WO2022111099A1 - 一种抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法及系统 - Google Patents

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周天翔
侯强
陶虹杰
张彦民
刘豁然
陈宇阳
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    • B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
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    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Definitions

  • the invention relates to the technical field of electric locomotive operation, in particular to a method and a system for suppressing the generation of high-order harmonics after an electric locomotive axle is isolated.
  • the electric locomotive When the electric locomotive is currently used in cutting shaft, after measurement, it will lead to the increase of high-order harmonics near 1800Hz.
  • the superposition of high-order harmonics will cause the network voltage under its power supply arm to increase, and in severe cases, it will exceed the allowable receiving network of the locomotive.
  • the protection value of the voltage will make the locomotive disconnect the main circuit breaker, so as to protect the internal components of the locomotive from being damaged, but at the same time, due to the disconnection of the main circuit breaker, the locomotive will lose traction, affecting normal driving, and in severe cases, the locomotive will be delayed and affect the Use order.
  • the way to suppress the generation of high-order harmonics caused by shaft isolation is to add a low-pass filter, that is, use a filter to filter excess high-order harmonics before the catenary grid voltage enters the converter.
  • the method is mainly to filter high-order harmonics, so that the converter can filter the high-order harmonics when detecting the network voltage, so as to avoid the locomotive from being blocked due to the high voltage of the catenary network, but this method only plays a role in The function of filtering, but did not suppress the generation of high-order harmonics, and the high-order harmonic environment on the contact line has not been improved.
  • the embodiments of the present invention propose a method, a control system and an electric locomotive for suppressing the generation of high-order harmonics after an electric locomotive axle is isolated, so as to solve the problems of the prior art.
  • the embodiment of the present invention discloses a method for suppressing the generation of high-order harmonics after an electric locomotive axle is isolated
  • the redistribution of the rectifier phases of the remaining working shafts is an average distribution of the phases.
  • the number of remaining working shafts is obtained, and the rectifier phases of the remaining working shafts are redistributed to obtain the phase of each remaining working shaft.
  • the axis isolation instruction includes any one of single axis isolation, dual axis isolation and multi axis isolation.
  • the embodiment of the present invention also discloses an electric locomotive, which adopts the above-mentioned method for suppressing the generation of high-order harmonics after the axle isolation of the electric locomotive.
  • an electric locomotive axle isolation control system which includes:
  • an instruction acquisition unit the instruction acquisition unit is used to acquire a shaft isolation instruction
  • the judgment and analysis unit obtains the frontal axis isolation instruction based on the instruction acquisition unit, calculates the number of remaining working shafts, and obtains a rectifier phase redistribution scheme based on the number of the remaining working shafts;
  • a processing unit that controls the phase redistribution of the rectifiers of the remaining working shafts based on the rectifier phase redistribution scheme.
  • phase redistribution scheme is to evenly distribute the rectifier phases of the remaining working shafts.
  • the embodiment of the present invention also discloses a computer device, comprising:
  • a memory where the memory stores a computer program that can be run on the processor, and when the processor executes the program, the processor executes the above-mentioned method for suppressing the generation of high-order harmonics after axle isolation of an electric locomotive.
  • a computer-readable storage medium stores a computer program, and the computer program executes the above-mentioned method for suppressing the generation of high-order harmonics after axle isolation of an electric locomotive when the computer program is executed.
  • the present invention at least has the following beneficial effects:
  • the present invention effectively simulates the high-order harmonics generated when the shaft is cut, thereby effectively avoiding the resulting high network voltage under the power supply arm. adverse consequences.
  • FIG. 1 is a comparison diagram of an embodiment disclosed in an embodiment of the present invention.
  • the carrier phase of each axle of the locomotive is a fixed value. Even if the axle isolation operation is performed, the carrier phase after axle isolation does not change.
  • the current specific carrier phase is shown in Table 1.
  • the present invention uses the current carrier phase mode, and when any axis is isolated, the rectifier phases of the remaining working axes are allocated and adjusted, thereby reducing the generation of high-order harmonics.
  • some embodiments of the present invention disclose a method for suppressing the generation of high-order harmonics after an electric locomotive axle is isolated. When any axle is isolated, the rectifier phases of the remaining working axles are redistributed. Specifically, the redistribution of the rectifier phases of the remaining working shafts is an average distribution of the phases.
  • the control system issues an axle isolation instruction based on the axle isolation operation at the operating end; the instruction acquisition unit acquires the axle isolation instruction, and isolates the axle
  • the command is sent to the judgment and analysis unit, and the judgment and analysis unit obtains the number of remaining working shafts based on the shaft isolation command, and redistributes the rectifier phases of the remaining working shafts based on the number of remaining working shafts to obtain the phase of each remaining working shaft.
  • the axis isolation command includes any one of single axis isolation, dual axis isolation and multi axis isolation.
  • the phase redistribution preferably adopts an even distribution method.
  • the rectifier phases of the remaining working shafts are evenly distributed and adjusted, thereby reducing the generation of high-order harmonics. It avoids the high grid voltage under the power supply arm, and thus avoids the situation that the grid voltage of the power supply arm exceeds the allowable receiving grid voltage protection value of the locomotive, so that the locomotive disconnects the main circuit breaker to protect the internal components of the locomotive from being damaged. This further prevents the locomotives from losing traction and causing normal driving and delays.
  • the embodiment of the present invention also discloses an electric locomotive axle isolation control system, which includes:
  • an instruction acquisition unit the instruction acquisition unit is used to acquire a shaft isolation instruction
  • the judgment and analysis unit obtains the frontal axis isolation instruction based on the instruction acquisition unit, calculates the number of remaining working shafts, and obtains a rectifier phase redistribution scheme based on the number of the remaining working shafts;
  • a processing unit that controls the phase redistribution of the rectifiers of the remaining working shafts based on the rectifier phase redistribution scheme.
  • phase redistribution scheme is to evenly distribute the rectifier phases of the remaining working shafts.
  • the embodiment of the present invention also discloses a computer device, comprising:
  • a memory where the memory stores a computer program that can be run on the processor, and when the processor executes the program, the processor executes the above-mentioned method for suppressing the generation of high-order harmonics after axle isolation of an electric locomotive.
  • An embodiment of the present invention discloses an electric locomotive, which adopts the above-mentioned method for suppressing the generation of high-order harmonics after axle isolation of an electric locomotive.
  • the carrier phase is as shown in Table 1 above.
  • the specific phase distribution after adjusting the phase angle is shown in Table 2.
  • the rectifier phases of the remaining working axes are adjusted equally.
  • the program of the method for reading an image file can be stored in a computer In reading the storage medium, when the program is executed, it may include the flow of the embodiments of the above-mentioned methods.
  • the storage medium of the program may be a magnetic disk, an optical disk, a read only memory (ROM) or a random access memory (RAM) or the like.
  • the above computer program embodiments can achieve the same or similar effects as any of the foregoing method embodiments corresponding thereto.
  • the methods disclosed according to the embodiments of the present invention may also be implemented as a computer program executed by a processor, and the computer program may be stored in a computer-readable storage medium.
  • the computer program is executed by the processor, the above-mentioned functions defined in the methods disclosed in the embodiments of the present invention are executed.
  • the above-mentioned method steps and system units can also be implemented by using a controller and a computer-readable storage medium for storing a computer program that enables the controller to implement the functions of the above-mentioned steps or units.
  • functions may be implemented in hardware, software, firmware, or any combination thereof. If implemented in software, the functions may be stored on or transmitted over as one or more instructions or code on a computer-readable medium.
  • Computer-readable media includes both computer storage media and communication media including any medium that facilitates transfer of a computer program from one place to another.
  • a storage medium can be any available medium that can be accessed by a general purpose or special purpose computer.
  • the computer-readable medium may include RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM or other optical disk storage devices, magnetic disk storage devices or other magnetic storage devices, or may be used to carry or store instructions in the form of or data structures and any other medium that can be accessed by a general purpose or special purpose computer or a general purpose or special purpose processor. Also, any connection is properly termed a computer-readable medium.

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Abstract

一种抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法、控制系统和电力机车，在任意轴被隔离时，对剩余工作轴的整流器相位进行再分配。

Description

一种抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法及系统 技术领域
本发明涉及电力机车运行技术领域，尤其涉及一种抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法及系统。
背景技术
随着电力机车的不断发展，电力机车在我国的保有量逐步变多，但同时由于电力机车的特殊性，尤其在不同机车混跑其IGBT开关频率不同时，在使用过程中会产生不同程度的高次谐波，这种高次谐波在接触网容量有限的情况下，由于电力机车在同一供电臂下的数量扩大，导致变电所在不扩容的前提下，无法吸收越来越多的电力机车高次谐波。
电力机车目前在切轴运用时，经过测量，会导致1800Hz附近高次谐波的增加，高次谐波的叠加，会导致其供电臂下的网压变高，严重时会超出机车允许接收网压的保护值，使机车断开主断路器，从而保护机车内部元器件不被损坏，但同时由于主断路器的断开，机车会失去牵引力，影响正常行车，严重时会造成机车晚点，影响运用秩序。
目前，抑制轴隔离导致高次谐波产生的方式为增加低通滤波器，既在接触网网压进入变流器前使用滤波器将多余的高次谐波过滤。具体地，其方式主要是在过滤高次谐波，使变流器在检测网压时将高次谐波过滤，从而避免机车因接触网网压高导致牵引封锁，但此种方法仅起到过滤的作用，但并未做到抑制高次谐波的产生，接触网上的高次谐波环境并未得到改善。
基于此，现有技术仍然有待改进。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法、控制系统和电力机车，以解决现有技术的问题。
一方面，本发明实施例所公开的一种抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法，
在任意轴被隔离时，对剩余工作轴的整流器相位进行再分配。
进一步地，所述对剩余工作轴的整流器相位进行再分配为对相位进行平均分配。
进一步地，包括：
发出轴隔离指令；
基于所述轴隔离指令，得到剩余工作轴的数量，并对剩余工作轴的整流器相位进行再分配，得到剩余每个工作轴的相位。
进一步地，所述轴隔离指令包括单轴隔离，双轴隔离和多轴隔离中的任意一种。
另一方面，本发明实施例还公开了一种电力机车，采用上述的抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法。
第三方面，本发明实施例还公开了一种电力机车轴隔离控制系统，其包括：
指令获取单元，所述指令获取单元用于获取轴隔离指令；
判断分析单元，所述判断分析单元基于所述指令获取单元获取额轴隔离指令，计算得到剩余工作轴的个数，并基于所述剩余工作轴的个数得出整流器相位再分配方案；
处理单元，所述处理单元基于所述整流器相位再分配方案控制剩余工作轴的整流器的相位再分配。
进一步地，所述相位再分配方案为对剩余工作轴的整流器相位平均分配。
本发明实施例还公开了一种计算机设备，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时执行上述的抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时执行上述的抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法。
采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：
本发明通过采用在轴隔离后对剩余轴进行相位再分配，有效拟制切轴运用时所产生的高次谐波，进而有效避免由此产生的供电臂下的网压变高所带来的不利后果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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为本发明一实施例所公开的实施例的对比图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一” “第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
目前机车每个轴的载波相位为固定值，即使进行轴隔离操作，轴隔离后的载波相位也不发生改变，目前具体载波相位见表1。
表1
  CI1 CI2 CI3 CI4 CI5 CI6
无轴隔离时 120° 60° 0° 150° 90° 30°
本发明要利用目前的载波相位模式，当任意轴被隔离时，对剩余工作轴的整流器相位进行分配调整，从而减少高次谐波的产生。具体地，本发明一些实施例公开了一种抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法，在任意轴被隔离时，对剩余工作轴的整流器相位进行再分配。具体地，所述对剩余工作轴的整流器相位进行再分配为对相位进行平均分配。
本发明一些实施例所公开的抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法中，控制系统基于操作端的轴隔离操作发出轴隔离指令；指令获取单元获取该轴隔离指令，并将该轴隔离指令传送至判断分析单元，判断分析单元基于所述轴隔离指令，得到剩余工作轴的数量，并基于剩余工作轴的数量对剩余工作轴的整流器相位进行再分配，得到剩余每个工作轴的相位。所述轴隔离指令包括单轴隔离，双轴隔离和多轴隔离中的任意一种。相位再分配优选采用平均分配的方式。通过平均分配剩余隔离州的整流器相位，抑制其高次谐波的产生，从而达到改善接触网环境，减少机车因网压高造成机车保护，减少机车非正常运用情况。
采用上述抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法的电力机车，当任意轴被隔离时，对剩余工作轴的整流器相位进行平均分配调整,从而减少高次谐波的产生。避免了供电臂下网压变高，进而避免了由于供电臂网压过高而超出机车允许接收网压的保护值，使机车断开主断路器以保护机车 内部元器件不被损坏的情况。进一步避免了机车会失去牵引力所导致的无法正常行车，机车晚点等。
本发明实施例还公开了一种电力机车轴隔离控制系统，其包括：
指令获取单元，所述指令获取单元用于获取轴隔离指令；
判断分析单元，所述判断分析单元基于所述指令获取单元获取额轴隔离指令，计算得到剩余工作轴的个数，并基于所述剩余工作轴的个数得出整流器相位再分配方案；
处理单元，所述处理单元基于所述整流器相位再分配方案控制剩余工作轴的整流器的相位再分配。
进一步地，所述相位再分配方案为对剩余工作轴的整流器相位平均分配。
本发明实施例还公开了一种计算机设备，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时执行上述的抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时执行上述的抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法。
本发明一实施例公开了一种电力机车，其采用上述的抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法，在不发生轴隔离操作时，载波相位如上表1所示，通过移相载波调整相位角后具体相位分配情况见表2。当任意轴被隔离时，对剩余工作轴的整流器相位进行平均分配调整。
表2
  CI1 CI2 CI3 CI4 CI5 CI6
CI1隔离 - O° 36° 72° 108° 144°
CI1,2隔离 - - 0° 45° 90° 135°
CI1,2,3隔离 - - - 0 60° 120°
CI1,2,3,4隔离 - - - - 0° 90°
CI1,2,3,4,5隔离 - - - - - 30°
通过软件变更后，经过软件装车测试，机车在1800Hz左右的高次谐波明显减少，具体对比如图1所示。当发生一个轴隔离至四个轴隔离时，未采用本发明的载波相位再分配的方法时，1800HZ谐波电流增加，采用本发明的载波相位再分配的方法时，1800HZ谐波电流减少。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，读取图像文件的方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由处理器执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系 统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
在一个或多个示例性设计中，功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种 改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (9)

  1. 一种抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法，其特征在于，
    在任意轴被隔离时，对剩余工作轴的整流器相位进行再分配。
  2. 根据权利要求1所述的抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法，其特征在于，所述对剩余工作轴的整流器相位进行再分配为对相位进行平均分配。
  3. 根据权利要求1所述的抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法，其特征在于，包括：
    发出轴隔离指令；
    基于所述轴隔离指令，得到剩余工作轴的数量，并对剩余工作轴的整流器相位进行再分配，得到剩余每个工作轴的相位。
  4. 根据权利要求3所述的抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法，其特征在于，所述轴隔离指令包括单轴隔离，双轴隔离和多轴隔离中的任意一种。
  5. 一种电力机车，其特征在于，采用权利要求1-4任意一项所述的抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法。
  6. 一种电力机车轴隔离控制系统，其特征在于，包括：
    指令获取单元，所述指令获取单元用于获取轴隔离指令；
    判断分析单元，所述判断分析单元基于所述指令获取单元获取额轴隔离指令，计算得到剩余工作轴的个数，并基于所述剩余工作轴的个数得出整流器相位再分配方案；
    处理单元，所述处理单元基于所述整流器相位再分配方案控制剩余工作轴的整流器的相位再分配。
  7. 根据权利要求6所述的电力机车轴隔离控制系统，其特征在于，所述相位再分配方案为对剩余工作轴的整流器相位平均分配。
  8. 一种计算机设备，包括：
    至少一个处理器；以及
    存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时执行权利要求1-4任意一项所述的抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法。
  9. 一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时执行权利要求1-4任意一项所述的抑制电力机车轴隔离后产生高次谐波的方法。
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