本發(fā)明涉及軌道交通車載設備領(lǐng)域,尤其涉及一種地鐵輔助變流器及其控制方法。
背景技術(shù):
輔助變流器是軌道車輛的重要車載設備,可為整車空調(diào)、空氣壓縮機等三相負載和部分單相負載提供交流電源。傳統(tǒng)輔助變流器多采用工頻變壓器隔離和硬開關(guān)中頻變壓器隔離的方式。工頻隔離方式將直流電逆變成三相交流電后,由工頻變壓器轉(zhuǎn)換為三相工頻電源輸出,由于工頻變壓器工作頻率較低,該類變壓器通常體積重量較大。
另外,目前的地鐵供電制式主要有直流750v和1500v兩種,由于兩種供電制式幅值差較大,現(xiàn)有地鐵輔助變流器主回路拓撲設計和器件選型通常只適用于某一種供電制式。
應該注意,上面對技術(shù)背景的介紹只是為了方便對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整的說明,并方便本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本發(fā)明的背景技術(shù)部分進行了闡述而認為上述技術(shù)方案為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
為了靈活應對兩種供電制式,本發(fā)明實施例提供一種輔助變流器及其控制方法。
為了達到上述目的,本發(fā)明實施例提供一種輔助變流器,包括輸入開關(guān)與預充電單元、輸入濾波單元、前級升壓單元、中頻隔離dc/dc變流器、三相逆變單元、輸出濾波單元以及對外輸出控制單元;所述輸入開關(guān)與預充電單元連接高壓直流母線,用于對直流支撐電容進行預充電;所述輸入開關(guān)與預充電單元包含兩個預充電電阻,所述兩個預充電電阻串聯(lián)或者并聯(lián);所述輸入濾波單元,連接所述輸入開關(guān)與預充電單元,用于濾除直流輸入的諧波和共模干擾;所述前級升壓單元連接所述輸入濾波單元,用于輸出期望的直流電壓;所述前級升壓單元包括兩路boost升壓模塊,所述兩路boost升壓模塊串聯(lián)或者并聯(lián);所述中頻隔離dc/dc變流器為兩個,分別連接所述兩路boost升壓模塊,用于分別對所述兩路boost升壓模塊輸出的直流電壓進行中頻逆變,生成中頻的方波電壓,并對所述中頻的方波電壓進行隔離變壓后整流為中間直流電壓,兩個中頻隔離dc/dc變流器輸出的中間直流電壓并聯(lián)后輸入所述三相逆變單元;所述三相逆變單元連接所述兩個中頻隔離dc/dc變流器,用于將并聯(lián)后的中間直流電壓逆變?yōu)槿喙ゎl交流電;所述輸出濾波單元連接所述三相逆變單元,用于對所述三相工頻交流電進行濾波;所述對外輸出控制單元連接所述輸出濾波單元,用于控制并將所述濾波后的三相工頻交流電輸出給外部負載。
進一步地,在一實施例中,所述輸入開關(guān)與預充電單元包括主接觸器、旁路開關(guān)和所述兩個預充電電阻;所述主接觸器用于接通或斷開所述高壓直流母線上的高壓,所述兩個預充電電阻用于對直流支撐電容進行預充電,所述旁路開關(guān)與所述兩個預充電電阻進行并聯(lián),用于在預充電完成后旁路所述兩個預充電電阻。
進一步地,在一實施例中,所述輸入濾波單元包括正負直流母線濾波電感、正負母線間并聯(lián)的rc串聯(lián)支路,并通過復用所述前級升壓單元中的升壓功能電感,形成lcl濾波器。
進一步地,在一實施例中,所述前級升壓單元包括所述兩路boost升壓模塊,所述每一路boost升壓模塊由升壓功能電感、二極管、igbt和直流電容構(gòu)成,用于維持輸出期望的直流電壓。
進一步地,在一實施例中,所述每一中頻隔離dc/dc變流器包括一llc中頻逆變單元和一不控整流單元;所述llc中頻逆變單元包括單相逆變單元、諧振電容器組和中頻變壓器;所述單相逆變單元與所述boost升壓模塊相連,用于對所述boost升壓模塊輸出的直流電壓進行中頻逆變,生成中頻的方波電壓;所述諧振電容器組與所述中頻變壓器原邊漏感和激磁電感組成llc串聯(lián)諧振回路,所述中頻變壓器對所述中頻的方波電壓進行變壓處理,并實現(xiàn)電氣隔離;所述不控整流單元包括二極管整流橋和電容器組;所述二極管整流橋輸入與所述中頻變壓器副邊相連,輸出與所述三相逆變單元相連,用于將所述中頻變壓器副邊的方波電壓整流為所述中間直流電壓;所述電容器組與所述二極管整流橋的輸出并聯(lián),用于消除線路雜散參數(shù)對llc控制的影響。
進一步地,在一實施例中,所述三相逆變單元包括低壓直流支撐電容和三相逆變器;所述三相逆變器用于將所述不控整流單元輸出的直流電逆變?yōu)槿喙ゎl交流電,輸出給所述輸出濾波單元;所述低壓直流支撐電容用于穩(wěn)定所述三相逆變器的輸入電壓。
進一步地,在一實施例中,所述輸出濾波單元包括三相交流電感和三相交流電容,用于對所述三相逆變器輸出的三相工頻交流電進行濾波。
進一步地,在一實施例中,所述對外輸出控制單元包括三相輸出接觸器和庫用電預充電電路;所述三相輸出接觸器連接所述輸出濾波單元,用于在正常運行工況下控制輔助變流器的負載的接通或斷開;所述庫用電預充電電路用于在外接庫用電工況時,通過所述三相逆變器的反并聯(lián)二極管對所述低壓直流支撐電容進行預充電,預充電完成后閉合所述三相輸出接觸器,為充電機供電。
進一步地,在一實施例中,當供電制式為1500v時,所述兩個預充電電阻串聯(lián),對所述直流支撐電容進行預充電;
所述前級升壓單元的兩個boost升壓模塊串聯(lián),且所述每一boost升壓模塊連接一中頻隔離dc/dc變流器。
進一步地,在一實施例中,當供電制式為750v時,所述兩個預充電電阻并聯(lián),對所述直流支撐電容進行預充電;
所述前級升壓單元的兩個boost升壓模塊并聯(lián),且所述每一boost升壓模塊連接一中頻隔離dc/dc變流器。
為了達到上述目的,本發(fā)明實施例還提供一種對如上述的輔助變流器的控制方法,包括:以低壓直流母線電壓為穩(wěn)定對象,其給定值減去實際值的差值,輸入給第一調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器的輸出作為第一前級升壓單元和第二前級升壓單元的輸出電壓之和的給定值;所述第一前級升壓單元和第二前級升壓單元的輸出電壓之和的給定值減去實際值的差值輸入給第二調(diào)節(jié)器,所述第二調(diào)節(jié)器的輸出作為前級升壓單元輸入電流的給定值;所述前級升壓單元輸入電流的給定值減去實際值的差值,輸入給第三調(diào)節(jié)器,所述第三調(diào)節(jié)器的輸出作為所述前級升壓單元占空比的給定值;第一前級升壓單元和第二前級升壓單元的輸出電壓平均值減去所述第一前級升壓單元的輸出電壓的差,輸入給第四調(diào)節(jié)器,經(jīng)過限幅后,輸出為占空比修正值;所述前級升壓單元占空比的給定值減去所述占空比修正值得到所述第一前級升壓單元的占空比;所述前級升壓單元占空比的給定值加上所述占空比修正值得到所述第二前級升壓單元的占空比。
為了達到上述目的,本發(fā)明實施例還提供一種對如上述的輔助變流器的控制方法,包括:以低壓直流母線電壓為穩(wěn)定對象,其給定值減去實際值的差值,輸入給第一調(diào)節(jié)器,作為前級升壓單元輸出電壓給定值;第一前級升壓單元和第二前級升壓單元的輸入電流平均值減去所述第一前級升壓單元輸入電流的差,輸入給第二調(diào)節(jié)器,經(jīng)過限幅后,輸出為前級升壓單元輸出電壓修正值;所述前級升壓單元輸出電壓給定值加上所述前級升壓單元輸出電壓修正值,得到所述第一前級升壓單元輸出電壓給定值;所述前級升壓單元輸出電壓給定值減去所述前級升壓單元輸出電壓修正值,得到所述第二前級升壓單元輸出電壓給定值;所述第一前級升壓單元輸出電壓給定值減去實際值的差值,輸入給第三調(diào)節(jié)器,所述第三調(diào)節(jié)器的輸出作為所述第一前級升壓單元輸入電流的給定值;所述第二前級升壓單元輸出電壓給定值減去實際值的差值,輸入給第四調(diào)節(jié)器,所述第四調(diào)節(jié)器的輸出作為所述第二前級升壓單元輸入電流的給定值;所述第一前級升壓單元輸入電流的給定值減去實際值的差值,輸入給第五調(diào)節(jié)器,所述第五調(diào)節(jié)器的輸出作為第一前級升壓單元占空比的給定值;所述第二前級升壓單元輸入電流的給定值減去實際值的差值,輸入給第六調(diào)節(jié)器,所述第六調(diào)節(jié)器的輸出作為所述第二前級升壓單元占空比的給定值。
本發(fā)明實施例的輔助變流器及其控制方法所產(chǎn)生的有益效果為:本發(fā)明僅通過改變預充電電阻和前級升壓單元的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)即可靈活應對1500v和750v兩種供電制式;通過前級升壓單元和中頻dcdc變流器的配合控制,實現(xiàn)了兩套電路輸入并聯(lián)時的均流,使得兩套電路能夠功率均分;通過前級升壓單元和中頻dc/dc變流器的配合控制,實現(xiàn)了兩套電路輸入串聯(lián)時的均壓,使得兩套電路都工作在安全的電壓范圍內(nèi);通過主動控制,實現(xiàn)了無變壓器隔離的多臺輔助變流器并聯(lián)功能。
參照后文的說明和附圖,詳細公開了本發(fā)明的特定實施方式,指明了本發(fā)明的原理可以被采用的方式。應該理解,本發(fā)明的實施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附權(quán)利要求的精神和條款的范圍內(nèi),本發(fā)明的實施方式包括許多改變、修改和等同。
針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用,與其它實施方式中的特征相組合,或替代其它實施方式中的特征。
應該強調(diào),術(shù)語“包括/包含”在本文使用時指特征、整件、步驟或組件的存在,但并不排除一個或更多個其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明一實施例的應對直流1500v供電制式的輔助變流器的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明一實施例的應對直流750v供電制式的輔助變流器的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為本發(fā)明另一實施例的應對直流1500v供電制式的輔助變流器的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為本發(fā)明另一實施例的應對直流750v供電制式的輔助變流器的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5為本發(fā)明一實施例的應對直流1500v供電制式的輔助變流器的具體電路結(jié)構(gòu)圖;
圖6為本發(fā)明一實施例的應對直流750v供電制式的輔助變流器的具體電路結(jié)構(gòu)圖;
圖7為本發(fā)明實施例的應對直流1500v供電制式的控制算法原理圖;
圖8為本發(fā)明實施例的應對直流750v供電制式的控制算法原理圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本領(lǐng)域技術(shù)技術(shù)人員知道,本發(fā)明的實施方式可以實現(xiàn)為一種系統(tǒng)、裝置、設備、方法或計算機程序產(chǎn)品。因此,本公開可以具體實現(xiàn)為以下形式,即:完全的硬件、完全的軟件(包括固件、駐留軟件、微代碼等),或者硬件和軟件結(jié)合的形式。
下面參考本發(fā)明的若干代表性實施方式,詳細闡釋本發(fā)明的原理和精神。
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有輔助變流器的不足,提供一種采用新的主回路拓撲結(jié)構(gòu)和新的控制方法的輔助變流器,以實現(xiàn)地鐵輔助變流器小型、輕量和高效的目的,同時,本發(fā)明的輔助變流器可以應對幅值差較大的不同的供電制式,例如現(xiàn)有的地鐵供電制式直流750v和直流1500v。但是,本發(fā)明不限于這兩種供電制式,只要是通過本發(fā)明的輔助變流器結(jié)構(gòu)和控制方法能達成的供電制式的不同規(guī)格,均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
以下實施例通過直流750v和1500v兩種供電制式對本發(fā)明的輔助變流器和控制方法進行描述。
圖1和圖2為本發(fā)明實施例的適應多種供電制式的輔助變流器的結(jié)構(gòu)示意圖。其中,圖1為應對1500v供電制式的輔助變流器的結(jié)構(gòu)示意圖,圖2為應對720v供電制式的輔助變流器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1和圖2所示,本實施例的輔助變流器包括:輸入開關(guān)與預充電單元、輸入濾波單元、前級升壓單元、中頻隔離dc/dc變流器、三相逆變單元、輸出濾波單元以及對外輸出控制單元。
所述輸入開關(guān)與預充電單元連接高壓直流母線,用于對直流支撐電容進行預充電;所述輸入開關(guān)與預充電單元包含兩個預充電電阻,所述兩個預充電電阻串聯(lián)或者并聯(lián),當供電制式為1500v時,對應圖1所示,兩個預充電電阻串聯(lián),當供電制式為750v時,對應圖2所示,兩個預充電電阻并聯(lián);所述輸入濾波單元,連接所述輸入開關(guān)與預充電單元,用于濾除直流輸入的諧波和共模干擾;所述前級升壓單元連接所述輸入濾波單元,用于輸出期望的直流電壓;所述前級升壓單元包括兩路boost升壓模塊,所述兩路boost升壓模塊串聯(lián)或者并聯(lián)。當供電制式為1500v時,對應圖1所示,兩路boost升壓模塊串聯(lián),當供電制式為750v時,對應圖2所示,兩路boost升壓模塊并聯(lián);所述中頻隔離dc/dc變流器為兩個,分別連接所述兩路boost升壓模塊,用于分別對所述兩路boost升壓模塊輸出的直流電壓進行中頻逆變,生成中頻的方波電壓,并對所述中頻的方波電壓進行隔離變壓后整流為中間直流電壓,兩個中頻隔離dc/dc變流器輸出的中間直流電壓并聯(lián)后輸入所述三相逆變單元;所述三相逆變單元連接所述兩個中頻隔離dc/dc變流器,用于將并聯(lián)后的中間直流電壓逆變?yōu)槿喙ゎl交流電;所述輸出濾波單元連接所述三相逆變單元,用于對所述三相工頻交流電進行濾波;所述對外輸出控制單元連接所述輸出濾波單元,用于控制并將所述濾波后的三相工頻交流電輸出給外部負載。
以下分別介紹本實施例的適應多種供電制式的輔助變流器的每個組成部件。
1.輸入開關(guān)與預充電單元,其包括:主接觸器、旁路開關(guān)和兩個預充電電阻,所述主接觸器用于接通或斷開高壓,所述預充電電阻采用串聯(lián)和并聯(lián)方式分別應對1500v和750v供電制式下對直流支撐電容進行預充電,所述旁路開關(guān)在預充電完成后旁路預充電電阻。當供電制式為1500v時,對應圖1所示,兩個預充電電阻串聯(lián),當供電制式為750v時,對應圖2所示,兩個預充電電阻并聯(lián)。
2.輸入濾波單元,輸入端與列車高壓直流母線相連,由電感、電容、電阻構(gòu)成;輸出端與前級升壓單元相連,用于濾除接觸網(wǎng)側(cè)的諧波分量。
3.前級升壓單元,其包括:功能電感、兩路boost模塊、直流支撐電容各兩套,兩路boost模塊采用串聯(lián)和并聯(lián)方式分別應對1500v和750v供電制式,維持輸出期望直流電壓;并通過調(diào)節(jié)boost模塊中開關(guān)管的占空比,實現(xiàn)1500v制式下兩套前級升壓單元的輸出均壓,實現(xiàn)750v制式下兩套前級升壓單元的輸入均流。
4.中頻隔離dc/dc變流器,其包括單相逆變單元、中頻變壓器與諧振元件、不控整流單元各兩套。兩個單相逆變單元分別與兩套boost模塊相連,并進行中頻逆變。所述中頻相對于工頻50hz而言,其工作頻率可在5khz~100khz范圍內(nèi),根據(jù)主要部件的能力,通??稍O置為18khz~25khz范圍內(nèi)。
所述中頻變壓器與諧振元件,諧振元件包括諧振電容器和必要的諧振電感,諧振電感可集成到中頻變壓器中。諧振電容器與所述中頻變壓器原邊漏感和激磁電感組成llc串聯(lián)諧振回路,所述中頻變壓器完成原副邊變壓功能,并起到電氣隔離作用;
不控整流單元,包括兩套二極管整流橋和一套電容器組,兩套整流橋輸入分別與變壓器副邊相連,輸出并聯(lián)與后級三相逆變單元相連,所述整流橋用于將變壓器副邊方波電壓整流為低壓直流母線的電壓,所述電容器組用于消除線路電感對llc控制的影響。
4.三相逆變單元,包括低壓直流支撐電容組和三相逆變器,輸入與不控整流單元相連,輸出與輸出濾波單元相連,所述三相逆變單元用于將直流電逆變?yōu)槿喙ゎl交流電,所述低壓直流支撐電容組用于穩(wěn)定逆變器輸入電壓;
5.輸出濾波單元,包括三相電感、三相電容和電容放電電阻,用于對三相逆變器輸出電壓進行濾波;
6.對外輸出控制單元,包括三相輸出接觸器和庫用電預充電電路,所述三相輸出接觸器用于接通或斷開輔助變流器負載,所述庫用電預充電電路用于在外接庫用電工況時通過三相逆變器不控整流對直流電容充電,可供充電機工作方便調(diào)試。
圖3和圖4為分別對應1500v和750v供電制式的輔助變流器的一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5和圖6為分別對應1500v和750v供電制式的輔助變流器的具體電路圖。同時參考圖3、圖4、圖5和圖6,本實施例的輔助變流器具體實施方式如下:
1.接觸網(wǎng)電壓通過輸入開關(guān)與預充電電路2對直流電容進行預充電,預充電電阻有兩個(圖3和圖4中均以一個電阻表達電阻串聯(lián)和并聯(lián)的效果),其中1500v供電制式下兩個電阻串聯(lián),750v供電制式下,兩個電阻并聯(lián);預充電完成后,旁路開關(guān)閉合,預充電過程結(jié)束。
2.接觸網(wǎng)電壓經(jīng)過輸入開關(guān)與預充電電路2后,由輸入濾波單元1進入,濾除了接觸網(wǎng)上大量諧波和共模干擾。
3.濾波后的電壓與前級升壓單元1和前級升壓單元2相連,前級升壓單元包含兩套boost模塊3,每套模塊可為單路boost電路,也可由兩路boost并聯(lián)構(gòu)成;在1500v供電制式下,如圖5所示,兩套boost模塊串聯(lián)運行,共用一個功能電感,在750v供電制式下,如圖6所示,兩套boost模塊并聯(lián)運行,并錯相180°,各用一個功能電感;不管何種模式,并且不管接觸網(wǎng)電壓如何波動,boost電路均輸出兩路穩(wěn)定的直流電壓供給兩套中頻dc/dc單元。
4.boost電路輸出連接全橋llc諧振變換單元4,其中兩個串聯(lián)諧振電感復用中頻變壓器5的原邊漏感和激磁電感,通過單相逆變模塊開關(guān)頻率和兩個諧振頻率的配合,使得變壓器原邊逆變電路工作在零電壓軟開關(guān)狀態(tài),變壓器副邊的二極管整流橋6工作在零電流軟開關(guān)狀態(tài),在完成電壓轉(zhuǎn)換的同時提高了系統(tǒng)效率。
三相逆變器8之前的部分,其控制目標為:穩(wěn)定低壓直流支撐電容12的電壓,并保證較高的變換效率。為實現(xiàn)這一目標,采取的控制思路為:通過改變boost模塊3開關(guān)管的占空比來實現(xiàn)對目標電壓的控制,llc部分采用相對固定的開關(guān)方式保證轉(zhuǎn)換的高效率。
為了應對1500v供電制式,需對兩套前級升壓單元和中頻dc/dc單元實施均壓控制。如圖5所示,采用的控制方式為:
以低壓直流支撐電容12的電壓閉環(huán)為控制外環(huán),其輸出作為中壓電容14和15的電壓之和指令,中間電壓環(huán)的輸出用來調(diào)整輸入電感16的電流,電流內(nèi)環(huán)輸出作為開關(guān)管初步占空比。為了保證均壓,將中壓電容14和15的電壓差通過調(diào)節(jié)器并限幅后得到占空比微調(diào)值,將開關(guān)管初步占空比分別減去和加上占空比微調(diào)值,作為上下兩套boost開關(guān)指令。在保證電容14和15均壓后,還可通過小范圍內(nèi)調(diào)整llc逆變頻率來應對硬件不一致帶來的后級不均流問題。上述調(diào)節(jié)器可根據(jù)需要使用p調(diào)節(jié)、pi調(diào)節(jié)或pid調(diào)節(jié)。
具體實現(xiàn)的控制算法原理如圖7所示:
以低壓直流母線電壓為穩(wěn)定對象,其給定值減去實際值的差值,輸入給調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器的輸出作為“前級升壓單元1和前級升壓單元2的輸出電壓之和”給定值;
“前級升壓單元1和前級升壓單元2的輸出電壓之和”給定值減去實際值的差值輸入給調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器的輸出作為“前級升壓單元輸入電流”的給定值;
“前級升壓單元輸入電流”的給定值減去實際值的差值,輸入給調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器的輸出作為“前級升壓單元占空比”的給定值;
為了保證均壓,輔以中壓電容14和15的電壓差來微調(diào)兩套boost電路的占空比:
“前級升壓單元1和前級升壓單元2輸出電壓平均值”減去“前級升壓單元1輸出電壓”的差,輸入給調(diào)節(jié)器,經(jīng)過限幅后,輸出為“占空比修正值”;
“前級升壓單元占空比”減去“占空比修正值”得到“前級升壓單元1占空比”,
“前級升壓單元占空比”加上“占空比修正值”得到“前級升壓單元2占空比”。
在保證前級升壓單元1和前級升壓單元2均壓后,還可通過小范圍內(nèi)調(diào)整llc逆變頻率來應對硬件不一致帶來的后級不均流問題。
通過上述控制,既保證了低壓直流母線電壓的穩(wěn)定,又實現(xiàn)了兩套并聯(lián)電路的均壓控制。
為了應對750v供電制式,需對兩套前級升壓單元和中頻dc/dc單元實施均流控制。如圖6所示,采用的控制方式為:
以低壓直流支撐電容12的電壓閉環(huán)為控制外環(huán),得到中壓直流支撐電容14和15電壓的初步指令。為保證均流效果,以升壓電路的輸入電感16和輸入電感17的電流差值,通過調(diào)節(jié)器并限幅后得到電容14和15電壓指令的微調(diào)值,最終電容14和電容15的電壓指令為初步指令加上和減去微調(diào)值。電容14和15的電壓閉環(huán)輸出作為輸入電流指令,再通過電流內(nèi)環(huán)最終得到開關(guān)管脈沖信號。上述調(diào)節(jié)器可根據(jù)需要使用p調(diào)節(jié)、pi調(diào)節(jié)或pid調(diào)節(jié)。
具體實現(xiàn)的控制算法原理如圖8所示:
以低壓直流母線電壓為穩(wěn)定對象,其給定值減去實際值的差值,輸入給調(diào)節(jié)器,作為“前級升壓單元輸出電壓給定值”;
“前級升壓單元1和前級升壓單元2輸入電流平均值”減去“前級升壓單元1輸入電流”的差,輸入給調(diào)節(jié)器,經(jīng)過限幅后,輸出為“前級升壓單元輸出電壓修正值”;
“前級升壓單元輸出電壓給定值”加上“前級升壓單元輸出電壓修正值”,得到“前級升壓單元1輸出電壓給定值”;
“前級升壓單元輸出電壓給定值”減去“前級升壓單元輸出電壓修正值”,得到“前級升壓單元2輸出電壓給定值”;
“前級升壓單元1輸出電壓”給定值減去實際值的差值,輸入給調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器的輸出作為“前級升壓單元1輸入電流”的給定值;
“前級升壓單元2輸出電壓”給定值減去實際值的差值,輸入給調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器的輸出作為“前級升壓單元2輸入電流”的給定值;
“前級升壓單元1輸入電流”給定值減去實際值的差值,輸入給調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器的輸出作為“前級升壓單元1占空比”的給定值;
“前級升壓單元2輸入電流”給定值減去實際值的差值,輸入給調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器的輸出作為“前級升壓單元2占空比”的給定值。
通過上述控制,既保證了中頻變換單元輸出電壓的穩(wěn)定,又實現(xiàn)了兩套并聯(lián)電路的均流控制。
5.二極管整流橋輸出直流電壓,經(jīng)三相逆變器8逆變?yōu)槿喙ゎl交流電。三相逆變器具備無互聯(lián)線并聯(lián)控制功能,根據(jù)負載功率在公差范圍內(nèi)調(diào)整三相工頻交流電的幅值和頻率,保證整列并聯(lián)機組功率平衡。
6.三相逆變器輸出經(jīng)正弦濾波器9濾波后與輸出接觸器10相連。輸出接觸器有兩個作用:正常運行工況下控制負載的接通與斷開;在外接庫用電工況下,庫用電先通過輸出端的預充電電路11,經(jīng)過三相逆變器反并聯(lián)二極管給低壓直流支撐電容12充電,充電完成后,輸出接觸器10閉合,輸出端預充電接觸器11斷開,庫用電經(jīng)輸出接觸器10和逆變器的反并聯(lián)二極管給直流環(huán)節(jié)供電,可供給充電機13工作,便于庫內(nèi)或站內(nèi)調(diào)試。
本發(fā)明實施例的輔助變流器及其控制方法所產(chǎn)生的有益效果為:
1.本發(fā)明僅通過改變預充電電阻和前級升壓單元的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)即可靈活應對1500v和750v兩種供電制式;
2.本發(fā)明通過前級升壓單元和中頻dcdc變流器的配合控制,實現(xiàn)了兩套電路輸入并聯(lián)時的均流,使得兩套電路能夠功率均分;
3.本發(fā)明通過前級升壓單元和中頻dc/dc變流器的配合控制,實現(xiàn)了兩套電路輸入串聯(lián)時的均壓,使得兩套電路都工作在安全的電壓范圍內(nèi);
4.本發(fā)明通過主動控制,實現(xiàn)了無變壓器隔離的多臺輔助變流器并聯(lián)功能。
本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應明白,本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此,本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且,本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。
本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、設備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合??商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器以產(chǎn)生一個機器,使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中,使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品,該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備上,使得在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理,從而在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
本發(fā)明中應用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述,以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想;同時,對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員,依據(jù)本發(fā)明的思想,在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處,綜上所述,本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。