CN110116658A - 用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法及装置，该方法步骤包括：S1.根据牵引网失电后列车可维持运行的最小维持运行时间、地面自动过分相装置的最小死区时间配置地面自动过分相装置的死区时间；S2.当列车在分区所过分相时，使用配置的死区时间匹配列车过分相，且若最小维持运行时间大于最小死区时间，不需调整列车控制方法即能自动适应分区所过分相工况，否则需要调整对列车牵引变流器的控制方法以适应分区所过分相工况。本发明能够实现安装在分区所的电子开关地面自动过分相装置与列车控制的最优匹配，具有实现方法简单、牵引网失电时间及列车失去牵引力时间极短、辅助系统不断电等优点。

Description

用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法及装置

技术领域

本发明涉及牵引供电技术及列车控制技术领域，尤其涉及一种用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法及装置。

背景技术

电力机车及电动车组等列车的牵引供电系统为单相供电，且通常采用分段供电方式，如图1所示，牵引变电所内的牵引变压器将电力系统的三相交流电转换为两个单相交流电，各自负责一定距离路段(通常为10-50km)的供电任务，各供电臂α、β之间均采用绝缘段进行电气隔离，因而存在一个无电区，即为牵引供电系统的电分相区。过分相即是列车通过电分相区，需要采用相应的应对措施以通过过分相，且由于没有供电来源只能靠惯性滑过，会导致牵引力和速度的损失。

地面自动过分相方式是在电分相区地面设置自动转换设备，采用列车位置检测方式，预先为列车切换同相供电分区，当列车完全进入同相分区时，再由地面设备自动切换供电分区，确保列车同相通过电分相区。使用地面自动过分相方式时，接触网无供电死区，自动换相时接触网中性段瞬间失电时间很短，且与行车速度无关，无需司机操作，机车上无需安装切换设备，主断路器无需动作，日常维护检修作业均在地面进行，安全可靠性高。

典型的地面自动过分相装置如图2所示，以列车从A供电臂行驶到B供电臂为例，使用地面自动过分相装置控制列车过分相的流程为：当列车行驶到地面位置检测传感器J1处时，开关K1闭合，中性线带有A相电压，由A相给列车供电；当列车行驶到J2处时，开关K1断开，K2闭合，中性线带有B相电压，由B相给列车供电；当列车行驶到J3处时，开关K2断开，过分相完成，其中开关K1、K2的闭合和分断由控制系统自动完成，当无车通过时始终处于关断状态。由上述流程可知，列车在整个地面过分相过程中，考虑供电切换的安全必须留有一定的死区时间，即当开关K1断开、K2闭合过程中，中性段由一个供电臂供电变成另一个供电臂供电的切换过程，会存在切换死区会造成较短的失电时间，牵引网的失电时间是由死区时间决定的，即是由地面过分相装置控制的。

上述开关K1、K2的不同类型，地面自动过分相装置目前可分为机械开关地面自动过分相装置和电子开关地面自动过分相装置，机械开关地面自动过分相装置的切换供电死区时间较长，而电子开关如晶闸管等，由于电子开关可控性较强且开关动作的执行时间比较短，电子开关自动过分相装置切换供电的死区时间短且可控，可短至几个毫秒以内，可近似认为牵引网的失电时间即为电子开关切换供电的死区时间。使用地面自动过分相装置控制过分相时，目前通常都是在检测出列车过分相后，立即封锁牵引变流器所有脉冲，列车失去牵引力处于惰行状态，地面开关经一定时间(约130ms)完成切换恢复供电后，延时(约6s)启动逆变器以避免牵引电机剩磁造成逆变启动过流，而逆变器启动后需一定时间(至少1s)建立励磁电流，然后列车再根据司机牵引手柄恢复牵引力，上述控制流程涉及牵引网失电及恢复检测、四象限启停控制、逆变器控制模式切换等一系列逻辑、时序和算法，实现操作过程复杂，且牵引力恢复的时间较长(至少在5s以上)，使得地面自动过分相过程中列车完全失去牵引力的时间较长(至少在7s以上)，无法体现上述地面自动过分相装置控制牵引网失电时间短的优势，尤其是电子开关自动过分相装置的死区时间仅几个毫秒，上述列车控制方式更无法充分发挥电子开关地面自动过分相装置的性能。

针对于分区所过分相，由于两端供电臂的供电电压理论上相位相同，即使考虑两供电臂由于实际负载不同造成相位差异，一般也不会超过10°，远小于变电所两端电压相位差，因此可近似认为分区所两端电压同相位，在电子开关控制牵引网失电时间极短的条件下，由于两端电压相位近似相同，供电恢复时一般不会引起四象限整流器过流故障。传统列车控制方法并未考虑分区所过分相的上述特性，在列车分区所过分相时，仍然会去检测牵引网是否失电，一旦检测到失电仍然会立即封锁四象限整流器、封锁逆变器以及辅助变流器，造成不必要的列车控制，牵引网失电时间、列车失去牵引力的时间长，与电子开关地面自动过分相装置的死区时间不能匹配，无法充分发挥电子开关地面自动过分相装置的性能。

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，本发明提供一种实现方法简单、所需成本低的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法及装置，能够考虑分区所过分相的特性实现电子开关地面自动过分相与列车控制的最佳匹配，尽可能的缩短过分相时牵引网失电时间及列车失去牵引力时间，降低列车的速度损失，充分发挥电子开关地面自动过分相的性能，提高列车的运力。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法，步骤包括：

S1.根据牵引网失电后列车可维持运行的最小维持运行时间、地面自动过分相装置的最小死区时间配置地面自动过分相装置的死区时间；

S2.当列车在分区所过分相时，使用所述步骤S1配置的死区时间匹配列车过分相，且若所述最小维持运行时间大于所述最小死区时间，保持当前列车控制，否则控制调整对列车牵引变流器的控制以适应分区所过分相工况。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S1的具体步骤为：分别获取所述最小维持运行时间、最小死区时间，并判断所述最小维持运行时间是否大于所述最小死区时间，如果是，将地面自动过分相装置的死区时间配置为所述最小死区时间，否则将地面自动过分相装置的死区时间配置为预设值。

作为本发明方法的进一步改进，当所述最小维持运行时间不大于所述最小死区时间时，具体根据列车在大于指定功率的大功率运行工况下所能够检测出牵引网失电的时间，配置地面自动过分相装置的死区时间。

作为本发明方法的进一步改进，具体按照下式计算得到所述最小维持运行时间Tc；

其中，C为直流电容大小，U₀为所述中间直流电压的额定值；U_Tc在牵引工况下为直流回路欠压保护门槛值，在制动工况下为直流回路过压保护门槛值；P在牵引工况下为牵引额定功率与辅助额定功率之和，在制动工况下为制动额定功率与辅助额定功率之差。

作为本发明方法的进一步改进，所述控制调整对列车牵引变流器的控制模式的具体步骤为：

S21.实时检测牵引网的供电状态以及牵引变流器中的中间直流电压的大小；

S22.根据检测到的所述中间直流电压大小卸载牵引逆变器，以及当检测到牵引网失电时，控制封锁牵引变流器中整流器；

S23.当检测到牵引网恢复供电时，控制启动整流器，控制牵引变流器的中间直流电压恢复至额定值。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S21的具体步骤为：分别采集网压信号、牵引变压器的原边电流信号、所述整流器的电流信号、中间直流电压信号以及所述牵引变流器的控制信号中两种以上的信号，综合采集到的各种信号判断牵引网是否发生失电或失电后是否恢复供电。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S22中卸载牵引逆变器的具体步骤为：当检测到所述中间直流电压超过预设卸载门槛值时，根据所述中间直流电压与所述预设卸载门槛值之间的差值大小，控制牵引逆变器进行卸载。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S22中封锁牵引变流器中整流器的脉冲时，还包括在预设延时时间内检测牵引网是否恢复供电，若超出预设延时时间仍未检测到牵引网恢复供电，判定为网压中断故障，控制封锁列车中所有牵引变流器、辅助变流器的脉冲并分主断，直至故障消除。

作为本发明方法的进一步改进，列车在过分相过程中，通过所述地面自动过分相装置中两个换相开关进行换相切换时，具体控制在电流过零点关断所述换相开关。

一种用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的装置，包括：

配置模块，用于根据牵引网失电后列车可维持运行的最小维持运行时间、地面自动过分相装置的最小死区时间配置地面自动过分相装置的死区时间；

控制模块，用于当列车在分区所过分相时，使用所述步骤S1配置的死区时间匹配列车过分相，且若所述最小维持运行时间大于所述最小死区时间，保持列车当前控制，否则控制调整对列车牵引变流器的控制以适应分区所过分相工况。

作为本发明装置的进一步改进：所述配置模块具体分别获取所述最小维持运行时间、最小死区时间，并判断所述最小维持运行时间是否大于所述最小死区时间，如果是，将地面自动过分相装置的死区时间配置为所述最小死区时间，否则将地面自动过分相装置的死区时间配置为预设值。

作为本发明方法的进一步改进，所述配置模块中，当所述最小维持运行时间不大于所述最小死区时间时，具体根据列车在大于指定功率的大功率运行工况下所能够检测出牵引网失电的时间，配置地面自动过分相装置的死区时间。

作为本发明装置的进一步改进，所述控制模块包括：

检测单元，用于实时检测牵引网的供电状态以及牵引变流器中的中间直流电压的大小；

第一控制单元，用于根据检测到的所述中间直流电压大小卸载牵引逆变器，以及当检测到牵引网失电时，控制封锁牵引变流器中整流器；

第二控制单元，当检测到牵引网恢复供电时，控制启动整流器，控制牵引变流器的中间直流电压恢复至额定值。

作为本发明装置的进一步改进：所述检测单元具体分别采集网压信号、牵引变压器的原边电流信号、所述整流器的电流信号、中间直流电压信号以及所述牵引变流器的控制信号中两种以上的信号，综合采集到的各种信号判断牵引网是否发生失电或失电后是否恢复供电。

作为本发明装置的进一步改进：所述第一控制单元具体当检测到所述中间直流电压超过预设卸载门槛值时，根据所述中间直流电压与所述预设卸载门槛值之间的差值大小，控制牵引逆变器进行卸载。

作为本发明装置的进一步改进：还包括网压中断判断子单元，用于封锁牵引变流器中整流器的脉冲时，在预设延时时间内检测牵引网是否恢复供电，若超出预设延时时间仍未检测到牵引网恢复供电，判定为网压中断故障，控制封锁列车中所有牵引变流器、辅助变流器的脉冲并分主断，直至故障消除。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明通过考虑列车失电后可维持运行的能力，结合列车的最小维持运行时间、地面自动过分相装置的最小死区时间共同配置地面自动过分相装置的死区时间，可以提高电子开关地面自动过分相装置死区时间配置的合理性以及死区时间与列车运行的匹配性，同时根据最小维持运行时间、最小死区时间之间的大小关系调整列车控制方法，考虑分区所过分相的特性，当最小维持运行时间大于最小死区时间时，列车不但无需为了适应过分相而调整控制方法，而且没有任何牵引力和速度的损失，从而极大程度地提高列车的运力。

2)本发明当最小维持运行时间不大于最小死区时间时，调整过分相时列车牵引变流器的控制方法来适应分区所过分相工况，无需如传统控制方法封锁所有牵引变流器的脉冲，可避免不必要的封锁或切换控制，简化分区所过分相时的列车控制过程，并进一步减少地面过分相过程中的牵引网失电时间及列车失去牵引力时间。

3)本发明通过设置地面过分相装置更短的死区时间控制牵引网失电时间更短，能够保证列车在地面自动过分相过程中辅助系统不断电，维持辅助系统的正常运行，提高了列车的可用性和可靠性及乘客的舒适度提高。

4)本发明通过当检测出牵引网失电时封锁整流器，可以避免发生故障保护，保证列车过分相的可靠性，同时根据牵引变流器中的中间直流电压大小控制卸载，可以避免引发牵引时直流欠压或制动时直流过压等故障保护以及直流回路故障等导致过分相失败。

附图说明

图1是电气化铁路牵引供电及过分相的原理示意图。

图2是典型的地面自动过分相装置的结构原理示意图。

图3是本发明实施例1分区所地面自动过分相实现车网匹配的方法的实现流程示意图。

图4是本发明实施例1中控制调整对列车牵引变流器的控制模式的具体实现流程示意图。

图5是本发明实施例2采用的列车牵引传动系统的主电路结构示意图。

图6是本发明实施例2分区所地面自动过分相实现车网匹配的方法的实现流程示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图3所示，本实施例用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法，步骤包括：

S1.根据牵引网失电后可维持运行的最小维持运行时间、地面自动过分相装置的最小死区时间配置地面自动过分相装置的死区时间；

S2.当列车在分区所过分相时，使用步骤S1配置的死区时间匹配列车过分相，且若最小维持运行时间大于最小死区时间，保持列车当前控制，即可适应分区所过分相工况；否则控制调整对列车牵引变流器的控制以适应分区所过分相工况。

本实施例地面自动过分相装置为安装在分区所的电子开关地面自动过分相装置，通过上述方法实现电子开关地面自动过分相装置控制的牵引网失电时间与列车最小维持运行时间相互匹配。电子开关自动过分相装置的死区时间并不是设置为越短越好，还需要考虑多种因素，如由于电子开关通常是由多个晶闸管串并联组成的阀组，晶闸管作为半控型电力电子器件，真实关断需等到电流过零点具有延时特性，又控制信号传输等也会产生延时，另外还需要兼顾优化牵引网过电压、变压器励磁涌流及防偏磁饱和等，装置的最小死区时间即为总的最小死区时间要求，记为T_d，T_d通常取几毫秒到十几毫秒。

列车中牵引变流器直流回路的支撑电容具有储能作用，当牵引网失电列车失去供电来源时，依靠直流支撑电容储能仍可维持短暂运行，维持运行的时间根据列车牵引或制动工况、当前实际发挥功率、牵引系统主电路参数、控制及保护等条件的差异而不同，将列车分别发挥牵引或制动额定功率时相对较小的维持运行时间称为最小维持时间，记为Tc，Tc的范围通常在几毫秒到几十毫秒之间。本实施例上述方法，通过考虑列车失电后可维持运行的能力，结合列车的最小维持运行时间Tc、地面自动过分相装置的最小死区时间T_d共同配置电子开关地面自动过分相装置的死区时间，可以提高地面自动过分相装置死区时间配置的合理性以及死区时间与列车运行的匹配性。

同时本实施例考虑分区所过分相的特性，通过当最小维持运行时间Tc大于最小死区时间T_d时，即牵引失电时间段内列车依靠自身的直流电容即可维持正常运行，列车过分相时控制保持当前控制，无需调整列车的控制方法即可适应分区所过分相工况，而无需如传统控制方法封锁所有牵引变流器的脉冲，可避免不必要的封锁或切换控制，简化分区所列车过分相时列车的控制过程，没有任何牵引力和速度的损失，从而极大程度地提高列车的运力，同时能够保证列车牵引失电时间段内辅助系统的正常供电；当最小维持运行时间Tc不大于最小死区时间T_d时，即列车的牵引失电时间过长，而在牵引失电时间段内列车依靠自身的直流电容储能无法维持正常运行时，控制调整过分相时对列车牵引变流器的控制模式来减少列车失去牵引力的时间。

通过上述方法，可以适应不同类型列车实现列车失去牵引力的时间与电子开关地面自动过分相装置的死区时间相匹配，能够充分发挥电子开关地面自动过分相装置的性能优势，尽可能的减少列车过分相过程中失去牵引力的时间，同时降低地面自动过分相方式对列车的控制要求，简化列车的控制方法。

本实施例中，步骤S1的具体步骤为：分别获取最小维持运行时间、最小死区时间，并判断最小维持运行时间是否大于最小死区时间，如果是，将地面自动过分相装置的死区时间配置为最小死区时间，否则将地面自动过分相装置的死区时间配置为预设值。本实施例当最小维持运行时间不大于最小死区时间时，具体可以根据列车在大于指定功率的大功率运行工况下所能够检测出牵引网失电的时间，配置地面自动过分相装置的死区时间。

本实施例具体按照下式计算得到最小维持运行时间Tc；

其中，C为直流电容大小，U₀为中间直流电压的额定值；U_Tc在牵引工况下为直流回路欠压保护门槛值，在制动工况下为直流回路过压保护门槛值；P在牵引工况下为牵引额定功率与辅助额定功率之和，在制动工况下为制动额定功率与辅助额定功率之差。当车型确定后Tc便可按上式(1)计算出来。

以HXD1型电力机车为例，牵引变流器直流支撑电容为26.6mF，直流电压额定1800V，欠压门槛1600V，过压门槛2000V，牵引及制动额定功率均按2400kW考虑，辅助系统额定功率300kW，则额定功率牵引工况下的维持运行时间为3.3ms，额定功率制动工况下的维持运行时间为4.8ms，Tc即为3.3ms。

本实施例中，列车在过分相过程中，通过地面自动过分相装置中两个换相开关进行换相切换时，具体控制在电流过零点关断换相开关。电子开关过分相装置切换供电的最小死区时间T_d可以短至2ms左右，具体数值需根据系统的性能设计要求及实际测试得到。本实施例在列车过分相切换供电时关断电子开关的驱动信号具体在电流过零点触发，以避免电子开关实际关断的延时，使得牵引网失电时间即等于电子开关的死区时间，尽可能的使电子开关过分相装置对牵引网失电时间的控制精确。

如上述得到最小维持运行时间Tc及最小死区时间T_d后进行判断，如果最小维持运行时间Tc大于最小死区时间T_d，说明列车依靠直流电容储能就能维持地面过分相牵引网最小失电时间内的正常运行，则通过修改电子开关地面自动过分相装置的控制参数直接使得死区时间为最小死区时间T_d，后续列车不需要修改控制方法即能适应分区所电子开关地面自动过分相；

如果最小死区时间T_d大于最小维持运行时间Tc，说明牵引网最小失电时间稍长，列车依靠直流电容储能无法维持正常运行，为保证列车过分相的可靠性，后续需要通过调整列车牵引变流器的控制模式使得减少列车失去牵引力的时间，因而根据列车失电后能够检测到失电的时间设置电子开关地面自动过分相装置的死区时间，使得列车检测失电状态的时间与装置的死区时间可以相匹配。如列车失电后需15ms后才能够检测到该失电状态，则可以将电子开关地面自动过分相装置的死区时间即设置为15ms。

如图4所示，本实施例中控制调整对列车牵引变流器的控制模式的具体步骤为：

S21.实时检测牵引网的供电状态以及牵引变流器中的中间直流电压的大小；

S22.根据检测到的中间直流电压大小卸载牵引逆变器，以及当检测到牵引网失电时，控制封锁牵引变流器中整流器；

S23.当检测到牵引网恢复供电时，控制启动整流器，控制牵引变流器的中间直流电压恢复至额定值。

列车在大功率工况下过分相时，稍长失电时间后的供电恢复可能引发四象限过流和原边过流故障，同时由于牵引失电后列车失去能量来源，牵引工况下中间直流电压会降低，制动工况下中间直流电压会升高，且在牵引网失电检测的过程中，电机负载越大时，中间直流电压变化越剧烈，可能引发牵引时直流欠压或制动时直流过压等故障保护。本实施例当检测出牵引网失电时封锁整流器，可以避免发生故障保护，保证列车过分相的可靠性，同时根据牵引变流器中的中间直流电压大小控制卸载，控制方法简单，可以避免引发牵引时直流欠压或制动时直流过压等故障保护以及直流回路故障等导致过分相失败，且相比于传统的控制方法中需封锁逆变器脉冲，可以有效缩短地面自动过分相时列车失去牵引力的时间，同时可以维持辅助系统正常运行，使得地面自动过分相方式下列车辅助系统无需断电。

本实施例中，步骤S21的具体步骤为：分别采集网压信号、牵引变压器的原边电流信号、整流器的电流信号以及牵引变流器的各种控制信号等，综合采集到的各种信号判断牵引网是否发生失电或失电后是否恢复供电。

传统的列车控制方法中在列车过分相时，均是通过实时检测网压过低或过高来判断列车是否进入过分相，检测精度低且能够检测到列车失电的时间长，如列车所有运行工况检测时间一般要在20-100ms左右，无法发挥电子开关面自动过分相死区时间短的优势。本实施例通过综合多种输入信号来判断牵引网是否发生失电，可以有效提高检测精度，提高检测效率，减少能够检测到失电状态的时间，实现引网失电及恢复的快速检测，能够适用于电子开关地面自动过分相中，进一步发挥电子开关地面自动过分相死区时间短的优势，且基于多输入信号判断的方式，通过提高列车功率还可以进一步减少检测所需时间，当列车实际发挥的功率越大时，牵引网失电检测所需时间越短，具体的当列车实际功率超过30％额定功率时，使用上述检测方法可在15ms内快速准确地判断出牵引网失电；当列车实际功率在30％额定功率以内时，使用上述检测方法最多可在50ms内判断出牵引网失电。

在具体应用实施例中，分别获取列车的最小维持运行时间Tc、电子开关地面自动过分相装置的最小死区时间T_d，并判断最小维持运行时间Tc是否大于最小死区时间T_d，如果是，将地面自动过分相装置的死区时间配置为最小死区时间T_d，后续无需修改列车控制方式即可适应分区所电子开关地面自动过分相；否则根据能够检测出列车牵引网失电的时间配置地面自动过分相装置的死区时间，如列车大功率运行时可在15ms内判断出牵引网失电将电子开关地面自动过分相装置的死区时间设为15ms左右，同时需要适应性地按上述控制模式调整修改列车控制方法，以适应分区所电子开关地面自动过分相。

需要说明的是，对于列车在轻载小功率工况下过分相时，网压检测算法在15ms时间内可能判断不出牵引网失电，整流器仍会维持运行，但由于分区所两端网压相位近似相同，供电恢复时不会引起过流等故障，整流器可立即快速控制稳定直流电压而没有重新启动的过程，可进一步减小了列车失去牵引力的时间。

本实施例中，步骤S22中卸载牵引逆变器的具体步骤为：当检测到中间直流电压超过预设卸载门槛值时，根据中间直流电压与所述预设卸载门槛值之间的差值大小，控制牵引逆变器进行卸载，即当差值较大时，按照较大的斜率控制牵引逆变器进行卸载，当差值较小时，按照较小的斜率控制牵引逆变器进行卸载，根据中间直流电压超出门槛值的状态可以实现灵活、快速卸载，以快速的减小直流电压的变化，维持逆变器及辅变的运行。当然在其他实施例中牵引逆变器也可以根据实际需求按照一定的斜率卸载。

本实施例中，步骤S22中封锁牵引变流器中整流器的脉冲时，还包括在预设延时时间内检测牵引网是否恢复供电，若超出预设延时时间仍未检测到牵引网恢复供电，判定为网压中断故障，使得可以识别牵引网失电是由于过分相引起的短暂失电还是由其它故障导致的网压中断引起，在识别到网压中断故障时可以及时进行故障处理，避免了在较长时间网压中断的情况下仍维持逆变器和辅助系统运行的误操作。

本实施例中，当判定为网压中断故障时，控制封锁列车中所有牵引变流器、辅助变流器的脉冲并分主断，直至故障消除。

在具体应用实施例中，当检测到牵引网失电时，封锁整流器的脉冲，辅助变流器保持正常运行，同时根据牵引网失电信号设置一定的延时(例如20ms)，在该延时时间段时检测牵引网是否恢复供电，如果延时时间段内仍未检测到牵引网恢复供电，判定为网压中断故障，控制封锁列车内所有牵引变流器、辅助变流器的脉冲，并分主断，直至故障消失。

本实施例列车过分相时当电子开关完成切换后，分区所中性段恢复供电，当综合网压信号、牵引变压器的原边电流信号、整流器的电流信号以及牵引变流器的各种控制信号等，判断出恢复供电后，控制立即启动整流器，控制中间直流电压快速按指定斜率恢复到额定值，整个过分相完成；如果超过延时时间仍未检测到恢复供电，则认为是真正的外部网压中断故障而并非地面过分相短暂失电，此时将封锁所有牵引和辅助变流器的控制脉冲并分主断，等待故障消失后司机合主断，列车重新运行。

本实施例用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的装置，包括：

配置模块，用于根据牵引网失电后列车可维持运行的最小维持运行时间、地面自动过分相装置的最小死区时间配置地面自动过分相装置的死区时间；

控制模块，用于当列车在分区所过分相时，使用所述步骤S1配置的死区时间匹配列车过分相，且若所述最小维持运行时间大于所述最小死区时间，保持列车当前控制，否则控制调整对列车牵引变流器的控制以适应分区所过分相工况。

本实施例中，配置模块具体分别获取最小维持运行时间、最小死区时间，并判断最小维持运行时间是否大于最小死区时间，如果是，将地面自动过分相装置的死区时间配置为最小死区时间，否则将地面自动过分相装置的死区时间配置为预设值。

本实施例中，配置模块当最小维持运行时间不大于最小死区时间时，具体根据列车在大于指定功率的大功率运行工况下所能够检测出牵引网失电的时间，配置地面自动过分相装置的死区时间。

本实施例中，控制模块包括：

检测单元，用于实时检测牵引网的供电状态以及牵引变流器中的中间直流电压的大小；

第一控制单元，用于根据检测到的中间直流电压大小卸载牵引逆变器，以及当检测到牵引网失电时，控制封锁牵引变流器中整流器；

第二控制单元，当检测到牵引网恢复供电时，控制启动整流器，控制牵引变流器的中间直流电压恢复至额定值。

本实施例中，检测单元具体分别采集网压信号、牵引变压器的原边电流信号、整流器的电流信号以及牵引变流器的控制信号中两种以上的信号，综合采集到的各种信号判断牵引网是否发生失电或失电后是否恢复供电。

本实施例中，第一控制单元具体当检测到中间直流电压超过预设卸载门槛值时，根据中间直流电压与预设卸载门槛值之间的差值大小，控制牵引逆变器进行卸载。

本实施例中，第二控制单元还包括网压中断判断子单元，用于封锁牵引变流器中整流器的脉冲时，在预设延时时间内检测牵引网是否恢复供电，若超出预设延时时间仍未检测到牵引网恢复供电，判定为网压中断故障，控制封锁列车中所有牵引变流器、辅助变流器的脉冲并分主断，直至故障消除。

本实施例适用于地面自动过分相的列车控制装置与上述适用于地面自动过分相的列车控制方法原理一致，在此不一一赘述。

实施例2：

如图5所示，本实施例采用的牵引传动系统为主辅一体化设计且采用多重化结构，每重主要由牵引变压器、牵引变流器及牵引电机三部分组成，牵引变流器由四象限整流器、中间直流回路(主要包括直流母线及直流支撑电容)、牵引逆变器等组成，单重四象限整流器、直流回路及单重牵引逆变器构成一重交直交回路。

本实施例与实施例1相同的，首先分别获取列车的最小维持运行时间Tc、电子开关地面自动过分相装置的最小死区时间T_d，并判断最小维持运行时间Tc是否大于最小死区时间T_d，如果是，将地面自动过分相装置的死区时间配置为最小死区时间T_d，无需修改列车控制方式即可适应分区所电子开关地面自动过分相；列车否则根据能够检测出列车牵引网失电的时间配置地面自动过分相装置的死区时间，同时需要适应性地调整列车控制模式，以适应分区所电子开关地面自动过分相。

本实施例如果最小死区时间T_d大于最小维持运行时间Tc，控制调整对列车牵引变流器的控制模式的具体流程如图6所示，其中包括：

a)快速检测失电：列车正常运行直接进入带电中性段，当地面开关切换时，牵引网中性段失电，四象限整流器控制中的网压检测算法根据采集的网压、原边电流、四象限电流以及各控制量等信息进行综合运算，并判断是否牵引网失电。

四象限检测出牵引网失电后，立即封锁四象限整流器脉冲，辅助变流器保持正常运行，同时可根据牵引网失电信号设置一定的延时(例如20ms)。

b)逆变器卸载：列车运行过程中，实时检测牵引变流器的中间直流电压大小，当中间直流电压超过预设卸载门槛值时，逆变器将根据中间直流电压超出门槛的多少快速卸载以减小直流电压的变化，维持逆变器及辅变的运行。

c)供电恢复四象限快速启动：电子开关完成切换后，分区所中性段恢复供电，四象限整流器控制中的网压检测算法根据网压、原边电流等信号实时判断是否恢复供电，如果在延时时间内检测出恢复供电，四象限立即启动，控制中间直流电压快速按斜率恢复到额定值，整个过分相完成；如果超过延时时间仍未检测到恢复供电，则认为是真正的外部网压中断故障而并非地面过分相短暂失电，此时将封锁所有牵引和辅助变流器的控制脉冲，并分主断，等待故障消失后司机合主断，列车重新运行。

本发明上述方法是应用于分区所过分相，当然在其他过分相方式存在牵引力和速度损失较大等列车运能问题时，可应用本发明上述方法以提高列车的运能，也可应用于列车其它运行工况，例如弓网离线、闯分相、网压瞬变等特定的车网匹配工况；若变电所过分相能采用其它更优的方式，例如同相供电，则配合使用本发明上述方法还可以实现全线无死区贯通柔性供电，具有巨大的效益。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (16)

1.一种用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法，其特征在于，步骤包括：

S1.根据牵引网失电后列车可维持运行的最小维持运行时间、地面自动过分相装置的最小死区时间配置地面自动过分相装置的死区时间；

S2.当列车在分区所过分相时，使用所述步骤S1配置的死区时间匹配列车过分相，且若所述最小维持运行时间大于所述最小死区时间，保持当前列车控制，否则控制调整对列车牵引变流器的控制以适应分区所过分相工况。

2.根据权利要求1所述的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤为：分别获取所述最小维持运行时间、最小死区时间，并判断所述最小维持运行时间是否大于所述最小死区时间，如果是，将地面自动过分相装置的死区时间配置为所述最小死区时间，否则将地面自动过分相装置的死区时间配置为预设值。

3.根据权利要求2所述的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法，其特征在于，当所述最小维持运行时间不大于所述最小死区时间时，具体根据列车在大于指定功率的大功率运行工况下所能够检测出牵引网失电的时间，配置地面自动过分相装置的死区时间。

4.根据权利要求1所述的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法，其特征在于，具体按照下式计算得到所述最小维持运行时间Tc；

其中，C为直流电容大小，U₀为所述中间直流电压的额定值；U_Tc在牵引工况下为直流回路欠压保护门槛值，在制动工况下为直流回路过压保护门槛值；P在牵引工况下为牵引额定功率与辅助额定功率之和，在制动工况下为制动额定功率与辅助额定功率之差。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法，其特征在于，所述调整对列车牵引变流器的控制的具体步骤为：

S21.实时检测牵引网的供电状态以及牵引变流器中的中间直流电压的大小；

S22.根据检测到的所述中间直流电压大小卸载牵引逆变器，以及当检测到牵引网失电时，控制封锁牵引变流器中整流器；

S23.当检测到牵引网恢复供电时，控制启动整流器，控制牵引变流器的中间直流电压恢复至额定值。

6.根据权利要求5所述的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法，其特征在于，所述步骤S21的具体步骤为：分别采集网压信号、牵引变压器的原边电流信号、所述整流器的电流信号、中间直流电压信号以及所述牵引变流器的控制信号中两种以上的信号，综合采集到的各种信号判断牵引网是否发生失电或失电后是否恢复供电。

7.根据权利要求5所述的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法，其特征在于，所述步骤S22中卸载牵引逆变器的具体步骤为：当检测到所述中间直流电压超过预设卸载门槛值时，根据所述中间直流电压与所述预设卸载门槛值之间的差值大小，控制牵引逆变器进行卸载。

8.根据权利要求6或7所述的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法，其特征在于，所述步骤S22中封锁牵引变流器中整流器的脉冲时，还包括在预设延时时间内检测牵引网是否恢复供电，若超出预设延时时间仍未检测到牵引网恢复供电，判定为网压中断故障，控制封锁列车中所有牵引变流器、辅助变流器的脉冲并分主断，直至故障消除。

9.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的方法，其特征在于，列车在过分相过程中，通过所述地面自动过分相装置中两个换相开关进行换相切换时，具体控制在电流过零点关断所述换相开关。

10.一种用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的装置，其特征在于，包括：

配置模块，用于根据牵引网失电后列车可维持运行的最小维持运行时间、地面自动过分相装置的最小死区时间配置地面自动过分相装置的死区时间；

控制模块，用于当列车在分区所过分相时，使用所述步骤S1配置的死区时间匹配列车过分相，且若所述最小维持运行时间大于所述最小死区时间，保持列车当前控制，否则控制调整对列车牵引变流器的控制以适应分区所过分相工况。

11.根据权利要求10所述的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的装置，其特征在于，所述配置模块具体分别获取所述最小维持运行时间、最小死区时间，并判断所述最小维持运行时间是否大于所述最小死区时间，如果是，将地面自动过分相装置的死区时间配置为所述最小死区时间，否则将地面自动过分相装置的死区时间配置为预设值。

12.根据权利要求11所述的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的装置，其特征在于，所述配置模块中，当所述最小维持运行时间不大于所述最小死区时间时，具体根据列车在大于指定功率的大功率运行工况下所能够检测出牵引网失电的时间，配置地面自动过分相装置的死区时间。

13.根据权利要求10或11或12所述的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的装置，其特征在于，所述控制模块包括：

检测单元，用于实时检测牵引网的供电状态以及牵引变流器中的中间直流电压的大小；

第一控制单元，用于根据检测到的所述中间直流电压大小卸载牵引逆变器，以及当检测到牵引网失电时，控制封锁牵引变流器中整流器；

第二控制单元，当检测到牵引网恢复供电时，控制启动整流器，控制牵引变流器的中间直流电压恢复至额定值。

14.根据权利要求13所述的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的装置，其特征在于：所述检测单元具体分别采集网压信号、牵引变压器的原边电流信号、所述整流器的电流信号、中间直流电压信号以及所述牵引变流器的控制信号中两种以上的信号，综合采集到的各种信号判断牵引网是否发生失电或失电后是否恢复供电。

15.根据权利要求13所述的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的装置，其特征在于，所述第一控制单元具体当检测到所述中间直流电压超过预设卸载门槛值时，根据所述中间直流电压与所述预设卸载门槛值之间的差值大小，控制牵引逆变器进行卸载。

16.根据权利要求14或15所述的用于分区所电子开关地面过分相车网匹配的装置，其特征在于，还包括网压中断判断子单元，用于封锁牵引变流器中整流器的脉冲时，在预设延时时间内检测牵引网是否恢复供电，若超出预设延时时间仍未检测到牵引网恢复供电，判定为网压中断故障，控制封锁列车中所有牵引变流器、辅助变流器的脉冲并分主断，直至故障消除。