用于轨道交通辅助逆变器的一种新型控制系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及辅助逆变器控制技术领域，具体提出一种用于轨道交通辅助逆变器的 一种新型控制系统及方法。
【背景技术】
[0002] 轨道交通辅助逆变器是地铁、动车、客车等车辆的主要的供电电源，通过该装置， 可将直流母线电压逆变成380V/50HZ的三相交流电，实现给车辆辅助系统负载（空调、冷却 风机、空气压缩机等）供电。辅助逆变器控制系统作为辅助逆变器的核心，对辅助逆变器的 性能及可靠性起着重要的作用。随着信息技术的不断发展，高性能、高可靠性辅助逆变器的 研宄成为了当前电气传动领域关注的焦点之一。
[0003] 轨道交通辅助逆变器在实际运行中，由于铁路配电网的波动较大，存在着直流母 线电压突然跌落、突然抬高或周期性波动等母线电压变化的情况，使得辅助逆变器的性能 往往不能满足系统要求。因此设计一种新型的控制方法，使其能快速响应母线电压变化，从 而抑制母线电压变化对输出电压造成的影响，这对提高辅助逆变器的性能与可靠性具有重 要意义。
【发明内容】
[0004] 为了抑制母线电压变化对输出电压造成的影响，本发明的目的在于提供一种用于 轨道交通辅助逆变器的一种新型控制系统及方法，基于多重复合微分前馈，以提高辅助逆 变器抗母线电压变化的能力，保证辅助逆变器输出电压稳定、可靠。
[0005] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0006] 用于轨道交通辅助逆变器的一种新型控制系统，包括输出电压瞬时值反馈模块、 滤波电容电压前馈模块和二极管前母线电压微分前馈模块；所述输出电压瞬时值反馈模块 控制输出电压有效值稳定；滤波电容电压前馈模块及时响应母线电压变化引起的输出电压 变化；二极管前母线电压微分前馈模块采用母线电压做微分前馈来弥补滤波电容电压前馈 模块的不足。
[0007] 上述所述用于轨道交通辅助逆变器的一种新型控制系统的控制方法，包括如下步 骤：
[0008] 步骤1 :通过输出电压瞬时值反馈模块控制输出电压有效值稳定：
[0009] 首先，以任意2路辅助逆变器输出线电压作为输出电压瞬时值反馈模块的输入信 号，将输入信号经Park变换和幅值计算，得到的数值反映输出线电压有效值，计算公式如 式⑴和式（2)所示；
[0010]
【主权项】
1. 用于轨道交通辅助逆变器的一种新型控制系统，其特征在于；包括输出电压瞬时值 反馈模块、滤波电容电压前馈模块和二极管前母线电压微分前馈模块；所述输出电压瞬时 值反馈模块控制输出电压有效值稳定；滤波电容电压前馈模块及时响应母线电压变化引起 的输出电压变化；二极管前母线电压微分前馈模块采用母线电压做微分前馈来弥补滤波电 容电压前馈模块的不足。
2. 权利要求1所述用于轨道交通辅助逆变器的一种新型控制系统的控制方法，其特征 在于；包括如下步骤： 步骤1 ;通过输出电压瞬时值反馈模块控制输出电压有效值稳定： 首先，W任意2路辅助逆变器输出线电压作为输出电压瞬时值反馈模块的输入信号， 将输入信号经Park变换和幅值计算，得到的数值反映输出线电压有效值，计算公式如式 (1)和式似所示；
其中，V。和Vb是两路辅助逆变器输出线电压；V。和Vb是S相输出线电压在两相静止坐 标系中的分量；Vm是输出线电压有效值； 然后，将得到的输出线电压有效值Vm与给定输出线电压有效值Vuf作比较，即V,=Vtef-Vm，其中V。为误差电压； 最后，将误差电压V。经分段PID调节得到反馈调制比a。，分段PID即根据误差电压V。 的大小，使用不同的PI参数；当V。大于设定比较电压Vb时，使用P较大的PI参数；当V。小 于设定比较电压V。时，使用P较小的PI参数，使用分段PID能够提高系统的反馈动态响应 速度； 输出电压瞬时值反馈模块通过反馈调制比a。能够快速调节输出电压有效值，使其跟上 给定输出线电压有效值Vuf，得到稳定的输出电压有效值； 步骤2 ;通过滤波电容电压前馈模块抑制母线电压波动对输出电压造成的影响： 若直接将滤波电容电压V。。。作为前馈输入，由于母线电压的快速频繁波动及负载变化， 极易使得辅助逆变器的输出出现震荡，同时会造成母线电压的波动；为此首先使滤波电容 电压V。。。经过直流滤波，得到前馈运算输入电压V'然后将前馈运算输入电压V'经 公式做计算得前馈调制比adc; adc=kdc/V'cap做 其中，kd。为前馈系数，其计算公式如式（4)所示。
(4) 其中，Vab是辅助逆变器输出线电压有效值； 滤波电容电压前馈模块通过前馈调制比3d。调节输出电压，使输出电压不受母线电压 波动影响；当母线电压升高时，前馈调制比3d。减小；当母线电压降低时，前馈调制比ad。增 加，从而使输出电压保持恒定； 步骤3 ;通过二极管前母线电压微分前馈模块提高滤波电容电压前馈模块的动态响应 速度： 首先取二极管前母线电压Vd。与前馈运算输入电压V'。。。作差，并对差值作微分运算， 即（(V'esp-Vj/T=Vd，其中T为采样周期；Vd是微分前馈运算输入信号；然后，将微分前 馈运算输入信号Vd经公式（5)计算得到微分前馈调制比ad; a<i=Vd/kdc_d(5) 其中，为微分前馈系数；假设二极管前母线电压波动范围为（Vmh，VmJ，对应的前 馈调制比范围为（ad。。,。，3d。mJ，在母线电压波动范围内将母线电压变化与前馈调制比变化 之间的关系线性化，由此，计算得微分前馈系数，计算公式如公式（6)所示；
(6) 二极管前母线电压微分前馈模块通过微分前馈调制比3d补偿滤波电容电压前馈模块 由于滤波算法造成的动态响应时延，从而提高前馈动态响应速度； 步骤4;将输出电压瞬时值反馈模块、滤波电容电压前馈模块和二极管前母线电压微 分前馈模块分别输出的反馈调制比a。、前馈调制比3d。和微分前馈调制比ad求和得到总调 制比a,总调制比a经过限幅，输入给SPWM波发生器，生成6路控制逆变桥IGBT通断的PWM 波。
【专利摘要】用于轨道交通辅助逆变器的一种新型控制系统及方法，该系统包括输出电压瞬时值反馈模块、滤波电容电压前馈模块和二极管前母线电压微分前馈模块；其控制方法为：1、通过输出电压瞬时值反馈模块控制输出电压有效值稳定；2、通过滤波电容电压前馈模块抑制母线电压波动对输出电压造成的影响；3、通过二极管前母线电压微分前馈模块提高滤波电容电压前馈模块的动态响应速度；4、将输出电压瞬时值反馈模块、滤波电容电压前馈模块和二极管前母线电压微分前馈模块分别输出的反馈调制比ao、前馈调制比adc和微分前馈调制比ad求和得到总调制比；本发明基于多重复合微分前馈，以提高辅助逆变器抗母线电压变化的能力，保证辅助逆变器输出电压稳定、可靠。
【IPC分类】H02M7-5387, H02M1-12
【公开号】CN104796031
【申请号】CN201510226812
【发明人】沈传文, 惠浩浩, 徐益飞, 刘霄辰
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年5月6日