[发明专利]一种牵引逆变器斩波控制系统

说明书

一种牵引逆变器斩波控制系统，包括双桥IGBT斩波单元、控制单元，控制单元的信号处理模块与功率计算模块连接，将外部输入处理后的电压、电流、转速信号传给功率计算模块；信号处理模块又与模式选择模块连接，将外部输入处理后的电压信号传给模式选择模块；功率计算模块又与模式选择模块连接，将计算得到的功率传给模式选择模块；功率计算模块、模式选择模块又都和占空比计算模块连接，将功率计算模块输出功率和模式选择模块输出的模式传给占空比计算模块；占空比计算模块与脉冲生成模块连接，将生成的占空比信号传给脉冲生成模块，使脉冲生成模块产生相应的PWM信号间接控制双桥IGBT斩波单元。集成度高，处理速度快，执行效率高，且编程灵活，方便，解决传统斩波控制时电压不平稳的问题。

技术领域

本发明涉及一种牵引逆变器，尤其是涉及牵引逆变器斩波控制系统。

背景技术

牵引逆变器，是城轨车辆牵引系统中的核心，主要给异步电机或永磁电机提供变压变频的三相电源，进而实现车辆的牵引和制动控制。其中牵引逆变器主要包括直流部分（如预充电、LC滤波）、斩波部分以及逆变部分。制动斩波部分采用大功率电力电子元件IGBT，用于车辆在制动工况下，当制动能量无法回馈电网时，且网压超过设定电压值，通过制动斩波单元将制动能量消耗制动电阻上，并保证中间电压的平稳，有利于车辆电机控制，制动斩波的控制形式常采用PWM斩波控制。

以往逆变器斩波控制系统是斩波模块采用单IGBT，控制板卡采用单MCU控制，控制形式常采用PWM斩波控制。单IGBT的发热量高，斩波控制的实时性差，中间电压控制不平稳（中间电压的稳定直接影响高性能电机算法的实施）。此外还占用MCU有限的引脚资源，大大降低了MCU的速度和效率，不利于整体算法实施。

发明内容

本发明的目的是提供一种以双桥IGBT为斩波单元、基于MCU和FPGA为核心的控制单元的逆变器斩波控制系统，主要解决单IGBT的发热量高，斩波控制的实时性差，中间电压控制不平稳等问题。其次解决传统平台占用和影响MCU有限的引脚资源、速度和效率的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种牵引逆变器斩波控制系统，其特征在于：包括双桥IGBT斩波单元、控制单元，其中控制单元包含信号处理模块、功率计算模块、模式选择模块、占空比计算模块以及脉冲生成模块，信号处理模块与功率计算模块连接，将外部输入处理后的电压、电流、转速信号传给功率计算模块；信号处理模块又与模式选择模块连接，将外部输入处理后的电压信号传给模式选择模块；功率计算模块又与模式选择模块连接，将计算得到的功率传给模式选择模块；功率计算模块、模式选择模块又都和占空比计算模块连接，将功率计算模块输出功率和模式选择模块输出的模式传给占空比计算模块；占空比计算模块与脉冲生成模块连接，将生成的占空比信号传给脉冲生成模块，使脉冲生成模块产生相应的PWM信号间接控制双桥IGBT斩波单元。

所述的信号处理模块包括运算放大单元、信号采样单元、信号处理单元，其中，信号处理单元主要包括时钟单元、串并转换单元、预相加单元、乘累加单元以及寄存器输出单元，时钟单元与串并转换单元、预相加单元、乘累加单元以及寄存器输出单元连接，为这些单元提供时钟；串并转换模块与预相加单元、乘累加单元连接，将信号采样单元输出的信号进行并行和串行转换，然后传给预相加单元和乘累加单元；预相加单元与寄存器输出单元连接，将串并转换模块输出的数据进行移位和相加处理，并把处理后的数据传给寄存器输出单元；乘累加单元与寄存器输出单元连接，将串并转换模块输出的数据进行比较、相加及移位处理，并将处理后的数据传给寄存器输出单元。