分析了同相牵引供电系统的结构与原理，并提出了综合潮流控制器的一种设计与实现方案。该方案通过采用改进的瞬时无功功率检测方法，计算出补偿电流并通过控制背靠背的 SVG 系统实现同相牵引供电和电能质量综合治理。详细介绍了以 FPGA 为核心的综合潮流控制器的设计和实现方法，该控制器由先进的 FPGA、A/D 转换和 IGBT 等电路构成，通过对多路电压、电流实时输入信号进行采集和处理，由 FPGA 快速计算生成指令电流，最后再通过滞环调制方式控制背靠背的 SVG 系统从而实现同相牵引供电。仿真和实验验证了方案的正确性和有效性。
关键词：同相牵引供电系统；综合潮流控制器；瞬时无功功率；协调控制器；FPGA
电气化铁路具有运载能力强、速度快、能耗低、对环境污染小等优点而得到快速发展。目前我国采用的是异相的牵引供电方式，随着地高速重载铁路的运行，牵引负荷引起的电能质量问题引起广泛的关注。由于异相供电牵引网上有“电分相”的存在，列车在过分相时经常会引起过电压现象，极大地降低了既有牵引系统的可靠性。同时列车在“过分相”时会有减速现象，相关数据表明机车从 250 km/h 加速到 300 km/h 需要约 4 min 的加速时间，严重地限制了列车的行驶速度。新型的同相供电系统从根本上解决了电能质量和“过分相”问题，为电气化铁路的发展提供了良好选择。该系统能够将公用电网的三相电转换成适合于电气化铁路的单相电，在解决电能质量问题的同时并在适当条件下能够实现牵引网的多边供电。
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