圖3中網(wǎng)絡標識符說明：Uref電壓環(huán)給定值，Udc為母線電壓反饋值，ΔV為正負母線電壓差；Sign(v*i)為三相調(diào)制波分別和該相電流乘積正負符號；Va、Vb、Vc為三相調(diào)制波；Sa1~Sc4為驅(qū)動信號；Pset和Qset為有功功率和無功功率設置值；ADE指電能芯片負載輸出有功和無功采樣并傳送給控制芯片，用于限功率控制；id_island\iq_island為孤島擾動給定；id_dc\iq_dc為直流分量控制給定；idr和iqr為限功率控制后的電流環(huán)dq給定；idf和iqf為電感電流反饋dq值；wL為電流d值和q值之間的解耦系數(shù)（w為角速度）；ud和uq為電壓前饋dq值；uqr為鎖相環(huán)給定值。

1.3  雙向饋能控制邏輯

定義：Urec_start為大整流啟動電壓（1300V~1500V可設置）；Urec_stop為大整流停止電壓（1500V~1550V可設置）；Uinv_stop代表大逆變停止電壓（也叫饋能停止電壓，1550~1650V可設置）；Uinv_start表示大逆變啟動電壓（也叫饋能啟動電壓，1650~1950V可設置）；Uref為電壓環(huán)給定值（1500~1600V可設置）。

正常運行過程中，如

Urec_start=1450V;Urec_stop=1500V;Uref=1500V;Uinv_stop=1550V;Uinv_start=1650V，牽引網(wǎng)過壓保護點2100V，欠壓保護點1320V，能量流向與牽引網(wǎng)電壓關系曲線如圖4所示。

饋能啟動后，電流達到額定電流時間設置300~500ms，根據(jù)現(xiàn)場工況設置，各啟動、停止點電壓的檢測濾波時間均為10ms。

1.4  逆變饋能控制策略

1.4.1 改進數(shù)字鎖相環(huán)

基于d-q變換的改進數(shù)字鎖相環(huán)如圖5所示，DSP先對三相電壓采樣值ua(k)、ub(k)和uc(k)進行3s/2s變換處理得到uα和uβ，按等功率Clarke變換可得三相電壓在兩相靜止坐標系下正序分量[12]：

其中，正序分量可由電網(wǎng)通過數(shù)學變換、移相得到：實軸部分通過50Hz帶通濾波器G0(s)，濾除其他各次諧波；虛軸部分通過50Hz移相濾波器G90(s)進行90°滯后相位，同時濾除高頻干擾。

按照采樣頻率1.5kHz，雙線性z變換方法，對以上傳遞函數(shù)離散化處理可得：

由(1)關系得到式(3)數(shù)字濾波器，對uα和uβ分別移相、濾波和換算得到uα+和uβ+；對uα+和uβ+進行2s/2r變換處理得到uqr(k)和udr(k)。uqr(k)作為鎖相環(huán)給定值其反饋值始終設置為0，通過PI控制器得到頻率值加上內(nèi)部基準頻率（50Hz）即可做為實時跟蹤頻率；已知開關頻率fs積分求得實時的相位角θ，而sin(θ)和cos(θ)既是內(nèi)部閉環(huán)信號，也作為三相電壓d-q反變換的基準信號。

1.4.2 中點電位平衡控制

空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）算法在三電平逆變器中包含27種開關狀態(tài)、19個電壓矢量，按照傳統(tǒng)方式實現(xiàn)三電平SVPWM調(diào)制需要使用大量條件判斷，占用較多CPU資源且邏輯復雜。

SVPWM本質(zhì)上可以看作是正弦波疊加零序分量，并采用中心對稱規(guī)則采樣的載波調(diào)制。且疊加零序分量的載波調(diào)制(CBPWM)并不需要如同SVPWM方法進行大量數(shù)學運算，因此采用疊加零序分量的載波調(diào)制。SVPWM等效的CB-PWM疊加的零序分量Vzero為：

Va,Vb,Vc為三相正弦調(diào)制波，max()為取最大值函數(shù)，min()為取最小值函數(shù)。