控制系统模型库的构建系统及其构建方法技术方案

一种控制系统模型库的构建系统及其构建方法，包括：运行在处理终端上的设计模块、搭建模块以及构建模块；设计模块，所述设计模块用于针对牵引变流器进行控制系统设计,并将控制系统进行分解，得到控制算法架构；搭建模块，所述搭建模块用于根据所述控制算法架构来基于Modelica语言搭建控制算法架构的各个模块的模型；构建模块，所述构建模块用于基于控制算法架构，利用搭建的控制算法架构的各个模块的模型，构建完整的四象限整流器控制系统模型。有效避免了现有技术中牵引变流器的控制算法的建模效率太低、使得牵引变流器的控制算法的开发周期变长的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
控制系统模型库的构建系统及其构建方法
本专利技术提到模型库构建
，具体涉及一种控制系统模型库的构建系统及其构建方法，尤其涉及一种基于Modelica语言的四象限整流器控制系统模型库的构建系统及其构建方法。
技术介绍
动车组，又称“动车组列车”，中国内地新兴的交通术语，为现代火车的一种类型，由若干带动力的车辆(动车)和不带动力的车辆(拖车)组成，列车在正常使用期限内以固定编组模式运行。《铁路技术管理规程》第208条内容规定：动车组列车为自走行固定编组列车。高速动车组是铁路电气化的重要载体，而牵引变流系统则是技术发展的重要环节。高速动车组的牵引变流器用于完成电能转换及传递，为了满足高速动车组运行的安全性和可靠性，牵引变流器的控制算法尤为关键。而在实际应用中，现有技术的牵引变流器的控制算法的建模效率太低、使得牵引变流器的控制算法的开发周期变长。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种控制系统模型库的构建系统及其构建方法，有效避免了现有技术中牵引变流器的控制算法的建模效率太低、使得牵引变流器的控制算法的开发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制系统模型库的构建系统，其特征在于，包括：/n运行在处理终端上的设计模块、搭建模块以及构建模块；/n设计模块，所述设计模块用于针对牵引变流器进行控制系统设计,并将控制系统进行分解，得到控制算法架构；/n搭建模块，所述搭建模块用于根据所述控制算法架构来基于Modelica语言搭建控制算法架构的各个模块的模型；/n构建模块，所述构建模块用于基于控制算法架构，利用搭建的控制算法架构的各个模块的模型，构建完整的四象限整流器控制系统模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种控制系统模型库的构建系统，其特征在于，包括：
运行在处理终端上的设计模块、搭建模块以及构建模块；
设计模块，所述设计模块用于针对牵引变流器进行控制系统设计,并将控制系统进行分解，得到控制算法架构；
搭建模块，所述搭建模块用于根据所述控制算法架构来基于Modelica语言搭建控制算法架构的各个模块的模型；
构建模块，所述构建模块用于基于控制算法架构，利用搭建的控制算法架构的各个模块的模型，构建完整的四象限整流器控制系统模型。


2.根据权利要求1所述的控制系统模型库的构建系统，其特征在于，所述设计模块还用于设计出作为所述控制系统的两电平脉冲整流器瞬态电流控制策略，即采用电流内环和电压外环的双环控制，所述电压外环用于控制牵引变流器的三相直流侧电压，所述电流内环用于依据电压外环输出的电流指令进行电流控制，实现单位功率因数正弦波电流控制；这样经过分解后，就得到如下的控制算法架构：
所述电压外环控制，即通过控制实际的牵引变流器的直流侧电压跟随中间直流侧电压给定值，以保证直流侧电压稳定，所述电压外环控制的功能描述为：输入所述直流侧电压设定值Udc*和直流侧电压原始测量信号U经过低通滤波器模块滤波后得到的直流侧电压测量值Udc，通过PI模块进行控制，输出值与利用直流侧电流Idc计算电流的有效分量相加，得到交流侧电流给定值INm*；
所述电流内环控制，即通过对牵引变流器的网侧电流幅值和相位控制，达到单位功率因数控制的目的；所述电流内环控制的功能描述为：锁相环PLL模块根据输入电压，检测获得网侧电压的相位角和角频率ω作为电流给定值INm*的相位和频率；将网侧电压同相同频率的电流给定值INm*作为电流内环的输入信号，使得网侧电流iN(t)跟随，从而实现网侧功率因数校正；电流给定值INm*乘以电压同相的单位正弦信号sinωt，保证实现输入电压与输入电流同相位，再减去网侧电流iN(t)所得的值经过PR模块比例放大，得到电压信号u1；交流侧电流给定值INm*的电流分量，经过RNsin模块和ωLNcos模块转换，得到电压信号u2；实际网侧电压输入值uN(t)减去电压信号u1和u2，得到给电压指令信号uab(t),经过PWM发生器模块产生PWM信号，用于控制工作，其中，所述电压指令信号uab(t)由如下公式(1)所得，t表示时间：
uab(t)＝uN(t)-(INm*RNsinωt+INm*ωLNcosωt)-K[INm*sinωt-iN(t)](1)；
所述搭建模块，还用于根据所述锁相环PLL模块运用Modelica语言来建立锁相环PLL模块的模型；所述锁相环PLL模块的模型基于自适应滤波理论，跟踪牵引变流器的网侧输入端电压的相位，输出的是检测对所述锁相环PLL模块的模型输入的正弦信号的相位角和角频率；根据所述低通滤波器模块运用Modelica语言来建立低通滤波器模块的模型，所述低通滤波器模块的模型基于低通滤波理论，输入的是直流侧电压原始测量信号U，输出的是滤波后得到的直流侧电压测量值Udc；根据所述PI模块运用Modelica语言来建立PI模块的模型，所述PI模块的模型用于输入直流电压指令与测量直流电压，利用PI控制器输出电流控制指令，获得稳定的直流侧电压，完成电压外环控制；根据所述PR模块运用Modelica语言来建立PR模块的模型，所述PR模块的模型基于正交变化后的电流，实现对网侧电流幅值和相位的控制，以实现网侧单位功率因数控制，经过PR控制器比例放大，输出相应电压调节信号，完成电流内环控制；根据PWM发生器模块运用Modelica语言来建立PWM模块的模型，所述PWM模块的模型用于通过脉冲宽度调制将电压需求转换为功率桥的设定值，输入交流电压控制指令，在驱动桥路中基于PWM来被转换为目标信号；各模型的所述输入和输出就构成了各模型的接口；
所述构建模块，还用于按照控制算法架构，将各个模块的模型进行系统集成，即通过控制算法架构的模块间的连接关系来对应的把模块的模型间的接口连接起来，由此开发出完整的四象限整流器控制系统模型。


3.根据权利要求1所述的控制系统模型库的构建系统，其特征在于，所述控制系统模型库的构建系统，还包括：
运行在处理终端上的验证模块；
所述验证模块用于验证四象限整流器控制系统模型；还用于完成四象限控制系统模型构建后，根据给定的测试条件进行仿真分析，测试四象限控制系统模型的功能；设定直流电压预期输出值，四象限控制系统模型通过控制调节使中间直流电压稳定在预期值，并且幅值保持在合理的范围内，电压和电流相位基本相同，功率因数被校正。


4.一种控制系统模型库的构建系统的构建方法，其特征在于，包括：
步骤1：针对牵引变流器进行控制系统设计,并将控制系统进行分解，得到控制算法架构；
步骤2：根据所述控制算法架构来基于Modelica语言搭建控制算法架构的各个模...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁库恩，李香，吉洋，徐爱国，王博，沙锋，
申请(专利权)人：南京远思智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32