CN106026726B - 一种应用于单相整流供电系统的逆变侧二次脉动抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及逆变侧二次脉动电压抑制方法，具体是一种应用于单相整流供电系统的逆变侧二次脉动抑制方法。本发明解决了现有逆变侧二次脉动电压抑制方法导致车辆的设计成本提高、故障点增多、检修工作量加大的问题。一种应用于单相整流供电系统的逆变侧二次脉动抑制方法，该方法是采用如下步骤实现的：1)对直流母线电压进行采样；2)对采样得到的直流母线电压进行三级高通滤波；对三级高通滤波后的直流母线电压进行两级低通滤波；3)将两级低通滤波后的直流母线电压存储入数组中；4)实时计算逆变器的输出频率补偿量；5)修正逆变器的输出频率补偿量；6)判断逆变器的输出频率补偿量的修正值是否超限。本发明适用于单相整流交直交供电系统。

Description

一种应用于单相整流供电系统的逆变侧二次脉动抑制方法

技术领域

本发明涉及逆变侧二次脉动电压抑制方法，具体是一种应用于单相整流供电系统的逆变侧二次脉动抑制方法。

背景技术

单相交直交供电系统广泛应用于动车、电力机车上。在实际应用中，单相交直交供电系统的直流侧会不可避免地出现二次脉动电压，当车辆运行于高速段，且逆变侧输出电流频率与直流母线电压脉动频率接近时，该二次脉动电压会导致单相交直交供电系统的逆变侧输出电流中耦合低频脉动分量，由此严重影响电机功率的发挥，从而严重影响车辆的稳定性、可靠性、舒适性。因此，为了保证车辆的性能，需要对逆变侧二次脉动电压进行抑制。现有的逆变侧二次脉动电压抑制方法主要是通过在单相交直交供电系统的直流侧并接谐振滤波装置来抑制逆变侧二次脉动电压。然而此种抑制方法在实际应用中存在不足：一方面会导致车辆的设计成本提高，另一方面会导致车辆的故障点增多、检修工作量加大。基于此，有必要发明一种全新的逆变侧二次脉动电压抑制方法，以解决现有逆变侧二次脉动电压抑制方法存在的上述问题。

发明内容

本发明为了解决现有逆变侧二次脉动电压抑制方法导致车辆的设计成本提高、故障点增多、检修工作量加大的问题，提供了一种应用于单相整流供电系统的逆变侧二次脉动抑制方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种应用于单相整流供电系统的逆变侧二次脉动抑制方法，该方法是采用如下步骤实现的：

1)对单相交直交供电系统的直流母线电压进行采样；

2)选取三个截止频率不同的高通滤波器，并通过三个高通滤波器对采样得到的直流母线电压进行三级高通滤波，由此滤除直流母线电压中的直流分量和低频分量；选取两个截止频率不同的低通滤波器，并通过两个低通滤波器对三级高通滤波后的直流母线电压进行两级低通滤波，由此滤除直流母线电压中的高频分量；

3)定义一个数据长度为N的数组u_ac[a]，0<a<N；将两级低通滤波后的直流母线电压按照堆栈先进先出的原则存储入数组u_ac[a]中，以待计算取用；

4)实时计算单相交直交供电系统中的逆变器的输出频率补偿量；具体计算公式如下：

f_s1＝u_ac[a]*F_s/U_dc (1)；

式(1)中：f_s1表示逆变器的输出频率补偿量的实时计算值；u_ac[a]取用数组中前两个计算周期的存储值；F_s表示当前时刻逆变器的输出频率值；U_dc表示采样得到的直流母线电压值；

5)修正逆变器的输出频率补偿量；具体修正公式如下：

f_s＝k*u_ac[a]*F_s/U_dc (2)；

式(2)中：f_s表示逆变器的输出频率补偿量的修正值；u_ac[a]取用数组中前几个计算周期的存储值；F_s表示当前时刻逆变器的输出频率值；U_dc表示采样得到的直流母线电压值；k表示补偿斜率；当F_s＜80Hz或F_s＞120Hz时，k为0；当95Hz＜F_s＜105Hz时，k为1；

6)判断逆变器的输出频率补偿量的修正值f_s是否超出限幅值f_smax；

若逆变器的输出频率补偿量的修正值f_s未超出限幅值f_smax，则将逆变器的输出频率补偿量的修正值f_s与当前时刻逆变器的输出频率值F_s进行叠加，并将叠加结果用于逆变器调制算法，由此通过逆变器驱动电机；

若逆变器的输出频率补偿量的修正值f_s超出限幅值f_smax，则将限幅值f_smax与当前时刻逆变器的输出频率值F_s进行叠加，并将叠加结果用于逆变器调制算法，由此通过逆变器驱动电机。

与现有逆变侧二次脉动电压抑制方法相比，本发明所述的一种应用于单相整流供电系统的逆变侧二次脉动抑制方法不再通过硬件的方式进行逆变侧二次脉动电压抑制，而是通过软件的方式实现了逆变侧二次脉动电压抑制，由此一方面大幅降低了车辆的设计成本，另一方面大幅减少了车辆的故障点、大幅减小了车辆的检修工作量。

本发明有效解决了现有逆变侧二次脉动电压抑制方法导致车辆的设计成本提高、故障点增多、检修工作量加大的问题，适用于单相交直交供电系统。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

一种应用于单相整流供电系统的逆变侧二次脉动抑制方法，该方法是采用如下步骤实现的：

1)对单相交直交供电系统的直流母线电压进行采样；

2)选取三个截止频率不同的高通滤波器，并通过三个高通滤波器对采样得到的直流母线电压进行三级高通滤波，由此滤除直流母线电压中的直流分量和低频分量；选取两个截止频率不同的低通滤波器，并通过两个低通滤波器对三级高通滤波后的直流母线电压进行两级低通滤波，由此滤除直流母线电压中的高频分量；

3)定义一个数据长度为N的数组u_ac[a]，0<a<N；将两级低通滤波后的直流母线电压按照堆栈先进先出的原则存储入数组u_ac[a]中，以待计算取用；

4)实时计算单相交直交供电系统中的逆变器的输出频率补偿量；具体计算公式如下：

f_s1＝u_ac[a]*F_s/U_dc (1)；

式(1)中：f_s1表示逆变器的输出频率补偿量的实时计算值；u_ac[a]取用数组中前两个计算周期的存储值；F_s表示当前时刻逆变器的输出频率值；U_dc表示采样得到的直流母线电压值；

5)修正逆变器的输出频率补偿量；具体修正公式如下：

f_s＝k*u_ac[a]*F_s/U_dc (2)；

式(2)中：f_s表示逆变器的输出频率补偿量的修正值；u_ac[a]取用数组中前几个计算周期的存储值；F_s表示当前时刻逆变器的输出频率值；U_dc表示采样得到的直流母线电压值；k表示补偿斜率；当F_s＜80Hz或F_s＞120Hz时，k为0；当95Hz＜F_s＜105Hz时，k为1；

6)判断逆变器的输出频率补偿量的修正值f_s是否超出限幅值f_smax；

若逆变器的输出频率补偿量的修正值f_s未超出限幅值f_smax，则将逆变器的输出频率补偿量的修正值f_s与当前时刻逆变器的输出频率值F_s进行叠加，并将叠加结果用于逆变器调制算法，由此通过逆变器驱动电机；

若逆变器的输出频率补偿量的修正值f_s超出限幅值f_smax，则将限幅值f_smax与当前时刻逆变器的输出频率值F_s进行叠加，并将叠加结果用于逆变器调制算法，由此通过逆变器驱动电机。

所述步骤6)中，限幅值f_smax为5Hz。

Claims (2)

1.一种应用于单相整流供电系统的逆变侧二次脉动抑制方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

1)对单相交直交供电系统的直流母线电压进行采样；

2)选取三个截止频率不同的高通滤波器，并通过三个高通滤波器对采样得到的直流母线电压进行三级高通滤波，由此滤除直流母线电压中的直流分量和低频分量；选取两个截止频率不同的低通滤波器，并通过两个低通滤波器对三级高通滤波后的直流母线电压进行两级低通滤波，由此滤除直流母线电压中的高频分量；

3)定义一个数据长度为N的数组u_ac[a]，0<a<N；将两级低通滤波后的直流母线电压按照堆栈先进先出的原则存储入数组u_ac[a]中，以待计算取用；

4)实时计算单相交直交供电系统中的逆变器的输出频率补偿量；具体计算公式如下：

f_s1＝u_ac[a]*F_s/U_dc (1)；

式(1)中：f_s1表示逆变器的输出频率补偿量的实时计算值；u_ac[a]取用数组中前两个计算周期的存储值；F_s表示当前时刻逆变器的输出频率值；U_dc表示采样得到的直流母线电压值；

5)修正逆变器的输出频率补偿量；具体修正公式如下：

f_s＝k*u_ac[a]*F_s/U_dc (2)；

式(2)中：f_s表示逆变器的输出频率补偿量的修正值；u_ac[a]取用数组中前几个计算周期的存储值；F_s表示当前时刻逆变器的输出频率值；U_dc表示采样得到的直流母线电压值；k表示补偿斜率；当F_s＜80Hz或F_s＞120Hz时，k为0；当95Hz＜F_s＜105Hz时，k为1；

6)判断逆变器的输出频率补偿量的修正值f_s是否超出限幅值f_smax；

若逆变器的输出频率补偿量的修正值f_s未超出限幅值f_smax，则将逆变器的输出频率补偿量的修正值f_s与当前时刻逆变器的输出频率值F_s进行叠加，并将叠加结果用于逆变器调制算法，由此通过逆变器驱动电机；

若逆变器的输出频率补偿量的修正值f_s超出限幅值f_smax，则将限幅值f_smax与当前时刻逆变器的输出频率值F_s进行叠加，并将叠加结果用于逆变器调制算法，由此通过逆变器驱动电机。

2.根据权利要求1所述的一种应用于单相整流供电系统的逆变侧二次脉动抑制方法，其特征在于：所述步骤6)中，限幅值f_smax为5Hz。