限压斩波控制方法及装置与流程

1.本发明涉及电力传动技术领域，具体地，涉及一种限压斩波控制方法及装置。


背景技术：

2.图1是牵引变流器的系统构架图。如图1所示，牵引变流器是城轨车辆牵引系统的核心，其由中间电气回路(主接触器、预充电接触器、直流电抗、支撑电容和斩波回路等)、igbt功率模块以及控制系统组成。其中控制系统搭载电机矢量控制算法、车辆逻辑控制算法、故障检测及保护算法以向igbt功率模块发送驱动脉冲，为牵引电机提供三相变压变频电源，使其输出相应转矩最终实现车辆牵引/制动功能。
3.在城轨车辆运行过程中，由于牵引供电变电所通常采用不控整流的变电方式，自身不具备稳定直流电网和能量回馈能力，通常在线路上设置地面制动电阻、地面飞轮储能装置或者回馈变流装置等用于吸收车辆处于再生制动工况时所产生的回馈能量。然而，一旦地面吸收装置发生短时故障或者没有完全吸收线路上车辆所产生的全部制动能量时，直流电网电压将被抬高，使得牵引变流器直流侧电压异常升高；此外，由于弓网受流条件变化、负载突变和牵引变流器直流侧震荡等因素的影响，同样也会发生牵引变流器直流电压异常升高超过其过压保护限制值，导致牵引系统封锁，车辆丧失牵引或者制动力。因此，为了避免牵引变流器在过压情况下频繁牵引封锁，通常在牵引变流器中间直流回路的正负母线之间设置限压斩波桥臂，其由igbt模块和限压电阻串联组成。当中间直流电压超过其保护阈值时，在一定时间内导通斩波igbt模块，把能量消耗在限压电阻上从而将直流电压限制在正常工作范围内，牵引变流器仍可正常运行。而且为了使斩波过程中直流电压尽量平稳，同时降低斩波电阻发热量，目前通常都设计双路igbt斩波桥臂，如图1中的虚框所示。双路igbt斩波桥臂可交替或者同时导通/关断，且为确保斩波igbt的使用安全通常单路斩波频率设置较低。
4.限压斩波的控制通常集成于牵引控制系统(cpu dsp fpga)，采用定频变占空比或者变频变占空比的pwm方式实现。传统产品完全基于牵引控制系统中dsp完成，利用dsp读取数据采集结果，进行斩波占空比以及斩波频率计算，通过设置epwm外设输出斩波igbt驱动脉冲。目前，现有产品提出一种基于牵引控制系统中dsp fpga协同完成的方案，由dsp来计算占空比及斩波频率，fpga负责输出斩波igbt驱动脉冲，在一定程度上提高了脉冲载波周期和比较值的加载实时性。但是斩波控制的整体实时性仍受限于dsp的算法执行周期，同时，占空比的计算只与当前直流侧电压以及限压阈值相关，斩波脉冲输出模式单一，可吸收的最大功率有限且中间电压波动较大。此外，限压电阻工作最大时间往往通过经验设计或者受制于限压电阻自带的保护信号，往往不能充分的利用限压电阻的最大能力。


技术实现要素：

5.本发明实施例的主要目的在于提供一种限压斩波控制方法及装置，以提高斩波控制的实时性，能量最大吸收能力以及中间电压的平稳性，有效避免牵引封锁，进一步提升了
系统在限压斩波过程中的稳定性。
6.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种限压斩波控制方法，包括：
7.根据电机有功功率和所述直流侧电压确定脉冲生成模式；
8.根据直流侧电压、初始限压电阻值、脉冲生成模式、斩波桥臂开通状态、斩波回路吸收功率和所述电机有功功率确定当前限压电阻值；
9.根据脉冲生成模式、当前限压电阻值、直流侧电压和所述电机有功功率确定当前单桥臂占空比；
10.根据脉冲生成模式和当前单桥臂占空比输出斩波脉冲控制信号以控制限压斩波回路。
11.本发明实施例还提供一种限压斩波控制装置，包括：
12.脉冲生成模式确定模块，用于根据电机有功功率和直流侧电压确定脉冲生成模式；
13.当前限压电阻值模块，用于根据直流侧电压、初始限压电阻值、脉冲生成模式、斩波桥臂开通状态、斩波回路吸收功率和所述电机有功功率确定当前限压电阻值；
14.当前单桥臂占空比模块，用于根据脉冲生成模式、当前限压电阻值、直流侧电压和电机有功功率确定当前单桥臂占空比；
15.限压斩波控制模块，用于根据脉冲生成模式和当前单桥臂占空比输出斩波脉冲控制信号以控制限压斩波回路。
16.本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现所述的限压斩波控制方法的步骤。
17.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现所述的限压斩波控制方法的步骤。
18.本发明实施例的限压斩波控制方法及装置先根据直流侧电压、初始限压电阻值、斩波桥臂开通状态和斩波回路吸收功率确定当前限压电阻值，再根据电机有功功率和直流侧电压确定脉冲生成模式，然后根据脉冲生成模式、当前限压电阻值、直流侧电压和电机有功功率确定当前单桥臂占空比，最后根据脉冲生成模式和当前单桥臂占空比输出斩波脉冲控制信号以控制限压斩波回路，可以提高斩波控制的实时性，能量最大吸收能力以及中间电压的平稳性，有效避免牵引封锁，进一步提升了系统在限压斩波过程中的稳定性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是牵引变流器的系统构架图；
21.图2是本发明实施例中的限压斩波控制系统的信号流向示意图；
22.图3是本发明实施例中限压斩波控制方法的流程图；
23.图4是本发明实施例中s101的流程示意图；
24.图5是本发明实施例中s102的流程图；
25.图6是本发明实施例中s104的流程图；
26.图7是本发明实施例中pwm脉冲生成模块的示意图；
27.图8是本发明实施例中限压斩波控制装置的结构框图；
28.图9是本发明实施例中计算机设备的结构框图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
31.鉴于现有技术受限于dsp的算法执行周期，可吸收的最大功率有限且中间电压波动较大，往往不能充分的利用限压电阻的最大能力，本发明实施例提供一种算法执行周期短、脉冲载波周期和比较值实时加载、斩波脉冲模式多样化且可自动辨识限压电阻温度的限压斩波控制方法，可大幅度提高斩波控制的实时性、能量最大吸收能力以及中间电压的平稳性，有效避免车辆运行过程中因牵引变流器中间电压短时快速升高超过保护阈值带来的牵引封锁。
32.图2是本发明实施例中的限压斩波控制系统的信号流向示意图。如图2所示，本发明主要由牵引控制系统中的数据采集单元以及fpga组成。其中数据采集单元中的模数转换单元采用800k采样率、16位精度的模数转换模块实现五通道同步采集8倍过采样。功率计算模块、限压电阻信息计算模块和斩波pwm脉冲模式选择模块基于fpga完成，执行周期与模拟数据采样周期一致，达到10us。pwm脉冲生成模块亦基于fpga完成，执行周期到达0.01us。
33.牵引变流器内部的直流侧电压传感器输出信号、直流侧正母线电流传感器输出信号、交流侧u相电流传感器输出信号以及交流侧v相电流传感器输出信号接入牵引控制系统中的模拟信号处理模块，经过采样电阻和调理电路后作为模数转换单元的输入，通过模数转换之后将结果发送至fpga。
34.fpga将上述信号经过数字滤波处理之后的结果作为功率计算模块的输入，从而完成牵引变流器直流侧功率计算、牵引电机电压重构计算、电机电压和电机电流的clark变化计算、电机有功功率计算和斩波回路吸收功率计算。该模块获得的斩波回路吸收功率以及模拟信号处理模块输出的直流侧电压发送至限压电阻信息计算模块，进而输出限压电阻阻值以及限压电阻温度。限压电阻温度被发送至故障保护模块，结合斩波脉冲反馈信号使能或者禁用限压斩波功能。
35.限压斩波控制系统根据实际选择的限压电阻阻值的理论变化范围以及牵引变流器连接的所有负载牵引电机功率变化范围设计多模式双路限压斩波pwm脉冲生成策略，作为斩波pwm脉冲模式选择模块。将限压电阻阻值、斩波回路吸收功率、牵引变流器直流侧电压值作为上述斩波pwm脉冲模式选择模块的输入，选择当前最优的限压斩波igbt驱动脉冲
模式，从而计算相应的占空比。
36.fpga还利用计数功能构建pwm脉冲生成模块，实现固定斩波频率的载波生成功能，并实时加载利用占空比和载波频率获得的比较值，进而最终输出斩波pwm脉冲控制双路igbt限压斩波回路。
37.图3是本发明实施例中限压斩波控制方法的流程图。如图3所示，限压斩波控制方法包括：
38.s101：根据电机有功功率和直流侧电压确定脉冲生成模式。
39.一实施例中，在执行s101之前还包括：
40.1)模拟信号处理模块接收牵引变流器内部的直流侧电压传感器输出信号、直流侧正负母线电流传感器输出信号、交流侧u相电流传感器输出信号以及交流侧v相电流传感器输出信号，经过采样电阻后进行滤波、放大，使所有信号满足模数转换单元对输入信号的要求。
41.2)模数转换单元将上述模拟信号转换为数字信号，送入fpga中进行再处理。
42.3)fpga将上述信号经过数字滤波处理之后的结果作为功率计算模块的输入，利用直流侧电压u
dc
和正母线电流i
dc
首先完成牵引变流器直流侧功率计算：
43.p
dc
＝u
dc
×idc
；
44.其中，p
dc
为直流侧功率，u
dc
为直流侧电压，i
dc
为正母线电流。
45.4)fpga利用直流侧电压u
dc
结合牵引变流器三相输出igbt桥臂的开关信号函数(f
s1
,f
s2
,f
s3
)完成牵引电机相电压重构计算。
46.具体实施时，三相电压可表示为：
[0047][0048]
其中，u
an
为第一电机相电压，ua为a相电压，u
bn
为第二电机相电压，ub为b相电压，u
cn
为第三电机相电压，uc为c相电压，un为绕组y型连接的电机中点电压。
[0049]
根据电路定理可得到：
[0050]uan
u
bn
u
cn
＝0；
[0051][0052]
从而可以得到：
[0053][0054]
ua,ub,uc与直流侧电压及三相上桥臂开关函数f
s1
,f
s2
,f
s3
之间的关系如下：
[0055][0056]
其中，f
s1
为第一开关函数，f
s2
为第二开关函数，f
s3
为第三开关函数。
[0057]
最终可以得到：
[0058][0059]
5)fpga进行电机电压和电机电流的clark变化计算，根据瞬时有功计算理论确定电机有功功率和斩波回路吸收功率计算。
[0060]
具体实施时，电机电压、电机电流的clark变化如下：
[0061][0062]
其中，u
α
为两相静止坐标系下的α相电压，u
β
为两相静止坐标系下的β相电压，i
α
为两相静止坐标系下的α相电流，i
β
为两相静止坐标系下的β相电流，ia为交流侧u相电流传感器输出信号，ib为交流侧v相电流传感器输出信号。
[0063]
由此可得电机有功功率：
[0064]
pm＝u
α
×iα
u
β
×iβ
；
[0065]
其中，pm为电机有功功率。
[0066]
最终可以得到斩波回路吸收功率：
[0067]
pb＝p
m-p
dc
；
[0068]
其中，pb为斩波回路吸收功率。
[0069]
图4是本发明实施例中s101的流程示意图。如图4所示，本发明根据实际选择的限压电阻阻值的理论变化范围(r
b-min
～r
b-max
)、牵引变流器连接的所有负载牵引电机有功功率最大值p
m-max
、直流侧功率最大值p
dc-max
、直流侧电压范围(u
dc-min
～u
dc-max
)以及当前实际直流侧电压采样值u
dc
、电机有功功率pm和直流侧功率p
dc
设计多模式双路限压斩波pwm脉冲生成策略。
[0070]
如图4所示，功率阈值为其中u
dc-max
为直流侧电压最大值，u
dc-min
为直流侧电压最小值，r
b-max
为限压电阻值最大值，r
b-min
为限压电阻值最小值；电压阈值1为直流侧电压最小值u
dc-min
，电压阈值2为u
dc-max
。
[0071]
如图4所示，当实际负载电机总有功功率pm＜0，且满足时，如果直流侧
电压采样值小于或等于直流侧电压最小值(u
dc
≤u
dc-min
)则采用模式0，此时双路igbt斩波桥臂全封锁。如果直流侧电压采样值在直流侧电压范围内(u
dc-min
≤u
dc
≤u
dc-max
)则采用模式1，此时双路igbt斩波桥臂相差180
°
交替导通。如果直流侧电压采样值大于直流侧电压最大值(u
dc
＞u
dc-max
)则采用模式2，此时双路igbt斩波桥臂各自占空比恒定50％相差180
°
交替导通，相当于整个斩波过程中一直维持单斩波igbt导通。
[0072]
当实际负载电机总有功功率pm＜0，且满足时，如果直流侧电压采样值小于或等于直流侧电压最小值(u
dc
≤u
dc-min
)则采用模式0，此时双路igbt斩波桥臂全封锁。如果直流侧电压采样值在直流侧电压范围内(u
dc-min
≤u
dc
≤u
dc-max
)则采用模式3，此时双路igbt斩波桥臂相差180
°
交替导通。如果直流侧电压采样值大于直流侧电压最大值(u
dc
＞u
dc-max
)则采用模式4，此时双路igbt斩波桥臂各自占空比恒定100％同时导通。
[0073]
当实际负载电机总有功功率pm＞0，且满足时，如果直流侧电压采样值小于或等于直流侧电压最小值(u
dc
≤u
dc-min
)则采用模式0，此时双路igbt斩波桥臂全封锁。如果直流侧电压采样值在直流侧电压范围内(u
dc-min
≤u
dc
≤u
dc-max
)则采用模式1，此时双路igbt斩波桥臂相差180
°
交替导通。如果直流侧电压采样值大于直流侧电压最大值(u
dc
＞u
dc-max
)则采用模式2，此时双路igbt斩波桥臂各自占空比恒定50％相差180
°
交替导通，相当于整个斩波过程中一直维持单斩波igbt导通。
[0074]
当实际负载电机总有功功率pm＞0，且满足时，如果直流侧电压采样值小于或等于直流侧电压最小值(u
dc
≤u
dc-min
)则采用模式0，此时双路igbt斩波桥臂全封锁。如果直流侧电压采样值在直流侧电压范围内(u
dc-min
≤u
dc
≤u
dc-max
)则采用模式3，此时双路igbt斩波桥臂相差180
°
交替导通。如果直流侧电压采样值大于直流侧电压最大值(u
dc
＞u
dc-max
)则采用模式4，此时双路igbt斩波桥臂各自占空比恒定100％同时导通。
[0075]
s102：根据直流侧电压、初始限压电阻值、脉冲生成模式、斩波桥臂开通状态、斩波回路吸收功率和电机有功功率确定当前限压电阻值。
[0076]
图5是本发明实施例中s102的流程图。如图5所示，s102包括：
[0077]
s201：根据直流侧电压、初始限压电阻值、脉冲生成模式和电机有功功率确定初始单桥臂占空比。
[0078]
具体实施时，当脉冲生成模式为模式0时，初始单桥臂占空比为零。
[0079]
当脉冲生成模式为模式1时，通过如下公式确定初始单桥臂占空比：
[0080][0081]
其中，λ0为初始单桥臂占空比，r
b0
为初始限压电阻值，u
dc
为直流侧电压。
[0082]
当脉冲生成模式为模式2时，初始单桥臂占空比为50％。
[0083]
当脉冲生成模式为模式3时，通过如下公式确定初始单桥臂占空比：
[0084]
[0085]
其中，pm为电机有功功率，p
m-max
为有功功率最大值。
[0086]
当脉冲生成模式为模式4时，初始单桥臂占空比为100％。
[0087]
s202：根据初始单桥臂占空比、斩波桥臂开通状态、直流侧电压和斩波回路吸收功率确定当前限压电阻值。
[0088]
具体实施时，当斩波桥臂开通状态为无开通重合时，通过如下公式确定当前限压电阻值：
[0089][0090]
其中，rb为当前限压电阻值，u
dc
为直流侧电压，pb为斩波回路吸收功率，λ0为初始单桥臂占空比。
[0091]
当斩波桥臂开通状态为开通重合时，通过如下公式确定当前限压电阻值：
[0092][0093]
s103：根据脉冲生成模式、当前限压电阻值、直流侧电压和电机有功功率确定当前单桥臂占空比。
[0094]
具体实施时，当脉冲生成模式为模式0时，当前单桥臂占空比为零。
[0095]
当脉冲生成模式为模式1时，通过如下公式确定当前单桥臂占空比：
[0096][0097]
其中，λ为当前单桥臂占空比，rb为当前限压电阻值，u
dc
为直流侧电压。模式1中的λ必定小于50％，因此双路igbt斩波桥臂在斩波周期内没有同时导通的情况。
[0098]
当脉冲生成模式为模式2时，当前单桥臂占空比为50％。
[0099]
当脉冲生成模式为模式3时，通过如下公式确定当前单桥臂占空比：
[0100][0101]
模式3中的λ必定大于50％，因此双路igbt斩波桥臂在一个斩波周期内必有同时导通工况，且最大同时导通工况为全斩波周期。
[0102]
当脉冲生成模式为模式4时，当前单桥臂占空比为100％。
[0103]
s104：根据脉冲生成模式和当前单桥臂占空比输出斩波脉冲控制信号以控制限压斩波回路。
[0104]
图6是本发明实施例中s104的流程图。图7是本发明实施例中pwm脉冲生成模块的示意图。如图6-图7所示，s104包括：
[0105]
s301：根据预设时钟频率和预设斩波频率生成斩波脉冲载波。
[0106]
其中，预设时钟频率可以为fpga内部自带的100mhz。具体实施时，计数单元以预设时钟频率进行计数，当计数到达预设斩波频率(斩波脉冲载波最大计数值)时生成一个载波脉冲(斩波脉冲载波)，从而产生实现固定斩波频率的载波。
[0107]
s302：根据当前单桥臂占空比和预设斩波频率生成斩波脉冲比较信号。
[0108]
具体实施时，根据当前单桥臂占空比和预设斩波频率，通过计数也可以得到斩波
脉冲比较值波形。
[0109]
s303：根据斩波脉冲载波与斩波脉冲比较信号的比较结果和脉冲生成模式输出斩波脉冲控制信号以控制限压斩波回路。
[0110]
具体实施时，将斩波脉冲载波与斩波脉冲比较信号进行比较，在两个波形的交点对应脉冲上升/下降沿，进而输出斩波pwm脉冲控制双路igbt限压斩波回路。
[0111]
一实施例中，限压斩波控制方法还包括：
[0112]
根据当前限压电阻值和预设的阻值温度关系函数确定限压电阻温度；根据限压电阻温度与温度保护阈值的比较结果输出限压斩波禁用信号以控制限压斩波回路。
[0113]
如图2所示，当故障保护模块收到斩波脉冲反馈时，故障保护模块结合当前限压电阻值和预设的阻值温度关系函数获取当前限压电阻的实时限压电阻温度tb。当限压电阻温度tb大于温度保护阈值时，故障保护模块输出斩波共轭能禁用信号至pwm脉冲生成模块以禁用限压斩波功能，直到限压电阻温度下降到温度保护阈值之下才重新使能限压斩波功能。
[0114]
图3所示的限压斩波控制方法的执行主体可以为限压斩波控制系统。由图3所示的流程可知，本发明实施例的限压斩波控制方法先根据直流侧电压、初始限压电阻值、斩波桥臂开通状态和斩波回路吸收功率确定当前限压电阻值，再根据电机有功功率和直流侧电压确定脉冲生成模式，然后根据脉冲生成模式、当前限压电阻值、直流侧电压和电机有功功率确定当前单桥臂占空比，最后根据脉冲生成模式和当前单桥臂占空比输出斩波脉冲控制信号以控制限压斩波回路，可以提高斩波控制的实时性，能量最大吸收能力以及中间电压的平稳性，有效避免牵引封锁，进一步提升了系统在限压斩波过程中的稳定性。
[0115]
本发明实施例的具体流程如下：
[0116]
1、根据电机有功功率和所述直流侧电压确定脉冲生成模式。
[0117]
2、根据直流侧电压、初始限压电阻值、脉冲生成模式和电机有功功率确定初始单桥臂占空比。
[0118]
3、根据初始单桥臂占空比、斩波桥臂开通状态、直流侧电压和斩波回路吸收功率确定当前限压电阻值。
[0119]
4、根据脉冲生成模式、当前限压电阻值、直流侧电压和电机有功功率确定当前单桥臂占空比。
[0120]
5、根据预设时钟频率和预设斩波频率生成斩波脉冲载波。
[0121]
6、根据当前单桥臂占空比和预设斩波频率生成斩波脉冲比较信号。
[0122]
7、根据斩波脉冲载波与斩波脉冲比较信号的比较结果和脉冲生成模式输出斩波脉冲控制信号以控制限压斩波回路。
[0123]
8、根据当前限压电阻值和预设的阻值温度关系函数确定限压电阻温度。
[0124]
9、根据限压电阻温度与温度保护阈值的比较结果输出限压斩波禁用信号以控制限压斩波回路。
[0125]
综上所述，本发明实施例提供的限压斩波控制方法与现有技术的区别在于：
[0126]
1)本发明无需在斩波回路中新增安装斩波电流传感器，采用瞬时有功率计算原理实现牵引变流器后级电机的有功功率计算，结合直流侧功率获取限压斩波回路吸收功率，综合考虑直流侧电压值和当前斩波pwm模式以实时估算限压电阻阻值。
[0127]
2)在限压斩波工作过程中，利用限压电阻实时阻值估算限压电阻实时温度，当温度处于正常范围时充分利用限压电阻能力持续进行限压斩波控制；一旦温度超过保护阈值立即封锁斩波igbt，保护限压电阻。
[0128]
3)双路igbt斩波桥臂的pwm脉冲多模式设计综合考虑了斩波吸收功率范围以及限压电阻阻值变化范围；在计算相应的定频斩波脉冲占空比时综合考虑直流侧电压实时采样值、斩波吸收功率实时值以及限压电阻实时阻值，从而最大限度的满足低频斩波过程中直流侧电压平稳的控制需求。
[0129]
4)本发明的算法执行以及脉冲生成完全基于牵引控制系统中的fpga实现，算法执行周期短、脉冲载波周期和比较值实时加载，可应对牵引变流器中间电压的快速升高并维持中间电压的平稳。
[0130]
因此，本发明实施例提供的限压斩波控制方法具有以下有益效果：
[0131]
(1)采用瞬时有功率计算原理实现牵引变流器后级电机的有功功率计算，结合直流侧功率获取限压斩波回路吸收功率，综合考虑直流侧电压值和当前斩波pwm模式以实时估算限压电阻阻值。限压电阻阻值的估算无需在牵引变流器内部增加斩波电流传感器，减少了制造成本；
[0132]
(2)利用限压电阻实时阻值估算限压电阻实时温度，当温度处于正常范围时充分利用限压电阻能力持续进行限压斩波控制；一旦温度超过保护阈值立即封锁斩波igbt，保护限压电阻。与现有技术相比，限压电阻可持续使用的时间不完全依赖于过往经验以及限压电阻自身的保护动作信号，在确保安全使用的同时充分利用限压电阻的最大能力；
[0133]
(3)双路igbt斩波桥臂的pwm脉冲多模式设计综合考虑了斩波吸收功率范围以及限压电阻阻值变化范围。与现有技术相比增加了对电阻阻值变化范围的考虑，有效避免了限压电阻温度变化剧烈时阻值变化范围过大，使根据功率选定的当前斩波模式吸收能力不足导致触发过压保护牵引封锁的问题，以及吸收能力过剩，中间电压波动剧烈触发系统震荡的问题；
[0134]
(4)计算相应的定频斩波脉冲占空比时综合考虑直流侧电压实时采样值、斩波吸收功率实时值以及限压电阻实时阻值，最大限度的满足低频斩波过程中直流侧电压平稳的控制需求，提升了系统在限压斩波过程中的稳定性；
[0135]
(5)本发明的算法执行以及脉冲生成完全基于牵引控制系统中的fpga实现，与传统的dsp实现方式和现有的dsp fpga实现方式相比，本发明的算法执行周期短、脉冲载波周期和比较值实时加载，可应对牵引变流器中间电压的快速升高，而且进一步提升了系统在限压斩波过程中的稳定性。
[0136]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种限压斩波控制装置，由于该装置解决问题的原理与限压斩波控制方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
[0137]
图8是本发明实施例中限压斩波控制装置的结构框图。如图8所示，限压斩波控制装置包括：
[0138]
脉冲生成模式确定模块，用于根据电机有功功率和直流侧电压确定脉冲生成模式；
[0139]
当前限压电阻值模块，用于根据直流侧电压、初始限压电阻值、脉冲生成模式、斩
波桥臂开通状态、斩波回路吸收功率和所述电机有功功率确定当前限压电阻值；
[0140]
当前单桥臂占空比模块，用于根据脉冲生成模式、当前限压电阻值、直流侧电压和电机有功功率确定当前单桥臂占空比；
[0141]
限压斩波控制模块，用于根据脉冲生成模式和当前单桥臂占空比输出斩波脉冲控制信号以控制限压斩波回路。
[0142]
在其中一种实施例中，当前限压电阻值模块包括：
[0143]
初始单桥臂占空比单元，用于根据直流侧电压、初始限压电阻值、脉冲生成模式和电机有功功率确定初始单桥臂占空比；
[0144]
当前限压电阻值单元，用于根据初始单桥臂占空比、斩波桥臂开通状态、直流侧电压和斩波回路吸收功率确定当前限压电阻值。
[0145]
在其中一种实施例中，限压斩波控制模块包括：
[0146]
斩波脉冲载波单元，用于根据预设时钟频率和预设斩波频率生成斩波脉冲载波；
[0147]
斩波脉冲比较信号单元，用于根据当前单桥臂占空比和预设斩波频率生成斩波脉冲比较信号；
[0148]
限压斩波单元，用于根据斩波脉冲载波与斩波脉冲比较信号的比较结果和脉冲生成模式输出斩波脉冲控制信号以控制限压斩波回路。
[0149]
在其中一种实施例中，还包括：
[0150]
限压电阻温度单元，用于根据当前限压电阻值和预设的阻值温度关系函数确定限压电阻温度；
[0151]
限压斩波禁用单元，用于根据限压电阻温度与温度保护阈值的比较结果输出限压斩波禁用信号以控制限压斩波回路。
[0152]
综上，本发明实施例的限压斩波控制装置先根据直流侧电压、初始限压电阻值、斩波桥臂开通状态和斩波回路吸收功率确定当前限压电阻值，再根据电机有功功率和直流侧电压确定脉冲生成模式，然后根据脉冲生成模式、当前限压电阻值、直流侧电压和电机有功功率确定当前单桥臂占空比，最后根据脉冲生成模式和当前单桥臂占空比输出斩波脉冲控制信号以控制限压斩波回路，可以提高斩波控制的实时性，能量最大吸收能力以及中间电压的平稳性，有效避免牵引封锁，进一步提升了系统在限压斩波过程中的稳定性。
[0153]
本发明实施例还提供能够实现上述实施例中的限压斩波控制方法中全部步骤的一种计算机设备的具体实施方式。图9是本发明实施例中计算机设备的结构框图，参见图9，所述计算机设备具体包括如下内容：
[0154]
处理器(processor)901和存储器(memory)902。
[0155]
所述处理器901用于调用所述存储器902中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中的限压斩波控制方法中的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
[0156]
根据电机有功功率和直流侧电压确定脉冲生成模式；
[0157]
根据直流侧电压、初始限压电阻值、脉冲生成模式、斩波桥臂开通状态、斩波回路吸收功率和电机有功功率确定当前限压电阻值；
[0158]
根据脉冲生成模式、当前限压电阻值、直流侧电压和电机有功功率确定当前单桥臂占空比；
[0159]
根据脉冲生成模式和当前单桥臂占空比输出斩波脉冲控制信号以控制限压斩波回路。
[0160]
综上，本发明实施例的计算机设备先根据直流侧电压、初始限压电阻值、斩波桥臂开通状态和斩波回路吸收功率确定当前限压电阻值，再根据电机有功功率和直流侧电压确定脉冲生成模式，然后根据脉冲生成模式、当前限压电阻值、直流侧电压和电机有功功率确定当前单桥臂占空比，最后根据脉冲生成模式和当前单桥臂占空比输出斩波脉冲控制信号以控制限压斩波回路，可以提高斩波控制的实时性，能量最大吸收能力以及中间电压的平稳性，有效避免牵引封锁，进一步提升了系统在限压斩波过程中的稳定性。
[0161]
本发明实施例还提供能够实现上述实施例中的限压斩波控制方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的限压斩波控制方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
[0162]
根据电机有功功率和直流侧电压确定脉冲生成模式；
[0163]
根据直流侧电压、初始限压电阻值、脉冲生成模式、斩波桥臂开通状态、斩波回路吸收功率和电机有功功率确定当前限压电阻值；
[0164]
根据脉冲生成模式、当前限压电阻值、直流侧电压和电机有功功率确定当前单桥臂占空比；
[0165]
根据脉冲生成模式和当前单桥臂占空比输出斩波脉冲控制信号以控制限压斩波回路。
[0166]
综上，本发明实施例的计算机可读存储介质先根据直流侧电压、初始限压电阻值、斩波桥臂开通状态和斩波回路吸收功率确定当前限压电阻值，再根据电机有功功率和直流侧电压确定脉冲生成模式，然后根据脉冲生成模式、当前限压电阻值、直流侧电压和电机有功功率确定当前单桥臂占空比，最后根据脉冲生成模式和当前单桥臂占空比输出斩波脉冲控制信号以控制限压斩波回路，可以提高斩波控制的实时性，能量最大吸收能力以及中间电压的平稳性，有效避免牵引封锁，进一步提升了系统在限压斩波过程中的稳定性。
[0167]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0168]
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
[0169]
本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元，或装置都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(asic)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功
能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。
[0170]
本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于asic中，asic可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
[0171]
在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(dsl)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、dvd、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。