CN103457495B - 动车组辅助变流器有互联线并联供电控制系统及控制方法 - Google Patents

动车组辅助变流器有互联线并联供电控制系统及控制方法 Download PDF

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    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal

Abstract

本发明涉及一种动车组辅助变流器有互联线并联供电系统及控制方法，包括多个三相逆变器模块，多个三相逆变器模块之间并联连接，其特征在于：某三相逆变器模块的任意两相电路与该三相逆变器模块相邻的三相逆变器模块的相应的两相电路之间通过连接线路模块分别并联，连接线路模块与控制系统相连，各三相逆变器模块也与控制系统相连，各三相逆变器模块的三相线路上均设置有开关。本发明采用了较少的互连线，尽将三相逆变器模块中的任意两相分别并联，通过均衡三相电路中任意两相之间的电流，实现稳定的供电，大大提高了系统的可靠性。

Description

动车组辅助变流器有互联线并联供电控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种铁道车辆辅助供电系统，具体的说，涉及一种动车组辅助变流器有互连线并联供电控制系统及利用该控制系统进行供电控制的控制方法。
背景技术
辅助逆变器是动车组供电设备部件之一，起到提供稳定的三相交流和单相交流电源，为动车组空调压缩机、通风装置、空压机、电加热器、充电机等交流辅助设备供电。目前动车组辅助逆变器有逆变电源单独供电、无互联线并联、有互联线并联三种供电模式。其中逆变电源单独供电模式特点为接线简单，单机容量较大，单台损坏时，需要邻车通过接触器转换供电，可靠性较低。
无互联线并联供电模型特点为借鉴发电机并网时的控制策略，采用外特性下垂法，每个模块仅检测本模块的输出功率，分解为有功功率和无功功率后，按一定算法调整本模块的输出电压和频率实现均流，但是均流效果不理想，小功率负载并联产生较大环流。
有互联线并联供电模型特点为各个模块输出并联，各模块之间通过互联线交流信息，获知系统的平均功率或输出电流，各模块采集并跟踪共享的参考信号，实现并联控制，此方法均流效果明显提高，增强动车组辅助供电系统可靠和冗余性。但是现有的有互连线并联供电系统多由于并连线较多，且长距离传输信号不稳定，容易控制失误并联失败。微电网并联控制与光伏并网和风电并网相比，在小功率负载条件下，环流较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、传输信号稳定、采用较少的互连线即可以实现稳定可靠供电的动车组辅助变流器有互连线并联供电系统。
本发明的技术方案是：一种动车组辅助变流器有互联线并联供电系统，包括多个三相逆变器模块，多个三相逆变器模块之间为并联结构，某三相逆变器模块的任意两相电路与该三相逆变器模块相邻的三相逆变器模块的相应的两相电路之间通过连接线路模块分别并联，连接线路模块与控制系统相连，各三相逆变器模块也与控制系统相连，各三相逆变器模块的三相线路上均设置有开关；连接线路模块包括电流互感器，电流互感器并联在某一相电路的两端，电流互感器并联连接有一电压电阻，电流互感器串联连接有一电流传感器，任意两相邻的连接线路模块之间并联，电流互感器与控制系统相连。
一种动车组辅助变流器有互联线并联控制系统的控制方法，包括以下步骤：
（1）电流互感器完成对三相逆变器模块相电路电流的调整，将较大的电流调整为小电流，小电流信号更便于控制系统利用；
（2）电流传感器采集三相逆变器模块上的电流，包括电流的相位和幅值，并将采集的结果传送到控制系统；
（3）控制系统收集采集到的电流值，并对任意两相邻三相逆变器模块的相同相电路上的电流值的相位和幅值进行比较，若两相邻相逆变器模块上的电流的相位和幅值不等，控制系统计算相位和幅值差，并根据计算结果控制两逆变器模块自动进行均流，直至两相邻相逆变器模块上的电流的相位和幅值相等；控制系统对两相邻逆变器模块的并联的两路相电路执行如上同样的操作。
优选的是：控制系统自动监控各路三相逆变器模块工作情况，当某一路三相逆变器模块发生故障时，控制系统将通过开关控制该路逆变器切断与供电系统的连接。
本发明的有益效果是：
（1）本发明采用了较少的互连线，仅将三相逆变器模块中的任意两相分别并联，通过均衡三相电路中任意两相之间的电流，实现稳定的供电，大大提高了系统的可靠性。
（2）本发明实现了多台三相逆变器模块的并联运行，单台三相逆变器模块发生故障时出现过压、过流、短路等故障是可以有效识别并采取相应措施，故障模块退出并联系统，冗余的模块依然可正常供电，保证动车组辅变网络安全、可靠、平稳运行，增强了系统运行的可靠性。
（3）多路并网系统拓扑结构可以根据整车容量灵活增加或减少装车逆变模块数量，并网模块单体全部相同，提高模块互换性。
（4）本发明的控制系统利用的是电路的电流信号，电流信号抗干扰能力较强，有利于控制系统的稳定性。由于监控不均衡电流瞬时值，提高不均衡电流调节速度，增加辅助逆变并网系统稳定度，解决微电网小负载并联环流较大问题。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
附图2为本发明三相逆变器模块1和三相逆变器模块2并联前U相输出的电压波形图。
附图3为本发明三相逆变器模块1和三相逆变器模块2并联前U相输出的电流波形图。
附图4为本发明三相逆变器模块1和三相逆变器模块2并联后U相输出的电压与电流波形。
具体实施方式
实施例1
如图1所示
动车组辅助变流器有互联线并联供电系统，包括多个三相逆变器模块，逆变器模块包括串联连接的逆变器、变压器和LC滤波器，多个三相逆变器模块之间并联连接，多个三相逆变器模块分别与控制系统相连，某三相逆变器模块的U相电路与该三项逆变器相邻的三项逆变器模块的U相电路并联连接，该三相逆变器模块的V相电路还与该三项逆变器相邻的三项逆变器模块的V相电路并联连接。以此类推，并联供电系统的多个三相逆变器模块之间均是这样的结构。
相电路与相电路之间的连接通过连接线路模块，连接线路模块连接线路模块包括电流互感器1，电流互感器1与控制系统相连，电流互感器1起变压作用，将相电路的大电流变为小电流，电流互感器1并联在某一相电路的两端；电流互感器1并联连接有一电压电阻2，电流互感器1串联连接有一电流传感器3，任意两相邻的连接线路模块之间并联。任意一个三相逆变器模块三相线路上均设置有开关。
一种动车组辅助变流器有互联线并联控制系统的控制方法，包括以下步骤：
（4）电流互感器完成对三相逆变器模块相电路电流的调整，将较大的电流调整为小电流，小电流信号更便于控制系统利用；
（5）电流传感器采集三相逆变器模块上的电流，包括电流的相位和幅值，并将采集的结果传送到控制系统；
（6）控制系统收集采集到的电流值，并对任意两相邻三相逆变器模块的相同相电路上的电流值的相位和幅值进行比较，若两相邻相逆变器模块上的电流的相位和幅值不等，控制系统计算相位和幅值差，并根据计算结果控制两逆变器模块自动进行均流，直至两相邻相逆变器模块上的电流的相位和幅值相等；控制系统对两相邻逆变器模块的并联的两路相电路执行如上同样的操作。
控制系统自动监控各路三相逆变器模块工作情况，当某一路三相逆变器模块发生故障时，控制系统将通过开关控制该路逆变器切断与供电系统的连接。
系统工作时，经电流互感器将相电路上的大电流变为小电流，连接线路模块上的电流传感器采集线路上带相位方向和幅值的不均衡的电流，通过U相线路上的并联结构和V相线路上的并联结构，分别够件了两个独立的闭环控制系统，若两相邻三相逆变器模块间的U相线路上的电流不均衡，则控制系统将控制两条U相线路之间将进行电流调整，实现两相线路的均流。同样的道理，任意两相邻的三相逆变器模块的U相之间和V相之间均通过这种方式实现均流，三相逆变器模块的任意两相之间实现均流，第三相也会自动实现均流，最终实现整个供电系统各个三相逆变器模块为整个动车系统稳定供电。
图2至图4以三相逆变器模块1和三相逆变器模块2为例，分别给出了两个三相逆变器模块的U相电压和U相电流的波形比较。如图2所示，当三相逆变器模块1和三相逆变器模块2并联之前，三相逆变器模块1的U相电压4和三相逆变器模块2的U相电压5存在一定的相位差和幅值差；如图3所示，当三相逆变器模块1和三相逆变器模块2并联之前，三相逆变器模块1的U相电流6和三相逆变器模块2的U相电流也存在相位差和幅值差，如图4所示，当三相逆变器模块1和三相逆变器模块2并联之后，两路逆变器模块U相电压9和U相电流8的线路图重合，即不存在相位差和幅值差，控制系统具有很好的均流效果。
实施例2
与实施例1不同的是，实施例2中某三相逆变器模块的U相电路与该三项逆变器相邻的三项逆变器模块的U相电路并联连接，该三相逆变器模块的W相电路还与该三项逆变器相邻的三项逆变器模块的W相电路并联连接。以此类推，并联供电系统的多个三相逆变器模块之间均是这样的结构。工作原理相同。
实施例3
与实施例1和实施例2不同的是，实施例3中某三相逆变器模块的V相电路与该三项逆变器相邻的三项逆变器模块的V相电路并联连接，该三相逆变器模块的W相电路还与该三项逆变器相邻的三项逆变器模块的W相电路并联连接。以此类推，并联供电系统的多个三相逆变器模块之间均是这样的结构。工作原理相同。

Claims (2)

1.一种动车组辅助变流器有互联线并联供电控制系统的控制方法，所述的动车组辅助变流器有互联线并联供电控制系统包括多个三相逆变器模块，每个三相逆变器模块的输入端并联连接，各三相逆变器模块输出端的任意两相同相电路上均设有连接线路模块，某三相逆变器模块输出端与该三相逆变器模块相邻的三相逆变器模块输出端的任意两相同相电路之间通过连接线路模块分别并联，连接线路模块与控制系统相连，各三相逆变器模块也与控制系统相连，各三相逆变器模块输出端的三相线路上均设置有开关；所述的连接线路模块包括电流互感器，电流互感器并联在某一相电路的两端，电流互感器并联连接有一电压电阻，电流互感器与电压电阻并联后串联连接一电流传感器，电流互感器与控制系统相连，所述的控制方法包括以下步骤：
(1)电流互感器完成对三相逆变器模块相电路电流的调整，将较大的电流调整为小电流，小电流信号更便于控制系统利用；
(2)电流传感器采集三相逆变器模块上的电流，包括电流的相位和幅值，并将采集的结果传送到控制系统；
(3)控制系统收集采集到的电流值，并对任意两相邻三相逆变器模块的相同相电路上的电流值的相位和幅值进行比较，若两相邻逆变器模块的相同相电路上的电流的相位和幅值不等，控制系统计算相位和幅值差，并根据计算结果控制两逆变器模块自动进行均流，直至两相邻逆变器模块的相同相电路上的电流的相位和幅值相等；控制系统对两相邻逆变器模块的并联的两路相电路执行如上同样的操作。
2.如权利要求1所述的动车组辅助变流器有互联线并联供电控制系统的控制方法，其特征在于：控制系统自动监控各三相逆变器模块工作情况，当某一三相逆变器模块发生故障时，控制系统将通过所述开关控制该三相逆变器模块切断与输出侧交流母线的连接。
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