[发明专利]一种电力机车用大功率直驱永磁电传动系统

权利要求书

1.一种电力机车用大功率直驱永磁电传动系统，用于控制使用直驱永磁同步电机的电力机车，所述电力机车包括三台直驱永磁同步电机；其特征在于，所述电力机车用大功率直驱永磁电传动系统包括：第一四象限整流器、第二四象限整流器、中间直流回路、第一逆变模块、第二逆变模块、第三逆变模块和辅助变流器，所述第一四象限整流器和所述第二四象限整流器均连接所述电力机车的主变压器和所述中间直流回路，所述中间直流回路分别连接所述第一逆变模块、第二逆变模块、第三逆变模块和所述辅助变流器；所述电力机车用大功率直驱永磁电传动系统用于：

通过所述第一四象限整流器和所述第二四象限整流器将所述主变压器的交流电转换为直流电后输出至所述中间直流回路；

通过所述中间直流回路将接收到的直流电分别输出至所述第一逆变模块、第二逆变模块、第三逆变模块和所述辅助变流器；

通过所述第一逆变模块、第二逆变模块和第三逆变模块将接收到的直流电转换为三相交流电后分别输出至所述三台直驱永磁同步电机；

通过所述辅助变流器将接收到的直流电转换为三相交流电后输出至所述电力机车的辅助负载；

其中，对于所述第一四象限整流器和所述第二四象限整流器中的任一四象限整流器，所述通过所述第一四象限整流器和所述第二四象限整流器将所述主变压器的交流电转换为直流电后输出至所述中间直流回路，具体包括：

对输入所述四象限整流器的交流电流进行采样，得到采样周期内的交流电流，所述交流电流包括正半周期的电流值和负半周期的电流值；其中，根据预设采样频率，对输入所述四象限整流器的交流电流进行采样，得到多个采样点，将得到的多个采样点绘制成曲线，得到一个正弦或者余弦曲线；所述预设采样频率为IGBT通断频率的N倍，所述N≥2；

获取正半周期的电流值的第一和值与负半周期的电流值的第二和值，并根据所述第一和值和所述第二和值，获取电流偏置值；其中，将正半周期的多个采样点的值进行加和得到第一和值P，再将负半周期的多个采样点的值进行加和得到第二和值N，P值与N值的绝对值进行做差计算，所得到的差值为Q；

将所述电流偏置值与零的第一差值输入至第一PI控制器，获取所述第一PI控制器输出的第一输出值；其中，直流偏置值Q与零输入至第一PI控制器，第一PI控制器根据直流偏置值Q与零构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对交流电流进行控制，消除交流电流的直流偏置，控制量即为第一输出值；

根据所述第一输出值以及PR控制器输出的第二输出值得到脉冲宽度调制符号，所述PR控制器用于对所述交流电流进行无静差控制，使所述交流电流的周期和相位与电网电压相同；其中，将交流电流输入到PR控制器，保证交流电流的相位和和周期与电网电压相同后，得到稳定的输出交流电流，即为第二输出值；

根据所述脉冲宽度调制符号控制所述四象限整流器中的绝缘栅双极型晶体管IGBT的通断，以控制所述四象限整流器将所述主变压器的交流电转换为直流电。

2.根据权利要求1所述的电力机车用大功率直驱永磁电传动系统，其特征在于，所述对输入所述四象限整流器的交流电流进行采样，得到采样周期内的交流电流之前，还包括：

获取所述四象限整流器的直流母线电压与指令电压的第二差值；

将所述第二差值输入至第二PI控制器，使得所述第二PI控制器输出的第三输出值与锁相环输出值相乘，得到与所述电网电压同相位的交流电流，所述锁相环用于控制所述交流电流的周期与相位和所述电网电压的周期与相位保持一致；

所述对输入所述四象限整流器的交流电流进行采样，得到采样周期内的交流电流，包括：

根据预设采样频率对输入四象限整流器的交流电流进行采样，得到采样电流，所述预设采样频率为所述IGBT通断频率的两倍；

根据所述锁相环确定的电网电压相位和所述采样电流，得到采样周期内的交流电流；

所述根据所述锁相环确定的电网电压相位和所述采样电流，得到采样周期内的交流电流之前，还包括：

通过第一带通滤波器和第二带通滤波器对所述采样电流进行滤波，得到滤波后的采样电流；其中，所述第一带通滤波器用于获取交流电流的主频信号，所述第二带通滤波器用于滤除干扰谐波。