[实用新型]基于自抗扰控制的高铁动车组制冷系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高铁动车组制冷系统，具体为基于自抗扰控制的高铁动车组制冷系统。

背景技术

制冷系统是一个典型的机电化产品，安装于高铁、动车组、轻轨等交通车厢里边，是车厢内温度无论外边天气有多热，车内乘客数量有多少，都能使温度保持在适宜的范围。制冷系统的安装，为乘客提供了舒适、安全的乘车环境，提升了高铁动车组的服务水平。高铁动车组制冷系统温度控制算法通常采用传统的PI控制算法。由于高铁动车组制冷系统温度控制模块参数，如室外温度和乘客数量的非线性和时变特点，使得传统的PI控制算法的响应速度，超调量以及抗干扰能力均难达到最佳状态。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种基于自抗扰控制的高铁动车组制冷系统。

具体技术方案为：

基于自抗扰控制的高铁动车组制冷系统，包括温度控制单元、主控制系统、整流桥、逆变桥、电流采样模块、接触器、制冷压缩机、电源模块；主控制系统通过CAN总线与温度控制单元连接，电源模块、整流桥、逆变桥、接触器、制冷压缩机依次连接；温度控制单元通过PWM模块与逆变桥连接，电流采样模块与逆变桥输出的两相电流连接，温度控制单元通过QEP模块与制冷压缩机连接。

温度控制单元包括自抗扰控制器ADRC和PWM控制模块；自抗扰控制器ADRC输出端与PWM控制模块输入端连接，PWM控制模块输出端通过PWM模块与逆变桥连接。

本实用新型提供的基于自抗扰控制的高铁动车组制冷系统，响应速度快，控制精度高，抗扰动能力强，适合安装环境比较恶劣的地铁屏蔽门控制系统。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

结合附图说明本实用新型的具体技术方案，如图1所示，基于自抗扰控制的高铁动车组制冷系统，包括温度控制单元1、主控制系统2、整流桥3、逆变桥4、电流采样模块5、接触器6、制冷压缩机7、电源模块8；主控制系统2通过CAN总线与温度控制单元1连接，电源模块8、整流桥3、逆变桥4、接触器6、制冷压缩机7依次连接；温度控制单元1通过PWM模块与逆变桥4连接，电流采样模块5与逆变桥4输出的两相电流连接，温度控制单元1通过QEP模块与制冷压缩机7连接。

温度控制单元1包括自抗扰控制器ADRC11和PWM控制模块12；自抗扰控制器ADRC11输出端与PWM控制模块12输入端连接，PWM控制模块12输出端通过PWM模块与逆变桥4连接。

电源模块8为由来自接触网，通过牵引变压器降压后得到的AC400V/50Hz电压，可以为系统提供高质量、持续的电压；制冷压缩机7带HALL位置传感器,通过HALL位置传感器实现制冷量的检测；主控制系统2接收如温度的高低、乘客的数量、室外情况等信号后，再通过温度控制单元1对室内温度进行实时控制。由主控制系统2经CAN总线下载或上载屏蔽门控制参数。

温度控制模块1内部采用温度单闭环控制，温度环采用自抗扰控制器ADRC11；温度设定值和车内实际温度送入自抗扰控制器ADRC11，输出控制信号到逆变桥4，再通过接触器6，控制制冷压缩机7的通断，对制冷压缩机7进行变频控制。通过对制冷压缩机7输入电压和频率控制，从而改变其制冷量，实现对客室温度的控制。

自抗扰控制器ADRC11包括跟踪微分器、扩张状态观测器以及NLSFF反馈律三大部分组成。跟踪微分器将输入信号v(t)给出两个输出z₁₁和z₁₂，其中z₁₁跟踪微分信号v(t)，而z₁₂是z₁₁的微分。扩张状态观测器不仅能得到不确定对象的状态，还能获得对象模型中的内扰和外扰的实时作用量。通过扩张状态观测器把含有未知扰动的非线性不确定性对象化为积分串联型对象，这样就能用状态误差反馈来设计控制器。

其中跟踪微分器来安排过渡过程，可以避免经典调节理论中因设定值的突变造成的控制量的剧烈变化以及输出的超调；扩张状态观测器用来估计系统的状态和内外扰，将含未知干扰的非线性不确定性对象化为积分串联型对象进行控制；NLSEF为非线性误差控制，用来给定控制信号。

控制命令经信号系统发送到主控制系统2，主控制系统2再通过门控DCU对门体进行实时控制。由主控制系统2经CAN总线下载或上载屏蔽门控制参数。

为了保证控制的精度和灵活性，温度控制单元1采用DSP微处理器。