CN111823868B - 控制方法、电传动系统及电力机车 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种控制方法、电传动系统及电力机车。本申请提供的控制方法应用于电力机车的电传动系统，电传动系统的每个牵引变流器包括至少两组牵引装置，每组牵引装置通过依次电连接的整流模块、直流模块、逆变模块以及隔离接触器驱动永磁同步电机。首先根据隔离接触器的当前工作状态确定卡合结果，然后根据牵引装置的当前工作状态确定牵引故障结果，再结合电力机车的当前速度区间三者共同确定控制模式，以根据控制模式控制电力机车的相应模块，从而基于电力机车及其电传动系统的各种实际工况有效抑制高反电势对电传动系统产生的影响，不会造成额外的系统损耗，避免了频繁控制隔离接触器，延长其使用寿命，提高了系统的安全可靠性。

Description

控制方法、电传动系统及电力机车

技术领域

本申请涉及控制技术领域，尤其涉及一种控制方法、电传动系统及电力机车。

背景技术

永磁同步电机由于具有功率密度大、低速输出扭矩大、效率高以及维护方便等优良特性，在轨道交通牵引传动系统中得到了广泛应用。然而，在实际工况中，往往存在一种情况，即已停止给永磁同步电机供电，但其仍然转动，例如永磁同步电机被拖动时，此时，电机转子上的永久磁铁仍然产生转子旋转磁场，该磁场在定子的三相绕组中的感应电动势被称之为永磁同步电机的反电势。当永磁同步电机在停止供电前运行于高转速区时，其产生的反电势可以远超牵引变流器所能承受的电压范围，一旦发生，则会造成永磁同步电机所属牵引传动系统产生不可估量的危害。

为了避免高反电势造成的影响，现有技术中，通常采用直接给永磁同步电机施加直轴去磁电流，或者通过频繁控制逆变器与永磁同步电机之间的隔离接触器的闭合或断开，以此达到对高反电势的抑制。但是，前者由于电流的存在会带来额外损耗，降低工作效率。后者由于频繁控制隔离接触器的闭合或断开，会缩短隔离接触器的正常使用寿命，进而增加了牵引传动系统的系统成本。

发明内容

本申请提供一种控制方法、电传动系统及电力机车，用以解决现有的抑制高反电势的方法会带来额外损耗降低永磁同步电机的工作效率以及增加传动系统的系统成本的技术问题。

第一方面，本申请提供一种控制方法，应用于电力机车的电传动系统，所述电传动系统中的每个牵引变流器包括至少两组牵引装置，每组牵引装置通过依次电连接的整流模块、直流模块、逆变模块以及隔离接触器与对应的一台永磁同步电机连接；所述方法包括：

根据所述隔离接触器的当前工作状态确定卡合结果，所述卡合结果包括卡合故障和非卡合故障；

根据牵引装置的当前工作状态确定牵引故障结果，所述牵引故障结果包括牵引故障和非牵引故障；

根据所述卡合结果、所述牵引故障结果以及所述电力机车的当前速度区间确定控制模式，以根据所述控制模式控制所述电力机车的相应模块。

在一种可能的设计中，所述控制模式包括第一模式、第二模式、第三模式、第四模式以及第五模式中的一种；

所述第一模式包括封锁脉冲，且隔离所述永磁同步电机对应的当前轴以及降速运行所述电力机车直至停止运行；

所述第二模式包括封锁脉冲，且复位对应故障；当所述故障被复位之后再重新开启所述脉冲，所述电力机车保持正常运行；

所述第三模式包括封锁脉冲，且隔离所述永磁同步电机对应的当前轴以及降速运行所述电力机车；当所述电力机车降速到低速区之后，再复位对应故障；当所述故障被复位之后再重新开启所述脉冲，且解除所述永磁同步电机对应的当前轴的隔离；

所述第四模式包括封锁脉冲，且断开所述隔离接触器，同时隔离所述永磁同步电机对应的当前轴以及正常运行所述电力机车；

所述第五模式包括按照预设模式减少所述永磁同步电机对应的负载，以使所述永磁同步电机的电流达到预设电流范围，再封锁脉冲以及断开所述隔离接触器，之后，再复位对应故障；当所述故障被复位之后再重新开启所述脉冲并闭合所述隔离接触器，所述电力机车保持正常运行。在一种可能的设计中，所述根据所述隔离接触器的当前工作状态确定卡合结果，包括：

判断所述隔离接触器的当前工作状态是否存在卡合故障；

若判断结果为是，则所述卡合结果为所述卡合故障；

若判断结果为否，则所述卡合结果为所述非卡合故障。

在一种可能的设计中，所述根据所述牵引装置的当前工作状态确定牵引故障结果，包括：

判断所述牵引装置的当前工作状态是否存在模块级故障；

若判断结果为是，确定所述牵引故障结果为所述牵引故障；

若判断结果为否，进一步判断所述每组牵引装置的当前工作状态是否存在偶发故障；

其中，所述模块级故障为所述每组牵引装置的所述整流模块、所述直流模块以及所述逆变模块当中的任意一个存在预设故障池内的故障。

在一种可能的设计中，所述进一步判断所述牵引装置的当前工作状态是否存在偶发故障，包括：

当所述每组牵引装置的所述整流模块、所述直流模块以及所述逆变模块当中的任意一个存在预设偶发故障池内的故障，则确定所述牵引装置的当前工作状态存在所述偶发故障，所述牵引故障结果为所述非牵引故障。

可选地，所述电力机车的当前速度区间包括低速区和高速区；

当所述电力机车的当前速度大于零且小于预设临界阈值时，所述电力机车的当前速度区间为所述低速区；

当所述电力机车的当前速度大于等于所述预设临界阈值时，所述电力机车的当前速度区间为所述高速区。

在一种可能的设计中，所述根据所述卡合结果、所述牵引故障结果以及所述电力机车的当前速度区间确定控制模式，包括：

当所述卡合结果为所述卡合故障以及所述牵引故障结果为所述牵引故障时，通过所述第一模式控制所述电力机车的相应模块；或

当所述卡合结果为所述卡合故障，所述牵引故障结果为所述非牵引故障，同时所述电力机车的当前速度区间为所述低速区时，通过所述第二模式控制所述电力机车的相应模块；或

当所述卡合结果为所述卡合故障，所述牵引故障结果为所述非牵引故障，同时所述电力机车的当前速度区间为所述高速区时，通过所述第三模式控制所述电力机车的相应模块；或

当所述卡合结果为所述非卡合故障，所述牵引故障结果为所述牵引故障，通过所述第四模式控制所述电力机车的相应模块；或

当所述卡合结果为所述非卡合故障，所述牵引故障结果为所述非牵引故障，同时所述电力机车的速度区间为所述低速区时，通过所述第二模式控制所述电力机车的相应模块；或

当所述卡合结果为所述非卡合故障，所述牵引故障结果为所述非牵引故障，同时所述电力机车的当前速度区间为所述高速区时，通过所述第五模式控制所述电力机车的相应模块。

在一种可能的设计中，所述封锁脉冲包括：

封锁与所述永磁同步电机对应的所述逆变模块的脉冲。

第二方面，本申请提供一种电传动系统，包括牵引变流器、牵引变压器以及永磁同步电机；

所述牵引变流器包括牵引控制单元，所述牵引控制单元用于执行第一方面的任意一种所述的控制方法。

第三方面，本申请提供一种电力机车，包括第二方面中的电传动系统。

本申请提供的控制方法、电传动系统及电力机车，首先根据隔离接触器的当前工作状态确定卡合结果，卡合结果包括卡合故障和非卡合故障，得到卡合结果之后，根据牵引装置的当前工作状态确定牵引故障结果，牵引故障结果包括牵引故障和非牵引故障，基于卡合结果、牵引故障结果以及电力机车的当前速度区间确定控制模式，以根据控制模式控制电力机车的相应模块，本申请提供的控制方法，基于电力机车以及电传动系统的实际工况有效抑制高反电势对传动系统产生的影响，并且不会造成额外的系统损耗，提高了工作效率，还降低了对隔离接触器的闭合或断开频次，延长其使用寿命，保障了系统的安全可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种应用场景的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种牵引装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种控制方法的流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的方法和装置的例子。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

永磁同步电机由于具有例如功率密度大、低速输出扭矩大、效率高以及维护方便等众多优良特性，使其在轨道交通牵引传动系统中得到了广泛应用。在实际工况中，永磁同步电机在被拖动的情况下往往会出现反电势，尤其当永磁同步电机被拖动运行于高转速区时，其产生的反电势可能超过牵引变流器所能承受的电压范围，这种情况的发生，势必给牵引传动系统产生不可估量的危害。可见，如何有效避免高反电势造成的影响成为本领域技术人员亟待解决的问题。现有技术中，当高反电势发生时，一种是给永磁同步电机施加直轴去磁电流，另一种是频繁控制隔离接触器的闭合或断开，以此达到抑制高反电势。然而，对于永磁同步电机所属的传动系统而言，现有的解决方案中，前者由于电流的存在会带来额外损耗，降低相应设备的工作效率，后者由于对隔离接触器的频繁操作，会缩短其征程的使用寿命，进而增加传动系统的系统成本。因而，现有的解决方案在实际工况中均无法满足实际需求。

针对上述问题，本申请实施例提供一种控制方法、电传动系统及电力机车。本申请实施例提供的控制方法的发明构思是基于电力机车及电传动系统的实际工况确定相应的控制模式，有效抑制高反电势，避免高反电势对传动系统产生的影响，并且不会造成额外的系统损耗，提高了工作效率。另外，还降低了对隔离接触器的闭合或断开频次，延长其使用寿命，保障了系统的安全可靠性。

以下，对本申请实施例的示例性应用场景进行介绍。

图1为本申请实施例提供的一种应用场景的结构示意图，图2为本申请实施例提供的一种牵引装置的结构示意图。如图1所示，本申请实施例提供的控制方法应用于电力机车的电传动系统，其中，电传动系统11包括牵引变压器111、牵引变流器112、永磁同步电机113。其中，每个牵引变流器112中包括至少两组牵引装置20。每组牵引装置20的结构示意图如图2所示，其中，每组牵引装置20通过依次电连接的整流模块201、直流模块202、逆变模块203以及隔离接触器204与对应的一台永磁同步电机113连接。牵引变流器112中包括牵引控制单元12(Traction Control Unit，以下简称TCU)，该牵引控制单元12通过其内集成的处理器执行本申请实施例提供的控制方法，从而实现对电力机车的对应控制。值得被理解的是，牵引变压器、牵引变流器以及永磁同步电机在每节电力机车车厢内的的布置数量可以根据实际工况确定，但一组牵引装置与一台永磁同步电机通过连接轴对应连接，每组牵引装置的结构与原理也相同。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图3为本申请实施例提供的一种控制方法的流程示意图，如图3所示，本申请实施例提供的控制方法，包括：

S101：根据隔离接触器的当前工作状态确定卡合结果。

其中，卡合结果包括卡合故障和非卡合故障。

参照图2可知，每组牵引装置通过依次电连接的整流模块、直流模块、逆变模块以及隔离接触器与对应的一台永磁同步电机通过连接轴连接，其中，整流模块可以是一组四象限整流模块，直流模块可以是一组中间直流模块，逆变模块可以是一组三相逆变模块。每组牵引装置中的各模块通过同一连接轴与对应的永磁同步电机轴连接。

根据隔离接触器的当前工作状态确定其卡合结果，卡合结果包括卡合故障和非卡合故障，换言之，确定隔离接触器当前的工作状态为卡合故障还是非卡合故障。可以理解的是，当隔离接触器当前工作状态为正常时，卡合结果为非卡合故障，反正，当隔离接触器的当前工作状态为非正常，隔离接触器的卡合结果为卡合故障。卡合故障为隔离接触器工作状态非正常的一种表现。

一种可能的设计中，确定卡合结果的实现方式可以是判断隔离接触器的当前工作状态是否存在卡合故障，若判断结果为是，则卡合结果为卡合故障；若判断结果为否，则卡合结果为非卡合故障。其中，可以按照预设时间周期判断隔离接触器的当前工作状态，也可以实时进行判断，对此，可以根据实际工况进行设置，本申请实施例不作限定。

S102：根据牵引装置的当前工作状态确定牵引故障结果。

其中，牵引故障结果包括牵引故障和非牵引故障。

在确定了隔离接触器的当前工作状态是否正常之后，根据牵引装置的当前工作状态确定牵引故障结果。其中，牵引故障结果包括牵引故障和非牵引故障。换言之，根据牵引装置所包含的模块的当前工作状态确定该牵引装置的当前工作状态，以确定牵引故障结果，即该牵引装置当前的工作状态为牵引故障还是非牵引故障。可以理解的是，当牵引装置的当前工作状态运行正常时，则牵引故障结果为非牵引故障；当牵引装置的当前工作状态运行非正常时，则牵引故障结果为牵引故障。

一种可能的设计中，确定牵引故障结果的实现方式可以是判断牵引装置的当前工作状态是否存在模块级故障。若判断结果为是，则确定牵引故障结果为牵引故障。反之，若判断结果为否，则需进一步判断牵引装置的当前工作状态是否存在偶发故障。其中，模块级故障为每组牵引装置所包含的整流模块、直流模块以及逆变模块中的任意一个存在预设故障池内的故障，则判定牵引装置的当前工作状态非正常，即确定牵引故障结果为牵引故障。可以理解的是，预设故障池内的故障可以根据实际工况设置为对电传动系统造成严重影响的各种故障，对此，本申请实施例不作限定。

但判断结果为否时，则需进一步判断该组牵引装置的当前工作状态是否存在偶发故障。

一种可能的设计中，当每组牵引装置的整流模块、直流模块以及逆变模块当中的任意一个存在预设偶发故障池内的故障，则确定该牵引装置的当前工作状态存在偶发故障，进而，则该牵引装置的牵引故障结果为非牵引故障。可以理解的是，预设偶发故障池内的故障可以设置为电传动系统在实际工况中非经常性发生的故障，对此，本申请实施例不作限定。

值得说明的是，可以按照与判断卡合故障相同的时间周期判定牵引装置的当前工作状态，也可以实时进行判断，对此，可以根据实际工况进行设置，本申请实施例不作限定。

S103：根据卡合结果、牵引故障结果以及电力机车的当前速度区间确定控制模式，以根据控制模式控制电力机车的相应模块。

在确定了隔离接触器的卡合结果、牵引装置的牵引故障结果之后，结合电力机车的当前速度区间确定对应的控制模式，根据控制模式控制电力机车的相应模块。对于电力机车而言，电传动系统中隔离接触器的卡合结果与牵引装置的牵引故障结果，以及电力机车的当前速度区间三者可以共同确定电力机车及其电传动系统的各种实际工况，因而基于三者确定对应的控制模式，进而实现对电力机车及电传动系统的相应控制。

一种可能的设计中，本申请实施例提供的控制模式包括第一模式、第二模式、第三模式、第四模式以及第五模式中的一种。

其中，第一模式包括封锁脉冲，且隔离永磁同步电机对应的当前轴以及降速运行电力机车直至停止运行；

第二模式包括封锁脉冲，且复位对应故障；当故障被复位之后再重新开启脉冲，电力机车保持正常运行；

第三模式包括封锁脉冲，且隔离永磁同步电机对应的当前轴以及降速运行电力机车；当电力机车降速到低速区后，再复位对应故障；当故障被复位之后再重新开启脉冲，且解除永磁同步电机对应的当前轴的隔离；

第四模式包括封锁脉冲，且断开隔离接触器，同时隔离永磁同步电机对应的当前轴以及正常运行电力机车；

第五模式包括按照预设模式减少永磁同步电机对应的负载，以使永磁同步电机的电流达到预设电流范围，再封锁脉冲以及断开隔离接触器，之后，再复位对应故障；当故障被复位之后再重新开启脉冲并闭合隔离接触器，电力机车保持正常运行。

本申请实施例提供的控制方法是针对每组牵引装置而言，根据图1实施例的描述，可知每组牵引装置与对应一台永磁同步电机通过连接轴连接，因而，当确定了控制模式，根据控制模式控制电力机车的相应模块时，此处的当前轴为当前牵引装置与永磁同步电机之间的连接轴，隔离永磁同步电机对应的当前轴即为隔离当前牵引装置与永磁同步电机之间的连接轴。具体地，隔离当前轴为关闭当前轴的当前工作行为，解除隔离当前轴为开启当前轴的当前工作行为。复位对应故障，即为复位牵引装置对应的偶发故障。

第五模式中按照预设模式降低永磁同步电机对应的负载，以使该永磁同步电机的电流达到预设电流范围。可以理解的是，当降低永磁同步电机上对应的负载时，该永磁同步电机对应的电流也会随之降低。当电流较小时，断开隔离接触器时对其产生的影响较小，从而可以提高隔离接触器的使用寿命。其中，降低对应负载时所依据的预设模式，以及永磁同步电机的电流被降低所达到的预设电流范围，可以根据实际工况进行提前设置，例如，预设模式可以是逐级减少的模式，对此，本申请实施例不作限定。

在一种可能的设计中，封锁脉冲，是指封锁与永磁同步电机对应的逆变模块的脉冲。可以理解的是，该逆变模块为与永磁同步电机对应的牵引装置中的逆变模块。

由于永磁同步电机的反电势的高低取决于电力机车的当前速度，例如电力机车运行在低速(如0-69km/h)范围时，对应的永磁同步电机的反电势为0V-1800V，电力机车运行在中速范围(如69km/h-92km/h)内时，对应的永磁同步电机的反电势为1800V-2400V，电力机车运行在高速范围(如92km/h-120km/h)内时，对应永磁同步电机的反电势为2400V-3122V，电力机车运行在超高速范围(如120km/h-132km/h)内时，对应永磁同步电机的反电势3122V-3435V。可见，电力机车的当前速度处于不同的速度区间时，永磁同步电机所产生的反电势的数值存在较大差异。因而，在控制电传动系统以解决反电势造成的影响时，应当考虑电力机车的当前速度区间。值得被理解的是，上述仅示意性的列举了不同速度的范围，而在实际工况中，电力机车的速度区间与其本身的型号以及电传动系统中其他的因素相关，本申请实施例提供的电力机车的运行速度范围并不仅限于此。

一种可能的设计中，将电力机车的当前速度区间设置为低速区和高速区，即电力机车的当前速度区间包括低速区和高速区，例如，通过设置预设临界阈值区分低速区和高速区。当电力机车的当前速度大于零且小于预设临界阈值时，则确定电力机车的当前速度区间为低速区。当电力机车的当前速度大于等于该预设临界阈值时，确定电力机车的当前速度区间为高速区。其中，预设临界阈值可以根据电传动系统实际所涉及的电力机车以及运行工况等各种因素进行设置，对此，本申请实施例不作限定。

本实施例提供的控制方法，应用于电力机车的电传动系统，该电传动系统中的每个牵引变流器包括至少两组牵引装置，其中，每组牵引装置通过依次电连接的整流模块、直流模块、逆变模块以及隔离接触器与对应的一台永磁同步电机连接。首先根据隔离接触器的当前工作状态确定卡合结果，然后根据牵引装置的当前工作状态确定牵引故障结果，再结合电力机车的当前速度区间三者共同确定控制模式，根据所确定的控制模式控制电力机车的相应模块。从而基于电力机车及电传动系统的各种实际工况对相应的模块进行对应控制，非直接施加直轴去磁电流，或者频繁控制隔离接触器。而是根据实际工况有效抑制高反电势对电传动系统产生的影响，不会造成额外的系统损耗，避免了频繁控制隔离接触器，延长其使用寿命，保障了系统的安全可靠性。

在上述实施例的基础上，步骤S103的一种可能的实现方式中，根据卡合结果、牵引故障结果以及电力机车的当前速度区间确定控制模式，以根据控制模式控制电力机车的相应模块，包括以下情况之一：

第一种情况，当卡合结果为卡合故障以及牵引故障结果为牵引故障时，通过第一模式控制电力机车的相应模块；

第二种情况，当卡合结果为卡合故障，牵引故障结果为非牵引故障，同时电力机车的当前速度区间为低速区时，通过第二模式控制电力机车的相应模块；

第三种情况当卡合结果为卡合故障，牵引故障结果为非牵引故障，同时电力机车的当前速度区间为高速区时，通过第三模式控制电力机车的相应模块；

第四种情况，当卡合故障结果为非卡合故障，牵引故障结果为牵引故障，通过第四模式控制电力机车的相应模块；

第五种情况，当卡合故障结果为非卡合故障，牵引故障结果为非牵引故障，同时电力机车的速度区间为低速区时，通过第二模式控制电力机车的相应模块；

第六种情况，当卡合结果为非卡合故障，牵引故障结果为非牵引故障，同时电力机车的当前速度区间为高速区时，通过第五模式控制电力机车的相应模块。

根据隔离接触器的卡合结果、牵引装置的牵引故障结果以及电力机车的当前速度区间三者确定了电力机车及其电传动系统的六种不同的工况，在这六种情况中，永磁同步电机会发生反电势，基于六种情况确定不同的控制模式，对电力机车的相应模块进行对应控制，有效抑制高反电势对系统造成的影响。

具体地，在第一种情况中，隔离接触器的卡合结果为卡合故障，牵引装置的牵引故障结果为牵引故障，则此时，不论电力机车的当前速度区间处于低速区还是高速区，为了避免系统中处于非正常运行状态的模块所产生的故障进一步扩大，应当封锁脉冲，且隔离永磁同步电机对应的当前轴以及降速运行电力机车直至停止运行，即通过第一模式控制电力机车中的相应模块。其中，对逆变模块采取了封锁脉冲，并隔离了当前轴以及降速运行电力机车直至停止运行，有效抑制了永磁同步电机的高反电势。

在第二种情况中，隔离接触器的卡合结果为卡合故障，牵引装置的牵引故障结果为非牵引故障，以及电力机车的当前速度区间为低速区时，则表明电传动系统的牵引装置中的整流模块、直流模块以及逆变模块的均不存在模块级故障，而存在偶发故障，可以安全运行状态，此时，则封锁脉冲，并且复位对应的偶发故障，而当该偶发故障被复位之后，则可以重新开启脉冲，在上述控制过程中，电力机车始终保持正常运行，即通过第二模式控制电力机车的相应模块。

在该情况中，隔离接触器的卡合结果为卡合故障，隔离接触器一直处于闭合状态。

在第三种情况中，隔离接触器的卡合结果为卡合故障，牵引装置的牵引故障结果为非牵引故障，但电力机车的当前速度区间为高速区时，此时的工况由于电力机车的当前速度区间为高速区，即使牵引装置的牵引故障结果为非牵引故障，也会对直流模块或逆变模块带来一定安全风险，电传动系统处于相对安全状态，此时封锁脉冲，且隔离永磁同步电机对应的当前轴，并降速运行电力机车。而当电力机车降速到低速区之后，再复位对应的偶发故障，待该偶发故障被复位之后，再重新开启脉冲，同时，解除当前轴的隔离，从而通过第三模式控制电力机车的相应模块。至于降速到低速区之后的具体速度可以根据实际工况进行设置，本申请实施例不作限定。在本实施例中，当电力机车降速到低速区后，首先复位对应偶发故障，待该偶发故障被复位后开启脉冲，并解除当前轴的隔离的一系列控制操作，可以有效恢复整车的动力；

但由于电力机车的当前速度区间为高速区会对直流模块或逆变模块带来一定安全风险，此时降低车速，可以有效抑制永磁同步电机产生的高反电势。

在第四种情况中，隔离接触器的卡合结果为非卡合故障，牵引装置的牵引故障结果为牵引故障，则此时，不论电力机车的当前速度区间处于低速区还是高速区，为了避免系统中处于非正常运行状态的模块所产生的故障进一步扩大，封锁脉冲，断开隔离接触器并隔离永磁同步电机对应的当前轴，以停止当前牵引装置。可以利用其他牵引装置，使得电力机车仍然正常运行，即通过第四模式控制电力机车的相应模块。其中封锁脉冲、断开隔离接触器以及当前轴被隔离，能够有效抑制高反电势对当前轴的影响。

在第五种情况中，隔离接触器的卡合结果为非卡合故障，牵引故障结果为非牵引故障，以及电力机车的当前速度为低速区，则表明当前牵引装置存在偶发故障，电力机车的电传动系统处于相对安全状态，则可以封锁脉冲，并复位对应的偶发故障，当该偶发故障被复位之后再重新开启脉冲，而电力机车始终保持正常运行，即通过第二控制模式控制电力机车的相应模块。

第六种情况，隔离接触器的卡合结果为非卡合故障，牵引装置的牵引故障结果为非牵引故障，但电力机车的当前速度区间为高速区时，此时按照预设模式减少永磁同步电机对应的负载，从而降低永磁同步电机的电流，使得该电流达到预设电流范围，之后，再封锁脉冲，以及断开隔离接触器，之后，复位对应故障，待该偶发故障被复位后再重新开启脉冲并闭合隔离接触器，而电力机车仍然正常运行，即通过第五模式控制电力机车的相应模块。其中封锁脉冲、断开隔离接触器，以及隔离当前轴，能够有效抑制高反电势对当前轴的影响。同时逐步降低该永磁同步电机当前轴上的负载之后封锁脉冲，并进行断开隔离接触器，可以有效减少隔离接触器断开时的工作电流，从而提高隔离接触器的寿命。

本实施例提供的控制方法，基于隔离接触器的卡合结果、牵引装置的牵引故障结果以及电力机车的当前速度区间确定相应的控制模式，根据对应的控制模式在电力机车及其电传动系统的不同工况中对相应的模块进行控制，与现有技术相比，非直接施加直轴去磁电流，以及频繁控制隔离接触器，在实际工况中有效抑制高反电势对电传动系统产生的影响，不会造成额外系统损耗，还避免了频繁控制隔离接触器，延长其使用寿命，保障了系统的安全可靠性。

本申请实施例还提供一种电传动系统，该电传动系统包括牵引变流器、牵引变压器以及永磁同步电机。其中牵引变流器包括TCU，TCU通过其内包括的处理器执行本申请上述方法实施例中提供的控制方法的各个步骤。

本申请实施例还提供一种电力机车，该电力机车包括本申请实施例提供的电传动系统。

值得说明的是，本申请所提供的装置实施例仅仅是示意性的，上述装置实施例中模块划分仅仅是一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个模块可以结合或者可以集成。各个模块相互之间的耦合可以是通过一些接口实现，这些接口通常是电性通信接口，但是也不排除可能是机械接口或其它的形式接口。因此，作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，也可以分布到同一个或不同设备的不同位置上。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (9)

1.一种控制方法，其特征在于，应用于电力机车的电传动系统，所述电传动系统中的每个牵引变流器包括至少两组牵引装置，每组牵引装置通过依次电连接的整流模块、直流模块、逆变模块以及隔离接触器与对应的一台永磁同步电机连接；所述方法包括：

根据所述隔离接触器的当前工作状态确定卡合结果，所述卡合结果包括卡合故障和非卡合故障；

根据牵引装置的当前工作状态确定牵引故障结果，所述牵引故障结果包括牵引故障和非牵引故障；

根据所述卡合结果、所述牵引故障结果以及所述电力机车的当前速度区间确定控制模式，以根据所述控制模式控制所述电力机车的相应模块；

其中，所述控制模式包括第一模式、第二模式、第三模式、第四模式以及第五模式中的一种；

所述第一模式包括封锁脉冲，且隔离所述永磁同步电机对应的当前轴以及降速运行所述电力机车直至停止运行，所述隔离所述永磁同步电机对应的当前轴是指关闭所述当前轴的当前工作行为；

所述第二模式包括封锁脉冲，且复位对应故障；当所述故障被复位之后再重新开启所述脉冲，所述电力机车保持正常运行；

所述第三模式包括封锁脉冲，且隔离所述永磁同步电机对应的当前轴以及降速运行所述电力机车；当所述电力机车降速到低速区之后，再复位对应故障；当所述故障被复位之后再重新开启所述脉冲，且解除所述永磁同步电机对应的当前轴的隔离，以开启所述当前轴的当前工作行为；

所述第四模式包括封锁脉冲，且断开所述隔离接触器，同时隔离所述永磁同步电机对应的当前轴以及正常运行所述电力机车；

所述第五模式包括按照预设模式减少所述永磁同步电机对应的负载，以使所述永磁同步电机的电流达到预设电流范围，再封锁脉冲以及断开所述隔离接触器，之后，再复位对应故障；当所述故障被复位之后再重新开启所述脉冲并闭合所述隔离接触器，所述电力机车保持正常运行。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述隔离接触器的当前工作状态确定卡合结果，包括：

判断所述隔离接触器的当前工作状态是否存在卡合故障；

若判断结果为是，则所述卡合结果为所述卡合故障；

若判断结果为否，则所述卡合结果为所述非卡合故障。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述牵引装置的当前工作状态确定牵引故障结果，包括：

判断所述牵引装置的当前工作状态是否存在模块级故障；

若判断结果为是，确定所述牵引故障结果为所述牵引故障；

若判断结果为否，进一步判断所述每组牵引装置的当前工作状态是否存在偶发故障；

其中，所述模块级故障为所述每组牵引装置的所述整流模块、所述直流模块以及所述逆变模块当中的任意一个存在预设故障池内的故障。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述进一步判断所述牵引装置的当前工作状态是否存在偶发故障，包括：

当所述每组牵引装置的所述整流模块、所述直流模块以及所述逆变模块当中的任意一个存在预设偶发故障池内的故障，则确定所述牵引装置的当前工作状态存在所述偶发故障，所述牵引故障结果为所述非牵引故障。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述电力机车的当前速度区间包括所述低速区和高速区；

当所述电力机车的当前速度大于零且小于预设临界阈值时，确定所述电力机车的当前速度区间为所述低速区；

当所述电力机车的当前速度大于等于所述预设临界阈值时，确定所述电力机车的当前速度区间为所述高速区。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述卡合结果、所述牵引故障结果以及所述电力机车的当前速度区间确定控制模式，以根据所述控制模式控制所述电力机车的相应模块，包括：

当所述卡合结果为所述卡合故障以及所述牵引故障结果为所述牵引故障时，通过所述第一模式控制所述电力机车的相应模块；或

当所述卡合结果为所述卡合故障，所述牵引故障结果为所述非牵引故障，同时所述电力机车的当前速度区间为所述低速区时，通过所述第二模式控制所述电力机车的相应模块；或

当所述卡合结果为所述卡合故障，所述牵引故障结果为所述非牵引故障，同时所述电力机车的当前速度区间为所述高速区时，通过所述第三模式控制所述电力机车的相应模块；或

当所述卡合结果为所述非卡合故障，所述牵引故障结果为所述牵引故障，通过所述第四模式控制所述电力机车的相应模块；或

当所述卡合结果为所述非卡合故障，所述牵引故障结果为所述非牵引故障，同时所述电力机车的速度区间为所述低速区时，通过所述第二模式控制所述电力机车的相应模块；或

当所述卡合结果为所述非卡合故障，所述牵引故障结果为所述非牵引故障，同时所述电力机车的当前速度区间为所述高速区时，通过所述第五模式控制所述电力机车的相应模块。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述封锁脉冲包括：

封锁与所述永磁同步电机对应的所述逆变模块的脉冲。

8.一种电传动系统，其特征在于，包括牵引变流器、牵引变压器以及永磁同步电机；

所述牵引变流器包括牵引控制单元，所述牵引控制单元用于执行如权利要求1-7中任一项所述的控制方法。

9.一种电力机车，其特征在于，包括如权利要求8所述的电传动系统。

Images