[发明专利]单相PWM整流器网侧电压控制系统及方法、牵引控制系统

权利要求书

1.一种单相PWM整流器网侧电压控制系统，其特征在于，包括主处理器、DSP数字处理器和FPGA，主处理器包括网络信息接口单元、角度逻辑判断单元；DSP数字处理器包括角度控制运算单元；FPGA包括网侧电压锁相单元和PWM比较发生单元；

所述角度逻辑判断单元与网络信息接口单元连接，获取网络信息接口数据，并通过逻辑判断给定网侧电压控制系统的载波移相角目标值；

所述网侧电压锁相单元对网侧电压相位进行锁定，为角度控制运算单元提供网侧电压相位瞬时值，所述网侧电压锁相单元通过基于二阶广义积分器的单相数字锁相环计算网侧电压相位瞬时值；

所述角度控制运算单元与角度逻辑判断单元、网侧电压锁相单元连接，获取角度逻辑判断单元给定的载波移相角目标值指令和网侧电压锁相单元给定的网侧电压相位瞬时值信息，通过DSP数字处理器实时计算得出PWM载波周期值，调整载波移相角度；

所述角度控制运算单元包括网压相位目标值计算模块与比例积分控制模块，所述网压相位目标值计算模块根据载波移相角目标值指令计算出选定的载波标志点处的网侧电压相位目标值，所述比例积分控制模块根据载波标志点的网侧电压相位目标值和网侧电压相位瞬时值，进行PI控制，调整PWM载波周期值；

所述PWM比较发生单元与角度控制运算单元连接，接收角度控制运算单元的载波周期值指令，使载波与网侧电压信号之间保持固定的相位关系，实现全列各PWM整流器并联模块的载波相位均分角度π，产生载波与脉冲调制信号。

2.一种牵引控制系统，包括单相PWM整流器、牵引控制单元，其特征在于，采用权利要求1所述的单相PWM整流器网侧电压控制系统，所述网络信息接口单元与牵引网络系统连接，网络信息接口单元接收列车车辆总线发送的各单相PWM整流器的状态信息。

3.一种单相PWM整流器网侧电压控制方法，采用权利要求2所述的牵引控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

计算载波移相角目标值θ_{ANG_ref}；

计算网侧电压相位瞬时值θ：通过基于二阶广义积分器的单相数字锁相环将网侧电压信号分解到静止正交坐标系，计算网侧电压相位瞬时值，其中静止坐标系α轴与β轴的传递函数公式为：

式中b₀、b₁、a₁、a₂、x、y为计算系数，即：

其中，ω₀为二阶广义积分器的谐振角频率，T_s为离散采样时间；

选定载波标志点，计算网侧电压相位目标值θ_AIM：选定载波周期中断点为载波标志点，根据：

θ_AIM＝i×2π/k+(1-θ_{ANG_ref}/π)×π/k

求解载波标志点处的网压相位目标值θ_AIM；

其中，i为该载波标志点在一个工频网压周期中的序号，k为一个工频网压周期中的载波个数，即k为开关频率与工频网压频率的比值，i∈(1～k)，θ_{ANG_ref}为单相PWM整流器的载波移相角目标值；

计算载波周期值T_ANG，调整实现载波移相角θ_ANG跟踪载波移相角目标值θ_{ANG_ref}，控制网侧电压相位瞬时值θ跟踪网侧电压相位目标值θ_AIM。