[發(fā)明專利]控制系統(tǒng)模型庫(kù)的構(gòu)建系統(tǒng)及其構(gòu)建方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110197826.1
• 申請(qǐng)日: 2021-02-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113065191A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬丁庫(kù)恩;李香;吉洋;徐愛(ài)國(guó);王博;沙鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京遠(yuǎn)思智能科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/20
• 代理公司: 南京睿之博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32296
• 代理人: 劉菊蘭

1.一種控制系統(tǒng)模型庫(kù)的構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，包括：

運(yùn)行在處理終端上的設(shè)計(jì)模塊、搭建模塊以及構(gòu)建模塊；

設(shè)計(jì)模塊，所述設(shè)計(jì)模塊用于針對(duì)牽引變流器進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),并將控制系統(tǒng)進(jìn)行分解，得到控制算法架構(gòu)；

搭建模塊，所述搭建模塊用于根據(jù)所述控制算法架構(gòu)來(lái)基于Modelica語(yǔ)言搭建控制算法架構(gòu)的各個(gè)模塊的模型；

構(gòu)建模塊，所述構(gòu)建模塊用于基于控制算法架構(gòu)，利用搭建的控制算法架構(gòu)的各個(gè)模塊的模型，構(gòu)建完整的四象限整流器控制系統(tǒng)模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)模型庫(kù)的構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)計(jì)模塊還用于設(shè)計(jì)出作為所述控制系統(tǒng)的兩電平脈沖整流器瞬態(tài)電流控制策略，即采用電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)的雙環(huán)控制，所述電壓外環(huán)用于控制牽引變流器的三相直流側(cè)電壓，所述電流內(nèi)環(huán)用于依據(jù)電壓外環(huán)輸出的電流指令進(jìn)行電流控制，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)正弦波電流控制；這樣經(jīng)過(guò)分解后，就得到如下的控制算法架構(gòu)：

所述電壓外環(huán)控制，即通過(guò)控制實(shí)際的牽引變流器的直流側(cè)電壓跟隨中間直流側(cè)電壓給定值，以保證直流側(cè)電壓穩(wěn)定，所述電壓外環(huán)控制的功能描述為：輸入所述直流側(cè)電壓設(shè)定值U_dc*和直流側(cè)電壓原始測(cè)量信號(hào)U經(jīng)過(guò)低通濾波器模塊濾波后得到的直流側(cè)電壓測(cè)量值U_dc，通過(guò)PI模塊進(jìn)行控制，輸出值與利用直流側(cè)電流I_dc計(jì)算電流的有效分量相加，得到交流側(cè)電流給定值I_Nm*；

所述電流內(nèi)環(huán)控制，即通過(guò)對(duì)牽引變流器的網(wǎng)側(cè)電流幅值和相位控制，達(dá)到單位功率因數(shù)控制的目的；所述電流內(nèi)環(huán)控制的功能描述為：鎖相環(huán)PLL模塊根據(jù)輸入電壓，檢測(cè)獲得網(wǎng)側(cè)電壓的相位角和角頻率ω作為電流給定值I_Nm*的相位和頻率；將網(wǎng)側(cè)電壓同相同頻率的電流給定值I_Nm*作為電流內(nèi)環(huán)的輸入信號(hào)，使得網(wǎng)側(cè)電流i_N(t)跟隨，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)校正；電流給定值I_Nm*乘以電壓同相的單位正弦信號(hào)sinωt，保證實(shí)現(xiàn)輸入電壓與輸入電流同相位，再減去網(wǎng)側(cè)電流i_N(t)所得的值經(jīng)過(guò)PR模塊比例放大，得到電壓信號(hào)u1；交流側(cè)電流給定值I_Nm*的電流分量，經(jīng)過(guò)R_Nsin模塊和ωL_Ncos模塊轉(zhuǎn)換，得到電壓信號(hào)u2；實(shí)際網(wǎng)側(cè)電壓輸入值u_N(t)減去電壓信號(hào)u1和u2，得到給電壓指令信號(hào)u_ab(t),經(jīng)過(guò)PWM發(fā)生器模塊產(chǎn)生PWM信號(hào)，用于控制工作，其中，所述電壓指令信號(hào)u_ab(t)由如下公式(1)所得，t表示時(shí)間：

u_ab(t)＝u_N(t)-(I_Nm*R_Nsinωt+I_Nm*ωL_Ncosωt)-K[I_Nm*sinωt-i_N(t)](1)；

所述搭建模塊，還用于根據(jù)所述鎖相環(huán)PLL模塊運(yùn)用Modelica語(yǔ)言來(lái)建立鎖相環(huán)PLL模塊的模型；所述鎖相環(huán)PLL模塊的模型基于自適應(yīng)濾波理論，跟蹤牽引變流器的網(wǎng)側(cè)輸入端電壓的相位，輸出的是檢測(cè)對(duì)所述鎖相環(huán)PLL模塊的模型輸入的正弦信號(hào)的相位角和角頻率；根據(jù)所述低通濾波器模塊運(yùn)用Modelica語(yǔ)言來(lái)建立低通濾波器模塊的模型，所述低通濾波器模塊的模型基于低通濾波理論，輸入的是直流側(cè)電壓原始測(cè)量信號(hào)U，輸出的是濾波后得到的直流側(cè)電壓測(cè)量值U_dc；根據(jù)所述PI模塊運(yùn)用Modelica語(yǔ)言來(lái)建立PI模塊的模型，所述PI模塊的模型用于輸入直流電壓指令與測(cè)量直流電壓，利用PI控制器輸出電流控制指令，獲得穩(wěn)定的直流側(cè)電壓，完成電壓外環(huán)控制；根據(jù)所述PR模塊運(yùn)用Modelica語(yǔ)言來(lái)建立PR模塊的模型，所述PR模塊的模型基于正交變化后的電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)側(cè)電流幅值和相位的控制，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)控制，經(jīng)過(guò)PR控制器比例放大，輸出相應(yīng)電壓調(diào)節(jié)信號(hào)，完成電流內(nèi)環(huán)控制；根據(jù)PWM發(fā)生器模塊運(yùn)用Modelica語(yǔ)言來(lái)建立PWM模塊的模型，所述PWM模塊的模型用于通過(guò)脈沖寬度調(diào)制將電壓需求轉(zhuǎn)換為功率橋的設(shè)定值，輸入交流電壓控制指令，在驅(qū)動(dòng)橋路中基于PWM來(lái)被轉(zhuǎn)換為目標(biāo)信號(hào)；各模型的所述輸入和輸出就構(gòu)成了各模型的接口；

所述構(gòu)建模塊，還用于按照控制算法架構(gòu)，將各個(gè)模塊的模型進(jìn)行系統(tǒng)集成，即通過(guò)控制算法架構(gòu)的模塊間的連接關(guān)系來(lái)對(duì)應(yīng)的把模塊的模型間的接口連接起來(lái)，由此開(kāi)發(fā)出完整的四象限整流器控制系統(tǒng)模型。