电力轨道机车车辆用空调逆变器拓扑和控制方法

技术特征：
1.电力轨道机车车辆用空调逆变器拓扑，其特征在于，包括dc400-600v输入电源(1)，dc400-600v输入电源(1)与并联半桥逆变组(2)连接、所述并联半桥逆变组(2)包括并联的四个半桥逆变电路，每个所述半桥逆变电路均连接一个隔离变压器，每个所述隔离变压器均连接一个不控整流电路，四个所述不控整流电路串联组成串联不控整流组(4)，所述串联不控整流组(4)的输出正极依次与l1电感的一端、c9电容的一端和串联不控整流组(4)的输出负极连接，所述c9电容的一端与c9电容的另一端之间并联有三相全桥逆变电路(5)，所述c9电容的一端与c9电容的另一端之间还并联有单相全桥逆变电路(6)。2.如权利要求1所述的电力轨道机车车辆用空调逆变器拓扑，其特征在于，每个所述半桥逆变电路包括c1电容，所述c1电容的一端连接s1功率开关管的源极，所述c1电容的另一端与c2电容的一端，所述c2电容的另一端依次连接s2功率开关管的漏极和s1功率开关管的漏极，所述c1电容的另一端与s1功率开关管的另一端之间与隔离变压器的一次侧连接；每个所述不控整流电路包括d1二极管，所述d1二极管的负极依次连接d2二极管的负极、d4二极管的负极和d3二极管的正极和d1二极管的正极，所述隔离变压器的二次侧连接在d1二极管的正极和d4二极管的负极之间；每个所述不控整流电路中d3二极管的正极与相邻不控整流电路中的d1二极管的负极实现串联，其中第一个不控整流电路的d1二极管的负极为串联不控整流组(4)的输出正极，其中第四个d3二极管的正极为串联不控整流组(4)的输出负极。3.如权利要求1所述的电力轨道机车车辆用空调逆变器拓扑，其特征在于，所述三相全桥逆变电路(5)包括ga1功率开关管，所述ga1功率开关管的源极与c9电容的一端连接，所述ga1功率开关管的漏极依次连接ga4功率开关管的源极、c9电容的另一端，所述ga1功率开关管的源极依次连接ga2功率开关管的源极、ga5功率开关管源极和ga4功率开关管的漏极，所述ga1功率开关管的源极还依次连接ga3功率开关管的源极、ga6功率开关管的源极和ga4功率开关管的漏极，所述ga1功率开关管的漏极依次与la1滤波电感的一端、ca1电容的一端连接，所述ga2功率开关管的漏极依次与la2滤波电感的一端、ca2电容的一端连接，所述ga3功率开关管的漏极依次与la3滤波电感的一端、ca3电容的一端连接，所述ca1电容的另一端分别与ca2电容的另一端连接和ca3电容的另一端连接，所述la1滤波电感的另一端、la2滤波电感的另一端和la3滤波电感的另一端为三相全桥逆变电路(5)的三相输出端。4.如权利要求1所述的电力轨道机车车辆用空调逆变器拓扑，其特征在于，所述单相全桥逆变电路(6)包括gb1功率开关管、所述gb1功率开关管的源极与c9电容的一端连接，所述gb1功率开关管漏极依次连接有gb3功率开关管的源极、c9电容的另一端，所述gb1功率开关管的源极还依次连接gb2功率开关管的源极和gb4功率开关管的源极和gb3功率开关管的漏极，所述gb1功率开关管的源极还与cb1滤波电容的一端连接，所述cb1滤波电容的另一端和gb4功率开关管的源极为单相全桥逆变电路(6)的输出端。5.电力轨道机车车辆用空调逆变器拓扑的控制方法，其特征在于，对所述权利要求1～4任一的电力轨道机车车辆用空调逆变器拓扑进行控制，包括以下步骤：步骤1，dc400-600v输入电源(1)将直流电压输入到并联半桥逆变组(2)，采用pid控制并联半桥逆变组(2)的功率开关管的占空比在，10％-45％的范围内，经隔离变压器进行电气隔离然后再经过串联不控整流组(4)进行ac-dc的变换，最终使得串联不控整流组(4)输出电压稳定在dc600v输出；
步骤2，利用svpwm控制算法将dc600v直流电经过三相全桥逆变电路5逆变为三相ac380v交流电输出；步骤3，单相全桥逆变(6)通过spwm调制算法输出ac220v交流电。6.如权利要求5所述的电力轨道机车车辆用空调逆变器拓扑的控制方法，其特征在于，所述步骤2具体的为：svpwm算法首先合成电压空间矢量的进行扇区的划分，三相静止坐标系和两相静止坐标系的关系如式(1)所示，从而可以计算出参考电压v
ref
的分量u
α
和u
β
：判断矢量v
ref
所处的扇区；分析u
α
和u
β
的关系，可得如下关系：若u
β
＞0，则a＝1，否则a＝0；若则b＝1，否则b＝0；若则c＝1，否则c＝0；因此，扇区n＝a 2b 4c；然后计算矢量的作用，时间扇区确定之后，利用扇区边界上的两个基本矢量合成所需的矢量v
ref
；以扇区iii为例，以α和β为基准轴，将两个基准矢量向两个基准轴投影，可以得到：α轴：β轴：其中，t为采样周期，通常为pwm调制周期；从而，可以解得：通过对其他几个扇区的求解，可以看出他们都是一些时间的组合，所以定义三个基本时间变量x、y、z；分别为间的组合，所以定义三个基本时间变量x、y、z；分别为最后进行矢量切换点的计算tcm1、tcm2、tcm3；如下图4所示：可得矢量切换点为：矢量切换点为：7.如权利要求5所述的电力轨道机车车辆用空调逆变器拓扑的控制方法，其特征在于，所述步骤3具体的为：用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的pwm波形即spwm波形控制单相全桥逆变电路(6)的gb1-gb4功率开关管的通断，使其输出的脉冲电压的面积与期望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值，最终输出ac220v/50hz单相正弦交流电。

技术总结
本发明公开一种电力轨道机车车辆用空调逆变器拓扑，包括DC400-600V输入电源，DC400-600V输入电源与并联半桥逆变组连接、所述并联半桥逆变组包括并联的四个半桥逆变电路，每个所述半桥逆变电路均连接一个隔离变压器，每个所述隔离变压器均连接一个不控整流电路，四个所述不控整流电路串联组成串联不控整流组，所述串联不控整流组的输出正极依次与L1电感的一端、C9电容的一端和串联不控整流组的输出负极连接，所述C9电容的一端与C9电容的另一端之间并联有三相全桥逆变电路，所述C9电容的一端与C9电容的另一端之间还并联有单相全桥逆变电路。本发明还涉及一种电力轨道机车车辆用空调逆变器拓扑的控制方法。本发明解决了现有DC400V～DC600V旅客列车用空调逆变器输入电压波动造成的空调效率下降的问题。压波动造成的空调效率下降的问题。压波动造成的空调效率下降的问题。


技术研发人员：李培东 张争刚 何国荣 龙建明
受保护的技术使用者：杨凌职业技术学院
技术研发日：2022.03.17
技术公布日：2022/6/4