一種交流牽引電傳動系統的半實物仿真方法及系統結構的製作方法
2023-06-25 18:14:51
一種交流牽引電傳動系統的半實物仿真方法及系統結構的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種交流牽引電傳動系統的半實物仿真方法及系統結構，適用於兩重四象限結構電路的鎖相環，包括將輸入信號經過希爾伯特變換後，通過鑑相器輸出相位角；對於由數位訊號合成器生成的輸出信號，採用相同的方法獲取其相位信息；並用環路濾波器來消除二者的相位差，由數位訊號合成器輸出控制信號。該發明可以克服電網頻率突變，穩定工作在較寬的頻率範圍及較大的幅值變化範圍，並針對電網電壓幅值變化較大以及包含較大噪聲時，能夠穩定工作。
【專利說明】一種交流牽引電傳動系統的半實物仿真方法及系統結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及系統仿真【技術領域】，更具體的說，是涉及一種交流牽引電傳動系統的半實物仿真方法及系統結構。
【背景技術】
[0002]目前，交流傳動電力機車因其高功率密度和可靠性等優勢，已取代直流傳動電力機車，被廣泛應用於軌道交通運輸。從功能模塊上劃分，其主傳動系統包括網側變流器和電機側交流器兩大部分。由於變流器開關頻率的限制，網側變流器通常採用多重化聯接方式，以減少網側電流脈動和直流母線電壓脈動。請參閱附圖1，為現有技術中兩重化四象限的主電路結構示意圖；圖2為交流傳動電力機車四象限變流器其控制結構框圖(兩重化)。
[0003]PLL (Phase Locked Loop,鎖相迴路或鎖相環)基本結構框圖如圖3所示,包括以下主要模塊單元:鑑相器、環路濾波器和壓控振蕩器，根據技術路線劃分，目前主要包括以下四類鎖相環:模擬鎖相環、數字鎖相環、全數字鎖相環和軟體鎖相環。由於軟體鎖相環的靈活性，在四象限變流器控制中通常採用軟體鎖相環技術。由於四象限變流器象限變流器輸入電壓為正弦電壓，四象限的鎖相環建模僅對輸入參考電壓為正弦電壓的鎖相環進行分析；同時，對數字鑑相器模塊也進行技術分析。目前的鑑相器分為以下三種:基於反正弦函數的鑑相器模塊、基於雙乘法的鑑相器模塊、基於單乘法器的鑑相器模塊，在電網頻率變化較大時，輸出相位發生改變，導致最終鎖相環輸出的角度存在很大的誤差；對於輸入信號含有大量噪聲(電壓諧波)而引起誤差的時候，鎖相環技術無法有效抑制這些因素，從而導致輸出相角存在偏差。
[0004]因此，提供一種交流牽引電傳動系統的半實物仿真方法及系統結構，在電網頻率變化較大以及輸入信號含有大量噪聲(電壓諧波)時，有效抑制輸出相角存在偏差，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0005]有鑑於此，本發明提供了一種交流牽引電傳動系統的半實物仿真方法及系統結構，以克服現有技術中由於在電網頻率變化較大以及輸入信號含有大量噪聲(電壓諧波)時，無法有效抑制輸出相角存在偏差的問題。
[0006]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0007]—種交流牽引電傳動系統的半實物仿真方法，適用於兩重四象限結構電路的鎖相環，該方法包括:
[0008]根據四象限變流器輸入電壓為正弦電壓確定兩重四象限單相鎖相環電路的仿真拓撲結構；
[0009]確定希爾伯特變換的單相鎖相環結構，採用所述希爾伯特變換技術獲得相位信號;
[0010]構建希爾伯特單相鎖相環方程；[0011]根據所述希爾伯特鎖相環方程和所述仿真拓撲結構，構造針對輸入電壓信號為正弦波的鎖相環模型；
[0012]建立鎖相環仿真測試結構，進行鎖相環仿真測試得到仿真測試結果。
[0013]優選的，該方法還包括:
[0014]將所述仿真測試結果實時顯示並列印輸出。
[0015]其中，所述希爾伯特單相鎖相環方程的表達式為:
[0016]其中:
【權利要求】
1.ー種交流牽引電傳動系統的半實物仿真方法，其特徵在於，適用於兩重四象限結構電路的鎖相環，該方法包括: 根據四象限變流器輸入電壓為正弦電壓確定兩重四象限單相鎖相環電路的仿真拓撲結構； 確定希爾伯特變換的單相鎖相環結構，採用所述希爾伯特變換技術獲得相位信號； 構建希爾伯特単相鎖相環方程； 根據所述希爾伯特鎖相環方程和所述仿真拓撲結構，構造針對輸入電壓信號為正弦波的鎖相環模型； 建立鎖相環仿真測試結構，進行鎖相環仿真測試得到仿真測試結果。
2.根據權利要求1所示的方法，其特徵在於，該方法還包括: 將所述仿真測試結果實時顯示並列印輸出。
3.根據權利要求1所示的方法，其特徵在於，所述希爾伯特單相鎖相環方程的表達式為:
4.根據權利要求3所示的方法，其特徵在於，所述希爾伯特單相鎖相環方程通過傅裡
葉反變換得到的時域咼散表達式為:
5.根據權利要求4所示的方法，其特徵在於，該方法還包括: 將所述傅立葉反變換得到的時域離散表達式通過限定採樣窗ロ，得到解析信號Ui (n)； 通過鑑相器模塊對所述解析信號進行解析獲得相位信息％和 獲取數位訊號合成器生成的輸出信號
6.ー種交流牽引電傳動系統的半實物仿真系統，其特徵在於，適用於兩重四象限結構電路的鎖相環，該系統包括: 第一確定單元，用於根據四象限變流器輸入電壓為正弦電壓確定兩重四象限單相鎖相環電路的仿真拓撲結構； 第二確定單元，用於確定希爾伯特變換的單相鎖相環結構，採用所述希爾伯特變換技術獲得相位信號； 構建單元，用於構建希爾伯特単相鎖相環方程； 構造單元，用於根據所述希爾伯特鎖相環方程和所述仿真拓撲結構，構造針對輸入電壓信號為正弦波的鎖相環模型；仿真單元，用於建立鎖相環仿真測試結構，進行鎖相環仿真測試得到仿真測試結果。
7.根據權利要求1所示的方法，其特徵在於，該系統還包括:顯示輸出單元，用於將所`述仿真測試結果實時顯示並列印輸出。
【文檔編號】G05B17/02GK103605291SQ201310541571
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月5日 優先權日:2013年11月5日
【發明者】佟來生, 李希寧, 郭婉露, 鄒煥青 申請人:南車株洲電力機車有限公司