CN110091767B - 地面过分相控制方法、控制装置及过分相装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地面过分相控制方法，包括以下步骤：S01、实时检测地面过分相装置中首先导通的一相电子开关两端的电压；S02、当电压等于电子开关关断电压时，开启另一相电子开关换相。本发明还公开了一种地面过分相控制装置，包括电压检测单元，用于实时检测地面过分相装置中其中一个电子开关两端的电压；和控制单元，用于当电压等于电子开关关断电压时，开启另一个电子开关进行换相。本发明还进一步公开了一种地面过分相装置，包括由两个电子开关组成的开关组件和如上所述的地面过分相控制装置，所述开关组件用于将中性区分别与两相供电臂连接。本发明的控制方法、控制装置及过分相装置均具有控制精度高、换相死区时间短等优点。

Description

地面过分相控制方法、控制装置及过分相装置

技术领域

本发明主要涉及过分相技术领域，特指一种地面过分相控制方法、控制装置及过分相装置。

背景技术

目前我国铁路过分相方式主要以车载过分相为主，随着列车速度的提升，车载过分相的断电过程，给列车带来的速度损失对速度提升及稳定运行产生的制约问题越发严重。另外重载铁路负荷重，速度损失带来的列车运输载荷受限，电力电子技术在铁路供电的推广与应用越发具有实际意义。现有地面过分相装置有诸多类型，基于电力电子器件的过分相技术也有越来越多的研究与应用。但是其控制方法没有对过电压与励磁涌流的控制进行控制，例如：

专利1：《一种地面自动过分相装置及其控制方法》

本发明公开一种地面自动过分相装置及其控制方法，该装置包括依次连接的列车识别单元、逻辑控制系统、阀控制单元、由两个晶闸管阀组串联构成的晶闸管阀组单元以及用于检测晶闸管阀组电流的电流检测单元，晶闸管阀组单元分别与接触网两相供电臂以及中性区连接，逻辑控制系统根据识别到的列车行驶位置、方向控制接入一个晶闸管阀组进行中性区供电，以及需要换相时，根据晶闸管电流的状态切换接入另一个晶闸管阀组；该控制方法通过控制两个晶闸管阀组实现过分相，换相时如果检测判断到晶闸管阀组电流达到过零状态时，立即开通另一个晶闸管阀组。本发明具有能够实现列车不断电自动过分相、可靠性高、运行稳定且中性区断电死区极小等优点。

专利2：《一种电子式地面自动过分相装置》

本发明公开了一种电子式地面自动过分相装置，包括列车方向及位置检测单元，电子式开关阀组单元和中央控制器单元，中央控制器单元通过检测α相、中性段以及β相上的电压，并根据列车位置信号处理单元输出的列车行驶方向以及到达的位置信号，决定的最优开通时刻，来获得最小的过电压和最小的过电流冲击的效果，发送同步触发开通或关断信号，实现列车地面自动过分相功能；本发明缩短了列车运行时间，提高了线路运力，提高了车上高压电气设备的使用寿命，降低了运营维护成本。

专利3：《基于固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统》

该实用新型提供一种基于固态切换开关的电气化铁路用地面自动过分相系统，该系统包括固态切换开关，过电压抑制装置，固态切换开关回路保护开关，机车位置检测装置，所述机车位置检测装置设置在钢轨上，过电压抑制装置设在中性区接触网与钢轨之间，固态切换开关及固态切换开关回路保护开关连通接触网中性区及相邻两侧接触网；通过导通固态切换开关将接触网中电分相中性区始终保证带电，使电力机车从接触网通过时始终带着电压AB 相。有益效果是该系统通过切换固态开关使接触网电分相中性区始终带27.5kV电压，消除了电分相对高速动车组、重载电力机车速度及运输能力等多重影响；进而解决由电分相带来的一系列问题，大大提高列车的运能，降低司机的劳动强度。

专利4：《一种电气化铁路分区所自动过分相系统及其控制方法》

本发明公开一种电气化铁路分区所自动过分相系统及其控制方法，涉及电气化铁路牵引供电领域。在靠近供电臂的分段器上配备受电弓识别仪；负荷开关和晶闸管开关及电流互感器顺序串联后与电阻以及备用开关一同并联在分段器两端；受电弓识别仪、电流互感器和电压互感器的输出端、晶闸管开关的触发端、负荷开关和备用开关的操动端均与控制单元相连接。在晶闸管开关一电流过零关断后立即令晶闸管开关二导通完成供电臂一到供电臂二电流过零点瞬间切换，即将列车的供电从供电臂一瞬间切换到供电臂二，实现不间断供电；串接于系统的高压高阻电阻一、电阻二或单独工作，或共同工作，均可抑制均衡电流和可能产生的暂态过程，主要用于列车不断电过分相。

以上专利在启动换相均为检测电流过零点；但是由于电流受机车工况影响，在机车电流比较小时，可能会存在电流多次过零的状况，而且现有检测电流电路检测精度较低，无法对较小的电流进行精准检测。

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，本发明提供一种控制精度高、换相死区时间短的地面过分相控制方法、控制装置及地面过分相装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种地面过分相控制方法，包括以下步骤：

S01、实时检测地面过分相装置中首先导通的一相电子开关两端的电压；

S02、当电压等于电子开关关断电压时，判断此相电子开关处于关断状态，开启另一相电子开关换相。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤S02中，当电压等于电子开关关断电压时，在达到预定间隔时间后，开启另一相电子开关换相。

在步骤S02中，当电压等于电子开关关断电压时，且车载变流器电流达到预定角度时，开启另一相电子开关换相。

在步骤S01中，当电压等于电子开关关断电压时，并在预定间隔时间后，在车载变流器电流达到预定角度时，开启另一相电子开关换相。

所述预定角度为电流过零点。

本发明还公开了一种地面过分相控制装置，包括

电压检测单元，用于实时检测地面过分相装置中首先导通的一相电子开关两端的电压；和

控制单元，用于当电压等于电子开关关断电压时，判断此相电子开关处于关断状态，开启另一个电子开关换相。

本发明还相应公开了一种地面过分相装置，包括由两个电子开关组成的开关组件和如上所述的地面过分相控制装置，所述开关组件用于将中性区分别与两相供电臂连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述电子开关为晶闸管阀组。

所述晶闸管阀组包括多个相互串联的反并联晶闸管。

所述电子开关与供电臂之间设有断路器。与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的地面过分相控制方法、控制装置及过分相装置，根据列车位置信息，当机车动车驶离A相供电臂，关断A相电子开关；通过检测A相电子开关两端的电压来判断是否完全关断(电子开关关断时有关断电压)，以此作为换相依据，开启B相的电子开关，将B相供电臂接入至中性区；由于采用检测电子开关两端的电压来进行换相，不仅控制精度高，而且中性区换相死区时间短，最低可低至1ms。当电压等于电子开关关断电压，在变压器(用于提供电网电流)电流过零点时，开启另一相电子开关进行换相，能够最大程度的抑制过电压及合闸涌流。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明的过分相装置的方框结构图。

图3为本发明中的换相原理图。

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，本实施例的地面过分相控制方法，包括以下步骤：

S01、实时检测地面过分相装置中首先导通的一相电子开关两端的电压；

S02、当电压等于电子开关关断电压(当前网压)时，判断此相电子开关关断，开启另一相电子开关进行换相。

本发明的地面过分相控制方法，根据列车位置信息，当机车动车驶离A相供电臂，关断A相电子开关；通过检测A相电子开关两端的电压来判断是否完全关断(电子开关关断时有关断电压)，以此作为换相依据，开启B相的电子开关，将B相供电臂接入至中性区；由于采用检测电压来进行换相，不仅控制精度高，而且中性区换相死区时间短，最低可低至1ms(常规的换相死区时间为120ms左右)。

在步骤S02中，当电压等于电子开关关断电压时，在达到预定间隔时间(如1ms)后，开启另一相电子开关换相。或者，在步骤S02中，当电压等于电子开关关断电压时，且车载变流器电流达到预定角度时，开启另一相电子开关换相。当然，也可以在步骤S01中，当电压等于电子开关关断电压时，并在预定间隔时间后，在车载变流器电流达到预定角度时，开启另一相电子开关换相。其中预定角度为电流过零点，能够最大程度的抑制过电压及合闸涌流。

本发明还相应公开了一种地面过分相控制装置，包括电压检测单元，用于实时检测地面过分相装置中其中一个电子开关两端的电压；和控制单元，用于当电压等于电子开关关断电压时，并且在变压器电流过零点时，开启另一个电子开关进行换相。其中电压检测单元可采用电压互感器或其它检测电路板，控制单元可采用控制电子开关通断的控制器。

如图2所示，本发明进一步公开了一种地面过分相装置，包括由两个电子开关组成的开关组件、位置传感器(CG1～4)和如上所述的地面过分相控制装置，开关组件用于将中性区分别与两相供电臂连接。其中电子开关与供电臂之间设有断路器(QF1、QF2)、隔离刀(QS1、 QS2、QS3)、电压互感器(TV1、TV2)和电流互感器(TA1、TA2)等。

本实施例中，电子开关为晶闸管阀组(图2中SCR-F1和SCR-F2)，具体地，晶闸管阀组包括一个以上的相互串联的反并联晶闸管(图2中只示出了一个)。通过控制与两个供电臂串联的晶闸管阀组的导通与关断来实现中性区供电电源的切换或是越区供电。

如图2和图3所示，当电力机车运用地面自动过分相装置通过中性段转换区时，会出现瞬时失电后再次得电过程，为了尽量减少机车变压器的空载合闸涌流和瞬间励磁电流的增大，换相根据机车功率状况进行角度投切，考虑机车为感性负荷，将阀组在电流过零点附近导通，降低励磁涌流对机车的影响，由于机车已失去牵引动力，再投入电流过零点考虑为车载变压器电流过零点。其中两个供电臂对中性区供电切换换相原理如图3所示。根据列车位置信息，当机车动力已驶离A相供电臂，关断A相晶闸管脉冲。通过检测晶闸管两端电压Ug来判断阀组是否完全关断，并作为换相依据。利用电压检测来实现两供电臂电源切换依据，中性区最短的断电时间可低至1ms。因为晶闸管是半控型器件，只能是电流过零了才能自关断。通过检测电流过零点会受机车负荷影响，当机车负载小的时候，不容易检测到过零点，而晶闸管关断之后，电压相位与供电臂保持一致，是一个稳定的值，检测可靠性更高。

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 (7)

1.一种地面过分相控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01、实时检测地面过分相装置中首先导通的一相电子开关两端的电压；

S02、当电压等于电子开关关断电压时，判断此相电子开关处于关断状态，开启另一相电子开关换相；

所述电子开关为晶闸管半控型器件；

在步骤S02中，当电压等于电子开关关断电压时，在达到预定间隔时间后，开启另一相电子开关换相；

或者在步骤S02中，当电压等于电子开关关断电压时，且车载变流器电流达到预定角度时，开启另一相电子开关换相；

或者在步骤S02中，当电压等于电子开关关断电压时，并在预定间隔时间后，在车载变流器电流达到预定角度时，开启另一相电子开关换相。

2.根据权利要求1所述的地面过分相控制方法，其特征在于，所述预定角度为电流过零点。

3.一种地面过分相控制装置，用于执行如权利要求1或2所述的地面过分相控制方法，其特征在于，包括

电压检测单元，用于实时检测地面过分相装置中首先导通的一相电子开关两端的电压；和

控制单元，用于当电压等于电子开关关断电压时，判断此相电子开关处于关断状态，开启另一个电子开关换相。

4.一种地面过分相装置，其特征在于，包括由两个电子开关组成的开关组件和如权利要求3所述的地面过分相控制装置，所述开关组件用于将中性区分别与两相供电臂连接。

5.根据权利要求4所述的地面过分相装置，其特征在于，所述电子开关为晶闸管阀组。

6.根据权利要求5所述的地面过分相装置，其特征在于，所述晶闸管阀组包括多个相互串联的反并联晶闸管。

7.根据权利要求4或5或6所述的地面过分相装置，其特征在于，所述电子开关与供电臂之间设有断路器。

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