一種工業(yè)用傳動系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)主電路及其變壓器和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種工業(yè)用傳動系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)主電路及其變 壓器和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大功率工業(yè)用的傳動系統(tǒng)，如冶金軋機、礦井提升機等，由于要求制動時能量可回 饋電網(wǎng)，網(wǎng)側(cè)通常需要有源整流單元。在中壓應(yīng)用條件下，有源整流單元的主電路主要包括 變壓器、網(wǎng)側(cè)變流器和控制電路，對于網(wǎng)側(cè)變流器往往采用三電平中點箝位變流器。
[0003] 在工業(yè)及軌道交通應(yīng)用領(lǐng)域，由于超大容量的需求，通常采用公共直流母線技術(shù)， 多個網(wǎng)側(cè)變流器共用直流母線，采用這種結(jié)構(gòu)對于提高變流器的系統(tǒng)效率，減小能量損耗 有明顯優(yōu)勢。對于網(wǎng)側(cè)而言，多個網(wǎng)側(cè)變流器可連接多個獨立變壓器的繞組，也可連接分裂 繞組的變壓器，控制方式采用公共電壓外環(huán)，多個獨立電流內(nèi)環(huán)，但是上述主電路具有如下 缺點：
[0004] -個是由于三電平中點箝位變流器中包含有大量大功率半導(dǎo)體器件，如IGBT、 IGCT、IEGT等，由于開通關(guān)斷損耗等原因，開關(guān)頻率普遍較低，而在低開關(guān)頻率條件下，變壓 器次邊電流諧波較大；另一個是對于大功率交流傳動系統(tǒng)而言，網(wǎng)側(cè)變流器不會單獨配置 電抗器，通常是以變壓器的短路阻抗來等效，對于分裂繞組的變壓器而言，為了抑制變壓器 次邊電流的脈動值，通常需要較大的短路阻抗來實現(xiàn)，因此要求變壓器短路阻抗較大，這對 于變壓器的體積和成本而言將是較大的挑戰(zhàn)。
[0005] 由此可見，如何降低變壓器次邊電流諧波和降低變壓器短路阻抗是本領(lǐng)域技術(shù)人 員亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)用傳動系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)主電路及其變壓器和控制方法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種變壓器，用于工業(yè)用傳動系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)主電 路，與交流母線連接，包括：
[0008] 至少兩個原邊繞組和與所述原邊繞組對應(yīng)的至少兩個次邊繞組，所述原邊繞組為 串聯(lián)連接，所述次邊繞組之間均獨立且相鄰兩個所述次邊繞組間具有預(yù)定相位差。
[0009] 優(yōu)選的，所述原邊繞組為2N個，所述次邊繞組為2N個。
[0010] 一種工業(yè)用傳動系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)主電路，包括：如上所述的變壓器，還包括：
[0011] 與所述變壓器連接的至少兩個網(wǎng)側(cè)變流器，一個所述網(wǎng)側(cè)變流器與一個所述次邊 繞組連接；
[0012] 與所述變壓器的高壓側(cè)和所述網(wǎng)側(cè)變流器連接的控制裝置，其中，所述控制裝置 與所述高壓側(cè)連接，用于獲取所述變壓器的高壓側(cè)的同步信號，所述控制裝置與所述網(wǎng)側(cè) 變流器的電流輸入端連接，用于采集所述網(wǎng)側(cè)變流器的輸入電流，所述控制裝置與所述網(wǎng) 側(cè)變流器的輸出端連接，用于采集公共母線的中間直流電壓，所述控制裝置與所述網(wǎng)側(cè)變 流器的脈沖輸入端連接，用于向所述網(wǎng)側(cè)變流器發(fā)送脈沖控制信號。
[0013] 優(yōu)選的，所述網(wǎng)側(cè)變流器為三電平二極管中點箝位變流器。
[0014] 優(yōu)選的，所述三電平二極管中點箝位變流器包括12個開關(guān)器件和18個二極管；
[0015] 其中，所述控制裝置對每一個所述三電平二極管中點箝位變流器發(fā)送12路脈沖 控制信號以控制12個所述開關(guān)器件的通斷。
[0016] 優(yōu)選的，所述開關(guān)器件為絕緣柵雙極型晶體管IGBT、電子注入增強柵晶體管IEGT 或集成門極換流晶閘管IGCT。
[0017] 優(yōu)選的，所述控制裝置包括：
[0018] 與所述變壓器的高壓側(cè)連接的鎖相環(huán)、與所述網(wǎng)側(cè)變流器的輸出端連接的電壓環(huán) 調(diào)節(jié)器、與所述電壓環(huán)調(diào)節(jié)器連接的有功電流調(diào)節(jié)器、與所述鎖相環(huán)和所述網(wǎng)側(cè)變流器的 電流輸入端連接的第一坐標(biāo)變換芯片、與上位機和所述第一坐標(biāo)變換芯片連接的無功電流 調(diào)節(jié)器、與所述有功電流調(diào)節(jié)器，所述無功電流調(diào)節(jié)器和所述鎖相環(huán)連接的第二坐標(biāo)變換 芯片以及與所述第二坐標(biāo)變換芯片連接的多個調(diào)制模塊；
[0019] 其中，所述多個調(diào)制模塊與所述網(wǎng)側(cè)變流器的脈沖輸入端連接，用于向所述網(wǎng)側(cè) 變流器發(fā)送脈沖控制信號。
[0020] 優(yōu)選的，所述調(diào)制模塊的調(diào)制方式為特定諧波消除脈寬調(diào)制SHEPWM。
[0021] 一種控制方法，包括：
[0022] 將所述公共母線的中間直流電壓與給定電壓作比較得出的誤差生成有功電流調(diào) 節(jié)器的給定值；
[0023] 獲取變壓器的高壓側(cè)的同步信號，其中所述變壓器為如上所述的變壓器；
[0024] 采集網(wǎng)側(cè)變流器的輸入電流，將所述同步信號和所述網(wǎng)側(cè)變流器的輸入電流進(jìn)行 坐標(biāo)變換計算所述變壓器的原邊繞組的有功電流分量和無功電流分量，并將所述有功電流 分量的平均值作為有功電流反饋值，將所述無功電流分量的平均值作為無功電流反饋值；
[0025] 依據(jù)有功電流調(diào)節(jié)器的輸入值和無功電流調(diào)節(jié)器的輸入值生成脈沖控制量，其 中，所述有功電流調(diào)節(jié)器的輸入值通過對所述有功電流反饋值與所述有功電流調(diào)節(jié)器的給 定值作比較得到，所述無功電流調(diào)節(jié)器的輸入值通過對所述無功電流反饋值與上位機的給 定值作比較得到；
[0026] 將所述脈沖控制量進(jìn)行坐標(biāo)變換獲取控制調(diào)制比和矢量角度；
[0027] 利用所述控制調(diào)制比和所述矢量角度生成所述網(wǎng)側(cè)變流器的脈沖控制信號。
[0028] 優(yōu)選的，所述生成所述網(wǎng)側(cè)變流器的脈沖控制信號包括：
[0029] 采用特定諧波消除脈寬調(diào)制SHEPWM方式生成所述網(wǎng)側(cè)變流器的脈沖控制信號。。
[0030] 本發(fā)明所提供的變壓器，由于原邊繞組為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，次邊繞組均獨立，且相鄰兩個 所述次邊繞組間具有預(yù)定相位差。當(dāng)與包含有大量大功率半導(dǎo)體器件的網(wǎng)側(cè)變流器連接 時，能夠降低變壓器次邊電流諧波。此外，相對于分裂繞組的變壓器，在同等原邊短路阻抗 條件下，本發(fā)明提供的變壓器的短路阻抗小于分裂繞組的變壓器的短路阻抗，因此在同等 容量下可以減小變壓器的體積和成本。
【附圖說明】
[0031] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例，下面將對實施例中所需要使用的附圖做簡單的 介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0032] 圖1為本發(fā)明提供的一種變壓器的結(jié)構(gòu)圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明提供的一種變壓器的電氣原理圖；
[0034] 圖3為本發(fā)明提供的一種工業(yè)用傳動系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)主電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0035] 圖4為本發(fā)明提供的另一種工業(yè)用傳動系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)主電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0036] 圖5為本發(fā)明提供的一種用于工業(yè)用傳動系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)主電路的控制方法的流程 圖。
【具體實施方式】
[0037] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部實施例?；诒?發(fā)明中