[发明专利]获取单相网侧变流器的网侧电源电压的方法、装置及介质

说明书

本发明公开了一种获取单相网侧变流器的网侧电源电压的方法、装置及介质，方法包括：依据单相网侧变流器的主电路拓扑结构的类型获取与主电路拓扑结构的类型对应的采集参数；选取与主电路拓扑结构的类型对应的预先定义的开关函数；将采集参数带入预先根据开关函数的定义及主电路拓扑结构得到的计算公式中以得到单相网侧变流器的网侧电源电压的实际瞬时值。由此可见，本方法利用单相网侧变流器的主电路拓扑结构特点，无需配备电压互感器和同步变压器即可计算得到单相网侧变流器的网侧电源电压，一方面避免了由于电压互感器带来的体积和重量均较大，成本较高的问题，另一方面避免了由于对同步变压器选型不当或制造工艺偏差造成的控制性能下降问题。

技术领域

本发明涉及单相网侧变流器领域，特别是涉及一种获取单相网侧变流器的网侧电源电压的方法、装置及介质。

背景技术

单相电压源网侧变流器具有直流电压输出稳定、功率因数高、能量双向流动等特点，是电力牵引交流传动系统中的一个重要组成部分，其控制性能的优劣对牵引交流传动系统的网侧功率因数和网侧谐波含量有着决定性的影响。单相网侧变流器的网侧电源电压是控制系统的重要输入参数，其电压瞬时值、基波瞬时值和谐波瞬时值的准确计算对单相网侧变流器的控制性能有重要影响。

常用的单相网侧变流器有单相两电平结构网侧变流器和单相三电平结构网侧变流器，现有技术中，对于单相网侧变流器的网侧电源电压的计算方法如下。图1为现有技术提供的一种计算单相网侧变流器的网侧电源电压的结构图。如图1所示，在牵引变压器一次侧安装电压互感器，变比为N1：N2(N1＞N2)，对一次侧电压进行降压处理，再将电压互感器降压后输出的电压输入同步变压器，变比为N2：N3(N2＞N3)，进一步降压处理，使同步变压器输出的电压在单相网侧变流器的控制装置(DCU)的采样范围内，再将同步变压器降压后输出的电压输入DCU进行采样处理。假设牵引变压器的变比N1：K，DCU采样的一次侧电压值为U，假设牵引变压器一次侧电压输入为X，则现有网侧电源电压u_s计算方案通过如下几个公式推导得出：

最终得到该公式中K，U和N₃都是已知的，所以最终能够得到u_s。

很显然，上述方案中虽然能够计算出u_s，但是需要依托电压互感器和同步变压器、电压传感器这些硬件，一方面使用的电压互感器体积和重量均较大，成本较高，另一方面同步变压器若硬件选型不当或制造工艺偏差，将会给单相网侧变流器的DCU引入输入电压采样与实际的相位不一致的问题，从而对单相网侧变流器的控制性能产生不利影响。

另一种现有技术是通过纯方法计算网侧电源电压，具体是“一种无电压传感器的三相变流器模型预测控制方法”(申请号CN201510755713.3)。”该专利中介绍了一种针对三相变流器的无电压传感器的预测控制方法。控制方案采样变流器交流侧电流和直流侧电压，对αβ坐标系下的变流器网侧电压积分，然后经低通滤波环节后与电网电流iα和iβ观测出变流器交流网侧虚拟磁链(ψα、ψβ)，再根据观测出的虚拟磁链ψα和ψβ重构出电网电压并计算出磁链空间角度，基于电压外环采用模型预测控制，通过二次规划的求解算法，计算出最优的电压指令(vd*、vq*)，让电压指令经dq/αβ然后经SVPWM调制算法得到功率开关管的驱动信号，再基于虚拟磁链ψα和ψβ重构出电网电压。该方法虽然不需要使用硬件，但是只能针对三相网侧变流器进行预测计算，不适用于单相网侧变流器。

由此可见，如何在获取单相网侧变流器的网侧电源电压时，克服由于电压互感器和同步变压器带来的弊端是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种获取单相网侧变流器的网侧电源电压的方法、装置及介质，用于在获取单相网侧变流器的网侧电源电压时，克服由于电压互感器和同步变压器带来的弊端。

为解决上述技术问题，本发明提供一种获取单相网侧变流器的网侧电源电压的方法，包括：