东南大学等单位学者提出一种根据储能体系的混合铁路功率调节器
为充分运用交直交型电力机车发生的再生制动能量，进步V/v牵引供电体系的电能质量，并进步其经济性，东南大学电气工程学院、我国科学院电工研讨所、我国矿业大学（北京）机电与信息工程学院的研讨人员何棒棒、高志宣、马超，在2021年第23期《电工技能学报》上撰文，提出一种根据储能体系的混合铁路功率调节器（ESS-HRPC）。储能设备经过双向DC-DC改换器与铁路功率调节器（RPC）的直流侧相连接，以收回运用剩下的再生制动能量。一组晶闸管投切电容器（TSC）和一组晶闸管操控电抗器（TCR）用于辅佐RPC供给无功功率，以下降负序电流补偿的本钱。
自20世纪初铁路电气化开端，高能耗和电能质量问题就一向困扰着铁路运营企业。近年来，许多研讨都致力于完成电气化铁路的节能降耗和牵引供电体系的安全安稳运转。
在我国高速铁路和重载铁路体系中，选用四象限脉宽调制（Pulse Width Modulation, PWM）操控办法的交直交型电力机车已逐渐取代交直型电力机车成为首要车型。因为交直交型电力机车相关于交直型电力机车具有牵引功率大、功率因数高、低次谐波含量低且能再生制动等明显长处，无功功率和低次谐波不再成为牵引供电体系的首要问题，而因负序电流导致的三相电流不平衡问题却日益严重。
尤其在V/v牵引供电体系中，即便两供电臂内的列车功率相同，体系依然存在50%的负序电流。别的，交直交型电力机车在重载、长大下坡道或铁路枢纽站所制动时会发生很多的再生制动能量。若这些反应的电能能够在牵引供电体系内部被牵引列车耗费，就能大大下降列车用电本钱，进步动力功率。
现在，在许多考虑再生制动能量运用并补偿负序电流的计划中，日本学者提出的铁路功率调节器（Railway Power Conditioner, RPC）常作为中心设备。这是因为RPC不光能够平衡两个供电臂的有功功率，还可向两个供电臂补偿必定的无功功率。为完成上述操控方针，RPC多选用电压电流双闭环操控战略，其间电压外环一般选用PI操控，而电流内环则可选用滞环比较盯梢操控、根据dq坐标改换的PI操控、准谐振操控、直接含糊盯梢操控等办法。
近年来，为完成再生制动能量的全运用，提出了两种处理计划：①针关于单个牵引变电站；②从整个铁路体系层面进行考虑。
第①种计划是在RPC的直流侧添加电池、超级电容等储能设备，以收回运用剩下的再生制动能量。类似地，有学者提出了一种根据涣散式储能模块化多电平改换器（Modular Multilevel Converter, MMC）结构的RPC。
第②种计划中，为同享、调控和运用整个铁路体系内部的再生制动能量并改善各个牵引变电所的电能质量，在恣意两个相邻的供电臂之间装设RPC，并运用中心操控器对一切的RPC进行能量办理。类似地，有学者提出了一种根据RPC和储能设备的改善沟通铁路供电体系，用于再生制动能量办理和电能质量改善。但RPC造价昂扬，约束了上述计划的推行和运用。
传统的RPC是由8个绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）构成的单相背靠背AC-DC-AC改换器。近10年来，相继提出了一些改善的拓扑结构，如两相三线结构，半桥结构，四桥臂、三桥臂和两桥臂的MMC结构等。
尽管如此，因为负序补偿的容量需求过大，这些改善结构的本钱仍旧很高。为完成更低的设备本钱或更大的补偿容量，提出了一些与无源补偿设备混合的RPC计划。因为无源补偿设备的本钱远小于RPC，因而混合RPC更具经济性。尽管现在有许多规划混合RPC的办法，可是这些研讨都没有被运用到根据RPC的再生制动能量运用计划中。
因而，东南大学电气工程学院等单位的科研人员提出一种根据储能体系的混合铁路功率调节器（Hybrid Railway Power Conditioner based on Energy Storage System, ESS-HRPC）及其操控战略。
在所提ESS-HRPC中，再生制动能量将优先被RPC调控给牵引列车运用，若仍有剩下则运用储能体系进行收回，以完成再生制动能量的全运用。在此基础上，RPC与一组晶闸管投切电容器（Thyristor-Switched Capacitor, TSC）和一组晶闸管操控电抗器（Thyristor-Controlled Reactor, TCR）共同完成对负序电流的补偿，以完成三相电流平衡，并进步体系经济性。
研讨人员得到的定论如下：
1）经过和谐操控RPC与储能体系，ESS-HRPC能完成再生制动能量在牵引供电体系内部被牵引列车充分运用，一起还能够有用补偿负序电流，有利于下降列车用电本钱，进步动力功率，并保证牵引供电体系的安全安稳运转。
2）比较于现有的RPC+储能计划，本文所提出的ESS-HRPC能更经济地处理三相电流不平衡等电能质量问题，具有必定的工程运用价值。
别的，他们表明，本课题首要研讨了运用ESS- HRPC完成交直交型电力机车再生制动能量的收回运用和对负序电流的补偿，关于储能介质的挑选和储能设备的容量优化等问题将在后续研讨中进一步考虑。
