本发明专利技术提供一种用于功率变换电路的变频控制电路，变频控制电路包括单周期控制电路和频率变换电路，单周期控制电路根据功率变换电路从交流电源获取的输入电流和输出电压输出用于导通或关断功率变换电路中开关单元的驱动信号，以使得通过调节开关单元的导通或关断时间而调节输入电流相对于输入电压的相位差，实现功率因数调节；并且频率变换电路将经过单周期控制电路调节的输入电流转换后输送至单周期控制电路的时钟输入端，以使得单周期控制电路的时钟输入频率正比于输入电流的频率，以随着输入电流变化而实现变频控制。本发明专利技术还提供一种采用了上述变频控制电路的磁浮列车的发电系统。
Frequency conversion control circuit for power conversion circuit and power generation system of maglev train
【技术实现步骤摘要】
用于功率变换电路的变频控制电路和磁浮列车的发电系统
本专利技术涉及直线发电机的输出功率变换，特别涉及高速磁浮列车的直线电机感应发电机的变频控制。
技术介绍
常导磁浮列车上用电设备(如悬浮系统、空调或照明装置)的电能，是通过结合在列车悬浮磁铁中的直线发电机和车载蓄电池提供的。为了保证列车长时间的正常工作，磁浮列车上的直线发电机必须及时给蓄电池充电。由于直线发电机线圈上感应出来的交流电动势大小与列车的运行速度有关，因此当列车处于低速状态时，由列车上原直线发电机产生的电能不能满足车载蓄电池充足供电的需要，这样当车载蓄电池的能量消耗完毕时，就会造成磁浮列车的停车。因此，尽可能在更低的列车速度下利用直线发电机满足列车上用电设备电能需求显得尤为重要。为了从发电机获取更多功率，应尽量提高直线发电机功率变换电路的有功功率，即提高功率因数。传统的带乘法器的有源功率因数校正电路需要检测直线发电机功率变换电路的输入电压与输入电流，而在实际应用中，利用发电机绕组电感作为升压电感，发电机绕组上的电压信号不易获取，因此传统的带乘法器的功率因数校正控制技术很难采用。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术第一方面提供一种用于功率变换电路的变频控制电路，功率变换电路连接至交流电源，用于将从交流电源获取的输入电流和输入电压变换为输出电流和输出电压，功率变换电路具有开关单元，变频控制电路包括单周期控制电路和频率变换电路，其中单周期控制电路根据输入电流和输出电压，输出用于导通或关断开关单元的驱动信号，以使得通过调节开关单元的导通或关断时间而调节输入电流相对于输入电压的相位差；并且频率变换电路将经过单周期控制电路调节的输入电流转换后输送至单周期控制电路的时钟输入端，以使得单周期控制电路的时钟输入频率正比于输入电流的频率。优选地，频率变换电路具有频压转换器和压频转换器，并且输入电流依次经过频压转换器和压频转换器后被输送至时钟输入端。优选地，频率变换电路还包括限幅电路，限幅电路连接在压频转换器的输出端和时钟输入端之间，以将时钟输入频率限定在特定范围内。优选地，单周期控制电路为前沿模式的单周期控制电路或后沿模式的单周期控制电路。优选地，交流电源为磁浮列车的直线感应发电机，直线感应发电机包括发电绕组，随着磁浮列车的行进，发电绕组中产生具有感生电流和感生电压的电能。优选地，将感生电流和感生电压供给至功率变换电路以作为输入电流和输入电压，输入电流和输入电压的幅值和频率能够与磁浮列车的行进速度成正比。本专利技术第二方面提供一种磁浮列车的发电系统，包括直线感应发电机、功率变换电路和变频控制电路，其中：直线感应发电机包括发电绕组，随着磁浮列车的行进，发电绕组中产生具有感生电流和感生电压的电能；功率变换电路连接至直线感应发电机，以从直线感应发电机获取感生电流和感生电压作为输入电流和输入电压，并将输入电流和输入电压变换为输出电流和输出电压，功率变换电路具有开关单元；变频控制电路包括单周期控制电路和频率变换电路，其中单周期控制电路根据输入电流和输出电压，输出用于导通或关断开关单元的驱动信号，以使得通过调节开关单元的导通或关断时间而调节输入电流相对于输入电压的相位差；并且频率变换电路将经过单周期控制电路调节的输入电流转换后输送至单周期控制电路的时钟输入端，以使得单周期控制电路的时钟输入频率正比于输入电流的频率。优选地，频率变换电路具有频压转换器和压频转换器，并且输入电流依次经过频压转换器和压频转换器后被输送至时钟输入端。优选地，频率变换电路还包括限幅电路，限幅电路连接在压频转换器的输出端和时钟输入端之间，以将时钟输入频率限定在特定范围内。优选地，输入电流和输入电压的幅值和频率能够与磁浮列车的行进速度成正比，以使得单周期控制电路的时钟输入频率正比于磁浮列车的行进速度。本专利技术采用单周期控制技术进行PWM控制，并在此基础上实现一种基于列车速度的变频控制方法，使得磁浮列车低速行驶时，直线发电机绕组能够输出更大的电流，提高直线发电机的功率输出能力，在较低列车行驶速度情况下满足列车用电设备的功率需求。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)本专利技术中，通过将单周期控制电路和频率变换电路相结合，能够将电感电流的频率进行变换后作为单周期控制电路的时钟输入，这样就实现了基于OCC的变频控制；既可提高直线发电机的功率因数，又可提高磁浮列车低速行驶时直线发电机输出功率；2)通过频压转换器对电感电流的频率进行检测并转化为电压就得到磁浮列车的速度信息，适用于磁浮列车直线发电机的结构特点，减少布线需求，降低实现难度；3)通过频率转电压、电压转频率电路简单实现频率变换，可容易实现任意倍频，利于选择合适的开关频率频段；4)通过限幅电路限制频率范围，可确保变换电路工作在可控范围内。附图说明本专利技术的以上
技术实现思路
以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的专利技术的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。图1示出采用本专利技术变频控制电路的直线发电机功率变换电路的示意图。图2示出本专利技术第一方面的基于单周期控制技术的变频控制电路的第一实施例。图3示出本专利技术第一方面的基于单周期控制技术的变频控制电路的第二实施例。图4示出本专利技术第二方面的磁浮列车的发电系统的直线感应发电机的示意图。图5示出本专利技术第二方面的磁浮列车的发电系统的示意图。具体实施方式以下在具体实施方式中详细叙述本专利技术的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本专利技术相关的目的及优点。图1示出功率变换电路2，可以任意选用现有技术中的功率变换电路，例如升压斩波电路，如图2所示。功率变换电路2包括整流单元21和斩波单元22，斩波单元22具有开关管S、整流二极管D，滤波电容C。此处，功率变换电路2连接至交流电源3，从交流电源3获取输入电流和输入电压，并且将输入电流和输入电压变换为输出电流和输出电压以供给至负载，例如车载用电设备。开关管S即是本专利技术开关单元的示例。下面将依照图2和图3详细描述本专利技术的用于上述功率变换电路2的变频控制电路1的具体构造。其中，图2示出本专利技术第一方面的基于单周期控制技术的变频控制电路的第一实施例，其中单周期控制电路20为前沿调节模式的单周期控制电路。图3示出本专利技术第一方面的基于单周期控制技术的变频控制电路的第二实施例，其中单周期控制电路20为后沿调节模式的单周期控制电路。本专利技术第一方面第一实施例参见图2，变频控制电路1包括单周期控制电路20和频率变换电路10。单周期控制电路20单周期控制电路20包括依次连接的PI调节器单元21、开关积分器单元22、比较器单元23、RS触发器单元24和反相器单元25。PI调节器单元21包括PI调节比较器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于功率变换电路的变频控制电路，所述功率变换电路连接至交流电源，用于将从所述交流电源获取的输入电流和输入电压变换为输出电流和输出电压，所述功率变换电路具有开关单元，/n其特征在于：/n所述变频控制电路包括单周期控制电路和频率变换电路，其中：/n所述单周期控制电路根据所述输入电流和所述输出电压，输出用于导通或关断所述开关单元的驱动信号，以使得通过调节所述开关单元的导通或关断时间而调节所述输入电流相对于所述输入电压的相位差；并且/n所述频率变换电路将经过所述单周期控制电路调节的所述输入电流转换后输送至所述单周期控制电路的时钟输入端，以使得所述单周期控制电路的时钟输入频率正比于所述输入电流的频率。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于功率变换电路的变频控制电路，所述功率变换电路连接至交流电源，用于将从所述交流电源获取的输入电流和输入电压变换为输出电流和输出电压，所述功率变换电路具有开关单元，
其特征在于：
所述变频控制电路包括单周期控制电路和频率变换电路，其中：
所述单周期控制电路根据所述输入电流和所述输出电压，输出用于导通或关断所述开关单元的驱动信号，以使得通过调节所述开关单元的导通或关断时间而调节所述输入电流相对于所述输入电压的相位差；并且
所述频率变换电路将经过所述单周期控制电路调节的所述输入电流转换后输送至所述单周期控制电路的时钟输入端，以使得所述单周期控制电路的时钟输入频率正比于所述输入电流的频率。
2.根据权利要求1所述的变频控制电路，其特征在于，
所述频率变换电路具有频压转换器和压频转换器，并且所述输入电流依次经过所述频压转换器和所述压频转换器后被输送至所述时钟输入端。
3.根据权利要求2所述的变频控制电路，其特征在于，
所述频率变换电路还包括限幅电路，所述限幅电路连接在所述压频转换器的输出端和所述时钟输入端之间，以将所述时钟输入频率限定在特定范围内。
4.根据权利要求1所述的变频控制电路，其特征在于，
所述单周期控制电路为前沿模式的单周期控制电路或后沿模式的单周期控制电路。
5.根据权利要求1所述的变频控制电路，其特征在于，
所述交流电源为磁浮列车的直线感应发电机，所述直线感应发电机包括发电绕组，随着所述磁浮列车的行进，所述发电绕组中产生具有感生电流和感生电压的电能。
6.根据权利要求5所述的变频控制电路，其特征在于，
将所述感生电流和所述感生电压供给至所述功率变换电路以作为所述输入电...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈修林，王三虎，张顺彪，王富光，胡丹华，谭红林，罗慧，曾理，
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
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。