一种变流器的控制方法和电力机车牵引系统技术方案

本申请公开了一种变流器的控制方法和装置，该方法适用于包括变流器、上层控制器和数字信号处理器的电力机车牵引系统，该方法包括：数字信号处理器根据直流侧输出电压给定值与输出电压的差值进行比例和积分调节，得到第一有效分量；上层控制器向变流器发送生成负载的需求功率的指令；变流器将基于指令生成的需求功率发送至数字信号处理器；数字信号处理器利用需求功率除以网侧电压有效值，得到第二有效分量；计算第一有效分量和第二有效分量之和，得到网侧电流给定值，并对网侧电流给定值进行处理，生成驱动变流器的驱动信号，以实现在不增加系统复杂度和成本的前提下，提高车载网侧变流器的动态响应速度及对负载扰动的抗干扰能力的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变流器控制
，更具体地说，涉及一种变流器的控制方法和装置。
技术介绍
电力机车牵引系统通过受电弓、牵引变压器、网侧变流器和逆变器实现交流和直流电能变换，以驱动牵引电机工作。其中，网侧变流器是电力机车牵引系统交流和直流变换的重要组成部分，能够为后级牵引逆变器提供稳定的直流电压，还能够使得供电接触网或牵引变压器一侧的功率因素接近于1或-1，从而实现能量的双向流动。因此，对车载网侧变流器的控制就显得十分重要。现有技术中，常用的车载网侧变流器的控制方法是瞬态电流控制法。该控制方法采用电压外环和电流内环控制的双闭环控制方法，其中，电压外环控制利用直流侧的电压乘以直流侧的电流得到负载功率，这就需要增加直流侧电流传感器来测量直流侧的电流，不但增加了系统的复杂度和成本，而且直流侧电流是波动值，输出不稳定。此外，当负载急剧变化时，瞬态电流控制方法输出的电流不能及时跟随负载变化时，会引起中间电压的突然升高或降低，进而对直流侧支撑电容、绝缘栅双极性晶体管等元器件造成损害，从而影响车载网侧变流器的动态响应速度以及对负载扰动的抗干扰能力。因此，如何在不增加系统复杂度和成本的前提下，提高车载网侧变流器的动态响应速度及对负载扰动的抗干扰能力，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种变流器的控制方法和装置，以实
现在不增加系统复杂度和成本的前提下，提高车载网侧变流器的动态响应速度及对负载扰动的抗干扰能力的目的。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种变流器的控制方法，适用于包括所述变流器、上层控制器和数字信号处理器的电力机车牵引系统，所述变流器的控制方法，包括：在所述变流器启动的情况下，所述数字信号处理器根据所述电力机车牵引系统的直流侧输出电压给定值Udc*与直流侧输出电压Udc的差值ΔU进行比例和积分调节，得到所述电力机车牵引系统的网侧电流的第一有效分量Iset1；所述上层控制器向所述变流器发送生成所述电力机车牵引系统的负载的需求功率P的指令；所述变流器基于所述指令生成所述需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器；所述数字信号处理器利用所述需求功率P除以所述电力机车牵引系统的网侧电压有效值UN，得到所述电力机车牵引系统的网侧电流的第二有效分量Iset2；所述数字信号处理器计算所述第一有效分量Iset1和所述第二有效分量Iset2之和，得到网侧电流给定值Iset，并对所述网侧电流给定值Iset进行处理，生成所述变流器的驱动信号，并将所述驱动信号发送给所述变流器。优选的，所述上层控制器向所述变流器发送生成所述电力机车牵引系统的负载的需求功率P的指令，包括：所述上层控制器向所述变流器发送所述电力机车牵引系统的牵引电机的转速指令和力矩指令；相应的，所述变流器基于所述指令生成所述需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器，包括：所述变流器基于所述牵引电机的所述转速指令和所述力矩指令计算所述牵引电机的需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器。优选的，所述上层控制器向所述变流器发送生成所述电力机车牵引系统的负载的需求功率P的指令，包括：所述上层控制器向所述变流器发送携带有负载的需求功率P的指令；相应的，所述变流器基于所述指令生成所述需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器，包括：所述变流器基于所述指令中携带的负载的需求功率P得到所述牵引电机的需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器。优选的，所述上层控制器向所述变流器发送生成所述电力机车牵引系统的负载的需求功率P的指令，包括：所述上层控制器向所述变流器发送所述电力机车牵引系统的逆变器输出的电压指令和电流指令；相应的，所述变流器基于所述指令生成所述需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器，包括：所述变流器基于所述电压指令和所述电流指令计算所述逆变器的需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器。优选的，在所述变流器启动的情况下，所述数字信号处理器根据所述电力机车牵引系统的直流侧输出电压Udc与给定值Udc*的差值ΔU进行比例和积分调节，得到所述电力机车牵引系统的网侧电流的第一有效分量Iset1之前，还包括：所述上层控制器向所述变流器发送启动指令，并判定所述变流器是否启动；若所述变流器未启动，则所述上层控制器向所述变流器再次发送启动指令，直至所述变流器启动。一种变流器的控制装置，适用于包括所述变流器、上层控制器和数字信号处理器的电力机车牵引系统，所述变流器的控制装置，包括：所述上层控制器，用于向所述变流器发送生成所述电力机车牵引系统的负载的需求功率P的指令；所述变流器，用于基于所述指令生成所述需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器；所述数字信号处理器，用于在所述变流器启动的情况下，所述数字信号处理器根据所述电力机车牵引系统的直流侧输出电压给定值Udc*与直流侧输出电压Udc的差值ΔU进行比例和积分调节，得到所述电力机车牵引系统的网侧电流的第一有效分量Iset1；及利用所述需求功率P除以所述电力机车牵引系统
的网侧电压有效值UN，得到所述电力机车牵引系统的网侧电流的第二有效分量Iset2，并计算所述第一有效分量Iset1和所述第二有效分量Iset2之和，得到网侧电流给定值Iset，并对所述网侧电流给定值Iset进行处理，生成所述变流器的驱动信号，并将所述驱动信号发送给所述变流器。优选的，所述上层控制器，用于向所述变流器发送所述电力机车牵引系统的牵引电机的转速指令和力矩指令；相应的，所述变流器，用于基于所述牵引电机的所述转速指令和所述力矩指令计算所述牵引电机的需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器。优选的，所述上层控制器，用于向所述变流器发送携带有负载的需求功率P的指令；相应的，所述变流器，用于基于所述指令中携带的负载的需求功率P得到所述牵引电机的需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器。优选的，所述上层控制器，用于向所述变流器发送所述电力机车牵引系统的逆变器输出的电压指令和电流指令；相应的，所述变流器，用于基于所述电压指令和所述电流指令计算所述逆变器的需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器。优选的，所述上层控制器，还用于向所述变流器发送启动指令，并判定所述变流器是否启动，若所述变流器未启动，则向所述变流器再次发送启动指令，直至所述变流器启动。从上述技术方案可以看出，本专利技术公开了一种变流器的控制方法和装置，适用于包括变流器、上层控制器和数字信号处理器的电力机车牵引系统，该变流器的控制方法，包括：在变流器启动的情况下，数字信号处理器根据电力机车牵引系统的直流侧输出电压给定值Udc*与直流侧输出电压Udc的差值ΔU进行比例和积分调节，得到电力机车牵引系统的网侧电流的第一有效分量Iset1；上层控制器向变流器发送生成电力机车牵引系统的负载的需求功率P的指令；变流器基于指令生成需求功率P，并将需求功率P发送至数字信号处理器；数字信号处理器利用需求功率P除以电力机车牵引系统的网侧电压有效值UN，得到电力机车牵引系统的网侧电流的第二有效分量Iset2；数字信号处理...

【技术保护点】
一种变流器的控制方法，其特征在于，适用于包括所述变流器、上层控制器和数字信号处理器的电力机车牵引系统，所述变流器的控制方法，包括：在所述变流器启动的情况下，所述数字信号处理器根据所述电力机车牵引系统的直流侧输出电压给定值Udc*与直流侧输出电压Udc的差值ΔU进行比例和积分调节，得到所述电力机车牵引系统的网侧电流的第一有效分量Iset1；所述上层控制器向所述变流器发送生成所述电力机车牵引系统的负载的需求功率P的指令；所述变流器基于所述指令生成所述需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器；所述数字信号处理器利用所述需求功率P除以所述电力机车牵引系统的网侧电压有效值UN，得到所述电力机车牵引系统的网侧电流的第二有效分量Iset2；所述数字信号处理器计算所述第一有效分量Iset1和所述第二有效分量Iset2之和，得到网侧电流给定值Iset，并对所述网侧电流给定值Iset进行处理，生成所述变流器的驱动信号，并将所述驱动信号发送给所述变流器。

【技术特征摘要】
1.一种变流器的控制方法，其特征在于，适用于包括所述变流器、上层控制器和数字信号处理器的电力机车牵引系统，所述变流器的控制方法，包括：在所述变流器启动的情况下，所述数字信号处理器根据所述电力机车牵引系统的直流侧输出电压给定值Udc*与直流侧输出电压Udc的差值ΔU进行比例和积分调节，得到所述电力机车牵引系统的网侧电流的第一有效分量Iset1；所述上层控制器向所述变流器发送生成所述电力机车牵引系统的负载的需求功率P的指令；所述变流器基于所述指令生成所述需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器；所述数字信号处理器利用所述需求功率P除以所述电力机车牵引系统的网侧电压有效值UN，得到所述电力机车牵引系统的网侧电流的第二有效分量Iset2；所述数字信号处理器计算所述第一有效分量Iset1和所述第二有效分量Iset2之和，得到网侧电流给定值Iset，并对所述网侧电流给定值Iset进行处理，生成所述变流器的驱动信号，并将所述驱动信号发送给所述变流器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上层控制器向所述变流器发送生成所述电力机车牵引系统的负载的需求功率P的指令，包括：所述上层控制器向所述变流器发送所述电力机车牵引系统的牵引电机的转速指令和力矩指令；相应的，所述变流器基于所述指令生成所述需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器，包括：所述变流器基于所述牵引电机的所述转速指令和所述力矩指令计算所述牵引电机的需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上层控制器向所述变流器发送生成所述电力机车牵引系统的负载的需求功率P的指令，包括：所述上层控制器向所述变流器发送携带有负载的需求功率P的指令；相应的，所述变流器基于所述指令生成所述需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器，包括：所述变流器基于所述指令中携带的负载的需求功率P得到所述牵引电机的需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上层控制器向所述变流器发送生成所述电力机车牵引系统的负载的需求功率P的指令，包括：所述上层控制器向所述变流器发送所述电力机车牵引系统的逆变器输出的电压指令和电流指令；相应的，所述变流器基于所述指令生成所述需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器，包括：所述变流器基于所述电压指令和所述电流指令计算所述逆变器的需求功率P，并将所述需求功率P发送至所述数字信号处理器。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚敬，刘可安，章志兵，彭赟，张志学，罗文广，陈志博，梅文庆，胡景瑜，付刚，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43