[发明专利]一种工业用传动系统的网侧主电路及其变压器和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电路技术领域，特别是涉及一种工业用传动系统的网侧主电路及其变压器和控制方法。

背景技术

大功率工业用的传动系统，如冶金轧机、矿井提升机等，由于要求制动时能量可回馈电网，网侧通常需要有源整流单元。在中压应用条件下，有源整流单元的主电路主要包括变压器、网侧变流器和控制电路，对于网侧变流器往往采用三电平中点箝位变流器。

在工业及轨道交通应用领域，由于超大容量的需求，通常采用公共直流母线技术，多个网侧变流器共用直流母线，采用这种结构对于提高变流器的系统效率，减小能量损耗有明显优势。对于网侧而言，多个网侧变流器可连接多个独立变压器的绕组，也可连接分裂绕组的变压器，控制方式采用公共电压外环，多个独立电流内环，但是上述主电路具有如下缺点：

一个是由于三电平中点箝位变流器中包含有大量大功率半导体器件，如IGBT、IGCT、IEGT等，由于开通关断损耗等原因，开关频率普遍较低，而在低开关频率条件下，变压器次边电流谐波较大；另一个是对于大功率交流传动系统而言，网侧变流器不会单独配置电抗器，通常是以变压器的短路阻抗来等效，对于分裂绕组的变压器而言，为了抑制变压器次边电流的脉动值，通常需要较大的短路阻抗来实现，因此要求变压器短路阻抗较大，这对于变压器的体积和成本而言将是较大的挑战。

由此可见，如何降低变压器次边电流谐波和降低变压器短路阻抗是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种工业用传动系统的网侧主电路及其变压器和控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种变压器，用于工业用传动系统的网侧主电路，与交流母线连接，包括：

至少两个原边绕组和与所述原边绕组对应的至少两个次边绕组，所述原边绕组为串联连接，所述次边绕组之间均独立且相邻两个所述次边绕组间具有预定相位差。

优选的，所述原边绕组为2N个，所述次边绕组为2N个。

一种工业用传动系统的网侧主电路，包括：如上所述的变压器，还包括：

与所述变压器连接的至少两个网侧变流器，一个所述网侧变流器与一个所述次边绕组连接；

与所述变压器的高压侧和所述网侧变流器连接的控制装置，其中，所述控制装置与所述高压侧连接，用于获取所述变压器的高压侧的同步信号，所述控制装置与所述网侧变流器的电流输入端连接，用于采集所述网侧变流器的输入电流，所述控制装置与所述网侧变流器的输出端连接，用于采集公共母线的中间直流电压，所述控制装置与所述网侧变流器的脉冲输入端连接，用于向所述网侧变流器发送脉冲控制信号。

优选的，所述网侧变流器为三电平二极管中点箝位变流器。

优选的，所述三电平二极管中点箝位变流器包括12个开关器件和18个二极管；

其中，所述控制装置对每一个所述三电平二极管中点箝位变流器发送12路脉冲控制信号以控制12个所述开关器件的通断。

优选的，所述开关器件为绝缘栅双极型晶体管IGBT、电子注入增强栅晶体管IEGT或集成门极换流晶闸管IGCT。

优选的，所述控制装置包括：

与所述变压器的高压侧连接的锁相环、与所述网侧变流器的输出端连接的电压环调节器、与所述电压环调节器连接的有功电流调节器、与所述锁相环和所述网侧变流器的电流输入端连接的第一坐标变换芯片、与上位机和所述第一坐标变换芯片连接的无功电流调节器、与所述有功电流调节器，所述无功电流调节器和所述锁相环连接的第二坐标变换芯片以及与所述第二坐标变换芯片连接的多个调制模块；

其中，所述多个调制模块与所述网侧变流器的脉冲输入端连接，用于向所述网侧变流器发送脉冲控制信号。

优选的，所述调制模块的调制方式为特定谐波消除脉宽调制SHEPWM。

一种控制方法，包括：

将所述公共母线的中间直流电压与给定电压作比较得出的误差生成有功电流调节器的给定值；

获取变压器的高压侧的同步信号，其中所述变压器为如上所述的变压器；

采集网侧变流器的输入电流，将所述同步信号和所述网侧变流器的输入电流进行坐标变换计算所述变压器的原边绕组的有功电流分量和无功电流分量，并将所述有功电流分量的平均值作为有功电流反馈值，将所述无功电流分量的平均值作为无功电流反馈值；