交直流并联控制系统、方法及电子设备技术方案

本申请提供一种交直流并联控制系统、方法及电子设备，系统包括：第一高频辅助变流装置、第二高频辅助变流装置和控制装置，第一高频辅助变流装置和第二高频辅助变流装置并联连接，控制装置连接控制第一高频辅助变流装置和第二高频辅助变流装置；第一高频辅助变流装置包括：第一电压变换电路、第一逆变电路、第一无隔直电容移相全桥电路和第一输出滤波电路，第一输出滤波电路的输出端确定为第一交流电压输出端，第一无隔直电容移相全桥电路的输出端确定为第一直流电压输出端；第一交流电压输出端与第二交流电压输出端并联连接并将其连接端确定为第一端，第一直流电压输出端与第二直流电压输出端并联连接并将其连接端确定为第二端。端。端。

【技术实现步骤摘要】
交直流并联控制系统、方法及电子设备


[0001]本申请涉及轨道交通车载设备领域，尤其涉及一种交直流并联控制系统、方法及电子设备。

技术介绍

[0002]辅助变流器是轨道车辆的重要车载设备，可为整车空调、空气压缩机等三相负载和部分单相负载提供交流电源。传统辅助变流器多采用工频变压器隔离，由于工作频率较低，其磁性元件的体积和重量都较大，导致体积和重量都不尽人意。随着我国轨道交通行业的快速发展，辅助变流器作为列车的重要供电单元一直在不断升级，原先笨重的工频辅助变流器逐渐被小型高效的高频辅助变流器所取代。高频化可以有效降低电路中磁性元件的体积和重量，从而大大降低整体辅助变流器的体积和重量，提高功率密度，对地铁列车噪声的降低也有显著的效果。
[0003]传统地铁列车通常采用两台辅变扩展供电的方式，当一台辅变出现故障时，单台辅变无法满足整列车的负载要求，会导致列车减载。为了解决这一问题，通常采用四台辅变并网供电的方案。当一台辅变出现故障时，由于冗余设计，其余三台辅变仍可以满足整车的负载要求。辅助变流器的主要功能是提供三相三线制AC380V和DC110V供电，同时，很多地铁车辆需要提供单相AC220V供电。传统的单相AC220V供电通常采用变压器隔离在其副边获得中性点的方法，将三相三线制AC380V转换为三相四线制的AC220V。由于存在变压器，其体积和重量都较大。一种更简洁的方法，是采用三相四桥臂的方案。由于列车采用并网供电，必须解决并联逆变器各相的均流问题，三相四桥臂的并网均流带来了更大的挑战。并网供电对辅助变流器的控制提出了更高的要求，同时辅变数量的增加，也会增加整车布局和布线的复杂性。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种交直流并联控制系统、方法及电子设备，能够实现在一个辅变柜体中，集成两台高频辅变。两台高频辅变的交流输出先并联再输出，直流负载输出DC110V母线和负线在柜体内并联后输出，简化了整车布局和布线。
[0005]为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种交直流并联控制系统，系统包括：第一高频辅助变流装置、第二高频辅助变流装置和控制装置，第一高频辅助变流装置和第二高频辅助变流装置并联连接，控制装置连接控制第一高频辅助变流装置和第二高频辅助变流装置；第一高频辅助变流装置包括：第一电压变换电路、第一逆变电路、第一无隔直电容移相全桥电路和第一输出滤波电路，第一电压变换电路的第一输入端与直流电压源连接，第一电压变换电路的输出端分别与第一逆变电路和所述第一无隔直电容移相全桥电路的输入端连接，第一逆变电路的输出端与第一输出滤波电路的输入端连接，第一输出滤波电路的输出端确定为第一交流电压输出端，第一无隔直电容移相全桥电路的输出端确定为第一直流电
压输出端；第二高频辅助变流装置包括：第二电压变换电路、第二逆变电路、第二无隔直电容移相全桥电路和第二输出滤波电路，第二电压变换电路的第二输入端与直流电压源连接，第二电压变换电路的输出端分别与第二逆变电路和所述第二无隔直电容移相全桥电路的输入端连接，第二逆变电路的输出端与第二输出滤波电路的输入端连接，第二输出滤波电路的输出端确定为第二交流电压输出端，第二无隔直电容移相全桥电路的输出端确定为第二直流电压输出端；第一交流电压输出端与第二交流电压输出端并联连接并将其连接端确定为第一端，第一直流电压输出端与第二直流电压输出端并联连接并将其连接端确定为第二端。
[0007]根据上述描述的内容可知，由于对两台高频辅助变流装置的交流输出采用先并联再输出，对两台高频辅助变流装置的直流负载输出DC110V母线和负线在柜体内并联后输出，简化了整车布局和布线。
[0008]结合第一方面，在第一种可能的设计方案中，第一电压变换电路和第二电压变换电路结构相同，电压变换电路包括：预充电单元、输入滤波单元、三电平Boost串联单元和LLC单元；预充电单元连接高压直流母线，输入滤波单元连接所述预充电单元与LLC单元，用于滤除直流输入的谐波和共模干扰；三电平Boost串联单元连接LLC单元和逆变电路，用于输出期望电压值。
[0009]根据上述描述的内容可知，通过第一电压变换电路和第二电压变换电路将高压直流母线输出的高压直流变换成预设电压值，为逆变单元进行电压逆变换提供适合的电压，从而使得两台并联的高频辅助变流装置可以实现较好的稳定效果。
[0010]结合第一方面，在第二种可能的设计方案中，第一逆变电路和第二逆变电路结构相同，逆变电路为三相四桥臂电路，三相四桥臂电路包括：三相三线和第四桥臂，其中，三相三线采用T型三电平电路，第四桥臂采用两电平电路。
[0011]根据上述描述的内容可知，三相三线采用T型三电平电路，第四桥采用两电平电路，无需单独设计变压器来给整车提供AC220V单相负载。
[0012]结合第一方面的第二种可能的设计方案，在第三种可能的设计方案中，控制装置包括：数字入出单元、模拟输入单元、脉冲转换单元、逻辑控制单元、信号处理单元、数字运算单元、电源单元和网络接口单元，每个单元之间通过内部AMS总线进行信息交互。
[0013]根据上述描述的内容可知，控制装置采用高性能的数字控制器，对辅助逆变器的输出电压进行精确采集，并结合直流电压和输出电流进行并联控制，从而实现了稳定的并联功能。
[0014]结合第一方面，在第四种可能的设计方案中，系统还包括：第一EMI滤波单元，第一端与第一EMI滤波单元的输入端连接，第一EMI滤波单元的输出端输出多档位的交流电压。
[0015]根据上述描述的内容可知，逆变电路输出先并联，通过第一EMI滤波器后再输出，可以过滤掉干扰的谐波，保证电压的稳定。
[0016]结合第一方面的第四种可能的设计方案，在第五种可能的设计方案中，系统还包括：第二EMI滤波单元，第二端与第二EMI滤波单元的输入端连接，第二EMI滤波单元的输出端输出多档位的直流电压。
[0017]根据上述描述的内容可知，直流输出DC110V母线和负线先并联，再通过第二EMI滤波器后输出，可以过滤掉干扰的谐波，保证电压的稳定。
[0018]结合第一方面的第三种可能的设计方案，在第六种可能的设计方案中，控制装置对三相三线进行同步控制，第四桥臂采用同相开环的三次谐波控制。
[0019]第二方面，本申请实施例提供了一种交直流并联控制方法，方法包括：预设参考电压值；采集获得当前的第一电压电流值；将第一电压电流值输入电压前馈控制进行电压闭环反馈控制获得当前输出的电压幅值，并通过有功功率控制获得当前输出的电压相位；基于获得的电压幅值和电压相位，通过SVPWM方式生产控制脉冲对输出电压进行控制以实现输出电压达到参考电压值。
[0020]结合第二方面的方法可知，当变流器输出电压幅值和相位完全一致时，并联供电系统能实现最小的环流和均流效果，因此，本申请实施例中的方法通过目标电压的前馈给定，实现各台输出电压和频率保持一致，从而实现了良好的均流效果。
[0021]结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交直流并联控制系统，其特征在于，所述系统包括：第一高频辅助变流装置、第二高频辅助变流装置和控制装置，所述第一高频辅助变流装置和所述第二高频辅助变流装置并联连接，所述控制装置连接控制所述第一高频辅助变流装置和所述第二高频辅助变流装置；所述第一高频辅助变流装置包括：第一电压变换电路、第一逆变电路、第一无隔直电容移相全桥电路和第一输出滤波电路，所述第一电压变换电路的第一输入端与直流电压源连接，所述第一电压变换电路的输出端分别与所述第一逆变电路和所述第一无隔直电容移相全桥电路的输入端连接，所述第一逆变电路的输出端与所述第一输出滤波电路的输入端连接，所述第一输出滤波电路的输出端确定为第一交流电压输出端，所述第一无隔直电容移相全桥电路的输出端确定为第一直流电压输出端；所述第二高频辅助变流装置包括：第二电压变换电路、第二逆变电路、第二无隔直电容移相全桥电路和第二输出滤波电路，所述第二电压变换电路的第二输入端与直流电压源连接，所述第二电压变换电路的输出端分别与所述第二逆变电路和所述第二无隔直电容移相全桥电路的输入端连接，所述第二逆变电路的输出端与所述第二输出滤波电路的输入端连接，所述第二输出滤波电路的输出端确定为第二交流电压输出端，所述第二无隔直电容移相全桥电路的输出端确定为第二直流电压输出端；所述第一交流电压输出端与所述第二交流电压输出端并联连接并将其连接端确定为第一端，所述第一直流电压输出端与所述第二直流电压输出端并联连接并将其连接端确定为第二端。2.根据权利要求1所述的交直流并联控制系统，其特征在于，所述第一电压变换电路和所述第二电压变换电路结构相同，电压变化电路包括：预充电单元、输入滤波单元、三电平Boost串联单元和LLC单元；所述预充电单元连接高压直流母线，所述输入滤波单元连接所述预充电单元与所述LLC单元，用于滤除直流输入的谐波和共模干扰；所述三电平Boost串联单元连接所述LLC单元和逆变电路，用于输出期望电压值。3.根据权利要求1所述的交直流并联控制系统，其特征在于，所述第一逆变电路和所述第二逆变电路结构相同，逆变电路为三相四桥臂电路，所述三相四桥臂电路包括：三相三线和第四桥臂，其中，所述三相三线采用T型三电平电路，所述第四桥臂采用两电平电路。4.根据权利要求3所述的交直流并联控制系统，其特征在于，所述控制装置包括：数字入出单元、模拟输入单元、脉冲转换单元、逻辑控制单元、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨浩，曾明高，易滔，耿志东，宋森，周帅，张云瀚，颜旭，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：