一种电制动控制方法及控制系统与流程

本发明涉及制动控制领域，尤其涉及一种适用于城市轨道交通的电制动控制方法及控制系统。

背景技术：

低地板有轨电车通常在城市道路上与其他交通工具共享路权，因此车辆通常要在紧急情况下以较大的制动减速度躲避复杂多变的城市道路上可能出现的一切障碍，车辆的制动力要求非常高。低地板有轨电车在紧急制动情况下制动力一般由机械制动力、磁轨制动力和电制动力三者叠加才能满足制动减速度的要求。机械制动装置、磁轨制动装置和牵引电机均安装在低地板有轨电车转向架上，但是低地板有轨电车为了降低地板的高度，通常要求安装转向架上面的这些装置的体积尽可能小，以适应安装空间狭小的要求。如何在有限的安装空间提高紧急制动情况下的制动力是关键所在，其中包括通过提高牵引电机电制动力的方式，该方式通常是通过增加牵引电机有效体积，以提高牵引电机的制动转矩，牵引电机的转矩可以用式以下公式表示，其中，T为转矩，D为定子内径，l_ef为铁心长度，可见牵引电机转矩与电机的铁心长度成正比，牵引电机转矩与定子内径的平方成正比。因此，如在不增加牵引电机体积的情况下，提高牵引电机的电制动力是一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种在不提高牵引电机体积和重量的情况下，有效提高牵引电机的电制动力，提升紧急制动时低地板有轨电车制动力的电制动控制方法及控制系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种电制动控制方法，包括如下步骤：

S1.获取电制动控制指令；

S2.控制电制动系统进入电制动状态；

S3.控制中间直流电压稳定在预设的允许电压范围内，直到牵引电机退出制动状态。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2的具体步骤包括：

S2.1.封锁逆变器的逆变控制脉冲；

S2.2.断开中间直流电路与前端供电之间的连接；

S2.3.重新启动逆变器的逆变控制脉冲，控制牵引电机进入电制动状态并发挥电制动力矩。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2.2通过断开所述中间直流电路与前端供电之间的接触器实现。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3的具体步骤包括：

S3.1.监测所述中间直流电路的电压值；

S3.2.当所述中间直流电路的电压值高于所述预设的允许电压范围时，开通制动斩波电路；当所述中间直流电路的电压值低于所述预设的允许电压范围时，关断制动斩波电路。

作为本发明的进一步改进，所述预设的允许电压范围大于牵引电机的正常工况下中间直流电路的电压，小于牵引电机和系统的控制颠覆电压。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中的电制动控制指令为紧急制动控制指令；所述步骤S2中的电制动状态为电制动系统发挥最大电制动力的紧急电制动状态。

一种电制动控制系统，包括：

指令获取模块：用于获取电制动控制指令；

制动控制模块：用于控制电制动系统进入电制动状态；

电压控制模块：用于控制中间直流电压稳定在预设的允许电压范围内，直到牵引电机退出制动状态。

作为本发明的进一步改进，所述制动控制模块包括：

电机控制模块：用于封锁逆变器的逆变控制脉冲，以及重新启动逆变器的逆变控制脉冲，控制牵引电机进入电制动状态并发挥电制动力矩；

电路控制模块：用于断开中间直流电路与前端供电之间的连接。

作为本发明的进一步改进，所述电压控制模块包括：

电路监测模块：用于监测所述中间直流电路的电压值；

斩波控制模块：用于当所述中间直流电路的电压值高于所述预设的允许电压范围时，开通制动斩波电路；当所述中间直流电路的电压值低于所述预设的允许电压范围时，关断制动斩波电路。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过将电制动过程中，中间直流电路的电压值维持预设的允许电压范围内，该预设的允许电压范围高于正常工况下中间直流电路的电压值，通过提高中间直流电路的电压值，使得牵引电机在制动状态下保持合理的过载，从而提高牵引电机的转矩，提升电制动力输出，具有在不提高牵引电机体积和重量的情况下，有效提高牵引电机的电制动力的优点。

附图说明

图1为低地板有轨电车牵引主电路原理示意图。

图2为本发明具体实施例流程示意图。

图3为本发明具体实施例结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

低地板有轨电车牵引主电路如图1所示，中间直流电路通过接触器KM1与前端供电连接获取电能，中间直流电路通过DC/AC逆变器与牵引电机连接，DC/AC逆变器在牵引状态下将中间直流电路的电能逆变为三相电为牵引电机提供电能，在电制动状态下将牵引电机所产生的电制动能量变换后输送至中间直流电路，制动电阻通过制动斩波电路与中间直流电路连接，用于消耗制动电能。

如图2所示，本实施例电制动控制方法的具体实施步骤包括：S1.获取电制动控制指令；S2.控制电制动系统进入电制动状态；S3.控制中间直流电压稳定在预设的允许电压范围内，直到牵引电机退出制动状态。

在本实施例中，步骤S2的具体步骤包括：S2.1.封锁逆变器的逆变控制脉冲；S2.2.断开中间直流电路与前端供电之间的连接；S2.3.重新启动逆变器的逆变控制脉冲，控制牵引电机进入电制动状态并发挥电制动力矩。本实施例中，获取低地板有轨电车司机控制台发送的电制动控制指令后，封锁DC/AC逆变器的控制脉冲，不再向牵引电机提供牵引电能。待DC/AC逆变器的控制脉冲封锁完成后，断开接触器KM1，切断中间直流电路与前端供电之间的能量连接回路，保证在断开接触器KM1时，不会因为电路中存在电流而导致拉弧，延长接触器KM1使用寿命。在断开接触器KM1后，控制牵引电机发挥电制动特性进入电制动状态，牵引电机处于电制动状态时通过逆变器将能量反馈到前端直流侧。牵引电机在电制动状态下成为发电机，将产生大量的制动电能，由DC/AC逆变器将制动电能变换成直流电并输送至中间直流电路。由于中间直流电路与前端供电之间的能量连接回路已经断开，制动电能无法回馈至前端供电系统，从而导致中间直流电路的电压上升。

在本实施例中，步骤S3的具体步骤包括：S3.1.监测中间直流电路的电压值；S3.2.当中间直流电路的电压值高于预设的允许电压范围时，开通制动斩波电路；当中间直流电路的电压值低于预设的允许电压范围时，关断制动斩波电路。由于牵引电机的最大电磁转矩与输入电压成正比关系，当电制动工况时，抬高牵引电机输入电压，能够快速的提升牵引电机制动时的最大电磁转矩，从而提高牵引电机输出的制动力。

在本实施例中，为了保证不会因为中间直流电路的电压持续升高而导致设备损毁，预设了一个允许电压范围，通过监测中间直流电路的电压值，当该电压值高于预设的允许电压范围时，即高于允许电压的上限值时，开通制动斩波电路，通过制动电阻消耗中间直流电路上的电能，使得中间直流电路的电压下降，防止设备因电压过高而损毁。当该电压值低于预设的允许电压范围时，即低于允许电压的下限值时，关断制动斩波电路，制动电阻不再消耗中间直流电路上的电能。此时，中间直流电路上的电压因牵引电机的制动能量输出而再次上升，直到达到允许电压范围的上限值后，因制动斩波电路开通而再次下降，如此往复，至到低地板有轨电车退出制动状态。在本实施例中，为了保证设备的安全，同时又能保证牵引电机持续输出较高的制动力，预设的允许电压范围大于牵引电机的正常工况下中间直流电路的电压，小于牵引电机和系统的控制颠覆电压。该允许电压范围根据有轨电车的实际情况而设定，通过设置合理的允许电压范围，使得牵引电机的过载在一个合理的范围内，即能输出所需要的电制动力，又能保证设备的安全。

通过提高中间直流电路的电压来提升牵引电机的最大制动转矩，由于牵引电机通过过载来提升最大制动力，而牵引电机长时间过载运行不利于电机散热。在本实施例中，步骤S1中的电制动控制指令为紧急制动控制指令；步骤S2中的电制动状态为电制动系统发挥最大电制动力的紧急电制动状态。在本实施例中，通过在低地板有轨电车在紧急制动时采用牵引电机过载的方式进行电制动，同时，控制牵引电机进入可发挥最大电制动力的紧急制动状态，以在短时间内快速获得在紧急状态下所需的制动力，并且兼顾牵引电机对散热的要求，保证牵引电机的使用寿命。本实施例具有在不提高牵引电机体积和重量的情况下，有效提高牵引电机的电制动力，提升紧急制动时低地板有轨电车制动力的优点。

如图3所示，本实施例电制动控制系统包括：指令获取模块：用于获取电制动控制指令；制动控制模块：用于控制电制动系统进入电制动状态；电压控制模块：用于控制中间直流电压稳定在预设的允许电压范围内，直到牵引电机退出制动状态。

制动控制模块包括：电机控制模块：用于封锁逆变器的逆变控制脉冲，以及重新启动逆变器的逆变控制脉冲，控制牵引电机进入电制动状态并发挥电制动力矩；电路控制模块：用于断开中间直流电路与前端供电之间的连接。

电压控制模块包括：电路监测模块：用于监测中间直流电路的电压值；斩波控制模块：用于当中间直流电路的电压值高于预设的允许电压范围时，开通制动斩波电路；当中间直流电路的电压值低于预设的允许电压范围时，关断制动斩波电路。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。