和用戶預(yù)設(shè)的輸出電壓計算下一個脈沖周期T的脈沖占空比S ;
[0050]在電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)，若檢測到電網(wǎng)電壓的相位大于0，則根據(jù)脈沖占空比S控制第一 IGBT13和第二 IGBT14在下一個脈沖周期T內(nèi)的導(dǎo)通時間和截止時間；
[0051]在電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)，若檢測到電網(wǎng)電壓的相位小于或者等于0，則根據(jù)脈沖占空比S控制第三IGBT15和第四IGBT16在下一個脈沖周期T內(nèi)的導(dǎo)通時間和截止時間。
[0052]具體的，本實施例中各單元實現(xiàn)其功能的具體過程可以參見圖2所示實施例中的相關(guān)描述，此處不再贅述。
[0053]本實施例中，檢測單元31具體可以為電壓傳感器等具有電壓檢測功能的器件，控制單元32具體可以為一個硬件電路或一個可編程的數(shù)字信號處理(Digital SignalProcessing,簡稱DSP)運算處理器。
[0054]本實施例提供的單相四象限整流器的脈沖控制裝置，實現(xiàn)了在電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)，在不改變IGBT在電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)的開關(guān)頻率f (小于或者等于其在電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)的開關(guān)頻率閾值F)的情況下，控制裝置的控制頻率2f相比于現(xiàn)有技術(shù)中控制裝置的控制頻率f提高了一倍。從而提高了控制裝置的控制精度，有利于單相四象限整流器輸出穩(wěn)定的中間電壓，同時提高了控制裝置的動態(tài)響應(yīng)速度。
[0055]圖4為本發(fā)明提供的單相四象限整流器的脈沖控制系統(tǒng)一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，該系統(tǒng)可以包括:
[0056]單相四象限整流器10和如上所述的單相四象限整流器的脈沖控制裝置17。
[0057]其中，單相四象限整流器的脈沖控制裝置17包括:檢測單元31和控制單元32。
[0058]圖5為圖4所示實施例的單相四象限整流器的脈沖控制系統(tǒng)的一種實現(xiàn)場景的示意圖。本實現(xiàn)場景中，輸入至單相四象限整流器10的PWM脈沖信號采用電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)控制，使得單相四象限整流器10輸出穩(wěn)定的中間電壓。單相四象限整流器的脈沖控制裝置17中的控制單元32以可編程的DSP運算處理器為例，檢測單元31以電壓傳感器為例。
[0059]如圖5所示，將單相四象限整流器的脈沖控制系統(tǒng)應(yīng)用在列車輔助電氣系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓單相25KV交流電經(jīng)過變壓器后輸入到由四個IGBT組成的單相四象限整流器的門極，然后再經(jīng)過電容C進(jìn)行濾波，得到穩(wěn)定的中間電壓，牽引逆變器或輔助逆變器再將這個穩(wěn)定的中間電壓逆變成各自需要的交流電壓輸入到電機(jī)中，實現(xiàn)對列車的牽引控制和供電。
[0060]其中，單相四象限整流器的脈沖控制系統(tǒng)除由四個IGBT組成的單相四象限整流器外，還包括兩個電壓傳感器、一個電流傳感器和一個可編程的DSP運算處理器。具體控制流程如下:
[0061]上位機(jī)將用戶預(yù)設(shè)的輸出電壓輸入至DSP運算處理器，右側(cè)電壓傳感器將檢測到的單相四象限整流器的實際輸出電壓也輸入至DSP運算處理器。DSP運算處理器將用戶預(yù)設(shè)的輸出電壓與實際輸出電壓做差，得到差值信號；然后依次對差值信號進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)和電流調(diào)節(jié)，得到調(diào)節(jié)信號，電壓調(diào)節(jié)和電流調(diào)節(jié)過程中，左側(cè)電壓傳感器用來檢測電網(wǎng)電壓，電流傳感器用來檢測單相四象限整流器的實際輸入電流；然后對調(diào)節(jié)信號進(jìn)行PWM調(diào)制，得到PWM脈沖信號；最后將PWM脈沖信號輸出到單相四象限整流器的門極，以使單相四象限整流器的輸出電壓保持在用戶預(yù)設(shè)的輸出電壓左右，得到理想的中間電壓。
[0062]本實施例提供的單相四象限整流器的脈沖控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了在電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)，在不改變IGBT在電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)的開關(guān)頻率f (小于或者等于其在電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)的開關(guān)頻率閾值F)的情況下，控制裝置的控制頻率2f相比于現(xiàn)有技術(shù)中控制裝置的控制頻率f提高了一倍。從而提高了控制裝置的控制精度，有利于單相四象限整流器輸出穩(wěn)定的中間電壓，同時提高了控制裝置的動態(tài)響應(yīng)速度。
[0063]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種單相四象限整流器的脈沖控制方法，其特征在于，包括: 實時檢測電網(wǎng)電壓的相位； 在所述電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)，若檢測到所述電網(wǎng)電壓的相位大于O，則根據(jù)脈沖周期控制單相四象限整流器的第一橋臂的第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT和所述第一橋臂的第二IGBT周期性導(dǎo)通，且當(dāng)所述第一 IGBT截止時所述第二 IGBT導(dǎo)通，當(dāng)所述第一 IGBT導(dǎo)通時所述第二 IGBT截止；以及控制所述單相四象限整流器的第二橋臂的第三IGBT截止且所述第二橋臂的第四IGBT截止；所述脈沖周期為T=l/2f，其中，T為所述脈沖周期，f為所述IGBT在所述電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)的開關(guān)頻率，f小于或者等于所述IGBT在所述電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)的開關(guān)頻率閾值F ； 在所述電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)，若檢測到所述電網(wǎng)電壓的相位小于或者等于O，則根據(jù)所述脈沖周期控制所述第三IGBT和所述第四IGBT周期性導(dǎo)通，且當(dāng)所述第三IGBT截止時所述第四IGBT導(dǎo)通，當(dāng)所述第三IGBT導(dǎo)通時所述第四IGBT截止；以及控制所述第一 IGBT截止且所述第二 IGBT截止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 實時檢測所述單相四象限整流器的輸出電壓； 在一個所述脈沖周期結(jié)束時，根據(jù)所述輸出電壓和用戶預(yù)設(shè)的輸出電壓計算下一個所述脈沖周期的脈沖占空比； 在所述電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)，若檢測到所述電網(wǎng)電壓的相位大于O，則根據(jù)所述脈沖占空比控制所述第一 IGBT和所述第二 IGBT在下一個所述脈沖周期內(nèi)的導(dǎo)通時間和截止時間； 在所述電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)，若檢測到所述電網(wǎng)電壓的相位小于或者等于O，則根據(jù)所述脈沖占空比控制所述第三IGBT和所述第四IGBT在下一個所述脈沖周期內(nèi)的導(dǎo)通時間和截止時間。
3.一種單相四象限整流器的脈沖控制裝置，其特征在于，包括: 檢測單元，用于實時檢測電網(wǎng)電壓的相位； 控制單元，用于在所述電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)，若所述檢測單元檢測到所述電網(wǎng)電壓的相位大于O，則根據(jù)脈沖周期控制單相四象限整流器的第一橋臂的第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT和所述第一橋臂的第二 IGBT周期性導(dǎo)通，且當(dāng)所述第一 IGBT截止時所述第二 IGBT導(dǎo)通，當(dāng)所述第一 IGBT導(dǎo)通時所述第二 IGBT截止；以及控制所述單相四象限整流器的第二橋臂的第三IGBT截止且所述第二橋臂的第四IGBT截止；所述脈沖周期為T=l/2f，其中，T為所述脈沖周期，f為所述IGBT在所述電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)的開關(guān)頻率，f小于或者等于所述IGBT在所述電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)的開關(guān)頻率閾值F ;或者， 用于在所述電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)，若所述檢測單元檢測到所述電網(wǎng)電壓的相位小于或者等于O，則根據(jù)所述脈沖周期控制所述第三IGBT和所述第四IGBT周期性導(dǎo)通，且當(dāng)所述第三IGBT截止時所述第四IGBT導(dǎo)通，當(dāng)所述第三IGBT導(dǎo)通時所述第四IGBT截止；以及控制所述第一 IGBT截止且所述第二 IGBT截止。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述檢測單元還用于: 實時檢測所述單相四象限整流器的輸出電壓； 在一個所述脈沖周期結(jié)束時，根據(jù)所述輸出電壓和用戶預(yù)設(shè)的輸出電壓計算下一個所述脈沖周期的脈沖占空比； 在所述電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)，若檢測到所述電網(wǎng)電壓的相位大于O，則根據(jù)所述脈沖占空比控制所述第一 IGBT和所述第二 IGBT在下一個所述脈沖周期內(nèi)的導(dǎo)通時間和截止時間； 在所述電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)，若檢測到所述電網(wǎng)電壓的相位小于或者等于O，則根據(jù)所述脈沖占空比控制所述第三IGBT和所述第四IGBT在下一個所述脈沖周期內(nèi)的導(dǎo)通時間和截止時間。
5.一種單相四象限整流器的脈沖控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:單相四象限整流器和如權(quán)利要求3或4所述的單相四象限整流器的脈沖控制裝置。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種單相四象限整流器的脈沖控制方法、裝置及系統(tǒng)。該方法包括：實時檢測電網(wǎng)電壓；在電網(wǎng)電壓正半波周期內(nèi)，根據(jù)脈沖周期T=1/2f控制第一橋臂的第一和第二IGBT周期性導(dǎo)通，且兩個IGBT開關(guān)狀態(tài)相反；控制第二橋臂的第三和第四IGBT截止；其中，f為IGBT在電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)的開關(guān)頻率，f小于或者等于IGBT在電網(wǎng)電壓一個周期內(nèi)的開關(guān)頻率閾值F；在電網(wǎng)電壓負(fù)半波周期內(nèi)，根據(jù)T控制第三和第四IGBT周期性導(dǎo)通，且兩個IGBT開關(guān)狀態(tài)相反；控制第一和第二IGBT截止。本發(fā)明提供的單相四象限整流器的脈沖控制方法、裝置及系統(tǒng)，提高了控制裝置的控制精度，有利于單相四象限整流器輸出穩(wěn)定的中間電壓。
【IPC分類】H02M7-219
【公開號】CN104682746
【申請?zhí)枴緾N201310629558
【發(fā)明人】張 林
【申請人】北車大連電力牽引研發(fā)中心有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月28日