[發明專利]一種牽引逆變器斬波控制系統

有效

• 申請號: 201911037259.2
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110719045B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 王鋒;康成偉;張碩;叢培城
• 申請（專利權）人: 中車長春軌道客車股份有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M3/157;H02M3/158;H02P27/08
• 代理公司: 長春眾益專利商標事務所(普通合伙) 22211
• 代理人: 余巖

1.一種牽引逆變器斬波控制系統，包括雙橋IGBT斬波單元、控制單元，其特征在于：控制單元包含MCU模塊和FPGA模塊，MCU模塊包括功率計算模塊、模式選擇模塊和占空比計算模塊；FPGA模塊包括信號處理模塊、脈沖生成模塊；信號處理模塊與功率計算模塊連接，將外部輸入處理后的電壓、電流、轉速信號傳給功率計算模塊；信號處理模塊又與模式選擇模塊連接，將外部輸入處理后的電壓信號傳給模式選擇模塊；功率計算模塊又與模式選擇模塊連接，將計算得到的功率傳給模式選擇模塊；功率計算模塊、模式選擇模塊又都和占空比計算模塊連接，將功率計算模塊輸出功率和模式選擇模塊輸出的模式傳給占空比計算模塊；占空比計算模塊與脈沖生成模塊連接，將生成的占空比信號傳給脈沖生成模塊，使脈沖生成模塊產生相應的PWM信號間接控制雙橋IGBT斬波單元；

所述的功率計算模塊，根據電壓和電流、轉速和轉矩分別計算制動功率1和制動功率2，兩個功率比較后取最大制動功率；

所述的模式選擇模塊，根據電壓和功率進行模式選擇，主要包含7種模式：模式0為斬波PWM1信號和斬波PWM2信號不受MCU占空比控制、模式1為斬波PWM1信號和斬波PWM2信號同時全開通、模式2為斬波PWM1信號和斬波PWM2信號周期交替開通，模式3為斬波PWM1信號全開通和斬波PWM2信號占空比開通且同時，模式4為斬波PWM1信號全開通和斬波PWM2信號占空比開通且斬波PWM1信號和斬波PWM2信號周期交替，模式5為斬波PWM1信號和斬波PWM2信號都為占空比開通且同時、模式6為斬波PWM1信號和斬波PWM2信號都為占空比開通且周期交替；

所述的占空比計算模塊，根據制動功率大小和開通模式，分別計算雙橋IGBT斬波開通的占空比。

2.根據權利要求1所述的一種牽引逆變器斬波控制系統，其特征在于：控制單元包含FPGA模塊，FPGA模塊還包含信號處理模塊，所述的信號處理模塊包括運算放大單元、信號采樣單元、信號處理單元，其中，信號處理單元主要包括時鐘單元、串并轉換單元、預相加單元、乘累加單元以及寄存器輸出單元，時鐘單元與串并轉換單元、預相加單元、乘累加單元以及寄存器輸出單元連接，為這些單元提供時鐘；串并轉換模塊與預相加單元、乘累加單元連接，將信號采樣單元輸出的信號進行并行和串行轉換，然后傳給預相加單元和乘累加單元；預相加單元與寄存器輸出單元連接，將串并轉換模塊輸出的數據進行移位和相加處理，并把處理后的數據傳給寄存器輸出單元；乘累加單元與寄存器輸出單元連接，將串并轉換模塊輸出的數據進行比較、相加及移位處理，并將處理后的數據傳給寄存器輸出單元。

3.根據權利要求1所述的一種牽引逆變器斬波控制系統，其特征在于：控制單元包含FPGA模塊，FPGA模塊還包含脈沖生成模塊，脈沖生成模塊還包含時鐘單元、周期轉換單元、計數器單元、占空比轉換單元、比較單元，時鐘單元與周期轉換單元、計數器單元、占空比轉換單元、比較單元連接，用于為這些單元提供時鐘，本發明設置10us；周期轉換單元與計數器單元、占空比轉換單元連接，用于將MCU計算得到的周期轉換為FPGA時鐘下對應的周期，將轉換后的周期值傳給計數器單元和占空比轉換單元；計數器單元與比較單元連接，計數器單元根據周期值用于產生三角載波，將產生三角載波傳給比較單元，比較單元根據三角載波和占空比用于產生斬波PWM1和斬波PWM2信號；占空比轉換單元與比較單元連接，將轉換后占空比傳給比較單元，占空比轉換單元用于將MCU計算得到的占空比轉換為FPGA時鐘下對應的占空比。