专利名称：交流传动系统惰行过电分相脉冲封锁及解除脉冲封锁方法
技术领域：
本发明涉及交流传动的电力机车或动车组控制，尤其是采用交流传动系统的电力机车或动车组惰行过电分相控制技术领域。
背景技术：
电力机车(动车组)过电分相的方法有多种，早期列车速度较慢，通常采用手动过电分相，在分相区设有分相标志指挥司机过电分相操作。到中性段前，司机先将牵引级位降到0，断开辅助系统，再将牵引变压器的原边的主断路器断开，使机车不带电通过中性段。 机车进入下一相供电臂的供电区后，司机合上主断路器、并启动辅助系统、逐步恢复牵引级位。手动过电分相司机劳动强度大，在过分相时必须由司机断电，如果没断电过电分相，会在进入中性段时牵引网与受电弓产生过电压拉弧，烧坏牵引网和受电弓，甚至两相短路等严重事故，随着列车运行速度的不断提高这一问题将更为突出。
目前，电力机车(动车组)通常采用自动过电分相方法，主要有二种方法地面自动过分相和车上自动过分相。车上过电分相是一种常见的过电分相方式，其中惰行过电分相又是车上过电分相经常采用的一种方式。图1给出了一种过电分相地感应器埋设示意图，在离分相区两端约60m处的线路上左、右各埋一块磁铁，一个分相区只需要四块磁铁， 列车运行时，只有一侧的预告信号起作用。列车头部靠近铁轨处左右各设1个感应器，当列车头部通过磁铁时，感应器接收到信号，再由感应器向列车微机控制系统发送IlOV电平的预告信号。列车微机控制系统在收到该预告信号后延迟一定时间，向感应器发出一个20ms 宽、IlOV电平的复位信号，使感应器复位，预告信号随之消失。所延迟的时间用于完成对预告信号的确认，并留有一定裕量。图2是过分相信号的时序图。
采用惰行过电分相时，必须解决牵引变流器的脉冲封锁及解除脉冲封锁问题。图 3给出了交流传动系统的结构示意图，电力机车或动车组通过受电弓从25kV的交流接触网取流，通过主断路器等相关设备后由牵引变压器降压，经脉冲整流器整流后变成直流电压， 直流电压再由牵引逆变器逆变为三相交流电供牵引电机使用。牵引变流器(脉冲整流器、 中间直流环节、牵引逆变器合称为牵引变流器)的控制单元负责信号的采集、计算，并根据控制策略计算发出相应的驱动脉冲驱动变流器的开关器件。脉冲封锁是采用变频驱动的交流传动系统一种常见保护方式，比较常见的是断路脉冲封锁和短路脉冲封锁。由于变流器特殊的拓扑结构，采用不同的脉冲封锁会对电机以及变流器产生不同的影响。对于牵引变流器而言，惰行过电分相时的脉冲封锁是一种正常的控制，需要在牵引电机高速旋转时封锁牵引逆变器的脉冲，切断牵引电机的供电，此时需要在合适的时刻采取适当的脉冲封锁方式，避免对中间直流电压及牵引电机转矩冲击；通过电分相后，由于列车是一个大惯性负载，因此在通过电分相后解除脉冲封锁时还必须保证牵引电机在高速运行时的再投入问题，并尽量减小解除脉冲封锁时产生转矩冲击以及中间直流电压的波动。发明内容
鉴于惰行过电分相有上述问题需要解决，本发明的目的就是要提供一套解决方案，以克服现有技术的以上缺点。
本发明的目的通过如下手段来实现。
交流传动系统惰行过电分相脉冲封锁及解除脉冲封锁方法，在由脉冲整流器、中间直流环节、控制单元、牵引逆变器组成的牵引变流器中，电力机车通过受电弓从25kV的交流接触网经脉冲整流器整流后变成直流电压，再由牵引逆变器逆变为三相交流电供牵引电机使用；控制单元负责信号的采集、计算，并根据控制策略计算发出相应的驱动脉冲驱动变流器的开关器件。列车控制系统控制单元控制牵引逆变器采用如下的顺序控制策略控制单元接收到地面过电分相进入电分相预告信号并确认信号后，转矩指令电压按预设斜率 kl下降至零，然后发出脉冲封锁指令；在接收到地面过电分相出电分相信号并确认信号通过电分相后，解除牵引变流器的脉冲封锁，并控制牵引逆变器的转矩指令电压按照预设斜率k2上升至控制系统的计算值，随后转入正常工况。
交流传动系统惰行通过电分相后，在列车控制系统接收到地面过电分相出电分相信号并确认信号后，进行相关操作随后解除牵引变流器的脉冲封锁时，控制系统应控制牵引逆变器的转矩指令电压(矢量控制系统)/参考转矩(对于直接转矩控制系统)按照一定斜率上升至控制系统的计算值，随后转入正常工况。
封锁脉冲时，对于高电平有效的控制系统采用全零的脉冲进行封锁。采用本发明的方法，可以避免封锁脉冲封锁变流器时产生的不良冲动，避免牵引变流器中间直流电压在解除脉冲封锁产生大幅波动，提高牵引传动系统的性能。
附图1是一种过电分相地感应器埋设示意图。
附图2是预告信号与复位信号时序图。
附图3是牵引变流器结构示意图。
附图4是矢量控制原理示意图。
附图5是直接转矩控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施作进一步的描述。
采用惰行过电分相的列车，在列车控制系统接收到地面过电分相进入电分相预告信号并确认信号后，先对列车进行降级，同时对控制系统采用如下的控制策略
1)对于如附图4所示的矢量控制系统(图中ι^、<分别为磁通、转速给定值，Ψ、 分别为磁通、转速实际值，isM、isT分别为磁通、转矩电流实际值，UsM, Ust分别为磁通、转矩电压指令值4为磁通角，Ud。为中间直流电压实际值)，控制系统控制转矩指令电压Ust按照一定的斜率下降(经验取值为1500V/S)，降到零后发出封锁指令，封锁脉冲整流器和牵引逆变器的驱动脉冲。
2)对于如附图5所示的直接转矩控制系统(图中<、<、？分别为磁通、转速、转矩给定值，Ψ、ω” Te分别为磁通、转速、转矩实际值，识为磁通角，ud。为中间直流电压实际值)，控制系统控制参考给定转矩按照一定的斜率下降，降到零后发出封锁指令，封锁脉冲整流器和牵引逆变器的驱动脉冲。
控制系统发出脉冲封锁指令后，对于高有效的两电平脉冲整流器采用W000]的脉冲封锁，逆变器采用W00000]；对于三电平脉冲整流器采用
，逆变器采用
。对于对于低有效驱动脉冲，原理相同。
交流传动系统惰行通过电分相后，在列车控制系统接收到地面过电分相出电分相信号并确认信号后，进行相关操作随后解除牵引变流器的脉冲封锁时，控制系统应控制牵引逆变器的转矩指令电压(矢量控制系统)/参考转矩(对于直接转矩控制系统)按照一定斜率(经验取值为1500V/S)上升至控制系统的计算值，随后转入正常工况。
采用本发明的方法，可以避免封锁脉冲封锁变流器时产生的不良冲动，避免牵引变流器中间直流电压在解除脉冲封锁产生大幅波动，提高牵引传动系统的性能。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员在不偏离本发明的范围和精神的情况下，对其进行的关于形式和细节的种种显而易见的修改或变化均应落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.交流传动系统惰行过电分相脉冲封锁及解除脉冲封锁方法，在由脉冲整流器、中间直流环节、控制单元、牵引逆变器组成的牵引变流器中，电力机车通过受电弓从25kV的交流接触网经脉冲整流器整流后变成直流电压，再由牵引逆变器逆变为三相交流电供牵引电机使用；控制单元负责信号的采集、计算，并根据控制策略计算发出相应的驱动脉冲驱动变流器的开关器件；其特征在于，列车控制系统控制单元控制牵引逆变器采用如下的顺序控制策略控制单元接收到地面过电分相进入电分相预告信号并确认信号后，转矩指令电压按预设斜率kl下降至零，然后发出脉冲封锁指令；在接收到地面过电分相出电分相信号并确认信号通过电分相后，解除牵引变流器的脉冲封锁，并控制牵引逆变器的转矩指令电压按照预设斜率k2上升至控制系统的计算值，随后转入正常工况。
2.根据权利要求1所述之交流传动系统惰行过电分相脉冲封锁及解除脉冲封锁方法，其特征在于，所述转矩指令电压对于矢量控制系统采用转矩指令电压；对于直接转矩控制系统采用参考转矩。
3.根据权利要求1所述之交流传动系统惰行过电分相脉冲封锁及解除脉冲封锁方法，其特征在于，所述预设斜率kl的经验取值为1500V/S ；所述预设斜率k2的经验取值为1500V/s。
全文摘要
本发明公开了一种交流传动系统惰行过电分相脉冲封锁及解除脉冲封锁方法。交流传动系统收到进入电分相预告信号并确认信号后，控制系统控制牵引变流器的转矩指令电压或者参考转矩按一定斜率下降到零，随后发出封锁脉冲指令封锁牵引变流器；列车通过电分相，解除脉冲封锁后，控制系统应控制牵引逆变器的转矩指令电压或者参考转矩按照一定斜率上升至控制系统的计算值，随后转入正常工况。采用本发明的方法，可以避免封锁脉冲封锁变流器时产生的不良冲动，避免牵引变流器中间直流电压在解除脉冲封锁产生大幅波动，提高牵引传动系统的性能。
文档编号B60M3/04GK102555840SQ20121005385
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月5日 优先权日2012年3月5日
发明者冯晓云, 宋文胜, 熊成林, 王青元, 韩坤 申请人:西南交通大学