[发明专利]机车牵引供电系统、四象限变流器的控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及机车牵引技术，尤其涉及一种机车牵引供电系统、四象限变流器的控制方法及系统。

背景技术

电力机车牵引供电系统用于将铁路供电网络的单相交流电源转换成适于机车运行的机车牵引动力和辅助动力，电力机车牵引供电系统一般包括：牵引变压器、四象限变流器、逆变器以及控制系统等，四象限变流器在其控制系统产生的控制信号控制下，能够实现能量在牵引电机和电网之间的双向流动。

图1为现有的四象限变流器的控制系统，如图1所示，该控制系统首先对四象限变流器主电路10的输出电压进行直流电压采样，然后将采样的直流电压与预设的输出电压（电压指令）进行比较，将其差值输入电压控制器11，从而实现电压负反馈控制以稳定输出电压；该控制系统还根据对输入电压采样信号的锁相处理，实现对电压控制器11的输出进行相位同步，生成电流指令，之后，电流指令与对四象限变流器主电路10的输入电流进行采样获取的采样信号进行比较，其差值作为电流控制器21的输入，电流控制器21可以完成对电流信号的电流负反馈控制，通过电压控制、电流控制以及锁相同步可以实现提高四象限变流器的功率因数。

在上述现有的四象限变流器的控制系统中，仅仅考虑了对变流器输出侧直流电压控制和输入侧功率因数控制。然而，在实际应用中，由于四象限变流器开关管的死区时间的存在，其控制系统输出的脉冲调制信号的正负半周是不完全对称的，从而在四象限变流器主电路中产生直流电压分量，在牵引变压器的副边绕组中引入了直流偏置电压，直流偏置电压会使得牵引变压器产生磁饱和而发生直流偏磁现象。牵引变压器工作在直流偏磁工况下，不仅加快了牵引变压器的永久性损坏，而且还对与牵引变压器连接的电网造成不利的影响。

发明内容

本发明提供一种机车牵引供电系统、四象限变流器的控制方法及系统，用以消除四象限变流器电路中的直流偏置，避免牵引变压器发生直流偏磁现象。

本发明的第一个方面是提供一种四象限变流器的控制方法，包括：

获取四象限变流器输入端的第一采样电流和采样电压；

获取所述第一采样电流的电流平均值对应的直流偏置电压；

将所述直流偏置电压的负值叠加在所述采样电压上，获取第一调制电压；

根据所述第一调制电压产生的第一调制控制信号，对所述四象限变流器的控制端进行控制。

本发明的另一个方面是提供一种四象限变流器的控制系统，包括：

采样模块，用于获取四象限变流器输入端的第一采样电流和采样电压；

处理模块，用于获取所述第一采样电流的电流平均值对应的直流偏置电压；以及将所述直流偏置电压的负值叠加在所述采样电压上，获取第一调制电压；

控制模块，用于根据所述第一调制电压产生的第一调制控制信号，对所述四象限变流器的控制端进行控制。

本发明的又一个方面是提供一种机车牵引供电系统，包括牵引变压器、与所述牵引变压器副边连接的四象限变流器以及对所述四象限变流器进行控制的如上述的四象限变流器的控制系统。

本发明提供的机车牵引供电系统、四象限变流器的控制方法及系统，通过将获取的第一采样电流的电流平均值对应的直流偏置电压的负值在输入端的采样电压上，获取产生控制信号的第一调制电压，从而本实施例的控制方法可以消除四象限变流器主电路中的直流偏压，避免牵引变压器产生磁饱和而引起直流偏磁，因此对牵引变压器能够起到有效地保护，提高牵引变压器的使用寿命，同时，还有利于牵引供电系统电网的稳定；进一步地，通过积分控制来消除稳态误差，可以使获取的直流偏置电压值更加准确稳定，从而有效实现消除电路中的直流偏置。

附图说明

图1为现有的四象限变流器的控制系统；

图2为本发明四象限变流器的控制方法实施例的流程图；

图3为本发明四象限变流器的控制系统实施例的模块结构示意图；

图4为本发明四象限变流器控制系统的一种电路结构示意图；

图5为本发明四象限变流器控制系统的另一种电路结构示意图；

图6为本发明四象限变流器控制系统的又一种电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细的说明。

图2为本发明四象限变流器的控制方法实施例的流程图，如图2所示，本实施例的方法包括：

步骤101、获取四象限变流器输入端的第一采样电流和采样电压。

步骤102、获取所述第一采样电流的电流平均值对应的直流偏置电压。