技术领域
[0001] 本发明涉及变流器技术，尤其涉及一种辅助变流器，属于电气技术领域。
相关背景技术
[0002] 电力机车的辅助变流器是将直流电源转换成交流电源，为电力机车上的交流负载设备供电的电气元件。
[0003] 现有辅助变流器采用开环控制，包括控制模块和功率模块。采用调压调频的控制方式，具体通过改变脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)输出的调制比来调节电压，通过改变PWM输出波形的频率来改变输出电压的频率。当给定某一PWM输出波形的频率值时，计算出相应调制比，并保持不变，输出的基波电压保持恒定。
[0004] 在实际应用中，由于交流负载的频繁切换以及输入直流母线电压的波动，会造成交流负载的很大变化，进而引起辅助变流器输出电压的变化。由于现有的辅助变流器采用调制比恒定方式，不能保证交流负载电压的稳定，若辅助变流器输出电压超过设计的上限值，会造成辅助变流器和交流负载的损坏。
具体实施方式
[0029] 参考图1，图1为本发明第一实施例提供的辅助变流器的原理图。
[0030] 如图1所示，本发明第一实施例提供的辅助变流器，包括辅助功率单元1、电流检测单元2、变压单元3、滤波单元4、输出电压检测单元5和辅助控制单元6。
[0031] 辅助功率单元1具有能与直流电源连接的输入端，实际应用中，辅助功率单元1的输出端与直流电源连接，用于将直流电源的直流电转换为三相交流电；辅助功率单元1输出的三相交流电为三相非正弦交流电，可以为三相方波电压。辅助功率单元1可以为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)，也可以为其它逆变电路模块。
[0032] 电流检测单元2与辅助功率单元1的输出端连接，用于检测辅助功率单元1输出的三相交流电的电流值。
[0033] 变压单元3用于将电流检测单元2输出的三相交流电变压(可以为降压)并隔离；变压单元3可以采用三相变压器，将辅助功率单元1输出的三相交流电降压，同时实现变压单元3的输出侧和输出侧电路的隔离。辅助功率单元1输出的三相交流电为三相方波信号。
[0034] 滤波单元4用于对三相交流电进行滤波，以输出三相准正弦电压；滤波单元4抑制辅助功率单元1输出的三相方波信号中的谐波分流量，输出三相准正弦电。
[0035] 输出电压检测单元5用于对三相准正弦电进行全波整流，并产生电压反馈信号传送给辅助控制单元6。
[0036] 辅助控制单元6用于接收电压反馈信号，通过电压闭环控制产生触发脉冲信号，控制辅助功率单元1输出电压稳定的三相交流电。
[0037] 具体地，辅助控制单元6包括核心处理器和外围设备；
[0038] 核心处理器包括数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，简称CPLD)和存储器。
[0039] 参考图2，图2为本发明实施例提供的辅助变流器的电压闭环控制原理图。
[0040] 如图2所示，外围设备包括依次连接的限幅器11、积分器12、频压变换器13、输出特性控制器14、比例积分器15和脉冲发生器16。
[0041] 限幅器11用于限定频率给定的幅度；积分器12用于限定给定频率的上升率；频压变换器13用于将频率给定转化为电压给定；输出特性控制器14用于输出调制电压的给定值；比例积分器15用于接收调制电压的给定值和反馈的电压信号，并输出调制比；脉冲发生器16用于接收调制比，发出脉冲信号，控制辅助功率单元1输出电压稳定的三相交流电。
[0042] 进一步地，辅助功率单元1包括IGBT模块、驱动电路模块、水冷基板和复合母排；IGBT模块和驱动电路模块安装在水冷基板上，水冷基板用于对IGBT模块进行散热；冷却液在水冷基板内循环流动，带走IGBT模块工作时产生的热量，可以提高IGBT模块的使用寿命。复合母排用于实现IGBT模块和驱动电路的电气连接，可以减少杂散电感。辅助功率单元1采用模块集成技术，能够提高辅助变流器可靠性，便于安装和维护。
[0043] 变压单元3为三相变压器，三相变压器的原边与电流检测单元2输出端连接，三相变压器的副边与滤波单元4并联。滤波单元4包括三组电容器；每组电容器分别并联在三相变压器的副边交流母线上；变压器和电容器通过铜排连接。
[0044] 进一步地，输出电压检测单元5包括全波整流模块和直流电压检测模块；全波整流模块与变压单元3的输出端连接，用于将三相准正弦电转换为直流电；直流电压检测模块一端与全波整流模块连接，另一端与辅助控制单元6连接，用于检测直流电的电压并向辅助控制单元6提供电压反馈信号。
[0045] 本实施例提供的辅助变流器的工作过程如下，频率给定通过限幅器11进行输入频率限幅，再通过积分器12限定给定上升率，再通过频压变换器13将频率给定转换为电压给定，然后通过输出特性控制器14输出调制电压的给定值，调制电压的给定值与电压反馈信号通过比例积分器15输出脉冲发生器所需的调制比。
[0046] 当电压反馈信号大于输出特性控制器14输出的调制电压的给定值时，调制比减小，辅助功率单元1输出的电压幅度降低；反之，辅助功率单元1输出电压升高。因此当中间电压或负载波动时，调制比发生变化，但输出电压保持稳定，避免辅助变流器和负载的损坏。上述控制过程可以通过辅助控制单元6中DSP和CPLD处理器以及加载的软件共同实现。
[0047] 本发明实施例提供的辅助变流器，通过辅助功率单元1将直流电源转换成三相交流电，变压单元3和滤波单元4将三相交流电降压滤波并输出三相准正弦电为辅助负载供电，输出电压检测单元5对三相准正弦电进行全波整流，并产生电压反馈信号传送给辅助控制单元6，辅助控制单元6接收电压反馈信号产生可变的调制比，控制辅助功率单元1输出稳定的三相交流电。当中间电压或负载波动时，调制比产生相应的变化，能够保持输出电压的稳定。
[0048] 本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0049] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
