CN105292141B - 一种电动车组自动过分相控制系统及控制方法 - Google Patents

一种电动车组自动过分相控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

一种电动车组自动过分相控制系统及控制方法,该系统包括牵引变流器和传动控制单元,牵引变流器包括接触器控制电路、整流模块、滤波中间直流电路、辅变模块和逆变模块;滤波中间直流电路与接触器控制电路相连以在传动控制单元的控制下完成充电;在传动控制单元的控制下整流模块用来将单相工频电网电压整流为牵引变流器正常工作所需额定中间直流电压;逆变模块和辅变模块分别与滤波中间直流电路相连并取电,逆变模块将中间直流电逆变为三相电压控制电机,辅变模块将中间直流电逆变为三相电压供辅变负载正常工作使用。该方法是基于上述系统实施的。本发明具有集成度高、自动化程度高、可有效缓解自动过分相过程对列车的冲击、提高列车舒适性等优点。

Description

一种电动车组自动过分相控制系统及控制方法
技术领域
[0001]本发明主要涉及到轨道交通的控制领域,特指一种适用于电动车组自动过分相控 制系统及控制方法。
背景技术
[0002]电气化铁路为尽可能平衡供电系统中的三相负载,接触网一般采用分段换相供电 设计方式。为防止相间短路,在不同相供电臂之间的连接处使用了绝缘装置进行分割,从而 在不同相供电臂之间形成无电的绝缘分相区(以下简称“分相区”),且每隔一段距离线路就 存在一个分相区。由于分相区的存在,电动车组运行过程中将频繁通过分相区,在此过程 中,若电动车组控制不当,会导致列车带载入分相区,易引发列车牵引变流器、牵引变压器、 受电弓和线路接触网烧损等事故,严重危害线路安全、影响列车的正常运行。
[0003] 目前,国内外广泛使用的列车自动过分相的控制方案可分为以下5种:
[0004] 1、司机手动操作方案。
[0005] 电气化铁道线路建设时,各分相区之前,都设置有提醒即将进入分相区的“断”指 示牌,用于提醒司机手动操作断列车主断路器过分相,列车惰行通过分相区后,线路有“合” 指示牌,提醒司机手动操作闭合列车主断路器使牵引变流器重新投入工作,使列车恢复正 常运行。
[0006] 2、地面自动开关自动切换方案。
[0007] 此方案主要为日本新干线所采用,另外,西安铁路局汪亚平于2011年1月在<〈中国 铁道〉〉发表“我国自主研发的地面控制自动过分相技术创新”一文,也提出了一套我国自主 研发的地面自动开关自动切换过分相系统解决方案。
[0008] 该方案的主要原理是:在接触网分相区设置一套中性区间段,两端分别有两个绝 缘器与两相接触网绝缘,并采用锚段关节结构,以保证受电弓滑过时能连续受流。地面自动 开关切换设备有2台真空断路器S1、S2分别跨接在接触网两相上,并能够通过它们向中性区 间段供电。当有列车通过时,地面自动开关切换设备通过列车位置传感器检测列车位置,通 过控制S1和S2开关的通断,实现中性区间段的换相供电,使列车能够在几乎不失电的情况 通过分相区。
[0009] 3、柱上开关自动断电方案。
[0010] 此方案主要在瑞士等国家采用。该方案的基本原理是:由两个真空磁控线包、两个 真空断路器、两个过压吸收器及相应的接触网分段组成柱上开关自动断电设备,设备对称 分布在分相区两侧,布置在支柱上的开关自动断电设备在列车通过磁控线包段时使两个真 空磁控线包分别受流,让两个真空断路器产生分闸和真空灭弧动作,切断列车供电,使列车 惰行通过分相区。
[0011] 4、列车自动控制断电方案。
[0012] 该方案充分利用了电气化线路在进出分相区处地面安装有磁钢的特点,在列车上 安装有过分相车载检测装置,当列车到达分相区磁钢处时,车载检测装置接收地面磁钢信 息并送入列车牵引控制系统,牵引控制系统延时断开列车主断路器,使列车惰行进入分相 区,当过分相车载检测装置再次检测到地面磁钢信息,则表示列车已通过分相区,列车牵引 控制系统将再次闭合主断路器使牵引变流器重新投入工作,使列车恢复正常运行。
[0013] 5、牵引变流器中间直流回路不断电方案。
[0014] 中国专利号CN 1〇24314的B公开了“一种动车组辅助回路过分相不间断供电装 置”的发明专利。该专利中的不间断供电装置包括受电弓、主断路器、变压器、牵引电机、四 象限整流器、静态逆变器、辅助变流器。在过分相时,动车组的辅助负载从中间直流回路环 节取电,辅助变流器进行逆变,保证了动车组的辅助负载在过分相时不断电。该专利虽可保 证动车组的辅助负载在过分相时不断电,但对于具体的控制设备和控制方法没有涉及,也 未提及过分相完成后不间断供电装置的后续处理方案。
[0015] 综上所述,上述现有电动车组列车过分相控制方案存在的不足有:
[0016] (1)在我国电气化铁路每隔2〇〜25km就有一段长约30m的无电区,电动车组高速运 行时,全程将频繁通过多个分相区,由于司机在列车运行时还需进行各种必要操作并瞭望 各种信号,频繁的手动操作过分相将导致司机劳动强度增加,其它操作注意力分散,易导致 过分相操作失误,影响列车的正常运行。
[0017] (2)地面自动开关自动切换和柱上开关自动断电方案都存在建造和运营维护成本 费用巨大,列车通过时牵引变流器和变压器被大电流冲击的风险。
[0018] (3)列车自动控制断电方案在过分相时,因为主断路器断开,会导致列车辅助逆变 器停机,造成列车辅助负载如空调、车内照明系统暂时性停止运行。因列车运行全程将频繁 通过多个分相区,这将对乘客乘车舒适性及辅助负载设备寿命造成不良影响,辅助负载频 繁的启停,也将严重影响这些负载的使用寿命。
[0019] (4)现虽有辅助回路过分相不间断供电装置,但辅助回路不断电过分相完成后如 何使列车恢复正常运行工况还没有提出合理解决方案,且具体的辅助回路不断电过分相控 制过程也不明确。
发明内容
[0020] 本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题,本发明提供一 种集成度高、自动化程度高、可有效缓解自动过分相过程对列车的冲击、提高列车舒适性的 电动车组自动过分相控制系统及控制方法。
[0021] 为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
[0022] 一种电动车组自动过分相控制系统,包括牵引变流器和传动控制单元,所述传动 控制单装载于牵引变流器中并用来控制牵引变流器;所述牵引变流器包括接触器控制电 路、整流模块、滤波中间直流电路、辅变模块和逆变模块;所述滤波中间直流电路与所述接 触器控制电路相连以在传动控制单元的控制下完成充电;在所述传动控制单元的控制下所 述整流模块用来将单相工频电网电压整流为牵引变流器正常工作所需额定中间直流电压; 所述逆变模块和辅变模块分别与所述滤波中间直流电路相连并取电,所述逆变模块将中间 直流电逆变为三相电压控制电机,所述辅变模块将中间直流电逆变为三相电压供辅变负载 正常工作使用。
[0023]作为本发明控制系统的进一步改进:所述传动控制单元DCU包括模拟电路处理单 元、逆变控制单元、整流控制单元、辅变控制单元、速度信号处理单元、脉冲信号处理单元、 数字量输入/出控制单元、嵌入式处理单元及并行数据总线;所述模拟电路处理单元用来将 电机速度传感器输出的速度信号转化为速度信号处理单元能接收的电平信号,并将牵引变 流器的电压传感器输入的中间直流电压信号转化为逆变控制单元、整流控制单元、辅变控 制单元能接收的信号;所述逆变控制单元将处理后的速度信号、处理后的中间直流电压信 号通过并行数据总线传送给嵌入式处理单元;嵌入式处理单元通过综合判断将过分相发电 信号、逆变模块启停指令、整流模块启停指令、辅变模块启停指令通过并行数据总线发送给 逆变控制单元、整流控制单元、辅变控制单元供其输出控制脉冲信号到脉冲信号处理单元, 以分别控制逆变模块、整流模块、辅变模块使用,并将接触器控制信号发送给数字量输入/ 出控制单元供其输出控制接触器控制电路使用。
[0024]作为本发明控制系统的进一步改进:所述传动控制单元与列车网络控制系统通过 通信总线进行数据交互,所述列车网络控制系统通过列车线接收到过分相车载检测装置发 送的过分相信号和过分相撤销信号,各动车的传动控制单元通过通信总线实时从列车网络 控制系统接收到过分相信号、过分相撤销信号和司机操作指令。
[0025]本发明进一步提供一种电动车组自动过分相控制系统的控制方法,其包括:
[0026]列车牵引/制动工况:在牵引/制动工况,逆变模块、整流模块、辅变模块均处于启 动工况时接收到网络控制系统发送的过分相信号,判断列车当前速度大于过分相发电工况 要求的最低速度门槛,且当前牵引/制动实际发挥力矩小于等于逆变控制单元转换入过分 相发电状态最大允许力矩门槛值,则通过并行数据总线发送过分相发电信号给逆变控制单 元,接收到逆变控制单元反馈的过分相发电状态信号后,立即撤销整流器启动允许指令,并 且即使主断路器断开也不撤销逆变、辅变启动允许信号;当接收到网络控制系统发送的过 分相撤销信号且检测到主断路器已闭合后,向整流控制单元发送启动指令并撤销向逆变控 制单元发送过分相发电信号,退出过分相发电状态,让列车恢复正常运行;
[0027]列车惰行工况:在惰行工况,逆变模块、整流模块、辅变模块均处于启动工况时接 收到网络控制系统发送的过分相信号,判断列车当前速度大于过分相发电工况要求的最低 速度门槛时,则通过并行数据总线发送过分相发电信号给逆变控制单元,接收到逆变控制 单元反馈的过分相发电状态信号后,立即撤销整流器启动允许指令,并且即使主断路器断 开也不撤销逆变、辅变启动允许信号;当接收到网络控制系统发送的过分相撤销信号且检 测到主断路器已闭合后,向整流控制单元发送启动指令并撤销向逆变控制单元发送过分相 发电信号,退出过分相发电状态,让列车恢复正常运行。
[0028]作为本发明控制方法的进一步改进:在列车网络控制系统在接收到过分相车载检 测装置发送的过分相信号后,立即将该信号通过通信总线送各动车的传动控制单元,并延 时一段时间分断主断路器;当其接收到过分相车载检测装置发送的撤销过分相信号后,立 即发主断路器闭合指令并将该信号送各动车传动控制单元供其将牵引变流器切换回正常 列车运行工况使用。
[0029]作为本发明控制方法的进一步改进:在逆变控制单元进入自动过分相发电状态 时,控制流程为:通过综合判断发送的过分相发电信号和逆变模块牵引、制动和惰行状态, 逆变控制单元将逆变模块切换进入过分相发电状态。
[0030] 作为本发明控制方法的进一步改进:当逆变控制单元处于过分相发电状态时,逆 变模块被强制为制动工况,其控制的电机处于发电机状态;若逆变控制单元采集到的中间 直流电压为U,辅助负载正常工作所需最低中间直流电压为umin,牵引变流器正常工作最高 中间直流电压为Umax,过分相中间直流电压目标值为urating;为稳定滤波中间直流电路的中 间直流电压,逆变控制单元采用过分相中间直流电压目标值UratindP中间直流电压U做差△ U=Urating-U,以PI调节方式对中间直流电压U进行闭环控制,计算出过分相发电状态实际需 要发挥的力矩,使列车动能对滤波中间直流电路的能量回馈,让滤波中间直流电路的中间 直流电压满足Umin$U〈Umax的关系,使辅变负载能正常工作。
[0031] 与现有技术相比,本发明的优点在于:
[0032] 1、采用本发明的控制系统和控制方法后,对电动车组的牵引、制动和惰行工况均 可实现自动过分相控制。因电动车组的恒速运行工况也是在牵引、制动和惰行工况这三种 工况中相互转化,因此本发明对电动车组恒速工况下的自动过分相控制也适用;而且本发 明自动过分相全过程完全由D⑶自动控制,无需人工干预,极大的减轻了过分相时司机的工 作强度。
[0033] 2、采用本发明的控制系统和控制方法后,在自动过分相时先对列车发挥实际力矩 卸载,再转换为过分相发电状态的控制方式,能有效缓解自动过分相过程的冲击,提高列车 舒适性。
[0034] 3、本发明控制系统采用模拟电路处理单元、速度信号处理单元、数字量输入/出控 制单元、脉冲信号处理单元、逆变、整流、辅变控制单元和嵌入式处理单元架构设计,可充分 利用各单元的特点,各自实现所擅长的功能,使各单元方案都较易实现。
[0035] 4、本发明的控制系统集成在CI柜中,无需额外采购其它设备,由于采用了过分相 过程电机转为发电机发电使滤波中间直流电路不断电的方案,能有效提升列车辅助负载和 线路分相区设备的使用寿命,降低列车过分相综合投入成本。
附图说明
[0036]图1是本发明控制系统的组成结构原理示意图。
[0037]图2是本发明中D⑶的组成结构原理示意图。
[0038]图3是本发明中D⑶与列车网络控制系统配合的拓扑结构示意图。
[0039]图4是本发明在具体应用实例中于牵引/制动工况进行自动过分相逻辑控制流程 示意图。
[0040] 图5是本发明在具体应用实例中于惰性工况进行自动过分相逻辑控制流程示意 图。
[0041] 图6是本发明在具体应用实例中逆变控制单元进入自动过分相发电状态的流程示 意图。
[0042]图7是本发明在具体应用实例中逆变控制单元进入自动过分相发电状态的控制原 理示意图。
具体实施方式
[0043]以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0044]如图1所示,本发明的一种电动车组自动过分相控制系统,包括牵引变流器CI (Convertor Inverter)和传动控制单兀DCU (Drive Control Unit),传动控制单元dcu装载 于牵引变流器Cl中并用来控制牵引变流器Cl。牵引变流器Cl采用主辅一体化设计,包括接 触器控制电路、整流模块、滤波中间直流电路、辅变模块和逆变模块。列车升受电弓闭合主 断路器后,单相工频电网电压经变压器降压后输入CI的接触器控制电路,传动控制单元DCU 控制接触器控制电路给滤波中间直流电路充电;中间直流电压达到一定值后,充电完成,传 动控制单元DCU启动整流模块,将单相工频电网电压整流为CI正常工作所需额定中间直流 电压,逆变模块和辅变模块分别从滤波中间直流电路取电,逆变模块将中间直流电逆变为 三相电压控制电机,辅变模块将中间直流电逆变为三相电压供辅变负载正常工作使用。 [0045] 如图2所示,本实施例中,传动控制单元DCU包括模拟电路处理单元、逆变控制单 元、整流控制单元、辅变控制单元、速度信号处理单元、脉冲信号处理单元、数字量输入/出 控制单元、嵌入式处理单元及并行数据总线。传动控制单元DOT与列车网络控制系统通过通 信总线进行数据交互。结合图3,为本发明中传动控制单元DCU与列车网络控制系统之间的 的数据交换拓扑结构,列车网络控制系统可通过列车线接收到过分相车载检测装置发送的 过分相信号和过分相撤销信号,各动车的传动控制单元DCU又可通过通信总线实时从列车 网络控制系统接收到过分相信号、过分相撤销信号和司机操作指令。
[0046]在传动控制单元D⑶中,模拟电路处理单元用来将电机速度传感器输出的速度信 号转化为速度信号处理单元能接收的电平信号,并将牵引变流器CI的电压传感器输入的中 间直流电压信号转化为逆变控制单元、整流控制单元、辅变控制单元能接收的信号,以上信 号均可实时输出给逆变控制单元、整流控制单元、辅变控制单元进行处理,同时逆变控制单 元将处理后的速度信号、处理后的中间直流电压信号通过并行数据总线传送给嵌入式处理 单元。嵌入式处理单元通过综合判断逆变控制单元、整流控制单元、辅变控制单元、数字量 输入/出控制单元、列车网络控制系统传送的数据,分别将过分相发电信号、逆变模块启停 指令、整流模块启停指令、辅变模块启停指令通过并行数据总线发送给逆变控制单元、整流 控制单元、辅变控制单元供其输出控制脉冲信号到脉冲信号处理单元,分别控制逆变模块、 整流模块、辅变模块使用,将接触器控制信号发送给数字量输入/出控制单元供其输出控制 接触器控制电路使用。
[0047] 其中,模拟电路处理单元主要用于完成速度传感器脉冲信号、CI的中间直流电压 传感器信号的转化处理。由于速度传感器输入电压范围与速度信号处理单元能接收电压范 围不相同。该部分模拟电路的作用就是将输入的速度传感器速度电压信号转化为速度信号 处理单元能接收的电压信号。且,由于CI的中间直流电压传感器输入为电流信号,而逆变控 制单元、整流控制单元、辅变控制单元只能接收电压信号,所以该部分模拟电路的作用就是 将中间直流电压传感器输入的电流信号转化为逆变控制单元、整流控制单元、辅变控制单 元能接收的电压信号。
[0048]速度信号处理单元的功能是将模拟电路处理单元传送来的速度传感器信号进行 选择处理,并将处理后的速度方波信号送逆变控制单元控制使用。 _
[0049] 脉冲信号处理单元的功能是将逆变控制单元、整流控制单元、辅变控制单元发出 的控制脉冲信号分别转换为逆变模块、整流模块、辅变模块可以接受的信号,控制逆变模 块、整流模块、辅变模块。
[0050]数字量输入/出控制单元通过并行数据总线接收嵌入式处理单元的接触器控制指 令,并将其输出到主断路器和接触器控制电路,控制接触器的通断;同时将接触器控制电路 反馈的接触器和主断路器的通断状态信号隔离转换后实时反馈给嵌入式处理单元。
[0051]可以理解,在其他实施例中,上述并行数据总线可用其它专用并行总线或高速总 线替代,由嵌入式处理单元执行的自动过分相逻辑控制方案也可在列车网络控制系统或逆 变、整流、辅变控制单元中实现,速度信号处理单元的功能也可完全转移至模拟电路处理单 元中实现。
[0052] 在进行中间直流电压计算时,逆变控制单元、整流控制单元和辅变控制单元接收 模拟电路处理单元的中间直流电压传感器电压信号后,通过A/D转换将其转化为实际的电 压值。
[0053]在进行列车速度计算时,速度信号处理单元将处理过的速度方波脉冲信号送至逆 变控制单元,逆变控制单元利用中断捕捉功能,对速度方波脉冲信号的上升沿进行捕捉并 计数,通过计数速度脉冲个数,逆变控制单元可计算出列车速度,并将该速度通过并行数据 总线送嵌入式处理单元。
[0054]列车网络控制系统在接收到过分相车载检测装置发送的过分相信号后,立即将该 信号通过通信总线送各动车D⑶的嵌入式处理单元,并延时一段时间分断主断路器,当其接 收到过分相车载检测装置发送的撤销过分相信号后,立即发主断路器闭合指令并将该信号 送各动车D⑶的嵌入式处理单元供其将CI切换回正常列车运行工况使用。
[0055]整流控制单元根据采集中间直流电压等模拟量,发送控制脉冲信号到脉冲信号处 理单元控制整流模块,调节中间直流电压,使得滤波中间直流电路的中间直流电压能稳定 在CI正常工作的额定值附近。
[0056]辅变控制单元根据采集中间直流电压等模拟量,发送控制脉冲信号到脉冲信号处 理单元控制辅变模块,调节辅变输出三相电压电压的幅值、频率,使辅助负载能够正常运 行。
[0057]在其他实施例中,过分相发电状态实际需要发挥的力矩的计算也可通过PID调节、 P调节或I调节等方式计算得到。
[0058] 在本实施例中,嵌入式处理单元对列车牵引、制动及惰行工况下自动过分相的逻 辑控制方案如下:
[0059] (1)牵引/制动工况自动过分相逻辑控制方案。
[0060]列车牵引/制动工况自动过分相逻辑控制流程如图4所示。在DCU的嵌入式处理单 元与列车网络控制系统通信正常的情况下,若主断路器和接触器控制电路反馈正常,在牵 弓丨/制动工况,逆变、整流、辅变模块均处于启动工况时接收到网络控制系统发送的过分相 信号,嵌入式处理单元判断列车当前速度大于过分相发电工况要求的最低速度门槛且当前 牵引/制动实际发挥力矩小于等于逆变控制单元转换入过分相发电状态最大允许力矩门槛 值(若当前牵引/制动实际发挥力矩大于逆变控制单元转换入过分相发电状态最大允许力 矩门槛值,逆变控制单元转换入过分相发电状态瞬间,列车冲击较大,会影响到列车运行的 舒适性,所以此时需要按一定斜率卸载力矩给定值至逆变控制单元转换入过分相发电状态 最大允许力矩门槛值),则嵌入式处理单元立即通过并行数据总线发送过分相发电信号给 逆变控制单元,接收到逆变控制单元反馈的过分相发电状态信号后,立即撤销整流器启动 允许指令,并且即使主断路器断开也不撤销逆变、辅变启动允许信号。当嵌入式处理单元接 收到网络控制系统发送的过分相撤销信号且检测到主断路器己闭合后,立即向整流控制单 元发送启动指令并撤销向逆变控制单元发送过分相发电信号,退出过分相发电状态,让列 车恢复正常运行。
[0061] (2)惰行工况自动过分相逻辑控制方案。
[0062] 列车惰行工况自动过分相逻辑控制流程如图5所示。在DCU的嵌入式处理单元与列 车网络控制系统通信正常的情况下,若主断路器和接触器控制电路反馈正常,在惰行工况 逆变、整流、辅变模块均处于启动工况时接收到网络控制系统发送的过分相信号,嵌入式处 理单元判断列车当前速度大于过分相发电工况要求的最低速度门槛时(惰行时列车实际发 挥力矩为零,必然小于逆变控制单元转换入过分相发电状态最大允许力矩门槛值),则嵌入 式处理单元立即通过并行数据总线发送过分相发电信号给逆变控制单元,接收到逆变控制 单元反馈的过分相发电状态信号后,立即撤销整流器启动允许指令,并且即使主断路器断 开也不撤销逆变、辅变启动允许信号。当嵌入式处理单元接收到网络控制系统发送的过分 相撤销信号且检测到主断路器已闭合后,立即向整流控制单元发送启动指令并撤销向逆变 控制单元发送过分相发电信号,退出过分相发电状态,让列车恢复正常运行。
[0063]如图6所示,在逆变控制单元进入自动过分相发电状态时,其控制流程为:通过综 合判断嵌入式处理单元发送的过分相发电信号和逆变模块牵引、制动和惰行状态,逆变控 制单元将逆变模块切换进入过分相发电状态。
[0064] 逆变控制单元自动过分相发电控制原理如图7所示,当逆变控制单元处于过分相 发电状态时,逆变模块被强制为制动工况,其控制的电机处于发电机状态。
[0065] 若逆变控制单元采集到的中间直流电压为U,辅助负载正常工作所需最低中间直 流电压sumin,ci正常工作最高中间直流电压为Umax,过分相中间直流电压目标值为urating (Urating满足Umin〈Urating<Umax条件)。为稳定滤波中间直流电路的中间直流电压,逆变控制单 元采用过分相中间直流电压目标值UratindP中间直流电压U做差△ U = Urating-U,以PI调节方 式对中间直流电压U进行闭环控制,从而计算出过分相发电状态实际需要发挥的力矩,以实 现列车动能对滤波中间直流电路的能量回馈,让滤波中间直流电路的中间直流电压满足 KU〈Umax的关系,使辅变负载能正常工作。
[0066] 在其他实施例中,过分相信号和过分相撤销信号也可通过列车线直接进入控制系 统而无需通过列车网络控制系统传递的方式,因此采用过分相信号和过分相撤销信号直接 通过列车线直接入控制系统的方式采用本发明的方案也可同样完成列车自动过分相的控 制。过分相撤销信号也可合并到过分相信号中,即给出过分相信号表示列车即将进入分相 区,过分相信号撤销表示列车通过分相区。采用这种合并过分相信号的方式使用本发明控 制方案也是本发明保护的范围。
[0067] 以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例, 凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的 普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护 范围。

Claims (6)

1. 一种电动车组自动过分相控制系统,其特征在于,包括牵引变流器和传动控制单元, 所述传动控制单元装载于牵引变流器中并用来控制牵引变流器;所述牵引变流器包括接触 器控制电路、整流模块、滤波中间直流电路、辅变模块和逆变模块;所述滤波中间直流电路 与所述接触器控制电路相连以在传动控制单元的控制下完成充电;在所述传动控制单元的 控制下所述整流模块用来将单相工频电网电压整流为牵引变流器正常工作所需额定中间 直流电压;所述逆变模块和辅变模块分别与所述滤波中间直流电路相连并取电,所述逆变 模块将中间直流电逆变为三相电压控制电机,所述辅变模块将中间直流电逆变为三相电压 供辅变负载正常工作使用; 所述传动控制单元DCU包括模拟电路处理单元、逆变控制单元、整流控制单元、辅变控 制单元、速度信号处理单元、脉冲信号处理单元、数字量输入/出控制单元、嵌入式处理单元 及并行数据总线;所述模拟电路处理单元用来将电机速度传感器输出的速度信号转化为速 度信号处理单元能接收的电平信号,并将牵引变流器的电压传感器输入的中间直流电压信 号转化为逆变控制单元、整流控制单元、辅变控制单元能接收的信号;所述逆变控制单元将 处理后的速度信号、处理后的中间直流电压信号通过并行数据总线传送给嵌入式处理单 元;嵌入式处理单元通过综合判断将过分相发电信号、逆变模块启停指令、整流模块启停指 令、辅变模块启停指令通过并行数据总线发送给逆变控制单元、整流控制单元、辅变控制单 元供其输出控制脉冲信号到脉冲信号处理单元,以分别控制逆变模块、整流模块、辅变模块 使用,并将接触器控制信号发送给数字量输入/出控制单元供其输出控制接触器控制电路 使用。
2. 根据权利要求1所述的电动车组自动过分相控制系统,其特征在于,所述传动控制单 元与列车网络控制系统通过通信总线进行数据交互,所述列车网络控制系统通过列车线接 收到过分相车载检测装置发送的过分相信号和过分相撤销信号,各动车的传动控制单元通 过通信总线实时从列车网络控制系统接收到过分相信号、过分相撤销信号和司机操作指 令。
3. —种电动车组自动过分相控制系统的控制方法,其特征在于,包括: 列车牵引/制动工况:在牵引/制动工况,逆变模块、整流模块、辅变模块均处于启动工 况时接收到网络控制系统发送的过分相信号,判断列车当前速度大于过分相发电工况要求 的最低速度门槛,且当前牵引/制动实际发挥力矩小于等于逆变控制单元转换入过分相发 电状态最大允许力矩门槛值,则通过并行数据总线发送过分相发电信号给逆变控制单元, 接收到逆变控制单元反馈的过分相发电状态信号后,立即撤销整流器启动允许指令,并且 即使主断路器断开也不撤销逆变、辅变启动允许信号;当接收到网络控制系统发送的过分 相撤销信号且检测到主断路器己闭合后,向整流控制单元发送启动指令并撤销向逆变控制 单元发送过分相发电信号,退出过分相发电状态,让列车恢复正常运行; 列车惰行工况:在惰行工况,逆变模块、整流模块、辅变模块均处于启动工况时接收到 网络控制系统发送的过分相信号,判断列车当前速度大于过分相发电工况要求的最低速度 门槛时,则通过并行数据总线发送过分相发电信号给逆变控制单元,接收到逆变控制单元 反馈的过分相发电状态信号后,立即撤销整流器启动允许指令,并且即使主断路器断开也 不撤销逆变、辅变启动允许信号;当接收到网络控制系统发送的过分相撤销信号且检测到 主断路器已闭合后,向整流控制单元发送启动指令并撤销向逆变控制单元发送过分相发电 信号,退出过分相发电状态,让列车恢复正常运行。
4.根据权利要求3所述的电动车组自动过分相控制系统的控制方法,其特征在于,在列 车网络控制系统在接收到过分相车载检测装置发送的过分相信号后,立即将该信号通过通 信总线送各动车的传动控制单元,并延时一段时间分断主断路器;当其接收到过分相车载 检测装置发送的撤销过分相信号后,立即发主断路器闭合指令并将该信号送各动车传动控 制单元供其将牵引变流器切换回正常列车运行工况使用。
5.根据权利要求3或4所述的电动车组自动过分相控制系统的控制方法,其特征在于, 在逆变控制单元进入自动过分相发电状态时,控制流程为:通过综合判断发送的过分相发 电信号和逆变模块牵引、制动和惰行状态,逆变控制单元将逆变模块切换进入过分相发电 状态。
6.根据权利要求5所述的电动车组自动过分相控制系统的控制方法,其特征在于,当逆 变控制单元处于过分相发电状态时,逆变模块被强制为制动工况,其控制的电机处于发电 机状态;若逆变控制单元采集到的中间直流电压为U,辅助负载正常工作所需最低中间直流 电压为Umin,牵引变流器正常工作最高中间直流电压Sumax,过分相中间直流电压目标值为 Urating;为稳定滤波中间直流电路的中间直流电压,逆变控制单元采用过分相中间直流电压 目标值Urating和中间直流电压U做差AUsUrating-U,以PI调节方式对中间直流电压U进行闭 环控制,计算出过分相发电状态实际需要发挥的力矩,使列车动能对滤波中间直流电路的 能量回馈,让滤波中间直流电路的中间直流电压满足umin<u<umax的关系,使辅变负载能正 常工作。
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