基于跨相式-背靠背混合结构的铁路牵引用光伏储能系统及其优化控制策略

针对传统背靠背结构铁路能量路由器因需两套逆变器而导致容量大、成本高的问题，提出一种跨相式单相逆变器与背靠背结构相结合的混合拓扑。通过分析其工作原理与模式，揭示两种结构间的功率互补机制，并针对不同工况设计了有功/无功功率优化分配的控制策略。基于实测数据与典型场景仿真验证，结果表明：在等效实现再生制动能量回收与光伏消纳功能下，新拓扑使逆变器与变压器容量降低21.2%，三相负序电压不平衡度由2.46%降至1.82%，平均功率因数从0.5838提升至0.924，显著改善电能质量，具备重要理论意义与工程应用价值。

针对传统背靠背结构的铁路能量路由器因需要两套逆变器导致所需容量大且成本高的问题,该文提出一种跨相式单相逆变器与背靠背结构相结合的混合拓扑结构.首先,分析了混合结构的工作原理及工作模式,以解构两种结构之间的功率互补关系;然后,针对不同工作模式下的优化目标,提出一种混合结构功率优化控制策略,以实现跨相式和背靠背两种结构的有功/无功优化分配;最后,基于典型工况和实测数据,验证所提拓扑结构及控制策略的合理性和有效性.实验结果表明:所提混合结构在实现与传统背靠背结构同样回收再生制动能量、消纳光伏功能的同时,逆变器和变压器的容量均降低21.2％;并且可以改善电能质量,其中三相电网负序电压不平衡度从2.46％降低至1.82％、平均功率因数从0.583 8提高至0.924,说明新拓扑具有重要理论和工程价值.