[發明專利]一種交流牽引電傳動系統的半實物仿真方法及系統結構

有效

• 申請號: 201310541571.1
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103605291A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 佟來生;李希寧;郭婉露;鄒煥青
• 申請（專利權）人: 南車株洲電力機車有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及系統仿真技術領域，更具體的說，是涉及一種交流牽引電傳動系統的半實物仿真方法及系統結構。

背景技術

目前，交流傳動電力機車因其高功率密度和可靠性等優勢，已取代直流傳動電力機車，被廣泛應用于軌道交通運輸。從功能模塊上劃分，其主傳動系統包括網側變流器和電機側交流器兩大部分。由于變流器開關頻率的限制，網側變流器通常采用多重化聯接方式，以減少網側電流脈動和直流母線電壓脈動。請參閱附圖1，為現有技術中兩重化四象限的主電路結構示意圖；圖2為交流傳動電力機車四象限變流器其控制結構框圖（兩重化）。

PLL（Phase?Locked?Loop，鎖相回路或鎖相環）基本結構框圖如圖3所示，包括以下主要模塊單元：鑒相器、環路濾波器和壓控振蕩器，根據技術路線劃分，目前主要包括以下四類鎖相環：模擬鎖相環、數字鎖相環、全數字鎖相環和軟件鎖相環。由于軟件鎖相環的靈活性，在四象限變流器控制中通常采用軟件鎖相環技術。由于四象限變流器象限變流器輸入電壓為正弦電壓，四象限的鎖相環建模僅對輸入參考電壓為正弦電壓的鎖相環進行分析；同時，對數字鑒相器模塊也進行技術分析。目前的鑒相器分為以下三種：基于反正弦函數的鑒相器模塊、基于雙乘法的鑒相器模塊、基于單乘法器的鑒相器模塊，在電網頻率變化較大時，輸出相位發生改變，導致最終鎖相環輸出的角度存在很大的誤差；對于輸入信號含有大量噪聲（電壓諧波）而引起誤差的時候，鎖相環技術無法有效抑制這些因素，從而導致輸出相角存在偏差。

因此，提供一種交流牽引電傳動系統的半實物仿真方法及系統結構，在電網頻率變化較大以及輸入信號含有大量噪聲（電壓諧波）時，有效抑制輸出相角存在偏差，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種交流牽引電傳動系統的半實物仿真方法及系統結構，以克服現有技術中由于在電網頻率變化較大以及輸入信號含有大量噪聲（電壓諧波）時，無法有效抑制輸出相角存在偏差的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種交流牽引電傳動系統的半實物仿真方法，適用于兩重四象限結構電路的鎖相環，該方法包括：

根據四象限變流器輸入電壓為正弦電壓確定兩重四象限單相鎖相環電路的仿真拓撲結構；

確定希爾伯特變換的單相鎖相環結構，采用所述希爾伯特變換技術獲得相位信號；

構建希爾伯特單相鎖相環方程；

根據所述希爾伯特鎖相環方程和所述仿真拓撲結構，構造針對輸入電壓信號為正弦波的鎖相環模型；

建立鎖相環仿真測試結構，進行鎖相環仿真測試得到仿真測試結果。

優選的，該方法還包括：

將所述仿真測試結果實時顯示并打印輸出。

其中，所述希爾伯特單相鎖相環方程的表達式為：