牽引電力電子變壓器、電力電子變壓器控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子變壓器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種牽引電力電子變壓器、電力電子變壓器控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在電力機車、動車組等牽引傳動系統(tǒng)中，主要是通過傳統(tǒng)的變壓器將交流電壓降到牽引電機以及其它車載電器工作所適合的電壓等級。傳統(tǒng)的變壓器主要由線圈繞組和鐵芯組成，體積和重量都很大。然而，變壓器體積和重量的大小對機車的設(shè)計有很大的影響，特別是在動力分散的高速動車組中，由于要求的牽引功率和回饋的制動功率大，因此需要能夠提供大功率的變壓器，變壓器的功率增大重量和體積也將隨之增大，但是大重量的變壓器將直接影響列車的提速；同時由于分散動力的牽引設(shè)備不再集中安裝在機車上，而是分散安裝在列車的車廂里，體積龐大的變壓器將增加列車的設(shè)計難度，減小載客量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種牽引電力電子變壓器、電力電子變壓器控制方法及系統(tǒng)，在提高列車功率和速度的基礎(chǔ)上減小了變壓器的重量和體積。
[0004]本發(fā)明提供了一種牽引電力電子變壓器，包括:高頻濾波電路、級聯(lián)整流器和DC-DC變換器；其中:
[0005]所述高頻濾波電路與牽引網(wǎng)電連接；
[0006]所述級聯(lián)整流器與所述高頻濾波電路電連接；
[0007]所述DC-DC變換器與所述高頻濾波電路電連接。
[0008]優(yōu)選地，所述高頻濾波電路包括:第一電感、第二電感和第一電容；其中:
[0009]所述第一電感和第二電感串聯(lián)在牽引網(wǎng)和所述級聯(lián)整流器之間；
[0010]所述第一電容和第一電感串聯(lián)在牽引網(wǎng)和地之間。
[0011]優(yōu)選地，所述級聯(lián)整流器包括:N個H型橋式功率模塊和N個第二電容；其中:
[0012]每個第二電容分別與一個H型橋式功率模塊并聯(lián)；
[0013]每個H型橋式功率模塊之間相互串聯(lián)，串聯(lián)后的一端通過所述第一電感和第二電感接入牽引網(wǎng)，另一端接地。
[0014]優(yōu)選地，所述DC-DC變換器包括:N個高頻調(diào)制電路、N個單相次邊雙繞組高頻變壓器和2N個高頻整流電路；其中:
[0015]每個所述高頻調(diào)制電路分別與一個所述H型橋式功率模塊串聯(lián)；
[0016]每個所述單相次邊雙繞組高頻變壓器的原邊分別與一個所述高頻調(diào)制電路串聯(lián);
[0017]每個所述單相次邊雙繞組高頻變壓器的次邊分別與一個所述高頻整流電路串聯(lián)。
[0018]優(yōu)選地，所述級聯(lián)整流器還包括N個儲能裝置；
[0019]所述每個儲能裝置分別與一個所述第二電容并聯(lián)。
[0020]一種牽引電力電子變壓器控制方法，包括:
[0021]采集級聯(lián)整流器的直流電壓、牽引網(wǎng)電壓、牽引網(wǎng)電流；
[0022]將所述級聯(lián)整流器的直流電壓與參考直流電壓進行比較，輸出電壓差值；
[0023]將所述電壓差值進行PI調(diào)節(jié)輸出給定電網(wǎng)電流幅值；
[0024]將所述給定電網(wǎng)電流幅值乘以所述牽引網(wǎng)電壓，輸出電網(wǎng)電流給定值；
[0025]將所述電網(wǎng)電流給定值與牽引網(wǎng)電流進行比較，輸出電流差值；
[0026]將所述電流差值進行PIR調(diào)節(jié)，輸出基波電壓指令；
[0027]將所述牽引網(wǎng)電流進行低頻諧波控制，輸出抑制低次諧波至零的諧波電壓；指令
[0028]將所述級聯(lián)整流器的直流電壓進行電壓微調(diào)控制，將電壓控制至額定值，輸出模塊電壓指令；
[0029]將所述牽引網(wǎng)電壓、諧波電壓和模塊電壓與所述基波電壓進行比較，輸出用于載波移相控制的電壓指令。
[0030]優(yōu)選地，所述方法還包括:
[0031]采集每個高頻調(diào)制電路的直流電壓和單相次邊雙繞組高頻變壓器的次邊直流母線電壓；
[0032]以其中一個高頻調(diào)制電路的直流電壓為參考值，對其余的高頻調(diào)制電路和單相次邊雙繞組高頻變壓器的次邊進行PI調(diào)節(jié)，完成級聯(lián)整流器中電容的電容電壓平衡控制。
[0033]優(yōu)選地，所述方法還包括:
[0034]采集單相次邊雙繞組高頻變壓器原邊繞組交流電流的直流分量；
[0035]將所述單相次邊雙繞組高頻變壓器原邊繞組交流電流的直流分量進行PI調(diào)節(jié)，完成單相次邊雙繞組高頻變壓器的抗飽和控制。
[0036]優(yōu)選地，所述方法還包括:
[0037]判斷級聯(lián)整流器的直流電壓是否大于第一門檻值，若是，則:
[0038]生成第一控制指令，控制儲能裝置進行充電。
[0039]優(yōu)選地，所述方法還包括:
[0040]判斷牽引網(wǎng)電壓是否為零，若是，則:
[0041]判斷級聯(lián)整流器的直流電壓是否小于第二門檻值，若是，則:
[0042]生成第二控制指令，控制儲能裝置進行放電。
[0043]一種牽引電力電子變壓器控制系統(tǒng)，包括:牽引電力電子變壓器和牽引電力電子變壓器控制器，其中:所述牽引電力電子變壓器控制器包括:
[0044]第一采集模塊，用于采集級聯(lián)整流器的直流電壓、牽引網(wǎng)電壓、牽引網(wǎng)電流；
[0045]第一差值比較器，用于將所述級聯(lián)整流器的直流電壓與參考直流電壓進行比較，輸出電壓差值；
[0046]第一 PI調(diào)節(jié)器，用于將所述電壓差值進行PI調(diào)節(jié)輸出給定電網(wǎng)電流幅值；
[0047]乘法器，用于將所述給定電網(wǎng)電流幅值乘以所述牽引網(wǎng)電壓，輸出電網(wǎng)電流給定值；
[0048]PIR調(diào)節(jié)器，用于將所述電流差值進行PIR調(diào)節(jié)，輸出PIR基波電壓指令；
[0049]低頻諧波控制器，用于將所述牽引網(wǎng)電流進行低頻諧波控制，輸出抑制低次諧波至零的諧波電壓指令；
[0050]級聯(lián)模塊電壓微調(diào)控制器，用于將所述級聯(lián)整流器的直流電壓進行電壓微調(diào)控制，將電壓控制至額定值，輸出模塊電壓指令；
[0051]第二差值比較器，用于將所述牽引網(wǎng)電壓、諧波電壓和模塊電壓與所述基波電壓進行比較，輸出用于載波移相控制的電壓指令。
[0052]優(yōu)選地，其特征在于，所述牽引電力電子變壓器控制器還包括:
[0053]第二采集模塊，用于采集每個高頻調(diào)制電路的直流電壓和單相次邊雙繞組高頻變壓器的次邊直流母線電壓；
[0054]第二 PI調(diào)節(jié)器，用于以其中一個高頻調(diào)制電路的直流電壓為參考值，對其余的高頻調(diào)制電路和單相次邊雙繞組高頻變壓器的次邊進行PI調(diào)節(jié)，完成級聯(lián)整流器中電容的電容電壓平衡控制。
[0055]優(yōu)選地，所述牽引電力電子變壓器控制器還包括:
[0056]第三采集模塊，用于采集單相次邊雙繞組高頻變壓器原邊繞組交流電流的直流分量;
[0057]第三PI調(diào)節(jié)器，用于將所述單相次邊雙繞組高頻變壓器原邊繞組交流電流的直流分量進行PI調(diào)節(jié)，完成單相次邊雙繞組高頻變壓器的抗飽和控制。
[0058]優(yōu)選地，所述牽引電力電子變壓器控制器還包括:
[0059]第一判斷模塊，用于判斷級聯(lián)整流器的直流電壓是否大于第一門檻值；
[0060]第一控制器，用于當級聯(lián)整流器的直流電壓大于第一門檻值時，生成第二控制指令，控制儲能裝置進行放電。
[0061]優(yōu)選地，所述牽引電力電子變壓器控制器還包括:
[0062]第二判斷模塊，用于判斷牽引網(wǎng)電壓是否為零；
[0063]第三判斷模塊，用于當牽引網(wǎng)電壓為零時，判斷級聯(lián)整流器的直流電壓是否小于第二門檻值；
[0064]第二控制器，用于當級聯(lián)整流器的直流電壓小于第二門檻值時，生成第二控制指令，控制儲能裝置進行放電。
[0065]由上述方案可知，本發(fā)明提供的一種牽引電力電子變壓器，通過采用高頻濾波電路、級聯(lián)整流器和DC-DC變換器構(gòu)成變壓器，使得構(gòu)成的電力電子變壓器相對于傳統(tǒng)的由鐵芯和線圈繞組構(gòu)成的變壓器重量更輕、體積更小。
【附圖說明】
[0066]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)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0067]圖1為本發(fā)明實施例公開的一種牽引電力電子變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0068]圖2為本發(fā)明實施例公開的一種牽引電力電子變壓器的拓撲圖；
[0069]圖3為本發(fā)明實施例公開的H型橋式功率模塊的電路圖；
[0070]圖4為本發(fā)明實施例公開的儲能裝置的電路圖；
[0071]圖5為本發(fā)明實施例公開的一種牽引電力電子變壓器的控制方法流程圖；
[0072]圖6為本發(fā)明另一實施例公開的一種牽引電