变流器和牵引传动系统技术方案

本发明专利技术提供一种变流器和牵引传动系统，通过获取变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，冷却系统的参数，通过确定的目标开关频率调整系数，以及变流器的开关频率的基准值确定变流器的开关频率的目标值，根据变流器的开关频率的目标值，调整变流器的载波周期，得到变流器的载波周期的目标值，获取变流器的电压值和电流值，发送给四象限变流器的处理器，四象限变流器的处理器对变流器的电压值和电流值进行调制，输出变流器的调制波信号给FPGA，FPGA根据调整后的变流器的载波周期调整变流器的调制波信号，得到变流器的脉冲信号。从而实现四象限变流器根据工况情况，无需停机，自动对开关频率进行调整，从而降低了谐波电流对电网的污染。电网的污染。电网的污染。

【技术实现步骤摘要】
变流器和牵引传动系统


[0001]本专利技术涉及控制
，尤其涉及一种变流器和牵引传动系统。

技术介绍

[0002]四象限变流器具有高功率因数且能够实现能量的双向流动而在电力机车中广泛使用。因四象限变流器开关频率低，其交流侧电流具有较差的谐波特性，给供电网带来了谐波污染，从而影响供电网的电能质量及其他机车运行时的电网环境。
[0003]在实际应用中四象限变流器采用多种方式综合降低电流谐波带来的污染，而提高开关频率的方法在降低电流谐波方面具有重要作用。现有技术中，在一套控制参数下只能采用固定的开关频率。
[0004]当机车变流器非正常运行时(存在故障隔离时)，由于开关频率无法进行切换，导致谐波电流对电网的污染增大。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种变流器和牵引传动系统，用以解决变流器由于开关频率无法进行切换，导致谐波电流对电网的污染增大的问题。
[0006]本专利技术第一方面提供一种四象限变流器，所述变流器应用于牵引传动系统，所述牵引传动系统包括所述变流器、逆变器、电机和冷却系统；所述变流器包括：处理器、现场可编程逻辑阵列FPGA和主电路；
[0007]所述FPGA用于获取所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，所述变流器的电压值和电流值，以及所述冷却系统的参数；
[0008]所述FPGA，还用于根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述冷却系统的参数，确定目标开关频率调整系数；
[0009]所述FPGA，还用于根据所述目标开关频率调整系数以及所述变流器的开关频率的基准值，确定所述变流器的开关频率的目标值；
[0010]所述FPGA，还用于根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的载波周期；
[0011]所述处理器，用于将所述变流器的电压值和电流值进行调制，输出变流器的调制波信号；
[0012]所述FPGA，还用于根据调整后的所述变流器的载波周期调整所述变流器的调制波信号，得到调整后的变流器的电压值和电流值。
[0013]可选的，所述FPGA包括：控制采集模块、散热采集处理模块和脉冲调制模块；
[0014]所述控制采集模块，用于获取所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，以及所述变流器和所述逆变器的电压值和电流值；
[0015]所述散热采集处理模块，用于采集所述冷却系统的参数，根据所述冷却系统的参数计算所述冷却系统的散热能力；
[0016]所述散热采集处理模块，还用于根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数确定所述目标开关频率调整系数，所述第一参数包括以下参数中的至少一个：所述冷却系统的散热能力、所述冷却系统的出水口温度的延时效应或所述变流器的开关器件功耗随频率变化的曲线；
[0017]所述散热采集处理模块，还用于根据所述目标开关频率调整系数以及所述变流器的开关频率的基准值，确定所述变流器的开关频率的目标值；
[0018]所述脉冲调制模块，用于根据调整后的所述变流器的载波周期调整所述变流器的调制波信号，得到所述变流器的脉冲信号。
[0019]可选的，所述散热采集处理模块根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数确定所述目标开关频率调整系数，包括：
[0020]根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数，从预先存储的频率调整系数与第二参数的对应关系，确定所述目标开关频率调整系数，所述对应关系中包括多个频率调整系数以及对应的第二参数，所述第二参数包括所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数，或者，所述第二参数与所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数相关。
[0021]可选的，所述冷却系统的参数包括以下参数中的至少一个：所述冷却系统的进水口温度、出水口温度、进水口的流速、出水口的流速或者环境温度。
[0022]可选的，所述FPGA根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的载波周期，包括：
[0023]所述FPGA判断所述变流器的开关频率的目标值是否属于预设的允许频率区间；
[0024]当所述变流器的开关频率的目标值属于所述允许频率区间内时，根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的开关的载波周期。
[0025]可选的，所述FPGA还用于：当所述变流器的开关频率的目标值小于所述允许频率区间的最小频率时，向所述处理器发送关闭信号；
[0026]所述处理器，还用于根据所述关闭信号关闭所述变流器。
[0027]可选的，所述FPGA根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的载波周期，包括：
[0028]所述FPGA将所述变流器的开关频率的目标值转化为目标载波周期；
[0029]所述FPGA根据预设的调整步长和调整时间间隔，对所述变流器的当前载波周期进行调整，直至所述变流器的载波周期达到所述目标载波周期。
[0030]可选的，所述FPGA根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的载波周期，包括：
[0031]所述FPGA将所述变流器的开关频率的目标值转化为目标载波周期；
[0032]所述FPGA将所述变流器的开关频率的基准值转化为基准载波周期；
[0033]所述FPGA根据以下公式计算调整步长prd
stp
：
[0034]prd
stp
＝(prd
′-
prd)/(k
α
×
f
ctl
)
[0035]其中，prd
′
为所述目标载波周期，prd为所述基准载波周期，k
α
为调整因子，f
ctl
为所述变流器的控制频率；
[0036]根据所述调整步长prd
stp
和调整时间间隔，对所述变流器的当前载波周期进行调
整，直至所述变流器的载波周期达到所述目标载波周期。
[0037]可选的，所述FPGA将所述变流器的开关频率的目标值转化为目标载波周期，包括：
[0038]所述FPGA根据以下公式将所述变流器的开关频率的目标值转化为所述目标载波周期：
[0039]prd
′
＝f
T
/(k
γ
×
f
cmd
)
[0040]其中，prd
′
为所述目标载波周期，f
T
为所述处理器的时钟频率，k
γ
为分频系数，f
cmd
为所述变流器的开关频率的目标值。
[0041]可选的，所述k
α
与所述变流器的开关频率的基准值和电网频率相关。
[0042]本专利技术第二方面提供一种牵引传动系统，所述系统包括本专利技术第一方面或者各可选方式提供的变流器，以及逆变器、电机和冷却系统。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变流器，其特征在于，所述变流器应用于牵引传动系统，所述牵引传动系统包括所述变流器、逆变器、电机和冷却系统；所述变流器包括：处理器、现场可编程逻辑阵列FPGA和主电路；所述FPGA用于获取所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，所述变流器的电压值和电流值，以及所述冷却系统的参数；所述FPGA，还用于根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述冷却系统的参数，确定目标开关频率调整系数；所述FPGA，还用于根据所述目标开关频率调整系数以及所述变流器的开关频率的基准值，确定所述变流器的开关频率的目标值；所述FPGA，还用于根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的载波周期；所述处理器，用于将所述变流器的电压值和电流值进行调制，输出变流器的调制波信号；所述FPGA，还用于根据调整后的所述变流器的载波周期调整所述变流器的调制波信号，得到所述变流器的脉冲信号。2.根据权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述FPGA包括：控制采集模块、散热采集处理模块和脉冲调制模块；所述控制采集模块，用于获取所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，以及所述变流器的电压值和电流值；所述散热采集处理模块，用于采集所述冷却系统的参数，根据所述冷却系统的参数计算所述冷却系统的散热能力；所述散热采集处理模块，还用于根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数确定所述目标开关频率调整系数，所述第一参数包括以下参数中的至少一个：所述冷却系统的散热能力、所述冷却系统的出水口温度的延时效应或所述变流器的开关器件功耗随频率变化的曲线；所述散热采集处理模块，还用于根据所述目标开关频率调整系数以及所述变流器的开关频率的基准值，确定所述变流器的开关频率的目标值；所述脉冲调制模块，用于根据调整后的所述变流器的载波周期调整所述变流器的调制波信号，得到所述变流器的脉冲信号。3.根据权利要求2所述的变流器，其特征在于，所述散热采集处理模块根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数确定所述目标开关频率调整系数，包括：根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数，从预先存储的频率调整系数与第二参数的对应关系，确定所述目标开关频率调整系数，所述对应关系中包括多个频率调整系数以及对应的第二参数，所述第二参数包括所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数，或者，所述第二参数与所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数相关。4.根据权利要求3所述的变流器，其特征在于，所述冷却系统的参数包括以下参数中的至少一个：所述冷却系统的进水口温度、出水口温度、进水口的流速、出水口的流速或者环境温度。
5.根据权利要求1-4任一项所述的变流器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：于森林，苏鹏程，王晓妮，詹哲军，梁海刚，张瑞峰，
申请(专利权)人：中车永济电机有限公司，
类型：发明
国别省市：