CN113147417A - 一种受电弓跳弓处理方法、系统及列车供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种受电弓跳弓处理方法、系统及列车供电系统，判断列车的中间直流供电回路上的直流电压是否出现异常波动；若出现异常波动，则判断列车是否存在受电弓跳弓；若存在受电弓跳弓，则在列车处于牵引工况时，控制与列车的中间直流供电回路连接的储能电路向中间直流供电回路上输出直流电，以为列车提供其在受电弓跳弓情况下运行所需的电能。可见，本申请通过增设在列车的中间直流供电回路处的储能电路，使得列车在受电弓跳弓情况下也能维持中间直流供电回路上直流电压的稳定，从而保证列车的牵引力平稳，列车得以正常运行。

Description

一种受电弓跳弓处理方法、系统及列车供电系统

技术领域

本发明涉及列车安全领域，特别是涉及一种受电弓跳弓处理方法、系统及列车供电系统。

背景技术

目前，大多数轨道交通列车均采用受电弓挂接至接触网的方式获取电能。但是，受电弓与接触网之间并不总是处于良好连接状态，有时会产生跳弓现象：受电弓与接触网之间出现短时脱离。

受电弓跳弓存在多种情况(按照跳弓发生的时间长短来划分)：

1)跳弓的时间较长，通常长达数秒甚至更长，此情况下列车和接触网之间的能量回路长时间中断，列车的控制保护系统能够获取到接触网电压中断的故障信息，然后控制列车变流器(在交流供电系统下，列车变流器包含用于整流的网侧变流器和用于逆变的机侧变流器；在直流供电系统下，列车变流器只包含机侧变流器)进入停机模式。但是，这种受电弓跳弓处理方式会导致列车无法正常运行。

2)跳弓的时间稍短，通常持续在几十毫秒或数百毫秒，此情况下列车和接触网之间的能量回路短时间中断，列车的控制保护系统还没来得及获取接触网电压中断的故障信息，只能够在短时间内获取到列车供电系统的中间直流回路的电压异常信息，然后控制机侧变流器进入停机模式。但是，这种受电弓跳弓处理方式也会导致列车无法正常运行。

3)跳弓的时间很短，通常只有数毫秒或几十毫秒，此情况下列车的控制保护系统仍没来得及获取接触网电压中断的故障信息，中间直流回路的电压也不会有较大的波动而导致电压异常，因此此情况下列车的控制保护系统不会控制列车进入停机模式，列车仍将正常运行。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种受电弓跳弓处理方法、系统及列车供电系统，通过增设在列车的中间直流供电回路处的储能电路，使得列车在受电弓跳弓情况下也能维持中间直流供电回路上直流电压的稳定，从而保证列车的牵引力平稳，列车得以正常运行。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种受电弓跳弓处理方法，应用于包含与列车的中间直流供电回路连接的储能电路的列车供电系统，包括：

判断所述列车的中间直流供电回路上的直流电压是否出现异常波动；

若出现异常波动，则判断所述列车是否存在受电弓跳弓；

若存在受电弓跳弓，则在所述列车处于牵引工况时，控制所述储能电路向所述中间直流供电回路上输出直流电，以为所述列车提供其在受电弓跳弓情况下运行所需的电能。

优选地，判断所述列车的中间直流供电回路上的直流电压是否出现异常波动的过程，包括：

获取所述中间直流供电回路上的直流电压，并判断所述直流电压是否位于预设中间回路电压范围内；

若是，则确定所述中间直流供电回路上的直流电压未出现异常波动；

若否，则确定所述中间直流供电回路上的直流电压出现异常波动。

优选地，当所述列车供电系统为交流供电系统时，判断所述列车是否存在受电弓跳弓的过程，包括：

获取所述列车的受电弓输出电压，并根据不同时间段的受电弓输出电压求取受电弓输出电压函数；

判断所述受电弓输出电压函数是否与所述受电弓对应的接触网电压函数保持一致；

若是，则确定所述列车不存在受电弓跳弓；

若否，则确定所述列车存在受电弓跳弓。

优选地，当所述列车供电系统为直流供电系统时，判断所述列车是否存在受电弓跳弓的过程，包括：

获取所述列车的受电弓输出电压，并判断所述受电弓输出电压是否位于预设网压范围内；

若是，则确定所述列车不存在受电弓跳弓；

若否，则确定所述列车存在受电弓跳弓。

优选地，所述受电弓跳弓处理方法还包括：

在所述列车处于制动工况时，将所述中间直流供电回路上返回的制动再生电能依次提供给所述列车的辅助变流器供电使用、所述储能电路充电使用，并将所述中间直流供电回路上的剩余制动再生电能经所述列车的受电弓返回接触网。

优选地，所述列车处于牵引/制动工况的判断过程，包括：

判断所述列车的机侧变流器是处于整流模式还是逆变模式；

若处于逆变模式，则确定所述列车处于牵引工况；

若处于整流模式，则确定所述列车处于制动工况。

优选地，所述列车处于牵引/制动工况的判断过程，包括：

获取所述中间直流供电回路上直流电流的电流方向；

根据所述电流方向，判断所述直流电流是向所述列车的机侧变流器方向流动还是反方向流动；

若向所述列车的机侧变流器方向流动，则确定所述列车处于牵引工况；

若反方向流动，则确定所述列车处于制动工况。

优选地，所述储能电路包括带有第一体二极管的第一开关管、带有第二体二极管的第二开关管、电感及储能元件；其中：

所述第一开关管的第一端分别与所述第一体二极管的阴极和所述中间直流供电回路的正传输端连接，所述第一开关管的第二端分别与所述第一体二极管的阳极、所述第二开关管的第一端、所述第二体二极管的阴极及所述电感的第一端连接，所述电感的第二端与所述储能元件的正端连接，所述储能元件的负端分别与所述第二开关管的第二端和所述第二体二极管的阳极连接且公共端与所述中间直流供电回路的负传输端连接；

相应的，控制所述储能电路向所述中间直流供电回路上输出直流电的过程，包括：

控制所述第二开关管导通，以控制所述储能元件向所述中间直流供电回路上输出直流电。

优选地，所述受电弓跳弓处理方法还包括：

判断所述储能元件储存的电量是否达到预设电量阈值；

若否，则在所述列车不存在受电弓跳弓或所述列车处于制动工况时，控制所述第一开关管导通，以将所述中间直流供电回路上的直流电能提供给所述储能元件充电使用，直至所述储能元件储存的电量达到预设电量阈值。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种受电弓跳弓处理系统，应用于包含与列车的中间直流供电回路连接的储能电路的列车供电系统，包括：

电压判断模块，用于判断所述列车的中间直流供电回路上的直流电压是否出现异常波动；若是，则执行跳弓判断模块；

跳弓判断模块，用于判断所述列车是否存在受电弓跳弓；若是，则执行跳弓处理模块；

跳弓处理模块，用于在所述列车处于牵引工况时，控制所述储能电路向所述中间直流供电回路上输出直流电，直至本次受电弓跳弓结束，以为所述列车提供其在受电弓跳弓情况下运行所需的电能。

优选地，所述跳弓判断模块具体用于：

当所述列车供电系统为交流供电系统时，获取所述列车的受电弓输出电压，并根据不同时间段的受电弓输出电压求取受电弓输出电压函数；

判断所述受电弓输出电压函数是否与所述受电弓对应的接触网电压函数保持一致；

若是，则确定所述列车不存在受电弓跳弓；

若否，则确定所述列车存在受电弓跳弓，而后执行所述跳弓处理模块。

所述跳弓判断模块还用于：

当所述列车供电系统为直流供电系统时，获取所述列车的受电弓输出电压，并判断所述受电弓输出电压是否位于预设网压范围内；

若是，则确定所述列车不存在受电弓跳弓；

若否，则确定所述列车存在受电弓跳弓，而后执行所述跳弓处理模块。

优选地，所述受电弓跳弓处理系统还包括：

制动处理模块，用于在所述列车处于制动工况时，将所述中间直流供电回路上返回的制动再生电能依次提供给所述列车的辅助变流器供电使用、所述储能电路充电使用，并将所述中间直流供电回路上的剩余制动再生电能经所述列车的受电弓返回接触网。

优选地，所述储能电路包括带有第一体二极管的第一开关管、带有第二体二极管的第二开关管、电感及储能元件；其中：

所述第一开关管的第一端分别与所述第一体二极管的阴极和所述中间直流供电回路的正传输端连接，所述第一开关管的第二端分别与所述第一体二极管的阳极、所述第二开关管的第一端、所述第二体二极管的阴极及所述电感的第一端连接，所述电感的第二端与所述储能元件的正端连接，所述储能元件的负端分别与所述第二开关管的第二端和所述第二体二极管的阳极连接且公共端与所述中间直流供电回路的负传输端连接；

相应的，控制所述储能电路向所述中间直流供电回路上输出直流电的过程，包括：

控制所述第二开关管导通，以控制所述储能元件向所述中间直流供电回路上输出直流电。

优选地，所述受电弓跳弓处理系统还包括：

电量判断模块，用于判断所述储能元件储存的电量是否达到预设电量阈值；若否，则执行储能充电模块；

储能充电模块，用于在所述列车不存在受电弓跳弓或所述列车处于制动工况时，控制所述第一开关管导通，以将所述中间直流供电回路上的直流电能提供给所述储能元件充电使用，直至所述储能元件储存的电量达到预设电量阈值。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种列车供电系统，包括：

与列车的中间直流供电回路连接的储能电路；

与所述储能电路的控制端连接的控制器，用于在执行自身所存储的计算机程序时实现上述任一种受电弓跳弓处理方法的步骤。

本发明提供了一种受电弓跳弓处理方法，应用于包含与列车的中间直流供电回路连接的储能电路的列车供电系统，包括：判断列车的中间直流供电回路上的直流电压是否出现异常波动；若出现异常波动，则判断列车是否存在受电弓跳弓；若存在受电弓跳弓，则在列车处于牵引工况时，控制储能电路向中间直流供电回路上输出直流电，以为列车提供其在受电弓跳弓情况下运行所需的电能。可见，本申请通过增设在列车的中间直流供电回路处的储能电路，使得列车在受电弓跳弓情况下也能维持中间直流供电回路上直流电压的稳定，从而保证列车的牵引力平稳，列车得以正常运行。

本发明还提供了一种受电弓跳弓处理系统及列车供电系统，与上述跳弓处理方法具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种受电弓跳弓处理方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种列车供电系统的原理示意图；

图3为本发明实施例提供的一种受电弓跳弓处理系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种受电弓跳弓处理方法、系统及列车供电系统，通过增设在列车的中间直流供电回路处的储能电路，使得列车在受电弓跳弓情况下也能维持中间直流供电回路上直流电压的稳定，从而保证列车的牵引力平稳，列车得以正常运行。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种受电弓跳弓处理方法的流程图。

该受电弓跳弓处理方法应用于包含与列车的中间直流供电回路连接的储能电路的列车供电系统，包括：

步骤S1：判断列车的中间直流供电回路上的直流电压是否出现异常波动；若是，则执行步骤S2。

步骤S2：判断列车是否存在受电弓跳弓；若是，则执行步骤S3。

步骤S3：在列车处于牵引工况时，控制储能电路向中间直流供电回路上输出直流电，以为列车提供其在受电弓跳弓情况下运行所需的电能。

具体地，当列车供电系统为交流供电系统时，交流供电系统由依次连接的受电弓、降压变压器、网侧变流器及机侧变流器等组成(此时网侧变流器和机侧变流器之间连接的供电回路为列车的中间直流供电回路)。其中，受电弓用于将接触网上的交流电能引导到列车上来；降压变压器用于将受电弓引导的交流电能进行降压及电气隔离处理；网侧变流器用于将降压变压器输出的交流电能整流成直流电能，并将直流电能供至中间直流供电回路；中间直流供电回路用于完成滤波、缓冲能量等功能；机侧变流器用于将中间直流供电回路上传输的直流电能逆变成交流电能，以将交流电能供给列车电机使用，从而完成列车驱动电机的启停和速度控制等功能。

当列车供电系统为直流供电系统时，直流供电系统相比于交流供电系统而言，除了没有降压变压器和网侧变流器以外，其它的组成部分基本相同，仍包含受电弓和机侧变流器等(此时受电弓和机侧变流器之间连接的供电回路为列车的中间直流供电回路)。其中，受电弓用于将接触网上的直流电能引导到列车上来；中间直流供电回路用于完成滤波、缓冲能量等功能；机侧变流器用于将中间直流供电回路上传输的直流电能逆变成交流电能，以将交流电能供给列车电机使用，从而完成列车驱动电机的启停和速度控制等功能。

已知受电弓跳弓存在多种情况(按照跳弓发生的时间长短来划分)：1)跳弓的时间较长，通常长达数秒甚至更长。2)跳弓的时间稍短，通常持续在几十毫秒或数百毫秒。3)跳弓的时间很短，通常只有数毫秒或几十毫秒。对于1)和2)两种情况，都存在如下问题：列车的中间直流供电回路的电压会因较大的波动而导致电压异常，即中间直流供电回路上的直流电压不够稳定，导致列车的牵引力不够平稳，列车无法正常运行。而对于3)这种情况，中间直流供电回路的电压不会有较大的波动而导致电压异常，列车可正常运行。

基于此，本申请先判断列车的中间直流供电回路上的直流电压是否出现异常波动，若出现异常波动，说明列车可能出现受电弓跳弓情况(这里之所以说可能，是因为导致中间直流供电回路上直流电压异常波动的原因不止有受电弓跳弓这一种原因)；若未出现异常波动，说明列车未出现受电弓跳弓情况。

若出现异常波动，本申请需再判断列车是否存在受电弓跳弓，若存在受电弓跳弓，则在列车处于牵引工况时，控制与中间直流供电回路连接的储能电路向中间直流供电回路上输出直流电，直至本次受电弓跳弓结束，目的是实现列车在受电弓跳弓情况下也能维持中间直流供电回路上直流电压的稳定，从而保证列车的牵引力平稳，列车在受电弓跳弓情况下也得以正常运行；若不存在受电弓跳弓，说明是其它原因导致的中间直流供电回路上直流电压异常波动，需另行检查处理。

本发明提供了一种受电弓跳弓处理方法，应用于包含与列车的中间直流供电回路连接的储能电路的列车供电系统，包括：判断列车的中间直流供电回路上的直流电压是否出现异常波动；若出现异常波动，则判断列车是否存在受电弓跳弓；若存在受电弓跳弓，则在列车处于牵引工况时，控制储能电路向中间直流供电回路上输出直流电，以为列车提供其在受电弓跳弓情况下运行所需的电能。可见，本申请通过增设在列车的中间直流供电回路处的储能电路，使得列车在受电弓跳弓情况下也能维持中间直流供电回路上直流电压的稳定，从而保证列车的牵引力平稳，列车得以正常运行。

在上述实施例的基础上：

作为一种可选的实施例，判断列车的中间直流供电回路上的直流电压是否出现异常波动的过程，包括：

获取中间直流供电回路上的直流电压，并判断直流电压是否位于预设中间回路电压范围内；

若是，则确定中间直流供电回路上的直流电压未出现异常波动；

若否，则确定中间直流供电回路上的直流电压出现异常波动。

具体地，本申请提前为列车的中间直流供电回路上的直流电压设置一个中间回路电压范围，设置原理为：若中间直流供电回路上的直流电压在所设中间回路电压范围内，说明中间直流供电回路上的直流电压未出现异常波动；若中间直流供电回路上的直流电压未在所设中间回路电压范围内，说明中间直流供电回路上的直流电压出现异常波动。

基于此，本申请获取列车的中间直流供电回路上的直流电压，具体可通过设置于中间直流供电回路上的电压检测元件检测得到，然后判断中间直流供电回路上的直流电压是否位于预设中间回路电压范围内，若位于预设中间回路电压范围内，则确定中间直流供电回路上的直流电压未出现异常波动；若不位于预设中间回路电压范围内，则确定中间直流供电回路上的直流电压出现异常波动。

作为一种可选的实施例，当列车供电系统为交流供电系统时，判断列车是否存在受电弓跳弓的过程，包括：

获取列车的受电弓输出电压，并根据不同时间段的受电弓输出电压求取受电弓输出电压函数；

判断受电弓输出电压函数是否与受电弓对应的接触网电压函数保持一致；

若是，则确定列车不存在受电弓跳弓；

若否，则确定列车存在受电弓跳弓。

具体地，当列车供电系统为交流供电系统时，列车的受电弓用于将接触网上的交流电能引导到列车上来，即在受电弓与接触网良好连接的情况下，受电弓输出电压等于接触网交流电压。也就是说，在受电弓与接触网良好连接的情况下，随着时间变化的受电弓输出电压形成的电压函数与随着时间变化的接触网交流电压形成的电压函数保持一致。

基于此，本申请获取列车的受电弓输出电压，具体可通过设置于受电弓输出一侧的电压检测元件检测得到，并根据不同时间段的受电弓输出电压求取受电弓输出电压函数，然后判断受电弓输出电压函数是否与受电弓对应的接触网电压函数(提前设置好)保持一致(允许存在一定偏差)；若保持一致，则确定列车不存在受电弓跳弓；若未保持一致，则确定列车存在受电弓跳弓。

作为一种可选的实施例，当列车供电系统为直流供电系统时，判断列车是否存在受电弓跳弓的过程，包括：

获取列车的受电弓输出电压，并判断受电弓输出电压是否位于预设网压范围内；

若是，则确定列车不存在受电弓跳弓；

若否，则确定列车存在受电弓跳弓。

具体地，当列车供电系统为直流供电系统时，列车的受电弓用于将接触网上的直流电能引导到列车上来，即在受电弓与接触网良好连接的情况下，受电弓输出电压等于接触网直流电压，所以本申请提前为列车的受电弓输出电压设置一个网压范围(实际等于受电弓挂接的接触网的直流电压范围)，设置原理为：若列车的受电弓输出电压在所设网压范围内，说明列车的受电弓与接触网之间未出现脱离，即列车不存在受电弓跳弓；若列车的受电弓输出电压不在所设网压范围内，说明列车的受电弓与接触网之间出现脱离，即列车存在受电弓跳弓。

基于此，本申请获取列车的受电弓输出电压，然后判断受电弓输出电压是否位于预设网压范围内，若位于预设网压范围内，则确定列车不存在受电弓跳弓；若不位于预设网压范围内，则确定列车存在受电弓跳弓。

作为一种可选的实施例，受电弓跳弓处理方法还包括：

在列车处于制动工况时，将中间直流供电回路上返回的制动再生电能依次提供给列车的辅助变流器供电使用、储能电路充电使用，并将中间直流供电回路上的剩余制动再生电能经列车的受电弓返回接触网。

进一步地，在列车处于制动工况时，机侧变流器用于将列车电机制动产生的交流电能整流为直流电能，并将直流电能返回至中间直流供电回路。中间直流供电回路上返回的制动再生电能优先提供给列车的辅助变流器(辅助变流器的输入端与中间直流供电回路连接，辅助变流器的输出端与列车上的用电设备(如空调等)连接)供电使用。一般来说，中间直流供电回路上返回的制动再生电能功率较大，辅助变流器使用不完，所以本申请将中间直流供电回路上的剩余制动再生电能提供给储能电路充电使用，目的是让储能电路储存的电能保持充足，以备后续在列车受电弓跳弓情况下为中间直流供电回路提供电能使用。如果储能电路充完足够的电之后，中间直流供电回路上还有剩余的制动再生电能，则将中间直流供电回路上的剩余制动再生电能经列车的受电弓返回接触网(前提：受电弓与接触网良好连接)。

作为一种可选的实施例，列车处于牵引/制动工况的判断过程，包括：

判断列车的机侧变流器是处于整流模式还是逆变模式；

若处于逆变模式，则确定列车处于牵引工况；

若处于整流模式，则确定列车处于制动工况。

具体地，在列车处于牵引工况时，受电弓用于将接触网上的交流电能引导到列车上来；降压变压器用于将受电弓引导的交流电能进行降压及电气隔离处理；网侧变流器用于将降压变压器输出的交流电能整流成直流电能，并将直流电能供至中间直流供电回路；中间直流供电回路用于完成滤波、缓冲能量等功能；机侧变流器用于将中间直流供电回路上传输的直流电能逆变成交流电能，以将交流电能供给列车电机牵引使用。

在列车处于制动工况时，与牵引工况的工作过程正好反过来，机侧变流器用于将列车电机制动产生的交流电能整流为直流电能，并将直流电能返回至中间直流供电回路(中间直流供电回路上返回的直流电能的使用在上述实施例中已作介绍，本申请在此不再赘述)。

基于此，本申请可根据机侧变流器的控制模式反馈情况确定列车是处于牵引工况还是处于制动工况，具体是判断机侧变流器的控制模式是处于整流模式还是逆变模式；若处于逆变模式，则确定列车处于牵引工况；若处于整流模式，则确定列车处于制动工况。

作为一种可选的实施例，列车处于牵引/制动工况的判断过程，包括：

获取中间直流供电回路上直流电流的电流方向；

根据电流方向，判断直流电流是向列车的机侧变流器方向流动还是反方向流动；

若向列车的机侧变流器方向流动，则确定列车处于牵引工况；

若反方向流动，则确定列车处于制动工况。

具体地，考虑到在列车处于牵引工况时，列车的中间直流供电回路上直流电流的电流方向是从中间直流供电回路流向机侧变流器；在列车处于制动工况时，列车的中间直流供电回路上直流电流的电流方向是从机侧变流器流向中间直流供电回路，所以本申请可获取中间直流供电回路上直流电流的电流方向，然后根据中间直流供电回路上直流电流的电流方向，判断中间直流供电回路上的直流电流是向列车的机侧变流器方向流动还是反方向流动；若向列车的机侧变流器方向流动，则确定列车处于牵引工况；若反方向流动，则确定列车处于制动工况。

请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种列车供电系统的原理示意图。

作为一种可选的实施例，储能电路包括带有第一体二极管D1的第一开关管Q1、带有第二体二极管D2的第二开关管Q2、电感L及储能元件C；其中：

第一开关管Q1的第一端分别与第一体二极管D1的阴极和中间直流供电回路的正传输端连接，第一开关管Q1的第二端分别与第一体二极管D1的阳极、第二开关管Q2的第一端、第二体二极管D2的阴极及电感L的第一端连接，电感L的第二端与储能元件C的正端连接，储能元件C的负端分别与第二开关管Q2的第二端和第二体二极管D2的阳极连接且公共端与中间直流供电回路的负传输端连接；

相应的，控制储能电路向中间直流供电回路上输出直流电的过程，包括：

控制第二开关管Q2导通，以控制储能元件C向中间直流供电回路上输出直流电。

具体地，本申请的储能电路包括带有第一体二极管D1的第一开关管Q1、带有第二体二极管D2的第二开关管Q2、电感L及储能元件C(如电池、超级电容、超级电容+电池等)，其工作原理为：

在列车处于牵引工况时，若列车的中间直流供电回路上的直流电压出现异常波动且列车存在受电弓跳弓，则控制第二开关管Q2导通，此情况下储能元件C向中间直流供电回路上输出直流电，以为列车提供其在受电弓跳弓情况下运行所需的电能。

在列车处于制动工况时，若列车的辅助变流器使用不完中间直流供电回路上返回的制动再生电能，则控制第一开关管Q1导通，以利用中间直流供电回路上的剩余制动再生电能为储能元件C充电，目的是让储能电路储存的电能保持充足，以备后续在列车受电弓跳弓情况下为中间直流供电回路提供电能使用。

需要说明的是，本申请的储能电路并不只限定于图2中的储能电路拓扑，只要能匹配中间直流供电回路电压和储能元件电压的所有升降压DC/DC(直流/直流)拓扑都是可行的。此外，图2中的储能支路只给出了一个支路，但实际应用中可根据储能容量需求来设置合适条数的储能支路，本申请在此不做特别的限定。

作为一种可选的实施例，受电弓跳弓处理方法还包括：

判断储能元件储存的电量是否达到预设电量阈值；

若否，则在列车不存在受电弓跳弓或列车处于制动工况时，控制第一开关管导通，以将中间直流供电回路上的直流电能提供给储能元件充电使用，直至储能元件储存的电量达到预设电量阈值。

进一步地，本申请可提前为储能元件储存的电量设置一个电量阈值，所设置的电量阈值不能过大，否则在列车存在受电弓跳弓情况且列车处于制动工况时，储能元件所能吸收的中间直流供电回路上的制动再生电能过少，导致中间直流供电回路上有剩余的制动再生电能无法被完全吸收；所设置的电量阈值也不能过小，否则在列车受电弓跳弓情况下可能无法为中间直流供电回路提供充足使用的电能。

基于此，本申请可设置电量阈值为50％，然后判断储能元件储存的电量是否达到预设电量阈值；若未达到预设电量阈值，则在下述两种情况下可为储能元件充电：1)主动充电：在列车不存在受电弓跳弓时，控制第一开关管导通，可利用接触网提供给中间直流供电回路上的直流电能为储能元件充电，直至储能元件储存的电量达到预设电量阈值；2)制动充电：在列车处于制动工况时，控制第一开关管导通，可利用列车电机制动提供给中间直流供电回路上的制动再生电能为储能元件充电，直至储能元件储存的电量达到预设电量阈值。

请参照图3，图3为本发明实施例提供的一种受电弓跳弓处理系统的结构示意图。

该受电弓跳弓处理系统应用于包含与列车的中间直流供电回路连接的储能电路的列车供电系统，包括：

电压判断模块1，用于判断列车的中间直流供电回路上的直流电压是否出现异常波动；若是，则执行跳弓判断模块2；

跳弓判断模块2，用于判断列车是否存在受电弓跳弓；若是，则执行跳弓处理模块3；

跳弓处理模块3，用于在列车处于牵引工况时，控制储能电路向中间直流供电回路上输出直流电，直至本次受电弓跳弓结束，以为列车提供其在受电弓跳弓情况下运行所需的电能。

作为一种可选的实施例，跳弓判断模块2具体用于：

当列车供电系统为交流供电系统时，获取列车的受电弓输出电压，并根据不同时间段的受电弓输出电压求取受电弓输出电压函数；

判断受电弓输出电压函数是否与受电弓对应的接触网电压函数保持一致；

若是，则确定列车不存在受电弓跳弓；

若否，则确定列车存在受电弓跳弓，而后执行跳弓处理模块。

跳弓判断模块2还用于：

当列车供电系统为直流供电系统时，获取列车的受电弓输出电压，并判断受电弓输出电压是否位于预设网压范围内；

若是，则确定列车不存在受电弓跳弓；

若否，则确定列车存在受电弓跳弓，而后执行跳弓处理模块。

作为一种可选的实施例，受电弓跳弓处理系统还包括：

制动处理模块，用于在列车处于制动工况时，将中间直流供电回路上返回的制动再生电能依次提供给列车的辅助变流器供电使用、储能电路充电使用，并将中间直流供电回路上的剩余制动再生电能经列车的受电弓返回接触网。

作为一种可选的实施例，储能电路包括带有第一体二极管的第一开关管、带有第二体二极管的第二开关管、电感及储能元件；其中：

第一开关管的第一端分别与第一体二极管的阴极和中间直流供电回路的正传输端连接，第一开关管的第二端分别与第一体二极管的阳极、第二开关管的第一端、第二体二极管的阴极及电感的第一端连接，电感的第二端与储能元件的正端连接，储能元件的负端分别与第二开关管的第二端和第二体二极管的阳极连接且公共端与中间直流供电回路的负传输端连接；

相应的，控制储能电路向中间直流供电回路上输出直流电的过程，包括：

控制第二开关管导通，以控制储能元件向中间直流供电回路上输出直流电。

作为一种可选的实施例，受电弓跳弓处理系统还包括：

电量判断模块，用于判断储能元件储存的电量是否达到预设电量阈值；若否，则执行储能充电模块；

储能充电模块，用于在列车不存在受电弓跳弓或列车处于制动工况时，控制第一开关管导通，以将中间直流供电回路上的直流电能提供给储能元件充电使用，直至储能元件储存的电量达到预设电量阈值。

本申请提供的跳弓处理系统的介绍请参考上述跳弓处理方法的实施例，本申请在此不再赘述。

本申请还提供了一种列车供电系统，包括：

与列车的中间直流供电回路连接的储能电路；

与储能电路的控制端连接的控制器，用于在执行自身所存储的计算机程序时实现上述任一种受电弓跳弓处理方法的步骤。

本申请提供的列车供电系统的介绍请参考上述跳弓处理方法的实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种受电弓跳弓处理方法，其特征在于，应用于包含与列车的中间直流供电回路连接的储能电路的列车供电系统，包括：

判断所述列车的中间直流供电回路上的直流电压是否出现异常波动；

若出现异常波动，则判断所述列车是否存在受电弓跳弓；

若存在受电弓跳弓，则在所述列车处于牵引工况时，控制所述储能电路向所述中间直流供电回路上输出直流电，以为所述列车提供其在受电弓跳弓情况下运行所需的电能。

2.如权利要求1所述的受电弓跳弓处理方法，其特征在于，判断所述列车的中间直流供电回路上的直流电压是否出现异常波动的过程，包括：

获取所述中间直流供电回路上的直流电压，并判断所述直流电压是否位于预设中间回路电压范围内；

若是，则确定所述中间直流供电回路上的直流电压未出现异常波动；

若否，则确定所述中间直流供电回路上的直流电压出现异常波动。

3.如权利要求1所述的受电弓跳弓处理方法，其特征在于，当所述列车供电系统为交流供电系统时，判断所述列车是否存在受电弓跳弓的过程，包括：

获取所述列车的受电弓输出电压，并根据不同时间段的受电弓输出电压求取受电弓输出电压函数；

判断所述受电弓输出电压函数是否与所述受电弓对应的接触网电压函数保持一致；

若是，则确定所述列车不存在受电弓跳弓；

若否，则确定所述列车存在受电弓跳弓。

4.如权利要求1所述的受电弓跳弓处理方法，其特征在于，当所述列车供电系统为直流供电系统时，判断所述列车是否存在受电弓跳弓的过程，包括：

获取所述列车的受电弓输出电压，并判断所述受电弓输出电压是否位于预设网压范围内；

若是，则确定所述列车不存在受电弓跳弓；

若否，则确定所述列车存在受电弓跳弓。

5.如权利要求1所述的受电弓跳弓处理方法，其特征在于，所述受电弓跳弓处理方法还包括：

在所述列车处于制动工况时，将所述中间直流供电回路上返回的制动再生电能依次提供给所述列车的辅助变流器供电使用、所述储能电路充电使用，并将所述中间直流供电回路上的剩余制动再生电能经所述列车的受电弓返回接触网。

6.如权利要求5所述的受电弓跳弓处理方法，其特征在于，所述列车处于牵引/制动工况的判断过程，包括：

判断所述列车的机侧变流器是处于整流模式还是逆变模式；

若处于逆变模式，则确定所述列车处于牵引工况；

若处于整流模式，则确定所述列车处于制动工况。

7.如权利要求5所述的受电弓跳弓处理方法，其特征在于，所述列车处于牵引/制动工况的判断过程，包括：

获取所述中间直流供电回路上直流电流的电流方向；

根据所述电流方向，判断所述直流电流是向所述列车的机侧变流器方向流动还是反方向流动；

若向所述列车的机侧变流器方向流动，则确定所述列车处于牵引工况；

若反方向流动，则确定所述列车处于制动工况。

8.如权利要求1-7任一项所述的受电弓跳弓处理方法，其特征在于，所述储能电路包括带有第一体二极管的第一开关管、带有第二体二极管的第二开关管、电感及储能元件；其中：

所述第一开关管的第一端分别与所述第一体二极管的阴极和所述中间直流供电回路的正传输端连接，所述第一开关管的第二端分别与所述第一体二极管的阳极、所述第二开关管的第一端、所述第二体二极管的阴极及所述电感的第一端连接，所述电感的第二端与所述储能元件的正端连接，所述储能元件的负端分别与所述第二开关管的第二端和所述第二体二极管的阳极连接且公共端与所述中间直流供电回路的负传输端连接；

相应的，控制所述储能电路向所述中间直流供电回路上输出直流电的过程，包括：

控制所述第二开关管导通，以控制所述储能元件向所述中间直流供电回路上输出直流电。

9.如权利要求8所述的受电弓跳弓处理方法，其特征在于，所述受电弓跳弓处理方法还包括：

判断所述储能元件储存的电量是否达到预设电量阈值；

若否，则在所述列车不存在受电弓跳弓或所述列车处于制动工况时，控制所述第一开关管导通，以将所述中间直流供电回路上的直流电能提供给所述储能元件充电使用，直至所述储能元件储存的电量达到预设电量阈值。

10.一种受电弓跳弓处理系统，其特征在于，应用于包含与列车的中间直流供电回路连接的储能电路的列车供电系统，包括：

电压判断模块，用于判断所述列车的中间直流供电回路上的直流电压是否出现异常波动；若是，则执行跳弓判断模块；

跳弓判断模块，用于判断所述列车是否存在受电弓跳弓；若是，则执行跳弓处理模块；

跳弓处理模块，用于在所述列车处于牵引工况时，控制所述储能电路向所述中间直流供电回路上输出直流电，直至本次受电弓跳弓结束，以为所述列车提供其在受电弓跳弓情况下运行所需的电能。

11.如权利要求10所述的受电弓跳弓处理系统，其特征在于，所述跳弓判断模块具体用于：

当所述列车供电系统为交流供电系统时，获取所述列车的受电弓输出电压，并根据不同时间段的受电弓输出电压求取受电弓输出电压函数；

判断所述受电弓输出电压函数是否与所述受电弓对应的接触网电压函数保持一致；

若是，则确定所述列车不存在受电弓跳弓；

若否，则确定所述列车存在受电弓跳弓，而后执行所述跳弓处理模块；

所述跳弓判断模块还用于：

当所述列车供电系统为直流供电系统时，获取所述列车的受电弓输出电压，并判断所述受电弓输出电压是否位于预设网压范围内；

若是，则确定所述列车不存在受电弓跳弓；

若否，则确定所述列车存在受电弓跳弓，而后执行所述跳弓处理模块。

12.如权利要求10所述的受电弓跳弓处理系统，其特征在于，所述受电弓跳弓处理系统还包括：

制动处理模块，用于在所述列车处于制动工况时，将所述中间直流供电回路上返回的制动再生电能依次提供给所述列车的辅助变流器供电使用、所述储能电路充电使用，并将所述中间直流供电回路上的剩余制动再生电能经所述列车的受电弓返回接触网。

13.如权利要求10-12任一项所述的受电弓跳弓处理系统，其特征在于，所述储能电路包括带有第一体二极管的第一开关管、带有第二体二极管的第二开关管、电感及储能元件；其中：

所述第一开关管的第一端分别与所述第一体二极管的阴极和所述中间直流供电回路的正传输端连接，所述第一开关管的第二端分别与所述第一体二极管的阳极、所述第二开关管的第一端、所述第二体二极管的阴极及所述电感的第一端连接，所述电感的第二端与所述储能元件的正端连接，所述储能元件的负端分别与所述第二开关管的第二端和所述第二体二极管的阳极连接且公共端与所述中间直流供电回路的负传输端连接；

相应的，控制所述储能电路向所述中间直流供电回路上输出直流电的过程，包括：

控制所述第二开关管导通，以控制所述储能元件向所述中间直流供电回路上输出直流电。

14.如权利要求13所述的受电弓跳弓处理系统，其特征在于，所述受电弓跳弓处理系统还包括：

电量判断模块，用于判断所述储能元件储存的电量是否达到预设电量阈值；若否，则执行储能充电模块；

储能充电模块，用于在所述列车不存在受电弓跳弓或所述列车处于制动工况时，控制所述第一开关管导通，以将所述中间直流供电回路上的直流电能提供给所述储能元件充电使用，直至所述储能元件储存的电量达到预设电量阈值。

15.一种列车供电系统，其特征在于，包括：

与列车的中间直流供电回路连接的储能电路；

与所述储能电路的控制端连接的控制器，用于在执行自身所存储的计算机程序时实现如权利要求1-9任一项所述的受电弓跳弓处理方法的步骤。

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