一种基于脉冲密度的辅助变流器控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术提出一种基于脉冲密度的辅助变流器控制方法，包括：信号采集步骤：采集辅助变流器的输出电压，经过衰减环节，输出衰减电压；压频补偿步骤：根据衰减电压及预设参考电压和预设功率器件开关频率平均值进行联合调整，输出采样频率，根据采样频率对预设参考电压进行压频补偿，输出参考电压；比较步骤：对衰减电压进行单位延迟，输出衰减延迟电压，根据混入随机噪声的参考电压和衰减延迟电压进行比较，输出参考电压和衰减延迟电压的差值；二阶积分步骤：对参考电压和衰减延迟电压的差值进行二阶积分，输出积分电压信号；量化步骤：对积分电压信号进行零值比较，对积分电压信号的低频噪声进行抑制，输出经过脉冲密度调制的驱动信号，实现基于脉冲密度的调制方法。实现基于脉冲密度的调制方法。实现基于脉冲密度的调制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于脉冲密度的辅助变流器控制系统及其方法


[0001]本专利技术涉及辅助变流器电压调制领域，特别涉及一种基于脉冲密度辅助变流器控制系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前，列车辅助变流器将高压直流电能转换成三相交流电能，供给车辆交流负载使用。常规辅助变流器采用脉冲宽度调制(PWM)方法，图1为现有技术脉冲宽度调制方法示意图，如图1所示。以固定频率三角波作为载波，直流或正弦波作为调制波，两者进行比较，得到等高不等宽且基频固定的脉冲信号，以此用来驱动功率器件。再经过低通滤波器进行解调，得到理想的三相交流电压。
[0003]但是经过PWM调制得到的脉冲信号，除了含有直流成分外，还含有大量以固定周期为基频的谐波成分，该谐波分量与输入信号进行混频，从而使调制器输出的有效信号中含有大量的谐波成分和交调成分，引起强烈的电磁干扰(EMI)。EMI会经过传导和辐射两种方式进行传播，不仅会给电网注入高频谐波，而且在对外输出时将自身的高频谐波引入到车辆用电设备中，影响用电设备的性能。因此PWM调制是一种高噪声的调制方式。
[0004]因此，当前如何解决一种基于脉冲密度的辅助变流器控制系统及其控制方法的技术问题，同时该控制系统及其控制方法具有良好的噪声抑制，且能够降低对输入电网和用电设备的电磁干扰，提高列车运行稳定性，依然存在巨大的困难。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提出的一种基于脉冲密度的辅助变流器控制系统及其控制方法。该系统及其方法具有良好的噪声抑制，且能够降低对输入电网和用电设备的电磁干扰，提高列车运行稳定性。
[0006]本申请一些实施例中，提供一种基于脉冲密度的辅助变流器控制方法，包括：
[0007]信号采集步骤：采集辅助变流器的输出电压，经过衰减环节，输出衰减电压；
[0008]压频补偿步骤：根据衰减电压、预设参考电压及预设功率器件开关频率均值进行联合调整，输出采样频率，根据采样频率对预设参考电压进行压频补偿，输出参考电压；
[0009]比较步骤：对衰减电压进行单位延迟，输出衰减延迟电压，根据参考电压和衰减延迟电压进行比较，输出参考电压和衰减延迟电压的差值；
[0010]二阶积分步骤：对参考电压和衰减延迟电压的差值进行二阶积分，输出积分电压信号；
[0011]量化步骤：对积分电压信号进行零值比较，对积分电压信号的低频噪声进行抑制，输出经过脉冲密度调制的驱动信号，以实现电压基于脉冲密度的调制。
[0012]作为优选，上述基于脉冲密度的辅助变流器控制方法，还包括：
[0013]随机噪声发生步骤：接收预设参考电压，通过随机方式增加预设参考电压输出频率的随机度。
[0014]作为优选，上述基于脉冲密度的辅助变流器控制方法，还包括：
[0015]单稳态触发步骤：接收预设参考电压及采样频率，输出参考电压。
[0016]作为优选，上述基于脉冲密度的辅助变流器控制方法，还包括：
[0017]驱动隔离步骤：对输出电压的脉冲信号增大驱动能力，输出调制波形。
[0018]本专利技术一些实施例中还提供一种基于脉冲密度的辅助变流器控制系统，应用于如上所述基于脉冲密度的辅助变流器控制方法，包括：
[0019]信号采集模块：采集辅助变流器的输出电压，经过衰减环节，输出衰减电压；
[0020]压频补偿模块：连接于信号采集模块，根据衰减电压、预设参考电压及预设功率器件开关频率均值进行联合调整，输出采样频率，根据采样频率对预设参考电压进行压频补偿，输出参考电压；
[0021]比较器：连接于信号采集模块和压频补偿模块，对衰减电压进行单位延迟，输出衰减延迟电压，根据参考电压和衰减延迟电压进行比较，输出参考电压和衰减延迟电压的差值；
[0022]二阶积分器：连接于比较模块，对参考电压和衰减延迟电压的差值进行二阶积分，输出积分电压信号；
[0023]量化器：连接于二阶积分模块和信号采集模块，对积分电压信号进行零值比较，对积分电压信号的低频噪声进行抑制，输出经过脉冲密度调制的驱动信号，以实现电压基于脉冲密度的调制。
[0024]作为优选，上述基于脉冲密度的辅助变流器控制系统，还包括：
[0025]随机噪声发生器：连接比较模块，接收预设参考电压，通过随机方式增加预设参考电压输出频率的随机度。
[0026]作为优选，上述基于脉冲密度的辅助变流器控制系统，还包括：
[0027]单稳态触发器：连接比较模块及压频补偿模块，接收预设参考电压及采样频率，输出参考电压。
[0028]作为优选，上述基于脉冲密度的辅助变流器控制系统，还包括：
[0029]驱动隔离模块：连接量化模块及信号采集模块，用于对输出脉冲信号增大驱动能力，输出调制波形。
[0030]作为优选，上述信号采集模块在辅助变流器的功率器件桥臂中点进行输出电压采集。
[0031]本专利技术的突出技术效果和优点在于：
[0032]1)本专利技术采用的PDM脉冲密度调制方法的辅助变流器，相比常规的PWM调制方法，降低系统峰值EMI，降低对输入电网和用电设备的电磁干扰，提高列车运行稳定性。
[0033]2)本专利技术提出的PDM控制环节的反馈信号取自功率器件桥臂中点，可以抑制功率器件导通压降和死区时间引起的误差，提高输出波形质量。
附图说明
[0034]图1为现有技术脉冲宽度调制方法示意图；
[0035]图2为本专利技术脉冲密度调制方法示意图；
[0036]图3为本专利技术辅助变流器结构示意图；
[0037]图4为本专利技术控制方法流程示意图；
[0038]图5为本专利技术实施例控制系统示意图；
[0039]图6为本专利技术又一实施例控制系统示意图；
[0040]图7为本专利技术PDM调制系统结构示意图；
[0041]图8为PDM调制器的数学分析模型；
[0042]图9为PDM调制器输出信号对输入信号伯德图；
[0043]图10为PDM调制器输出信号对误差信号伯德图。
[0044]以上图中：
[0045]101、信号采集模块
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102、压频补偿模块
[0046]102、比较器
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104、二阶积分器
[0047]105、量化器
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106、随机噪声发生器
[0048]107、单稳态触发器
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108、驱动隔离模块
具体实施方式
[0049]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲密度的辅助变流器控制方法，其特征在于，包括：信号采集步骤：采集辅助变流器的输出电压，经过衰减环节，输出衰减电压；压频补偿步骤：根据所述衰减电压、预设参考电压及预设功率器件开关频率均值进行联合调整，输出采样频率，根据所述采样频率对所述预设参考电压进行压频补偿，输出参考电压；比较步骤：对所述衰减电压进行单位延迟，输出衰减延迟电压，根据所述参考电压和所述衰减延迟电压进行比较，输出所述参考电压和所述衰减延迟电压的差值；二阶积分步骤：对所述参考电压和所述衰减延迟电压的差值进行二阶积分，输出积分电压信号；量化步骤：对所述积分电压信号进行零值比较，对所述积分电压信号的低频噪声进行抑制，输出经过脉冲密度调制的驱动信号，实现基于脉冲密度的调制方法。2.根据权利要求1所述基于脉冲密度的辅助变流器控制方法，其特征在于，还包括：随机噪声发生步骤：接收所述预设参考电压，通过随机方式增加所述预设参考电压输出频率的随机度。3.根据权利要求1所述基于脉冲密度的辅助变流器控制方法，其特征在于，还包括：单稳态触发步骤：接收所述预设参考电压及所述采样频率，输出所述参考电压。4.根据权利要求1所述基于脉冲密度的辅助变流器控制方法，其特征在于，还包括：驱动隔离步骤：对所述输出电压的脉冲信号增大驱动能力，输出调制波形。5.一种基于脉冲密度的辅助变流器控制系统，应用于如权利要求1
‑
4中任意一项所述基于脉冲密度的辅助变流器控制方法，其特征在于，包括：信号采集模块：采集辅助变流器的输出电压，经过衰减环节，输出衰减电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李骄松，曾凡飞，马法运，夏猛，曹虎，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：