[发明专利]用于功率变换电路的变频控制电路和磁浮列车的发电系统

说明书

本发明提供一种用于功率变换电路的变频控制电路，变频控制电路包括单周期控制电路和频率变换电路，单周期控制电路根据功率变换电路从交流电源获取的输入电流和输出电压输出用于导通或关断功率变换电路中开关单元的驱动信号，以使得通过调节开关单元的导通或关断时间而调节输入电流相对于输入电压的相位差，实现功率因数调节；并且频率变换电路将经过单周期控制电路调节的输入电流转换后输送至单周期控制电路的时钟输入端，以使得单周期控制电路的时钟输入频率正比于输入电流的频率，以随着输入电流变化而实现变频控制。本发明还提供一种采用了上述变频控制电路的磁浮列车的发电系统。

技术领域

本发明涉及直线发电机的输出功率变换，特别涉及高速磁浮列车的直线电机感应发电机的变频控制。

背景技术

常导磁浮列车上用电设备(如悬浮系统、空调或照明装置)的电能，是通过结合在列车悬浮磁铁中的直线发电机和车载蓄电池提供的。为了保证列车长时间的正常工作，磁浮列车上的直线发电机必须及时给蓄电池充电。由于直线发电机线圈上感应出来的交流电动势大小与列车的运行速度有关，因此当列车处于低速状态时，由列车上原直线发电机产生的电能不能满足车载蓄电池充足供电的需要，这样当车载蓄电池的能量消耗完毕时，就会造成磁浮列车的停车。因此，尽可能在更低的列车速度下利用直线发电机满足列车上用电设备电能需求显得尤为重要。

为了从发电机获取更多功率，应尽量提高直线发电机功率变换电路的有功功率，即提高功率因数。

传统的带乘法器的有源功率因数校正电路需要检测直线发电机功率变换电路的输入电压与输入电流，而在实际应用中，利用发电机绕组电感作为升压电感，发电机绕组上的电压信号不易获取，因此传统的带乘法器的功率因数校正控制技术很难采用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种用于功率变换电路的变频控制电路，功率变换电路连接至交流电源，用于将从交流电源获取的输入电流和输入电压变换为输出电流和输出电压，功率变换电路具有开关单元，变频控制电路包括单周期控制电路和频率变换电路，其中单周期控制电路根据输入电流和输出电压，输出用于导通或关断开关单元的驱动信号，以使得通过调节开关单元的导通或关断时间而调节输入电流相对于输入电压的相位差；并且频率变换电路将经过单周期控制电路调节的输入电流转换后输送至单周期控制电路的时钟输入端，以使得单周期控制电路的时钟输入频率正比于输入电流的频率。

优选地，频率变换电路具有频压转换器和压频转换器，并且输入电流依次经过频压转换器和压频转换器后被输送至时钟输入端。

优选地，频率变换电路还包括限幅电路，限幅电路连接在压频转换器的输出端和时钟输入端之间，以将时钟输入频率限定在特定范围内。

优选地，单周期控制电路为前沿模式的单周期控制电路或后沿模式的单周期控制电路。

优选地，交流电源为磁浮列车的直线感应发电机，直线感应发电机包括发电绕组，随着磁浮列车的行进，发电绕组中产生具有感生电流和感生电压的电能。

优选地，将感生电流和感生电压供给至功率变换电路以作为输入电流和输入电压，输入电流和输入电压的幅值和频率能够与磁浮列车的行进速度成正比。

本发明第二方面提供一种磁浮列车的发电系统，包括直线感应发电机、功率变换电路和变频控制电路，其中：直线感应发电机包括发电绕组，随着磁浮列车的行进，发电绕组中产生具有感生电流和感生电压的电能；功率变换电路连接至直线感应发电机，以从直线感应发电机获取感生电流和感生电压作为输入电流和输入电压，并将输入电流和输入电压变换为输出电流和输出电压，功率变换电路具有开关单元；变频控制电路包括单周期控制电路和频率变换电路，其中单周期控制电路根据输入电流和输出电压，输出用于导通或关断开关单元的驱动信号，以使得通过调节开关单元的导通或关断时间而调节输入电流相对于输入电压的相位差；并且频率变换电路将经过单周期控制电路调节的输入电流转换后输送至单周期控制电路的时钟输入端，以使得单周期控制电路的时钟输入频率正比于输入电流的频率。