[發明專利]一種應用RC-IGBT的機車牽引變流器的電流閾值退飽和控制方法

在審

• 申請號: 201810092537.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108418402A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 黃先進;昌登偉;游小杰;鄭瓊林
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02H7/122
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 謝建玲;郝亮

本發明涉及一種應用RC?IGBT的機車牽引變流器的電流閾值退飽和控制方法，包括：步驟1，對單相PWM整流器輸入電流進行采樣，將采樣電流分為[?I_Lmax，?I_Lth]、[?I_Lth，I_Lth]和[I_Lth，I_Lmax]3個區間；步驟2，判斷采樣電流所屬區間；步驟3，根據采樣電流所屬的不同區間，對單相PWM整流器四路PWM脈沖進行不同退飽和處理；所述不同退飽和處理具體為：在區間[?I_Lmax，?I_Lth]，第2路脈沖和第3路脈沖退飽和處理，第1路脈沖和第4路脈沖延遲；在區間[I_Lth，I_Lmax]，第1路脈沖和第4路脈沖退飽和處理，第2路脈沖和第3路脈沖延遲；在區間[?I_Lth，I_Lth]不做任何處理，作為正常的四路脈沖直接輸出。本發明從器件特性發揮和控制策略改進兩方面提升了單相PWM整流器低損耗，高電流耐受力，高可靠性等特性。

技術領域

本發明涉及機車牽引變流器的控制方法，具體說是一種應用RC-IGBT的機車牽引變流器的電流閾值退飽和控制方法。

背景技術

在我國下一代電力機車和標準動車組設計中，選用更高的中間直流電壓成為一種趨勢。電力機車3600V中間電壓的獲取，需要從電路拓撲和器件特性上著手。采用三電平變流器電路，可以3300V或者4500V的IGBT實現3600V中間直流電壓。此方案對于器件容量要求低，可以寬裕的選取適合的器件。三電平控制可實現降低諧波，減小濾波器參數等好處。其不足是控制相對復雜，器件數較多。兩電平變流器需采用6500V IGBT才可實現3600V中間直流，器件選擇面較窄。目前6500V IGBT電流耐量一般在300A-750A，通流能力低，多需要IGBT并聯。此方案控制簡單，設計方便，同樣也存在器件數量多的不足。利用6.5kV RC-IGBT(Reverse Conducting-Insulated Gate Bipolar Transistor，逆導型絕緣柵雙極型晶體管)高電流耐受力、允許工作結溫更好、等效熱阻更小的優勢，將其運用于機車牽引變流器中，不僅能夠滿足3600V的直流電壓輸出，而且變流器系統的損耗更低，可靠性更高。

牽引變流系統都是采用單相PWM整流器配合三相PWM逆變器組成的電壓型牽引變流器，普通單相PWM整流器的控制策略有很多，RC-IGBT的退飽和控制方法大多來自國外，基本都是基于單管或者半橋電路進行研究。將高壓大功率RC-IGBT應用于單相PWM整流器的控制方法幾乎從未被研究過。

基于RC-IGBT單管的研究，專利“RC-IGBT的導通狀態檢測”(公開號102468837B)，如圖1所示，此專利以半橋電路為例，主要設計專門的柵極驅動器單元，由于RC-IGBT變成反向導通狀態時，會改變負載路徑兩端的電壓降所引起的柵極電流，通過感測柵極電流的變化從而檢測RC-IGBT處于正向導通狀態還是反向導通狀態。此種方法需要額外增加柵極控制單元，一方面增加了RC-IGBT驅動設計的難度和研發成本，另一方面雖然能夠準確判斷RC-IGBT導通狀態，但是并沒有提到RC-IGBT退飽和脈沖具體施加方法。