[發明專利]一種電力機車四象限變流裝置低諧波抑制方法

有效

• 申請號: 201911061709.1
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110729879B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 于森林;蘇鵬程;王力;張巧娟;詹哲軍;梁海剛;司軍民
• 申請（專利權）人: 中車永濟電機有限公司
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明屬于控制領域，尤其涉及一種四象限變流器的電流低次諧波抑制的控制算法，具體為一種電力機車四象限變流裝置低諧波抑制方法，該方法是一種融合于四象限控制算法中的諧波抑制方法，解決了四象限變流器電流低次諧波對變流器的控制帶來影響和對電網電能質量污染的問題，同時解決了采用軟件濾波器的方法濾除低次諧波帶來影響的問題，還解決了電網網壓信號基波相位角度和低次諧波相位角度的計算精度較低而造成對四象限控制動態性能和諧波抑制能力有一定影響的問題。該方法主要是對四象限變流器控制算法中增加諧波提取和抑制功能，具有較高的適應性和靈活性，能夠達到較高精度的諧波抑制目的。

技術領域

本發明屬于控制領域，尤其涉及一種四象限變流器的電流低次諧波抑制的控制算法，具體為一種電力機車四象限變流裝置低諧波抑制方法。

背景技術

四象限整流器具有高功率因數且能夠實現能量的雙向流動而在電力機車中廣泛使用。因四象限整流器開關頻率低，其交流側電流通常具有較差的諧波特性，給供電網帶來了諧波污染，從而影響供電網的電能質量及其他機車運行時的電網環境。

在實際應用中四象限變流器通常采用多種方式來降低電流諧波帶來的污染，不同電力機車四象限變流器的主電路拓撲結構不同，而針對不同的主電路又有不同的諧波抑制方式。

現有技術可采用軟件濾波器進行多次濾波的方法，軟件濾波器的設計與開關頻率密切相關，而四象限變流器開關頻率較低，使得設計出的濾波器的帶寬較窄，濾波器的設計存在一定的困難，當系統出現沖擊時，較窄帶寬的濾波器會有發散的風險，導致整個四象限變流器的控制出現問題而影響機車運行的可靠性。控制系統中，濾波器的引入會導致采樣信號具有一定的幅值衰減和相位延遲，降低四象限變流器的動態響應性能。

還可采用設計硬件濾波的方法，硬件濾波通常設計在硬件板卡上，且有專門的硬件電路設計。硬件濾波具有相應速度快的優點，但器件也容易受到溫度、濕度的影響，同時硬件設計也增加了經濟成本。還可采用電流并聯的多重化方法，電流并聯的多重化通常是兩重化或者四重化，其多重化的諧波抑制能力主要是針對高次諧波，而對3次、5次等低次諧波不具備諧波抑制能力。

發明內容

本發明提供了一種融合于四象限控制算法中的諧波抑制方法，解決了四象限變流器電流低次諧波對變流器的控制帶來影響和對電網電能質量污染的問題，同時解決了采用軟件濾波器的方法濾除低次諧波帶來影響的問題，還解決了電網網壓信號基波相位角度和低次諧波相位角度的計算精度較低而造成對四象限控制動態性能和諧波抑制能力有一定影響的問題。該方法主要是對四象限變流器控制算法中增加諧波提取和抑制功能，具有較高的適應性和靈活性，能夠達到較高精度的諧波抑制目的。

本發明是采用如下的技術方案實現的：一種電力機車四象限變流裝置低諧波抑制方法，包括四象限控制算法、四象限調制算法和諧波抑制算法；

其中諧波抑制算法包括以下步驟：

將四象限變流器輸入電流轉換到旋轉坐標系下的諧波次d軸電流和諧波次q軸電流，經過低通濾波器濾波后，得到諧波電流的d軸直流分量和q軸直流分量，旋轉坐標系變換所需要的角度通過來自硬件板卡的網壓同步脈沖信號與DSP高速中斷計數配合計算獲得；

將得到的各次諧波電流d軸直流分量和q軸直流分量作為反饋量，與給定量構成PI控制閉環，通過閉環控制方式將諧波電流的直流分量調節為零，輸出量為諧波旋轉坐標下的d軸和q軸誤差電壓分量；

將諧波旋轉坐標下的d軸和q軸誤差電壓分量轉換到基波旋轉坐標下的d軸和q軸電壓諧波分量，旋轉坐標系變換所需要的角度通過來自硬件板卡的網壓同步脈沖信號與DSP高速中斷計數配合計算獲得；