CN106771720B - 一种机车再生电能回馈设备模拟地铁环境的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机车再生电能回馈设备模拟地铁环境的试验方法，1、电能回馈逆变器1和电能回馈逆变器2分别充电进入待机状态；2、以电能回馈逆变器1的有功功率为控制目标解锁电能回馈逆变器1，电能回馈逆变器1按照功率指令产生有功功率且功率指令为脉冲型；3、电能回馈逆变器1向电能回馈逆变器2输入有功功率，当电能回馈逆变器2检测到直流电压的升高超过启动门槛V1后，解锁电能回馈逆变器2，向电网回馈电能并将直流电压控制在控制目标V2内，其中，V2＜V1；4、当电能回馈逆变器2的直流电压稳定，且持续时间T后，控制电能回馈逆变器1的功率指令为0，电能回馈逆变器2检测到回馈过程结束后自动闭锁。简单实用，测试效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种机车再生电能回馈设备模拟地铁环境的试验方法。
背景技术
申请号为201410398420.X的中国发明专利公开了一种机车电能回馈设备试验系统及试验方法，如图1所示，机车再生电能回馈设备包括两台相同的电能回馈逆变器1和电能回馈逆变器2，以及三绕组回馈变压器3，两台电能回馈逆变器的直流母线并联连接，三绕组回馈变压器3的原边与电网连接，两组副边绕组分别与两台电能回馈逆变器的交流输出连接。
其对应公开的试验方法包括如下步骤：
步骤1：启动第一电能回馈逆变器，并控制直流母线电压为第一设定值；
步骤2：控制第一电能回馈逆变器的直流母线电压上升，电压控制目标为第二设定值；
步骤3：第二电能回馈逆变器检测到直流电压超过第三设定值后，开始启动，电压控制目标为第一设定值；
步骤4：等待直流电压稳定，且持续特定时间后，控制第一电能回馈逆变器的直流母线电压下降，电压控制目标为第一设定值，直到直流电压稳定在第一设定值；所述特定时间的范围在5秒到30秒之间。
上述实验方法存在下述不足：
1、不能模拟实际地铁系统的脉冲功率情况。
2、试验方法较简单，未公开控制直流母线电压上升的方法。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种机车再生电能回馈设备模拟地铁环境的试验方法，简单实用，能够模拟地铁启动和制动的环境，测试效率高。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种机车再生电能回馈设备模拟地铁环境的试验方法，机车再生电能回馈设备包括两台相同的电能回馈逆变器1和电能回馈逆变器2，以及三绕组回馈变压器3，两台电能回馈逆变器的直流母线并联连接，三绕组回馈变压器3的原边绕组与电网连接，两组副边绕组分别与两台电能回馈逆变器的交流输出端连接，其特征在于，机车再生电能回馈设备模拟地铁环境的试验方法包括如下步骤：
步骤1、电能回馈逆变器1和电能回馈逆变器2分别充电进入待机状态；
步骤2、以电能回馈逆变器1的有功功率为控制目标解锁电能回馈逆变器1，电能回馈逆变器1按照功率指令产生有功功率且功率指令为脉冲型；
步骤3、电能回馈逆变器1向电能回馈逆变器2输入有功功率，当电能回馈逆变器2检测到直流电压的升高超过启动门槛V1后，解锁电能回馈逆变器2，向电网回馈电能并将直流电压控制在控制目标V2内，其中，V2＜V1；
步骤4、当电能回馈逆变器2的直流电压稳定，且持续时间T后，控制电能回馈逆变器1的功率指令为0，电能回馈逆变器2检测到回馈过程结束后自动闭锁。
优选，T的范围是10秒到60秒之间，最好是30秒到35秒之间。
优选，步骤2中，功率指令的脉冲具体为：周期为120秒，前30秒的功率为2MW，后89秒的功率为0，中间1秒的功率的斜率为2MW/秒。
本发明的有益效果是：
第一、该方法成本低，简单实用，能够模拟地铁启动和制动的环境，测试效率高。
第二、可以模拟地铁系统的脉冲功率情况，更逼近实际工况。
第三、一台电能回馈逆变器作为测试设备，可连续调节直流电压，根据测试需求设定直流电压的调节曲线，满足任意测试工况，便捷灵活。
第四、试验平台由两台相同的电能回馈逆变器组成，其中一台可以作为测试设备，模拟地铁直流母线电压升高，另一台作为被测设备，也可以将测试设备和被测设备相互调换，不需要增加额外的成本就可以实现两台电能回馈逆变器的测试，成本低，测试效率高。
第五、两台电能回馈逆变器的有功功率流动方向相反，两台设备形成了有功功率的内部环流。试验平台的总体损耗很小。
附图说明
图1是本发明一种机车再生电能回馈设备的结构示意图；
附图的标记含义如下：
1：电能回馈逆变器；2：电能回馈逆变器；3：三绕组回馈变压器。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，机车再生电能回馈设备包括两台相同的电能回馈逆变器1和电能回馈逆变器2，以及三绕组回馈变压器3，两台电能回馈逆变器的直流母线并联连接，三绕组回馈变压器3的原边绕组与电网连接，两组副边绕组分别与两台电能回馈逆变器的交流输出端连接。
电能回馈逆变器包括直流侧电容、交直流变换器、交流滤波器及并网开关，其中交直流变换器可实现交流电和直流电之间的转换。在图1中交直流变换器为三相半桥结构的逆变器，三绕组回馈变压器3的原边电压为35KV，两组副边绕组的电压为950V，两台电能回馈逆变器可以选用任意一个作为测试设备，则另一个为被测设备，在本例中，以电能回馈逆变器1作为测试设备，电能回馈逆变器2作为被测设备。则电能回馈逆变器1的有功功率流动方向为上侧箭头所指方向，电能回馈逆变器2的有功功率流动方向为下侧箭头所指方向。
对应的，机车再生电能回馈设备模拟地铁环境的试验方法包括如下步骤：
步骤1、电能回馈逆变器1和电能回馈逆变器2分别充电进入待机状态，暂不解锁。
步骤2、以电能回馈逆变器1的有功功率为控制目标解锁电能回馈逆变器1，电能回馈逆变器1按照功率指令产生有功功率且功率指令为脉冲型。电能回馈逆变器1解锁之后按照功率指令产生有功功率，优选，功率指令的脉冲具体为：周期为120秒，每个周期的前30秒的功率为2MW，后89秒的功率为0，中间1秒的功率的斜率为2MW/秒，即功率变化不是阶跃的。
步骤3、电能回馈逆变器1向电能回馈逆变器2输入有功功率，当电能回馈逆变器2检测到直流电压的升高超过启动门槛V1后，解锁电能回馈逆变器2，向电网回馈电能并将直流电压控制在控制目标V2内，其中，V2＜V1，对于模拟地铁环境，可设置V2等于1700V，V1等于1750V。
步骤4、当电能回馈逆变器2的直流电压稳定，且持续时间T后，控制电能回馈逆变器1的功率指令为0，电能回馈逆变器2检测到回馈过程结束后自动闭锁。T的范围是10秒到60秒之间，最好是30秒到35秒之间。
以图1为例，当电能回馈逆变器1以上侧箭头所指方向传输有功功率时，电能回馈逆变器2的直流电压迅速升到1750V，电能回馈逆变器2解锁，并以直流电压指令1700V为控制目标，有功功率流动方向为下侧箭头所指方向，能够考验电能回馈逆变器的控制逻辑以及功率传输能力。此时，两台逆变器的有功功率流动方向相反，相互抵消，交流变压器原边消耗的有功功率很小。
等待电能回馈逆变器2的直流电压稳定，且持续时间T后，该时间是为了模拟机车刹车制动的时间，在本实施例中，设定时间为30s。30s后控制电能回馈逆变器1的功率指令为0，此时电能回馈逆变器2自动闭锁，直流电压下降，有功功率传输为0，试验完成。最终模拟了机车刹车制动，电能回馈的整个过程。测试设备实现了对实际直流电网电压上升和返回的过程。被测设备完成了对直流电网电压的检测，自动启动并以最大输出电流回馈给交流电网的过程。两台设备还可以进行对调，相互验证。该方法成本低，简单实用，能够模拟地铁启动和制动的环境，测试效率高。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种机车再生电能回馈设备模拟地铁环境的试验方法，机车再生电能回馈设备包括两台相同的电能回馈逆变器1和电能回馈逆变器2，以及三绕组回馈变压器3，两台电能回馈逆变器的直流母线并联连接，三绕组回馈变压器3的原边绕组与电网连接，两组副边绕组分别与两台电能回馈逆变器的交流输出端连接，其特征在于，机车再生电能回馈设备模拟地铁环境的试验方法包括如下步骤：
步骤1、电能回馈逆变器1和电能回馈逆变器2分别充电进入待机状态；
步骤2、以电能回馈逆变器1的有功功率为控制目标解锁电能回馈逆变器1，电能回馈逆变器1按照功率指令产生有功功率且功率指令为脉冲型；
步骤3、电能回馈逆变器1向电能回馈逆变器2输入有功功率，当电能回馈逆变器2检测到直流电压的升高超过启动门槛V1后，解锁电能回馈逆变器2，向电网回馈电能并将直流电压控制在控制目标V2内，其中，V2＜V1；
步骤4、当电能回馈逆变器2的直流电压稳定，且持续时间T后，控制电能回馈逆变器1的功率指令为0，电能回馈逆变器2检测到回馈过程结束后自动闭锁；
步骤2中，功率指令的脉冲具体为：周期为120秒，前30秒的功率为2MW，后89秒的功率为0，中间1秒的功率的斜率为2MW/秒。
2.根据权利要求1所述的一种机车再生电能回馈设备模拟地铁环境的试验方法，其特征在于，T的范围是10秒到60秒之间。
3.根据权利要求2所述的一种机车再生电能回馈设备模拟地铁环境的试验方法，其特征在于，T的范围是30秒到35秒之间。
4.根据权利要求1所述的一种机车再生电能回馈设备模拟地铁环境的试验方法，其特征在于，V2等于1700V。
5.根据权利要求4所述的一种机车再生电能回馈设备模拟地铁环境的试验方法，其特征在于，V1等于1750V。
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