CN115275969A - 磁悬浮列车供电装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁悬浮列车供电装置及方法，该供电装置包括：多个变流器和控制器，变流器中的牵引逆变器模块包括切换器和串联连接的多个逆变器基本单元，所述逆变器基本单元的工作状态包括电感模式和变压器模式，所述逆变器基本单元包括逆变器和变压器，对于任意工作中的变流器，通过所述切换器改变不同磁悬浮列车运行速度下的多个逆变器基本单元的工作状态，并同时通过所述控制器与所述切换器相配合以调整所述不同磁悬浮列车运行速度下的多个逆变器基本单元的输出。本发明方法能够解决现有供电方法单一电感模式下输出电压不够，无法满足牵引需求的技术问题。

Description

磁悬浮列车供电装置及方法

技术领域

本发明属于磁浮牵引控制技术领域，特别是超高速磁悬浮列车的牵引逆变器控制，具体涉及一种磁悬浮列车供电装置及方法。

背景技术

超高速磁悬浮列车采用超导直线电机驱动，系统需要大容量牵引逆变器来驱动列车，牵引逆变器有电感模式与变压器模式两种输出方式。但是如果输出频率低，由于逆变器要带输出变压器，直流偏置会导致变压器偏磁问题的产生，因此在低频区域采用电感模式直接输出方式，在一定频率之后再切换到变压器模式。

由于磁悬浮列车地面牵引供电系统采用分段供电方式，电感模式与变压器模式切换在过分段过程中完成，现有方案是在一个分段之内采用相同的电压输出方式，在分段结束之后才从电感模式切换到变压器模式。在分段长度固定的情况下，会出现在模式切换点之前逆变器输出频率已经超出电感模式的工作范围，导致变流器输出电压趋于饱和，不能达到理论输出电压，从而列车推力下降，无法满足牵引需求。

发明内容

本发明提供一种磁悬浮列车供电装置及方法，以解决上述现有技术中存在的技术问题。

本发明的技术解决方案为：

根据一方面，提供一种磁悬浮列车供电装置，该供电装置包括：多个变流器和控制器，多个变流器用于对磁悬浮列车进行分段供电，任意所述变流器包括牵引逆变器模块；其中，所述牵引逆变器模块包括切换器和串联连接的多个逆变器基本单元，所述逆变器基本单元的工作状态包括电感模式和变压器模式，所述逆变器基本单元包括逆变器和变压器，对于任意工作中的变流器，通过所述切换器改变不同磁悬浮列车运行速度下的多个逆变器基本单元的工作状态，并同时通过所述控制器与所述切换器相配合以控制所述不同磁悬浮列车运行速度下的多个逆变器基本单元的输出。

进一步地，所述通过所述切换器改变不同磁悬浮列车运行速度下的多个逆变器基本单元的工作状态，并同时通过所述控制器与所述切换器相配合以调整所述不同磁悬浮列车运行速度下的多个逆变器基本单元的输出包括：

当磁悬浮列车运行速度小于第一设定阈值时，由所述切换器控制第一通路连接输出第一电压；第一通路状态下，多个逆变器基本单元中的其中一个工作在电感模式，其余逆变器基本单元工作在变压器模式，所述第一电压由控制器控制工作在电感模式的逆变器基本单元输出；同时，所述控制器还控制其余逆变器基本单元输出电压为0；

当磁悬浮列车运行速度大于等于第一设定阈值且小于第二设定阈值时，由所述切换器控制所述第一通路连接输出第二电压，所述控制器控制第二电压由不同工作模式下的多个逆变器基本单元共同输出并对不同工作模式下的多个逆变器输出电压大小进行调节；

当磁悬浮列车运行速度大于等于第二设定阈值时，由所述切换器控制第二通路连接输出第三电压；第二通路状态下，多个逆变器基本单元均工作在变压器模式，所述控制器控制第三电压由工作在变压器模式下的多个逆变器基本单元共同提供；

其中，当磁悬浮列车运行速度大于等于第一设定阈值且小于第二设定阈值时，对应的逆变器工作频率处于电感模式和变压器模式逆变器工作频率重合的区间。

进一步地，所述控制器控制第二电压由不同工作模式下的多个逆变器基本单元共同输出并对不同工作模式下的多个逆变器输出电压大小进行调节包括：

所述控制器通过调整电压分配系数a以实现对工作在电感模式下的逆变器基本单元的输出电压u_o1和工作在变压器模式下的其余逆变器基本单元的总的输出电压u_o2进行调节，并且随着磁悬浮列车运行速度的逐渐提升，相应的，所述控制器控制所述电压分配系数a逐渐增加；其中，输出电压u_o1和u_o2分别如下式所示：

u_o1＝(1-a)*u；

u_o2＝a*u；

式中，u为变流器总的输出电压；a为电压分配系数。

进一步地，所述牵引逆变器模块包括串联连接的四个逆变器基本单元。

进一步地，所述逆变器基本单元由两个串联后逆变器和变压器串联组成。

进一步地，所述逆变器为三电平逆变器，所述变压器为开绕组变压器。

进一步地，所述第一设定阈值包括108km/h；所述第二设定阈值包括140.4km/h。

根据另一方面，提供一种磁悬浮列车供电方法，该方法基于上述的供电装置对磁悬浮列车进行供电。

进一步地，所述的供电方法包括：

步骤一，实时判断磁悬浮列车运行速度的大小，其中，当磁悬浮列车运行速度小于第一设定阈值时，则转至步骤二；当磁悬浮列车运行速度大于等于第一设定阈值且小于第二设定阈值时，则转至步骤三；当磁悬浮列车运行速度大于等于第二设定阈值时，则转至步骤四，其中，当磁悬浮列车运行速度大于等于第一设定阈值且小于第二设定阈值时，对应的逆变器工作频率处于电感模式和变压器模式逆变器工作频率重合的区间；

步骤二、由所述切换器控制第一通路连接输出第一电压；第一通路状态下，多个逆变器基本单元中的其中一个工作在电感模式，其余逆变器基本单元工作在变压器模式，所述第一电压由控制器控制工作在电感模式的逆变器基本单元输出；同时，所述控制器还控制其余逆变器基本单元输出电压为0；

步骤三、由所述切换器控制所述第一通路连接输出第二电压，所述控制器控制第二电压由不同工作模式下的多个逆变器基本单元共同输出并对不同工作模式下的多个逆变器输出电压大小进行调节；

步骤四、由所述切换器控制第二通路连接输出第三电压；第二通路状态下，多个逆变器基本单元均工作在变压器模式，所述控制器控制第三电压由工作在变压器模式下的多个逆变器基本单元共同提供。

进一步地，步骤三中，所述控制器控制第二电压由不同工作模式下的多个逆变器基本单元共同输出并对不同工作模式下的多个逆变器输出电压大小进行调节包括：

所述控制器通过调整电压分配系数a以实现对工作在电感模式下的逆变器基本单元的输出电压u_o1和工作在变压器模式下的其余逆变器基本单元的总的输出电压u_o2进行调节，并且随着磁悬浮列车运行速度的逐渐提升，相应的，所述控制器控制所述电压分配系数a逐渐增加；其中，输出电压u_o1和u_o2分别如下式所示：

u_o1＝(1-a)*u；

u_o2＝a*u；

式中，u为变流器总的输出电压；a为电压分配系数。

应用上述技术方案，将变流器中的牵引逆变器模块配置包括多个串联连接的逆变器基本单元，同时设计控制策略使得切换器和控制器相配合控制该多个串联连接的逆变器基本单元的工作状态和输出，这样在电感模式逆变器输出电压不够时(电感模式逆变器工作频率和变压器模式逆变器工作频率重合区间)，本发明只需通过切换开关控制电感模式基本单元和变压器模式基本单元串联输出，同时配合控制器调整该不同工作状态下的基本单元的输出电压(例如使电感模式基本单元分配电压逐渐减少，同时使变压器模式下基本单元分配电压逐渐增加)，使不同工作状态的基本单元共同工作输出所需电压，能够克服单一电感模式逆变器输出电压不够的问题，以满足牵引需求，解决了单一电感模式逆变器输出电压不够导致推力下降的问题。

附图说明

图1示出了现有牵引变电所内部结构示意图；

图2示出了现有磁悬浮列车双端供电牵引供电系统架构；

图3示出了根据本发明实施例提供的牵引逆变器模块结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例提供的电感与变压器模式切换策略。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的一个实施例中，提供一种磁悬浮列车供电装置，该供电装置包括多个变流器和控制器，多个变流器用于对磁悬浮列车进行分段供电，任意所述变流器包括牵引逆变器模块；其中，所述牵引逆变器模块包括切换器和串联连接的多个逆变器基本单元，所述逆变器基本单元的工作状态包括电感模式和变压器模式，所述逆变器基本单元包括逆变器和变压器，对于任意工作中的变流器，通过所述切换器改变不同磁悬浮列车运行速度下的多个逆变器基本单元的工作状态，并同时通过所述控制器与所述切换器相配合以控制所述不同磁悬浮列车运行速度下的多个逆变器基本单元的输出。

也即，本发明实施例创新性设计牵引逆变器模块包括串联连接的多个逆变器基本单元，并通过切换器实现多个逆变器基本单元工作在不同模式下，本领域技术人员知晓，逆变器与电感连接时即工作在电感模式，逆变器与变压器连接时即工作在变压器模式，此时通过切换器即可改变逆变器基本单元的工作状态，使其具有两种工作模式，具体的设计手段很容易实现(例如在变压器原边绕组中间增加抽头输出)，在此不再详细赘述。

其中，切换器是一种切换装置，如采用一开关(Switch)等，本发明实施例对此不作具体限定，可以根据实际需求选择。

如图1所示，图1示出了现有牵引变电所内部结构示意图，也即现有磁悬浮列车供电设备，包括三个变流器，变流器整体可以看成包括整流器模块和牵引逆变器模块组成，每台变流器由输入开关、输入变压器、输入整流器、直流连接、输出逆变器、输出变压器和输出开关组成，输入开关连接输入变压器然后与输入整流器相连，将三相交流电转化为直流电，然后通过直流连接环节与输出逆变器连接，将直流电转化为交流电，通过后续连接的输出变压器以及输出开关进行输出，其中输入开关、输入变压器、输入整流器即构成整流器模块，输出逆变器、输出变压器和输出开关即构成牵引逆变器模块。

如图3所示，本发明实施例的供电装置对变流器中的牵引逆变器模块进行改进，为了达到更高输出电压等级，在目前输出仅有一台变压器的基础之上设计全新拓扑，也即由逆变器与变压器组成一个基本单元，直流变三相交流的每相由四个基本单元串联而成，通过输出变压器和输出开关(切换器)将电能输出经线路电缆为磁悬浮列车电机地面模组供电。

由于本发明实施例将变流器中的牵引逆变器模块配置包括多个串联连接的逆变器基本单元，同时设计控制策略使得切换器和控制器相配合控制该多个串联连接的逆变器基本单元的工作状态和输出，这样在电感模式逆变器输出电压不够时(电感模式逆变器工作频率和变压器模式逆变器工作频率重合区间)，本发明只需通过切换开关控制电感模式基本单元和变压器模式基本单元串联输出，同时配合控制器调整该不同工作状态下的基本单元的输出电压(例如使电感模式基本单元分配电压逐渐减少，同时使变压器模式下基本单元分配电压逐渐增加)，使不同工作状态的基本单元共同工作输出所需电压，能够克服单一电感模式逆变器输出电压不够的问题，以满足牵引需求，解决了单一电感模式逆变器输出电压不够导致推力下降的问题。

在上述实施例中，所述通过所述切换器改变不同磁悬浮列车运行速度下的多个逆变器基本单元的工作状态，并同时通过所述控制器与所述切换器相配合以调整所述不同磁悬浮列车运行速度下的多个逆变器基本单元的输出包括：

当磁悬浮列车运行速度小于第一设定阈值时，由所述切换器控制第一通路连接输出第一电压；第一通路状态下，多个逆变器基本单元中的其中一个工作在电感模式，其余逆变器基本单元工作在变压器模式，所述第一电压由控制器控制工作在电感模式的逆变器基本单元输出；同时，所述控制器还控制其余逆变器基本单元输出电压为0；

当磁悬浮列车运行速度大于等于第一设定阈值且小于第二设定阈值时，由所述切换器控制所述第一通路连接输出第二电压，所述控制器控制第二电压由不同工作模式下的多个逆变器基本单元共同输出并对不同工作模式下的多个逆变器输出电压大小进行调节；

当磁悬浮列车运行速度大于等于第二设定阈值时，由所述切换器控制第二通路连接输出第三电压；第二通路状态下，多个逆变器基本单元均工作在变压器模式，所述控制器控制第三电压由工作在变压器模式下的多个逆变器基本单元共同提供；

其中，当磁悬浮列车运行速度大于等于第一设定阈值且小于第二设定阈值时，对应的逆变器工作频率处于电感模式和变压器模式逆变器工作频率重合的区间。

本领域技术人员知晓，逆变器工作频率越高，其输出电压也越高，对应的列车速度也高。

本实施例中，如图3-4所示，正如背景技术提到的，在对磁悬浮列车供电驱动时，初始阶段(低频区域，低速)需采用电感模式直接输出电压，也即当磁悬浮列车运行速度小于第一设定阈值时，此时逆变器工作频率处于电感模式逆变器工作频率(不包括上述重合区间)，此时，SW1闭合，多个逆变器基本单元中的其中一个工作在电感模式，其余逆变器基本单元工作在变压器模式，为了防止在低速区域内变压器饱和，此时，通过控制器控制其余逆变器基本单元输出电压为0，第一电压由工作在电感模式的逆变器基本单元提供，这样既可以防止了低速区域内变压器饱和(变压器模式逆变器基本单元输出为0)，而且由于其余逆变器基本单元输出为0，相当于等效串联电感，也即利用变压器的漏感增加系统的阻抗从而减小系统的环流；随着车速提高，当磁悬浮列车运行速度大于等于第一设定阈值且小于第二设定阈值时，也即电感模式逆变器工作频率和变压器模式逆变器工作频率重合区间(现有只能采用电感模式逆变器电压输出)，此时，仍然闭合SW1，不同于上一速度区间，控制器此时控制调节不同工作模式下的多个逆变器基本单元的输出电压，也即所述第二电压由不同工作状态下的多个逆变器基本单元共同提供，这样可以保证在分段长度固定情况下，某分段电压供电不足的问题；然后，当磁悬浮列车运行速度大于等于第二设定阈值时，也即，此时逆变器工作频率达到变压器模式逆变器工作频率，此时，SW2闭合，多个逆变器基本单元均工作在变压器模式，所述第三电压由工作在变压器模式下的多个逆变器基本单元共同提供。可见本发明实施例方案不仅实现了电感模式到变压器模式的平滑切换，而且解决了单一电感模式逆变器基本单元输出电压不够导致推力下降的问题。

在上述实施例中，为了防止现有电感模式下逆变器的供电饱和，配置所述控制器控制第二电压由不同工作模式下的多个逆变器基本单元共同输出并对不同工作模式下的多个逆变器输出电压大小进行调节包括：

所述控制器通过调整电压分配系数a以实现对工作在电感模式下的逆变器基本单元的输出电压u_o1和工作在变压器模式下的其余逆变器基本单元的总的输出电压u_o2进行调节，并且随着磁悬浮列车运行速度的逐渐提升，相应的，所述控制器控制所述电压分配系数a逐渐增加；其中，输出电压u_o1和u_o2分别如下式所示：

u_o1＝(1-a)*u；

u_o2＝a*u；

式中，u为变流器总的输出电压；a为电压分配系数。

也即，在当磁悬浮列车运行速度小于第一设定阈值时电压分配系数为0，此时由于列车处于低速行进状态，电感模式逆变器基本单元完全可以负担电压的输出，当磁悬浮列车运行速度大于等于第二设定阈值时，此时，列车运行速度已经很高，可以进入变压器模式供电状态，此时，相应的电压分配系数为1，并且此时控制器进一步控制u_o2由所有逆变器基本单元提供，所有逆变器基本单元均工作在变压器模式。

在此种配置方式下，在列车从低速启动时，将一电感模式逆变器基本单元与另外多重变压器模式逆变器基本单元串联工作，将输出模式切换开关SW1闭合、SW2断开，开始阶段电压分配系数a设置为0，电机电压全部由一重电感模式逆变器基本单元提供，另外多重变压器模式逆变器基本单元输出电压为零，随着车速的增加牵引逆变器所需输出电压的增大，在逆变器输出频率在上述重合区间，电感模式输出电压趋于饱和时，逐渐增加电压分配系数a，如图4所示，使得电感模式逆变器基本单元不会进入电压饱和区，变压器模式逆变器基本单元开始正常工作输出电压并分摊剩余的电压。通过这样的控制，尽可能地将变压器模式逆变器基本单元分摊的电压抑制到最低，从而减小输出变压器的负担，防止低频下变压器的积分饱和。

在上述实施例中，为了保证列车供电电压且同时节约成本，所述牵引逆变器模块包括串联连接的四个逆变器基本单元。

在上述实施例中，为了保证满足列车不同速度下的供电电压，所述逆变器基本单元由两个串联后逆变器和变压器串联组成。

作为本发明一种具体实施例，所述逆变器为三电平逆变器，所述变压器为开绕组变压器，所述牵引逆变器模块包括四个串联连接的逆变器基本单元，所述基本单元由两个串联连接的三电平逆变器并进一步与一开绕组变压器串联组成。

在上述实施例中，根据实际情况，所述第一设定阈值包括108km/h；所述第二设定阈值包括140.4km/h。

也即，作为本发明一种具体实施例，电感模式下逆变器工作频率为0-13Hz(对应列车速度为0km/h-140.4km/h)，变压器模式下逆变器工作频率为10Hz及以上(对应列车速度为108km/h及以上)，上述重合区间即为10-13Hz。

根据另一实施例，提供一种磁悬浮列车供电方法，该方法基于上述的供电装置对磁悬浮列车进行供电。

在上述实施例中，所述的供电方法包括：

步骤一，实时判断磁悬浮列车运行速度的大小，其中，当磁悬浮列车运行速度小于第一设定阈值时，则转至步骤二；当磁悬浮列车运行速度大于等于第一设定阈值且小于第二设定阈值时，则转至步骤三；当磁悬浮列车运行速度大于等于第二设定阈值时，则转至步骤四，其中，当磁悬浮列车运行速度大于等于第一设定阈值且小于第二设定阈值时，对应的逆变器工作频率处于电感模式和变压器模式逆变器工作频率重合的区间；

步骤二、由所述切换器控制第一通路连接输出第一电压；第一通路状态下，多个逆变器基本单元中的其中一个工作在电感模式，其余逆变器基本单元工作在变压器模式，所述第一电压由控制器控制工作在电感模式的逆变器基本单元输出；同时，所述控制器还控制其余逆变器基本单元输出电压为0；

步骤三、由所述切换器控制所述第一通路连接输出第二电压，所述控制器控制第二电压由不同工作模式下的多个逆变器基本单元共同输出并对不同工作模式下的多个逆变器输出电压大小进行调节；

步骤四、由所述切换器控制第二通路连接输出第三电压；第二通路状态下，多个逆变器基本单元均工作在变压器模式，所述控制器控制第三电压由工作在变压器模式下的多个逆变器基本单元共同提供。

应用此种控制策略，当磁悬浮列车运行速度小于第一设定阈值时，此时逆变器工作频率处于电感模式逆变器工作频率(不包括上述重合区间)，此时，SW1闭合，多个逆变器基本单元中的其中一个工作在电感模式，其余逆变器基本单元工作在变压器模式，为了防止在低速区域内变压器饱和，此时，通过控制器控制其余逆变器基本单元输出电压为0，第一电压由工作在电感模式的逆变器基本单元提供，这样既可以防止了低速区域内变压器饱和(变压器模式逆变器基本单元输出为0)，而且由于其余逆变器基本单元输出为0，相当于等效串联电感，也即利用变压器的漏感增加系统的阻抗从而减小系统的环流；随着车速提高，当磁悬浮列车运行速度大于等于第一设定阈值且小于第二设定阈值时，也即电感模式逆变器工作频率和变压器模式逆变器工作频率重合区间(现有只能采用电感模式逆变器电压输出)，此时，仍然闭合SW1，不同于上一速度区间，控制器此时控制调节不同工作模式下的多个逆变器基本单元的输出电压，也即所述第二电压由不同工作状态下的多个逆变器基本单元共同提供，这样可以保证在分段长度固定情况下，某分段电压供电不足的问题；然后，当磁悬浮列车运行速度大于等于第二设定阈值时，也即，此时逆变器工作频率达到变压器模式逆变器工作频率，此时，SW2闭合，多个逆变器基本单元均工作在变压器模式，所述第三电压由工作在变压器模式下的多个逆变器基本单元共同提供。可见本发明实施例方案不仅实现了电感模式到变压器模式的平滑切换，而且解决了单一电感模式逆变器基本单元输出电压不够导致推力下降的问题。

在上述实施例中，为了防止现有电感模式下逆变器的供电饱和，步骤三中，所述控制器控制第二电压由不同工作模式下的多个逆变器基本单元共同输出并对不同工作模式下的多个逆变器输出电压大小进行调节包括：

所述控制器通过调整电压分配系数a以实现对工作在电感模式下的逆变器基本单元的输出电压u_o1和工作在变压器模式下的其余逆变器基本单元的总的输出电压u_o2进行调节，并且随着磁悬浮列车运行速度的逐渐提升，相应的，所述控制器控制所述电压分配系数a逐渐增加；其中，输出电压u_o1和u_o2分别如下式所示：

u_o1＝(1-a)*u；

u_o2＝a*u；

式中，u为变流器总的输出电压；a为电压分配系数。

进一步地，对上述供电方法具体应用举例说明：

高速磁悬浮采用双端供电方式，其牵引供电系统架构如图2所示，模式切换控制主要针对牵引逆变器的工作模式状态改变。双端变流器并联输出一起为供电分段提供电能，每一个供电分段包含一个地面模组为列车运行提供动力。现举例说明，列车的初始位置为位置1，此时轨道两旁地面模组分别由1号双端并联牵引变流设备和3号设备供电，列车开始启动，列车向前行驶并做加速运动，速度逐渐上升。当列车行驶至位置2时，此时逆变器的工作频率在电感输出模式和变压器模式工作频率的重合范围(10-13Hz)，因此在进入下一段地面模组时，2号设备工作模式切换为变压器模式，此时进入2号供电分段后，轨道两旁地面模组分别由1号电感模式变流设备供电和2号变压器模式变流设备供电，此后进入3号变压器模式供电分段，完成从电感模式到变压器模式的切换。

从上述工作流程可以看出，在图中电感模式区域牵引逆变器工作在电感模式，在之后的变压器模式区域工作在变压器模式。在供电分段长度固定情况下，针对列车速度的不同情况，会出现在模式切换点之前牵引逆变器输出频率已经超出电感模式的工作范围，导致变流器输出电压不够，列车推力下降。

为了解决模式切换过程中电压输出不够的问题，在逆变器工作频率处于电感模式和变压器模式逆变器工作频率重合的区间时，设计了电感与变压器电压分配策略如图3，其输出电压按照公式u_o1＝(1-a)*u和u_o2＝a*u分配输出，a为电压分配系数，u为变流器输出总电压，u_o1为电感模式逆变器基本单元输出电压，u_o2为多重变压器模式逆变器基本单元输出电压。

为了实现电感与变压器模式的平滑切换，在列车从低速启动时，将一电感模式逆变器基本单元与另外多重变压器模式逆变器基本单元串联工作，将输出模式切换开关SW1闭合、SW2断开，开始阶段电压分配系数a设置为0，电机电压全部由一重电感模式逆变器基本单元提供，另外多重变压器模式逆变器基本单元输出电压为零，随着车速的增加牵引逆变器所需输出电压的增大，在逆变器输出频率在上述重合区间，电感模式输出电压趋于饱和时，逐渐增加电压分配系数a，如图4所示，使得电感模式逆变器基本单元不会进入电压饱和区，变压器模式逆变器基本单元开始正常工作输出电压并分摊剩余的电压，即按此策略完成电感模式区域的供电；在列车继续运行完成过分段之后进入图2所示变压器模式区域，调整电感模式逆变器基本单元输出切换开关将第一重电感模式切换为变压器模式，SW1断开、SW2闭合，从而共同与另外多重变压器模式逆变器基本单元串联输出，此时多台变压器输出均分变流器输出电压工作在单一变压器输出模式下。

可见，采用本发明方法使得一重电感模式逆变器基本单元的调制波被控制到线性调制区，在跨过过渡过程这一供电分段后随即将电感模式切换到变压器模式，实现了电感与变压器模式的平滑切换，解决了列车推力下降的问题。

如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。

本发明以上的方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。

这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (10)

1.一种磁悬浮列车供电装置，所述供电装置包括：多个变流器和控制器，多个变流器用于对磁悬浮列车进行分段供电，任意所述变流器包括牵引逆变器模块；其特征在于，所述牵引逆变器模块包括切换器和串联连接的多个逆变器基本单元，所述逆变器基本单元的工作状态包括电感模式和变压器模式，所述逆变器基本单元包括逆变器和变压器，对于任意工作中的所述变流器，通过所述切换器改变不同磁悬浮列车运行速度下的多个所述逆变器基本单元的工作状态，并同时通过所述控制器与所述切换器相配合以控制不同磁悬浮列车运行速度下的多个所述逆变器基本单元的输出。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮列车供电装置，其特征在于，所述通过所述切换器改变不同磁悬浮列车运行速度下的多个所述逆变器基本单元的工作状态，并同时通过所述控制器与所述切换器相配合以调整不同磁悬浮列车运行速度下的多个所述逆变器基本单元的输出包括：

当磁悬浮列车运行速度小于第一设定阈值时，由所述切换器控制第一通路连接输出第一电压；第一通路状态下，多个所述逆变器基本单元中的其中一个工作在电感模式，其余逆变器基本单元工作在变压器模式，所述第一电压由所述控制器控制工作在电感模式的逆变器基本单元输出；同时，所述控制器还控制其余逆变器基本单元输出电压为0；

当磁悬浮列车运行速度大于等于第一设定阈值且小于第二设定阈值时，由所述切换器控制所述第一通路连接输出第二电压，所述控制器控制所述第二电压由不同工作模式下的多个所述逆变器基本单元共同输出并对不同工作模式下的多个所述逆变器输出电压大小进行调节；

当磁悬浮列车运行速度大于等于第二设定阈值时，由所述切换器控制第二通路连接输出第三电压；第二通路状态下，多个逆变器基本单元均工作在变压器模式，所述控制器控制所述第三电压由工作在变压器模式下的多个所述逆变器基本单元共同提供；

其中，当磁悬浮列车运行速度大于等于第一设定阈值且小于第二设定阈值时，对应的逆变器工作频率处于电感模式和变压器模式逆变器工作频率重合的区间。

3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮列车供电装置，其特征在于，所述控制器控制第二电压由不同工作模式下的多个逆变器基本单元共同输出并对不同工作模式下的多个逆变器输出电压大小进行调节包括：

所述控制器通过调整电压分配系数a以实现对工作在电感模式下的逆变器基本单元的输出电压u_o1和工作在变压器模式下的其余逆变器基本单元的总的输出电压u_o2进行调节，并且随着磁悬浮列车运行速度的逐渐提升，相应的，所述控制器控制所述电压分配系数a逐渐增加；其中，输出电压u_o1和u_o2分别如下式所示：

u_o1＝(1-a)*u；

u_o2＝a*u；

式中，u为变流器总的输出电压；a为电压分配系数。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种磁悬浮列车供电装置，其特征在于，所述牵引逆变器模块包括串联连接的四个逆变器基本单元。

5.根据权利要求4所述的一种磁悬浮列车供电装置，其特征在于，所述逆变器基本单元由两个串联后的逆变器和变压器串联组成。

6.根据权利要求5所述的一种磁悬浮列车供电装置，其特征在于，所述逆变器为三电平逆变器，所述变压器为开绕组变压器。

7.根据权利要求1所述的一种磁悬浮列车供电装置，其特征在于，所述第一设定阈值包括108km/h；所述第二设定阈值包括140.4km/h。

8.一种磁悬浮列车供电方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-7任一项所述的供电装置对磁悬浮列车进行供电。

9.根据权利要求8所述的一种磁悬浮列车供电方法，其特征在于，所述的供电方法包括：

步骤一，实时判断磁悬浮列车运行速度的大小，其中，当磁悬浮列车运行速度小于第一设定阈值时，则转至步骤二；当磁悬浮列车运行速度大于等于第一设定阈值且小于第二设定阈值时，则转至步骤三；当磁悬浮列车运行速度大于等于第二设定阈值时，则转至步骤四，其中，当磁悬浮列车运行速度大于等于第一设定阈值且小于第二设定阈值时，对应的逆变器工作频率处于电感模式和变压器模式逆变器工作频率重合的区间；

步骤二、由所述切换器控制第一通路连接输出第一电压；第一通路状态下，多个逆变器基本单元中的其中一个工作在电感模式，其余逆变器基本单元工作在变压器模式，所述第一电压由控制器控制工作在电感模式的逆变器基本单元输出；同时，所述控制器还控制其余逆变器基本单元输出电压为0；

步骤三、由所述切换器控制所述第一通路连接输出第二电压，所述控制器控制第二电压由不同工作模式下的多个逆变器基本单元共同输出并对不同工作模式下的多个逆变器输出电压大小进行调节；

步骤四、由所述切换器控制第二通路连接输出第三电压；第二通路状态下，多个逆变器基本单元均工作在变压器模式，所述控制器控制第三电压由工作在变压器模式下的多个逆变器基本单元共同提供。

10.根据权利要求9所述的一种磁悬浮列车供电方法，其特征在于，步骤三中，所述控制器控制第二电压由不同工作模式下的多个逆变器基本单元共同输出并对不同工作模式下的多个逆变器输出电压大小进行调节包括：

所述控制器通过调整电压分配系数a以实现对工作在电感模式下的逆变器基本单元的输出电压u_o1和工作在变压器模式下的其余逆变器基本单元的总的输出电压u_o2进行调节，并且随着磁悬浮列车运行速度的逐渐提升，相应的，所述控制器控制所述电压分配系数a逐渐增加；其中，输出电压u_o1和u_o2分别如下式所示：

u_o1＝(1-a)*u；

u_o2＝a*u；

式中，u为变流器总的输出电压；a为电压分配系数。

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