抑制母线波动的电气制动控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种抑制母线波动的电气制动控制系统及方法，所述系统包括电压检测单元、N个制动桥臂、载波发生单元以及控制单元，N为不小于2的整数；其中：所述N个制动桥臂分别连接在正直流母线和负直流母线之间，且每一所述制动桥臂包括开关管及制动电阻；所述电压检测单元，用于检测直流母线电压；所述载波发生单元，用于输出载波到控制单元；所述控制单元，用于根据直流母线电压及载波生成N个控制脉冲并将该N个控制脉冲分别输出到N个开关管。本发明专利技术通过设置两个或两个以上制动桥臂，并对各个制动桥臂进行斩波控制以将各个制动桥臂中的制动电阻分别接入，可减小制动控制对直流母线电压造成的波动，提高系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
抑制母线波动的电气制动控制系统及方法
本专利技术涉及电机领域，更具体地说，涉及一种抑制母线波动的电气制动控制系统及方法。
技术介绍
在断开电源后，为了使电机迅速停车，通常需在电机的电源上加上与正常运行电源反相的电源(例如通过逆变器输出)，此时，电机转子的旋转方向与电机旋转磁场的旋转方向相反，电机产生的电磁力矩即成为制动力矩，加快电机的减速。如图1所示，现有的电气制动方案中，通常采用电压闭环计算占空比，并根据计算所得占空比控制制动电阻。上述方案中，制动斩波控制采用单个制动电阻进行控制，由母线电压闭环控制进行制动斩波，由于放电回路的阻抗较小，可以将输出电流波形看成是PWM波，可用函数f(t)来描述：f(t)＝f[x(t),d]＝f[ωct+θc,d]其中，x(t)＝ωct+θc为载波，ωc为载波的频率，θc为载波的初始相位,d为制动时的占空比(在一个载波周期内为恒定值)。根据双重傅立叶可以将上述输出电流分解为：由上式可以看出，制动电流包含有直流分量和与载波有关的高频分量，这些高频电流将导致直流母线电压产生纹波，从而给系统性能带来不利影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对上述制动电流导致直流母线电压产生波纹的问题，提供一种抑制母线波动的电气制动控制系统和方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是，提供一种抑制母线波动的电气制动控制系统，包括电压检测单元、N个制动桥臂、载波发生单元以及控制单元，且所述N为大于或等于2的整数；其中：所述N个制动桥臂分别连接在正直流母线和负直流母线之间，且每一所述制动桥臂包括开关管及制动电阻；所述电压检测单元，用于检测直流母线电压；所述载波发生单元，用于在直流母线电压超过设定阈值时输出载波到控制单元；所述控制单元，用于根据直流母线电压及载波生成N个控制脉冲并将该N个控制脉冲分别输出到N个制动桥臂中的开关管。在本专利技术所述的抑制母线波动的电气制动控制系统中，所述载波发生单元输出N个载波到控制单元，且该N个载波的初始相位依次相差360°/N；所述控制单元包括第一占空比计算子单元、第一比较值计算子单元以及第一脉冲生成子单元，其中：所述第一占空比计算子单元，用于根据直流母线电压计算制动占空比；所述第一比较值计算子单元，用于根据制动占空比计算比较值；所述第一脉冲生成子单元，用于将N个载波分别与比较值比较获得N个控制脉冲。在本专利技术所述的抑制母线波动的电气制动控制系统中，所述N个制动桥臂上的制动电阻的阻值相等，所述第一占空比计算子单元根据以下计算式计算制动占空比d：d＝Kp*(Uref-Udc)+Ki∫(Uref-Udc)；其中，Uref为母线电压参考值，Udc为母线电压实际值，Kp和Ki为预先设置的控制参数；所述第一比较值计算子单元根据以下计算式计算不同制动桥臂的控制脉冲的上升沿的比较值CMPUi和下降沿的比较值CMPDi：CMPUi＝CMPDi＝d×Prd/2i＝1…N；其中，Prd为载波的周期值。在本专利技术所述的抑制母线波动的电气制动控制系统中，所述载波发生单元输出一个载波到控制单元；所述控制单元包括第二占空比计算子单元、第二比较值计算子单元以及第二脉冲生成子单元，其中：所述第二占空比计算子单元，用于根据直流母线电压计算制动占空比；所述第二比较值计算子单元，用于根据制动占空比计算N个制动桥臂的控制脉冲的脉冲上升沿比较值和下降沿比较值；所述第二脉冲生成子单元，用于将载波分别与N个制动桥臂的控制脉冲的脉冲上升沿比较值和下降沿比较值比较获得N个控制脉冲。在本专利技术所述的抑制母线波动的电气制动控制系统中，所述N个制动桥臂上的制动电阻的阻值相等，所述第二占空比计算子单元根据以下计算式计算制动占空比d：d＝Kp*(Uref-Udc)+Ki∫(Uref-Udc)；其中，Uref为母线电压参考值，Udc为母线电压实际值，Kp和Ki为预先设置的控制参数；所述第二比较值计算子单元根据以下计算式计算第i个制动桥臂的控制脉冲的脉冲上升沿比较值CMPUi和第i个制动桥臂的控制脉冲的脉冲下降沿比较值CMPDi：其中：θci第i个制动桥臂的初始相位，且CMPU1＝CMPD1＝d×Prd/2。本专利技术还提供一种抑制母线波动的电气制动控制方法，包括以下步骤：(a)检测直流母线电压；(b)在直流母线电压超过设定阈值时输出载波；(c)根据直流母线电压及载波生成N个控制脉冲并将该N个控制脉冲分别输出到N个制动桥臂中的开关管，所述N为大于或等于2的整数，所述N个制动桥臂分别连接在正直流母线和负直流母线之间，且每一所述制动桥臂包括开关管及制动电阻。在本专利技术所述的抑制母线波动的电气制动控制方法中，所述步骤(b)中输出N个载波，且该N个载波的初始相位依次相差360°/N；所述步骤(c)包括：(c1)根据直流母线电压计算制动占空比；(c2)根据制动占空比计算比较值；(c3)将N个载波分别与比较值比较获得N个控制脉冲。在本专利技术所述的抑制母线波动的电气制动控制方法中，所述N个制动桥臂上的制动电阻的阻值相等，所述步骤(c1)中根据以下计算式计算制动占空比d：d＝Kp*(Uref-Udc)+Ki∫(Uref-Udc)；其中，Uref为母线电压参考值，Udc为母线电压实际值，Kp和Ki为预先设置的控制参数；所述步骤(c2)中根据以下计算式计算不同制动桥臂的控制脉冲的上升沿的比较值CMPUi和下降沿的比较值CMPDi：CMPUi＝CMPDi＝d×Prd/2i＝1…N；其中，Prd为载波的周期值。在本专利技术所述的抑制母线波动的电气制动控制方法中，所述步骤(b)输出一个载波；所述步骤(c)包括：(c1’)根据直流母线电压计算制动占空比；(c2’)根据制动占空比计算N个制动桥臂的控制脉冲的脉冲上升沿比较值和下降沿比较值；(c3’)将载波分别与N个制动桥臂的控制脉冲的脉冲上升沿比较值和下降沿比较值比较获得N个控制脉冲。在本专利技术所述的抑制母线波动的电气制动控制方法中，所述N个制动桥臂上的制动电阻的阻值相等，所述步骤(c1’)中根据以下计算式计算制动占空比d：d＝Kp*(Uref-Udc)+Ki∫(Uref-Udc)；其中，Uref为母线电压参考值，Udc为母线电压实际值，Kp和Ki为预先设置的控制参数；所述步骤(c2’)中根据以下计算式计算第i个制动桥臂的控制脉冲的脉冲上升沿比较值CMPUi和第i个制动桥臂的控制脉冲的脉冲下降沿比较值CMPDi：其中：θci第i个制动桥臂的初始相位，且CMPU1＝CMPD1＝d×Prd/2。本专利技术的抑制母线波动的电气制动控制系统及方法，通过设置两个或两个以上制动桥臂，并对各个制动桥臂进行斩波控制以将各个制动桥臂中的制动电阻分别接入，可减小制动控制对直流母线电压造成的波动，提高系统的稳定性。附图说明图1是现有电气制动方案的拓扑图。图2是现有电气制动方案的制动控制脉冲波形图。图3是本专利技术抑制母线波动的电气制动控制系统实施例的拓扑图。图4是本专利技术抑制母线波动的电气制动控制系统中控制单元实施例的示意图。图5是本专利技术抑制母线波动的电气制动控制系统实施例中制动控制脉冲的示意图。图6是本专利技术抑制母线波动的电气制动控制方法实施例的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制母线波动的电气制动控制系统，其特征在于：包括电压检测单元、N个制动桥臂、载波发生单元以及控制单元，且所述N为大于或等于2的整数；其中：所述N个制动桥臂分别连接在正直流母线和负直流母线之间，且每一所述制动桥臂包括开关管及制动电阻；所述电压检测单元，用于检测直流母线电压；所述载波发生单元，用于在直流母线电压超过设定阈值时输出载波到控制单元；所述控制单元，用于根据直流母线电压及载波生成N个控制脉冲并将该N个控制脉冲分别输出到N个制动桥臂中的开关管。

【技术特征摘要】
1.一种抑制母线波动的电气制动控制系统，其特征在于：包括电压检测单元、N个制动桥臂、载波发生单元以及控制单元，且所述N为大于或等于2的整数；其中：所述N个制动桥臂分别连接在正直流母线和负直流母线之间，且每一所述制动桥臂包括开关管及制动电阻；所述电压检测单元，用于检测直流母线电压；所述载波发生单元，用于在直流母线电压超过设定阈值时输出载波到控制单元；所述控制单元，用于根据直流母线电压及载波生成N个控制脉冲并将该N个控制脉冲分别输出到N个制动桥臂中的开关管。2.根据权利要求1所述的抑制母线波动的电气制动控制系统，其特征在于：所述载波发生单元输出N个载波到控制单元，且该N个载波的初始相位依次相差360°/N；所述控制单元包括第一占空比计算子单元、第一比较值计算子单元以及第一脉冲生成子单元，其中：所述第一占空比计算子单元，用于根据直流母线电压计算制动占空比；所述第一比较值计算子单元，用于根据制动占空比计算比较值；所述第一脉冲生成子单元，用于将N个载波分别与比较值比较获得N个控制脉冲。3.根据权利要求2所述的抑制母线波动的电气制动控制系统，其特征在于：所述N个制动桥臂上的制动电阻的阻值相等，所述第一占空比计算子单元根据以下计算式计算制动占空比d：d＝Kp*(Uref-Udc)+Ki∫(Uref-Udc)；其中，Uref为母线电压参考值，Udc为母线电压实际值，Kp和Ki为预先设置的控制参数；所述第一比较值计算子单元根据以下计算式计算不同制动桥臂的控制脉冲的上升沿的比较值CMPUi和下降沿的比较值CMPDi：CMPUi＝CMPDi＝d×Prd/2i＝1…N；其中，Prd为载波的周期值。4.根据权利要求1所述的抑制母线波动的电气制动控制系统，其特征在于：所述载波发生单元输出一个载波到控制单元；所述控制单元包括第二占空比计算子单元、第二比较值计算子单元以及第二脉冲生成子单元，其中：所述第二占空比计算子单元，用于根据直流母线电压计算制动占空比；所述第二比较值计算子单元，用于根据制动占空比计算N个制动桥臂的控制脉冲的脉冲上升沿比较值和下降沿比较值；所述第二脉冲生成子单元，用于将载波分别与N个制动桥臂的控制脉冲的脉冲上升沿比较值和下降沿比较值比较获得N个控制脉冲。5.根据权利要求4所述的抑制母线波动的电气制动控制系统，其特征在于：所述N个制动桥臂上的制动电阻的阻值相等，所述第二占空比计算子单元根据以下计算式计算制动占空比d：d＝Kp*(Uref-Udc)+Ki∫(Uref-Udc)；其中，Uref为母线电压参考值，Udc为母线电压实际值，Kp和Ki为预先设置的控制参数；所述第二比较值计算子单元根据以下计算式计算第i个制动桥臂的控制脉冲的脉冲上升沿比较值CMPUi和第i个制动桥臂的控制脉冲的脉冲下降沿比较值CMPDi：

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪刚，刘巍，
申请(专利权)人：江苏经纬轨道交通设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32