[發明專利]大功率輔助變流器及其控制方法

有效

• 申請號: 201811306965.8
• 申請日: 2018-11-03
• 公開（公告）號: CN109450272B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 李東;高永軍;張宇龍;葸代其;王雷;王喜樂;李巖;牛劍博
• 申請（專利權）人: 中車永濟電機有限公司
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M5/451;H02M7/515
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明涉及變流器，具體為一種大功率輔助變流器及其控制方法。解決大功率輔助變流器輸出電壓波動的問題。本發明通過提取中間直流母線電壓的波動，用來修正三相逆變雙閉環控制器的電流環設定值i_d^*、i_q^*，如此可以有效的減少中間母線及逆變器輸出電壓的振蕩，在工程中具有廣闊的應用前景。本發明尤其適用于交流電傳動電力機車。

技術領域

本發明涉及變流器，具體為一種大功率輔助變流器及其控制方法。該大功率輔助變流器及其控制方法尤其適用于交流電傳動電力機車。

背景技術

近年來，隨著鐵路技術的不斷發展，電力機車已成為鐵道運輸的主力車型，而電力機車輔助變流器的模塊化、高功率已成為發展趨勢，這就對輔助變流器的控制提出了更高的要求。特別是在輔助變流器輸出功率增加后，整個輔助控制系統的穩定性會降低，甚至導致系統發散。

大功率輔助變流器的主電路拓撲包含四大模塊，晶閘管整流模塊、直流母線濾波模塊、逆變模塊、輸出濾波模塊。通過晶閘管整流模塊的晶閘管半控橋對輸入交流1000V整流后，通過直流母線濾波模塊的中間母線LC濾波后，得到中間直流750V電，然后經過逆變模塊的三相輔助逆變器再經輸出濾波模塊的輸出電感電容濾波后得到380V交流電。

逆變器的控制策略使用在旋轉坐標系下的電壓電流雙閉環控制。靜止坐標系下的交流量變換到旋轉坐標系下為直流量，可以利用PI控制器獲得無靜差輸出。首先在旋轉坐標系下對被控對象進行建模，然后在旋轉坐標系下對模型設置控制器，控制器的輸出再變換到靜止坐標系下就可以得到調制波，進而控制開關管生成三相交流電。

現有逆變器的控制器如圖1所示，采用電壓電流雙閉環控制；外環包括兩個PI調節器(比例積分調節器)，PI1和PI2，逆變器輸出電壓設定值u_d^*和逆變器輸出電壓采集值u_d作為PI1的輸入，逆變器輸出電壓設定值u_q^*和逆變器輸出電壓采集值u_q作為PI2的輸入；內環也包括兩個PI調節器，PI3和PI4，逆變器輸出電流設定值i_d^*和逆變器輸出電流采集值i_d作為PI3的輸入，逆變器輸出電流設定值i_q^*和逆變器輸出電流采集值i_q作為PI4的輸入，其中，i_d^*在受到u_d、u_d^*控制的同時，還受到耦合ωC_fu_q的擾動，其中ω為輸出角頻率，C_f為輸出濾波器的電容值。i_q^*在受到電u_q、u_q^*控制的同時，還受到耦合ωC_fu_d的擾動；電流內環控制量V_d、V_q作為控制器的輸出用于產生控制逆變器的PWM脈沖信號，其中，V_d在受到電i_d^*、i_d、u_d控制的同時，還受到ωL_mi_q擾動的影響，L_m為低通濾波器的電感值，V_q在受到電i_q^*、i_q、u_q控制的同時，還受到ωL_mi_d擾動的影響。