CN107618379B

CN107618379B - 一种铁路工程机械混合动力源切换控制方法

Info

Publication number: CN107618379B
Application number: CN201710861696.0A
Authority: CN
Inventors: 陈平松; 刘洁; 唐贵; 李懿; 梁兴元; 吴磊; 余高翔; 郭平; 肖晓芳; 钟大力; 曾海林; 肖小山
Original assignee: Zhuzhou CSR Times Electric Co Ltd; China Railway Corp
Current assignee: Zhuzhou CRRC Times Electric Co Ltd; China State Railway Group Co Ltd
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2021-04-02
Anticipated expiration: 2037-09-20
Also published as: CN107618379A

Abstract

本发明公开了一种铁路工程机械混合动力源切换控制方法，混合动力源包括接触网供电模块和内燃供电模块，来自于接触网供电模块或内燃供电模块的电能经变流器进行变换与处理后转换为牵引电机需要的电能。当与接触网的电连接导通且接触网持续供电时，通过接触网供电模块为牵引电机供电。当与接触网的电连接断开或接触网不能持续供电时，通过内燃供电模块为牵引电机供电。当需要在两种供电模块之间进行切换时，接触网供电模块和内燃供电模块在切换过程中同时为牵引电机供电，被替换的供电模块在切换结束后退出供电。本发明能够解决两种动力源切换时，保证作业机构能够连续作业且无冲击的技术问题。

Description

一种铁路工程机械混合动力源切换控制方法

技术领域

本发明涉及铁路工程机械技术领域，尤其是涉及一种应用于铁路工程机械的混合动力源切换控制方法。

背景技术

目前，我国铁路工程机械基本是以内燃机为动力，传动方式为液压传动，长期实践证明内燃液力(液压)传动方式运行稳定可靠，能满足铁路工程机械的牵引需求。但是，随着环保标准的日益严格、节能减排要求的提高、大功率和高速度要求及清洁动力源的发展，该方式显现出维护复杂、环境污染和噪声污染严重、效率低、驱动能力有限等局限性。而随着铁路电气化率逐年上升，电力电传动在铁路运营车辆的广泛应用等条件为铁路工程机械使用电力驱动方式提供了思路。但由于铁路工程机械主要是以低速作业为主，如果只采用电力驱动，车辆进入分相区、非电气化铁路或者接触网停电时无法使用。因此，目前的铁路工程机械液力(液压)传动方式存在以下不足：

(1)维护检修工作量大：目前的铁路工程机械存在大量的液压器件，而液压器件老化后存在液压油泄漏问题，检修环境差、强度高，耗费了大量人力物力；

(2)环境污染严重：目前的铁路工程机械采用内燃机作为动力，内燃机存在有毒有害气体排放多，严重危害作业人员健康和污染环境的缺陷；

(3)应用范围有限：内燃机无法在长隧道中连续施工作业，且在高原地区内燃机的功率下降严重。

同时，在常规电源转换过程中极易出现电源输出不稳定的情况。如：现有机车车辆通过接触网方式在过分相区时电源无输出，而由于过分相区时没有电力，且工程机械速度较低，在分相区内无法工作，甚至导致车辆无法通过分相区。其次，现有电源转换过程时间较长，常规的电源切换方式采用断路器或接触器方式进行双电源输出间的切换，需要先断开负载，再切换电源供给，切换时间长。第三，常规电源转换需要保证两动力源输出电源电压一致，电源适应性差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铁路工程机械混合动力源切换控制方法，以解决两种动力源切换时，保证作业机构能够连续作业且无冲击的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种铁路工程机械混合动力源切换控制方法的技术实现方案，一种铁路工程机械混合动力源切换控制方法，混合动力源包括接触网供电模块和内燃供电模块，来自于所述接触网供电模块或内燃供电模块的电能经变流器进行变换与处理后转换为牵引电机需要的电能。所述控制方法包括以下步骤：

A)当铁路工程机械与接触网的电连接导通，且所述接触网持续供电时，通过所述接触网供电模块为所述牵引电机供电；

B)当所述铁路工程机械与所述接触网的电连接断开，或所述接触网不能持续供电时，通过所述内燃供电模块为所述牵引电机供电；

C)当需要在两种供电模块之间进行切换时，在切换过程中，所述接触网供电模块和内燃供电模块同时为所述牵引电机供电；

D)在切换结束后，被替换的供电模块退出供电。

优选的，接触网供电模块包括接触网、受电弓、接地开关、电流互感器、主断路器和变压器，所述接地开关并联于所述主断路器的两端。在所述步骤A)中，来自于所述接触网的交流电依次经所述受电弓、电流互感器、主断路器和变压器后流入所述变流器的输入端。

优选的，所述变流器包括依次相连的AC/DC模块、中间直流环节和DC/AC模块。在所述步骤A)中，当选择接触网动力源供电时，通过所述受电弓从所述接触网取交流电，交流电经所述变压器降压后，单个牵引绕组的交流电进入所述AC/DC模块中。所述AC/DC模块将牵引绕组输出的交流电升压整流后输入至所述中间直流环节，所述中间直流环节为所述DC/AC模块供电，再由所述DC/AC模块为所述牵引电机供电。

优选的，所述内燃供电模块包括内燃发动机、与所述内燃发动机相连的发电机，及与所述发电机相连的励磁控制装置。在所述步骤A)中，所述内燃发动机带动所述发电机向所述变流器输出电能，由所述励磁控制装置对所述发电机进行励磁控制，以调节所述发电机向所述变流器输出的电能。

优选的，所述变流器还包括整流模块，将所述整流模块的输入端与所述发电机的输出端相连，将所述整流模块的输出端与所述中间直流环节并联。

优选的，所述步骤A)进一步包括：当所述铁路工程机械与所述接触网的电连接导通，且所述接触网持续供电时，所述接触网供电模块为所述变流器供电。

所述步骤B)进一步包括：当所述铁路工程机械与所述接触网的电连接断开，或所述接触网不能持续供电时，所述内燃发动机带动所述发电机输出三相交流电，三相交流电经所述整流模块转换后输出直流电至所述中间直流环节。所述中间直流环节为所述DC/AC模块供电，所述DC/AC模块再为所述牵引电机供电。

优选的，在所述步骤C)中，当进行两种供电模块之间的切换时，通过控制所述整流模块输出的直流电压与所述中间直流环节的中间直流电压之间的误差不超过±15％的范围，以实现所述供电模块之间的不断电切换。

优选的，在所述步骤C)中，通过控制所述主断路器和变流器，以及通过所述励磁控制装置控制所述发电机的励磁电流实现所述供电模块之间的不断电切换。

优选的，在所述步骤C)中，当所述混合动力源切换系统由接触网供电切换至内燃发电机组供电时，包括以下步骤：

S101)启动所述内燃发动机12，内燃发电机组11工作；

S102)将动力源的转换开关置于内燃发电机组位；

S103)将本次中间直流电压反馈至所述励磁控制装置，所述励磁控制装置调整所述发电机的输出电压，使得所述整流模块的输出电压与所述中间直流环节的中间直流电压之间的误差不超过±15％的范围；

S104)逐步调低所述AC/DC模块的输出电压，同时检测所述变压器的输出电流值，当输出电流值小于设定值时，所述AC/DC模块停止输出；

S105)检测接触网侧电流和所述整流模块的输出电流，当所述接触网侧电流低于接触网额定电流的设定门槛下限，且所述整流模块的输出电流高于整流模块额定输出电流的设定门槛上限时，自动断开所述主断路器；

S106)所述受电弓降弓，动力源切换完成。

优选的，在所述步骤C)中，当所述混合动力源切换系统由内燃发电机组供电切换至接触网供电时，包括以下步骤：

S201)所述受电弓升弓，并判断网压是否正常；

S202)确认网压正常后，闭合所述主断路器，否则继续执行升弓操作；

S203)将动力源的转换开关置于电网位；

S204)当检测到所述转换开关处于电网位后，启动所述AC/DC模块，使得所述中间直流环节的中间直流电压升高至设定值；

S205)所述励磁控制装置控制所述内燃发电机组逐步降低输出电压，并检测接触网侧电流和所述整流模块的输出电流，当所述整流模块的输出电流低于整流模块额定输出电流的设定门槛下限，且所述接触网侧电流高于接触网额定电流的设定门槛上限时，封锁所述内燃发电机组励磁；

S206)停止所述内燃发电机组运行，动力源切换完成。

通过实施上述本发明提供的铁路工程机械混合动力源切换控制方法的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明铁路工程机械混合动力源切换控制方法采用接触网加内燃电传动方式，电传动系统中的许多重要部件都为免维护结构，能够极大地减少故障点，并缩减维护的工作量；

(2)本发明铁路工程机械混合动力源切换控制方法采用内燃加电力混合动力源，以及电传动方式能够在确保作业运行稳定可靠的前提下，适应大功率和高速度的需求，有效提高作业效率；

(3)本发明铁路工程机械混合动力源切换控制方法采用内燃加电力混合动力源，以及电传动方式，能够大大减少作业过程中产生的废气排放，最大限度地保证了司机和施工人员的生命健康和安全；

(4)本发明铁路工程机械混合动力源切换控制方法采用内燃加电力混合动力源，以及电传动方式，极大地扩展了作业车辆的应用范围，使得作业车辆能够适应于长隧道施工，及山区、高原等地区的施工；

(5)本发明铁路工程机械混合动力源切换控制方法采用内燃加电力混合动力源无冲击切换方式，能够保证作业机构连续作业且无冲击；采用变流器进行电源切换为软切换方式，切换时间短，输出电源断电时间短，外部负载工作基本不受影响，较之常规电源大大缩短了转换时间；同时，采用逆变器电源切换对外部输入电源电压要求不需要保证一致，提高了电源的适应性。

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的介绍。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实施例。

图1是本发明中混合动力源安装在铁路工程机械上的结构示意图；

图2是本发明方法所基于的铁路工程机械混合动力源切换系统一种具体实施例的电路拓扑结构图；

图3是本发明铁路工程机械混合动力源切换控制方法一种具体实施例的控制原理示意图；

图4是本发明铁路工程机械混合动力源切换控制方法一种具体实施例的控制流程示意图；

图5是本发明铁路工程机械混合动力源切换系统一种具体实施例从接触网供电方式切换至内燃发电机组供电方式的程序流程图；

图6是本发明铁路工程机械混合动力源切换系统一种具体实施例从内燃发电机组供电方式切换至接触网供电方式的程序流程图；

图中：1-铁路工程机械，10-混合动力源，11-内燃发电机组，12-内燃发动机，13-发电机，14-励磁控制装置，15-接触网，16-受电弓，17-接地开关，TA1-电流互感器，HVB1-主断路器，20-变流器，21-整流模块，22-AC/DC模块，23-DC/AC模块，24-中间直流环节，25-接地碳刷，TM-变压器，30-牵引电机，40-控制模块，100-接触网供电模块，200-内燃供电模块。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

AC/DC：交流/直流转换的缩写；

DC/AC：直流/交流转换的缩写；

DC/DC：直流/直流转换的缩写；

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至附图6所示，给出了本发明铁路工程机械混合动力源切换控制方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如附图1所示，一种本发明方法所基于的铁路工程机械混合动力源切换系统的具体实施例，该系统包括：混合动力源10，及与混合动力源10相连的变流器20，混合动力源10通过变流器20为牵引电机30供电。混合动力源10进一步包括接触网供电模块100和内燃供电模块200，来自于接触网供电模块100或内燃供电模块200的电能经变流器20进行变换与处理后转换为牵引电机30需要的电能。本实施例描述的铁路工程机械混合动力源切换系统采用电力/内燃混合动力主电路，该主电路包含接触网供电和内燃发电机组供电两种模式，其从接触网15或内燃发电机组11取电，经过一系列变换后为牵引电机(三相交流异步电机)30供电。通常使用其中一种动力源为整车用电设备供电，供电原则是：电力/内燃混合动力供电方式优先使用接触网供电，即当铁路工程机械1与接触网15的电连接导通(即接触网15有电)且接触网15持续供电(接触网15是否能持续供电由线路供电系统的工作人员提前告知，或当接触网15持续供电达到设定条件，该设定条件可以是距离或时间等)时，通过接触网15为整车供电。当铁路工程机械1与接触网15的电连接断开(即不能使用接触网15供电，如：非电气化线路、接触网15停电和分相区路段)，或接触网15不能持续供电时，采用内燃发电机组11供电方式。具体切换方式是：当与接触网15的电连接导通且接触网15持续供电时，使用接触网供电模块100为牵引电机30供电。当铁路工程机械1与接触网15的电连接断开，或接触网15不能持续供电时，使用内燃供电模块200为牵引电机30供电。当需要在两种供电模块之间进行切换时，接触网供电模块100和内燃供电模块200在切换过程中同时为牵引电机30供电，被替换的供电模块在切换结束后退出供电。

如附图2所示，接触网供电模块100进一步包括接触网15、受电弓16、接地开关17、电流互感器TA1、主断路器HVB1和变压器TM。来自于接触网15的交流电依次经受电弓16、电流互感器TA1、主断路器HVB1和变压器TM后流入变流器20的输入端，接地开关17并联于主断路器HVB1的两端。内燃供电模块200进一步包括内燃发动机12、与内燃发动机12相连的发电机13，及与发电机13相连的励磁控制装置14。由内燃发动机12带动发电机13向变流器20输出电能，并由励磁控制装置14对发电机13进行励磁控制。内燃发电机组11可以采用柴油发电机组，内燃发动机12则采用柴油发动机。

变流器20进一步包括依次相连的AC/DC模块22、中间直流环节24和DC/AC模块23。其中，AC/DC模块22采用四象限整流器。当选择接触网动力源供电时，通过受电弓16从接触网15取交流电，交流电经变压器TM降压后，单个牵引绕组的交流电进入AC/DC模块22中。AC/DC模块22将牵引绕组(变压器TM次级绕组)输出的交流电升压整流后输入至中间直流环节24，中间直流环节24为DC/AC模块23供电，再由DC/AC模块23为牵引电机30供电。

变流器20还包括整流模块21，整流模块21的输入端与发电机13的输出端相连，即与内燃供电模块200相连，整流模块21的输出端与中间直流环节24并联。当铁路工程机械1与接触网15的电连接导通，且接触网15持续供电时，接触网供电模块100为变流器20供电。当铁路工程机械1与接触网15的电连接断开，或接触网15不能持续供电时，内燃发动机12带动发电机13输出三相交流电，三相交流电经整流模块21转换后输出直流电至中间直流环节24。中间直流环节24为DC/AC模块23供电，DC/AC模块23再为牵引电机30供电。

如附图3所示，混合动力源切换系统还包括与混合动力源10、变流器20相连的控制模块40。当进行两种供电模块之间的切换时，通过控制整流模块21输出的直流电压与中间直流环节24的中间直流电压VH1之间的误差不超过设定的误差范围(如±15％)，以实现供电模块之间的不断电切换。通过控制模块40控制主断路器HVB1和变流器20，以及通过励磁控制装置14控制发电机13的励磁电流实现供电模块之间的不断电切换。

当混合动力源切换系统由接触网供电切换至内燃发电机组供电时，启动内燃发动机12，内燃发电机组11工作，将转换开关置于内燃发电机组位。控制模块40将本次中间直流电压反馈至励磁控制装置14，励磁控制装置14调整发电机13的输出电压，使得整流模块21输出的直流电压与中间直流环节24的中间直流电压VH1之间的误差不超过设定的误差范围(在本实施例中可以具体设置为：整流模块21的输出电压近似于中间直流环节24的中间直流电压VH1，如控制整流模块21输出的直流电压在中间直流环节24中间直流电压VH1的±15％误差范围内波动)。控制模块40逐步调低AC/DC模块22的输出电压，同时检测变压器TM的输出电流值LH1。当输出电流值LH1小于设定值时，AC/DC模块22停止输出。控制模块40检测接触网侧电流I_TA1和整流模块21的输出电流LH2，当接触网侧电流近似为0，且整流模块21的输出电流LH2近似为额定电流时，控制模块40自动断开主断路器HVB1受电弓16降弓，动力源切换完成。

当混合动力源切换系统由内燃发电机组供电切换至接触网供电时，受电弓16升弓，确认网压正常后闭合主断路器HVB1，将转换开关置于电网位。当控制模块40检测到转换开关处于电网位后，启动AC/DC模块22，使得中间直流环节24的中间直流电压VH1升高至设定值。励磁控制装置14控制内燃发电机组11逐步降低输出电压，并检测接触网侧电流I_TA1和整流模块21的输出电流LH2，当整流模块21的输出电流LH2近似为0，且接触网侧电流I_TA1为额定电流时，封锁内燃发电机组11励磁。停止内燃发电机组11运行，动力源切换完成。

实施例2

如附图4所示，一种铁路工程机械混合动力源切换控制方法的具体实施例，混合动力源10包括接触网供电模块100和内燃供电模块200，来自于接触网供电模块100或内燃供电模块200的电能经变流器20进行变换与处理后转换为牵引电机30需要的电能。控制方法包括以下步骤：

A)当铁路工程机械1与接触网15的电连接导通，且接触网15持续供电时，通过接触网供电模块100为牵引电机30供电；

B)当铁路工程机械1与接触网15的电连接断开，或接触网15不能持续供电时，通过内燃供电模块200为牵引电机30供电；

C)当需要在两种供电模块之间进行切换时，在切换过程中，接触网供电模块100和内燃供电模块200同时为牵引电机30供电；

D)在切换结束后，被替换的供电模块退出供电。

接触网供电模块100进一步包括接触网15、受电弓16、接地开关17、电流互感器TA1、主断路器HVB1和变压器TM，接地开关17并联于主断路器HVB1的两端。在步骤A)中，来自于接触网15的交流电依次经受电弓16、电流互感器TA1、主断路器HVB1和变压器TM流入变流器20的输入端。

变流器20进一步包括依次相连的AC/DC模块22、中间直流环节24和DC/AC模块23。在步骤A)中，当选择接触网动力源供电时，通过受电弓16从接触网15取交流电，交流电经变压器TM降压后，单个牵引绕组的交流电进入AC/DC模块22中。AC/DC模块22将牵引绕组的交流电升压整流后输入至中间直流环节24，中间直流环节24为DC/AC模块23供电，再由DC/AC模块23为牵引电机30供电。

内燃供电模块200进一步包括内燃发动机12、与内燃发动机12相连的发电机13，及与发电机13相连的励磁控制装置14。在步骤A)中，内燃发动机12带动发电机13向变流器20输出电能，由励磁控制装置14对发电机13进行励磁控制，以调节发电机13向变流器20输出的电能。

变流器20还包括整流模块21，将整流模块21的输入端与发电机13的输出端相连，将整流模块21的输出端与中间直流环节24并联。

步骤A)进一步包括：

当与接触网15的电连接导通，且接触网15持续供电时，接触网供电模块100为变流器20供电；

步骤B)进一步包括：

当铁路工程机械1与接触网15的电连接断开，或接触网15不能持续供电时，内燃发动机12带动发电机13输出三相交流电，三相交流电经整流模块21转换后输出直流电至中间直流环节24。中间直流环节24为DC/AC模块23供电，DC/AC模块23再为牵引电机30供电。

在步骤C)中，当进行两种供电模块之间的切换时，通过控制整流模块21输出的直流电压与中间直流环节24的中间直流电压VH1之间的误差不超过设定的误差范围(如作为本发明一种较佳的具体实施例，控制整流模块21输出的直流电压与中间直流环节24的中间直流电压VH1之间的误差不超过±15％，即控制整流模块21输出的直流电压在中间直流环节24中间直流电压VH1的±15％误差范围内波动；而作为一种更佳的具体实施例，控制整流模块21输出的直流电压与中间直流环节24的中间直流电压VH1之间的误差不超过±7％，此时切换时间与负载冲击之间达到最佳平衡点，不但切换时间短，输出电源断电时间短，而且外部负载工作基本不受影响，较之常规电源大大缩短了转换时间，能够最大限度地保证作业机构连续作业且无冲击)实现供电模块之间的不断电切换。同时，可以通过控制主断路器HVB1和变流器20，以及通过励磁控制装置14控制发电机13的励磁电流实现供电模块之间的不断电切换。

如附图5所示，在步骤C)中，当混合动力源切换系统由接触网供电切换至内燃发电机组供电时，包括以下步骤：

S101)启动内燃发动机12，内燃发电机组11工作；

S102)将动力源的转换开关置于内燃发电机组位；

S103)将本次中间直流电压反馈至励磁控制装置14，励磁控制装置14调整发电机13的输出电压，使得整流模块21输出的直流电压与中间直流环节24的中间直流电压VH1之间的误差不超过设定的误差范围(在本实施例中可以具体设置为：整流模块21的输出电压近似于中间直流环节24的中间直流电压VH1，如控制整流模块21输出的直流电压在中间直流环节24中间直流电压VH1的±15％误差范围内波动)；

S104)逐步调低AC/DC模块22的输出电压，同时检测变压器TM的输出电流值LH1，当输出电流值LH1小于设定值(一般设置为小于变压器TM额定输出电流的15％，在本实施例中设置为近似于0)时，AC/DC模块22停止输出；

S105)检测接触网侧电流I_TA1和整流模块21的输出电流LH2，当接触网侧电流I_TA1低于接触网额定电流的设定门槛下限比例(如15％，在本实施例中设置为近似于0)，且整流模块21的输出电流LH2高于整流模块额定输出电流的设定门槛上限比例(如85％，在本实施例中设置为近似于额定电流)时，自动断开主断路器HVB1；

S106)受电弓16降弓，动力源切换完成。

实施例3

另一种铁路工程机械混合动力源切换控制方法的具体实施例，混合动力源10包括接触网供电模块100和内燃供电模块200，来自于接触网供电模块100或内燃供电模块200的电能经变流器20进行变换与处理后转换为牵引电机30需要的电能。控制方法包括以下步骤：

D)在切换结束后，被替换的供电模块退出供电。

步骤A)进一步包括：

当铁路工程机械1与接触网15的电连接导通，且接触网15持续供电时，接触网供电模块100为变流器20供电；

步骤B)进一步包括：

如附图6所示，在步骤C)中，当混合动力源切换系统由内燃发电机组供电切换至接触网供电时，包括以下步骤：

S201)受电弓16升弓，并判断网压是否正常；

S202)确认网压正常后，闭合主断路器HVB1，否则继续执行升弓操作；

S203)将动力源的转换开关置于电网位；

S204)当检测到转换开关处于电网位后，启动AC/DC模块22，使得中间直流环节24的中间直流电压VH1升高至设定值(该数值可以根据具体应用情况进行设定，该设定值在中间直流环节额定电压的±15％范围内波动均可)；

S205)励磁控制装置14控制内燃发电机组11逐步降低输出电压，并检测接触网侧电流I_TA1和整流模块21的输出电流LH2，当整流模块21的输出电流LH2低于整流模块额定输出电流的设定门槛下限比例(如15％，在本实施例中设置为近似于0)且接触网侧电流I_TA1高于接触网额定电流的设定门槛上限比例(如85％，在本实施例中设置为近似于额定电流)时，封锁内燃发电机组11励磁；

S206)停止内燃发电机组11运行，动力源切换完成。

其余部分更加详细的技术方案可以具体参照实施例2中的相应描述。

通过实施本发明具体实施例描述的铁路工程机械混合动力源切换控制方法的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的铁路工程机械混合动力源切换控制方法采用接触网加内燃电传动方式，电传动系统中的许多重要部件都为免维护结构，能够极大地减少故障点，并缩减维护的工作量；

(2)本发明具体实施例描述的铁路工程机械混合动力源切换控制方法采用内燃加电力混合动力源，以及电传动方式，能够在确保作业运行稳定可靠的前提下，适应大功率和高速度的需求，有效提高作业效率；

(3)本发明具体实施例描述的铁路工程机械混合动力源切换控制方法采用内燃加电力混合动力源，以及电传动方式，能够大大减少作业过程中产生的废气排放，最大限度地保证了司机和施工人员的生命健康和安全；

(4)本发明具体实施例描述的铁路工程机械混合动力源切换控制方法采用内燃加电力混合动力源，以及电传动方式，极大地扩展了作业车辆的应用范围，使得作业车辆能够适应于长隧道施工，及山区、高原等地区的施工；

(5)本发明具体实施例描述的铁路工程机械混合动力源切换控制方法采用内燃加电力混合动力源无冲击切换方式，能够保证作业机构连续作业且无冲击；采用变流器进行电源切换为软切换，切换时间短，输出电源断电时间短，外部负载工作基本不受影响，较之常规电源大大缩短了转换时间；同时，采用逆变器电源切换对外部输入电源电压要求不需要保证一致，提高了电源的适应性。

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。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims

1.一种铁路工程机械混合动力源切换控制方法，其特征在于，混合动力源(10)包括接触网供电模块(100)和内燃供电模块(200)，来自于所述接触网供电模块(100)或内燃供电模块(200)的电能经变流器(20)进行变换与处理后转换为牵引电机(30)需要的电能；所述控制方法包括以下步骤：

A)当铁路工程机械(1)与接触网(15)的电连接导通，且所述接触网(15)持续供电时，通过所述接触网供电模块(100)为所述牵引电机(30)供电；

B)当所述铁路工程机械(1)与所述接触网(15)的电连接断开，或所述接触网(15)不能持续供电时，通过所述内燃供电模块(200)为所述牵引电机(30)供电；

C)当需要在两种供电模块之间进行切换时，在切换过程中，所述接触网供电模块(100)和内燃供电模块(200)同时为所述牵引电机(30)供电；

D)在切换结束后，被替换的供电模块退出供电；

所述接触网供电模块(100)包括接触网(15)、受电弓(16)、接地开关(17)、电流互感器(TA1)、主断路器(HVB1)和变压器(TM)，所述接地开关(17)并联于所述主断路器(HVB1)的两端；

在所述步骤A)中，来自于所述接触网(15)的交流电依次经所述受电弓(16)、电流互感器(TA1)、主断路器(HVB1)和变压器(TM)后流入所述变流器(20)的输入端；

所述变流器(20)包括依次相连的AC/DC模块(22)、中间直流环节(24)和DC/AC模块(23)；

在所述步骤A)中，当选择接触网动力源供电时，通过所述受电弓(16)从所述接触网(15)取交流电，交流电经所述变压器(TM)降压后，单个牵引绕组的交流电进入所述AC/DC模块(22)中；所述AC/DC模块(22)将牵引绕组输出的交流电升压整流后输入至所述中间直流环节(24)，所述中间直流环节(24)为所述DC/AC模块(23)供电，再由所述DC/AC模块(23)为所述牵引电机(30)供电；

所述变流器(20)还包括整流模块(21)，将所述整流模块(21)的输入端与发电机(13)的输出端相连，将所述整流模块(21)的输出端与所述中间直流环节(24)并联；

在所述步骤C)中，当进行两种供电模块之间的切换时，通过控制所述整流模块(21)输出的直流电压与所述中间直流环节(24)的中间直流电压(VH1)之间的误差不超过±15％的范围，以实现所述供电模块之间的不断电切换；

所述内燃供电模块(200)包括内燃发动机(12)、与所述内燃发动机(12)相连的发电机(13)，及与所述发电机(13)相连的励磁控制装置(14)；

在所述步骤A)中，所述内燃发动机(12)带动所述发电机(13)向所述变流器(20)输出电能，由所述励磁控制装置(14)对所述发电机(13)进行励磁控制，以调节所述发电机(13)向所述变流器(20)输出的电能；

在所述步骤C)中，当所述混合动力源切换系统由接触网供电切换至内燃发电机组供电时，包括以下步骤：

S101)启动所述内燃发动机(12)，内燃发电机组(11)工作；

S102)将动力源的转换开关置于内燃发电机组位；

S103)将本次中间直流电压反馈至所述励磁控制装置(14)，所述励磁控制装置(14)调整所述发电机(13)的输出电压，使得所述整流模块(21)的输出电压与所述中间直流环节(24)的中间直流电压(VH1)之间的误差不超过±15％的范围；

S104)逐步调低所述AC/DC模块(22)的输出电压，同时检测所述变压器(TM)的输出电流值(LH1)，当输出电流值(LH1)小于设定值时，所述AC/DC模块(22)停止输出；

S105)检测接触网侧电流(I_TA1)和所述整流模块(21)的输出电流(LH2)，当所述接触网侧电流(I_TA1)低于接触网额定电流的设定门槛下限，且所述整流模块(21)的输出电流(LH2)高于整流模块额定输出电流的设定门槛上限时，自动断开所述主断路器(HVB1)；

S106)所述受电弓(16)降弓，动力源切换完成。

2.根据权利要求1所述的铁路工程机械混合动力源切换控制方法，其特征在于，所述步骤A)进一步包括：

当所述铁路工程机械(1)与所述接触网(15)的电连接导通，且所述接触网(15)持续供电时，所述接触网供电模块(100)为所述变流器(20)供电；

所述步骤B)进一步包括：

当所述铁路工程机械(1)与所述接触网(11)的电连接断开，或所述接触网(11)不能持续供电时，所述内燃发动机(12)带动所述发电机(13)输出三相交流电，三相交流电经所述整流模块(21)转换后输出直流电至所述中间直流环节(24)；所述中间直流环节(24)为所述DC/AC模块(23)供电，所述DC/AC模块(23)再为所述牵引电机(30)供电。

3.根据权利要求2所述的铁路工程机械混合动力源切换控制方法，其特征在于：在所述步骤C)中，通过控制所述主断路器(HVB1)和变流器(20)，以及通过所述励磁控制装置(14)控制所述发电机(13)的励磁电流实现所述供电模块之间的不断电切换。

4.根据权利要求1、2或3所述的铁路工程机械混合动力源切换控制方法，其特征在于，在所述步骤C)中，当所述混合动力源切换系统由内燃发电机组供电切换至接触网供电时，包括以下步骤：

S201)所述受电弓(16)升弓，并判断网压是否正常；

S202)确认网压正常后，闭合所述主断路器(HVB1)，否则继续执行升弓操作；

S203)将动力源的转换开关置于电网位；

S204)当检测到所述转换开关处于电网位后，启动所述AC/DC模块(22)，使得所述中间直流环节(24)的中间直流电压(VH1)升高至设定值；

S205)所述励磁控制装置(14)控制所述内燃发电机组(11)逐步降低输出电压，并检测接触网侧电流(I_TA1)和所述整流模块(21)的输出电流(LH2)，当所述整流模块(21)的输出电流(LH2)低于整流模块额定输出电流的设定门槛下限，且所述接触网侧电流(I_TA1)高于接触网额定电流的设定门槛上限时，封锁所述内燃发电机组(11)励磁；

S206)停止所述内燃发电机组(11)运行，动力源切换完成。