[发明专利]一种电力机车四象限变流装置低谐波抑制方法

权利要求书

1.一种电力机车四象限变流装置低谐波抑制方法，其特征在于包括四象限控制算法、四象限调制算法和谐波抑制算法；

其中谐波抑制算法包括以下步骤：

将四象限变流器输入电流转换到旋转坐标系下的谐波次d轴电流和谐波次q轴电流，经过低通滤波器滤波后，得到谐波电流的d轴直流分量和q轴直流分量，旋转坐标系变换所需要的角度通过来自硬件板卡的网压同步脉冲信号与DSP高速中断计数配合计算获得；

将得到的各次谐波电流d轴直流分量和q轴直流分量作为反馈量，与给定量构成PI控制闭环，通过闭环控制方式将各次谐波电流的直流分量调节为零，输出量为各次谐波旋转坐标下的d轴和q轴误差电压分量；

将各次谐波旋转坐标下的d轴和q轴误差电压分量转换到基波旋转坐标下的d轴和q轴电压谐波分量，旋转坐标系变换所需要的角度通过来自硬件板卡的网压同步脉冲信号与DSP高速中断计数配合计算获得；

将基波旋转坐标下的d轴电压谐波分量相加构成基波旋转坐标下的谐波d轴电压调节总量；将基波旋转坐标下的q轴电压谐波分量相加构成基波旋转坐标下的谐波q轴电压调节总量；谐波d轴电压调节总量作为前馈项送入到四象限控制算法中的基波d轴PI控制器输出项参与运算；谐波q轴电压调节总量作为前馈项送入到四象限控制算法中的基波q轴PI控制器输出项参与运算；

四象限控制算法运算出谐波抑制功能的指令电压，将指令电压送入四象限脉冲调制模块进行调制得到PWM脉冲，送入四象限变流器的IGBT中；

坐标变换所需要的角度的计算过程如下：电网网压信号在由负到正过零点时，经过硬件板卡上的硬件调理电路会产生一个与网压过零点同步的具有上升沿的高电平信号P；电网网压信号在由正到负过零点时，硬件板卡输出一个与网压过零点同步的具有下降沿的低电平信号p′；在DSP中设置MKHz的高速中断，完成中断计数和基波角度计算；高电平信号P上升沿个数使用Cnt计数，Cnt采用最大值为Q的增减计数方式，高速中断次数使用Cnt1和Cnt2计数；当检测到网压同步高电平信号P的上升沿且Cnt为奇数时，高速中断计数Cnt1开始增加，Cnt1增加期间检测到下降沿的低电平信号p′时，Cnt2计数清零；在下一个高电平信号P上升沿到来时，高速中断计数Cnt1计数结束，Cnt1计数值赋予N进行角度计算；当Cnt计数值为0或者偶数时，中断计数Cnt2开始增加，Cnt2增加期间检测到下降沿的低电平信号p′时，Cnt1计数清零；在下一个脉冲信号P上升沿到来时，高速中断计数Cnt2计数结束，Cnt2计数值赋予N进行角度计算，基波角度ωt计算公式表示为：

2.根据权利要求1所述的一种电力机车四象限变流装置低谐波抑制方法，其特征在于该方法为单独使用控制算法实现的四象限电流低次谐波抑制方法，采用DSP+FPGA控制芯片和信号调理硬件板卡组成的硬件构架，其中DSP芯片完成四象限控制算法、四象限调制算法和谐波抑制算法，FPGA完成四象限整流所需的数据采样，上位机通讯，脉冲及死区设置，其中FPGA中设置了过流、过压硬件保护与软件保护构成双重保护；信号调理硬件板卡完成四象限输入信号的调理，完成信号调理后将信号传送至FPGA进行采样，DSP读取FPGA中的信号采样值用于控制算法计算。

3.根据权利要求2所述的一种电力机车四象限变流装置低谐波抑制方法，其特征在于谐波抑制算法是对三次谐波和五次谐波进行抑制，三次和五次谐波电流的d轴直流分量和q轴直流分量的具体运算过程如下：

将四象限输入电流i_s与C_abc-dq3相乘即可得到在旋转坐标系下的3次d轴电流i_d3和3次q轴电流i_q3，即经过截止频率为f_c低通滤波器滤波后，得到3次谐波电流的d轴直流分量和q轴直流分量

将四象限输入电流i_s与C_abc-dq5相乘即可得到在旋转坐标系下的5次d轴电流i_d5和5次q轴电流i_q5，经过截止频率为f_c低通滤波器滤波后，得到5次谐波电流的d轴直流量分量和q轴直流分量