一种再生制动控制方法及装置与流程

本公开涉及城市轨道交通领域，尤其涉及一种再生制动控制方法及装置。

背景技术：

城市轨道交通中，列车采用再生制动时可以将列车运行的动能转换为电能，并反馈给接触网供相邻运行的列车使用，从而节约能源。当反馈回接触网的电能较多时，会导致接触网的电压过高，影响电站设备及列车的正常运行。

目前，为了维持接触网电压稳定，当接触网的电压高于设定值(例如，1.2倍额定电压)时，列车停止再生制动，启动电阻制动，将电能转换成热能。然而，消耗在电阻上的热能，不仅形成热污染，导致周围环境温度升高，增加了车站空调系统或变电所空调系统的耗电量，而且这部分制动能量未能得到回收利用，造成了一定的能量浪费，降低了能量使用效率。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开提出了一种再生制动控制方法及装置，能够解决列车制动过程中能量利用率低的问题。

根据本公开的一方面，提供了一种再生制动的控制方法，用于控制再生制动电能反馈装置，其中，所述再生制动电能反馈装置经由第一开关与接触网连接、并经由第二开关与电网连接，包括：采集所述接触网的电压，并对所述接触网的电压进行采样，得到所述接触网的电压参数，所述电压参数用于表示所述接触网的电压是否大于设定值；当所述电压参数大于所述设定值时，控制所述第一开关以及所述第二开关闭合，以使得所述接触网经由所述再生制动电能反馈装置与所述电网连接；其中，所述再生制动电能反馈装置包括：交直流转换单元，经由所述第一开关与所述接触网连接，用于在所述第一开关和所述第二开关均处于闭合状态的情况下，接收所述接触网的电压，将所述电压由直流电压转换为交流电压；变压器，与所述交直流转换单元连接、并经由所述第二开关与所述电网连接，用于在所述第一开关和所述第二开关均处于闭合状态的情况下，从所述交直流转换单元接收所述交流电压，并将所述交流电压变压为与所述电网一致的电压，将变压后的电压供给至所述电网。

对于上述再生制动控制方法，在一种可能的实现方式中，在采集所述接触网的电压，并对所述接触网的电压进行采样，得到所述接触网的电压参数之后，还包括：当所述电压参数小于或等于所述设定值时，控制所述第一开关以及所述第二开关断开。

对于上述再生制动控制方法，在一种可能的实现方式中，还包括：将所述电压参数以及所述电压参数与所述设定值的比较结果发送至轨道交通监控系统。

根据本公开的另一方面，提供了一种再生制动的控制装置，用于控制再生制动电能反馈装置，其中，所述再生制动电能反馈装置经由第一开关与接触网连接、并经由第二开关与电网连接，包括：电压参数检测模块，与所述接触网连接，用于采集所述接触网的电压，并对所述接触网的电压进行采样，以得到所述接触网的电压参数，所述电压参数用于表示所述接触网的电压是否大于设定值；控制模块，与所述电压参数检测模块连接，用于从所述电压参数检测模块接收所述电压参数，并当所述电压参数大于所述设定值时，控制所述第一开关以及所述第二开关闭合，以使得所述接触网经由所述再生制动电能反馈装置与所述电网连接。

对于上述再生制动控制装置，在一种可能的实现方式中，所述控制模块包括：参数判断单元，与所述电压参数检测模块连接，用于从所述电压参数检测模块接收所述电压参数，并判断所述电压参数是否大于所述设定值；输出控制单元，与所述参数判断单元连接，用于从所述参数判断单元接收判断结果，并当所述电压参数大于所述设定值时，控制所述第一开关以及所述第二开关闭合，以使得所述接触网经由所述再生制动电能反馈装置与所述电网连接。

对于上述再生制动控制装置，在一种可能的实现方式中，所述输出控制单元，还用于当所述电压参数小于或等于所述设定值时，控制所述第一开关以及所述第二开关断开。

对于上述再生制动控制装置，在一种可能的实现方式中，还包括：

通讯模块，与所述参数判断单元连接，用于从所述参数判断单元接收判断结果，并将所述判断结果发送至轨道交通监控系统。

对于上述再生制动控制装置，在一种可能的实现方式中，所述通讯模块还用于从所述参数判断单元接收所述电压参数，并将所述电压参数发送至所述轨道交通监控系统。

根据本公开的另一方面，提供一种再生制动电能反馈系统，包括：再生制动电能反馈装置，经由第一开关与接触网连接、并经由第二开关与电网连接，用于在所述第一开关和所述第二开关均处于闭合状态的情况下，接收所述接触网的电压，对所述电压进行转换和变压，将转换和变压后的电压供给至所述电网；根据本公开上述提出的再生制动控制装置，与所述接触网连接，用于检测所述接触网的电压参数、以及根据所述电压参数控制所述第一开关和第二开关的开合状态。

对于上述再生制动电能反馈系统，在一种可能的实现方式中，所述再生制动电能反馈装置包括：交直流转换单元，经由所述第一开关与所述接触网连接，用于在所述第一开关和所述第二开关均处于闭合状态的情况下，接收所述接触网的电压，将所述电压由直流电压转换为交流电压；变压器，与所述交直流转换单元连接、并经由所述第二开关与所述电网连接，用于在所述第一开关和所述第二开关均处于闭合状态的情况下，从所述交直流转换单元接收所述交流电压，并将所述交流电压变压为与所述电网一致的电压，将变压后的电压供给至所述电网。

有益效果

通过在检测到接触网的电压参数大于设定值时，控制第一开关和第二开关闭合，以使得接触网经由再生制动电能反馈装置与电网连接，根据本公开实施例的再生制动控制方法、装置及再生制动电能反馈系统能够在接触网电压过大时，将接触网的电能直接回馈到电网中。相较于现有技术中在接触网电压过大时启动电阻制动，将电能转化为热能，本公开实施例的再生制动控制方法、装置及再生制动电能反馈系统使原先被电阻消耗的能量有效利用起来，既省去了电阻制动部分，节省了投资，减少了列车的重量，又充分利用了列车的再生制动能量，提高了列车制动过程中的能量利用率。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出一种列车再生制动的场景示意图；

图2示出根据本公开一实施例的再生制动控制方法的流程图；

图3示出根据本公开一实施例的再生制动控制方法的流程图；

图4示出根据本公开一实施例的再生制动控制装置的应用场景示意图；

图5示出根据本公开一实施例的再生制动控制装置的结构框图；

图6示出根据本公开一实施例的再生制动控制装置的结构框图；

图7示出根据本公开一实施例的再生制动电能反馈系统的应用场景示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

实施例1

城市轨道交通的供电系统主要包括主变电站、中压供电网络、牵引变电站以及牵引网系统等。其中，主变电站可以将城市电网中的110kv高压经变压器变换为35kv中压电源；中压供电网络可以将主变电站的35kv中压电源经中压馈出供电网络分配到各牵引变电站；牵引变电站可以将35kv中压电源经整流变压器降压，再经整流器整流后变成供列车使用的直流电源；牵引接触系统可以将来自于牵引变电站的直流电源通过接触网为列车提供电能。按照iec标准和我国规程规定，我国城市轨道交通接触网的额定电压有两种，一种是直流750v，另一种是直流1500v，接触网允许的最大电压为1.2倍额定电压。

现有列车的制动到过程可以分为三个阶段：再生制动、电阻制动和机械制动。其中，再生制动和电阻制动统称为电制动，通过将列车的电动机改为发电机工况，使列车运行的动能转换为电能，产生制动力，达到列车减速的目的。如图1所示，列车停止从接触网受电后，首先进入再生制动阶段，此时列车制动产生的电能被反馈到接触网上，以供为同一区段中其他列车供电。当接触网的电压在1-1.2倍额定电压，而同一区段无其他列车时，或者接触网的电压高于1.2倍额定电压时，牵引控制单元切断向接触网反馈的电能，再生制动不能实现，此时进入电阻制动阶段，列车制动产生的电能通过电阻吸收以热能形式耗散。当列车速度小于8km/h时，利用压缩空气作为动力源，实施机械制动，直至列车停止。

需要说明的是，接触网由牵引变电站划分为不同区段，相邻牵引变电站之间的区段为同一区段。图1示出的再生列车和其他列车属于同一区段，其中再生列车是指为接触网提供电能的列车。

电阻制动阶段以热能形式耗散的电能没有得到有效的利用，造成了能量浪费。为此，本公开提供一种再生制动控制方法及装置，在接触网的电压过高时，使接触网的电能通过再生制动电能反馈装置反馈至电网来提高能量的利用率。

图2示出根据本公开一实施例的再生制动控制方法的流程图，该方法可以由服务器、电脑等终端设备执行，该方法用于控制再生制动电能反馈装置，其中，再生制动电能反馈装置经由第一开关与接触网连接、并经由第二开关与电网连接。如图1所示，包括：

步骤s101，采集接触网的电压，并对所述接触网的电压进行采样，得到所述接触网的电压参数。

步骤s102，判断电压参数是否大于设定值。

步骤s103，当电压参数大于设定值时，控制第一开关以及第二开关闭合。

当电压参数大于设定值时，说明接触网电压过高，控制第一开关以及第二开关闭合，可以使得所述接触网经由所述再生制动电能反馈装置与所述电网连接，从而将接触网的电能反馈至电网。

在根据本公开实施例的再生制动控制方法的基础上，列车的制动过程为：列车停止从接触网受电，电动机改为发电机工况，实施再生制动，使列车运行的动能转换为电能，产生制动力；当列车速度小于8km/h时，利用压缩空气作动力源，实施机械制动，直至列车停止。在再生制动阶段，列车制动产生的电能上传至接触网后，可以为同一供电区段中其他列车供电，也可以反馈至电网。

这样，通过在检测到接触网的电压参数大于设定值时，控制第一开关和第二开关闭合，以使得接触网经由再生制动电能反馈装置与电网连接。根据本公开实施例的再生制动控制方法能够在接触网电压较大时，将接触网的电能直接反馈到电网中，既省去了电阻制动部分，节省了投资，减少了列车的重量，又可以充分利用列车的再生制动能量，提高列车制动过程中的能量利用率。

其中，所述电压参数用于表示所述接触网的电压是否大于设定值。在一种可能的实现方式中，可以按照预定采样周期对接触网的电压进行采样。

设定值可以根据接触网允许的最大电压进行设置。根据行业规定，我国接触网允许的最大电压为1.2倍额定电压，在一种可能的实现方式中，设定值可以根据1.2倍接触网的额定电压进行设置。

例如，设定值可以是大于接触网额定电压，且小于或等于1.2倍额定电压的电压值。具体的，当同一区段仅有向接触网提供电能的再生列车时，设定值可以是大于额定电压、且小于1.2倍额定电压的值；当同一区段存在其他列车时，设定值可以是1.2倍额定电压值。由于再生列车持续将制动产生的电能提供给接触网，接触网的电压会持续增加，当同一区段没有其他列车时，将设定值设置为大于额定电压、且小于1.2倍额定电压的值，可以避免潜在过压风险。由于同一区段的其他列车可以消耗部分接触网的电能，降低接触网的电压，当同一区段存在其他列车时，将设定值设置为1.2倍额定电压，可以提高接触网电能的直接利用率。

所述再生制动电能反馈装置包括：交直流转换单元，经由所述第一开关与所述接触网连接，用于在所述第一开关和所述第二开关均处于闭合状态的情况下，接收所述接触网的电压，将所述电压由直流电压转换为交流电压；变压器，与所述交直流转换单元连接、并经由所述第二开关与所述电网连接，用于在所述第一开关和所述第二开关均处于闭合状态的情况下，从所述交直流转换单元接收所述交流电压，并将所述交流电压变压为与所述电网一致的电压，将变压后的电压供给至所述电网。

通过设置交直流转换单元将直流电转换为交流电，并设置变压器将转换后的交流电转化为与电网适合的电压等级，根据本公开实施例的再生制动控制方法能够在接触网电压过大时，将接触网中的直流电反馈到电网中，从而充分利用列车的再生制动能量，提高列车制动过程中的能量利用率。

在一种可能的实现方式中，在步骤s102判断电压参数是否大于设定值之后，当电压参数小于或等于设定值时，控制第一开关以及第二开关断开。

当电压参数小于或等于设定值时，控制第一开关以及第二开关断开，可以使得接触网与电网断开，从而保留接触网的电能，并为同一区段的其他列车提供电能。

这样，根据本公开实施例的再生制动控制方法还能够在接触网电压较小时，断开接触网和电网的连接，保留接触网的电能，为同一区段的其他列车提供电能，提高接触网电能的直接利用率。

需要说明的是，电网可以为城市电网、中压供电网等电网，对此本公开不做限定。

图3示出根据本公开一实施例的再生制动控制方法的流程图。如图3所示，在步骤s102判断电压参数是否大于设定值之后，可包括：步骤s104将电压参数以及电压参数与设定值的比较结果发送至轨道交通监控系统。

通过将电压参数以及比较结果发送至轨道交通监控系统，可以便于监控人员随时掌握接触网的状态，及时做出处理。例如，监控人员可以根据判断结果和电压参数调整设定值的大小，稳定接触网的电压。

实施例2

图4示出根据本公开一实施例的再生制动控制装置100的应用场景图。根据本公开一实施例的再生制动控制装置100可以控制再生制动电能反馈装置200，如图1所示，再生制动电能反馈装置200经由第一开关300与接触网400连接、并经由第二开关500与电网600连接。其中，该再生制动控制装置100主要包括：电压参数检测模块110和控制模块120。

电压参数检测模块110与接触网400连接，用于采集接触网400的电压，并对接触网400的电压进行采样，以得到所述接触网400的电压参数，所述电压参数用于表示接触网的电压是否大于设定值。控制模块120与所述电压参数检测模块110连接，用于从电压参数检测模块110接收所述电压参数，并当所述电压参数大于设定值时，控制第一开关300以及第二开关500闭合，以使得接触网400经由所述再生制动电能反馈装置200与所述电网600连接。

在根据本公开实施例的再生制动控制装置的基础上，列车的制动过程为：列车停止从接触网受电，电动机改为发电机工况，实施再生制动，使列车运行的动能转换为电能，产生制动力；当列车速度小于8km/h时，利用压缩空气作动力源，实施机械制动，直至列车停止。在再生制动阶段，列车制动产生的电能上传至接触网后，可以为同一供电区段中其他列车供电，也可以反馈至电网。

这样，通过在检测到接触网的电压参数大于设定值时，控制第一开关和第二开关闭合，以使得接触网经由再生制动电能反馈装置与电网连接，根据本公开实施例的再生制动控制装置能够在接触网电压过大时，将接触网的电能直接反馈到电网中，既省去了电阻制动部分，节省了投资，减少了列车的质量，又可以充分利用列车的再生制动能量，提高列车制动过程中的能量利用率。

其中，电压参数检测模块110可以按照预定采样周期对接触网400的电压进行采样，以得到所述接触网400的电压参数。

设定值可以根据接触网允许的最大电压进行设置。根据行业规定，我国接触网允许的最大电压为1.2倍额定电压，在一种可能的实现方式中，设定值可以根据1.2倍接触网的额定电压进行设置。

例如，设定值可以是大于接触网额定电压，且小于或等于1.2倍额定电压的电压值。具体的，当同一区段仅有向接触网提供电能的再生列车时，设定值可以是大于额定电压、且小于1.2倍额定电压的值；当同一区段存在其他列车时，设定值可以是1.2倍额定电压值。由于再生列车持续将制动产生的电能提供给接触网，接触网的电压会持续增加，当同一区段没有其他列车时，将设定值设置为大于额定电压、且小于1.2倍额定电压的值，可以避免潜在过压风险。由于同一区段的其他列车可以消耗部分接触网的电能，降低接触网的电压，当同一区段存在其他列车时，将设定值设置为1.2倍额定电压，可以提高接触网电能的直接利用率。

需要说明的是，电网可以为城市电网、中压供电网等电网，对此本公开不做限定。

具体的，如图5所示，在一种可能的实现方式中，根据本公开上述实施例的再生制动控制装置100的控制模块120可以包括：参数判断单元121和输出控制单元122。图5中的箭头示意性示出控制信号的流向。其中，参数判断单元121与电压参数检测模块110连接，用于从电压参数检测模块110接收电压参数，并判断所述电压参数是否大于设定值；输出控制单元122与参数判断单元121连接，用于从参数判断单元121接收判断结果，并当所述电压参数大于设定值时，控制第一开关300以及第二开关500闭合，以使得接触网400经由所述再生制动电能反馈装置200与所述电网600连接。

在一种可能的实现方式中，输出控制单元122还用于当所述电压参数小于或等于所述设定值时，控制第一开关300以及第二开关500断开。

这样，通过在检测到接触网的电压参数大于设定值时，控制第一开关和第二开关闭合，使接触网过压时将电能反馈到电网中，充分利用列车的再生制动能量，提高列车制动过程中的能量利用率；通过在检测到接触网的电压参数小于或等于设定值时，控制第一开关和第二开关断开，使接触网的电能得以保留，从而为同一区段的其他列车提供电能，提高了接触网电能的直接利用率。

在一种可能的实现方式中，如图6所示，根据本公开上述实施例的再生制动控制装置100还包括：通讯模块130。通讯模块130与参数判断单元121连接，用于从参数判断单元121接收判断结果，并将所述判断结果发送至轨道交通监控系统700。

在一种可能的实现方式中，通讯模块130还用于从参数判断单元121接收所述电压参数，并将所述电压参数发送至轨道交通监控系统700。

通过将判断结果以及电压参数发送至轨道交通监控系统，可以便于监控人员随时掌握接触网的状态，及时做出处理。例如，监控人员可以根据判断结果和电压参数调整设定值的大小，稳定接触网的电压。

在一种可能的实现方式中，轨道监控系统700还可以监控列车运行状况。通讯模块130还用于从轨道交通监控系统接收列车运行状况，并当同一区段不存在再生列车以外的其他列车时，通知输出控制单元122。输出控制单元122还用于当电压参数大于额定电压，且小于或等于所述设定值时，在接收到通讯模块130发送的通知后，控制第一开关300以及第二开关500闭合。

这样，通过在检测到接触网的电压参数小于或等于设定值，且同一区段不存在再生列车以外的其他列车时，控制控制第一开关300以及第二开关500闭合，使接触网过压时将电能反馈到电网中，既省去了电阻制动部分，节省了投资，减少了列车的重量，又能够避免接触网电压持续增高而造成的潜在过压。

实施例3

图7示出根据本公开实施例的再生制动电能反馈系统的具体应用场景的示意图。图5中标号与图2相同的组件具有相同的功能，为简明起见，省略对这些组件的详细说明。

如图7所示，再生制动电能反馈系统可以包括再生制动电能反馈装置200和再生制动控制装置100。其中，再生制动电能反馈装置200经由第一开关300与接触网400连接、并经由第二开关500与电网600连接，用于在第一开关300和第二开关500均处于闭合状态的情况下，接收接触网400的电压，对所述电压进行转换和变压，将转换和变压后的电压供给至电网600。再生制动控制装置100与接触网400连接，用于检测接触网400的电压参数、以及根据所述电压参数控制第一开关300和第二开关400的开合状态。

这样，通过在检测到接触网的电压参数大于设定值时，控制第一开关和第二开关闭合，使得接触网经由再生制动电能反馈装置与电网连接，根据本公开实施例的再生制动控制系统能够在接触网电压过大时，将接触网的电能通过再生制动电能反馈装置进行转换和变压后反馈到电网中，既省去了电阻制动部分，节省了投资，减少了列车的重量，又可以充分利用列车的再生制动能量，提高列车制动过程中的能量利用率。

需要说明的是，电网可以为城市电网、中压供电网等电网，对此本公开不做限定。

在一种可能的实现方式中，再生制动电能反馈装置200可以包括：交直流转换单元210和变压器220。交直流转换单元210经由第一开关300与接触网400连接，用于在第一开关300和第二开关500均处于闭合状态的情况下，接收接触网400的电压，将所述电压由直流电压转换为交流电压。变压器220与交直流转换单元210连接、并经由第二开关500与电网600连接，用于在第一开关300和第二开关500均处于闭合状态的情况下，从交直流转换单元210接收所述交流电压，并将所述交流电压变压为与所述电网600一致的电压，将变压后的电压供给至所述电网600。

其中，交直流转换单元210的直流侧经由第一开关300与接触网400连接，交直流装换单元210的交流侧与变压器220的低压侧连接，变压器220的高压侧经由第二开关500与电网600连接。交直流装换单元210可以将接触网400中多余的再生制动能量逆变为交流电，反馈至变压器220的低压侧。变压器220可以将交流电压转换为与电网600适合的电压等级，并将转换后的交流电，反馈至电网600。

在一种可能的实现方式中，交直流装换单元210可以为逆变器等直流转交流的变压器。

通过设置交直流转换单元将直流电转换为交流电，并设置变压器将转换后的交流电转化为与电网适合的电压等级，根据本公开实施例的再生制动控制系统能够在接触网电压过大时，可以将接触网中的直流电反馈到电网中，既省去了电阻制动部分，节省了投资，减少了列车的重量，又充分利用了列车的再生制动能量，提高了列车制动过程中的能量利用率。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。