一种导轨车移相全桥充电机变压器偏磁抑制控制方法技术

本发明专利技术公开了一种导轨车移相全桥充电机变压器偏磁抑制控制方法：在常规的移相全桥电压电流环控制基础上，增加了变压器偏磁校正环节，将变压器原边电流作为偏磁校正环的反馈。通过采用本发明专利技术的变压器偏磁校正控制环控制使得T1和T4移相角与T2和T3移相角的移相角并不是完全对称的，而是根据变压器原边正向电流最大值和反向电流最大值分别调整的。在抑制变压器偏磁的同时，也提高了控制系统的快速性与鲁棒性。并通过了实际应用验证，该控制方法具有广阔的工业应用前景。

A magnetic bias control method for phase shifting full bridge charger transformer of rail car

The invention discloses a magnetic bias suppression control method for transformer of phase-shifted full-bridge charger of rail car: on the basis of conventional phase-shifted full-bridge voltage and current loop control, a magnetic bias correction link of transformer is added, and the primary current of transformer is used as feedback of magnetic bias correction loop. The phase shifting angles of T1 and T4 phase shifting angles and T2 and T3 phase shifting angles are not completely symmetrical by adopting the control loop of the transformer bias correction according to the present invention, but are adjusted according to the maximum forward current and the maximum reverse current of the original side of the transformer respectively. While restraining transformer bias, it also improves the rapidity and robustness of the control system. The practical application shows that the control method has broad industrial application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种导轨车移相全桥充电机变压器偏磁抑制控制方法
本专利技术属于导轨车
，涉及一种偏磁抑制控制方法，尤其是一种导轨车移相全桥充电机变压器偏磁抑制控制方法。
技术介绍
随着中国铁路技术的跨越式发展，同时随着中国综合国力的增强和人民生活水平的提高，使得对环境和舒适度要求越来越高，而轻轨车电车因其污染小、噪音低、载客量大、灵活方便等优点成为了众多主机厂研究的对象。轻轨车的整车设计越来越倾向于采取轻量化、小型化的设计原则，而对于导轨车的直流供电单元的要求同样如此，这样就对列车直流电源的性能指标、装置的体积和重量、系统整个效率和安全性方面都提出了更严格更苛刻的要求。现有技术中，基于高开关频率的移相全桥DC/DC控制电路因其对系统效率利用率高、装置体积小、重量轻等优点得到了广泛的应用。而移相全桥主电路中的高频变压器因负载及主电路参数不对称等原因经常出现偏磁现象，影响控制性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种导轨车移相全桥充电机变压器偏磁抑制控制方法，其能够抑制高频变压器的偏磁现象，从而达到更好的控制性能，保证列车的直流充电机供电运行平稳可靠。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：这种导轨车移相全桥充电机变压器偏磁抑制控制方法，采用电压电流双闭环控制策略，充电机恒流控制时外环为电流外环，内环为偏磁校正环；充电机恒压控制时，外环为电压环，内环为偏磁校正环；电压外环和电流外环对输出电压电流进行采样，进过PI调节器调节；偏磁校正内环对变压器原边电流采样，进行PI调节。同时由于在实际控制过程中开关管开通关断的影响，正负电流ITMAX、ITMIN往往存在较大的波动，以此直接偏磁校正内环反馈，会导致整个控制系统存在较大的波动，不利于变压器偏磁校正，故采用变阻尼控制思想对ITMAX、ITMIN的采样反馈值做进一步处理。进一步的，以上具体控制方法如下：1)首先对变压器原边电流最大值和最小值进行采样，在超前桥T1关断的时刻采集变压器原边电流正向最大值ITMAX，在T2关断的时刻采集变压器原边负的最大值ITMIN，进一步采用变阻尼控制思想对ITMAX、ITMIN的采样反馈值做进一步处理，以此分别作为偏磁校正内环的反馈；2)分别采集输出充电机的输出电压Vo和Io，作为恒压控制和恒流控制外环的电压电流反馈；3)输出根据输出电压Vo的幅值判断采用恒流控制还是恒压控制：a)如果是恒流控制，则将恒流控制给定值和输出电流反馈值Io作差，然后经过PI调节器，输出作为恒流控制内环变压器偏磁校正环的给定ITSET，变压器原边电流正向值ITMAX经过变阻尼控制算法调整后作为偏磁校正内环计算T1和T4移相角的反馈，作差后通过PI调节器调节输出T1和T4移相角；同样，将变压器原边电流反向最大值ITMIN经过变阻尼控制算法调整后作为T2对T3移相角反馈，与变压器偏磁校正环的给定ITSET作差后经过PI调节器调节输出T2和T3移相角；b)如果是恒压控制，则将恒压控制给定值与输出电压值Vo作差，然后经过PI调节器调节，输出变压器偏磁校正内环的给定ITSET，同样地将变压器原边电流正向值ITMAX经过变阻尼控制算法调整后作为偏磁校正内环计算T1和T4移相角的反馈，作差后通过PI调节器调节输出T1和T4移相角；将变压器原边电流反向最大值ITMIN经过变阻尼控制算法调整后作为T2对T3移相角反馈，与变压器偏磁校正环的给定ITSET作差后经过PI调节器调节输出T2和T3移相角。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术通过在常规的电压闭环、电流闭环控制移相全桥24V充电机的基础上增加了偏磁校正环节，能够有效抑制移相全桥控制电路的高频变压器偏磁现象。2、本专利技术提出的偏磁校正环能够在抑制变压器偏磁的同时有效的提高系统的动态响应速度和对负载扰动的鲁棒性。3、通过采用变阻尼控制思想对变压器原边电流正负最大值做进一步处理后，作为系统偏磁校正内环的反馈，可以提高系统稳定性。综上所述，本专利技术在电压环控制和电流环控制的基础上增加变压器偏磁校正环。因常规的单独电压环电流环控制容易因主电路参数不对称、外部负载等影响出现变压器偏磁现象，对整个控制系统十分有害，甚至会导致IGBT损坏。本专利技术增加的偏磁校正内环不仅能够提高整个移相全桥控制24V充电机的动态性能及稳态性能，更能够有效的抑制高频变压器的偏磁，使控制系统稳定运行。附图说明图1是导轨车移相全桥控制24V充电机主电路原理图，图2是24V充电机恒压恒流控制框图；图3是24V充电机工作时序图；图4为24V充电机控制程序流程图；图5为对全桥变换器建模示意图；图6为二阶微分跟踪非线性函数。具体实施方式本专利技术的导轨车移相全桥充电机变压器偏磁抑制控制方法，采用电压电流双闭环控制策略，充电机恒流控制时外环为电流外环，内环为偏磁校正环；充电机恒压控制时，外环为电压环，内环为偏磁校正环；电压外环和电流外环对输出电压电流进行采样，进过PI调节器调节；偏磁校正内环对变压器原边电流采样，经过变阻尼调节后，再进行PI调节。如图2和图4，本专利技术的控制方法具体包括以下步骤：1)首先对变压器原边电流最大值和最小值进行采样，在超前桥T1关断的时刻采集变压器原边电流正向最大值ITMAX，在T2关断的时刻采集变压器原边负的最大值ITMIN，通过变阻尼控制思想对ITMAX、ITMIN的处理过程具体为：设ITMAX、ITMIN为变阻尼控制器的输入信号，x1、x2为两个输出信号，x1是跟踪v(t)，而x2为v(t)的近似微分，选择二阶微分跟踪器非线性函数方程为ITMAX、ITMIN的校正输出为λ，则设λ＝k1-(k1-k2)x，其中，且为进一步消除对系统的影响对sign(A)做进一步平滑处理k1为系统波动较大时希望加入的阻尼值，k2为系统接近稳态时希望加入的阻尼值。λ为变阻尼控制输出值，以此分别作为偏磁校正内环的反馈；2)分别采集输出充电机的输出电压电流Vo和Io，作为恒压控制和恒流控制外环的电压电流反馈；3)输出根据输出电压Vo的幅值判断采用恒流控制还是恒压控制：a)如果是恒流控制，则将恒流控制给定值和输出电流反馈值Io作差，然后经过PI调节器，输出作为恒流控制内环变压器偏磁校正环的给定ITSET，变压器原边电流正向值ITMAX经过变阻尼控制算法调整后作为偏磁校正内环计算T1和T4移相角的反馈，作差后通过PI调节器调节输出T1和T4移相角；同样，将变压器原边电流反向最大值ITMIN经过变阻尼控制算法调整后作为T2对T3移相角反馈，与变压器偏磁校正环的给定ITSET作差后经过PI调节器调节输出T2和T3移相角；b)如果是恒压控制，则将恒压控制给定值与输出电压值Vo作差，然后经过PI调节器调节，输出变压器偏磁校正内环的给定ITSET，同样地将变压器原边电流正向值ITMAX经过变阻尼控制算法调整后作为偏磁校正内环计算T1和T4移相角的反馈，作差后通过PI调节器调节输出T1和T4移相角；将变压器原边电流反向最大值ITMIN经过变阻尼控制算法调整后作为T2对T3移相角反馈，与变压器偏磁校正环的给定ITSET作差后经过PI调节器调节输出T2和T3移相角。下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参见图1：移相控制全桥变换器的主电路原理如图1所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导轨车移相全桥充电机变压器偏磁抑制控制方法，其特征在于，采用电压电流双闭环控制策略，充电机恒流控制时外环为电流外环，内环为偏磁校正环；充电机恒压控制时，外环为电压环，内环为偏磁校正环；电压外环和电流外环对输出电压电流进行采样，进过PI调节器调节；偏磁校正内环对变压器原边电流采样，进行PI调节。

【技术特征摘要】
1.一种导轨车移相全桥充电机变压器偏磁抑制控制方法，其特征在于，采用电压电流双闭环控制策略，充电机恒流控制时外环为电流外环，内环为偏磁校正环；充电机恒压控制时，外环为电压环，内环为偏磁校正环；电压外环和电流外环对输出电压电流进行采样，进过PI调节器调节；偏磁校正内环对变压器原边电流采样，进行PI调节。2.根据权利要求1所述的导轨车移相全桥充电机变压器偏磁抑制控制方法，其特征在于，具体控制方法如下：1)首先对变压器原边电流最大值和最小值进行采样，在超前桥T1关断的时刻采集变压器原边电流正向最大值ITMAX，在T2关断的时刻采集变压器原边负的最大值ITMIN，以此分别作为偏磁校正内环的反馈，采用变阻尼控制思想对ITMAX、ITMIN的采样反馈值做进一步处理；2)分别采集输出充电机的输出电压Vo和电流Io，作为恒压控制和恒流控制外环的电压电流反馈；3)输出根据输出电压Vo的幅值判断采用恒流控制还是恒压控制：a)如果是恒流控制，则将恒流控制给定值和输...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东，李岩，王喜乐，葸代琪，张宇龙，余华，张涛，高永军，
申请(专利权)人：西安中车永电电气有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61