CN109774479B - 一种基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法，步骤为，首先给轨道车辆的牵引系统供电，给APS供电，APS自行完成预充电与自检操作，TCMS检测并判断电压是否正常，对APS的自检信号进行判断，若高压电网电压与APS的自检结果均处于正常，则TCMS按照顺序发出中压电输出允许信号给每个APS，APS接收到信号，启动并给用电设备供电，若正常启动，则向正常启动信号；若未正常启动，输出复位信号；当APS完成一次循环启动后，TCMS控制未正常启动的APS再次循环启动；未正常启动的APS连续3次启动失败后，TCMS发出启动故障信号并停止APS启动。解决之前APS启动和中压电源输出等待时间较长的问题。

Description

一种基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法
技术领域
本发明涉及轨道车辆用电控制技术领域，尤其是涉及一种基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法。
背景技术
随着轨道车辆负载用电逐步增加，辅助逆变器系统(APS)担负着列车负载设备电源的供电，尤其是辅助逆变器系统输出的中压AC 380V用电，关系到制动供风和空调用电等安全舒适性系统，就显得至关重要。
当前辅助逆变器系统的中压供电方式主要包括3种模式：交叉供电、扩展供电和并网供电。
交叉供电除了需要增加中压母线长度外，当每台辅助逆变器系统故障时其相对应的负载将会失去供电；扩展供电需要在中间车辆增加扩展供电接触器实现控制，增加成本。而并网供电既不会增加中压母线的长度，又不需要增加额外的供电接触器来实现对中压供电的输出，因此广泛应用于轨道车辆的中压供电。
中压交流并网供电的关键是实现列车不同编组中压幅值、相位和频率的同步。西门子并网供电采用每个编组的APS自行启动输出中压电(如图1所示)，没有网络系统参与控制，由于不同编组车辆的APS之间没有通信，所以若前一个尝试启动的APS没有成功，会大大增加后一个APS启动等待和完成时间，降低整列车实用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种实现与APS之间的网络通信且降低其等待和启动时间的基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法，每节车厢均通过一个辅助逆变器系统给该车厢内的用电设备供电(中压电)，同时设置列车控制管理系统(TCMS)，多个所述的辅助逆变器系统并联于列车控制管理系统，该并网供电方法的步骤为，
S1、将轨道车辆唤醒，给轨道车辆的牵引系统供电(高压电)；
S2、给轨道车辆的辅助逆变器系统(APS)的控制电路供电(低压电)，辅助逆变器系统自行完成预充电操作以及自检操作，并将自检信号传递给列车控制管理系统；
S3、列车控制管理系统检测并判断高压电网的电压是否处于正常范围，同时对辅助逆变器系统的自检信号进行判断，若高压电网电压与辅助逆变器系统的自检结果均处于正常，则列车控制管理系统按照顺序发出中压电输出允许信号给每个辅助逆变器系统；若高压电网电压与辅助逆变器系统的自检结果有一项反馈故障，即示警；
S4、辅助逆变器系统接收到中压电输出允许信号，启动并给用电设备供电，若在规定时间内正常启动，则向列车控制管理系统反馈正常启动信号；若在规定时间内未正常启动，列车控制管理系统向未正常启动的辅助逆变器系统输出复位信号，返回步骤S2等待重新启动；当全部的辅助逆变器系统完成一次循环启动后，列车控制管理系统控制未正常启动的辅助逆变器系统重复步骤S2～S4再次进行循环启动；
S5、未正常启动的辅助逆变器系统连续3次启动失败后，列车控制管理系统发出启动故障信号并停止该辅助逆变器系统启动。
进一步具体的，在步骤S3中列车控制管理系统对多个辅助逆变器系统按照顺序从小到大进行编号，并按照编号顺序向辅助逆变器系统发出中压电输出允许信号。
进一步具体的，在步骤S4中辅助逆变器系统的反馈时间为3S。
进一步具体的，在所述的列车控制管理系统内增加每个辅助逆变器系统的手动复位功能。
进一步具体的，在所述的辅助逆变器系统上设置用于发出中压电输出允许信号的硬件按钮。
进一步具体的，所述的硬件按钮至少一个，实现一个硬件按钮控制多个辅助逆变器系统。
进一步具体的，所述的硬件按钮有两个并通过硬件列车线连接，多个所述的辅助逆变器系统并联在所述的硬件列车线；两个所述的硬件按钮分别设置于轨道车辆两端部的车头内且一一对应。
进一步具体的，所述的高压电为DC1500V，所述的中压电为AC380V，所述的低压电为DC110V。
本发明的有益效果是：利用列车控制管理系统与辅助逆变器系统间通信数据的交互来实现对中压电源快速高效地控制，去除了传统的网络系统发送启动信号给辅助逆变器系统，解决了之前辅助逆变器系统独立完成启动和中压电源的输出等待时间较长的问题，保证车辆的可靠性及舒适性。
附图说明
图1是现有技术的电路连接结构示意图；
图2是本发明的电路连接结构示意图；
图3是本发明三个车厢控制系统的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图2与图3所示所示一种基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法，每节车厢均通过一个辅助逆变器系统给该车厢内的用电设备供电(中压电)，同时设置列车控制管理系统(TCMS)，多个所述的辅助逆变器系统并联于列车控制管理系统，该并网供电方法的步骤为，以三个车厢(两侧的车头以及其中部的一节车厢)为例进行说明，车头的用电设备为空调系统、照明系统以及空压机，车厢的用电设备为空调系统、照明系统以及通风系统，多个车厢的控制与三个车厢的控制基本一致。
S1、将轨道车辆唤醒，通过市政电网给轨道车辆的牵引系统供电，所供电为DC1500V的直流高压电。
S2、给轨道车辆的三个辅助逆变器系统(APS)的控制电路供电，所供电为DC110V的低压电，三个辅助逆变器系统各自自行完成预充电操作以及自检操作，并将自检信号传递给列车控制管理系统。
S3、列车控制管理系统检测并判断高压电网的电压是否处于正常范围，同时对三个辅助逆变器系统的自检信号进行判断，若高压电网电压与三个辅助逆变器系统的自检结果均处于正常，则列车控制管理系统按照顺序发出中压电输出允许信号给每个辅助逆变器系统，在发出中压电输出允许信号之前，列车控制管理系统分别对三个辅助逆变器系统按照顺序从小到大进行编号，并按照编号顺序从小到大发出中压电输出允许信号，发出的间隔时间为3秒；若高压电网电压与三个辅助逆变器系统的自检结果有一项反馈故障，即示警。
S4、三个辅助逆变器系统分别接收到中压电输出允许信号，三个辅助逆变器系统按照顺序启动并给用电设备供电，每个辅助逆变器系统设定在3秒内启动，若3秒内正常启动则向列车控制管理系统反馈正常启动信号；若在3秒内未正常启动，列车控制管理系统向未正常启动的辅助逆变器系统输出复位信号，返回步骤S2等待重新启动；当上述三个辅助逆变器系统完成一次循环启动后，列车控制管理系统控制前一次未正常启动的辅助逆变器系统重复步骤S2～S4再次进行循环启动，即进行第二次循环启动，此次启动也按照标号顺序从小到大启动，若还有启动失败的则进行第三次循环启动。
S5、未正常启动的辅助逆变器系统在连续3次启动失败后，列车控制管理系统发出启动故障信号并停止该辅助逆变器系统再次启动，等待维修人员进行维修。
基于上述线路及启动控制，在所述的列车控制管理系统内增加每个辅助逆变器系统的手动复位功能，在HMI人机显示屏幕上设置辅助逆变器系统的复位软按钮，来实现对每个车厢的复位功能，但是需要在软件系统中进行限制，在所有车厢内若只有一个车厢的辅助逆变器系统工作正常，则不允许操作该复位软按钮。
进一步如图2所示，为了增加辅助逆变器系统并网输出控制的冗余度，可以在辅助逆变器系统上增加一个中压电输出允许信号的硬件按钮，当列车控制管理系统发生故障时，可以操作该硬件按钮将信号传递给辅助逆变器系统进行启动，同时在每个车厢的辅助逆变器系统内部软件规定从编号最小的辅助逆变器系统开始启动，同时前一个车厢的辅助逆变器系统的启动信号作为后一车厢的辅助逆变器系统的中压电输出允许信号的参考。
硬件按钮可以设置一个或者多个，一个硬件按钮可以控制多个辅助逆变器系统；也可以每个辅助逆变器系统都设置一个进行单独控制；在本方案中，设置两个硬件按钮，在列车的两端的车头上各设置一个硬件按钮，两个硬件按钮都可以分别控制。
综上所述，通过将辅助逆变器系统与列车控制管理系统连接实现通信的交互，同时在启动时，使得辅助逆变器系统先进行预充电以及自检，之后通过列车控制管理系统进行启动信号的发送，解决之前辅助逆变器系统独立完成启动和中压电源的输出等待时间较长的问题；同时，增加硬件按钮通过列车硬线信号传递给各个车辆的辅助逆变器系统，经由预先在辅助逆变器系统内部定义的控制逻辑来输出中压电源，提高辅助逆变器系统中压电输出控制的冗余度，保证车辆运行的可靠性和舒适性。
需要强调的是：以上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，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法，其特征在于，每节车厢均通过一个辅助逆变器系统给该车厢内的用电设备提供中压电，同时设置列车控制管理系统(TCMS)，多个所述的辅助逆变器系统并联于列车控制管理系统，该并网供电方法的步骤为，
S1、将轨道车辆唤醒，给轨道车辆的牵引系统提供高压电；
S2、给轨道车辆的辅助逆变器系统(APS)的控制电路提供低压电，辅助逆变器系统自行完成预充电操作以及自检操作，并将自检信号传递给列车控制管理系统；
S3、列车控制管理系统检测并判断高压电网的电压是否处于正常范围，同时对辅助逆变器系统的自检信号进行判断，若高压电网电压与辅助逆变器系统的自检结果均处于正常，则列车控制管理系统按照顺序发出中压电输出允许信号给每个辅助逆变器系统；若高压电网电压与辅助逆变器系统的自检结果有一项反馈故障，即示警；
S4、辅助逆变器系统接收到中压电输出允许信号，启动并给用电设备供电，若在规定时间内正常启动，则向列车控制管理系统反馈正常启动信号；若在规定时间内未正常启动，列车控制管理系统向未正常启动的辅助逆变器系统输出复位信号，返回步骤S2等待重新启动；当全部的辅助逆变器系统完成一次循环启动后，列车控制管理系统控制未正常启动的辅助逆变器系统重复步骤S2～S4再次进行循环启动；
S5、未正常启动的辅助逆变器系统连续3次启动失败后，列车控制管理系统发出启动故障信号并停止该辅助逆变器系统启动。
2.根据权利要求1所述的基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法，其特征在于，在步骤S3中列车控制管理系统对多个辅助逆变器系统按照顺序从小到大进行编号，并按照编号顺序向辅助逆变器系统发出中压电输出允许信号。
3.根据权利要求1所述的基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法，其特征在于，在步骤S4中辅助逆变器系统的反馈时间为3S。
4.根据权利要求1所述的基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法，其特征在于，在所述的列车控制管理系统内增加每个辅助逆变器系统的手动复位功能。
5.根据权利要求1所述的基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法，其特征在于，在所述的辅助逆变器系统上设置用于发出中压电输出允许信号的硬件按钮。
6.根据权利要求5所述的基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法，其特征在于，所述的硬件按钮至少一个，实现一个硬件按钮控制多个辅助逆变器系统。
7.根据权利要求6所述的基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法，其特征在于，所述的硬件按钮有两个并通过硬件列车线连接，多个所述的辅助逆变器系统并联在所述的硬件列车线；两个所述的硬件按钮分别设置于轨道车辆两端部的车头内且一一对应。
8.根据权利要求1所述的基于网络控制的辅助逆变器系统并网供电方法，其特征在于，所述的高压电为DC1500V，所述的中压电为AC380V，所述的低压电为DC110V。
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