CN108011537B - 一种主从逆变器中间电压均衡控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种主从逆变器中间电压均衡控制方法及系统，该方法包括：对于串联的主从两个逆变器，保持其中一逆变器的目标给定转矩不变，调整另一逆变器的目标给定转矩，保证两个逆变器的输出功率与主从两个逆变器中间电压相等时的输出功率相等，以使得主从两个逆变器的中间电压保持均衡。本发明可以保持主从两逆变器的中间电压保持均衡。
Description
技术领域
本发明属于供电控制技术领域，具体地说，尤其涉及一种主从逆变器中间电压均衡控制方法及系统。
背景技术
目前，典型的地铁供电是DC1500V和DC750V，在某些个别线路也有DC3000V。一般情况下一条线路只会有一个电压制式，但是由于改造线路或者其他原因可能会导致两种电压制式共存，因此需要列车的牵引逆变器能够同时适用两种电压制式。
如图1所示为一主电路拓扑结构图，通过一个转换开关能适用两种不同制式的供电。以1500V和750V两种制式共存为例，当供电电压为750V时，通过转换开关，使得两个逆变器并联，这跟传统的拓扑没有差别。当供电电压为1500V时，通过转换开关使两个逆变器串联，使得总的中间电压为1500V。
但是，在逆变器串联运行时，由于两个逆变器的负载不一致，将会导致两个逆变器的中间电压不一致。严重时，将导致一个逆变器中间电压欠压，一个逆变器中间电压过压，串联系统将不能正常工作。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种主从逆变器中间电压均衡控制方法及系统，用以保持主从两逆变器的中间电压保持均衡。
根据本发明的一个方面，提供了一种主从逆变器中间电压均衡控制方法，包括：
对于串联的主从两个逆变器，保持其中一逆变器的目标给定转矩不变，调整另一逆变器的目标给定转矩，保证两个逆变器的输出功率与主从两个逆变器中间电压相等时的输出功率相等，以使得主从两个逆变器的中间电压保持均衡。
根据本发明的一个实施例，保持从逆变器目标给定转矩不变，调整主逆变器的目标给定转矩，使得主从两个逆变器的输出功率与主从两个逆变器中间电压相等时的输出功率相等。
根据本发明的一个实施例，
保持主逆变器目标给定转矩不变，调整从逆变器的目标给定转矩，使得主从两个逆变器的输出功率与主从两个逆变器中间电压相等时的输出功率相等。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种主从逆变器中间电压均衡控制系统，包括：
电压传感器，用于采集串联的主从逆变器的中间电压；
监测器，用于检测主从逆变器的输出功率；
调节器，保持其中一逆变器的目标给定转矩不变，调整另一逆变器的目标给定转矩，保证两个逆变器的输出功率与主从逆变器中间电压相等时的输出功率相等，以使得两个逆变器的中间电压保持均衡。
根据本发明的一个实施例，
由所述调节器控制保持从逆变器目标给定转矩不变，调整主逆变器的目标给定转矩，使得主从两个逆变器的输出功率与主从两个逆变器中间电压相等时的输出功率相等。
根据本发明的一个实施例，
由所述调节器控制保持主逆变器目标给定转矩不变，调整从逆变器的目标给定转矩，使得主从两个逆变器的输出功率与主从两个逆变器中间电压相等时的输出功率相等。
本发明的有益效果：
本发明通过调整主/从逆变器的目标给定转矩，而从/主逆变器的目标给定转矩保持不变，在保证两逆变器的输出功率相等条件下，使得两逆变器的中间电压保持均衡，该方法控制简单，易于实现。如将本发明以软件形式在逆变器的控制器中实现，则无须增加硬件即可实现中间电压均衡。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是现有技术中基于逆变器串联的主电路拓扑图；
图2是根据本发明的一个实施例的中间电压控制电路结构图；
图3是根据本发明的一个实施例的中间电压平衡控制图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
为解决图1中主电路拓扑结构中主从逆变器串联运行时，两个逆变器中间电压不一致的问题，本发明提出了一种主从逆变器中间电压均衡控制方法，使得两个逆变器的中间电压保持一致，进而使得图1的主电路拓扑结构能正常运行。
由于两个逆变器的负载有可能不一致(比如轮径差异等)，如果两个逆变器同时控制，即采用相同的脉冲，两个逆变器的中间电压将不能保证均衡。因此，为了保证两个逆变器的中间电压均衡，这种主电路拓扑必须采用架控模式，即两个逆变器进行独立控制。
本发明对于串联的主从两个逆变器中间电压均衡控制方法是保持其中一逆变器的目标给定转矩不变，调整另一逆变器的目标给定转矩，保证两个逆变器的输出功率与主从两个逆变器中间电压相等时的输出功率相等，以使得两个逆变器的中间电压保持均衡。具体的，保持其中一逆变器的电机转矩闭环控制中目标给定转矩不变，调整另一逆变器的电机转矩闭环控制中的目标给定转矩，来保证两个逆变器的输出功率与主从两个逆变器中间电压相等时的输出功率相等。
如图2所示，主逆变器的中间电压为Udc1，主逆变器的目标转矩为T1；从逆变器的中间电压为Udc2，从逆变器的目标转矩为T2。基于主从模式的中间电压控制方法框图如图3所示：
由于逆变器目标转矩T与输出功率P满足以下关系：
T＝P/Ω (1)
其中，Ω表示电机角的角度。
由式(1)可知，在保持主从逆变器其中一个的转矩T不变，调节主从逆变器中另一个逆变器的转矩，从而达到调节此逆变器的输出功率P的目的。由于两个逆变器处于串联状态，从而可知给两个逆变器提供中间电压的支撑电容，单位时间内储存的能量是相同的。而当某个逆变器的输出功率提高时，单位时间内消耗的电容能量增大，从而使中间电压降低。而当某个逆变器输出功率减小时，单位时间消耗电容的能量减小，则会使中间电压升高。当调节功率P时也就起到了调节中间电压的目的。例如，当两个逆变器的输出功率相等时，主从逆变器的中间电压也就达到了均衡状态。因此，可以通过调节输出功率来使主从逆变器的中间电压达到均衡状态。
对应图3，当主逆变器的中间电压高于从逆变器的中间电压时，保持从逆变器的目标给定转矩不变，通过调节器增大主逆变器的目标给定转矩，从而增加主逆变器功率输出，达到降低主逆变器中间电压的目的。当两者中间电压相等时，调节器将不再改变主逆变器的目标给定转矩，从而主从逆变器的中间电压也就达到了均衡状态。
在本发明的一个实施例中，保持从逆变器目标给定转矩不变，调整主逆变器的目标给定转矩，保证主从逆变器的中间电压相等以使得两个逆变器的输出功率与主从逆变器中间电压相等时的输出功率一致。
在本发明的另一个实施例中，保持主逆变器目标给定转矩不变，调整从逆变器的目标给定转矩，保证主从逆变器的中间电压相等以使得两个逆变器的输出功率与主从逆变器中间电压相等时的输出功率一致。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种主从逆变器中间电压均衡控制系统，该控制系统包括电压传感器、监测器和调节器。其中，电压传感器用于采集串联的主从逆变器的中间电压；监测器用于检测主从逆变器的输出功率；调节器保持其中一逆变器的目标给定转矩不变，调整另一逆变器的目标给定转矩，进而保证两个逆变器的输出功率与主从逆变器中间电压相等时的输出功率一致，以使得两个逆变器的中间电压保持均衡。
该调节器通过调整主从逆变器的中间电压以使得两个逆变器的输出功率与主从逆变器中间电压相等时的输出功率一致。
根据本发明的一个实施例，由调节器控制保持从逆变器目标给定转矩不变，调整主逆变器的目标给定转矩，保证主从逆变器的中间电压以使得两个逆变器的输出功率与主从逆变器中间电压相等时的输出功率一致。
根据本发明的一个实施例，由调节器控制保持主逆变器目标给定转矩不变，调整从逆变器的目标给定转矩，保证主从逆变器的中间电压以使得两个逆变器的输出功率与主从逆变器中间电压相等时的输出功率一致。
本发明通过调整主逆变器的目标给定转矩，来保证两逆变器的输出功率相等，而从逆变器的目标转矩保持不变；或者，调整从逆变器的目标给定转矩，来保证两逆变器的输出功率相等，而主逆变器的目标转矩保持不变，使得两个逆变器的中间电压保持均衡。该方法控制简单，易于实现。如将调节器功能以软件形式在逆变器的控制器中实现，则无须增加硬件即可实现中间电压均衡。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (6)
1.一种主从逆变器中间电压均衡控制方法，包括：
对于输入串联输出独立的主从两个逆变器，保持其中一逆变器的目标给定转矩不变，调整另一逆变器的目标给定转矩，保证两个逆变器的输出功率与主从两个逆变器中间电压相等时的输出功率相等，以使得主从两个逆变器的中间电压保持均衡。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
保持从逆变器目标给定转矩不变，调整主逆变器的目标给定转矩，使得主从两个逆变器的输出功率与主从两个逆变器中间电压相等时的输出功率相等。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
保持主逆变器目标给定转矩不变，调整从逆变器的目标给定转矩，使得主从两个逆变器的输出功率与主从两个逆变器中间电压相等时的输出功率相等。
4.一种主从逆变器中间电压均衡控制系统，包括：
电压传感器，用于采集输入串联输出独立的主从逆变器的中间电压；
监测器，用于检测主从逆变器的输出功率；
调节器，保持其中一逆变器的目标给定转矩不变，调整另一逆变器的目标给定转矩，保证两个逆变器的输出功率与主从逆变器中间电压相等时的输出功率相等，以使得两个逆变器的中间电压保持均衡。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
由所述调节器控制保持从逆变器目标给定转矩不变，调整主逆变器的目标给定转矩，使得主从两个逆变器的输出功率与主从两个逆变器中间电压相等时的输出功率相等。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
由所述调节器控制保持主逆变器目标给定转矩不变，调整从逆变器的目标给定转矩，使得主从两个逆变器的输出功率与主从两个逆变器中间电压相等时的输出功率相等。
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| 输入串联输出串联逆变器系统的控制策略;方天冶等;《中国电机工程学报》;20090925;第29卷(第27期);第1节 * |
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