城轨供电系统双线圈接入式中压能馈系统及其能馈方法_3

文档序号:9473698阅读:来源:国知局
2]本实施例中,整流单元3包括交流侧各与整流变压器I的一个阀侧绕组相连的两个脉冲整流器31,脉冲整流器31的直流侧与直流牵引网的直流母线相连。
[0033]本实施例中,整流单元3的直流侧设有第二直流开关QFz2和第二负极开关QC2,两个脉冲整流器31的直流侧正极输出端共同通过第二直流开关QFz2和直流牵引网的直流母线的正极相连,两个脉冲整流器31的直流侧负极输出端共同通过第二负极开关QC2和直流牵引网的直流母线的负极相连。
[0034]本实施例中,整流变压器I的网侧绕组串接有高压交流断路器QFg,整流变压器I的网侧绕组通过高压交流断路器QFg和中压交流电网相连。
[0035]如图2所示,本实施例中隔离变压器21的次边绕组相位和整流变压器I的阀侧绕组相位一致。本实施例中,整流变压器I绕组连接方式如采用Dy5d0,则隔离变压器21的绕组连接方式分别为Y5y0和DOyO方式,该匹配关系可等效实现逆变器22与整流变压器I原边相位的一致,有利于隔离变压器21与整流变压器I的相位匹配,有利于实现能馈支路的多重化结构以在逆变器22侧形成多重化关系,便于控制系统中实现三角载波移相技术,多重化三角载波移相技术可以实现逆变器22网侧电流谐波及电压谐波的对消,有利于减小输出谐波,提高网侧功率因数,并可以通过多重叠加,提高功率器件的复合开关频率,从而降低开关损耗和谐波含量,并提高了系统直流侧输出电压的等效频率,从而减少直流电流中的高频纹波。
[0036]如图3所示,本实施例城轨供电系统双线圈接入式中压能馈系统的能馈方法的步骤包括:
1)在列车处于运行状态下,城轨供电系统双线圈接入式中压能馈系统处于热待机状态,双线圈接入式能馈装置2和整流单元3停止工作,当列车牵引启动时,跳转执行步骤2);当列车制动时,跳转执行步骤3);
2)通过整流变压器1、整流单元3从中压交流电网取流注入直流牵引网为列车牵引启动提供牵引电流,直流母线电压从空载电压随着电流变大而逐渐降低,该直流母线电压远低于双线圈接入式能馈装置2的启动电压,使得双线圈接入式能馈装置2保持关闭;当直流牵引网的直流母线电压恢复正常时,整流单元3停止工作,返回步骤I);
3)列车制动能量引起直流牵引网的直流母线电压上升,当直流母线电压超过整流单元3的空载电压时,整流单元3反向截至使得整流单元3停止工作;当直流牵引网的直流母线电压上升达到双线圈接入式能馈装置2的启动门槛值Uq时,双线圈接入式能馈装置2启动,通过双线圈接入式能馈装置2、整流变压器I将列车制动能量回馈到中压交流电网,以稳定直流牵引网的直流母线电压为Us(Us〈 Uq);判断是否达到双线圈接入式能馈装置2的停止条件,当达到双线圈接入式能馈装置2的停止条件时,双线圈接入式能馈装置2停止工作,返回步骤I)。
[0037]本实施例在热待机状态及整个能馈控制过程中,交流侧低压断路器QF1#1和QF1#2、直流侧接触器KM1#1和KM1#2、第一直流开关QFzl、第一负极开关QC1、第二直流开关QFz2、第二负极开关QC2、高压交流断路器QFg均处于闭合状态。通过整流变压器1、整流单元3从中压交流电网取流注入直流牵引网为列车牵引启动提供牵引电流时,中压交流电网的电流依次经过高压交流断路器QFg、整流变压器1、第二直流开关QFz2和第二负极开关QC2注入直流牵引网,整流变压器I被整流单元3独占。通过双线圈接入式能馈装置2、整流变压器I将列车制动能量回馈到中压交流电网时,列车制动能量经过第一直流开关QFzl和第一负极开关QC1、直流侧接触器KM1#1和KM1#2、逆变器22、隔离变压器21、交流侧低压断路器QF1#1和QF1#2、整流变压器1、高压交流断路器QFg回馈到中压交流电网,整流变压器I被双线圈接入式能馈装置2独占。整流变压器I在整个过程中,分别由双线圈接入式能馈装置2和整流单元3分时复用。
[0038]如图4所示,本实施例步骤3 )的详细步骤包括:
3.1)初始化设置启动门槛电压Uq、电流变化斜率预设值以及启动门槛电压Uq与停止门槛电压之间Ut设置滞环值;本实施例中,考虑到直流牵引网的直流母线电压波动峰峰值一般小于30V,因此设置滞环值为15V ; 3.2)列车制动能量引起直流牵引网的直流母线电压上升,当直流母线电压超过整流单元3的空载电压时,所述整流单元3反向截至使得整流单元3停止工作;
3.3)当直流母线电压超过启动门槛电压Uq、停止门槛电压之间Ut时,双线圈接入式能馈装置2启动,通过双线圈接入式能馈装置2、整流变压器I将列车制动能量回馈到中压交流电网,将直流母线电压稳定在电网电压稳压值Us,该电网电压稳压值Us小于启动门槛电压Uq,设置停止门槛电压Ut为比电网电压稳压值Us减去滞环值的差值更小的某一电压值;
3.4)判断直流牵引网的直流母线电压是否回落达到双线圈接入式能馈装置2的停止门槛电压UU当达到双线圈接入式能馈装置2的停止门槛电压Ut时,跳转执行步骤3.5);
3.5)判断直流牵引网的电流变化斜率是否小于电流变化斜率预设值,如果小于电流变化斜率预设值,则判定为达到双线圈接入式能馈装置2的停止条件,双线圈接入式能馈装置2停止工作,返回步骤I);否则跳转执行步骤3.4)。
[0039]直流牵引网的直流母线电压一般是24脉波整流电压,有一定的波动范围,且当直流牵引网的直流母线电压的全线贯通的,临近车辆的制动也会引起直流网压的震荡,如果该震荡点刚好处于双线圈接入式能馈装置2的启动门槛电压Uq附近时,会导致双线圈接入式能馈装置2频繁的启动、停止,增加双线圈接入式能馈装置2的误动作。本实施例通过上述步骤3.1?3.6),形成了双线圈接入式能馈装置2启停控制中的滞环控制技术及电流变化率判断技术,使得当直流牵引网线路上无车辆时,直流母线电压会大幅下降,当低于停止门槛值Ut时,装置同时判断判断电流变化斜率,判断电流斜率,是减少趋势还是增大趋势,能够更准确地区分直流电网中是存在制动能量和直流电压正常波动,避免装置的误动作,能够避免双线圈接入式能馈装置2频繁启动,减少损耗及误启动。
[0040]本实施例步骤3)中通过双线圈接入式能馈装置2、整流变压器I将列车制动能量回馈到中压交流电网时,对双线圈接入式能馈装置2采用三角载波移相技术生成对双线圈接入式能馈装置2的SVPffM调制波形,详细步骤包括:对三角载波进行360°/2的相位移相得到2路移相三角载波波形如图5所示,tri_testl波形为一重能馈支路的逆变器22的移相三角载波波形,tri_test2波形为另一重能馈支路的逆变器22的移相三角载波波形,tri_testl波形和tri_test2波形之间的谐波电流相位相差180° ;在将2路移相三角载波波形(tri_testl波形和tri_test2波形)分别和正弦调制波生成用于控制两重能馈支路中逆变器22的SVPffM调制波形,一路SVPffM调制波形用于控制一个逆变器22,使得两重能馈支路的谐波电流相位相差180°,实现变流器网侧电流谐波及电压谐波的对消,能够达到在不提尚单组逆变器开关频率和保持主电路拓扑结构的如提下获得尚的等效开关频率,从而减少系统输出波形的谐波含量。
[0041]实施例二:
如图6所示,本实施例的城轨供电系统双线圈接入式中压能馈系统和实施例一(图1所示)的本实施例的城轨供电系统双线圈接入式中压能馈系统基本相同,其主要区别点为:实施例一中,直流电抗器L串接在逆变器22的直流侧的负极输出端和直流牵弓I网的直流母线之间,具体串接在第一负极开关QCl和直流牵引网的直流母线的负极之间,两能馈支路共用一台直流电抗器L,通过直流电抗器L的电流较大,导致直流电抗器L体积较大、发热较大。而本实施例中,直流电抗器L串接在逆变器22的直流侧的正极输出端和直流牵引网的直流母线之间,具体串接在直流侧接触器KMl和第一直流开关QFzl,且每一个逆变器21的直流侧正极都
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