CN108572591A - 铁路电气系统相位恒差控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种铁路电气系统相位恒差控制方法及系统，属于铁路电气数字化控制和相位保护技术领域。所述铁路电气系统相位恒差控制方法包括：获取相位差检测结果，其中所述相位差检测结果用于指示铁路电气系统的局部电源与轨道电源之间的相位差；根据所述相位差生成对应于所述局部电源和所述轨道电源的补偿参考电流，并将所生成的所述补偿参考电流相应地输出至所述局部电源和所述轨道电源。由此，基于检测、反馈与控制的嵌入式保护能够有效处理铁路电气系统相位异常的问题，并保障局部电源与轨道电源之间处于相位恒差的状态。

Description

铁路电气系统相位恒差控制方法及系统

技术领域

本发明涉及铁路电气数字化控制和相位保护技术领域，具体地涉及一种铁路电气系统相位恒差控制方法及系统。

背景技术

铁路电气系统中，有对局部电压与轨道电源电压在相位上互差90°，在幅值上后者为前者的两倍的要求。另外，由于存在相角波动的情况，考虑到电网上的ABC三相可能有着不严格互差120°的关系，所以需要一套生成相位差恒定的多路输出的带反馈环节的系统。

目前相关技术提出了一些关于相位恒差的测量方法，如旋转变压器。通过正弦/余弦式的旋转变压器，可以实现原边到副边的电压转换，利用其原边副边电压的比值的与旋转变压器的角度成余弦关系的原理，将副边电压变换到所需的幅值和相位的组合，即相位与原边电压的相位相差90°，从而确定当前铁路电气系统是否满足相位差恒定的要求。

但是，本申请的发明人在实践本申请的过程中发现：由于目前的这种测量方式基于模拟电路，其不同功能对应的各个实体模块间需要互连，而这一过程会使得全系统的可靠性降低；并且，由于还需要为铁路电气系统外加保护电路，使得在相差不等于90°时，外部保护装置能够动作从而将模拟移相器断开，并向后级负载提供旁路电源。这样，就导致在外界的频繁扰动下，系统停止工作的时间会过长；同时，外加保护的实现依赖于外部装置，导致其可移植性不够，使得全系统的稳定性也不够。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种铁路电气系统相位恒差控制方法及系统，用以解决上述背景技术中所描述的至少一个技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例一方面提供一种铁路电气系统相位恒差控制方法，包括：获取相位差检测结果，其中所述相位差检测结果用于指示铁路电气系统的局部电源与轨道电源之间的相位差；根据所述相位差生成对应于所述局部电源和所述轨道电源的补偿参考电流，并将所生成的所述补偿参考电流相应地输出至所述局部电源和所述轨道电源。

可选的，所述局部电源和所述轨道电源为对应于交流电源在相同的第一相序下的电压输出，该方法还包括：在所述将所生成的所述补偿参考电流输出至所述局部电源和所述轨道电源后，重新获取用于指示经预定的时间段后所述局部电源与所述轨道电源之间的相位差的相位差检测结果；以及若所重新获取的所述相位差检测结果指示所述局部电源与所述轨道电源之间的相位差仍不等于90度，则切换至由所述交流电源的第二相序生成所述局部电源和所述轨道电源。

可选的，在所述切换至由所述交流电源的第二相序生成所述局部电源和所述轨道电源之后，该方法还包括：若所重新获取的所述相位差检测结果指示所述交流电源的第二相序生成所述局部电源与所述轨道电源之间的相位差仍不等于90度，则切换至由所述交流电源的第三相序生成所述局部电源和所述轨道电源；以及若对应于所述交流电源所有相序下的关于局部电源和轨道电源之间的相位差均不等于90度，则生成警报通知。

可选的，所述方法还包括输出第一标准参考电流和第二标准参考电流至所述局部电源和所述轨道电源，并且所述第一标准参考电流和所述第二标准参考电流的相位之间互差90度；其中，所述根据所述相位差生成对应于所述局部电源和所述轨道电源的补偿参考电流包括：基于所述相位差，调整所述第一标准参考电流和所述第二标准参考电流的相位，以生成所述补偿参考电流。

可选的，所述第一标准参考电流和所述第二标准参考电流为基于空间矢量脉宽调制技术而生成的调制电流。

可选的，调整所述第一标准参考电的相位以生成所述补偿参考电流，其中：

α为补偿参考电流的相位，R为第一标准参考电流的幅值，θ₁为所检测的局部电源和轨道电源之间的相位差，以及R’为由局部电源所输出的电流的幅值。

可选的，所述第二标准参考电流的幅值大小为所述第一标准参考电流的幅值大小的两倍。

本发明实施例另一方面提供一种铁路电气系统相位恒差控制系统，包括：相位检测获取单元，用于获取相位差检测结果，其中所述相位差检测结果用于指示铁路电气系统的局部电源与轨道电源之间的相位差；电流补偿单元，用于根据所述相位差生成对应于所述局部电源和所述轨道电源的补偿参考电流，并将所生成的所述补偿参考电流相应地输出至所述局部电源和所述轨道电源。

可选的，所述局部电源和所述轨道电源为对应于交流电源在相同的第一相序下的电压输出，所述相位检测获取单元还用于在所述将所生成的所述补偿参考电流输出至所述局部电源和所述轨道电源后，重新获取用于指示经预定的时间段后所述局部电源与所述轨道电源之间的相位差的相位差检测结果；以及，所述系统还包括：相序切换单元，用于若所重新获取的所述相位差检测结果指示所述局部电源与所述轨道电源之间的相位差仍不等于90度，则切换至由所述交流电源的第二相序生成所述局部电源和所述轨道电源。

可选的，所述系统还包括：警报单元，用于若对应于所述交流电源所有相序下的关于局部电源和轨道电源之间的相位差均不等于90度，则生成警报通知。

可选的，所述系统还包括标准参考电流输出单元，用于输出第一标准参考电流和第二标准参考电流至所述局部电源和所述轨道电源，并且所述第一标准参考电流和所述第二标准参考电流的相位之间互差90度；其中，所述电流补偿单元包括：参考电流相位调整模块，用于基于所述相位差，调整输出至所述局部电源的第一标准参考电流和所述第二标准参考电流的相位，以生成所述补偿参考电流。

可选的，所述标准参考电流输出单元包括：整流稳压模块，用于根据三相交流电源所输入的交流电输出第一直流电和第二直流电；逆变模块和SVPWM模块，其中所述SVPWM模块用于根据输入至所述逆变模块的所述第一直流电输出所述第一标准参考电流，并根据输入至所述逆变模块的所述第二直流电输出所述第二标准参考电流；其中，所述参考电流相位调整模块还用于基于所述相位差控制所述SVPWM模块以调整输出至所述局部电源的第一标准参考电流和输出至所述轨道电源的第二标准参考电流的相位，并生成所述补偿参考电流。

可选的，所述参考电流相位调整模块还用于调整所述第一标准参考电的相位以生成所述补偿参考电流，其中：

α为补偿参考电流的相位，R为第一标准参考电流的幅值，θ₁为所检测的局部电源和轨道电源之间的相位差，以及R’为由局部电源所输出的电流的幅值。

通过上述技术方案，能够根据所获取的相位差检测结果所指示的局部电源与轨道电源之间的相位差来生成对应于铁路电气系统的局部电源和轨道电源的补偿参考电流，并将其对应输出至局部电源和轨道电源。由此，基于检测、反馈与控制的嵌入式保护能够有效处理铁路电气系统相位异常的问题，并保障局部电源与轨道电源之间处于相位恒差的状态；另外，本发明所公开的铁路电气系统相位恒差控制方案的实施可以不基于模拟电路，也不依赖于外部装置，且具有较强的移植性。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例的铁路电气系统相位恒差控制方法的流程图；

图2是本发明一实施例的铁路电气系统相位恒差控制系统的结构框图；

图3是本发明一实施例的应用了SVPWM技术的铁路电气系统相位恒差控制系统的工作原理图；

图4是图3中用于确定补偿参考电流的相位的示例。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

如图1所示，本发明一实施例的铁路电气系统相位恒差控制方法，该方法可以应用于相位恒差控制设备，该方法包括：

S11、获取相位差检测结果，其中该相位差检测结果用于指示铁路电气系统的局部电源与轨道电源之间的相位差。

关于该相位差检测结果的获取方式，一方面可以是由其他检测设备检测，并从该检测设备所接收到的；另一方面还可以是由相位恒差控制设备所自主检测的，且都属于本发明的保护范围内。

S12、根据该相位差生成对应于局部电源和轨道电源的补偿参考电流，并将所生成的补偿参考电流相应地输出至局部电源和轨道电源。

在本实施例中，可以根据所检测到的相位差来确定补偿参考电流，并将其输出至局部电源和轨道电源中，以保障局部电源与轨道电源之间的相位差维持在恒定状态。作为示例，当相位差为90度时，证明局部电源与轨道电源之间的相位差处于正常状态，相应地该补偿参考电流可以不对局部电源和轨道电源的相位作出调整；当相位差大于或小于90度时，即相位相较于该相位的目标值存在超前或滞后的情况时，表明需要对局部电源和轨道电源的相位作出调整，此时可以基于相位差确定相应相位的补偿参考电流，以借助输入至轨道电源和局部电源的补偿参考电流将该相位差校准回正常状态所对应的90度。

关于补偿参考电流的生成方式，具体的可以是：铁路电气系统相位恒差控制设备输出第一标准参考电流和第二标准参考电流至局部电源和轨道电源，并且第一标准参考电流和第二标准参考电流的相位之间互差90度；并且，可以基于相位差，调整第一标准参考电流和第二标准参考电流的相位，以生成补偿参考电流。由于在铁路电气系统的局部、轨道电源中，相位控制相对于幅值控制更加重要，可以是对第一标准参考电流和第二标准参考电流的幅值不作限定，但更优选地，可以是令第一、第二标准参考电流模拟局部、轨道电源的幅值，也就是第二标准参考电流的幅值大小为第一标准参考电流的幅值大小的两倍，以保障在幅值方面也与原始铁路电气系统保持一致。更具体的，该第一标准参考电流和第二标准参考电流可以是应用了SVPWM(space vector pulse width modulation,空间矢量脉宽调制)技术而生成的调制电流，其更多的细节，可以参照下文关于系统实施例的展开描述。

在一些实施方式中，该局部电源和轨道电源为对应于交流电源在相同的第一相序下的电压输出，作为示例，可以是基于交流电源的A、B或C相其中的任意一者来生成局部电源和轨道电源。由此，可以将交流电源所剩余的两相留作备用。

优选的，在将所生成的补偿参考电流输出至局部电源和轨道电源后，重新获取用于指示经预定的时间段后局部电源与轨道电源之间的相位差的相位差检测结果，其中，该预定的时间段的大小可以是指代局部、轨道电源经过校准而达到稳定的时间长度，在此应不加以限定；以及若所重新获取的所述相位差检测结果指示所述局部电源与所述轨道电源之间的相位差仍不等于90度，则切换至由交流电源的第二相序生成局部电源和轨道电源，例如可以是从原始的由A相生成铁路电气系统的局部电源和轨道电源切换至由B相生成铁路电气系统的局部电源和轨道电源。更优化地，可以是若对应于交流电源所有相序下的关于局部电源和轨道电源之间的相位差均不等于90度，则生成警报通知。

在本实施例中，在对应于交流电源一相的局部电源和轨道电源发生相位差异常的工况时，会尝试通过补偿参考电流将局部电源和轨道电源之间的相位差校准回正常的90度的状态；在经调整的预定时间段后，若还是无法调整回正常状态，则经由交流电源备用的另一相序生成局部、轨道电源，而不是让系统停止工作等，使得即使外界频繁扰动，系统也能够进行自主的进一步调整以正常工作，提高了系统运行的稳定性。进一步的，只有在交流电源所有相序下所对应生成的局部电源和轨道电源之间的相位差均不等于90度时，才生成警报通知，一方面，响应于该警报通知，可以通知铁路电气系统的运维人员及时采取措施，另一方面，响应于该警报通知，铁路电气系统可以停止工作，以保障系统的安全运行。

如图2所示，本发明一实施例的铁路电气系统相位恒差控制系统20，包括相位检测获取单元201和电流补偿单元202，其中相位检测获取单元201可以用于获取相位差检测结果，其中所述相位差检测结果用于指示铁路电气系统的局部电源与轨道电源之间的相位差；电流补偿单元202可以用于根据所述相位差生成对应于所述局部电源和所述轨道电源的补偿参考电流，并将所生成的所述补偿参考电流相应地输出至所述局部电源和所述轨道电源。

在一些实施方式中，所述局部电源和所述轨道电源为对应于交流电源在相同的第一相序下的电压输出，其特征在于，所述相位检测获取单元还用于在所述将所生成的所述补偿参考电流输出至所述局部电源和所述轨道电源后，重新获取用于指示经预定的时间段后所述局部电源与所述轨道电源之间的相位差的相位差检测结果；以及，所述系统还包括：相序切换单元，用于若所重新获取的所述相位差检测结果指示所述局部电源与所述轨道电源之间的相位差仍不等于90度，则切换至由所述交流电源的第二相序生成所述局部电源和所述轨道电源。

在一些实施方式中，所述系统还包括：警报单元，用于若对应于所述交流电源所有相序下的关于局部电源和轨道电源之间的相位差均不等于90度，则生成警报通知。

在一些实施方式中，所述系统还包括标准参考电流输出单元，用于输出第一标准参考电流和第二标准参考电流至所述局部电源和所述轨道电源，并且所述第一标准参考电流和所述第二标准参考电流的相位之间互差90度；其中，所述电流补偿单元包括：参考电流相位调整模块，用于基于所述相位差，调整输出至所述局部电源的第一标准参考电流和所述第二标准参考电流的相位，以生成所述补偿参考电流。

在一些实施方式中，所述标准参考电流输出单元包括：整流稳压模块，用于根据三相交流电源所输入的交流电输出第一直流电和第二直流电；逆变模块和SVPWM模块，其中所述SVPWM模块用于根据输入至所述逆变模块的所述第一直流电输出所述第一标准参考电流，并根据输入至所述逆变模块的所述第二直流电输出所述第二标准参考电流；其中，所述参考电流相位调整模块还用于基于所述相位差控制所述SVPWM模块以调整输出至所述局部电源的第一标准参考电流和输出至所述轨道电源的第二标准参考电流的相位，并生成所述补偿参考电流。

在本实施例中，根据对局部、轨道两路信号电源的恒定相位差输出的实际需求，结合已有的工程实现方法的不足之处，本发明设计一套数字化的系统，来完成有恒定相位差的多路输出的功能。其目的为进行对相位波动的检测、反馈、控制的嵌入式保护以提高集成度，以及利用三相输出作为备份以提高系统可靠性，实现对负载上的两路电源的相位保护。

如图3所示，本发明一实施例的应用了SVPWM(space vector pulse widthmodulation,空间矢量脉宽调制)技术的铁路电气系统相位恒差控制系统的工作原理图。在本实施例中，第一标准参考电流和第二标准参考电流为SVPWM空间矢量脉宽调制电流。其中，三相参考信号为频率恒定为50Hz，相序为正序，且各相相差恒定为：A相超前B相120°，且B相超前C相120°，且C相超前A相120°的一组参考信号，以合成矢量的角度来看，这是一个在平面上以三相参考信号的频率对应的同步角速度旋转的空间矢量。

经过派克Park变换，可以将在平面上旋转的三相参考信号的坐标系，由ABC三相零时刻的静止的坐标系，转换到αβ两轴正交系，从而对三相参考信号所形成的空间矢量，都可以进行分解，分别在α轴和β轴上得到坐标，也就是该参考空间矢量对应到新坐标系下的V_α和V_β的线性表出，这也就是SVPWM算法中的逆变桥控制信号对应的在二维空间旋转的参考矢量，即SVPWM信号2。利用这组空间矢量，控制产生第2路交流输出的三相逆变桥2，该三相逆变桥的输出在三相中各相的相位上与原三相参考信号相同。

关于SVPWM信号2具体实现原理的步骤依次为：扇区的选择、确定的扇区中分解矢量的确定、计算占空比及各矢量作用时间并得到参考波、参考波与载波比较产生PWM方波作为三相逆变桥控制信号(其中PWM方波中每一位的高、低电平对应逆变桥中的单管的通与断)。以下将介绍SVPWM信号的具体实现原理：

扇区选择步骤：对于三相参考信号，考虑平面上的以原点为中心进行的60°等角划分(该矢量在某一特定时刻处于六条边界上的概率之和为0，故可以不计边界)，这样的划分把平面分成了六个扇区，根据一个周期内的某一时刻旋转矢量的位置，考虑构造六个分别位于每个扇区内的扇区矢量，计算旋转矢量在各扇区矢量的方向上的投影的正负，从而确定其所在的扇区。

分解矢量确定步骤：划分六个扇区的六个边界的矢量，实际上是后级逆变器的六种开关状态，本发明下述的讨论中都用三位二进制数来进行刻画。由于每一组桥上的上下桥臂不能同时导通，因此只需要考虑上桥臂即可，要得到下桥臂的二进制数只需要对上桥臂的二进制数取反。如果不考虑上桥臂全开或全断的状态，也就是平面中的零矢量(在原点处的幅值为0的矢量)，那么对上桥臂，允许存在的状态只有以下六种：001,010,011,100,101,110；根据当前所在扇区的信息，就可以确定将旋转矢量分解到对应扇区边界的当前的那两个分解矢量，也就是当前的开关状态的组合方式。

基于占空比和矢量作用时间确定参考波步骤：旋转矢量分解到两个边界上的坐标之和不大于1时，当前组合中包含零矢量(零矢量的选择会影响参考波的波形)，否则就不会有零矢量作用。再由PWM周期(载波周期)和占空比计算出每个矢量的作用时间。最后，对应到当前扇区，确定出哪个矢量作用了何等的时间，也就是逆变器六个桥臂的状态间的切换方式以及每个状态的持续时间，最后可以得到三相的参考波。

基于参考波与载波的比较，得到PWM(脉冲宽度调制)波步骤：将每一相的方波作为这一相某桥臂的控制信号，这一相的另一桥臂控制信号对其取反。经逆变器，在后级得到与三相参考信号对应的三相正弦波形输出

以上示例性地描述了空间矢量脉冲宽度调制SVPWM的工作原理。

在计算SVPWM信号1时，其算法过程与上文的过程基本相同，但存在区别在于：在最开始得到旋转的参考矢量时，需要在原矢量上进行旋转变换和幅值变换，幅值变换的目的是需要产生幅值为SVPWM信号2的幅值的一半的SVPWM信号1，但是由于系统设计要求对幅值并不是很敏感，而且一般在负载上的扰动的幅值相对较小，因此保证这两个矢量满足SVPWM信号1对应的交流输出相位超前SVPWM信号2对应的交流输出相位90°即可，也即SVPWM信号1的方向由SVPWM信号2的方向经一定角度(由于有相角扰动存在，不一定是90°)的旋转得到。进一步的，如图3所示，最终的SVPWM信号1超前SVPWM信号2的角度可以并不是理想状态下的90°，其还可以是需要结合相位差检测模块的检测结果进行数字处理，以实现对相位差异常的校准和补偿。

首先，依靠电压测量获得三相交流输出1和三相交流输出2各自的幅值以及相位的信息，并将其类似地变换到平面上的旋转矢量以便于下面的分析。如下将结合图4继续展开描述SVPWM信号1的相位确定的过程及原理。

如图4所示，将测量得到的三相交流输出矢量2所在方向设为平面上的零角度轴向，故将其逆时针旋转90°得到的方向即为经过补偿和反馈环节后需要得到的合成三相交流输出矢量1的方向，现在有一个幅值较小相位影响也较小的扰动，类似对正弦交流的矢量处理方法，可以认为它是超前平面上90°方向θ角，幅值为d的干扰。现在已知三相交流输出矢量1的幅值为R且一般不变，故其可能的取值轨迹为一个圆心在原点而半径为R的圆。

现在需要计算补偿角度α，不失一般性地，本发明可以假设α较小，从而有：d远小于R，且θ和α极小，调制波输出幅值为R，实际测量的幅值为R’，实际测量得到R’领先三相交流输出2对应的旋转矢量(90°+θ₁)。

根据图4的几何关系，在合成矢量的平行四边形中有：R sinα＝Rα＝d sinθ＝dθ，在左侧三角形中由正弦定理知，R’/sin(π-θ)＝R’/sinθ＝d/sinθ₁，即得：

因此，在测得这一路输出幅值为R’，相位超前目标相位θ₁时，将其SVPWM信号1的指令空间矢量进行幅值不变，相角减去α角即可将最终的输出与扰动合成的负载电压的相位关系补偿回到局部电源领先轨道电源90°，由于R’和R在幅值上差别很小且本系统对幅值扰动的抑制需求不强，因此这样的补偿反馈设计，足以使得干扰在一定范围内时，两路电源输出有着很好的恒定相位差的关系。

需要注意，上述的计算过程中不涉及对于实际测得的偏离角θ₁的正负的讨论，从而当θ₁<0时，通过一致的推导的过程，也能得到类似的结论，只是这时由于负载上的局部电源电压领先轨道电源电压的角度不足90°，因此需要将SVPWM信号1的矢量逆时针旋转α角度，与利用上面的公式计算得到α<0的结果是一致的。

在SVPWM信号1的控制下，三相逆变桥产生的三相交流局部电源在每一相上都领先同一相的三相交流轨道电源90°，将这两路输出的三相都接到依次级联两个的静态切换开关(STS)。一般情况下可以使用A相作为后级的单相输出，当相位差检测系统经过一段较短的时间之后检测到相位差仍然不能回到90°时，由相位差检测系统发出换相保护指令1控制单相STS1和单相STS2同时动作，使得这两台STS的输出同时取到各自的B相，此时如果相位差回到90°则局部电源和轨道电源均取各自的B相实现正常的运行。同样经过一段较短的时间后继续检测，当相位差仍不满足上述关系时，继续换相，由相位差检测系统发出换相保护指令2控制单相STS3和单相STS4同时动作，将两路电源的C相作为输出，后续的检测过程也都类似。

当经过三相全部切换过一次的时间后，如果此时的相位差不为90°，则按本发明的设计，判断为该系统故障，相位差检测系统发出系统保护指令，控制取自电网的三相交流电源与AC/DC模块之间的断路器动作，将其切出。由于这段时间中包含了原本运行的一相和备用的两相分别切换至输出并检测的时间，其时间相对较长，当这样的一段时间之后相位差若不能回到所需的稳态，则更长的时间内其通过换相回到稳态的概率较小，为使得后端局部电源和轨道电源相位差不会长时间处于非90°状态而引起误动和拒动，这样的切出保护是合理的。

综上，当这两路输出端所带的负载上由于扰动产生了电压的变化时，考虑扰动后到达新的稳态，则这时的负载电压相量为逆变器输出电压相量与扰动电压源的电压相量之和，即使扰动对幅值影响不大，但是其会改变这一路与另一路在负载上的相位差。关于解决负载扰动产生的相位差扰动的问题，本申请提出可以将SVPWM算法做一些改进，维持恒定相位差的多路输出。

在本发明实施例中，提供了包含一个两路输出90°的相位差并且局部电源幅值为轨道电源幅值的一半的系统，其功率输入为取自电网的一组三相交流电源，其信号输入为三相参考信号，在一般情况下三相交流电源和三相参考信号的频率和相位有着严格一致的关系，但是三相交流电源可能受到外界环境影而出现幅值、频率的波动和相位的超前滞后，这时需要使三相电源上的影响不会传递到后级的多路交流输出，因此应该设计一个整流环节，将整流后的直流作为逆变器的电源。经过滤波稳压模块，这一直流电源上的纹波被减小，其波形在时域上趋于一条等值线，即理想直流源。

通过SVPWM进行对三相全控桥式逆变器的控制，将直流逆变为三相交流输出，根据不同的空间矢量的选择方式，由三相参考信号和相位差检测系统的反馈信息分别得到SVPWM信号1，SVPWM信号2，前者幅值为后者一半，前者相位领先后者90°。这两路控制信号所控制下三相逆变桥可以产生本发明所需要的90°相位差的两路三相输出。

由于只需要取一相的两路输出，故这里的三相输出提供了两相作为备用，也就是两倍的余量。平时负载端可以任取相同的一相作为局部电源和轨道电源，这两路输出在这一相上有着局部电源(三相交流输出1的某相)领先轨道电源(三相交流输出2的同一相)90°的关系，而且有着局部电源幅值为轨道电源幅值的一半的关系。在这一相由于某种原因导致相位失稳，并且通过补偿反馈也不能使得相位差回到90°时，相差检测系统发出指令，使得后端的STS动作，将两路交流都进行切换并且换到另一个相同的相上，这样的冗余设计提升了这一恒定相差多路输出系统的可靠性。

在经过相对较长的时间后，相位差如果经过多次换相仍然不能回到90°，相差检测系统发出指令控制前端的三相交流输入与电网相连处的断路器动作，将这一部分切出，实现扰动过大或者系统出现连接故障、器件故障时的保护，待检修完毕后进行人工指令控制下的系统重新启动。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (13)

1.一种铁路电气系统相位恒差控制方法，包括：

获取相位差检测结果，其中所述相位差检测结果用于指示铁路电气系统的局部电源与轨道电源之间的相位差；

根据所述相位差生成对应于所述局部电源和所述轨道电源的补偿参考电流，并将所生成的所述补偿参考电流相应地输出至所述局部电源和所述轨道电源。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述局部电源和所述轨道电源为对应于交流电源在相同的第一相序下的电压输出，该方法还包括：

在所述将所生成的所述补偿参考电流输出至所述局部电源和所述轨道电源后，重新获取用于指示经预定的时间段后所述局部电源与所述轨道电源之间的相位差的相位差检测结果；以及

若所重新获取的所述相位差检测结果指示所述局部电源与所述轨道电源之间的相位差仍不等于90度，则切换至由所述交流电源的第二相序生成所述局部电源和所述轨道电源。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述切换至由所述交流电源的第二相序生成所述局部电源和所述轨道电源之后，该方法还包括：

若所重新获取的所述相位差检测结果指示所述交流电源的第二相序生成所述局部电源与所述轨道电源之间的相位差仍不等于90度，则切换至由所述交流电源的第三相序生成所述局部电源和所述轨道电源；以及

若对应于所述交流电源所有相序下的关于局部电源和轨道电源之间的相位差均不等于90度，则生成警报通知。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括输出第一标准参考电流和第二标准参考电流至所述局部电源和所述轨道电源，并且所述第一标准参考电流和所述第二标准参考电流的相位之间互差90度；其中，所述根据所述相位差生成对应于所述局部电源和所述轨道电源的补偿参考电流包括：

基于所述相位差，调整所述第一标准参考电流和所述第二标准参考电流的相位，以生成所述补偿参考电流。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一标准参考电流和所述第二标准参考电流为基于空间矢量脉宽调制技术而生成的调制电流。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，调整所述第一标准参考电的相位以生成所述补偿参考电流，其中：

α为补偿参考电流的相位，R为第一标准参考电流的幅值，θ₁为所检测的局部电源和轨道电源之间的相位差，以及R’为由局部电源所输出的电流的幅值。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二标准参考电流的幅值大小为所述第一标准参考电流的幅值大小的两倍。

8.一种铁路电气系统相位恒差控制系统，包括：

相位检测获取单元，用于获取相位差检测结果，其中所述相位差检测结果用于指示铁路电气系统的局部电源与轨道电源之间的相位差；

电流补偿单元，用于根据所述相位差生成对应于所述局部电源和所述轨道电源的补偿参考电流，并将所生成的所述补偿参考电流相应地输出至所述局部电源和所述轨道电源。

9.根据权利要求8所述的系统，所述局部电源和所述轨道电源为对应于交流电源在相同的第一相序下的电压输出，其特征在于，所述相位检测获取单元还用于在所述将所生成的所述补偿参考电流输出至所述局部电源和所述轨道电源后，重新获取用于指示经预定的时间段后所述局部电源与所述轨道电源之间的相位差的相位差检测结果；以及，所述系统还包括：

相序切换单元，用于若所重新获取的所述相位差检测结果指示所述局部电源与所述轨道电源之间的相位差仍不等于90度，则切换至由所述交流电源的第二相序生成所述局部电源和所述轨道电源。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

警报单元，用于若对应于所述交流电源所有相序下的关于局部电源和轨道电源之间的相位差均不等于90度，则生成警报通知。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括标准参考电流输出单元，用于输出第一标准参考电流和第二标准参考电流至所述局部电源和所述轨道电源，并且所述第一标准参考电流和所述第二标准参考电流的相位之间互差90度；其中，所述电流补偿单元包括：

参考电流相位调整模块，用于基于所述相位差，调整输出至所述局部电源的第一标准参考电流和所述第二标准参考电流的相位，以生成所述补偿参考电流。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述标准参考电流输出单元包括：

整流稳压模块，用于根据三相交流电源所输入的交流电输出第一直流电和第二直流电；

逆变模块和SVPWM模块，其中所述SVPWM模块用于根据输入至所述逆变模块的所述第一直流电输出所述第一标准参考电流，并根据输入至所述逆变模块的所述第二直流电输出所述第二标准参考电流；

其中，所述参考电流相位调整模块还用于基于所述相位差控制所述SVPWM模块以调整输出至所述局部电源的第一标准参考电流和输出至所述轨道电源的第二标准参考电流的相位，并生成所述补偿参考电流。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述参考电流相位调整模块用于调整所述第一标准参考电的相位以生成所述补偿参考电流，其中：

α为补偿参考电流的相位，R为第一标准参考电流的幅值，θ₁为所检测的局部电源和轨道电源之间的相位差，以及R’为由局部电源所输出的电流的幅值。