基于模糊PI控制的牽引網(wǎng)低頻振蕩抑制方法

王穎杰, 邢 濤, 焦嵐軼, 秦 超, 倪春明

(1．中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 電氣與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇 徐州 221008；2.大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車系統(tǒng)集成國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 株洲 421001；3. 國(guó)網(wǎng)山西省電力公司 晉城供電公司，山西 晉城 048000；4.中煤科工集團(tuán)上海有限公司 檢測(cè)技術(shù)研究中心，上海 201401)

隨著電氣化鐵路的快速發(fā)展，機(jī)車功率和密度的逐漸提升，隨之出現(xiàn)了一系列問(wèn)題，如高頻諧振和低頻振蕩事故，因此如何維持其穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。2008年，大秦線湖東機(jī)務(wù)段多臺(tái)HXD1B型號(hào)機(jī)車啟動(dòng)時(shí)，牽引網(wǎng)電壓出現(xiàn)低頻振蕩現(xiàn)象，機(jī)車無(wú)法正常入庫(kù)；2010年，北京、鄭州等多地的CRH5型動(dòng)車組發(fā)生牽引封鎖，動(dòng)車組無(wú)法正常啟動(dòng)；2016年，徐州供電段低頻振蕩現(xiàn)象發(fā)生158次[1-5]，作為我國(guó)最繁忙的鐵路樞紐之一，該類型事故嚴(yán)重影響了鐵路正常運(yùn)行。低頻振蕩是指多列機(jī)車同時(shí)輕載啟動(dòng)時(shí)，牽引網(wǎng)電壓出現(xiàn)3～10 Hz的振蕩現(xiàn)象[6]。該振蕩現(xiàn)象可能造成牽引封鎖，使得機(jī)車無(wú)法正常開出，嚴(yán)重影響列車秩序，威脅列車運(yùn)行安全[7]。

目前，低頻振蕩問(wèn)題在產(chǎn)生機(jī)理和抑制方法兩個(gè)方面得到了國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛關(guān)注[8]。車網(wǎng)耦合系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低會(huì)造成低頻振蕩，分析低頻振蕩的方法主要分為三類：(1)在網(wǎng)側(cè)加入阻抗后建立四象限變流器數(shù)學(xué)模型分析其穩(wěn)定性[9]；(2)根據(jù)阻抗模型分析車網(wǎng)耦合系統(tǒng)的穩(wěn)定性[10]；(3)利用非線性理論分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性[11]。

現(xiàn)有的低頻振蕩抑制方法可分為兩類。一類是改善牽引供電系統(tǒng)中的設(shè)備，比如文獻(xiàn)[12]提出減小系統(tǒng)等效阻抗可以通過(guò)更換大容量的牽引變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)，徐州機(jī)務(wù)段已使用該方法很好地抑制了低頻振蕩現(xiàn)象的發(fā)生。文獻(xiàn)[13]提出在牽引變電所增設(shè)穩(wěn)壓裝置，可以有效抑制網(wǎng)壓波動(dòng)。這類方法特點(diǎn)是投資較大，不適合大范圍推廣使用，因此有學(xué)者提出在機(jī)車側(cè)進(jìn)行改進(jìn)，如文獻(xiàn)[14]分析了影響車網(wǎng)耦合系統(tǒng)穩(wěn)定性的各個(gè)參數(shù)，并得到通過(guò)減小變流器參數(shù)Kp抑制網(wǎng)壓振蕩的結(jié)論，但減小Kp降低了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。也有學(xué)者改進(jìn)了傳統(tǒng)的瞬態(tài)直接電流控制策略[15],如在變流器的控制策略中加入功率振蕩環(huán)節(jié)，取得較好效果[16]；文獻(xiàn)[17]將非線性控制方法代替電壓環(huán)的常規(guī)PI控制器，可以有效抑制低頻振蕩現(xiàn)象，但控制技術(shù)的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，提高了成本。

針對(duì)以上研究的不足，引入模糊控制器[18]，提出一種基于模糊控制的低頻振蕩抑制策略。該控制方法有著設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、控制性能好和系統(tǒng)魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)模糊PI控制器，將其引入瞬態(tài)電流控制策略的電壓外環(huán)控制中。

本文采用基于阻抗比的穩(wěn)定性分析法，首先推導(dǎo)機(jī)車的等效阻抗，對(duì)車網(wǎng)耦合系統(tǒng)的低頻振蕩現(xiàn)象進(jìn)行理論解釋，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種基于模糊控制抑制低頻振蕩的方法。最后，通過(guò)對(duì)比仿真和硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文所提方法的有效性。

1 低頻振蕩機(jī)理分析

1.1 變流器組模型

CRH系列動(dòng)車組或HXD系列重載機(jī)車內(nèi)的牽引變流器大多采用的是交直交結(jié)構(gòu)[19]，該類型變流器有著高功率因數(shù)和低諧波含量的優(yōu)點(diǎn)。牽引變流器通過(guò)車載變壓器接收牽引網(wǎng)的25 kV的單相交流電，經(jīng)過(guò)四象限變流器整流成3 000 V的直流電，再通過(guò)逆變器和電機(jī)部分將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。四象限變流器通過(guò)車載變壓器直接與牽引網(wǎng)接觸，承擔(dān)了機(jī)車與牽引供電系統(tǒng)交互耦合的任務(wù)。在研究車網(wǎng)耦合系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)，一般將機(jī)車等效成四象限變流器，由于機(jī)車和動(dòng)車組有著相同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以統(tǒng)一用變流器組來(lái)代表機(jī)車和動(dòng)車組，逆變器和牽引電機(jī)用等效負(fù)載代替，四象限變流拓?fù)湟妶D1。圖1中，us、is、分別為變壓器二次側(cè)輸出電壓、電流；Ls、Rs分別為車載變壓器側(cè)等效電感、電阻;udc、idc分別為直流側(cè)電壓、電流；Rd為四象限變流器輸出等效負(fù)載；Cd為直流穩(wěn)壓電容；iL為負(fù)載電流。

圖1 四象限變流器拓?fù)?/p>

根據(jù)基爾霍夫定律可得四象限變流器主電路數(shù)學(xué)模型為

(1)

四象限變流器的狀態(tài)空間模型為

(2)

式中：Sa、Sb分別為理想開關(guān)函數(shù)；uab為四象限變流器的輸入電壓。

四象限變流器采用的是瞬態(tài)直接電流控制，其中內(nèi)環(huán)采用比例調(diào)節(jié)器，外環(huán)采用比例積分調(diào)節(jié)器，瞬態(tài)電流控制策略見圖2。該策略將常規(guī)的雙閉環(huán)控制與前饋控制結(jié)合，得到了較好的控制效果，在高速動(dòng)車組和重載機(jī)車中有較多的采用。瞬態(tài)電流控制策略的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

(3)

圖2 瞬態(tài)電流控制策略

1.2 基于阻抗比的穩(wěn)定性分析

車網(wǎng)耦合系統(tǒng)中，同時(shí)處于整備階段的多個(gè)變流器組可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)側(cè)電壓低頻振蕩和不穩(wěn)定，因此該問(wèn)題的重點(diǎn)在于系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。車網(wǎng)耦合系統(tǒng)是一個(gè)典型的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)，其穩(wěn)定性分析常用阻抗分析法，本文也是通過(guò)牽引供電系統(tǒng)和變流器組的等效阻抗來(lái)分析低頻振蕩問(wèn)題。車網(wǎng)耦合系統(tǒng)等效示意圖見圖3。圖3中，Zs(s)為牽引網(wǎng)等效阻抗；us(s)為牽引網(wǎng)電壓；ZL(s)為多個(gè)四象限變流器并聯(lián)運(yùn)行的等效輸出阻抗。

圖3 車網(wǎng)耦合系統(tǒng)等效示意圖

級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性根據(jù)阻抗比N(s)來(lái)判定：若要保證該系統(tǒng)穩(wěn)定，需滿足Middbrook穩(wěn)定判據(jù)，即阻抗比N(s)?1，則系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)[20]。車網(wǎng)耦合系統(tǒng)的阻抗比N(s)表達(dá)式為

(4)

1.2.1 供電系統(tǒng)阻抗計(jì)算

牽引供電網(wǎng)、電力系統(tǒng)和牽引變壓器構(gòu)成供電系統(tǒng)的阻抗。電力系統(tǒng)的阻抗表達(dá)式為

(5)

式中：Rsc、Xsc分別為區(qū)域電網(wǎng)在牽引變電站處的短路電阻、電抗；Ssc為區(qū)域電網(wǎng)在牽引變電站處的短路容量；kX/R為電力系統(tǒng)參數(shù)；UB為基準(zhǔn)電壓。

牽引變電所采用的是非阻抗匹配平衡變壓器，牽引變壓器是牽引變電所中主要電氣元件,將變壓器阻抗歸算到低壓側(cè)，其阻抗為

(6)

得復(fù)線牽引網(wǎng)的等效阻抗為[9]

(7)

式中：l為牽引網(wǎng)變電所出線牽引網(wǎng)長(zhǎng)度；r為單位長(zhǎng)度的牽引網(wǎng)等效阻抗，ψ為阻抗角；ST為變壓器容量；Pk為開路試驗(yàn)測(cè)得的功率損耗；Ud%為開路電壓百分比；RT、XT分別為變壓器的電阻、電抗；RJ、XJ分別為復(fù)線牽引網(wǎng)的電阻、電抗。

則牽引供電系統(tǒng)的阻抗為

Zs=Rsc+RT+RJ+j(Xsc+XT+XJ)

(8)

1.2.2 變流器組阻抗計(jì)算

由于變流器組非線性特點(diǎn)，其等效阻抗無(wú)法用電路定理求得，采用四象限變流器的控制框圖對(duì)其進(jìn)行推導(dǎo)。HXD2B機(jī)車中的四象限變流器采用瞬態(tài)電流控制，該策略屬于雙閉環(huán)控制，因此得到其控制框圖，見圖4。圖4中，L2、C2為二次濾波回路的電感、電容；G1(s)、G2(s)分別為電壓PI環(huán)節(jié)、采樣延遲環(huán)節(jié);G3(s) 為電流比例環(huán)節(jié)；G4(s) 為PWM調(diào)制的傳遞函數(shù)；G5(s)為阻抗參數(shù)；G6(s)變流器開關(guān)函數(shù)；G7(s)為高階濾波函數(shù)；uL為四象限變流器輸入電壓；Td為載波信號(hào)周期；Tv、Ti分別為電壓環(huán)、電流環(huán)采樣周期；Sab為理想開關(guān)函數(shù)Sa與Sb之差的平均值，分析時(shí)取0.5。

圖4 雙閉環(huán)控制框圖

四象限變流器的阻抗表達(dá)式為

(9)

1臺(tái)動(dòng)車組內(nèi)有4個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的變流器，為1個(gè)變流器組，同時(shí)啟動(dòng)的變流器組也并聯(lián)運(yùn)行。n臺(tái)該類型的變流器組同時(shí)啟動(dòng)時(shí)，車網(wǎng)耦合系統(tǒng)的阻抗比N(s)為

(10)

式中：k為牽引變壓器的變比。在基準(zhǔn)參數(shù)下，改變同時(shí)運(yùn)行的變流器組數(shù)目n，得到多個(gè)變流器組輕載啟動(dòng)時(shí)的阻抗比伯德圖見圖5?？梢钥闯?，隨著同時(shí)運(yùn)行的變流器組數(shù)目增多，車網(wǎng)耦合系統(tǒng)的阻抗比增大，逐漸靠近0 dB，見圖5(a)，這會(huì)造成系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。

圖5 多個(gè)變流器組輕載啟動(dòng)時(shí)的車網(wǎng)耦合系統(tǒng)阻抗比伯德圖

變流器內(nèi)部參數(shù)決定變流器組的等效阻抗，可以通過(guò)改變變流器的電壓環(huán)參數(shù)來(lái)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在基準(zhǔn)參數(shù)下，改變電壓環(huán)中的Kp參數(shù)，得到多個(gè)變流器組同時(shí)輕載啟動(dòng)時(shí)車網(wǎng)耦合系統(tǒng)的阻抗比伯德圖，見圖6。可以看出，減小Kp參數(shù)可以將阻抗比幅頻特性曲線的尖峰下移，見圖6(a)，車網(wǎng)耦合系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到了提高。

圖6 Kp取不同值時(shí)，車網(wǎng)耦合系統(tǒng)阻抗比伯德圖

圖6中的pu表示標(biāo)幺值，在基準(zhǔn)參數(shù)下改變電壓外環(huán)參數(shù)KP大小。

變流器組不僅需要在整備階段穩(wěn)定工作，而且需要在額定負(fù)載時(shí)得到較好的控制效果。取不同的Kp值，得到額定負(fù)載下四象限變流器的閉環(huán)伯德圖，見圖7?？梢钥闯鲭S著Kp值取值變小，極大地減小了系統(tǒng)的帶寬，使得其動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢，見圖7(a)。因此通過(guò)減小Kp雖然提高了輕載工況下車網(wǎng)耦合系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是會(huì)降低額定負(fù)載工況下四象限變流器的動(dòng)態(tài)性能。

圖7 Kp取不同值時(shí)，四象限變流器的閉環(huán)伯德圖

變流器組是一個(gè)非線性、多變量、強(qiáng)耦合系統(tǒng)，對(duì)參數(shù)的變化比較敏感，而電壓外環(huán)采用PI控制無(wú)法滿足不同工況下變流器組運(yùn)行的要求。模糊PI控制器不需要控制對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，而且有較好的魯棒性，因此可以將模糊PI控制器引入到瞬態(tài)電流控制策略的電壓外環(huán)控制中。

2 基于模糊控制的瞬態(tài)電流控制策略

本文設(shè)計(jì)了一種基于模糊控制的瞬態(tài)電流控制策略，即采用模糊PI控制器替代瞬態(tài)電流控制外環(huán)中的PI控制器。由于機(jī)車和動(dòng)車組中變流器的結(jié)構(gòu)相同，與變電所的接線形式相同，所以此方法可以用于機(jī)車和動(dòng)車組中來(lái)抑制牽引網(wǎng)中的低頻振蕩現(xiàn)象，見圖8。

圖8 基于模糊PI的瞬態(tài)電流控制框圖

由圖8可見，模糊PI控制器的輸入為直流側(cè)電壓誤差e和誤差變化率de/dt，輸出為PI參數(shù)的調(diào)整量ΔKp、ΔKi。模糊PI控制器可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)PI參數(shù)，使得系統(tǒng)得到較好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。

模糊PI控制器的基本結(jié)構(gòu)圖見圖9，分為模糊化、模糊推理和去模糊化三部分。圖9中，e、ec分別為誤差、誤差變化率；Kp、Ki分別為比例、積分參數(shù)； ΔKp、ΔKi分別為比例、積分參數(shù)的變化量；Kp0、Ki0分別為比例、積分參數(shù)的給定值。模糊PI控制器選擇統(tǒng)一模糊論域的范圍為[-3,3]，其隸屬度函數(shù)由S型隸屬度和三角形隸屬度函數(shù)共同構(gòu)成，見圖10。圖10中，NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB分別表示負(fù)大、負(fù)中、負(fù)小、零、正小、正中和正大。

圖9 模糊PI基本結(jié)構(gòu)圖

圖10 隸屬度函數(shù)圖

模糊推理規(guī)則是模糊控制器的核心，確定合適的模糊推理規(guī)則對(duì)控制效果至關(guān)重要。其推理規(guī)則的設(shè)計(jì)主要依據(jù)以下兩點(diǎn)：

(1)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能由比例環(huán)節(jié)決定。一旦當(dāng)電壓誤差e產(chǎn)生，P環(huán)節(jié)會(huì)立即產(chǎn)生作用來(lái)抑制偏差。比例參數(shù)越大，控制輸出量越大，則系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)越靈敏；比例參數(shù)取值過(guò)小會(huì)使得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能變差。注意， 比例參數(shù)不能過(guò)大，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)。

(2)控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差主要通過(guò)積分環(huán)節(jié)來(lái)消除。積分參數(shù)越大，消除穩(wěn)態(tài)誤差的速度越快；反之，積分參數(shù)過(guò)小，達(dá)到給定值的時(shí)間增加。積分參數(shù)過(guò)大會(huì)使響應(yīng)超調(diào)過(guò)大甚至系統(tǒng)失穩(wěn)。

考慮到PI參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，總結(jié)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)并進(jìn)行大量仿真調(diào)試后得到了ΔKp和ΔKi模糊推理規(guī)則，分別見表1、表2。

表1 ΔKp模糊規(guī)則表

表2 ΔKi模糊規(guī)則表

3 仿真分析

本文的研究對(duì)象選取的是CRH3型動(dòng)車組，其仿真的相關(guān)參數(shù)見表3。

表3 仿真參數(shù)表

3.1 基于瞬態(tài)電流控制的仿真分析

本文在SIMULINK平臺(tái)的基礎(chǔ)上搭建了車網(wǎng)耦合系統(tǒng)模型，并進(jìn)行了變流器組額定負(fù)載運(yùn)行和模擬整備工況即輕載運(yùn)行的仿真，見圖11。

圖11 額定負(fù)載仿真

首先做額定負(fù)載下變流器組運(yùn)行的仿真，仿真中用10 Ω電阻來(lái)模擬負(fù)載。圖11為采用瞬態(tài)電流控制策略的變流器組在額定負(fù)載下，四象限變流器的直流側(cè)電壓波形和交流側(cè)電壓、電流波形。最終，直流側(cè)電壓在0.3 s達(dá)到基本穩(wěn)態(tài)，且交流側(cè)電壓和電流同相位，可以保持單位功率因數(shù)運(yùn)行。

低頻振蕩事故一般發(fā)生在變流器組的靜置整備階段，變流器組處于空載或帶輔助系統(tǒng)運(yùn)行的小功率階段，該階段機(jī)車內(nèi)部逆變器和電機(jī)均不工作。本文做了1個(gè)變流器組和多個(gè)變流器組的輕載啟動(dòng)仿真用以模擬機(jī)車的整備階段，仿真中設(shè)置負(fù)載電阻為1 000 Ω，仿真結(jié)果見圖12。

圖12 輕載運(yùn)行仿真結(jié)果

圖12(a)是1個(gè)變流器組輕載啟動(dòng)時(shí)機(jī)車側(cè)的電壓和電流波形，可以看出電壓和電流在啟動(dòng)初期出現(xiàn)振蕩，但電壓在1 s內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)定，變流器組可以穩(wěn)定運(yùn)行。但是輕載仿真中，無(wú)法保證同相位，此時(shí)基波電流幅值為160 A左右。圖12(b)是6個(gè)變流器組輕載啟動(dòng)時(shí)機(jī)車側(cè)的電壓和電流波形，可以看出電壓和電流出現(xiàn)振蕩且3 s內(nèi)振蕩沒有衰減，此時(shí)可能使得變流器組發(fā)生牽引封鎖。

3.2 基于模糊PI的瞬態(tài)電流控制的仿真分析

將基于模糊PI的瞬態(tài)電流控制應(yīng)用在變流器組的四象限變流器控制中，作為對(duì)比，同樣做了額定負(fù)載和輕載工況下的仿真，見圖13、圖14。圖13為額定負(fù)載下，1個(gè)變流器組中四象限變流器的直流側(cè)電壓波形和交流側(cè)電壓、電流波形。最終，直流側(cè)電壓在0.1 s基本穩(wěn)定，且交流側(cè)電壓和電流同相位，可以保持單位功率因數(shù)運(yùn)行。

圖13 額定負(fù)載運(yùn)行仿真結(jié)果

圖14是6個(gè)變流器組同時(shí)輕載啟動(dòng)時(shí)牽引網(wǎng)的電壓和電流波形。可以看出網(wǎng)側(cè)電壓和電流的低頻振蕩現(xiàn)象得到明顯抑制，仿真中繼續(xù)添加變流器組，8個(gè)變流器組仍可保持穩(wěn)定。

圖14 6個(gè)變流器組輕載啟動(dòng)仿真

4 硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)

由于車網(wǎng)耦合系統(tǒng)中包含大量的電力電子器件，實(shí)物實(shí)驗(yàn)不太現(xiàn)實(shí)。因此本文基于RT-LAB實(shí)時(shí)仿真器和NI-Crio 9030控制器搭建了硬件在環(huán)半實(shí)物仿真平臺(tái)。

仿真平臺(tái)主要設(shè)備有：RT-LAB半實(shí)物仿真器、示波器、PC機(jī)、NI Crio-9030控制器、9220采樣板卡、9 401發(fā)波板卡、DB37轉(zhuǎn)接板等。其中RT-LAB仿真器模擬了車網(wǎng)耦合系統(tǒng)的拓?fù)洳糠?；NI-Crio9030控制器實(shí)現(xiàn)四象限變流器的控制環(huán)節(jié)。

在硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)的基礎(chǔ)上，本文分別做了常規(guī)的瞬態(tài)電流控制策略下、基于模糊PI的瞬態(tài)電流控制策略下多個(gè)變流器組輕載啟動(dòng)的實(shí)驗(yàn)。圖15(a)是常規(guī)的瞬態(tài)電流控制策略下，6個(gè)變流器組輕載啟動(dòng)時(shí)機(jī)車側(cè)電壓、電流波形，可以看出交流電壓有明顯的振蕩，大約為7 Hz。

圖15 6個(gè)變流器組輕載啟動(dòng)的機(jī)車側(cè)電壓、電流波形

圖15(b)是基于模糊PI的瞬態(tài)電流控制策略下，6個(gè)變流器組輕載啟動(dòng)時(shí)機(jī)車側(cè)電壓、電流波形，此時(shí)機(jī)車側(cè)電壓的波動(dòng)得到抑制，基本處于正常范圍內(nèi)，不會(huì)發(fā)生牽引封鎖現(xiàn)象，保證了變流器組運(yùn)行的穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文提出的振蕩抑制方法的有效性。

5 結(jié)論

本文對(duì)車網(wǎng)耦合系統(tǒng)中的低頻振蕩問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了一種基于模糊PI的牽引網(wǎng)低頻振蕩抑制方法。首先用基于阻抗比的穩(wěn)定性分析方法對(duì)車網(wǎng)耦合系統(tǒng)進(jìn)行了分析，得出常規(guī)的PI控制器無(wú)法解決機(jī)車在多車升弓整備下運(yùn)行的實(shí)際需要。在此基礎(chǔ)上，本文使用模糊PI控制器代替電壓環(huán)的PI控制器，設(shè)計(jì)了基于模糊PI的瞬態(tài)電流控制策略，并介紹了模糊PI控制器的設(shè)計(jì)方法。最后通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)分別驗(yàn)證了該策略的有效性。

(1)多個(gè)變流器組同時(shí)整備運(yùn)行時(shí)，機(jī)車側(cè)的等效阻抗減小，導(dǎo)致車網(wǎng)耦合系統(tǒng)的阻抗比幅頻曲線接近0 dB，系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，出現(xiàn)了低頻振蕩現(xiàn)象。

(2)由于變流器組需要在不同工況下運(yùn)行，這使得常規(guī)PI控制器無(wú)法既保證系統(tǒng)的快速性能，又滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

(3)基于模糊PI的瞬態(tài)電流控制策略有著較好的魯棒性能，能夠在不同工況下保證車網(wǎng)耦合系統(tǒng)的運(yùn)行要求。