[發(fā)明專利]一種多功能一體化變流設備及其控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110019504.8
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112803504A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設計）人: 張金斗;遲恩先;王德濤;鞠洪兵;申志廣;焦錫元;曹里程;姜東岳;張同星
• 申請（專利權）人: 山東華天電氣有限公司
• 主分類號: H02J5/00
• 分類號: H02J5/00;H02J3/38;H02J3/01;H02J3/18;H02J13/00;B60M3/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 閆圣娟

1.一種多功能一體化變流設備，其特征是：包括依次連接的降壓變壓器、濾波單元、全控功率模塊和隔離輸出模塊；還包括主控單元，所述主控單元與全控功率模塊連接；所述全控功率模塊包括若干組相互連接的單元控制器及功率模塊，單元控制器與主控單元連接，單元控制器將主控單元的驅動指令信號轉化為PWM信號，控制功率模塊的晶體管的導通或關斷。

2.如權利要求1所述的一種多功能一體化變流設備，其特征是：功率模塊包括相互連接的支撐電容和H橋電路。

3.如權利要求2所述的一種多功能一體化變流設備，其特征是：單元控制器包括采樣電路、電源電路和單元控制電路，單元控制器用于實現(xiàn)功率模塊的變流控制，單元控制器將主控單元指令信號轉化為PWM信號，進而控制功率模塊H橋電路的晶體管的導通或關斷。

4.如權利要求1所述的一種多功能一體化變流設備，其特征是：單元控制器采樣電路連接功率單元的交流側和直流側，用于采集各功率模塊狀態(tài)和電壓電流信號，并通過單元控制電路將信號傳遞給主控單元；

或者，所述采樣電路包括電壓采樣電路和霍爾電流傳感器。

5.如權利要求1所述的一種多功能一體化變流設備，其特征是：還包括可編程人機界面及遠程監(jiān)控平臺，主控單元與可編程人機界面單元相連，可編程人機界面單元與遠程監(jiān)控平臺連接。

6.如權利要求1所述的一種多功能一體化變流設備，其特征是：還包括直流隔離開關柜和交流開關柜，所述交流開關柜用于連接交流電網(wǎng)和降壓變壓器；所述直流隔離開關柜連接在隔離輸出模塊的輸出端。

7.如權利要求1所述的一種多功能一體化變流設備，其特征是：濾波單元采用LCL濾波器；或者，所述降壓變壓器與濾波單元之間設置低壓斷路器。

8.一種多功能一體化變流設備的控制方法，其特征是，包括如下步驟：

獲取直流母線電壓信號、控制點電壓電流信號以及變流設備輸出端的電信號；

根據(jù)獲取的電信號判斷機車運行狀態(tài)，選擇變流設備的工作模式；

根據(jù)工作模式和獲取的電信號，獲得控制全控功率模塊的各個功率模塊通斷的驅動指令信號，采用紋波交錯控制使得在網(wǎng)并聯(lián)的功率模塊的驅動指令信號錯峰輸出。

9.如權利要求8所述的控制方法，其特征是：

工作模式包括牽引整流模式、有源濾波模式、無功補償模式和逆變回饋模式，根據(jù)采集的電信號進行自動選擇，或者采用人工選擇；

或者

主控單元的工作模式的自動選擇方法，如下：

在供電系統(tǒng)正常工作過程中，電能從交流電網(wǎng)經(jīng)過整流變壓器流入牽引直流電網(wǎng)，此時變流設備應以濾波為主，切換為有源濾波模式；

在機車剎車過程中，直流供電電壓抬升，切換為逆變回饋模式；

在夜間機車停運時，系統(tǒng)容性無功過大，切換為無功補償模式；

在機車加速過程中，牽引直流供電電壓降低，當牽引直流電網(wǎng)電壓偏低影響設備運行時，切換為牽引整流模式；

在設備容量有剩余的情況下，實現(xiàn)兩種或兩種以上模式的協(xié)調(diào)控制。

10.如權利要求8所述的控制方法，其特征是：

根據(jù)工作模式和獲取的電信號，獲得控制全控功率模塊的各個功率模塊通斷的驅動指令信號的方法，如下：

采用電壓-電流下垂控制策略對變流設備輸出端的直流母線進行穩(wěn)壓控制，獲得設定電壓，并通過采樣電路獲得第一設定電流；

根據(jù)獲取的直流母線電壓及設定電壓，采用PI運算獲得第二設定電流；

對獲取的第一設定電流進行FFT變換獲得各次諧波分量和無功分量；

根據(jù)第二設定電流和FFT變換獲得的各次諧波分量和無功分量，以及獲得的變流設備的輸出電流，采用PI運算獲得全控功率模塊中各個功率模塊通斷的驅動指令。