CN100497033C - 再生制动吸收设备的投入判断方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明一种再生制动吸收设备的投入判断方法及设备，所述包括以下步骤：1)用传感器采集交流电网电压，将采集的交流电压转换成直流电压；2)将步骤1)转换的直流电压与一定值比较，小于定值时，比较信号取定值；大于定值时，比较信号取定值+直流电压的增量值；3)用传感器采集直流侧电压；4)将比较信号与直流侧电压比较，当直流侧电压大于比较信号时，控制系统判断在线车辆已处于再生制动状态，由控制系统控制再生制动吸收设备投入工作。本发明采用交、直流电压相对比较判断方法，可以准确判断车辆的运行工况，确保了电网电压波动时设备可靠工作，不会引起再生制动吸收设备误投入。

Description

再生制动吸收设备的投入判断方法及设备
技术领域
本发明涉及一种再生制动吸收设备的投入判断方法及设备。
背景技术
通常当车辆处于再生电制动时，若电网具备吸收能力，即此时另有其他车辆正处于牵引状况，列车能稳定的再生制动。而当单列车运行时，此时电网不具备吸收能力，列车只能采用空气或其它机械制动。因此，解决此状况的方法是在供电站附近设置再生制动吸收设备。而且再生制动吸收设备只允许在本供电区间内运行的车辆处于再生电制动、其能量无其他用电设备所吸收时投入工作，使车辆再生能量消耗在地面空间。在车辆启动、加速、惰行及停站不允许吸收设备工作，否则将消耗电网的能量。当处于再生制动状况的列车回馈出去的电流不能完全被其他车辆和本车的用电设备所吸收时，再生制动吸收设备立即投入工作，吸收掉多余的回馈电流，使车辆再生电流持续稳定，最大限度的发挥电制动功能。再生制动吸收设备工作的好坏关键在于准确判断、及时投入，判断技术的作用就是通过对电网的检测和比较，确定吸收设备的投入与撤出。
现有再生制动吸收设备的投入判断方法一般采用直流侧单电压判断，这种方式适用于电网电压特性硬、波动小的条件。而我国的电网条件波动范围较大，国标允许范围：DC1500V电网，变化范围DC1100V～DC1800V；DC750V电网，变化范围DC500V～DC900V。采用单一的直流侧单电压判断判断方式不能实现吸收设备准确投入。例如，日本对DC1500V电网制式采取DC1630V作为判断值，当我国电网电压变化到DC1800V时，如果采用该设备，可能在车辆其他工况投入工作，造成设备消耗电网能量。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种再生制动吸收设备的投入判断方法及设备。
为实现上述的目的，本再生制动吸收设备的投入判断方法包括以下步骤：
1)用传感器采集交流电网电压，将采集的交流电压转换成直流电压；
2)将步骤1)转换的直流电压与一定值比较，小于定值时，比较信号取定值；大于定值时，比较信号取定值+直流电压的增量值；
3)用传感器采集直流侧电压；
4)将比较信号与直流侧电压比较，当直流侧电压大于比较信号时，控制系统判断在线车辆已处于再生制动状态，由控制系统控制再生制动吸收设备投入工作。
上述的再生制动吸收设备的投入判断方法中，还包括步骤5)，用电流传感器检测受流网母线，当检测的电流极性是由供电所输出时，确定车辆处在牵引状态，当检测的电流为“0”或“反向”时，则车辆可能处在再生制动状态，一旦电网电压升高，由控制系统控制再生制动吸收设备投入工作。
一种实现上述再生制动吸收设备的投入判断方法的设备，包括交流侧电压采集传感器、直流侧电压采集传感器、电流极性传感器、比较器、信号调理电路、A/D转换电路、微处理器、通信电路、存储器，所述电流极性传感器的输出信号接比较器的输入端，比较器的输出端接信号调理电路的输入端，交流侧电压采集传感器及直流侧电压采集传感器的输出端分别接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端接A/D转换电路的输入端，A/D转换电路的输出端接微处理器，微处理器还分别与存储器及通信电路相联，微处理器将经数模转换后直流侧电压与交流侧电压进行比较，再综合受流网母线电流方向，输出控制信号到再生制动吸收设备。
本发明的优点是：本发明采用交、直流电压相对比较判断方法，当电网电压波动时基准信号值跟随波动，从而比较判断值也随着波动，可以准确判断车辆的运行工况，确保了电网电压波动时设备可靠工作，不会引起再生制动吸收设备误投入。同时，采用电流极性辅助判断，解决了由于轨道电阻压降引起的判断失误。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为再生制动时的吸收原理图。
图2为本发明再生制动吸收设备的投入判断设备的原理框图。
图3为本发明再生制动吸收设备的投入判断设备的主电路。
图4为本发明再生制动吸收设备的投入判断设备的控制电路图。
图5本发明的控制流程图。
具体实施方式
参见图1，图1为为再生制动时的吸收原理图。机车再生制动时，虚线框中的吸收电路工作，消耗电网的能量。
参见图2，图2为再生制动吸收设备的投入判断设备的原理框图。电流极性传感器采集受流网母线电流，其输出信号接比较器的输入端，与设定值进行比较，其结果与交流侧电压采集传感器、直流侧电压采集传感器的输出一起接到信号调理电路的输入，经隔离放大后送到A/D转换电路的输入，经数模转换后转换后送到微处理器，微处理器将经数模转换后直流侧电压与交流侧电压进行比较，再综合受流网母线电流方向，输出控制信号到再生制动吸收设备。
参见图3，图3为再生制动吸收设备的投入判断设备的主电路。主电路由隔离开关GK1、GK2、快速断路器ZK、滤波电抗器(DKL、滤波电容CL、电压传感器1YH、2YH、电流传感器5LH、6LH、预充电路(1CC、RC)等构成。隔离开关GK1、GK2作为设备的电路隔离；快速断路器作为设备的保护电器；滤波电抗器和滤波电容主要对电网的高次谐波进行过滤，预充电路作为向设备的滤波电容进行预充电，当滤波电容电压充到电网电压的80％时，电路允许快速断路器闭合，防止了电压冲击；电压传感器1YH作为直流侧电压检测，用于与3YH进行判断比较；电压传感器2YH作为滤波电容电压检测，主要进行恒压调节；电流传感器6LH主要完成电流辅助判断；电流传感器5LH作为总吸收电流检测。
参见图4，图4为再生制动吸收设备的投入判断设备的控制电路图。以16位单片机80196KC作为主要控制器件，主要由80C196(CPU)控制板、A/D(模数转换)板、输入接口电路、继电控制电路、通信电路RS485和比较器6LH组成。电路中3YH检测交流侧电压，交流电压经交流互感器变换成100V信号，送到～100V转换板整流成直流电压信号再送到信号调理电路。6LH-A、6LH-B电流极性检测传感器。80C196(CPU)控制板主要执行判断、调节等功能；A/D模数转换板是将检测的模拟信号转换成数字信号送至CPU进行判断比较；输入接口电路是将外部逻辑信号送至CPU进行逻辑控制；输出电路是将CPU控制板的调节信号传送给电力电子器件，进行吸收功率的调整；继电控制电路实现对主电路的逻辑控制；通信电路实现与上位机的数据传输；比较器实现对两个电网电流传感器的选择，送至CPU进行电流极性判断。检测电路由0～100V转换板、1YH、2YH电压检测信号、5LH电流检测信号组成，实现对判断信号的检测。系统根据交、直流电压的变化及受流轨电流的极性进行综合判断，确定在线车辆已处于再生制动状况后，开通各相斩波器。随后，根据线网再生反馈电流的大小，自动调节斩波器的导通角，改变各相电阻等效阻值，实现吸收功率平衡，稳定线网电压。
参见图5，图5为本发明微控制器的投入判断流程图。交流电压3YH经交流互感器变换成100V信号，送到0～100V转换板整流成直流电压信号与基准电压Ugz比较，当Uf1小于Ugz时，比较信号Ue执行Ugz值，当Uf1大于Ugz时，比较信号Ue执行Ugz+Uf1的增量值，形成相对给定Ug与直流检测电压1YH信号Uf2进行比较；当Uf2大于Ug时，则系统判断在线车辆已处于再生制动状态，微控制器CPU进行调节，再生制动吸收设备投入工作，然后微机系统根据电流反馈信号LH(Uif)检测的吸收电流大小，自动调节IGBT斩波器的导通比，改变吸收功率。其中的关系式为()，U0为相对空载电压值。
为了判断更可靠本技术中还引用了受流网(轨)电流极性作为辅助判断，在车辆其他运行工况中，均向电网索能；只有再生制动且无其他吸收时，车辆释放的电能将使电网电压提高，受流网(轨)电流极性为“0”或“反向”。根据电流极性的正反可以辅助判断再生制动吸收设备的投入。本电路采用电流传感器(LH)接在受流网(轨)母线上，当检测的电流极性是由供电所输出时，确定车辆处在牵引状态，当检测的电流为“0”或“反向”时，则车辆可能处在再生制动状态，一旦电网电压升高，则再生制动吸收设备投入工作。
例如：在直流侧电网电压为DC1500V时，车辆进行再生制动，如果没有其他车辆吸收其能量，将引起电网电压的升高，吸收设备根据关系式(
Figure C200710105633D0008172210QIETU
Figure C200710105633D0008172229QIETU
)，其空载电势为DC1620V，对应判断电压值为DC1650V；一旦车辆再生电压高于空载电势而且达到判断电压值，吸收设备投入工作。当电网电压波动至DC1700V时，如果仍用DC1650V作为判断转换电压，由于电网电压已经高于判断电压，此时无论车辆处在什么运行状态，吸收设备均投入工作，消耗电站的能量，这是不允许的。采用本判断技术后，当出现上述现象时，电网电压波动是交流电压波动造成的，而本判断技术采用交流电压作为基准信号，所以交流电压波动，基准信号电压也随着波动，如电网电压波动至DC1700V时，则判断转换电压将相应变化到DC1850V。确保了只有车辆进行再生制动，吸收设备才投入。

Claims (3)

1、一种再生制动吸收设备的投入判断方法，包括以下步骤：
1)用传感器采集交流电网电压，将采集的交流电压转换成直流电压；
2)将步骤1)转换的直流电压与一定值比较，小于定值时，比较信号取定值；大于定值时，比较信号取定值+直流电压的增量值；
3)用传感器采集直流侧电压；
4)将比较信号与直流侧电压比较，当直流侧电压大于比较信号时，控制系统判断在线车辆已处于再生制动状态，由控制系统控制再生制动吸收设备投入工作。
2、根据权利要求1所述的再生制动吸收设备的投入判断方法，还包括步骤5)，采用电流传感器检测受流网母线电流，当检测的电流极性是由供电所输出时，确定车辆处在牵引状态，当检测的电流为“0”或“反向”时，则车辆可能处在再生制动状态，一旦电网电压升高，由控制系统控制再生制动吸收设备投入工作。
3、一种再生制动吸收设备的投入判断设备，其特征在于：包括交流侧电压采集传感器、直流侧电压采集传感器、电流极性传感器、比较器、信号调理电路、A/D转换电路、微处理器、通信电路、存储器，所述电流极性传感器的输出信号接比较器的输入端，比较器的输出端接信号调理电路的输入端，交流侧电压采集传感器及直流侧电压采集传感器的输出端分别接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端接A/D转换电路的输入端，A/D转换电路的输出端接微处理器，微处理器还分别与存储器、通信电路相联，微处理器将经数模转换后直流侧电压与交流侧电压进行比较，再综合受流网母线电流方向，输出控制信号到再生制动吸收设备。
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