CN104454611A - 轨道交通车辆及其制动电阻风机控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于轨道交通车辆的制动电阻风机控制系统，包括测温装置、接触器组和控制单元；测温装置用于获取制动电阻的温度，并将温度信号发送给控制单元；接触器组置于第一位时，风机与电源的连接方式为高速连接方式，接触器组置于第二位时，风机与电源的连接方式为低速连接方式；控制单元用于设置接触器组，当制动电阻的温度小于第一预设温度时，设置接触器组置于第二位；当制动电阻的温度大于第一预设温度时，设置接触器组置于第一位。应用上述制动电阻风机控制系统可降低能源消耗，减少制动电阻风机噪音。本发明还公开了一种应用上述制动电阻风机控制系统的方法，以及一种包括上述制动电阻风机控制系统的轨道交通车辆。

Description

轨道交通车辆及其制动电阻风机控制系统和方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，更具体地说，涉及一种制动电阻风机控制方法和系统，还涉及一种包括上述制动电阻风机控制系统的轨道交通车辆。

背景技术

制动电阻广泛应用于电力机车、城轨车辆、各种动车组及变频控制的电机快速停车的机械系统中，帮助电机将其因快速停车所产生的再生电能转化为热能。热能的产生使得制动电阻温度升高。通常，通过制动电阻风机为制动电阻降温。当制动电阻流过大电流产生大量的热时，制动电阻风机通过旋转产生低压，促使空气流过制动电阻，进而给制动电阻降温，保证制动电阻不致过热烧毁。

然而，目前传统的制动电阻风机采用定速控制，即只要制动电阻投入使用，制动电阻风机也相应启动，且制动电阻风机一直处于高速旋转模式。因而，当制动电阻制动功率较小时，制动电阻风机继续高速旋转为制动电阻降温，造成能源的浪费。

同时，制动电阻风机一直高速旋转也造成了大量的噪音污染。

综上所述，如何有效地解决制动电阻风机定速旋转造成的能源浪费及噪音污染等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种制动电阻风机控制系统，该制动电阻风机控制系统可以有效地解决制动电阻风机定速旋转造成的能源浪费及噪音污染等问题，本发明的第二个目的是提供一种应用上述制动电阻风机控制系统的制动电阻风机控制方法，本发明的第三个目的是提供一种包括上述制动电阻风机控制系统的轨道交通车辆。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于轨道交通车辆的制动电阻风机控制系统，包括测温装置、接触器组和控制单元；

所述测温装置用于获取制动电阻的温度，并将温度信号发送给控制单元；

所述接触器组置于第一位时，风机与电源的连接方式为高速连接方式，所述接触器组置于第二位时，所述风机与所述电源的连接方式为低速连接方式；

所述控制单元用于设置所述接触器组，当制动电阻的温度小于第一预设温度时，设置所述接触器组置于第二位；当制动电阻的温度大于第一预设温度时，设置所述接触器组置于第一位。

优选地，上述制动电阻风机控制系统中，进一步包括：

所述接触器组置于第三位时，所述风机与所述电源断开；

当制动电阻的温度大于第二预设温度且小于所述第一预设温度时，所述控制单元设置所述接触器组置于第二位；当制动电阻的温度小于第二预设温度时，所述控制单元设置所述接触器组置于第三位；当制动电阻的温度大于第一预设温度时，所述控制单元设置所述接触器组置于第一位。

优选地，上述制动电阻风机控制系统中，所述测温装置包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别测得同一时刻制动电阻的第一温度和第二温度；

当所述第一温度和所述第二温度的温度差大于预设阈值时，所述接触器组置于第一位；

当所述第一温度和所述第二温度的温度差小于预设阈值时，则：

所述第一温度和/或第二温度大于第二预设温度且小于所述第一预设温度时，所述控制单元设置所述接触器组置于第二位；所述第一温度和/或第二温度小于第二预设温度时，所述控制单元设置所述接触器组置于第三位；所述第一温度和/或第二温度大于第一预设温度时，所述控制单元设置所述接触器组置于第一位。

优选地，上述制动电阻风机控制系统中，还包括高速断路器和低速断路器，所述高速断路器与所述接触器组的第一位连接，所述低速断路器与所述接触器组的第二位连接。

本发明提供的制动电阻风机控制系统包括测温装置、接触器组和控制单元。其中，测温装置用于获取制动电阻的实时温度；接触器组用于将制动电阻风机连接为高速模式或低速模式；控制单元判断制动电阻的实时温度与预设温度的关系，进而设置接触器组的位置。

应用本发明提供的制动电阻风机控制系统时，根据测温装置测得的制动电阻实时温度，比较该温度与预设温度的大小，当制动电阻的实时温度小于第一预设温度时，控制单元设置接触器组置于第二位，制动电阻风机低速运转；当制动电阻的实时温度大于第一预设温度时，控制单元设置接触器组置于第一位，制动电阻风机高速运转。因此，通过根据制动电阻温度情况采取不同的风机运转情况，使得当制动电阻在低功耗时，也即制动电阻温度较低时，制动电阻风机维持低速运转，从而降低制动电阻能耗，减少制动电阻风机噪音。

同时，本发明提供的制动电阻风机控制系统，可以缩减制动电阻的体积和重量，进而在电力机车、城轨和动车组等领域可以降低列车整车质量，起到节能效果。

在一种优选的实施方式中，进一步设置小于第一预设温度的第二预设温度，当制动电阻的温度小于第二预设温度时，所述控制单元设置所述接触器组置于第三位，所述风机与所述电源断开；当制动电阻的温度大于第二预设温度且小于所述第一预设温度时，所述控制单元设置所述接触器组置于第二位；当制动电阻的温度大于第一预设温度时，设置所述接触器组置于第一位。即当制动电阻的温度低于一定值时，风机停止运行，进一步地降低了能耗，减少了噪音污染。

在另一种优选的实施方式中，所述测温装置为温度传感器，且包括两个，分别获取制动的电阻的实时温度，比较同一时刻两个温度传感器测得的制动电阻温度差，当该差值小于预设阈值时，表明温度传感器运行正常，风机按照正常模式根据温度进行调控，有选择地低速运行或高速运行，如若温度差大于预设阈值，则表明温度传感器异常，因此进入故障模式，制动电阻风机一直以高速运行。由此，避免了测温装置发生异常时，制动电阻风机不能有效的为制动电阻降温而造成的损失，提高了制动电阻风机控制系统的可靠性。

本发明还提供了一种制动电阻风机控制方法，包括步骤：

1)获取制动电阻的温度；

2)比较所述制动电阻的温度与所述第一预设温度，如果所述制动电阻的温度小于所述第一预设温度，设置所述风机与电源的连接方式为低速连接方式；如果所述制动电阻的温度大于所述第一预设温度，设置所述风机与电源的连接方式为高速连接方式。

优选地，上述制动电阻风机控制方法中，所述步骤2)还包括：

比较所述制动电阻的温度与第二预设温度，如果所述制动电阻的温度小于所述第二预设温度，设置所述风机与电源断开；

所述步骤2)中，如果所述制动电阻的温度小于所述第一预设温度且大于所述第二预设温度，设置所述风机与电源的连接方式为低速连接方式，如果所述制动电阻的温度大于所述第一预设温度，设置所述风机与电源的连接方式为高速连接方式。

优选地，上述制动电阻风机控制方法中，步骤1)具体为：

分别获取同一时刻制动电阻的第一温度和第二温度；

步骤1)与步骤2)之间还包括步骤：

1.1)判断所述第一温度与所述第二温度的温度差是否小于预设阈值，如果是，则执行步骤2)；如果否，则设置所述风机与电源的连接方式为高速连接方式；

所述步骤2)中，比较所述第一温度和/或所述第二温度与所述第一预设温度和所述第二预设温度，如果所述第一温度和/或所述第二温度大于所述第二预设温度且小于所述第一预设温度，设置所述风机与电源的连接方式为低速连接方式；如果所述第一温度和/或所述第二温度小于所述第二预设温度，设置所述风机与电源断开；如果所述第一温度和/或所述第二温度大于所述第一预设温度，设置所述风机与电源的连接方式为高速连接方式。

上述制动电阻风机控制方法是基于上述制动电阻风机控制系统提供的，因此上述制动电阻风机控制方法具有上述制动电阻风机控制系统的所有技术效果，本文不再赘述。

本发明还提供了一种轨道交通车辆，该轨道交通车辆包括上述任一种制动电阻风机控制系统。由于上述的制动电阻风机控制系统具有上述技术效果，具有制动电阻风机控制系统的轨道交通车辆也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的制动电阻风机控制系统一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明提供的制动电阻风机控制系统一种具体实施方式的电路连接方式示意图；

图3为本发明提供的制动电阻风机控制方法第一种具体实施方式的流程图；

图4为本发明提供的制动电阻风机控制方法第二种具体实施方式的流程图；

图5为本发明提供的制动电阻风机控制方法第三种具体实施方式的流程图。

附图中标记如下：

控制单元11，测温装置12，接触器组13，制动电阻风机14，电源15，控制单元210，测温装置220，高速接触器231，低速接触器232，制动电阻260，低速断路器271，高速断路器272。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种制动电阻风机控制系统，以降低制动电阻风机定速旋转造成的能源浪费及噪音污染。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明提供的制动电阻风机控制系统一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的制动电阻风机控制系统包括测温装置12、接触器组13和控制单元11。

其中，测温装置12用于获取制动电阻的实时温度，并将制动电阻的实时温度信号传送至控制单元11。具体的，测温装置12可以为温度传感器。

接触器组13用于将制动电阻风机14连接为高速模式或低速模式。当接触器组13置于第一位时，制动电阻风机14与电源15的连接方式为高速连接方式，接触器组13置于第二位时，制动电阻风机14与电源15的连接方式为低速连接方式。

控制单元11用于判断制动电阻的实时温度与预设温度的关系，进而设置接触器组13的位置。具体的，当制动电阻的实时温度小于第一预设温度时，控制单元11设置接触器组13置于第二位，制动电阻风机14低速运转；当制动电阻的实时温度大于第一预设温度时，控制单元11设置接触器组13置于第一位，制动电阻风机14高速运转。

为了更有效的节约能源、降低风机噪音，可进一步设置小于第一预设温度的第二预设温度。相应的，当测温装置12测得的制动电阻的实时温度小于第二预设温度时，控制单元11设置接触器组13置于第三位，制动电阻风机14停止运行。当测温装置12测得的制动电阻的实时温度大于第二预设温度，但小于第一预设温度时，控制单元11设置接触器组13置于第二位，制动电阻风机14低速运转。当测温装置12测得的制动电阻的实时温度大于第一预设温度时，控制单元11设置接触器组13置于第一位，制动电阻风机14高速运转。

需要指出的是，上述第一预设温度与第二预设温度可通过控制单元进行预先设定，且对于不同的制动电阻及制动电阻风机，第一预设温度与第二预设温度的设定值可能有所不同，需根据实际使用情况进行设置，这里不做具体限定，只需使制动电阻风机根据第一预设温度与第二预设温度进行高速或低速运行时，均能满足为制动电阻降温的需求。

本发明中，通过设置接触器组，改变制动电阻风机与电源的连接方式，从而实现制动电阻风机高速和低速运行的切换。请参阅图2，图2为本发明提供的制动电阻风机控制系统一种具体实施方式的电路连接方式示意图。具体的，接触器组可以包括低速接触器232和高速接触器231。电源的三相输出端通过低速接触器232的三个主触点233分别连接风机的W1、U1、V1端，电源的三相输出端还通过高速接触器231的三个主触点234分别连接风机的W2、U2、V2端，风机的W2、U2、V2还通过高速接触器的另外三个主触点235连接到同一端点。接触器组置于第一位时，低速接触器232不得电，三个主触点233断开，且高速接触器231得电，其主触点闭合，制动电阻风机高速运行。接触器组置于第二位时，低速接触器232得电，三个主触点233闭合，且高速接触器231不得电，其主触点断开，制动电阻风机低速运行。接触器组置于第三位时，低速接触器232不得电，三个主触点233断开，且高速接触器231不得电，其主触点断开，制动电阻风机停止运行。上述制动电阻风机控制系统工作时，测温装置220测得制动电阻260的温度，并将温度信号传送至控制单元210，控制单元210判断测试温度与预设温度的关系，进而控制接触器组做出相应的动作。

可以对上述一种具体实施方式中制动电阻风机控制系统进行若干进一步的改进。

由制动电阻的实时温度决定制动电阻风机的运行状况时，若获取温度的测温装置12发生异常或精度不够等原因造成不能真实反映制动电阻的温度时，可能造成制动电阻风机14不能满足制动电阻的降温需求。因而，为保证上述制动电阻风机控制系统的可靠性，上述测温装置13具体的可以设置两个，如设置两个温度传感器：第一温度传感器和第二温度传感器。第一温度传感器和第二温度传感器均用于获取制动电阻的实时温度，并将该温度传送至控制单元11。如，在某一时刻，第一温度传感器测得的制动电阻温度为第一温度，第二温度传感器测得的制动电阻温度为第二温度。控制单元11对比第一温度与第二温度，若二者的温度差小于预设阈值，即误差在合理范围之内，则认为温度传感器工作正常，制动电阻温度信号正常，控制单元11按照正常情况对制动电阻风机进行控制。即当第一温度或第二温度小于第二预设温度时，控制单元设置接触器组置于第三位；当第一温度或第二温度大于第二预设温度且小于第一预设温度时，控制单元设置接触器组置于第二位；当第一温度或第二温度大于第一预设温度时，接触器组置于第一位。当然，也可以同时根据第一温度与第二温度与预设温度的关系决定制动电阻风机的运行速率，如当第一温度和第二温度均小于第二预设温度时，控制单元设置接触器组置于第三位；当第一温度和第二温度均大于第二预设温度且小于第一预设温度时，控制单元设置接触器组置于第二位；当第一温度和第二温度均大于第一预设温度时，接触器组置于第一位。而当第一温度和第二温度其一大于预设温度，另外一个小于该预设温度时，为保证可靠性，可根据二者中的较高温度与预设温度的关系决定制动电阻风机的运行速率。

需要指出的是，此处的预设阈值在测温装置本身规格不同时，其具体数值可能不同，此处不做具体限定，具体的需根据不同的测温装置，如温度传感器精度等因素进行设置。

进一步地，为防止过电流等情况对制动电阻风机可能产生的损坏，请参阅图2，在高速接触器231的三个主触点234与电源之间还可以设置高压断路器272。同理，在低速接触器232的三个主触点233与电源之间亦可以设置低压断路器271。正常情况下，低压断路器271与高压断路器272均处于闭合位，当发生过流、过载等情况时，接入电路的低压断路器271或高压断路器272自动断开，为制动电阻风机提供保护。

请参考图3，图3为本发明提供的制动电阻风机控制方法第一种具体实施方式的流程图。

在第一种具体实施方式中，本发明所提供的制动电阻风机控制方法包括以下步骤：

步骤S301：获取制动电阻的温度T。

具体可通过测温装置测得制动电阻的温度，从而为后续步骤提供判断参数。

步骤S302：比较所述制动电阻的温度T与所述第一预设温度T0，如果所述制动电阻的温度T小于所述第一预设温度T0，设置所述风机与电源的连接方式为低速连接方式；如果所述制动电阻的温度T大于所述第一预设温度T0，设置所述风机与电源的连接方式为高速连接方式。

此处第一预设温度的设置方式与上文相同。通过比较制动电阻的实时温度与第一预设温度的关系决定制动电阻风机的运行速率。当制动电阻的温度较高，高于第一预设温度时，制动电阻风机高速运行为制动电阻降温。当制动电阻的温度较低，低于第一预设温度时，制动电阻风机低速运行。进而与高速运行相比有效的降低了能源消耗，同时了减少了噪音污染。

请参考图4，图4为本发明提供的制动电阻风机控制方法第二种具体实施方式的流程图。

在第二种具体实施方式中，本发明所提供的制动电阻风机控制方法包括以下步骤：

步骤S401：获取制动电阻的温度T。

步骤S402：比较制动电阻的温度T与第二预设温度T1，如果制动电阻的温度T小于第二预设温度T1，设置风机与电源断开；如果制动电阻的温度T大于第二预设温度T1，则执行步骤S403。

步骤S403：比较制动电阻的温度T与第一预设温度T0，如果制动电阻的温度T小于第一预设温度T0，设置风机与电源的连接方式为低速连接方式，如果制动电阻的温度T大于第一预设温度T0，设置风机与电源的连接方式为高速连接方式。

通过设置第一预设温度与第二预设温度形成三个温度区间，制动电阻的实时温度将落于三个温度区间之一，进而制动电阻风机相应的有三个运行模式，即随制动电阻温度的升高，由停止、低速运行到高速运行。这里的第二预设温度的设置方式同样与上文相同。

需要指出的是，制动电阻实时温度与第一预设温度或第二预设温度大小关系的判断并无先后顺序，即也可先比较制动电阻的温度与第一预设温度的大小关系，再比较制动电阻的温度与第二预设温度的大小关系。

请参考图5，图5为本发明提供的制动电阻风机控制方法第三种具体实施方式的流程图。

在第三种具体实施方式中，本发明所提供的制动电阻风机控制方法包括以下步骤：

步骤S501：分别获取同一时刻制动电阻的第一温度和第二温度。

步骤S502：判断第一温度与第二温度的温度差是否小于预设阈值，如果是，则执行步骤S503；如果否，则设置风机与电源的连接方式为高速连接方式。

当第一温度与第二温度的温度差大于预设阈值时，制动电阻风机进入故障模式，一直高速运行，不再执行后续根据其实时温度与预设温度的关系进行速率调整的步骤。而当第一温度与第二温度的温度差小于预设阈值时，制动电阻风机按照正常模式运行，执行后续判断步骤。此处预设阈值的设置方式同上文相同，此处不再赘述。

步骤S503：比较第一温度和/或第二温度是否小于第二预设温度，如果是，设置风机与电源断开；如果否，则执行步骤S404。

步骤S504：比较第一温度和/或第二温度是否小于第一预设温度，如果是，设置风机与电源的连接方式为低速连接方式，如果否，设置风机与电源的连接方式为高速连接方式。

此处第一温度与第二温度的温度差小于预设阈值，制动电阻风机按照正常模式运行时，判断制动电阻温度与预设温度的大小关系同样不局限与上述顺序，即也可先判断制动电阻的温度与第一预设温度的大小关系，再判断制动电阻的温度与第二预设温度的大小关系。且正常模式时，可择一选用第一温度或第二温度作为与预设温度判断的参数，也可同时将第一温度和第二温度作为与预设温度判断的参数，二者与预设温度大小关系的比较，具体方式可与上文相同。

基于上述实施例中提供的制动电阻风机控制系统，本发明还提供了一种轨道交通车辆，该轨道交通车辆包括上述实施例中任意一种制动电阻风机控制系统，其余各部分结构请参考现有技术，此处不再赘述。由于该轨道交通车辆采用了上述实施例中的制动电阻风机控制系统，所以该轨道交通车辆的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种用于轨道交通车辆的制动电阻风机控制系统，其特征在于，包括测温装置、接触器组和控制单元；

所述测温装置用于获取制动电阻的温度，并将温度信号发送给控制单元；

所述接触器组置于第一位时，风机与电源的连接方式为高速连接方式，所述接触器组置于第二位时，所述风机与所述电源的连接方式为低速连接方式；

所述控制单元用于设置所述接触器组，当制动电阻的温度小于第一预设温度时，设置所述接触器组置于第二位；当制动电阻的温度大于第一预设温度时，设置所述接触器组置于第一位。

2.根据权利要求1所述的制动电阻风机控制系统，其特征在于，进一步包括：

所述接触器组置于第三位时，所述风机与所述电源断开；

当制动电阻的温度大于第二预设温度且小于所述第一预设温度时，所述控制单元设置所述接触器组置于第二位；当制动电阻的温度小于所述第二预设温度时，所述控制单元设置所述接触器组置于第三位；当制动电阻的温度大于所述第一预设温度时，所述控制单元设置所述接触器组置于第一位。

3.根据权利要求2所述的制动电阻风机控制系统，其特征在于，所述测温装置包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别测得同一时刻制动电阻的第一温度和第二温度；

当所述第一温度和所述第二温度的温度差大于预设阈值时，所述接触器组置于第一位；

当所述第一温度和所述第二温度的温度差小于预设阈值时，则：

所述第一温度和/或第二温度大于所述第二预设温度且小于所述第一预设温度时，所述控制单元设置所述接触器组置于第二位；所述第一温度和/或第二温度小于所述第二预设温度时，所述控制单元设置所述接触器组置于第三位；所述第一温度和/或第二温度大于所述第一预设温度时，所述控制单元设置所述接触器组置于第一位。

4.根据权利要求3所述的制动电阻风机控制系统，其特征在于，还包括高速断路器和低速断路器，所述高速断路器与所述接触器组的第一位连接，所述低速断路器与所述接触器组的第二位连接。

5.一种轨道交通车辆，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的制动电阻风机控制系统。

6.一种制动电阻风机控制方法，其特征在于，包括步骤：

1)获取制动电阻的温度；

2)比较所述制动电阻的温度与所述第一预设温度，如果所述制动电阻的温度小于所述第一预设温度，设置所述风机与所述电源的连接方式为低速连接方式；如果所述制动电阻的温度大于所述第一预设温度，设置所述风机与所述电源的连接方式为高速连接方式。

7.根据权利要求6所述的制动电阻风机控制方法，其特征在于，所述步骤2)还包括：

比较所述制动电阻的温度与第二预设温度，如果所述制动电阻的温度小于所述第二预设温度，设置所述风机与所述电源断开；

所述步骤2)中，如果所述制动电阻的温度小于所述第一预设温度且大于所述第二预设温度，设置所述风机与所述电源的连接方式为低速连接方式，如果所述制动电阻的温度大于所述第一预设温度，设置所述风机与所述电源的连接方式为高速连接方式。

8.根据权利要求7所述的制动电阻风机控制方法，其特征在于，步骤1)具体为：

分别获取同一时刻制动电阻的第一温度和第二温度；

步骤1)与步骤2)之间还包括步骤：

1.1)判断所述第一温度与所述第二温度的温度差是否小于预设阈值，如果是，则执行步骤2)；如果否，则设置所述风机与所述电源的连接方式为高速连接方式；

所述步骤2)中，比较所述第一温度和/或所述第二温度与所述第一预设温度和所述第二预设温度，如果所述第一温度和/或所述第二温度大于所述第二预设温度且小于所述第一预设温度，设置所述风机与所述电源的连接方式为低速连接方式；如果所述第一温度和/或所述第二温度小于所述第二预设温度，设置所述风机与所述电源断开；如果所述第一温度和/或所述第二温度大于所述第一预设温度，设置所述风机与所述电源的连接方式为高速连接方式。