头端电力模块控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及控制系统，并且更特别地涉及用于头端电力模块的控制系统。
【背景技术】
[0002]旅客列车机车包括头端电力模块，用于产生在列车上诸如照明、120V电源以及其它电需求的辅助需求的电力。通常在机车前部或列车“头部”处的头端电力模块通常配备有驱动一个或多个发电机的至少一个内燃发动机。一些头端电力模块包括一个或多个电力逆变器，以将来自发电机的变化的输入DC链接电压逆变为恒定的输出AC电压。为了产生恒定电力来供应辅助需求，发电机通常一直以高RPM(通常为最高运行速度)运行。当列车停在车站时，以最高速度运行发电机可能声音很大并且可消耗很大量的燃料。
[0003]用于转换AC电力的系统的一个示例在2008年6月10日由Ahmad提交的美国专利N0.7，385，372( “’372专利”)中描述。’372专利描述了一种系统，该系统包括并联设置的两个逆变器以从两个整流器接收DC电力。两个逆变器向一个或多个牵引电动机并且向辅助装置提供电力。通过使用两个逆变器，发电机可以以低速运行。
[0004]虽然’372专利可提供用于降低的发电机速度，但它仍然可能不是最优的。特别地，’372专利的系统可能难以控制。为了降低发电机的运行速度，两个电力逆变器必须并联配置。然而，两个电力逆变器的同步在较低的速度下可能是次优的，因为并联配置的两个逆变器的控制是困难的。特别地，由于不同发电机运行速度，两个变换器的输出在一起控制时难以同步。在没有电力逆变器的同步独立控制情况下，相关联的谐波含量可能不必要地高。
[0005]本公开的头端电力模块控制系统解决了上述的一个或多个问题和/或本领域的其它问题。
【发明内容】
[0006]在一方面，本公开涉及用于机车的电力模块的控制系统，该控制系统包括:第一电力逆变器;第二电力逆变器;第一控制器，其连接到第一电力逆变器；以及第二控制器，其连接到第二电力逆变器。第二控制器可以被配置成选择性移位第二电力逆变器的运行相位。控制系统可同样包括主机控制器，该主机控制器连接到第一控制器和第二控制器。
[0007]在另一方面，本公开涉及用于控制用于机车的电力模块的方法。该方法可包括在第一位置处逆变公共电力，并且输出第一逆变电力。该方法可同样包括在第二位置处逆变公共电力，并且输出第二逆变电力。该方法可进一步包括检索指示第一逆变电力的电力特征；以及基于所检索的电力特征，选择性调节第二逆变电力来匹配第一逆变电力。
[0008]在另一方面，本公开涉及用于机车的控制系统。控制系统可包括第一电力逆变器；第二电力逆变器，其与第一电力逆变器并联连接；以及第一控制器，其可运行地连接到第一电力逆变器并且被配置成控制第一电力逆变器。控制系统可同样包括第二控制器，其可运行地连接到第二电力逆变器并且被配置成控制第二电力逆变器。第二控制器可以被配置成从第一控制器检索电力特征，其中电力特征指示来自第一电力逆变器的电力。第二控制器可基于所检索的电力特征，控制第二电力逆变器的输出来匹配第一电力逆变器的输出；并且将第二电力逆变器的输出的运行相位选择性移位约180度。当将第二电力逆变器的输出移位时，第二控制器可发送指示运行准备的信号。主机控制器可以连接到第一控制器和第二控制器，并且可以包括机车控制器。机车控制器可以被配置成接收指示运行准备的信号，并且基于指示运行准备的信号以将列车线路负载连接到第一和第二电力逆变器的输出。
【附图说明】
[0009]图1是示例性公开的机车的示意说明；
[0010]图2是可结合图1的机车使用的示例性公开的头端电力模块的示意说明；
[0011]图3是可结合图2的头端电力模块使用的示例性公开的控制系统的示意说明；
[0012]图4是示出图3的控制系统的示例性运行的流程图。
【具体实施方式】
[0013]图1示出机车10，该机车10具有多个车轮12，基座平台14和一个或多个头端电力模块16(“电力模块”)，该车轮12被配置成接合轨道13，基座平台14由车轮12支撑，头端电力模块16被安装到基座平台14并且被配置成驱动车轮12。任何数量的电力模块16可以被包括在机车10内并且被运行以产生可转移到用于驱动车轮12的牵引电机(未示出)的电力，并向由机车1拖曳的客车厢(未示出)提供辅助电力服务。在图1中所示的示例性实施例中，机车1包括在沿着机车10的长度或行驶方向的基座平台14上对准的单个头端电力模块16。
[0014]头端电力模块16可至少部分地由外壳18覆盖，并且分成发电机部分20和位于发电机部分20的后方的发动机部分22。发电机部分20可以容纳由电源26(仅在图2中示出)驱动的发电机24，该电源26可以容纳在发动机部分22内。
[0015]电源26可以是内燃机，诸如柴油发动机、汽油发动机或燃烧燃料和空气的混合物以向发电机24产生机械输入的以气态燃料为动力的发动机。可以预期的是，头端电力模块16可以与诸如例如燃料电池的其它类型电源一起使用。
[0016]发电机24可连接到电源26。发电机24可以是三相永磁交变磁场型发电机、AC同步发电机，或者由电源26机械地驱动以产生电力的开关磁阻发电机。发电机24可以被配置成响应于来自电源26的旋转输入来产生电力输出。同样考虑的是，发电机24可以是开关磁阻发电机、同步交流发电机，或本领域中已知的任何其它适当类型的发电机。发电机24可以包括通过本领域中已知的任何手段(诸如例如通过直接曲轴连接，经由齿轮传动系统，通过液压回路或以任何其它适当的方式)可旋转地连接到电源26的转子(未示出)。随着转子在定子(未不出)内由电源26旋转，发电机24可以被配置成产生电力输出。
[0017]动态制动器27可与电力模块16相关联，并且可以包括连接到驱动车轮12的电动机(未示出)的阻力网格/风扇组合。在动态制动事件期间，电动机可以使用施加扭矩的车轮12运行为发电机并且产生电力。由车轮12施加的扭矩可以减缓机车10，而电力可以通过动态制动器27的阻力网格引导。一个或多个风扇32可用于通过网格吹空气，以冷却网格并且将热空气排出机车10。
[0018]图2示出可结合图1的机车10使用的示例性公开的头端电力模块16。如在图2中所示，电源26可以连接到发电机24以将电力供应给逆变器模块28。逆变器模块28可从发电机24接收电力，整流到DC的电力，并且向头端电力(HEP)列车线路48提供DC电力。
[0019]逆变器模块28可包括第一头端电力逆变器34(以下称为“逆变器34”)和第二头端电力逆变器36(以下称为“逆变器36”)。逆变器34和36可以连接到第一控制器38和第二控制器40中的相应一个控制器，并且由第一控制器38和第二控制器40中的相应一个控制器独立地控制。逆变器34和36可以并联连接，并且每一个逆变器可通过单独的线路滤波器44和46连接到变压器42的独立绕组。例如逆变器34可以通过第一初级绕组41连接到变压器42，而逆变器36可以通过第二初级绕组43连接到变压器42。变压器42可向头端电力列车线路48供应电力。
[0020]逆变器34和36可从一个或多个电源接收DC电力，诸如例如第三轨道系统(未示出)、电池(未示出)、氢动力燃料电池(未示出)、超级电容器(未示出)、制动系统(例