[实用新型]基于dSPACE的城市轨道交通再生能量逆变装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及城市轨道交通再生能量技术领域，具体为一种基于dSPACE的城市轨道交通再生能量逆变装置。

背景技术

城市轨道交通车辆运营时需要频繁地起动和制动。当起动时，车辆从电网中吸收大量电能从而实现快速加速；当到站车辆开始电制动时，其动能在较短时间内转化成大量的电能。而对于电制动产生的能量，必须进行有效吸收，否则会引起直流母线电压过高而损坏相关设备，且会影响电制动效果。

目前国内再生制动能量吸收装置主要包括电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型以及逆变回馈型等4种。逆变回馈型充分利用了列车再生制动能量，节能效果好，并可取消或减少列车车载制动电阻；其能量直接回馈到电网，既不需要配置储能元件，也不需要配置吸收电阻，降低运营成本，受到广泛的青睐。

目前城市轨道再生能量逆变装置多采用以dsp为核心的控制器，驱动功率管的PWM脉冲信号都是由dsp输出，而dsp所输出的脉冲信号的电压很低，不能满足对IGBT的驱动要求，所以需要对将脉冲信号进行放大，又由于dsp能承受的电压较低，为了防止较高的电压对dsp造成损害，所以还需要对驱动电路进行隔离。这样就增加了结构的复杂程度和器件损坏的概率。同时对于初学者来说，dsp的学习和使用都较为困难，不方便对逆变装置进行调试，造成了研发周期的过长。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种不需要驱动电路的隔离部分，可有效降低结构复杂程度的基于dSPACE的城市轨道交通再生能量逆变装置。技术方案如下：

基于dSPACE的城市轨道交通再生能量逆变装置，其特征在于，包括采样电路、dSPACE控制器、驱动电路和逆变回馈主电路；采样电路连接到dSPACE控制器的DS4003接口，用于将采集到的直流母线电压和交流侧三相电压电流信号传送至dSPACE控制器；驱动电路连接到dSPACE控制器的DS2012接口，用于将dSPACE控制器产生的PWM控制信号放大后传动至逆变回馈主电路。

进一步的，所述逆变回馈主电路包括IGBT逆变电路、LCL滤波器；IGBT逆变电路连接到直流母线，根据接收到的PWM控制信号将直流电压进行逆变，LCL滤波器将逆变后得到的交流电进行滤波后回馈到交流侧。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用dSPACE控制器代替dsp控制部分，dSPACE能够承受比dsp更高的输入电压，因此不需要驱动电路的隔离部分，有效的改善了结构的复杂程度。

附图说明

图1是实施例在城市轨道运用的结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，如图1所示，基于dSPACE的城市轨道交通再生能量逆变装置，包括采样电路（包括传感器和电压跟随器）、dSPACE控制器、驱动电路（包括SCALE-2驱动内核的双通道驱动器）和逆变回馈主电路；采样电路连接到dSPACE控制器的DS4003接口，用于将采集到的直流母线电压和交流侧三相电压电流信号传送至dSPACE控制器；驱动电路连接到dSPACE控制器的DS2012接口，用于将dSPACE控制器产生的PWM控制信号放大后传动至逆变回馈主电路。

本实施例的逆变回馈主电路包括IGBT逆变电路、LCL滤波器和输入输出端口；IGBT逆变电路连接到直流母线，根据接收到的PWM控制信号将直流电压进行逆变，LCL滤波器将逆变后得到的交流电进行滤波后回馈到交流侧。输入端口将直流母线电压电流信号和PWM控制信号接入逆变回馈主电路板，输出端口将经过逆变后的交流信号接出到交流侧。

工作原理：将逆变回馈装置控制器模型下载到半实物仿真平台dSPACE中，即为虚拟的控制器。将采集的直流母线电压信号V_dc和三相电压电流信号U_abc、I_abc通过DS4003端口接到dSPACE控制器，在控制器内部直流母线电压信号V_dc与设定电压值V_ref相比较，若V_dc>V_ref，则dSPACE控制器输出PWM控制信号，启动逆变回馈主电路，将列车制动产生的能量回馈到交流380V侧。若V_dc<V_ref，则逆变回馈装置控制器不动作。