[发明专利]多重化四象限脉冲整流器的控制方法

说明书

本发明涉及四象限脉冲整流器的控制方法，具体为一种多重化四象限脉冲整流器的控制方法。解决现有多重化四象限脉冲整流器的控制方法存在的谐波电流比较大，对电网造成谐波污染的问题。本发明通过多重化载波移相控制方式不仅可减少交流测电流的谐波含量，降低电网污染，同时通过移相角分配策略，在隔轴情况下仍可正常运行，增加整个系统的冗余性；通过开关频率切换策略，可控制四象限脉冲整流器在重载工况下，低开关频率运行；在轻载工况下，由于工作电流相对较小，在满足散热的前提下，适当提高功率器件的开关频率，进一步减小低次谐波含量，降低对电网的谐波污染，并发挥出四象限脉冲整流器在整个负荷区间内的高效率运行。

技术领域

本发明涉及四象限脉冲整流器的控制方法，具体为一种多重化四象限脉冲整流器的控制方法。

背景技术

多重化四象限脉冲整流器由n个四象限脉冲整流器并联而成，变压器引出n个独立的副边，作为n个四象限脉冲整流器输入电压，再将n个四象限脉冲整流器输出端并连在直流母线上，共同维持直流母线的稳定。

n个四象限脉冲整流器中的每个四象限脉冲整流器的控制方法采用四象限控制算法。四象限控制算法采用电压外环和电流内环构成的双闭环的控制策略：外环为电压控制环，采用PI控制器，直流母线电压采样值和母线电压指令值(目标值)作差作为PI控制器的输入，实现对直流母线的稳压控制；内环为电流控制环，选择比例-谐振(PR)调节器，对网测电流进行控制；PI控制器的输出与网测电压相位角的余弦值cos(ωt)相乘作为电流指令值，各四象限脉冲整流器的输入电流采样值作为反馈值，两者作差输入到PR调节器，PR调节器的输出作为调制波，输入到脉冲调制单元，产生PWM脉冲控制四象限脉冲整流器的开关器件。

多重化四象限脉冲整流器作为一种大功率四象限脉冲整流器广泛应用于电气化铁路行业，作为牵引控制系统的前级整流单元，在重载工况下，由于工作电流大，受散热及功率器件最大工作电流限制，各四象限脉冲整流器开关频率通常较低，导致谐波电流比较大，并且多个四象限脉冲整流器同时工作时，在现有控制方法下，低次谐波会进行叠加，对电网会造成很大的谐波污染，严重会导致电网崩溃；另一方面，机车在工作阶段，各四象限脉冲整流器工作在固定开关频率下，无法根据负载大小进行工作频率的调整，无法发挥出四象限整流器在整个负荷区间内高效率运行。

发明内容

本发明解决现有多重化四象限脉冲整流器的控制方法存在的谐波电流比较大，对电网造成谐波污染的问题，提供一种多重化四象限脉冲整流器的控制方法，以减少网测电流的谐波含量，降低电网污染。

本发明是采用如下技术方案实现的：多重化四象限脉冲整流器的控制方法，多重化四象限脉冲整流器由n个四象限脉冲整流器并联而成，n≥2,n个四象限脉冲整流器输出端并连在直流母线上；n个四象限脉冲整流器中的每个四象限脉冲整流器有两个桥臂即A桥臂和B桥臂；n个四象限脉冲整流器中有m个为无故障正常运行的，m≤n；

n个四象限脉冲整流器中的每个四象限脉冲整流器的控制方法采用四象限控制算法，四象限控制算法采用电压外环和电流内环构成的双闭环的控制策略：外环为电压控制环，采用PI控制器；内环为电流控制环，选择PR调节器，PR调节器的输出作为调制波，输入到脉冲调制单元，产生PWM脉冲；m个四象限脉冲整流器中的每个四象限脉冲整流器的脉冲调制单元的载波相位，由载波锁相环产生，载波锁相环的中心角频率为kω₀，k为脉冲调制单元的载波比，ω₀为多重化四象限脉冲整流器的网测电压V_s的基波电压的角频率，载波锁相环的参考相位指令k为脉冲调制单元的载波比，θ为实时采集的多重化四象限脉冲整流器的网测电压V_s的相位角度，表示载波相位移相值，m个四象限脉冲整流器选用不同的载波相位移相值使得m个四象限脉冲整流器的脉冲调制单元的载波彼此移相(彼此保持相位差)，从而在交流侧表现为电流纹波波形相互交错抵消，进而使得多重化四象限脉冲整流器的网测电流纹波幅值减小，提高网侧谐波品质；具体地，m个四象限脉冲整流器的载波相位移相值分别为：