CN105186302A - 一种地铁能量回馈装置的无冲击缓启动方法 - Google Patents

Abstract

一种地铁能量回馈装置的无冲击缓启动方法，所述回馈装置包括直流母线电容和交流滤波电容，包括以下步骤：步骤1：直流母线电容缓起1）在直流母线电容与直流电源之间串联缓起装置；2）闭合直流电容预充电接触器KM1；3）当直流母线电容的电压上升到和输入的直流触网电压一致后，吸合直流主接触器QF1；步骤2：交流滤波电容缓起1）交流滤波电容并联在三相H桥逆变电路中；2）当三相交流滤波电容上建立起与电网同相、同幅的交流电压时，闭合三相交流断路器。该种方式，解决了三相交流滤波电容上需要的三个缓起装置，大大节约了生产成本的同时，将整个装置的体积降低到最小。

Description

一种地铁能量回馈装置的无冲击缓启动方法

技术领域

本发明涉及一种地铁能量回馈装置的无冲击缓启动方法。

背景技术

地铁能量回馈装置在停机状态下，直流开关柜各开关状态如下：刀闸QS断开、直流主接触器QF1断开、直流电容预充电接触器KM1断开、直流电容放电接触器KMd断开。

回馈装置控制器（基于TIDSP，安装在直流开关柜中）接到启动命令后，首先控制刀闸QS闭合。由于功率柜中的直流电容C_d1、C_d2、C_d3在停机状态电压为零，因此直流主接触器QF1吸合会产生极大的冲击电流，损坏直流主接触器QF1、直流电流霍尔TA1、直流电容C_d1、C_d2、C_d3。

同理，地铁能量回馈装置在停机状态下，功率柜中的三相交流滤波电容C1、C2、C3电压为零。这时如果直接闭合三相交流断路器QF2、QF3、QF4，将产生极大的冲击电流，损坏三相交流断路器QF2、QF3、QF4、三相交流电流霍尔传感器TA2、TA3、TA4、三相交流滤波电容C1、C2、C3。

现有的方法是在需要保护的电容前方串联缓冲装置，即通过缓冲装置先给各个电容预充电，然后再闭合各个断路器工作。

问题是，该种方法需要使用多个缓冲装置，由于缓冲装置体积庞大、成本高昂，这种保护方式无疑让生产厂商和购买者均不接受。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的电容预充电保护方式需要高昂的成本，且导致整个装置体积庞大。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种地铁能量回馈装置的无冲击缓启动方法，所述回馈装置包括直流母线电容和交流滤波电容，包括以下步骤：步骤1：直流母线电容缓起1）在直流母线电容与直流电源之间串联缓起装置，该装置包括直流主接触器QF1、直流电容预充电接触器KM1和直流预充电电阻R1，所述直流电容预充电接触器KM1和直流预充电电阻R1串联后并联直流主接触器QF1；所述直流主接触器QF1断开，直流电容预充电接触器KM1断开；2）闭合直流电容预充电接触器KM1，通过直流预充电电阻R1对直流母线电容进行限流充电；3）当直流母线电容的电压上升到和输入的直流触网电压一致后，吸合直流主接触器QF1；为后部串联的三相H桥逆变电路供电；步骤2：交流滤波电容缓起1）交流滤波电容并联在三相H桥逆变电路中，回馈装置控制器控制三相H桥逆变电路逆变产生从零逐渐增加到与电网幅值、相位相同的正弦波电压；2）当三相交流滤波电容上建立起与电网同相、同幅的交流电压时，闭合三相交流断路器。

首先通过缓起装置为直流母线电容进行预充电，保证直流端直流主接触器、直流电流霍尔、直流电容不易损害。当预充电到位后，本方法突破常规思维，直接利用三相H桥逆变电路，在三相交流滤波电容上建立起与电网同相、同幅的交流电压，实现三相交流滤波电容的预充电。该种方式，解决了三相交流滤波电容上需要的三个缓起装置，大大节约了生产成本的同时，将整个装置的体积降低到最小。

进一步，所述步骤1还包括4）主接触器QF1吸合后，延时两秒，断开直流电容预充电接触器KM1。延时断开直流电容预充电接触器KM1，可有效保证主接触器QF1吸合的效果。

本发明的优点是：只使用一个缓起装置，同时实现交、直流电容的无冲击缓起，节约成本，降低装置的体积。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图2是本发明方法的控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，地铁能量回馈装置在停机状态下，直流开关柜各开关状态如下：刀闸QS断开、直流主接触器QF1断开、直流电容预充电接触器KM1断开、直流电容放电接触器KMd断开。其中，所述直流电容预充电接触器KM1和直流预充电电阻R1串联后并联直流主接触器QF1组成缓起装置，所述缓起装置与刀闸QS串联。

功率柜中，3相H桥逆变器各相对应设置有三相交流滤波电容C1、C2、C3、三相交流断路器QF2、QF3、QF4。

如图2所示，本发明控制流程如下：

开机状态下；

首先，闭合刀闸QS；

然后闭合直流电容预充电接触器KM1；

通过直流预充电电阻R1对直流电容Cd1、Cd2、Cd3进行限流充电10s，使得直流电容Cd1、Cd2、Cd3电压上升到和输入的直流触网电压一致；

吸合直流主接触器QF1；

延时2s，确保直流主接触器QF1吸合到位后，断开直流电容预充电接触器KM1；

等待三相H桥逆变电路的逆变输出电压从零逐渐增加到与电网幅值、相位相同的正弦波电压；

延时1S，等待三相交流滤波电容上建立起与电网同相、同幅的交流电压；

闭合三相交流断路器。

本发明的工作原理如下：

地铁能量回馈装置在停机状态下，直流开关柜各开关状态如下：刀闸QS断开、直流主接触器QF1断开、直流电容预充电接触器KM1断开、直流电容放电接触器KMd断开。

回馈装置控制器（基于TIDSP，安装在直流开关柜中）接到启动命令后，首先控制刀闸QS闭合。由于功率柜中的直流电容Cd1、Cd2、Cd3在停机状态电压为零，因此直流主接触器QF1不能立即吸合，不然将产生极大的冲击电流，损坏直流主接触器QF1、直流电流霍尔TA1、直流电容Cd1、Cd2、Cd3。

因此，在刀闸QS闭合后先吸合直流预充电接触器KM1，通过直流预充电电阻R1对直流电容Cd1、Cd2、Cd3进行限流充电。当直流电容Cd1、Cd2、Cd3电压上升到和输入的直流触网电压一致后，再吸合直流主接触器QF1，这样就能避免QF1吸合时的电流冲击，保护QF1、直流电流霍尔TA1、直流电容Cd1、Cd2、Cd3免受损坏。

同理，地铁能量回馈装置在停机状态下，功率柜中的三相交流滤波电容C1、C2、C3电压为零。这时如果直接闭合三相交流断路器QF2、QF3、QF4，将产生极大的冲击电流，损坏三相交流断路器QF2、QF3、QF4、三相交流电流霍尔传感器TA2、TA3、TA4、三相交流滤波电容C1、C2、C3。

因此，回馈装置控制器（基于TIDSP，安装在直流开关柜中）控制3相H桥逆变器产生和电网电压Ua、Ub、Uc（由三相电压互感器PT1、PT2、PT3）幅值、相位相同的正弦波电压，然后闭合三相交流断路器QF2、QF3、QF4，这样就能避免QF2、QF3、QF4闭合时产生的冲击电流，保护三相交流断路器QF2、QF3、QF4、三相交流电流霍尔传感器TA2、TA3、TA4、三相交流滤波电容C1、C2、C3免受损坏。采用这种交流滤波电容逆变缓启动方式，可以省去类似直流电容缓起的预充电接触器、电阻，降低装置复杂性，减小体积、降低成本。

3相H桥逆变器产生的交流电压经过1秒钟的时间从零逐渐增加到电网电压幅值，避免突加电压对3相H桥逆变器的主功率开关器件IGBT（绝缘栅门极双极型晶体管）、三相交流滤波电容C1、C2、C3产生电流冲击，保护它们不受损坏。

Claims (2)

1.一种地铁能量回馈装置的无冲击缓启动方法，所述回馈装置包括直流母线电容和交流滤波电容，其特征是包括以下步骤：

步骤1：直流母线电容缓起

在直流母线电容与直流电源之间串联缓起装置，该装置包括直流主接触器QF1、直流电容预充电接触器KM1和直流预充电电阻R1，所述直流电容预充电接触器KM1和直流预充电电阻R1串联后并联直流主接触器QF1；所述直流主接触器QF1断开，直流电容预充电接触器KM1断开；

闭合直流电容预充电接触器KM1，通过直流预充电电阻R1对直流母线电容进行限流充电；

3）当直流母线电容的电压上升到和输入的直流触网电压一致后，吸合直流主接触器QF1；为后部串联的三相H桥逆变电路供电；

步骤2：交流滤波电容缓起

交流滤波电容并联在三相H桥逆变电路中，回馈装置控制器控制三相H桥逆变电路逆变产生从零逐渐增加到与电网幅值、相位相同的正弦波电压；

当三相交流滤波电容上建立起与电网同相、同幅的交流电压时，闭合三相交流断路器。

2.根据权利要求1所述的一种地铁能量回馈装置的无冲击缓启动方法，其特征是：所述步骤1还包括4）主接触器QF1吸合后，延时两秒，断开直流电容预充电接触器KM1。