CN109421548A - 一种主辅一体化牵引系统的控制方法 - Google Patents

一种主辅一体化牵引系统的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主辅一体化牵引系统的控制方法，通过调节牵引变压器的变比，降低牵引变流器的输入电压，以使牵引变流器的中间直流环节通过辅助逆变器直接给辅助设备供电。本发明的主辅一体化牵引系统的控制方法具有提高电压稳定性以及乘客舒适性等优点。

Description

一种主辅一体化牵引系统的控制方法
技术领域
本发明主要涉及轨道交通技术领域，特指一种主辅一体化牵引系统的控制方法。
背景技术
目前主辅一体化牵引变流器的输入电压一般为单相AC970V～1900V，对应的中间直流环节电压为DC1800V～3600V，辅助逆变器从中间直流环节取电，输出电压较高且畸变率较大，需要工频变压器进行降压滤波，工频变压器体积和重量较大、效率较低、不易维护，不满足变流装置高效、轻量化的要求。同时辅助逆变器与牵引逆变器都要采用高电压等级的电力电子器件，成本较高、开关频率受限。另外，由于运用环境的多样化，衍生出不同场景的运用需求，现有主辅一体化牵引系统方案不具备使列车在无电区长时间运行的能力。
发明内容
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，本发明提供一种降低牵引变流器的输入电压，提高输入电压稳定性的主辅一体化牵引系统的控制方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种主辅一体化牵引系统的控制方法，通过调节牵引变压器的变比，降低牵引变流器的输入电压，以使牵引变流器的中间直流环节通过辅助逆变器直接给辅助设备供电。
作为上述技术方案的进一步改进：
还包括两种供电模式，分别为交流供电模式和蓄电池供电模式；通过检测网压及车辆信号，判断列车当前运行区间为有电区还是无电区，在有电区时采用交流供电模式；在无电区时采用蓄电池供电模式。
在交流供电模式和或蓄电池供电模式下运行时，两种供电模式下的中间直流环节电压等级保持一致。
在列车进入分相区后，检测列车速度并进行判断，当列车速度达到第一预设值时，切换到微制动发电模式，将列车动能转换为电能给辅助系统供电；当列车速度达到第二预设值时，切换到动力蓄电池供电模式，维持列车牵引和辅助系统供电，确保整个过分相过程中乘客舒适性；其中第一预设值大于第二预设值。
所述第一预设值为40～60km/h。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的主辅一体化牵引系统的控制方法，通过调节牵引变压器的变比，降低主辅一体化牵引变流器的输入电压，从而使中间直流环节电压下降，以此作为辅助逆变器的输入，由于输入电压降低，辅助逆变器能够采用较低电压等级的电力电子器件，在此基础上可以提高辅助逆变器的开关频率，提高输出电压的正弦度，降低输出电压的畸变率，辅助逆变器输出可以直接给设备供电，不再需要工频变压器进行降压滤波。
附图说明
图1为本发明的主辅一体化牵引系统的结构示意图。
图2为本发明的供电模式切换方法流程图。
图3为本发明的过分相控制方法流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，主辅一体化牵引系统包括依次相连的牵引变压器、整流器、中间直流环节和牵引逆变器，其中辅助逆变器从中间直流环节取电。本实施例的主辅一体化牵引系统的控制方法，通过调节牵引变压器的变比，降低牵引变流器的输入电压，以使牵引变流器的中间直流环节通过辅助逆变器直接给辅助设备供电。通过调节牵引变压器的变比，降低主辅一体化牵引变流器的输入电压，从而使中间直流环节电压下降，以此作为辅助逆变器的输入，由于输入电压降低，辅助逆变器能够采用较低电压等级的电力电子器件，在此基础上可以提高辅助逆变器的开关频率，提高输出电压的正弦度，降低输出电压的畸变率，辅助逆变器输出可以直接给设备供电，不再需要工频变压器进行降压滤波。
如图1和图2所示，本实施例中，还包括两种供电模式，分别为交流供电模式和蓄电池供电模式；通过检测网压及车辆信号，判断列车当前运行区间为有电区还是无电区，在有电区时采用交流供电模式；在无电区时采用蓄电池供电模式。在交流供电模式和蓄电池供电模式之间切换时，两种供电模式下的中间直流环节电压等级保持一致。具体地，当弓网给牵引系统输入交流电时，牵引变压器的次边牵引绕组为整流器提供电源，整流器输出稳定的中间直流电压给牵引逆变器供电，牵引逆变器输出电压及频率可调的VVVF电压驱动牵引电机工作，同时，中间直流环节给辅助逆变器提供电源，经过逆变和滤波后输出3相交流电。当由动力蓄电池给牵引系统供电时，蓄电池输出较稳定的直流电给牵引逆变器和辅助逆变器供电，牵引逆变器输出电压及频率可调的VVVF电压驱动牵引电机工作，同时，中间直流环节给辅助逆变器提供电源，经过逆变和滤波后输出3相交流电。
如图2所示，具体切换过程为：通过检测网压及车辆信号，判断列车当前运行区间为有电区还是无电区，在有电区优先采用交流供电，由有电区进入无电区，封锁整流器、逆变器脉冲并分主断降弓，闭合蓄电池输入开关，给中间直流环节供电，给定启动指令使牵引逆变器和辅助逆变器正常工作；由无电区进入有电区，封锁牵引逆变器、辅助逆变器脉冲，断开蓄电池输入开关，升弓、合主断，给定启动指令使整流器、牵引逆变器、辅助逆变器正常工作，牵引系统转入交流供电模式。
如图3所示，本实施例中，在列车进入分相区后，检测列车速度并进行判断，当列车速度达到第一预设值时，切换到微制动发电模式，将列车动能转换为电能给辅助系统供电；当列车速度达到第二预设值时，切换到动力蓄电池供电模式，维持列车牵引和辅助系统供电，确保整个过分相过程中乘客舒适性；其中第一预设值大于第二预设值。其中第一预设值为40～60km/h，优选为50km/h。
本发明的主辅一体化牵引系统的控制方法，可节省辅助变流器整流环节，使得牵引系统结构紧凑；通过优化设计减少了工频变压器、降低了器件电压等级，从而提高效率、降低成本、减轻牵引变流器重量；集成了动力蓄电池供电电路，实现列车在有电区、无电区运行的无缝衔接，可满足列车在无电区长时间运行需求。
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 (5)

1.一种主辅一体化牵引系统的控制方法，其特征在于，通过调节牵引变压器的变比，降低牵引变流器的输入电压，以使牵引变流器的中间直流环节通过辅助逆变器直接给辅助设备供电。
2.根据权利要求1所述的主辅一体化牵引系统的控制方法，其特征在于，还包括两种供电模式，分别为交流供电模式和蓄电池供电模式；通过检测网压及车辆信号，判断列车当前运行区间为有电区还是无电区，在有电区时采用交流供电模式；在无电区时采用蓄电池供电模式。
3.根据权利要求2所述的主辅一体化牵引系统的控制方法，其特征在于，在交流供电模式或蓄电池供电模式下运行时，两种供电模式下的中间直流环节电压等级保持一致。
4.根据权利要求2或3所述的主辅一体化牵引系统的控制方法，其特征在于，在列车进入分相区后，检测列车速度并进行判断，当列车速度达到第一预设值时，切换到微制动发电模式，将列车动能转换为电能给辅助系统供电；当列车速度达到第二预设值时，切换到动力蓄电池供电模式，维持列车牵引和辅助系统供电，确保整个过分相过程中乘客舒适性；其中第一预设值大于第二预设值。
5.根据权利要求4所述的主辅一体化牵引系统的控制方法，其特征在于，所述第一预设值为40～60km/h。
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