三相四桥臂辅助变流器的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了三相四桥臂辅助变流器的控制方法及装置，控制方法包括：电压采集步骤：采集三相输出电压；第一补偿结果获取步骤：根据三相输出电压通过正负同步旋转坐标变换获得三相输出电压的正序分量和负序分量，对正序分量和负序分量进行闭环控制获得正序分量补偿结果和负序分量补偿结果；第二补偿结果获取步骤：根据三相输出电压通过对称分量法获得三相输出电压的零序电压分量，对零序电压分量进行反馈补偿获得零序分量补偿结果；三相输出电压平衡步骤：根据正序分量补偿结果、负序分量补偿结果及零序分量补偿结果进行三维空间旋转矢量调制获得控制脉冲，将控制脉冲施加于逆变单元的桥臂获得平衡的三相输出电压。单元的桥臂获得平衡的三相输出电压。单元的桥臂获得平衡的三相输出电压。

Control method and device of three-phase four leg auxiliary converter

【技术实现步骤摘要】
三相四桥臂辅助变流器的控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种三相四桥臂辅助变流器的控制方法及系统，具体地说，尤其涉及一种提高高频辅助变流器单相负载带载能力的三相四桥臂辅助变流器的控制方法及装置。

技术介绍

[0002]列车辅助变流器将高压直流电(DC1500V/DC750V)转化成三相交流电(AC380V)，为列车中压负载提供电能。常规的中压负载比较单一，不平衡负载少，采用三相三线制输出制式即可满足要求。但是，随着城市轨道交通的发展，城轨列车的中压负载日益复杂，除了平衡负载之外，电热、照明、单相插座、动态地图等负载的引入要求辅助变流器具备一定的单相负载带载能力，一般采用三相四线制输出制式。
[0003]列车辅助变流器通常将电网供电侧和列车负载侧进行电气隔离，常规的隔离
[0004]技术有工频变压器隔离和高频变压器隔离。前者常采用D/Yn型变压器，输出N线由工频变压器二次侧引出；高频变压器隔离拓扑中，输出N线由三相滤波电容中点或前端支撑电容中点引出。采用工频隔离技术的辅助变流器，当接入单相不平衡负载时，其单相负载电流流入变压器，会引起变压器二次侧磁路不平衡现象，长时间工作会引起绕组发热不均，影响绝缘性能，但对输出电压影响较小；采用高频隔离技术的辅助变流器，当N线由三相滤波电容中点引出，接入单相不平衡负载时，单相负载电流流入三相滤波电容，不仅会引起输出电压不平衡现象(参见图1)，其中图1为U相带载1kW，上部为输出电压波形，下部为输出电流波形。而且长时间工作在不平衡状态会降低三相滤波电容的使用寿命；当N线由前端支撑电容中点引出，接入单相不平衡负载时，虽然对输出电压影响较小，但单相负载电流流入前端直流侧支撑电容，会给前端支撑电容带来额外的电流应力，增加损耗，同时串联电容增加回路杂散电感，在功率器件关断时会产生高电压尖峰，影响器件使用寿命。显然，采用工频隔离技术的辅助变流器在不平衡负载工况下的性能优于高频隔离辅助变流器，但其在体积、重量、噪声等方面不具优势，与当前倡导的“绿色出行”概念相悖。
[0005]目前，基于高频隔离技术的辅助变流器是城市轨道交通领域发展的主要方向，为提高高频辅助变流器单相负载带载能力，因此急需开发一种克服上述缺陷的提高高频辅助变流器单相负载带载能力的三相四桥臂辅助变流器的控制方法及装置。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提供一种三相四桥臂辅助变流器的控制方法，其中，所述三相四桥臂辅助变流器的逆变单元包括第四桥臂，所述第四桥臂的输出点经电感连接交流输出N线，所述控制方法包括：
[0007]电压采集步骤：采集三相输出电压；
[0008]第一补偿结果获取步骤：根据所述三相输出电压通过正负同步旋转坐标变换获得所述三相输出电压的正序分量和负序分量，对所述正序分量和所述负序分量进行闭环控制获得正序分量补偿结果和负序分量补偿结果；
[0009]第二补偿结果获取步骤：根据所述三相输出电压通过对称分量法获得所述三相输出电压的零序电压分量，对所述零序电压分量进行反馈补偿获得零序分量补偿结果；
[0010]三相输出电压平衡步骤：根据所述正序分量补偿结果、所述负序分量补偿结果及所述零序分量补偿结果进行三维空间旋转矢量调制获得控制脉冲，将所述控制脉冲施加于所述逆变单元的桥臂获得平衡的三相输出电压。
[0011]上述的控制方法，其中，所述第一补偿结果获取步骤包括：
[0012]两相转换电压获得步骤：对所述三相输出电压进行3/2变换和PARK变换获得两相转换电压；
[0013]双DQ变换步骤：对所述两相转换电压进行所述正负同步旋转坐标变换和剔除二倍频分量后获得四个变量；
[0014]滤波步骤：对四个所述变量进行低通滤波获得直流分量U
dpFltr
、U
qpFltr
、U
dnFltr
、U
qpFltr
；
[0015]PID控制步骤：将输出电压目标值作为给定值，将所述直流分量U
dpFltr
作为反馈值，经过PID控制得到输出结果U
dpout
，将0作为给定值，将所述直流分量U
qpFltr
、U
dnFltr
及U
qpFltr
作为反馈值，分别经过PID控制得到输出结果U
qpout
、U
dnout
、U
qnout
，其中输出结果U
dpout
和输出结果U
qpout
为所述正序分量补偿结果，输出结果U
dnout
和输出结果U
qnout
为所述负序分量补偿结果。
[0016]上述的控制方法，其中，所述第二补偿结果获取步骤包括：
[0017]零序电压分量获取步骤：根据所述三相输出电压通过对称分量法获得所述零序电压分量；
[0018]PR控制步骤：将所述零序分量作为反馈值，将0作为目标值，经过比例
‑
谐振控制得到输出结果U
nout
，输出结果U
nout
为所述零序分量补偿结果。
[0019]上述的控制方法，其中，所述三相输出电压平衡步骤包括：
[0020]变换步骤：对所述正序分量补偿结果及所述负序分量补偿结果分别进行3/2逆变换和PARK逆变换获得三相转换电压，根据所述三相转换电压及所述零序分量补偿结果获得第一电压、第二电压及第三电压；
[0021]三维调制波电压获得步骤：根据所述第一电压、所述第二电压及所述第三电压通过扇区判断、矢量作用时间计算及七段式开关电压矢量作用顺序得到三维调制波；
[0022]控制脉冲获得步骤：将所述三维调制波与三角载波进行对比获得对应所述逆变单元的每一桥臂的开关器件的控制脉冲；
[0023]控制调节步骤：根据每一所述控制脉冲对应控制每一所述开关器件的动作。
[0024]上述的控制方法，其中，所述控制脉冲获得步骤包括：
[0025]所述三角载波大于所述三维调制波时输出高电平脉冲，所述三角载波小于所述三维调制波时输出低电平脉冲。
[0026]上述的控制方法，其中，所述控制调节步骤包括：每一桥臂的上桥臂的所述开关器件与其下桥臂的所述开关器件的动作相反。
[0027]本专利技术还提供一种三相四桥臂辅助变流器的控制装置，其中，所述三相四桥臂辅助变流器的逆变单元包括第四桥臂，所述第四桥臂的输出点经电感连接交流输出N线，所述控制装置包括：
[0028]电压采集单元，采集三相输出电压；
[0029]第一补偿结果获取单元，根据所述三相输出电压通过正负同步旋转坐标变换获得所述三相输出电压的正序分量和负序分量，对所述正序分量和所述负序分量进行闭环控制获得正序分量补偿结果和负序分量补偿结果；
[0030]第二补偿结果获取单元，根据所述三相输出电压通过对称分量法获得所述三相输出电压的零序电压分量，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相四桥臂辅助变流器的控制方法，其特征在于，所述三相四桥臂辅助变流器的逆变单元包括第四桥臂，所述第四桥臂的输出点经电感连接交流输出N线，所述控制方法包括：电压采集步骤：采集三相输出电压；第一补偿结果获取步骤：根据所述三相输出电压通过正负同步旋转坐标变换获得所述三相输出电压的正序分量和负序分量，对所述正序分量和所述负序分量进行闭环控制获得正序分量补偿结果和负序分量补偿结果；第二补偿结果获取步骤：根据所述三相输出电压通过对称分量法获得所述三相输出电压的零序电压分量，对所述零序电压分量进行反馈补偿获得零序分量补偿结果；三相输出电压平衡步骤：根据所述正序分量补偿结果、所述负序分量补偿结果及所述零序分量补偿结果进行三维空间旋转矢量调制获得控制脉冲，将所述控制脉冲施加于所述逆变单元的桥臂获得平衡的三相输出电压。2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一补偿结果获取步骤包括：两相转换电压获得步骤：对所述三相输出电压进行3/2变换和PARK变换获得两相转换电压；双DQ变换步骤：对所述两相转换电压进行所述正负同步旋转坐标变换和剔除二倍频分量后获得四个变量；滤波步骤：对四个所述变量进行低通滤波获得直流分量U
dpFltr
、U
qpFltr
、U
dnFltr
、U
qpFltr
；PID控制步骤：将输出电压目标值作为给定值，将所述直流分量U
dpFltr
作为反馈值，经过PID控制得到输出结果U
dpout
，将0作为给定值，将所述直流分量U
qpFltr
、U
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及U
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作为反馈值，分别经过PID控制得到输出结果U
qpout
、U
dnout
、U
qnout
，其中输出结果U
dpout
和输出结果U
qpout
为所述正序分量补偿结果，输出结果U
dnout
和输出结果U
qnout
为所述负序分量补偿结果。3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述第二补偿结果获取步骤包括：零序电压分量获取步骤：根据所述三相输出电压通过对称分量法获得所述零序电压分量；PR控制步骤：将所述零序分量作为反馈值，将0作为目标值，经过比例
‑
谐振控制得到输出结果U
nout
，输出结果U
nout
为所述零序分量补偿结果。4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述三相输出电压平衡步骤包括：变换步骤：对所述正序分量补偿结果及所述负序分量补偿结果分别进行3/2逆变换和PARK逆变换获得三相转换电压，根据所述三相转换电压及所述零序分量补偿结果获得第一电压、第二电压及第三电压；三维调制波电压获得步骤：根据所述第一电压、所述第二电压及所述第三电压通过扇区判断、矢量作用时间计算及七段式开关电压矢量作用顺序得到三维调制波；控制脉冲获得步骤：将所述三维调制波与三角载波进行对比获得对应所述逆变单元的每一桥臂的开关器件的控制脉冲；控制调节步骤：根据每一所述控制脉冲对应控制每一所述开关器件的动作。5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述控制脉冲获得步骤包括：所述三角载波大于所述三维调制波时输出高电平脉冲，所述三角载波小于所述三维调制波时输出低电平脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：李骄松，周双雷，尚付磊，林显琦，王磊，
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：