[实用新型]牵引逆变器控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及逆变器控制技术，尤其涉及一种牵引逆变器控制装置。

背景技术

大功率电力机车主要是指轴功率在1200KW或1600KW等级的干线货运或客运电力机车，其牵引逆变器主要用于给牵引电机提供电源，满足机车牵引特性和基本控制功能的需要。

牵引逆变器控制算法主要分为牵引电机特性控制、粘着控制和基本功能控制等。牵引电机控制算法主要有转差频率控制、直接转矩控制和矢量控制等。转差频率控制是基于电机稳态模型的控制算法，动态响应较慢。直接转矩控制对牵引电机的电磁转矩直接进行控制，没有电流闭环控制，电流谐波较大易导致电机温度偏高。矢量控制是基于直流电机模型对交流电机进行解耦控制，对输出脉冲进行调制，因此动态响应快且电流谐波小且可控。目前应用矢量控制技术的主要有西门子公司的HXD1型、阿尔斯通公司的HXD2型、东芝公司的HXD2C型和HXD3型电力机车。国内公司中国南车应用于牵引逆变器控制的算法主要为直接转矩控制。

现有的基于矢量控制技术的牵引逆变器控制算法一般包括脉宽调制算法、牵引电机控制算法和机车速度控制算法。其中，脉宽调制算法使用了分段同步调制方法，根据机车速度将牵引逆变器全速度范围分为异步调制、同步调制、过调制、3分频和方波等。牵引电机控制算法采用基于转矩控制的矢量控制算法，使用了较为单一的间接矢量控制系统的基本控制结构，包括电流调节环、解耦单元、磁链观测和脉宽调制单元等。机车速度控制算法采用单轴控制的方法，各轴的牵引逆变器采集机车给定速度和相应本轴的速度进行速度闭环控制，采用防滑防空转控制算法对牵引力给定值进行修正。

上述基于矢量控制技术的牵引逆变器控制算法的存在以下几点缺点：

(1)脉宽调制算法较为复杂，进入同步调制区后使用了过调制算法，需要进行较多的非线性处理，增加了算法实施难度和处理器的负担。

(3)牵引电机控制算法中没有转速开环控制策略，无法单独验证开环系统稳定，无法单独验证脉宽调制算法的正确性，在试验过程中也无法作为陪试设备进行速度控制，对相关试验环境进行考核。另外，牵引电机控制算法采用的矢量控制算法结构单一，由于牵引电机在全速度范围内的特性变化较大，仅使用电流闭环控制难以达到完全解耦的效果，且进入恒功区后的牵引逆变器输出电压基本恒定，电流调节失去作用。

(4)机车速度控制算法为基于单轴控制，由于车轮磨损等原因将会导致每轴检测的速度有一定的偏差，因此可能出现同一时刻下，机车的部分轴处于牵引工况、部分轴处于制动工况的现象，对于基本逻辑和节能控制均是不合理的。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于牵引逆变器控制装置，以克服上述各缺陷，提高控制性能。

本实用新型是提供一种牵引逆变器控制装置，包括：

用于配置参数并依据参数调用相应的控制模块的参数配置及控制模块；

用于依据接收的调用指令执行开环恒压频比控制并输出经控制后的电压信号的开环恒压频比控制模块；

用于依据接收的调用指令执行矢量控制并输出经控制后的电压信号的矢量控制模块；以及

用于对所述开环恒压频比控制模块和所述矢量控制模块输出的电压信号进行脉宽调制控制，输出经调制后的脉冲信号的脉宽调制模块；

其中，所述参数配置及控制模块的控制指令输出端分别与所述开环恒压频比控制模块和所述矢量控制模块通信连接，所述开环恒压频比控制模块和所述矢量控制模块的信号输出端与所述脉宽调制模块的信号输入端通信连接。

如上所述的牵引逆变器控制装置，其中，所述矢量控制模块包括：

用于实时检测电机的转速，并在所述转速小于第一预设转速时调用磁链开环控制子模块，在所述转速大于所述第一预设转速小于第二预设转速时调用磁链闭环控制子模块，在所述转速大于所述第二预设转速时调用标量控制子模块的电机速度检测及控制子模块；

用于依据接收的调用指令执行磁链开环控制并输出经控制后的电压信号的磁链开环控制子模块；

用于依据接收的调用指令执行磁链闭环控制并输出经控制后的电压信号的磁链闭环控制子模块；以及

用于依据接收的调用指令执行标量控制并输出经控制后的电压信号的标量控制子模块；

其中，所述电机速度检测及控制子模块的控制指令输出端分别与所述磁链开环控制子模块、所述磁链闭环控制子模块和所述标量控制子模块的控制指令输入端相连。

如上所述的牵引逆变器控制装置，还包括：