[發明專利]單相四象限整流器的脈沖控制方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 201310629558.1
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN104682746A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 張林
• 申請（專利權）人: 北車大連電力牽引研發中心有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發明涉及信號控制技術，尤其涉及一種單相四象限整流器的脈沖控制方法、裝置及系統。

背景技術

在我國的鐵路系統中大部分采用的是單相25KV供電機制，通過接觸網向機車供電，經鋼軌回流。由于25KV電壓過高，并且只有單相，無法直接用于電機控制，所以在機車上會有一個整流裝置，由于該整流裝置是單相的，能工作于四個象限，能量能雙向流動，即能夠進行能量回饋，所以該整流裝置簡稱單相四象限整流器。單相25KV經過變壓器再經過單相四象限整流器，會得到一個穩定的直流電壓，該直流電壓稱為中間電壓，牽引逆變器和輔助逆變器再將這個穩定的中間電壓逆變成各自需要的交流電壓。

圖1為現有的單相四象限整流器的脈沖控制電路結構示意圖。如圖1所示，單相四象限整流器10包括：第一橋臂11和第二橋臂12，其中，第一橋臂11包括第一絕緣柵雙極型晶體管（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，簡稱IGBT）13和第二IGBT14，第二橋臂12包括第三IGBT15和第四IGBT16。控制裝置17將4路脈沖寬度調制（Pulse?Width?Modulation，簡稱PWM）信號分別輸入至第一IGBT13、第二IGBT14、第三IGBT15和第四IGBT16的門極，并根據脈沖周期t控制4路PWM信號的電壓（高電平或低電平），使得4個IGBT周期性導通，其中，輸入至第一IGBT13和第二IGBT14的2個PWM信號互補（即任一時刻，2個PWM信號中一個為高電平而另一個為低電平），輸入至第三IGBT15和第四IGBT16的2個PWM信號互補，使得單相四象限整流器10輸出穩定的中間電壓。每個脈沖周期t結束后，控制裝置17計算一次脈沖占空比s，以控制4個IGBT在下一個脈沖周期t內的導通或截止時間，即在電網電壓一個周期內，每個IGBT的開關頻率為f=1/t，控制裝置17的控制頻率為f=1/t。

但是，現有技術存在如下缺陷：受IGBT本身特性的限制，IGBT在單位時間內的散熱量有限，而IGBT的散熱量與IGBT的開關頻率正相關，因此使得IGBT在單位時間內的開關頻率有限，進而使得控制裝置的控制頻率有限，控制裝置的控制精度較低，不利于單相四象限整流器輸出穩定的中間電壓。

發明內容

本發明提供一種單相四象限整流器的脈沖控制方法、裝置及系統，用以解決現有技術中存在的控制裝置的控制頻率有限，控制裝置的控制精度較低，不利于單相四象限整流器輸出穩定的中間電壓的問題。

一方面，本發明提供了一種單相四象限整流器的脈沖控制方法，包括：

實時檢測電網電壓的相位；

在所述電網電壓一個周期內，若檢測到所述電網電壓的相位大于0，則根據脈沖周期控制單相四象限整流器的第一橋臂的第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT和所述第一橋臂的第二IGBT周期性導通，且當所述第一IGBT截止時所述第二IGBT導通，當所述第一IGBT導通時所述第二IGBT截止；以及控制所述單相四象限整流器的第二橋臂的第三IGBT截止且所述第二橋臂的第四IGBT截止；所述脈沖周期為T=1/2f，其中，T為所述脈沖周期，f為所述IGBT在所述電網電壓一個周期內的開關頻率，f小于或者等于所述IGBT在所述電網電壓一個周期內的開關頻率閾值F；

在所述電網電壓一個周期內，若檢測到所述電網電壓的相位小于或者等于0，則根據所述脈沖周期控制所述第三IGBT和所述第四IGBT周期性導通，且當所述第三IGBT截止時所述第四IGBT導通，當所述第三IGBT導通時所述第四IGBT截止；以及控制所述第一IGBT截止且所述第二IGBT截止。

另一方面，本發明還提供了一種單相四象限整流器的脈沖控制裝置，包括：

檢測單元，用于實時檢測電網電壓的相位；

控制單元，用于在所述電網電壓一個周期內，若所述檢測單元檢測到所述電網電壓的相位大于0，則根據脈沖周期控制單相四象限整流器的第一橋臂的第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT和所述第一橋臂的第二IGBT周期性導通，且當所述第一IGBT截止時所述第二IGBT導通，當所述第一IGBT導通時所述第二IGBT截止；以及控制所述單相四象限整流器的第二橋臂的第三IGBT截止且所述第二橋臂的第四IGBT截止；所述脈沖周期為T=1/2f，其中，T為所述脈沖周期，f為所述IGBT在所述電網電壓一個周期內的開關頻率，f小于或者等于所述IGBT在所述電網電壓一個周期內的開關頻率閾值F；或者，