【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电源系统，尤其涉及一种辅助变流器控制方法及设计方法。
技术介绍
1、辅助变流器，作为一种直流转交流的隔离逆变电源，是现有轨道交通车辆如铁路机车、高铁动车及地铁车辆等最为关键的电源设备之一，其主要作用之一是实现1500v等高压直流到三相380vac交流电的逆变变换及隔离变换，为车辆机电设备，如照明、空调、压缩机、风机等等运行提供交流电源。
2、既有的辅助变流器产品，其核心电源变换技术，传统成熟产品技术多采用高压、大电流igbt开关器件、专用大功率隔离变压器等来进行。一台辅助变流器，通常包含一套大功率电源变换单元，其开关逆变模块、变压器、电感、电容组件等各电气部件分散于整机电气系统。存在的缺点是，因igbt开关器件开关频率低，功率密度低，磁性元件、电容部件等元件、组件庞大，各器件、组件分散布置于大机柜中，不仅使得整机体积、重量特别大，并且难以拆装、维护；进一步，因其电源转换效率低，已然无法满足轨道交通车辆轻量化、高效节能的要求。
3、近年，随着碳化硅开关器件的成熟，基于碳化硅的高频变换电源也在轨道交通行业开始应用发展，但当下其具体的产品技术方案仍然不成熟，存在如单个功率模块体积仍然较大，功率模块定制性强、仍采用了高压大容量集成碳化硅模块，相比传统igbt的应用模式，仅提高了开关频率，其它电路构成、控制方法及结构形式仍然与以往基本相同，因此除了效率有所提升，重量有所降低，但其开发及生产成本很高、维护仍然不太方便。
4、总体而言，既有方案的主要缺点包括：(1)单个电源变换的功率模块体积仍然较
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例提供一种辅助变流器控制方法及设计方法，可以有效解决现有辅助变流器转换效率低、成本高以及维护难的问题等。
2、第一方面，本申请实施例提供一种辅助变流器控制方法，所述方法适用于辅助变流器，所述辅助变流器包括至少一个标准变流器模块，各所述标准变流器模块并联；所述标准变流器模块包括前级变换模块和后级逆变模块；所述前级变换模块和所述后级逆变模块通过中间母线连接；所述前级变换模块包括三相交错串联的3个llc谐振dcdc隔离单元；所述后级逆变模块包括三电平dcac逆变单元，包括：
3、在所述辅助变流器工作时，对所述前级变换模块采用开环调频控制；对后级逆变模块采用闭环控制；其中，所述开环调频控制通过控制频率来控制所述前级变换模块进行变换工作；所述频率根据所述前级变换模块的输入电压和所述后级逆变模块的输出电压制式而确定，且所述频率与所述输入电压成正比例关系。
4、在一些实施例中，所述输出电压制式包括380vac制式和440vac制式；
5、所述频率根据所述前级变换模块的输入电压和所述后级逆变模块的输出电压制式而确定，且所述频率与所述输入电压成正比例关系，包括：
6、若输出电压制式为440vac制式，则所述前级变换模块的工作频率采用第一计算公式得到；否则，所述前级变换模块的工作频率采用第二计算公式得到；
7、其中，第一计算公式为：
8、f(t)＝fs+(uin-uin_max)*k1-f1
9、第二计算公式为：
10、f(t)＝fs+(uin-uin_max)*k1
11、且第一计算公式和第二计算公式两公式均满足以下条件：
12、f(t)＞f0
13、uin≤uin_max，f(t)＜fs
14、uin＞uin_max，f(t)≥fs
15、其中，f(t)为前级变换模块的工作频率，fs为根据前级变换模块的设计而确定的谐振频率点；f0为前级变换模块允许工作的频率下限值；f1为采用440vac制式时，相比采用380vac制式时前级变换模块额外降低的工作频率值，uin为前级变换模块的输入电压，uin_max为前级变换模块的最大输入电压。
16、在一些实施例中，在采用多个所述标准变流器模块交流并联运行时，对于所述后级逆变模块采用基于有功功率、无功功率的pq下垂控制算法进行并机控制；
17、其中，所述pq下垂控制算法为有功调频率/相位、无功调幅值的交流并机基本算法，且将输入电压或输入电压的变化作为计算因子，以参与计算所述辅助变流器的频率。
18、在一些实施例中，所述pq下垂控制算法为有功调频率/相位、无功调幅值的交流并机基本算法，且将输入电压或输入电压的变化作为计算因子，以参与计算所述辅助变流器的频率，包括：
19、在采用交流输出时，采用以下公式计算所述辅助变流器的输出电压和频率：
20、uo(t)＝uref-kq*q
21、f(t)＝f_ref-kp1*p-km*udc
22、其中，uo(t)表示输出电压幅值，uref表示三相输出最大电压幅值，kq表示无功功率的调节系数，q表示无功功率，f_ref表示三相输出最大频率，p表示有功功率，kp1为基于kp的修改系数，kp1＜kp，kp表示有功功率调节系数，udc表示中间母线电压，km为基于中间母线电压设定的调节系数，用于替代kp至kp1部分的下垂效果。
23、在一些实施例中，根据输出电压制式确定采用svpwm或者spwm调制方式来调控所述后级逆变模块。
24、在一些实施例中，所述输出电压制式包括380vac制式和440vac制式；
25、所述根据输出电压制式确定采用svpwm或者spwm调制方式来调控所述后级逆变模块，包括：
26、若所述输出电压制式为380vac制式，则全程选择spwm调制；
27、若所述输出电压制式为440vac制式，则根据中间母线电压确定采用svpwm或者spwm调制方式。
28、在一些实施例中，所述根据中间母线电压确定采用svpwm或者spwm调制方式，包括：
29、若所述中间母线电压小于第一电压值大于第二电压值，则选择spwm调制；
30、若所述中间母线电压小于等于第三电压值大于第四电压值，则选择svpwm调制；
31、否则，保持调制方式不变。
32、第二方面，本申请实施例提供一种适用于轨道交通行业的辅助变流器设计方法，所述方法适用于辅助变流器，所述辅助变流器包括至少一个标准变流器模块；所述标准变流器模块包括前级变换模块和后级逆变模块；所述前级变换模块和所述后级逆变模块通过中间母线连接；所述前级变换模块包括三相交错串联的3个llc谐振dcdc隔离单元；所述后级逆变模块包括三电平dcac逆变单元；包括：
33、所述后级逆变模块配置成两种输出电压制式输出；所述两种输出电压制式分别为380vac制式和440va本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种辅助变流器控制方法，所述方法适用于辅助变流器，所述辅助变流器包括至少一个标准变流器模块，各所述标准变流器模块并联；所述标准变流器模块包括前级变换模块和后级逆变模块；所述前级变换模块和所述后级逆变模块通过中间母线连接；所述前级变换模块包括三相交错串联的3个LLC谐振DCDC隔离单元；所述后级逆变模块包括三电平DCAC逆变单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的辅助变流器控制方法，其特征在于，所述输出电压制式包括380Vac制式和440Vac制式；
3.根据权利要求1所述的辅助变流器控制方法，其特征在于，在采用多个所述标准变流器模块交流并联运行时，对于所述后级逆变模块采用基于有功功率、无功功率的PQ下垂控制算法进行并机控制；
4.根据权利要求3所述的辅助变流器控制方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的辅助变流器控制方法，其特征在于，根据输出电压制式确定采用SVPWM或者SPWM调制方式来调控所述后级逆变模块。
6.根据权利要求5所述的辅助变流器控制方法，其特征在于，所述输出电压制式包括380Vac制式
7.根据权利要求6所述的辅助变流器控制方法，其特征在于，所述根据中间母线电压确定采用SVPWM或者SPWM调制方式，包括：
8.一种适用于轨道交通行业的辅助变流器设计方法，所述方法适用于辅助变流器，所述辅助变流器包括至少一个标准变流器模块；所述标准变流器模块包括前级变换模块和后级逆变模块；所述前级变换模块和所述后级逆变模块通过中间母线连接；所述前级变换模块包括三相交错串联的3个LLC谐振DCDC隔离单元；所述后级逆变模块包括三电平DCAC逆变单元；其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的适用于轨道交通行业的辅助变流器设计方法，其特征在于，在轨道交通行业，单机或整机辅助变流器的功率取值范围为[60KW，240KW]，其中，高档功率类型的标准变流器模块的功率取值为40KW；低档功率类型对应的标准变流器模块的功率取值为30KW。
10.根据权利要求9所述的适用于轨道交通行业的辅助变流器设计方法，其特征在于，所述根据单机或整机辅助变流器的功率确定所述标准变流器模块的数量和功率类型包括：
11.根据权利要求8所述的适用于轨道交通行业的辅助变流器设计方法，其特征在于，所述高档功率类型和所述低档功率类型对应的所述标准变流器模块具有相同的结构尺寸、电气接口、控制通信接口。
12.根据权利要求8-11任一项所述的适用于轨道交通行业的辅助变流器设计方法，其特征在于，所述标准变流器模块采用以下方式设计得到：
...【技术特征摘要】
1.一种辅助变流器控制方法，所述方法适用于辅助变流器，所述辅助变流器包括至少一个标准变流器模块，各所述标准变流器模块并联；所述标准变流器模块包括前级变换模块和后级逆变模块；所述前级变换模块和所述后级逆变模块通过中间母线连接；所述前级变换模块包括三相交错串联的3个llc谐振dcdc隔离单元；所述后级逆变模块包括三电平dcac逆变单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的辅助变流器控制方法，其特征在于，所述输出电压制式包括380vac制式和440vac制式；
3.根据权利要求1所述的辅助变流器控制方法，其特征在于，在采用多个所述标准变流器模块交流并联运行时，对于所述后级逆变模块采用基于有功功率、无功功率的pq下垂控制算法进行并机控制；
4.根据权利要求3所述的辅助变流器控制方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的辅助变流器控制方法，其特征在于，根据输出电压制式确定采用svpwm或者spwm调制方式来调控所述后级逆变模块。
6.根据权利要求5所述的辅助变流器控制方法，其特征在于，所述输出电压制式包括380vac制式和440vac制式；
7.根据权利要求6所述的辅助变流器控制方法，其特征在于，所述根据中间母线电压确定采用svpwm或者spwm调制方式，包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭诗干，唐建明，黄旭辉，钟康，杨仁宝，高飞，
申请(专利权)人：深圳通业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。