[发明专利]用于大功率永磁直驱系统的牵引变流器及其控制方法

说明书

本公开提供一种用于大功率永磁直驱系统的牵引变流器及其控制方法，牵引变流器包括三个牵引变流单元以及辅助变流单元，其中，每一所述牵引变流单元包括预充电回路、四象限整流电路、中间直流回路、逆变器电路以及牵引控制单元，所述牵引控制单元包括用于控制所述四象限整流电路运行的四象限脉冲整流器以及用于控制所述逆变器电路运行的逆变器控制电路。本公开提供的牵引变流器可以应用于大功率永磁直驱系统。

技术领域

本公开涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种大功率永磁直驱系统用牵引变流器及控制方法。

背景技术

随着高性能永磁材料技术的发展和产业的深入，永磁电机技术和产品从基础研究阶段正在向大功率、适用型、宽范围和多领域方向发展。

现阶段我国铁路机车一般采用异步电机驱动技术。在异步电机驱动技术中，由于异步电机中齿轮箱等部件的存在，有约2％的齿轮传动效率在运行中损失。此外，异步电机还存在驱动噪音大、润滑不便、密封不良等问题。而永磁电机具有结构简单、功率因数高等优点，因此采用永磁电机替代异步电机是机车研发领域未来的重要发展方向。

由于目前大功率驱动系统中的牵引变流器均为配套异步电机使用，因此需要设计一种用于大功率永磁直驱系统的牵引变流器，以配合永磁同步电机运行，满足技术发展需要。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种用于大功率永磁直驱系统的牵引变流器及其控制方法，用于至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的用于大功率永磁直驱系统的牵引变流器的技术空白问题。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种用于大功率永磁直驱系统的牵引变流器，包括三个牵引变流单元，每一牵引变流单元包括：

预充电回路；

四象限整流电路；

中间直流回路；

逆变器电路，包括驱动板，驱动板的动态有源钳位电压分为3700V和4400V两级；以及

牵引控制单元，包括：

四象限脉冲整流器，耦接于四象限整流电路，用于控制四象限整流电路运行；

逆变器控制电路，耦接于电机和逆变器电路，用于根据电机的转速控制逆变器电路运行。

可选的，逆变器控制电路包括：

转速判断模块，用于检测电机转速，在电机转速小于等于预设值时发送第一信号，在电机转速大于预设值时发送第二信号；

MTPA控制信号产生模块，用于响应第一信号，采用MTPA方式生成控制信号；

弱磁控制信号产生模块，用于响应第二信号，采用弱磁方式生成控制信号。

可选的，逆变器控制电路还包括：

信号调制模块，用于在电机转速位于第一取值区域时，根据电机转速采用异步调制方式确定对控制信号进行调制的调制频率，在电机转速位于第二取值区域时，根据电机转速采用中间60度同步调制方式确定对控制信号进行调制的调制频率，以及在电机转速位于第三取值区域时，根据电机转速采用方波调制方式确定对控制信号进行调制的调制频率。

可选的，四象限脉冲整流器包括：

电压控制闭环电路，用于控制直流母线电压为预设电压值；

电流控制闭环电路，用于控制交流电流的电流波形为正弦波。

可选的，还包括：