CN107791843B - 一种电动列车的动力控制及转换系统 - Google Patents

一种电动列车的动力控制及转换系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107791843B
CN107791843B CN201711039947.3A CN201711039947A CN107791843B CN 107791843 B CN107791843 B CN 107791843B CN 201711039947 A CN201711039947 A CN 201711039947A CN 107791843 B CN107791843 B CN 107791843B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light load
power
unit
inverter
train
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711039947.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107791843A (zh
Inventor
吕青青
张超鹏
张骥超
朱广鹏
梁江飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Panda Electronics Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Panda Electronics Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Panda Electronics Manufacturing Co Ltd filed Critical Nanjing Panda Electronics Manufacturing Co Ltd
Priority to CN201711039947.3A priority Critical patent/CN107791843B/zh
Publication of CN107791843A publication Critical patent/CN107791843A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107791843B publication Critical patent/CN107791843B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明提出一种电动列车的动力控制及转换系统，第一节列车内设置有中央控制设备，其余各节列车内均设置有终端设备，中央控制设备和终端设备依次连接；除第一节列车外的其余各节列车还包括：受电弓，用于各节列车从高架线上获取电力；电力转换装置，与受电弓连接，用于进行电压转换，另一端连接有交流电动机；电力转换装置中设置有轻负载再生判定单元，用于判定电力转换装置是否处于轻负载再生状态；辅助电源，与受电弓连接，用于电力转换装置处于轻负载再生状态时通过受电弓获取高架线上的再生电力直流电压并用于终端设备。本发明能够实现有效利用电动列车动力控制系统的再生能源，同时不需要增加蓄电装置，避免成本的增加。

Description

一种电动列车的动力控制及转换系统
技术领域
本发明属于电动列车技术领域，尤其是一种电动列车的动力控制及转换系统。
背景技术
一般来说，电动汽车通常是由集电装置的架空线路提供电力，电动汽车的交流电动机(AC电动机)由电力转换装置(如逆变器)来驱动。当汽车刹车时，电动汽车产生一定作用力使得交流电机处于电力回充状态。汽车刹车时产生的能量通过高架线提供给附近的列车或其他的高架线路。
通常，在早晨或是晚上的某些情况下，行驶的车辆较少，当车辆刹车后产生的再生能量，周围没有车辆可以消耗，导致架空线上的电压增大，从而使连接到架空线上的各类设备可能会因电压过高而跳闸或是损坏。
因此，安装在电动车辆中的逆变器通过电压检测器来检测架空线的电压或与架空线相对应的电压，例如逆变器装置的输入端的滤波电容电压。当架空线电压或滤波电容器电压增大并超过规定值时，逆变器装置将进行控制，使得再生制动力减小，从而防止电压增大。在这种情况下，需要通过其他的制动器对再生制动产生的能量进行补偿，比如空气制动器，但是因为类似空气制动器是通过将电能转换为热能来消耗能量，所以电能的利用效率很低。有些列车将再生电能暂存在蓄电装置中，当有列车经过时，可以利用所存储的电能，但这种方法需要提供蓄电装置，不可避免的会使得总成本增加。因此，我们希望再生制动力所产生的能量利用率尽可能的增加，同时节约成本。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种电动列车的动力控制及转换系统，通过电力转换装置和轻负载再生判定单元对车辆处于轻负载再生状态或非轻负载再生状态时采用不同的电力消耗模式，实现提高电能的利用效率，降低成本。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种电动列车的动力控制及转换系统，包括：
第一节列车内设置有中央控制设备，其余各节列车内均设置有终端设备，中央控制设备和终端设备依次连接；除第一节列车外的其余各节列车还包括：
受电弓，用于各节列车从高架线上获取电力；
电力转换装置，与受电弓连接，用于进行电压转换，另一端连接有交流电动机；电力转换装置中设置有轻负载再生判定单元，用于判定电力转换装置是否处于轻负载再生状态；
辅助电源，与受电弓连接，用于电力转换装置处于轻负载再生状态时通过受电弓获取高架线上的再生电力直流电压并用于终端设备。
进一步的，本发明的电动列车的动力控制及转换系统，中央控制设备和各终端设备之间通过总线相互连接通信。
进一步的，本发明的电动列车的动力控制及转换系统，终端设备包括压缩机。
进一步的，本发明的电动列车的动力控制及转换系统，受电弓与电力转换装置之间通过滤波电抗器和滤波电容器连接。
进一步的，本发明的电动列车的动力控制及转换系统，辅助电源与受电弓之间通过滤波电抗器和滤波电容器连接。
进一步的，本发明的电动列车的动力控制及转换系统，电力转换装置包括依次连接的逆变器控制单元、逆变器和电压探测器，其中，逆变器控制单元与压缩机连接，逆变器由若干个开关元件组成，电压探测器用于检测滤波电容器两端的电压。
进一步的，本发明的电动列车的动力控制及转换系统，逆变器控制单元包括轻负载再生状态判定单元，轻负载再生状态判定单元包括依次连接的第一操作单元、第二操作单元和比较器单元，其中，第一操作单元用于对输入的滤波电容器电压和再生制动力限制启动电压进行减法运算，输出转矩限制量；第二操作单元用于接收转矩限制量并与系数k进行乘法运算，得到再生转矩值直接输出，同时输入到比较器单元中，k＞0；比较器单元用于对再生转矩值与轻负载判定值进行比较，若再生转矩值大于轻负载判定值时，判定为轻负载再生状态，输出轻负载再生状态信号给压缩机。
进一步的，本发明的电动列车的动力控制及转换系统，所述电力转换装置为变压变频逆变器。
进一步的，本发明的电动列车的动力控制及转换系统，中央控制设备中包括轻负载再生状态信号确定单元，轻负载再生状态信号确定单元中包括若干个比较器单元和或逻辑运算单元，比较器单元用于对滤波电容电压和轻负载判定值进行比较后输出到或逻辑运算单元，当滤波电容电压大于轻负载判定值时，比较器单元输出“H”电平，否则输出“L”电平；或逻辑运算单元用于对比较器单元的结果进行或运算并输出给终端设备，若输出“H”电平，则处于轻负载再生状态，终端设备增加功率消耗，否则未处于轻负载再生状态，终端设备维持原有功率消耗。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明的电动列车的动力控制及转换系统能够实现有效利用电动列车动力控制系统的再生能源，同时不需要增加蓄电装置，避免成本的增加；
2、本发明的电动列车的动力控制及转换系统能够提高电能的利用效率，降低成本。
附图说明
图1是本发明的电动列车结构示意图；
图2是本发明的第三节列车的结构图；
图3是本发明的轻负载再生状态判定单元结构示意图；’
图4是本发明的压缩机操作流程图；
图5是本发明的动力控制及转换系统运行说明图之一；
图6是本发明的动力控制及转换系统运行说明图之二；
图7是本发明的轻负载再生状态判定单元结构示意图。
附图标记含义：10：受电弓，100：高架线，2：中央控制设备，20：滤波电抗器，3：终端设备，30：滤波电容器，4：电力转换装置，41：逆变器控制单元，42：逆变器，43：电压探测器，411：轻负载再生状态判定单元，411A：第一操作单元，411B：第二操作单元，411C：比较器单元，5：压缩机，50：交流电动机，6：总线，60：辅助电源，70：轻负载再生状态信号确定单元，70A：比较器单元，70B：或逻辑运算单元。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
一种电动列车的动力控制及转换系统，包括：
第一节列车内设置有中央控制设备2，其余各节列车内均设置有终端设备3，中央控制设备2和终端设备3依次连接，中央控制设备2和各终端设备3之间通过总线6相互连接通信。除第一节列车外的其余各节列车还包括：
受电弓10，用于各节列车从高架线100上获取电力。
电力转换装置4，通过滤波电抗器20和滤波电容器30与受电弓10连接，用于进行电压转换，另一端连接有交流电动机50；电力转换装置4包括依次连接的逆变器控制单元41、逆变器42和电压探测器43，其中，逆变器控制单元41与压缩机5连接，逆变器42由若干个开关元件组成，电压探测器43用于检测滤波电容器30两端的电压；电力转换装置4中设置有轻负载再生判定单元411，用于判定电力转换装置4是否处于轻负载再生状态，轻负载再生状态判定单元411包括依次连接的第一操作单元411A、第二操作单元411B和比较器单元411C，其中，第一操作单元411A用于对输入的滤波电容器电压和再生制动力限制启动电压进行减法运算，输出转矩限制量；第二操作单元411B用于接收转矩限制量并与系数k进行乘法运算，得到再生转矩值直接输出，同时输入到比较器单元411C中，k＞0；比较器单元411C用于对再生转矩值与轻负载判定值进行比较，若再生转矩值大于轻负载判定值时，判定为轻负载再生状态，输出轻负载再生状态信号给压缩机5；优选的，所述电力转换装置4为变压变频逆变器。
辅助电源60，通过滤波电抗器20和滤波电容器30与受电弓10连接，用于电力转换装置4处于轻负载再生状态时通过受电弓10获取高架线上的再生电力直流电压并用于终端设备3，其中终端设备3包括压缩机5。
中央控制设备2中包括轻负载再生状态信号确定单元70，轻负载再生状态信号确定单元70中包括若干个比较器单元70A和或逻辑运算单元70B，比较器单元70A用于对滤波电容电压和轻负载判定值进行比较后输出到或逻辑运算单元70B，当滤波电容电压大于轻负载判定值时，比较器单元70A输出“H”电平，否则输出“L”电平；或逻辑运算单元70B用于对比较器单元70A的结果进行或运算并输出给终端设备3，若输出“H”电平，则处于轻负载再生状态，终端设备3增加功率消耗，否则未处于轻负载再生状态，终端设备3维持原有功率消耗。
实施例1
如图1所示为电动列车的结构示意图，图1所示的列车是由多节电动车(车辆l1,l2,l3,l4……ln)组成的，在本实施例中，所述的电动车辆为与高架线100相连接的列车，当列车运行时，l1为列车头部，ln为列车尾部。
车辆l1和ln位于列车的两端，并且l1安装中央处理设备2，用来控制和处理列车中不同类型的信号。对于l2，l3，……ln-1中的车辆，则分别设置有终端装置3。中央设备2和终端设备3依次连接，以便中央处理设备2和终端设备3通过总线6相互通信。
如图1所示列车，以车辆l2为例，包括：电力转换装置(VVVF)4，在本实施例中，所述的VVVF为变压变频逆变器。车辆l3和l4包括电力转换装置4和压缩机(CP)5。在列车运行的情况下，电力转换装置4将高架线供给的电力转换为用于驱动交流电动机50的驱动电力。此外，在电动汽车刹车的情况下，交流电机相当于再生制动器，所产生动力被转换成另外一种形式供给高架线。压缩机5与空气制动器与空气罐一起形成空气制动系统，空气制动系统产生压缩空气，并存储在空气罐中。进一步的，中央处理设备2和终端装置3与列车其他装置(其他装置包括制动装置、空调、照明、显示装置等)相联系。中央处理设备2收集列车包括电力转换装置4和压缩机5等其他装置的信息，对这些装置的信息进行控制和处理，并对各列车其他装置发出执行操作指令信号。中央处理设备2所收集的信息为每个装置的操作状态的信息，例如，在操作指示中，向空调发出改变目标温度的指令。
图2为第三节列车的结构图，其中包括电力转换装置4的详细结构示意图。以车辆l3作为例进行说明，电力转换装置4安装在l3中，电力转换装置4在其他车辆上的安装方式是相同的。电力转换装置4包括：逆变器控制单元41、逆变器42、电压探测器43。其中，逆变器42由多个开关元件组成。另外，图2所示的车辆l3还配备有受电弓10，滤波电抗器20，滤波电容器30，交流电动机50，辅助电源(SIV)60以及压缩机5。
列车运行的情况下，列车通过受电弓10从高架线上获取电力，并通过滤波电抗器20以及滤波电容器30进行滤波处理，传输到电力转换装置4进行电压转换，最终将高架线100上的直流电压转换为交流电动机50所需要的驱动电压。具体的，根据电压检测器43检测到的滤波电容器30两端的电压，逆变器控制单元41对逆变器42的开关元件进行控制，并产生用于交流电机50的驱动电力。此外，在列车停车的情况下，逆变器控制单元41与交流电动机50一起作为再生制动装置，即列车在刹车时，交流电动机50将产生反电动势，通过电力转换装置4中的逆变器控制单元41对逆变器42中的开关元件进行控制，从而将交流电机50中产生的电力转换为高架线100上的作为再生电力的DC电压。与此同时，逆变器控制单元41确定高架线路100上是否存在可以消耗再生电力的负载(如其他列车等)。当附近没有负载或是负载很小时，列车则处于轻负载再生状态，逆变器控制单元41则向压缩机5发出控制信号，增加压缩机功率的消耗。因此，由于刹车车辆本身消耗的功率增加，再生制动器的制动力降低，并且可以有效的利用再生电力。进一步的，当列车产生再生电动势，并且附近没有负载对再生电动势进行消耗时，所有的再生电力的状态被称为“轻负载再生状态”。由于在轻负载再生状态下，功率的利用率降低，所以应避免轻负载再生状态。当检测到轻负载再生状态时，逆变器控制单元41除了给本车辆压缩机5输出控制信号进行电力消耗外，还会给其他车辆压缩机5发出控制信号进行电力消耗。
辅助电源60通过受电弓10将高架线上的直流电压输送到滤波电抗器20，再由滤波电容器30滤波，从而驱动压缩机5工作。此外，辅助电源60输出的电力供给到压缩机5以外其他装置(照明等)。
如图3所示逆变器控制单元包括轻负载再生状态判定单元411，通过使用轻负载再生状态判定单元411来检测轻负载再生状态。轻负载再生状态判定单元411由第一操作单元411A、第二操作单元411B和比较器单元411C组成。在操作单元411A中，由电压探测器43探测出的滤波电容器电压和再生制动力限制启动电压作为输入信号，并且在411A中进行减法运算。在第二操作单元411B中，将411A中计算得到的结果与系数k(>0)相乘后得到再生转矩值。再生转矩值直接输出到外部，同时也输入到比较器单元411C中。比较器单元411C对再生转矩值与轻负载判定值进行比较，当再生转矩值大于轻负荷判定值时，判定为轻负载再生状态，输出结果即为轻负载再生状态信号。例如，在轻负载再生情况下，轻负载再生状态信号的输出被设定为H电平(高电平)。轻负载再生状态信号传输到其他装置，如图1中所示的压缩机5。例如，将车辆本身的耗电装置设置为信息传输过程的终端设备，通过采用这种已有的设备进行电力消耗，便不需要再添加新的装置。所以，轻负载再生状态信号被分别传送到本车辆或其他车辆中的终端设备3中。
此外，逆变器控制单元41根据再生转矩限制量来控制逆变器42。当滤波电容电压超过再生制动力限制启动电压时，满足再生“转矩限制量>0”，变频器控制单元41对逆变器42进行控制，从而限制再生制动力(减弱再生制动力)。在“转矩限制量<0”的情况下，逆变器控制单元41则对再生制动力不进行限制。
压缩机5监测空气制动系统中的空气灌的空气剩余量(气压)，当空气剩余量等于或小于预定阈值(第一阈值)时(例如，当剩余量等于或小于60％时)，压缩机5开始压缩储存空气。当剩余空气达到第二阈值时(在这种情况下，第一阈值<第二阈值)，停止压缩空气。此外，轻负载再生状态的信号由自身车辆的电力转换装置4或安装在其他车辆中的电力转换装置4发出并传输到压缩机5。当所有的电力转换装置4中至少有一个发出轻负载再生状态信号时，压缩机5切换进入大功率消耗的运转模式。例如，改变压缩空气的阈值(第一阈值或第二阈值)，以改变压缩机开始或停止工作的时间。
如图4所示为压缩机5的操作流程。在不执行压缩操作(压缩空气的生成操作)的状态下，压缩机5检查电力转换装置4是否检测到轻负载再生状态(步骤S11)。换句话说，从各电力转换装置4输出的轻负载再生状态信号中，检测是否存在轻负载再生状态的信号，如果指示没有轻负载再生状态信号(步骤S11:否)，然后判断剩余空气的气压P是否小于第一阈值THIA(步骤S12)。在THIA<P(步骤S12：NO)的情况下，操作流程返回到步骤S11。在P<TH1A(步骤S12:Yes)的情况下，压缩操作开始(步骤S14)。在输入的多个状态信号中存在表示轻负载再生状态的信号的情况下(步骤S11:Yes)，则继续判断气压P是否小于第一阈值(步骤S13)。这里假设TH1A<TH1B。电力转换装置4处在轻负载再生状态的情况下，第一阈值为TH1B。在THIB<P的情况下(步骤S13：No)，则返回到步骤S11继续判断各轻负载再生状态信号。在P<TH1B的情况下(步骤S13:Yes)，则开始压缩操作(步骤S14)。在步骤S14压缩操作之后，检测压缩机5中的气压是否大于第二阈值(步骤S15)。如果P<TH2(步骤S15:No)，压缩机5继续进行压缩操作，并且在TH2<P的情况下(步骤S15:Yes)停止压缩操作(步骤S16)，停止压缩操作后过程继续返回到步骤S11检查轻负载再生状态信号。
以这种方式，根据电力转换装置4是否检测到有轻负载再生状态，压缩机5判定是否需要进行压缩操作。因此，当电力转换装置4检测到轻负载再生状态时，将会提前发生压缩操作，从而增加本车辆的功率消耗。
图5为动力控制及转换系统运行说明图之一，该图表明了滤波电容两端电压、再生转矩模式、轻负载再生状态信号及设备电力消耗运行状态与操作时间之间的关系。当消耗再生电力的负载处于轻负载状态下，再生制动力被利用时，滤波电容的电压增加，从而储存再生电力。当滤波电容功率大于轻负载再生状态的启动电压时，再生转矩模式将受到限制。当滤波电容电压增加导致再生转矩模式受到限制时，逆变器控制单元41中的轻负载再生判断单元411中的轻负载再生状态信号变成“H”。在轻负载再生状态信号为“H”的情况下，压缩机5等终端设备3中的耗电装置改变其运行模式以增加功耗。由再生制动力产生的再生能量一部分用来供给其他耗电装置消耗，例如提前启动压缩机5的使用，从而使得滤波电容的电压降低，因此再生转矩模式的限制量减少。当再生转矩模式的限制量减少时，空气制动器的补充量将会减少。所以从所有车辆的角度来看，节能效果是提高的。
此外，当诸如空气制动系统的压缩机设备需要进行机械操作时，从运行指令发出时间到实际运行需要一定的时间。因此，如图6所示，首先将判定电压设定为比轻负载再生状态电压低的一个电压值，然后当滤波电容电压大于轻负载预测电压时，轻负载再生状态信号被设定为“H”电平。因此，在实际再生转矩模式开始受到限制之前，便输出轻负载再生状态信号，从而终端设备3中的耗电装置的作用时间增大，并且具有再生转矩模式限制量减少的优点。
在本实施例的动力控制及转换系统中，当检测到轻负载再生状态时，电力转换装置4首先向本车辆发出信号，增加自身车辆电力消耗设备的消耗功率。因此，再生制动力的使用率得到提高。此外，由于不需要准备诸如蓄电功能的新设备，因此也就避免了成本的增加。此外，由于电力转换装置4向列车终端设备中的其他耗电装置发出其处于轻负载再生状态的信号，即使本身车辆没有可消耗电力的装置，也可以增加其他车辆装置功率消耗的可能性。例如，即使在本车辆空气罐中的剩余空气量太大，压缩机不能被驱动的情况下，如果有其他车辆空气罐中空气的剩余量小，则可以通过驱动其他车辆的压缩机来进行电力的消耗。
实施例2
在本实施例中，对安装在列车上的电力转换装置4检测到轻负载再生状态信号，并将该信号输出到其他装置进行电力的消耗的情况进行了说明。另外，当电力转换装置4检测到轻负载再生状态信号的情况下，耗电装置通过改变操作起始阈值来增加功率的消耗。
然而，列车是否处于轻负载再生状态不仅仅是由电力转换装置4决定的，而是与中央控制装置2共同决定的。在这种情况下，中心控制设备2中包含了轻负载再生状态信号确定单元70，如图7所示。例如，轻负载再生状态确定单元70判定是否有电力转换装置4处于轻负载再生状态。
在本实施例中，电力转换装置4将检测到的滤波电容器30的端电压输入中央控制设备2，中央控制设备2再将输入电压传输给轻负载再生状态判定单元70。轻负载再生判定单元70中有多个比较器单元70A，滤波电容电压与轻负载判定电压输入到比较器单元70A进行比较，比较后的结果输出到或逻辑运算单元70B。当滤波电容器电压高于轻负载判定电压时，比较器单元70输出“H”电平，否则输出“L”电平。比较器单元70输出结果通过或逻辑单元进行“或”运算，最后输出是否处于轻负载再生状态的信号。当或逻辑单元70B输出“H”电平，诸如压缩机5等电力消耗装置将接收到轻负载再生状态信号，并增加功率的消耗。
在本实施例中，通过中央控制设备2确定车辆是否处在轻负载再生状态。本实施例的应用中可以实现与第一实施例相同的效果。此外，本实施例中所用到的电路可以集成，从而进一步降低成本。
本实施例中，可以使用空调来增加再生电力的功率消耗，例如，当车辆处在轻负载再生状态时，车中空调处于制冷状态，则降低目标温度，如果空调处于制热状态，则增加目标温度，来增加功率的消耗。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电动列车的动力控制及转换系统，其特征在于，包括：
第一节列车内设置有中央控制设备(2)，其余各节列车内均设置有终端设备(3)，中央控制设备(2)和终端设备(3)依次连接；除第一节列车外的其余各节列车还包括：
受电弓(10)，用于各节列车从高架线(100)上获取电力；
电力转换装置(4)，与受电弓(10)连接，用于进行电压转换，另一端连接有交流电动机(50)；电力转换装置(4)中设置有轻负载再生状态判定单元(411)，用于判定电力转换装置(4)是否处于轻负载再生状态；
辅助电源(60)，与受电弓(10)连接，用于电力转换装置(4)处于轻负载再生状态时通过受电弓(10)获取高架线上的再生电力直流电压并用于终端设备(3)。
2.根据权利要求1所述的电动列车的动力控制及转换系统，其特征在于，中央控制设备(2)和各终端设备(3)之间通过总线(6)相互连接通信。
3.根据权利要求1所述的电动列车的动力控制及转换系统，其特征在于，终端设备(3)中包括压缩机(5)。
4.根据权利要求1所述的电动列车的动力控制及转换系统，其特征在于，受电弓(10)与电力转换装置(4)之间通过滤波电抗器(20)和滤波电容器(30)连接。
5.根据权利要求1所述的电动列车的动力控制及转换系统，其特征在于，辅助电源(60)与受电弓(10)之间通过滤波电抗器(20)和滤波电容器(30)连接。
6.根据权利要求1或2所述的电动列车的动力控制及转换系统，其特征在于，电力转换装置(4)包括依次连接的逆变器控制单元(41)、逆变器(42)和电压探测器(43)，其中，逆变器控制单元(41)与压缩机(5)连接，逆变器(42)由若干个开关元件组成，电压探测器(43)用于检测滤波电容器(30)两端的电压。
7.根据权利要求6所述的电动列车的动力控制及转换系统，其特征在于，逆变器控制单元(41)包括轻负载再生状态判定单元(411)，轻负载再生状态判定单元(411)包括依次连接的第一操作单元(411A)、第二操作单元(411B)和比较器单元(411C)，其中，第一操作单元(411A)用于对输入的滤波电容器电压和再生制动力限制启动电压进行减法运算，输出转矩限制量；第二操作单元(411B)用于接收转矩限制量并与系数k进行乘法运算，得到再生转矩值直接输出，同时输入到比较器单元(411C)中，k＞0；比较器单元(411C)用于对再生转矩值与轻负载判定值进行比较，若再生转矩值大于轻负载判定值时，判定为轻负载再生状态，输出轻负载再生状态信号给压缩机(5)。
8.根据权利要求1所述的电动列车的动力控制及转换系统，其特征在于，所述电力转换装置(4)为变压变频逆变器。
9.根据权利要求1所述的电动列车的动力控制及转换系统，其特征在于，中央控制设备(2)中包括轻负载再生状态信号确定单元(70)，轻负载再生状态信号确定单元(70)中包括若干个比较器单元(70A)和或逻辑运算单元(70B)，比较器单元(70A)用于对滤波电容电压和轻负载判定值进行比较后输出到或逻辑运算单元(70B)，当滤波电容电压大于轻负载判定值时，比较器单元(70A)输出“H”电平，否则输出“L”电平；或逻辑运算单元(70B)用于对比较器单元(70A)的结果进行或运算并输出给终端设备(3)，若输出“H”电平，则处于轻负载再生状态，终端设备(3)增加功率消耗，否则未处于轻负载再生状态，终端设备(3)维持原有功率消耗。
CN201711039947.3A 2017-10-31 2017-10-31 一种电动列车的动力控制及转换系统 Active CN107791843B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711039947.3A CN107791843B (zh) 2017-10-31 2017-10-31 一种电动列车的动力控制及转换系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711039947.3A CN107791843B (zh) 2017-10-31 2017-10-31 一种电动列车的动力控制及转换系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107791843A CN107791843A (zh) 2018-03-13
CN107791843B true CN107791843B (zh) 2019-09-27

Family

ID=61548460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711039947.3A Active CN107791843B (zh) 2017-10-31 2017-10-31 一种电动列车的动力控制及转换系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107791843B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111367173B (zh) * 2020-03-06 2021-06-25 西南交通大学 一种基于状态估计的高速铁路受电弓鲁棒预测控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63224602A (ja) * 1987-03-13 1988-09-19 Hitachi Ltd 回生ブレ−キ付電車
JP2009143266A (ja) * 2007-12-11 2009-07-02 Toyo Electric Mfg Co Ltd 鉄道車両用推進制御支援システム
KR20090131917A (ko) * 2008-06-19 2009-12-30 한국철도기술연구원 전기철도 차량의 회생 에너지 저장 시스템
KR20130035810A (ko) * 2011-09-30 2013-04-09 한국철도기술연구원 무가선 저상 트램 시스템
CN104220293A (zh) * 2012-03-28 2014-12-17 三菱电机株式会社 铁道车辆系统
CN204687864U (zh) * 2015-06-17 2015-10-07 湖北理工学院 一种新型城市轨道交通系统
CN105835705A (zh) * 2015-01-17 2016-08-10 卢燕 一种新型城市轨道交通系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63224602A (ja) * 1987-03-13 1988-09-19 Hitachi Ltd 回生ブレ−キ付電車
JP2009143266A (ja) * 2007-12-11 2009-07-02 Toyo Electric Mfg Co Ltd 鉄道車両用推進制御支援システム
KR20090131917A (ko) * 2008-06-19 2009-12-30 한국철도기술연구원 전기철도 차량의 회생 에너지 저장 시스템
KR20130035810A (ko) * 2011-09-30 2013-04-09 한국철도기술연구원 무가선 저상 트램 시스템
CN104220293A (zh) * 2012-03-28 2014-12-17 三菱电机株式会社 铁道车辆系统
CN105835705A (zh) * 2015-01-17 2016-08-10 卢燕 一种新型城市轨道交通系统
CN204687864U (zh) * 2015-06-17 2015-10-07 湖北理工学院 一种新型城市轨道交通系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN107791843A (zh) 2018-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7451842B2 (en) Control system for electric motor car
US7246686B2 (en) Power supply for elevator systems having variable speed drives
RU2478490C2 (ru) Устройство управления силовой установкой для электрического транспортного средства
JP5744786B2 (ja) 両方向ｄｃ−ｄｃコンバーターを利用した都市鉄道のエネルギー貯蔵装置
EP3722177A1 (en) Hybrid power supply system and power supply method for diesel multiple unit
CN109080464B (zh) 轨道车辆主电路拓扑结构及供电方法
CN105291868A (zh) 车辆动力系统及具有其的车辆
CN104836511A (zh) 一种牵引变流器主电路
US9522613B2 (en) Electric vehicle control system and power conversion device
CN106427616A (zh) 一种基于电荷泵的复合电源及其在不同工况时的切换方法
JP2013211964A (ja) 鉄道車両の駆動装置
CN107791843B (zh) 一种电动列车的动力控制及转换系统
JP2006014489A (ja) 電気車の電力変換装置
CN106671796A (zh) 机车牵引系统
CN109131380B (zh) 内燃机车主辅传动系统及内燃机车
CN112134319B (zh) 一种能量回馈式梯次电池充放电均衡系统及其控制方法
JP5777669B2 (ja) 電気車用制御装置
CN210780203U (zh) 一种车载不间断供电装置
CN209833371U (zh) 一种电动汽车功率集成控制系统
CN102372198B (zh) 用于电梯的控制装置
CN209454733U (zh) 一种动车组双向供电电路和动车组
CN213892233U (zh) 一种智能控制的站台式储能电车充电系统
JP5361475B2 (ja) 電気車の車両内電源確保制御装置
GB2525279A (en) Railway vehicle driving device
CN212555848U (zh) 用于电动轮非公路车辆的双电源架线变流器系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant