用于軌道交通輔助逆變器的一種新型控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輔助逆變器控制技術(shù)領(lǐng)域，具體提出一種用于軌道交通輔助逆變器的 一種新型控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 軌道交通輔助逆變器是地鐵、動(dòng)車、客車等車輛的主要的供電電源，通過該裝置， 可將直流母線電壓逆變成380V/50HZ的三相交流電，實(shí)現(xiàn)給車輛輔助系統(tǒng)負(fù)載（空調(diào)、冷卻 風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)等）供電。輔助逆變器控制系統(tǒng)作為輔助逆變器的核心，對(duì)輔助逆變器的 性能及可靠性起著重要的作用。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，高性能、高可靠性輔助逆變器的 研宄成為了當(dāng)前電氣傳動(dòng)領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)之一。
[0003] 軌道交通輔助逆變器在實(shí)際運(yùn)行中，由于鐵路配電網(wǎng)的波動(dòng)較大，存在著直流母 線電壓突然跌落、突然抬高或周期性波動(dòng)等母線電壓變化的情況，使得輔助逆變器的性能 往往不能滿足系統(tǒng)要求。因此設(shè)計(jì)一種新型的控制方法，使其能快速響應(yīng)母線電壓變化，從 而抑制母線電壓變化對(duì)輸出電壓造成的影響，這對(duì)提高輔助逆變器的性能與可靠性具有重 要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了抑制母線電壓變化對(duì)輸出電壓造成的影響，本發(fā)明的目的在于提供一種用于 軌道交通輔助逆變器的一種新型控制系統(tǒng)及方法，基于多重復(fù)合微分前饋，以提高輔助逆 變器抗母線電壓變化的能力，保證輔助逆變器輸出電壓穩(wěn)定、可靠。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 用于軌道交通輔助逆變器的一種新型控制系統(tǒng)，包括輸出電壓瞬時(shí)值反饋模塊、 濾波電容電壓前饋模塊和二極管前母線電壓微分前饋模塊；所述輸出電壓瞬時(shí)值反饋模塊 控制輸出電壓有效值穩(wěn)定；濾波電容電壓前饋模塊及時(shí)響應(yīng)母線電壓變化引起的輸出電壓 變化；二極管前母線電壓微分前饋模塊采用母線電壓做微分前饋來彌補(bǔ)濾波電容電壓前饋 模塊的不足。
[0007] 上述所述用于軌道交通輔助逆變器的一種新型控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步 驟：
[0008] 步驟1 :通過輸出電壓瞬時(shí)值反饋模塊控制輸出電壓有效值穩(wěn)定：
[0009] 首先，以任意2路輔助逆變器輸出線電壓作為輸出電壓瞬時(shí)值反饋模塊的輸入信 號(hào)，將輸入信號(hào)經(jīng)Park變換和幅值計(jì)算，得到的數(shù)值反映輸出線電壓有效值，計(jì)算公式如 式⑴和式（2)所示；
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于軌道交通輔助逆變器的一種新型控制系統(tǒng)，其特征在于；包括輸出電壓瞬時(shí)值 反饋模塊、濾波電容電壓前饋模塊和二極管前母線電壓微分前饋模塊；所述輸出電壓瞬時(shí) 值反饋模塊控制輸出電壓有效值穩(wěn)定；濾波電容電壓前饋模塊及時(shí)響應(yīng)母線電壓變化引起 的輸出電壓變化；二極管前母線電壓微分前饋模塊采用母線電壓做微分前饋來彌補(bǔ)濾波電 容電壓前饋模塊的不足。
2. 權(quán)利要求1所述用于軌道交通輔助逆變器的一種新型控制系統(tǒng)的控制方法，其特征 在于；包括如下步驟： 步驟1 ;通過輸出電壓瞬時(shí)值反饋模塊控制輸出電壓有效值穩(wěn)定： 首先，W任意2路輔助逆變器輸出線電壓作為輸出電壓瞬時(shí)值反饋模塊的輸入信號(hào)， 將輸入信號(hào)經(jīng)Park變換和幅值計(jì)算，得到的數(shù)值反映輸出線電壓有效值，計(jì)算公式如式 (1)和式似所示；
其中，V。和Vb是兩路輔助逆變器輸出線電壓；V。和Vb是S相輸出線電壓在兩相靜止坐 標(biāo)系中的分量；Vm是輸出線電壓有效值； 然后，將得到的輸出線電壓有效值Vm與給定輸出線電壓有效值Vuf作比較，即V,=Vtef-Vm，其中V。為誤差電壓； 最后，將誤差電壓V。經(jīng)分段PID調(diào)節(jié)得到反饋調(diào)制比a。，分段PID即根據(jù)誤差電壓V。 的大小，使用不同的PI參數(shù)；當(dāng)V。大于設(shè)定比較電壓Vb時(shí)，使用P較大的PI參數(shù)；當(dāng)V。小 于設(shè)定比較電壓V。時(shí)，使用P較小的PI參數(shù)，使用分段PID能夠提高系統(tǒng)的反饋動(dòng)態(tài)響應(yīng) 速度； 輸出電壓瞬時(shí)值反饋模塊通過反饋調(diào)制比a。能夠快速調(diào)節(jié)輸出電壓有效值，使其跟上 給定輸出線電壓有效值Vuf，得到穩(wěn)定的輸出電壓有效值； 步驟2 ;通過濾波電容電壓前饋模塊抑制母線電壓波動(dòng)對(duì)輸出電壓造成的影響： 若直接將濾波電容電壓V。。。作為前饋輸入，由于母線電壓的快速頻繁波動(dòng)及負(fù)載變化， 極易使得輔助逆變器的輸出出現(xiàn)震蕩，同時(shí)會(huì)造成母線電壓的波動(dòng)；為此首先使濾波電容 電壓V。。。經(jīng)過直流濾波，得到前饋運(yùn)算輸入電壓V'然后將前饋運(yùn)算輸入電壓V'經(jīng) 公式做計(jì)算得前饋調(diào)制比adc; adc=kdc/V'cap做 其中，kd。為前饋系數(shù)，其計(jì)算公式如式（4)所示。
(4) 其中，Vab是輔助逆變器輸出線電壓有效值； 濾波電容電壓前饋模塊通過前饋調(diào)制比3d。調(diào)節(jié)輸出電壓，使輸出電壓不受母線電壓 波動(dòng)影響；當(dāng)母線電壓升高時(shí)，前饋調(diào)制比3d。減?。划?dāng)母線電壓降低時(shí)，前饋調(diào)制比ad。增 加，從而使輸出電壓保持恒定； 步驟3 ;通過二極管前母線電壓微分前饋模塊提高濾波電容電壓前饋模塊的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 速度： 首先取二極管前母線電壓Vd。與前饋運(yùn)算輸入電壓V'。。。作差，并對(duì)差值作微分運(yùn)算， 即（(V'esp-Vj/T=Vd，其中T為采樣周期；Vd是微分前饋運(yùn)算輸入信號(hào)；然后，將微分前 饋運(yùn)算輸入信號(hào)Vd經(jīng)公式（5)計(jì)算得到微分前饋調(diào)制比ad; a<i=Vd/kdc_d(5) 其中，為微分前饋系數(shù)；假設(shè)二極管前母線電壓波動(dòng)范圍為（Vmh，VmJ，對(duì)應(yīng)的前 饋調(diào)制比范圍為（ad。。,。，3d。mJ，在母線電壓波動(dòng)范圍內(nèi)將母線電壓變化與前饋調(diào)制比變化 之間的關(guān)系線性化，由此，計(jì)算得微分前饋系數(shù)，計(jì)算公式如公式（6)所示；
(6) 二極管前母線電壓微分前饋模塊通過微分前饋調(diào)制比3d補(bǔ)償濾波電容電壓前饋模塊 由于濾波算法造成的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)延，從而提高前饋動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度； 步驟4;將輸出電壓瞬時(shí)值反饋模塊、濾波電容電壓前饋模塊和二極管前母線電壓微 分前饋模塊分別輸出的反饋調(diào)制比a。、前饋調(diào)制比3d。和微分前饋調(diào)制比ad求和得到總調(diào) 制比a,總調(diào)制比a經(jīng)過限幅，輸入給SPWM波發(fā)生器，生成6路控制逆變橋IGBT通斷的PWM 波。
【專利摘要】用于軌道交通輔助逆變器的一種新型控制系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括輸出電壓瞬時(shí)值反饋模塊、濾波電容電壓前饋模塊和二極管前母線電壓微分前饋模塊；其控制方法為：1、通過輸出電壓瞬時(shí)值反饋模塊控制輸出電壓有效值穩(wěn)定；2、通過濾波電容電壓前饋模塊抑制母線電壓波動(dòng)對(duì)輸出電壓造成的影響；3、通過二極管前母線電壓微分前饋模塊提高濾波電容電壓前饋模塊的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；4、將輸出電壓瞬時(shí)值反饋模塊、濾波電容電壓前饋模塊和二極管前母線電壓微分前饋模塊分別輸出的反饋調(diào)制比ao、前饋調(diào)制比adc和微分前饋調(diào)制比ad求和得到總調(diào)制比；本發(fā)明基于多重復(fù)合微分前饋，以提高輔助逆變器抗母線電壓變化的能力，保證輔助逆變器輸出電壓穩(wěn)定、可靠。
【IPC分類】H02M7-5387, H02M1-12
【公開號(hào)】CN104796031
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510226812
【發(fā)明人】沈傳文, 惠浩浩, 徐益飛, 劉霄辰
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年5月6日