交‑直‑交型动车组辅助变流器及其工作过程制造技术

本发明专利技术涉及一种交‑直‑交型动车组辅助变流器及其工作过程，该辅助变流器包括控制器、和与控制器连接的预充电电路、升压变压器、输入滤波电路、整流电路、放点电路、逆变模块输出滤波电路和输出接触器，辅助变流器启动时，预充电电路充电，当充电电压达到一定水平时，预充电电路断开，辅助变流器无电阻工作；辅助变流器正常工作时，辅助变流器输入三相交流电经升压变压器TR1升压；输入电压过零点时，启动PWM整流器，经PWM整流器的单极性四象限双闭环控制算法后输出电压达到稳定直流电压；经逆变器的电压空间矢量SVPWM控制方式后得到输出额定的三相交流电压；经输出滤波电路和输出接触器后负载供电。该辅助变流器及其工作过程可提高辅助变流器供电可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变流器
，具体的说，涉及一种交-直-交型动车组辅助变流器及其工作过程。
技术介绍
国内动车组辅助变流器有多种系列车型，大部分车型的辅助变流器模块与牵引变流器模块共用一个直流环节，其辅助变流器相关设备安装于牵引变流器内，无单独的箱体，造成变流器结构复杂，不利于后期检修；有的动车组辅助变流器分为单辅助变流器和双辅助变流器两种，其中双辅助变流器需要考虑两个变流器的并联运行，控制方法相对复杂；这些车型都是采用直流转交流的变流模式，都是由牵引变流器的中间直流回路供电，供电制式比较单一，直流回路一旦出现故障将影响辅助变流器的正常运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种交-直-交型动车组辅助变流器及其工作过程，提高辅助变流器供电可靠性。本专利技术的技术方案是：一种交-直-交型动车组辅助变流器，该辅助变流器包括控制器、和与控制器连接的预充电电路、升压变压器、输入滤波电路、整流电路、放电电路、逆变模块、输出滤波电路和输出接触器，预充电电路输入端与单相交流电连接，预充电电路输出端经升压变压器TR1后与输入滤波电路连接；整流电路输入端与输入滤波电路连接，输入滤波电路和整流电路组成的PWM整流器，整流电路输出端经放电电路与逆变模块连接；逆变模块输出端经输出滤波电路和输出接触器与负载连接。优选的是，所述预充电电路包括预充电电阻RC、预充电接触器IVK2和主接触器IVK1；预充电电阻RC与预充电接触器IVK2串联，主接触器IVK1与串联后的预充电电阻RC与预充电接触器IVK2并联。优选的是，该辅助变流器设置电压传感器和电流传感器，电压传感器与线路并联，电流传感器与线路串联；电压传感器包括输入电压传感器、中间整流器输出电压传感器和AC输出电压传感器，电流传感器包括整流器输入电流传感器、逆变模块输出电流传感器和AC输出电流传感器；输入电压传感器与升压变压器TR1输入端并联，整流器输入电流传感器与升压变压器TR1输出端串联；中间整流器输出电压传感器与整流器输出端并联，逆变模块输出电流传感器与逆变模块输出端串联；AC输出电压传感器与输出滤波电路输出端并联，AC输出电流传感器与输出滤波电路输出端串联。优选的是，该辅助变流器还设有短路限流电路，短路限流电路设置于逆变模块输出端，短路限流电路设有硬件采样电路、硬件电流保护电路和比较电路，硬件采样电路输入端与电流传感器连接，硬件采样电路输出端和硬件电流保护电路与比较电路输入端连接，比较电路输出端连接控制器。本专利技术还公开一种辅助变流器的工作过程，工作过程具体为：辅助变流器启动时，预充电电路充电，当充电电压达到一定水平时，预充电电路断开，辅助变流器无电阻工作；辅助变流器正常工作时，辅助变流器输入单相交流电经升压变压器TR1升压；输入电压过零点时，使能PWM整流器，开始发出PWM波，经PWM整流器的单极性四象限双闭环控制算法后输出电压达到稳定直流电压；经逆变模块的电压空间矢量SVPWM控制方式后得到输出额定的三相交流电压；经输出滤波电路和输出接触器后负载供电。优选的是，所述单极性四象限双闭环控制算法包括对PWM整流器的整流输出值的d轴调节和q轴调节；d轴调节为：d轴调节包括d轴整流电压外环调节和d轴整流电流内环调节，d轴电压外环的d轴整流电压参考值为整流目标输出中间电压Udcref，d轴电压外环的d轴整流电压反馈值uzd为整流输出端的实际中间电压Udact，将d轴整流电压参考值与d轴整流电压反馈值uzd之间的偏差经过电压外环PI参数调节，得到d轴电流内环的整流电流参考值d轴电流内环的d轴整流电流反馈值izd为经过坐标变换后的整流电流的d轴分量，将d轴整流电流参考值与d轴整流电流反馈值izd之间的偏差进行电流内环PI参数调节，得到d轴双闭环调节的整流输出值；q轴调节为：q轴调节包括q轴整流电流内环调节，q轴电流内环的q轴整流电流参考值为0，q轴电流内环的q轴整流电流反馈值izq为整流电流的q轴分量，q轴整流电流参考值与q轴整流电流反馈值izq的偏差进行电流内环PI参数调节，得到q轴闭环调节的整流输出值；通过d轴双闭环调节的整流输出值与q轴闭环调节的整流输出值得到PWM整流器的调制比，进而得到PWM整流器的PWM驱动脉冲波优选的是，所述电压空间矢量SVPWM控制方式包括对逆变模块的逆变输出值的d轴调节和q轴调节；d轴调节为：d轴调节包括d轴逆变电压外环调节和d轴逆变电流内环调节；d轴电压外环的d轴逆变电压参考值为目标相电压峰值Ud max，d轴逆变电压反馈值und为经过坐标变换后的逆变输出电压d轴分量；将d轴逆变电压参考值与d轴逆变电压反馈值und之间的偏差经电压外环PI参数调节，得到d轴电流内环的d轴逆变电流参考值d轴逆变电流反馈值ind为逆变输出电流d轴分量，将d轴逆变电流参考值与d轴逆变电流反馈值ind之间的偏差经电流内环PI参数调节，得到d轴双闭环调节的逆变输出值；q轴调节为：q轴调节包括逆变电压外环调节和逆变电流内环调节；q轴电压外环的逆变电压参考值为0，q轴逆变电压反馈值unq为经过坐标变换后的逆变输出电压q轴分量，将q轴逆变电压参考值与q轴逆变电压反馈值unq之间的偏差经电压外环PI参数调节，得到q轴电流内环的逆变电流参考值q轴电流内环的q轴逆变电流反馈值inq为经过坐标变换后的逆变输出电流q轴分量，将q轴逆变电流参考值与q轴逆变电流反馈值inq之间的偏差经电流内环PI参数调节，得到q轴双闭环调节的逆变输出值；通过d轴双闭环调节的逆变输出值与q轴双闭环调节的逆变输出值得到逆变模块的调节载波比，最终得到逆变模块的PWM驱动脉冲波。优选的是，工作过程还包括短路限流控制过程，采用硬件过流保护控制与软件限流控制相结合的方式，逆变模块输出端设有的短路限流电路的硬件或软件任一方式检测到过流时，控制器先封锁PWM脉冲，之后再通过软件限流控制，过渡到短路限流控制输出恒定电流。本专利技术与现有技术相比的有益效果为：1)在PWM整流器的控制方法上，采用单极性四象限双闭环控制方法，具有谐波含量小，易于消除，每个基波周期内单极性调制的脉冲个数是双极性调制的两倍，在相同的开关频率下，单极性调制的脉冲波频率提高了一倍；在dq变换后通过闭环控制q轴电流参考值为零，实现整流器单位功率因数运行；2)在PWM整流器输入冲击电流抑制中，预充电电路可以使直流母线电压缓慢上升，从而有效抑制不可控整流时输入电流冲击过大，在输入电压过零点处使能PWM整流器，从而使PWM整流器软启动时输入电流冲击变小；3)逆变模块采用SVPWM控制方式，其中电压外环主要目的是给定电流值和逆变模块输出电压的幅值，并实现单位功率因数控制；电流内环的主要目的是按电压外环的输出电流指令进行电流控制，内环电流控制器实现电流的快速跟踪，从而有效降低输出电压谐波含量和提高直流母线电压的利用率；4)在短路限流控制中，通过硬件过流保护和软件限流控制相结合的方法，使短路输出电流能够被很好的控制在限定值，短路瞬间硬件过流保护先发挥作用，之后软件限流控制进行限流控制；在切除短路进入恒压控制状态时，为了更快的达到稳定电压，继承短路前的调制比、PI参数、控制环参考值，进而实现输出电压的快速控制。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交‑直‑交型动车组辅助变流器，其特征在于：该辅助变流器包括控制器、和与控制器连接的预充电电路、升压变压器、输入滤波电路、整流电路、放电电路、逆变模块、输出滤波电路和输出接触器，预充电电路输入端与单相交流电连接，预充电电路输出端经升压变压器TR1后与输入滤波电路连接；整流电路输入端与输入滤波电路连接，输入滤波电路和整流电路组成的PWM整流器，整流电路输出端经放电电路与逆变模块连接；逆变模块输出端经输出滤波电路和输出接触器与负载连接。

【技术特征摘要】
1.一种交-直-交型动车组辅助变流器，其特征在于：该辅助变流器包括控制器、和与控制器连接的预充电电路、升压变压器、输入滤波电路、整流电路、放电电路、逆变模块、输出滤波电路和输出接触器，预充电电路输入端与单相交流电连接，预充电电路输出端经升压变压器TR1后与输入滤波电路连接；整流电路输入端与输入滤波电路连接，输入滤波电路和整流电路组成的PWM整流器，整流电路输出端经放电电路与逆变模块连接；逆变模块输出端经输出滤波电路和输出接触器与负载连接。2.根据权利要求1所述的交-直-交型动车组辅助变流器，其特征在于：所述预充电电路包括预充电电阻RC预充电接触器IVK2和主接触器IVK1；预充电电阻RC与预充电接触器IVK2串联，主接触器IVK1与串联后的预充电电阻RC与预充电接触器IVK2并联。3.根据权利要求1所述的交-直-交型动车组辅助变流器，其特征在于：该辅助变流器设置电压传感器和电流传感器，电压传感器与线路并联，电流传感器与线路串联；电压传感器包括输入电压传感器、中间整流器输出电压传感器和AC输出电压传感器，电流传感器包括整流器输入电流传感器、逆变模块输出电流传感器和AC输出电流传感器；输入电压传感器与升压变压器TR1输入端并联，整流器输入电流传感器与升压变压器TR1输出端串联；中间整流器输出电压传感器与整流器输出端并联，逆变模块输出电流传感器与逆变模块输出端串联；AC输出电压传感器与输出滤波电路输出端并联，AC输出电流传感器与输出滤波电路输出端串联。4.根据权利要求3所述的交-直-交型动车组辅助变流器，其特征在于：该辅助变流器还设有短路限流电路，短路限流电路设置于逆变模块输出端，短路限流电路设有硬件采样电路、硬件电流保护电路和比较电路，硬件采样电路输入端与电流传感器连接，硬件采样电路输出端和硬件电流保护电路与比较电路输入端连接，比较电路输出端连接控制器。5.一种权利要求1所述的辅助变流器的工作过程，其特征在于包括以下工作过程：辅助变流器启动时，预充电电路充电，当充电电压达到一定水平时，预充电电路断开，辅助变流器切换到无电阻状态工作；辅助变流器正常工作时，辅助变流器输入单相交流电经升压变压器TR1升压；输入电压过零点时，使能PWM整流器，经PWM整流器的单极性四象限双闭环控制算法后输出电压达到稳定直流电压；经逆变模块的电压空间矢量SVPWM控制方式后得到输出额定的三相交流电压；经输出滤波电路和输出接触器后负载供电。6.根据权利要求5所述的辅助变流器的工作过程，其特征在于：所述单极性四象限双闭环控制算法包括对PWM整流器的整流输出值的d轴调节和q轴调节；d轴调节为：d轴调节包括d轴整流电压外环调节和d轴整流电流内环调节，d轴电压外环的d轴整流电压参考...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓光，申磊，徐哲，杨东军，张利军，胡冰，林显琦，邵春伟，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37