[發(fā)明專利]一種牽引系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810400811.9
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN110417329B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱欣;劉輝榮;何亞屏;藍(lán)德劭;劉猛;梁金成;張文進(jìn);廖津余;何林桂
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06;H02P23/00;H02M7/797;H02M3/158
• 代理公司: 北京聿華聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11611
• 代理人: 李哲偉;張文娟

1.一種牽引系統(tǒng)，其特征在于，所述牽引系統(tǒng)包括：

儲能模塊，其用于提供直流電；

DC-DC變換電路和整流逆變電路，所述DC-DC變換電路連接在所述儲能模塊與整流逆變電路之間，用于對所述儲能模塊提供的直流電進(jìn)行變換或是對所述整流逆變電路傳輸來的直流電進(jìn)行變換，所述DC-DC變換電路包括升壓斬波電路，所述DC-DC變換電路包括：儲能電感，其第一端與所述儲能系統(tǒng)的正極連接；第一可控開關(guān)，其第一端口與所述儲能電感的第二端連接，第二端口與所述儲能系統(tǒng)的負(fù)極連接；

所述牽引系統(tǒng)還包括：控制電路，其與所述DC-DC變換電路連接，用于控制所述DC-DC變換電路的運行狀態(tài)，所述控制電路配置為采用外環(huán)電壓控制和內(nèi)環(huán)電流控制的雙閉環(huán)控制策略對所述DC-DC變換電路的運行狀態(tài)進(jìn)行控制；

所述控制電路包括：電壓外環(huán)控制器，其用于根據(jù)直流電壓參考值和直流電壓實際值生成相應(yīng)的內(nèi)環(huán)電流參考值；電流內(nèi)環(huán)控制器，其與所述電壓外環(huán)控制器連接，用于根據(jù)所述內(nèi)環(huán)電流參考值和內(nèi)環(huán)電流預(yù)測值生成相應(yīng)的開關(guān)管控制信號，并將所述開關(guān)管控制信號發(fā)送至與之連接的所述DC-DC變換電路；

所述電流內(nèi)環(huán)控制器包括：

預(yù)測電流生成模塊，其用于根據(jù)當(dāng)前時刻的儲能模塊的輸出電壓和輸出電流以及儲能電感的端電壓生成所述內(nèi)環(huán)電流預(yù)測值，所述預(yù)測電流生成模塊配置為生成對應(yīng)于所述第一可控開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)的第一內(nèi)環(huán)電流預(yù)測值和對應(yīng)于所述第一可控開關(guān)處于斷開狀態(tài)的第二內(nèi)環(huán)電流預(yù)測值；

開關(guān)管狀態(tài)信號生成模塊，其與所述預(yù)測電流生成模塊和電壓外環(huán)控制器連接，用于根據(jù)所述內(nèi)環(huán)電流預(yù)測值和內(nèi)環(huán)電流參考值生成開關(guān)管狀態(tài)信號，所述開關(guān)管狀態(tài)信號生成模塊配置為根據(jù)所述第一內(nèi)環(huán)電流預(yù)測值、第二內(nèi)環(huán)電流預(yù)測值和內(nèi)環(huán)電流參考值生成所述開關(guān)管狀態(tài)信號，所述開關(guān)管狀態(tài)信號生成模塊配置為分別計算所述內(nèi)環(huán)電流參考值與所述第一內(nèi)環(huán)電流預(yù)測值和第二內(nèi)環(huán)電路預(yù)測值的差值的絕對值，并比較兩個絕對值的大小，其中，根據(jù)絕對值取值較小的內(nèi)環(huán)電流預(yù)測值確定對應(yīng)于所述第一可控開關(guān)的開關(guān)管狀態(tài)信號；

開關(guān)管控制信號生成模塊，其與所述開關(guān)管狀態(tài)信號生成模塊連接，用于根據(jù)所述開關(guān)管狀態(tài)信號生成所述開關(guān)管控制信號。

2.如權(quán)利要求1所述的牽引系統(tǒng)，其特征在于，所述牽引系統(tǒng)包括多個整流逆變電路，所述多個整流逆變電路均與所述DC-DC變換電路連接。

3.如權(quán)利要求1所述的牽引系統(tǒng)，其特征在于，所述DC-DC變換電路還包括：

第二可控開關(guān)，其第一端口與所述整流逆變電路連接，第二端口與所述第一可控開關(guān)的第一端口連接。

4.如權(quán)利要求3所述的牽引系統(tǒng)，其特征在于，所述第一可控開關(guān)和/或第二可控開關(guān)為IGBT。

5.如權(quán)利要求1所述的牽引系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓外環(huán)控制器包括：

第一差分器，其用于根據(jù)所述直流電壓參考值和直流電壓實際值生成電壓偏差值；

相互并聯(lián)的比例控制器和重復(fù)控制器，所述比例控制器和重復(fù)控制器配置為配合地根據(jù)所述電壓偏差值生成所述內(nèi)環(huán)電流參考值。

6.如權(quán)利要求1所述的牽引系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測電流生成模塊配置為根據(jù)如下表達(dá)式生成所述第一內(nèi)環(huán)電流預(yù)測值和第二內(nèi)環(huán)電流預(yù)測值：

其中，i_L1(k+1)表示k+1時刻第一內(nèi)環(huán)電流預(yù)測值，i_L2(k+1)表示k+1時刻第二內(nèi)環(huán)電流預(yù)測值，T_s表示系統(tǒng)采樣時間，L表示電感值，U_dc1(k)表示k時刻儲能模塊的輸出電壓，U_dc2(k)表示k時刻電容端電壓，i_L(k)表示k時刻儲能模塊的輸出電流。

7.如權(quán)利要求1或6所述的牽引系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)管控制信號生成模塊的工作模式包括正常模式和緊急閉鎖模式，其中，

當(dāng)開關(guān)管控制信號生成模塊處于正常模式時，所述開關(guān)管控制信號生成模塊配置為根據(jù)所述開關(guān)管狀態(tài)信號生成所述開關(guān)管控制信號；

當(dāng)開關(guān)管控制信號生成模塊處于緊急閉鎖模式時，所述開關(guān)管控制信號生成模塊配置為封閉觸發(fā)脈沖，從而使得所述DC-DC變換電路處于非工作狀態(tài)。