[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

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，控制單元的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。集成度高，處理速度快，執行效率高，且編程靈活，方便，解決傳統斬波控制時電壓不平穩的問題。

技術領域

本發明涉及一種牽引逆變器，尤其是涉及牽引逆變器斬波控制系統。

背景技術

牽引逆變器，是城軌車輛牽引系統中的核心，主要給異步電機或永磁電機提供變壓變頻的三相電源，進而實現車輛的牽引和制動控制。其中牽引逆變器主要包括直流部分（如預充電、LC濾波）、斬波部分以及逆變部分。制動斬波部分采用大功率電力電子元件IGBT，用于車輛在制動工況下，當制動能量無法回饋電網時，且網壓超過設定電壓值，通過制動斬波單元將制動能量消耗制動電阻上，并保證中間電壓的平穩，有利于車輛電機控制，制動斬波的控制形式常采用PWM斬波控制。

以往逆變器斬波控制系統是斬波模塊采用單IGBT，控制板卡采用單MCU控制，控制形式常采用PWM斬波控制。單IGBT的發熱量高，斬波控制的實時性差，中間電壓控制不平穩（中間電壓的穩定直接影響高性能電機算法的實施）。此外還占用MCU有限的引腳資源，大大降低了MCU的速度和效率，不利于整體算法實施。

發明內容

本發明的目的是提供一種以雙橋IGBT為斬波單元、基于MCU和FPGA為核心的控制單元的逆變器斬波控制系統，主要解決單IGBT的發熱量高，斬波控制的實時性差，中間電壓控制不平穩等問題。其次解決傳統平臺占用和影響MCU有限的引腳資源、速度和效率的問題。

為實現上述發明目的，本發明提供一種牽引逆變器斬波控制系統，其特征在于：包括雙橋IGBT斬波單元、控制單元，其中控制單元包含信號處理模塊、功率計算模塊、模式選擇模塊、占空比計算模塊以及脈沖生成模塊，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。