CN113037148A - 变流器和牵引传动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变流器和牵引传动系统，通过获取变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，冷却系统的参数，通过确定的目标开关频率调整系数，以及变流器的开关频率的基准值确定变流器的开关频率的目标值，根据变流器的开关频率的目标值，调整变流器的载波周期，得到变流器的载波周期的目标值，获取变流器的电压值和电流值，发送给四象限变流器的处理器，四象限变流器的处理器对变流器的电压值和电流值进行调制，输出变流器的调制波信号给FPGA，FPGA根据调整后的变流器的载波周期调整变流器的调制波信号，得到变流器的脉冲信号。从而实现四象限变流器根据工况情况，无需停机，自动对开关频率进行调整，从而降低了谐波电流对电网的污染。

Description

变流器和牵引传动系统
技术领域
本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种变流器和牵引传动系统。
背景技术
四象限变流器具有高功率因数且能够实现能量的双向流动而在电力机车中广泛使用。因四象限变流器开关频率低，其交流侧电流具有较差的谐波特性，给供电网带来了谐波污染，从而影响供电网的电能质量及其他机车运行时的电网环境。
在实际应用中四象限变流器采用多种方式综合降低电流谐波带来的污染，而提高开关频率的方法在降低电流谐波方面具有重要作用。现有技术中，在一套控制参数下只能采用固定的开关频率。
当机车变流器非正常运行时(存在故障隔离时)，由于开关频率无法进行切换，导致谐波电流对电网的污染增大。
发明内容
本发明提供一种变流器和牵引传动系统，用以解决变流器由于开关频率无法进行切换，导致谐波电流对电网的污染增大的问题。
本发明第一方面提供一种四象限变流器，所述变流器应用于牵引传动系统，所述牵引传动系统包括所述变流器、逆变器、电机和冷却系统；所述变流器包括：处理器、现场可编程逻辑阵列FPGA和主电路；
所述FPGA用于获取所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，所述变流器的电压值和电流值，以及所述冷却系统的参数；
所述FPGA，还用于根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述冷却系统的参数，确定目标开关频率调整系数；
所述FPGA，还用于根据所述目标开关频率调整系数以及所述变流器的开关频率的基准值，确定所述变流器的开关频率的目标值；
所述FPGA，还用于根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的载波周期；
所述处理器，用于将所述变流器的电压值和电流值进行调制，输出变流器的调制波信号；
所述FPGA，还用于根据调整后的所述变流器的载波周期调整所述变流器的调制波信号，得到调整后的变流器的电压值和电流值。
可选的，所述FPGA包括：控制采集模块、散热采集处理模块和脉冲调制模块；
所述控制采集模块，用于获取所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，以及所述变流器和所述逆变器的电压值和电流值；
所述散热采集处理模块，用于采集所述冷却系统的参数，根据所述冷却系统的参数计算所述冷却系统的散热能力；
所述散热采集处理模块，还用于根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数确定所述目标开关频率调整系数，所述第一参数包括以下参数中的至少一个：所述冷却系统的散热能力、所述冷却系统的出水口温度的延时效应或所述变流器的开关器件功耗随频率变化的曲线；
所述散热采集处理模块，还用于根据所述目标开关频率调整系数以及所述变流器的开关频率的基准值，确定所述变流器的开关频率的目标值；
所述脉冲调制模块，用于根据调整后的所述变流器的载波周期调整所述变流器的调制波信号，得到所述变流器的脉冲信号。
可选的，所述散热采集处理模块根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数确定所述目标开关频率调整系数，包括：
根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数，从预先存储的频率调整系数与第二参数的对应关系，确定所述目标开关频率调整系数，所述对应关系中包括多个频率调整系数以及对应的第二参数，所述第二参数包括所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数，或者，所述第二参数与所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数相关。
可选的，所述冷却系统的参数包括以下参数中的至少一个：所述冷却系统的进水口温度、出水口温度、进水口的流速、出水口的流速或者环境温度。
可选的，所述FPGA根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的载波周期，包括：
所述FPGA判断所述变流器的开关频率的目标值是否属于预设的允许频率区间；
当所述变流器的开关频率的目标值属于所述允许频率区间内时，根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的开关的载波周期。
可选的，所述FPGA还用于：当所述变流器的开关频率的目标值小于所述允许频率区间的最小频率时，向所述处理器发送关闭信号；
所述处理器，还用于根据所述关闭信号关闭所述变流器。
可选的，所述FPGA根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的载波周期，包括：
所述FPGA将所述变流器的开关频率的目标值转化为目标载波周期；
所述FPGA根据预设的调整步长和调整时间间隔，对所述变流器的当前载波周期进行调整，直至所述变流器的载波周期达到所述目标载波周期。
可选的，所述FPGA根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的载波周期，包括：
所述FPGA将所述变流器的开关频率的目标值转化为目标载波周期；
所述FPGA将所述变流器的开关频率的基准值转化为基准载波周期；
所述FPGA根据以下公式计算调整步长prdstp：
prdstp＝(prd′-prd)/(kα×fctl)
其中，prd′为所述目标载波周期，prd为所述基准载波周期，kα为调整因子，fctl为所述变流器的控制频率；
根据所述调整步长prdstp和调整时间间隔，对所述变流器的当前载波周期进行调整，直至所述变流器的载波周期达到所述目标载波周期。
可选的，所述FPGA将所述变流器的开关频率的目标值转化为目标载波周期，包括：
所述FPGA根据以下公式将所述变流器的开关频率的目标值转化为所述目标载波周期：
prd′＝fT/(kγ×fcmd)
其中，prd′为所述目标载波周期，fT为所述处理器的时钟频率，kγ为分频系数，fcmd为所述变流器的开关频率的目标值。
可选的，所述kα与所述变流器的开关频率的基准值和电网频率相关。
本发明第二方面提供一种牵引传动系统，所述系统包括本发明第一方面或者各可选方式提供的变流器，以及逆变器、电机和冷却系统。
本发明提供的变流器和牵引传动系统，通过获取变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，冷却系统的参数，从而判断系统是否在非正常工况下，如果系统处在非正常工况下，通过确定的目标开关频率调整系数，以及变流器的开关频率的基准值确定变流器的开关频率的目标值，根据变流器的开关频率的目标值，调整变流器的载波周期，得到变流器的载波周期的目标值，FPGA获取变流器的电压值和电流值，发送给四象限变流器的处理器，四象限变流器的处理器对变流器的电压值和电流值进行调制，输出变流器的调制波信号给FPGA，FPGA根据调整后的变流器的载波周期调整变流器的调制波信号，得到变流器的脉冲信号。从而实现四象限变流器根据工况情况，无需停机，自动对开关频率进行调整，从而降低了谐波电流对电网的污染，提高了四象限变流器非正常工况下的谐波特性。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1为一种轴控结构牵引传动系统的示意图；
图2为本发明提供的一种四象限变流器的结构示意图；
图3为FPGA的一种结构示意图。
附图标记说明：
11：四象限变流器；12：四象限变流器；13：逆变器；14：逆变器；15：逆变器；16：电机；17：电机；18：电机；21：FPGA；22：处理器；23：主电路；211：控制采集模块；212：散热采集处理模块；213：脉冲调制模块；214：通讯模块。
通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
首先对本发明所涉及的名词进行解释：
四象限变流器：是指将交流电变换成直流电的一种新型整流器。通常，四象限变流器后接逆变器，逆变器连接电动机，用于交流-直流-交流传动电力机车。
本发明提供的变流器可以为四象限变流器，四象限变流器可以应用在牵引传动系统中，该牵引传动系统可以为轴控结构的牵引传动系统，还可以为架控结构的牵引传动系统。牵引传动系统除了变流器，还可以包括逆变器、电机和冷却系统等。其中，牵引传动系统的各单元之间连接有接触器/断路器，防止因各单元故障而造成故障扩大，影响整体牵引传动系统的可靠性。
图1为一种轴控结构的牵引传动系统的结构示意图，如图1所示，牵引控制系统包括四象限变流器11、四象限变流器12、逆变器13、逆变器14、逆变器15、电机16、电机17和电机18，两个四象限变流器连接三个逆变器，三个逆变器分别连接三台电机，使用了KS1/KS2/KM1/KM2/KM3共五个接触器，可以对五个单元进行单独隔离，防止故障工况的扩大。牵引传动系统中的变流器、逆变器、电机都正常工作时，定义为正常工况，在正常工况下，五个接触器处于闭合状态，逆变侧出现故障时，对应接触器断开，例如，逆变器13出现故障时，接触器KM1断开，四象限变流器故障时，对应的接触器断开，例如，四象限变流器11故障时，对应的接触器KS1断开。
现有技术中，变流器的开关频率固定，无法进行切换，当开关频率较小时，产生的谐波电流对电网的污染增大。为此，本发明提供一种变流器，该变流器能够对开关频率进行切换，通过增加变流器的开关频率，可以降低谐波电流对电网的污染。
通常情况下，当牵引传动系统中的任一逆变器或者四象限变流器出现故障而停机时，相应的故障设备无需牵引传动系统中的冷却系统进行散热，冷却系统的散热能力通常是固定的，由于故障设备不需要散热，因此，冷却系统的可用散热能力提高了，提高的散热能力可以支持更高的变流器的开关频率，因此，可以调节变流器的开关频率，既充分利用了系统的散热能力，又通过开关频率的提高从而达到减小谐波电流的作用，进而减小谐波电流对电网的污染。
本实施例中，可以在四象限变流器中增加现场可编程逻辑阵列(FieldProgrammable Gate Array,简称FPGA)实现变流器的开关频率的切换。该FPGA通过获取变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，冷却系统的参数，从而判断系统是否在非正常工况下，如果系统处在非正常工况下，通过确定的目标开关频率调整系数，以及变流器的开关频率的基准值确定变流器的开关频率的目标值，根据变流器的开关频率的目标值，调整变流器的载波周期，得到变流器的载波周期的目标值，FPGA获取变流器的电压值和电流值，发送给四象限变流器的处理器，四象限变流器的处理器对变流器的电压值和电流值进行调制，输出变流器的调制波信号给FPGA，FPGA根据调整后的变流器的载波周期调整变流器的调制波信号，得到变流器的脉冲信号。从而实现四象限变流器根据工况情况，无需停机，自动对开关频率进行调整，从而降低了谐波电流对电网的污染，提高了四象限变流器非正常工况下的谐波特性。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本申请的技术方案如何解决技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
图2为本发明提供的一种变流器的结构示意图，如图2所示，该变流器包括：FPGA21、处理器22和主电路23。
FPGA21，用于获取变流器、逆变器、电机的工作状态信息，变流器的电压值和电流值，以及冷却系统的参数；根据变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，冷却系统的参数，确定目标开关频率调整系数；根据目标开关频率调整系数以及变流器的开关频率的基准值和目标开关频率调整系数，确定变流器的开关频率的目标值；根据变流器的开关频率的目标值，调整变流器的载波周期；根据调整后的变流器的载波周期调整变流器的调制波信号，得到调整后的变流器的电压值和电流值。
图3为FPGA的一种结构示意图，如图3所示，FPGA21可以包括：控制采集模块211、散热采集处理模块212、脉冲调制模块213和通讯模块214。
控制采集模块211，用于采集变流器、逆变器、电机的工作状态信息，以及变流器和逆变器的电压值和电流值。
变流器、逆变器、电机的工作状态信息用于表示变流器、逆变器或者电机是否正常工作，由于系统中的变流器、逆变器、电机进行了单独隔离，因此，变流器、逆变器、电机的工作状态互相独立。以图1所示系统为例，在某个时刻，可能只有一个变流器故障，也可能只有一个逆变器故障，还可能出现一个变流器和一个逆变器同时故障的情况，这里不再一一举例。该变流器和逆变器的电压值和电流值可以包括：变流器的输入电流，变流器的输入电压和逆变器的输出电流等。
由于在正常工况下，系统中的接触器处于闭合状态，逆变侧出现故障时，对应接触器断开，因此控制采集模块211可以通过采集接触器的状态，以确定变流器、逆变器或者电机是否出现故障。接触器的状态包括闭合和断开状态，例如，当四象限变流器11对应的接触器的状态变为断开时，说明四象限变流器11发生了故障。可以理解，这里只是举例说明，还可以通过其他参数或者其他方式获取变流器、逆变器或者电机的工作状态。
当控制采集模块211根据变流器、逆变器、电机的工作状态信息，确定牵引传动系统中的变流器、逆变器、电机中有一个或多个出现故障时，FPGA21确定进行开关频率的调节。当牵引传动系统中的变流器、逆变器、电机均正常工作时，不需要进行开关频率调节。
可选的，可以在FPGA21中增加一个开关频率调节使能按钮(硬件方式)，或者，增加一个开关频率调节使能位(软件方式)。当控制采集模块211确定进行开关频率调节时，使能开关频率调节使能按钮或者开关频率调节使能位。例如，正常工况下，将开关频率使能位的值置为0，当变流器、逆变器、电机的工作状态信息指示系统中有一个或多个故障时，将开关频率使能位的值置为1，启动系统的开关频率调节机制。
控制采集模块211对获取到的变流器和逆变器的电压值和电流值进行低通滤波，然后通过通讯模块214发送给处理器22。
散热采集处理模块212，用于采集冷却系统的参数，根据冷却系统的参数计算冷却系统的散热能力，根据变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，第一参数确定目标开关频率调整系数；根据目标开关频率调整系数以及变流器的开关频率的基准值和频率调整系数，确定变流器的开关频率的目标值。
其中，冷却系统的参数可以包括以下参数中的至少一个：冷却系统的进水口温度、出水口温度、进水口的流速、出水口的流速或者环境温度，散热采集处理模块212根据冷却系统的参数能够得到冷却系统的散热能力。
第一参数可以包括以下参数中的至少一个：冷却系统的散热能力、冷却系统的出水口温度的延时效应或变流器的开关器件功耗随频率变化的曲线。其中，冷却系统的出水口温度的延时效应是指冷却液系统出水口的温度由当前温度变化为冷却系统设定的温度所需要的时间，可以通过计算并结合经验得到。变流器的开关器件功耗随频率变化的曲线是指开关器件的功耗与开关频率的值是一一对应的，在选定开关器件以后，该曲线也就确定了。
一种可能的实现方式中，预先在散热采集处理模块212中存储频率调整系数与第二参数的对应关系，该对应关系中可以包括多个频率调整系数以及对应的第二参数，其中，每个频率调整系数对应一个第二参数。
一种方式中，第二参数可以包括变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，第一参数。另一种方式中，第二参数与变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，第一参数相关，散热采集处理模块21可以根据变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，第一参数计算得到第二参数，进而根据该对应关系以及计算得到的第二参数，确定该第二参数对应的频率调整系数为目标开关频率调整系数。
示例性的，第二参数包括变流器、逆变器、电机的工作状态，也即故障情况，预先设定频率调整系数与第二参数的对应关系，例如，图1所示的牵引传动系统中，该对应关系可以为：当一个逆变器INV1出现故障或者隔离,另外两台变流器正常运行时，频率调整系数kβ＝1.2；当两个逆变器故障或隔离时，频率调整系数kβ＝2.2；当一个变流器出现故障或隔离时，牵引电机降功运行，频率调整系数kβ＝2.4。考虑到过载工况，可以为频率调整系数kβ设置一个最大值，例如该最大系数取值为kβ＝2.6。当冷却系统出现故障或者散热能力降低时，冷却系统出水口温度升高，可以从上述频率调整系数kβ的取值中选择比当前值小的一个取值对开关频率进行调整。
另一种可能的实现方式中，散热采集处理模块212使用预设的算法对变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，第一参数进行运算，得到目标开关频率调整系数。前述方式中，多个频率调整系数是预先定义好的，散热采集处理模块212只能从预先定义号的多个频率调整系数中选择一个频率调整系统作为目标频率调整系统。该方式中，目标开关频率调整系数是实时计算得到的，每次计算得到的频率调整系数可能不同。
确定目标开关频率调整系数以后，散热采集处理模块212根据目标开关频率调整系数以及变流器的开关频率的基准值，确定变流器的开关频率的目标值。其中，变流器的开关频率的基准值是提前设定的，可以通过如下公式计算开关频率的基准值：
fc＝kα×f 公式(1)
其中，f为电网频率，kα为调整因子。示例性的，在如图1所示的牵引传动系统中，kα可以取9。进而可以确定脉冲调制模块的调制频率为开关频率基准值的2倍，控制采集模块以及散热采集处理模块212的采样频率设定值为fs。
示例性的，散热采集处理模块212可以根据如下公式(2)计算开关频率的目标值：
fcmd＝kβ×fc 公式(2)
其中，fcmd为变流器的开关频率的目标值，β为目标开关频率调整系数，fc为开关频率的基准值，开关频率的基准值为一个固定值，预先设置在变流器中。
在得到开关频率的目标值后，FPGA21根据变流器的开关频率的目标值，调整变流器的载波周期。示例性的，可以预先设置变流器的开关频率的允许频率区间，在确定开关频率的目标值以后，FPGA21判断变流器的开关频率的目标值是否属于预设的允许频率区间。可选的，该允许频率区间的开关频率的最小值可以设置为开关频率的基准值。
当变流器的开关频率的目标值属于该允许频率区间内时，根据变流器的开关频率的目标值，调整变流器的载波周期。示例性的，FPGA21将变流器的开关频率的目标值转化为目标载波周期，FPGA21可以根据以下公式(3)将变流器的开关频率的目标值转化为目标载波周期：
prd′＝fT/(kγ×fcmd) 公式(3)
其中，prd′为目标载波周期，fT为处理器22的时钟频率，kγ为分频系数，fcmd为变流器的开关频率的目标值。
当变流器的开关频率的目标值大于该允许频率区间的最大频率时，将变流器的开关频率的目标值取该允许频率区间的最大频率值，然后根据该允许频率区间的最大频率值，调整变流器的载波周期。示例性的，FPGA21将该允许频率区间的最大频率转化为目标载波周期，FPGA21可以根据上述公式(3)将该重置的开关频率的目标值转化为目标载波周期。
当变流器的开关频率的目标值小于该允许频率区间的最小频率时，也就是说当前的散热条件不满足最小的开关频率，FPGA21向处理器22发送关闭信号，处理器22关闭该变流器，需要说明的是，此时并不关闭冷却系统，冷却系统仍然继续运行。
将变流器的载波周期调整为目标载波周期，一种可能的实现方式为，FPGA21可以根据预设调整步长和调整时间间隔，对变流器的当前载波周期进行调整，直至变流器的载波周期达到目标载波周期。其中，目标载波周期可能比变流器的当前载波周期大，也可能比变流器的当前载波周期小。
如果目标载波周期比当前的载波周期大，则在每个调整时间间隔内，对当前载波周期值增加调整步长，直至变流器的载波周期达到目标载波周期。如果目标载波周期比当前的载波周期小，则在每个调整时间间隔内，对当前载波周期值减少调整步长，直至变流器的载波周期达到目标载波周期。
另一种可能的实现方式，FPGA21也可以将变流器的开关频率的基准值转化为基准载波周期，FPGA21根据以下公式(4)计算调整步长prdstp：
prdstp＝(prd'-prd)/(kα×fctl) 公式(4)
其中，prd′为目标载波周期，prd为基准载波周期，kα为调整因子，fctl为变流器的控制频率。基准载波周期prd为变流器的开关频率的基准值对应的载波周期，其中，变流器的控制频率的取值为ctl≥2k×fc，kα为一个固定值，可以预先配置在变流器中。可选的，α与变流器的开关频率的基准值和电网频率相关，可以根据变流器的开关频率的基准值和电网频率确定kα。
FPGA21在计算得到调整步长prdstp后，根据调整步长prdstp和调整时间间隔，对变流器的当前载波周期进行调整，直至变流器的载波周期达到目标载波周期。具体的，如果目标载波周期比当前的载波周期大，则在每个调整时间间隔内，对当前载波周期值增加调整步长，直至变流器的载波周期达到目标载波周期；如果目标载波周期比当前的载波周期小，则在每个调整时间间隔内，对当前载波周期值减少调整步长，直至变流器的载波周期达到目标载波周期。
可选的，当目标载波周期小于当前载波周期时，FPGA21可以根据以下公式计算调整步长：
prdstp＝(prd′-prd)/(fctl) 公式(5)
其中，prd′为目标载波周期，prd为基准载波周期，fctl为变流器的控制频率。
FPGA21根据调整步长和调整时间间隔，对变流器的当前载波周期进行调整，直至变流器的载波周期达到目标载波周期，使得变流器的载波周期逐步达到目标载波周期，避免了变流器的载波周期突然跳转导致牵引传动系统不稳定，以及系统发散甚至使开关器件损坏，增加了系统的稳定性。
根据变流器调整后的载波周期，生成载波信号，将载波信号输入到脉冲调制模块213中。可选的，变流器还可以在载波信号生成时，对载波信号的初始计数值进行设定，示例性的，如图1所示的牵引传动系统，可以设置四象限变流器1的初始计数值cont1＝0，则四象限变流器2的初始计数值cont2＝1/(prd′*M)，其中，prd′为目标载波周期，M为系统多重化个数。在牵引传动系统中，通过根据变流器调整后的载波周期生成载波信号的过程中，对载波信号的初始计数值进行设定，从而实现了多重化的功能，进一步降低电流谐波。
脉冲调制模块213，用于根据调整后的变流器的载波周期调整变流器的调制波信号，得到变流器的脉冲信号。
根据调整后的载波周期生成的载波信号调整处理器22发送来的变流器的调制波信号，从而得到变流器的脉冲信号，将脉冲信号发送给变流器内的开关器件。
处理器22用于将变流器的电压值和电流值进行调制，输出变流器的调制波信号。
处理器22接收到变流器的电压值和电流值，将变流器的电压值和电流值进行调制，输出变流器的调制波信号。例如，变流器的调制运算在中断int中进行，输出变流器的调制波信号，可选的，可以同时输出四象限变流器1的电压、电流有效值发送给上位机显示。
可选的，处理器22可以为数字信号处理器22(digital signal processor，简称DSP)，中央处理单元(central processing unit，简称CPU)，也可以为其他的处理器22，在此本发明不做限制。
本实施例，变流器中的FPGA通过获取变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，冷却系统的参数，从而判断系统是否在非正常工况下，如果系统处在非正常工况下，通过确定的目标开关频率调整系数，以及变流器的开关频率的基准值确定变流器的开关频率的目标值，根据变流器的开关频率的目标值，调整变流器的载波周期，得到变流器的载波周期的目标值，FPGA获取变流器的电压值和电流值，发送给变流器的处理器，变流器的处理器对变流器的电压值和电流值进行调制，输出变流器的调制波信号给FPGA，FPGA根据调整后的变流器的载波周期调整变流器的调制波信号，得到变流器的脉冲信号。从而实现变流器根据工况情况，无需停机，自动对开关频率进行调整，从而降低了谐波电流对电网的污染，提高了变流器非正常工况下的谐波特性。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种变流器，其特征在于，所述变流器应用于牵引传动系统，所述牵引传动系统包括所述变流器、逆变器、电机和冷却系统；所述变流器包括：处理器、现场可编程逻辑阵列FPGA和主电路；
所述FPGA用于获取所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，所述变流器的电压值和电流值，以及所述冷却系统的参数；
所述FPGA，还用于根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述冷却系统的参数，确定目标开关频率调整系数；
所述FPGA，还用于根据所述目标开关频率调整系数以及所述变流器的开关频率的基准值，确定所述变流器的开关频率的目标值；
所述FPGA，还用于根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的载波周期；
所述处理器，用于将所述变流器的电压值和电流值进行调制，输出变流器的调制波信号；
所述FPGA，还用于根据调整后的所述变流器的载波周期调整所述变流器的调制波信号，得到所述变流器的脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述FPGA包括：控制采集模块、散热采集处理模块和脉冲调制模块；
所述控制采集模块，用于获取所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，以及所述变流器的电压值和电流值；
所述散热采集处理模块，用于采集所述冷却系统的参数，根据所述冷却系统的参数计算所述冷却系统的散热能力；
所述散热采集处理模块，还用于根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数确定所述目标开关频率调整系数，所述第一参数包括以下参数中的至少一个：所述冷却系统的散热能力、所述冷却系统的出水口温度的延时效应或所述变流器的开关器件功耗随频率变化的曲线；
所述散热采集处理模块，还用于根据所述目标开关频率调整系数以及所述变流器的开关频率的基准值，确定所述变流器的开关频率的目标值；
所述脉冲调制模块，用于根据调整后的所述变流器的载波周期调整所述变流器的调制波信号，得到所述变流器的脉冲信号。
3.根据权利要求2所述的变流器，其特征在于，所述散热采集处理模块根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数确定所述目标开关频率调整系数，包括：
根据所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数，从预先存储的频率调整系数与第二参数的对应关系，确定所述目标开关频率调整系数，所述对应关系中包括多个频率调整系数以及对应的第二参数，所述第二参数包括所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数，或者，所述第二参数与所述变流器、逆变器、电机的工作状态信息，和/或，所述第一参数相关。
4.根据权利要求3所述的变流器，其特征在于，所述冷却系统的参数包括以下参数中的至少一个：所述冷却系统的进水口温度、出水口温度、进水口的流速、出水口的流速或者环境温度。
5.根据权利要求1-4任一项所述的变流器，其特征在于，所述FPGA根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的载波周期，包括：
所述FPGA判断所述变流器的开关频率的目标值是否属于预设的允许频率区间；
当所述变流器的开关频率的目标值属于所述允许频率区间内时，根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的开关的载波周期。
6.根据权利要求5所述的变流器，其特征在于，所述FPGA还用于：当所述变流器的开关频率的目标值小于所述允许频率区间的最小频率时，向所述处理器发送关闭信号；
所述处理器，还用于根据所述关闭信号关闭所述变流器。
7.根据权利要求5所述的变流器，其特征在于，所述FPGA根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的载波周期，包括：
所述FPGA将所述变流器的开关频率的目标值转化为目标载波周期；
所述FPGA根据预设的调整步长和调整时间间隔，对所述变流器的当前载波周期进行调整，直至所述变流器的载波周期达到所述目标载波周期。
8.根据权利要求5所述的变流器，其特征在于，所述FPGA根据所述变流器的开关频率的目标值，调整所述变流器的载波周期，包括：
所述FPGA将所述变流器的开关频率的目标值转化为目标载波周期；
所述FPGA将所述变流器的开关频率的基准值转化为基准载波周期；
所述FPGA根据以下公式计算调整步长prdstp：
prdstp＝(prd′-prd)/(kα×fctl)
其中，prd′为所述目标载波周期，prd为所述基准载波周期，kα为调整因子，fctl为所述变流器的控制频率；
根据所述调整步长prdstp和调整时间间隔，对所述变流器的当前载波周期进行调整，直至所述变流器的载波周期达到所述目标载波周期。
9.根据权利要求7或8所述的变流器，其特征在于，所述FPGA将所述变流器的开关频率的目标值转化为目标载波周期，包括：
所述FPGA根据以下公式将所述变流器的开关频率的目标值转化为所述目标载波周期：
prd′＝fT/(kγ×fcmd)
其中，prd′为所述目标载波周期，fT为所述处理器的时钟频率，kγ为分频系数，fcmd为所述变流器的开关频率的目标值。
10.一种牵引传动系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的变流器，以及逆变器、电机和冷却系统。
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