[發(fā)明專利]一種基于定子磁鏈的最小電流諧波脈寬調(diào)制系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110661406B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 康成偉;張碩;叢培城
• 申請（專利權(quán)）人: 中車長春軌道客車股份有限公司
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088;H02M7/537;H02P6/10
• 代理公司: 長春眾益專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 22211
• 代理人: 余巖

一種基于定子磁鏈的最小電流諧波脈寬調(diào)制系統(tǒng)，包括逆變模塊、控制單元，其中控制單元的處理器模塊包括信號濾波模塊、調(diào)制度計算模塊、頻率及角度計算模塊、模式選擇與切換模塊、開關(guān)角計算模塊、選擇和更新模塊以及脈沖生成模塊，通過模式選擇與切換模塊、開關(guān)角計算模塊與選擇和更新模塊的連接可以降低逆變模塊內(nèi)IGBT的開關(guān)損耗，降低開關(guān)管的電流應(yīng)力，從而有助于提高電機(jī)控制性能；通過選擇和更新模塊與脈沖生產(chǎn)模塊的連接，以使電機(jī)電流諧波分量總體最小，減小電流諧波和轉(zhuǎn)矩脈動。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種脈寬調(diào)制控制技術(shù)，尤其是涉及一種最小電流諧波脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

地鐵在城市軌道交通中至關(guān)重要，地鐵車輛牽引系統(tǒng)是地鐵車輛關(guān)鍵核心部件。地鐵車輛牽引系統(tǒng)，功率較大、開關(guān)頻率低、速度運行范圍較寬，使系統(tǒng)內(nèi)IGBT開關(guān)損耗大、電流諧波含量高、轉(zhuǎn)矩脈動大、運行平穩(wěn)性差。為使地鐵車輛牽引系統(tǒng)開關(guān)損耗低、電流諧波含量低、轉(zhuǎn)矩脈動小、并在整個速度范圍內(nèi)平穩(wěn)運行，牽引系統(tǒng)通常采用多模式脈寬調(diào)制控制技術(shù)（圖2所示），用于降低開關(guān)損耗、降低電流諧波含量、減小轉(zhuǎn)矩脈動、提高控制性能。

多模式脈寬調(diào)制控制技術(shù)通常采用低頻時異步調(diào)制、中頻時普通規(guī)則采樣同步調(diào)制和特殊同步調(diào)制、高頻時單脈沖方波調(diào)制，本申請重點是多模式脈寬調(diào)制控制技術(shù)中的特殊同步調(diào)制技術(shù)，其他異步調(diào)制、規(guī)則采樣調(diào)制等不再敘述。

現(xiàn)有特殊同步調(diào)制技術(shù)如過調(diào)制、中間60度同步調(diào)制，可以有效減小電壓諧波，但對電流諧波的減小效果不大，進(jìn)而對開關(guān)損耗和轉(zhuǎn)矩脈動的優(yōu)化效果有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于定子磁鏈的最小電流諧波脈寬調(diào)制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以有效降低開關(guān)損耗，改善低載波比下的電流諧波，降低轉(zhuǎn)矩脈動，從而有助于提高電機(jī)控制性能。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種基于定子磁鏈的最小電流諧波脈寬調(diào)制系統(tǒng)，包括逆變模塊、控制單元，其中控制單元包括電源模塊、信號處理模塊和處理器模塊,電源模塊與信號處理模塊和處理器模塊分別連接，為信號處理模塊和處理器模塊提供電源，信號處理模塊與處理器模塊連接，為處理器模塊提供外部信號，處理器模塊最終在接收到外部信號情況下實現(xiàn)脈寬調(diào)制控制，其特征在于：

所述處理器模塊，用于實現(xiàn)最小電流諧波脈寬調(diào)制，其中包括：

信號濾波模塊，用于對外部的轉(zhuǎn)速、電壓及電流信號進(jìn)行濾波，然后傳給調(diào)制度計算模塊和頻率及角度計算模塊；

調(diào)制度計算模塊，用于計算調(diào)制度，并將計算的調(diào)制度輸出給模式選擇與切換模塊和開關(guān)角計算模塊；

頻率及角度計算模塊，用于計算頻率及角度，并將計算出的頻率及角度輸出給模式選擇與切換模塊、選擇和更新模塊；

模式選擇與切換模塊，接收調(diào)制度和頻率作為判斷條件，輸出調(diào)制模式給開關(guān)角計算模塊、選擇和更新模塊；

開關(guān)角計算模塊，用于計算最小電流諧波脈寬調(diào)制的開關(guān)角，并將開關(guān)角輸出給選擇和更新模塊；以定子磁鏈為參考系，以基波幅值為約束條件,利用計算機(jī)軟件對加權(quán)諧波總崎變率進(jìn)行尋優(yōu)以求解開關(guān)角。

選擇和更新模塊，接收頻率及角度計算模塊輸出的頻率計算周期值輸送給脈沖生成模塊，接收頻率及角度計算模塊輸出的角度用于扇區(qū)值的判斷，并且接收模式選擇與切換模塊輸出的調(diào)制模式，計算當(dāng)前調(diào)制模式內(nèi)的占空比也輸送給脈沖生成模塊；

脈沖生成模塊，依據(jù)周期值和占空比用于產(chǎn)生IGBT脈沖信號，驅(qū)動逆變模塊的IGBT。