[發明專利]機車輔助逆變器及控制方法

在審

• 申請號: 201710421751.4
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107104606A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 李賀;許明夏;葛艷華
• 申請（專利權）人: 中車大連電力牽引研發中心有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 劉丹,黃健

技術領域

本發明實施例涉及機車技術領域，尤其涉及一種機車輔助逆變器及控制方法。

背景技術

電力機車中的電源按功能的不同可以劃分為兩大類，一類是為機車的動力提供能量的牽引電源，另一類是為了改善機車內部環境條件的輔助電源，主要用來為機車上的照明、空調、電茶爐和伴熱等用電設備供電。其中，輔助逆變系統中的輔助逆變器是輔助電源供電系統的重要組成部分。

隨著科學技術的不斷發展，機車輔助逆變器的模塊化、大功率已成為發展趨勢，隨著機車整體功率的不斷增加，輔助逆變系統對單相負載的需求不斷加大，導致輔助逆變系統負載不平衡度增加。

現有技術中，通常采用將三相三橋臂輔助逆變器的輸出電壓由三相靜止坐標系變換至兩相旋轉坐標系，經PI控制和解耦，再變換至兩相靜止坐標系，最終通過矢量脈寬調制生成輔助逆變器的控制信號，但是該方法一般適用于三相負載平衡的場合，在負載不平衡的場合不能適用。為了能使輔助逆變系統具備帶不平衡負載的能力，現有技術中還有一種三相四橋臂逆變器，與三相三橋臂逆變器相比，增加了一相橋臂。雖然提高了帶不平衡負載的能力，但是因增加了一相橋臂，需增加電壓輸出電路的功率器件數量，不僅提高了成本，而且使電路結構復雜，使得三相四橋臂輔助逆變器的控制也更加復雜。

發明內容

本發明實施例提供一種機車輔助逆變器及控制方法，以在不增加硬件的條件下實現基于三相三橋臂逆變器的機車輔助逆變器帶不平衡負載的能力。

本發明實施例的一個方面是提供一種機車輔助逆變器，包括：電壓輸出電路以及控制電路；其中，所述控制電路包括：

正負序電壓分離模塊，與所述電壓輸出電路相連接，用于接收所述電壓輸出電路輸出的三相輸出電壓Ua，Ub和Uc，并對所述三相輸出電壓進行變換處理，以獲取兩相輸出電壓Uα和Uβ，以及對所述兩相輸出電壓Uα和Uβ的正負序進行分離處理，以獲取正序分量Uα+、Uβ+和負序分量Uα-、Uβ-；

Park轉換器，與所述正負序電壓分離模塊相連接，用于接收所述正序分量Uα+、Uβ+和負序分量Uα-、Uβ-，并對所述正序分量Uα+、Uβ+和負序分量Uα-、Uβ-進行Park變換，以獲取兩相旋轉坐標系下第一正序的dq軸分量Ud+、Uq+和第一負序的dq軸分量Ud-、Uq-；

PI控制器，與所述Park轉換器相連接，用于接收所述第一正序的dq軸分量Ud+、Uq+和第一負序的dq軸分量Ud-、Uq-，并對所述第一正序的dq軸分量Ud+、Uq+和第一負序的dq軸分量Ud-、Uq-分別進行PI控制，以獲取控制輸出的第二正序的dq軸分量UCd+、UCq+、第二負序的dq軸分量UCd-、UCq-，并根據矢量旋轉角度的角度關系，將第二負序的dq軸分量UCd-、UCq-折算到第二正序的dq軸，并與第二正序的dq軸分量UCd+、UCq+分別進行求和，以獲取控制輸出的第一dq軸電壓Ud、Uq；

控制脈沖生成器，與所述PI控制器相連接，用于接收所述第一dq軸電壓Ud、Uq，并根據所述第一dq軸電壓Ud、Uq生成控制脈沖。

根據如上所述的機車輔助逆變器，可選地，所述正負序電壓分離模塊包括：

Clark變換器，與所述電壓輸出電路相連接，用于接收所述電壓輸出電路輸出的三相輸出電壓Ua，Ub和Uc，并將所述三相輸出電壓Ua，Ub和Uc經Clark變換至兩相靜止坐標系，以獲取兩相輸出電壓Uα和Uβ；

二階廣義積分器，與所述Clark變換器相連接，用于對所述兩相輸出電壓Uα和Uβ進行濾波和移相，以獲取移相電壓QUα和QUβ，其中Q為移相算子,

正負序對稱分量計算器，與所述二階廣義積分器相連接，用于對所述移相電壓QUα和QUβ進行正負序對稱分量的計算，以獲取正序分量Uα+、Uβ+和負序分量Uα-、Uβ-。

根據如上所述的機車輔助逆變器，可選地，所述PI控制器包括：

第一PI控制單元，用于對第一正序的d軸分量Ud+進行PI控制，以獲取控制輸出的第二正序的d軸分量UCd+；

第二PI控制單元，用于對第一正序的q軸分量Uq+進行PI控制，以獲取控制輸出的第二正序的q軸分量UCq+；

第三PI控制單元，用于對第一負序的d軸分量Ud-進行PI控制，以獲取控制輸出的第二負序的d軸分量UCd-；

第四PI控制單元，用于對第一負序的q軸分量Uq-進行PI控制，以獲取控制輸出的第二負序的q軸分量UCq-；