轨道车辆及其牵引逆变器的制作方法

本发明涉及轨道车辆技术领域，特别涉及一种轨道车辆的控制方法和一种轨道车辆。

背景技术：

轨道车辆在运行过程中由于雷击或再生制动，会使网压和后端负载迅速升高，而过压可能会损坏电子器件，造成系统不稳定。因此，大部分轨道车辆均配有制动斩波器和制动电阻。当电压升高至设定值时，控制制动斩波器闭合，制动电阻开启制动，并长时间持续工作，直至电压降低至一定值使制动斩波器断开，其中，当制动斩波器控制失效无法断开时，会导致制动电阻长时间持续工作。然而，如果制动电阻长时间持续工作，会使其发热量剧增，最终可能会导致制动电阻爆炸引起火灾，严重时造成重要的财产和生命损失。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种轨道车辆的控制方法，该方法能够消除了因制动电阻长时间持续工作导致的安全隐患，从而大大提高了牵引逆变器的安全性。

本发明的第二个目的在于提出一种轨道车辆的控制装置。

本发明的第三个目的在于提出另一种轨道车辆的控制装置。

本发明的第四个目的在于提出一种轨道车辆。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种轨道车辆的控制方法，所述轨道车辆的牵引逆变器的供电电路中设置有保护电路，所述牵引逆变器用于给所述轨道车辆的牵引电机供电，所述保护电路包括串联连接的制动斩波器和制动电阻，所述方法包括以下步骤：检测所述牵引逆变器的供电母线电压；判断所述供电母线电压是否大于预设电压阈值；如果所述供电母线电压大于所述预设电压阈值，则发送开始工作指令给所述制动斩波器，以控制所述制动斩波器开始工作；根据所述制动斩波器的持续工作时间控制所述制动斩波器停止工作或者开始工作。

本发明实施例的轨道车辆的控制方法，在供电母线电压大于预设电压阈值时，向制动斩波器发送开始工作指令，以控制制动斩波器开始工作，并根据制动斩波器的持续工作时间控制制动斩波器停止工作或者开始工作，由此能够消除因制动电阻长时间持续工作导致的安全隐患，从而大大提高了牵引逆变器的安全性。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种轨道车辆的控制装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现上述的轨道车辆的控制方法。

本发明实施例的轨道车辆的控制装置，在存储器上存储的与上述控制方法对应的计算机程序被处理器执行时，能够消除因制动电阻长时间持续工作导致的安全隐患，从而大大提高了牵引逆变器的安全性。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了另一种轨道车辆的控制装置，所述轨道车辆的牵引逆变器的供电电路中设置有保护电路，所述牵引逆变器用于给所述轨道车辆的牵引电机供电，所述保护电路包括串联连接的制动斩波器和制动电阻，所述装置包括：检测模块，用于检测所述牵引逆变器的供电母线电压；判断模块，用于判断所述供电母线电压是否大于预设电压阈值；控制模块，用于在所述供电母线电压大于所述预设电压阈值时，发送开始工作指令给所述制动斩波器，以控制所述制动斩波器开始工作，并根据所述制动斩波器的持续工作时间控制所述制动斩波器停止工作或者开始工作。

本发明实施例的轨道车辆的控制装置，在供电母线电压大于预设电压阈值时，向制动斩波器发送开始工作指令，以控制制动斩波器开始工作，并根据制动斩波器的持续工作时间控制制动斩波器停止工作或者开始工作，由此能够消除因制动电阻长时间持续工作导致的安全隐患，从而大大提高了牵引逆变器的安全性。

为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种轨道车辆，该车辆包括：供电电路，所述供电电路中设置有保护电路，所述保护电路包括串联连接的制动斩波器和制动电阻；上述第二方面和第三方面实施例提出的轨道车辆的控制装置，所述控制装置与所述制动斩波器相连。

本发明实施例的轨道车辆，采用上述实施例的轨道车辆的控制装置，能够消除因制动电阻长时间持续工作导致的安全隐患，从而大大提高了牵引逆变器的安全性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的轨道车辆的牵引逆变器的供电电路的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的轨道车辆的控制方法的流程示意图；

图3是根据本发明一个具体实施例的轨道车辆的控制方法的流程示意图；

图4是根据本发明另一个实施例的轨道车辆的牵引逆变器的供电电路的示意图；

图5是根据本发明另一个具体实施例的轨道车辆的控制方法的流程示意图；

图6是根据本发明一个实施例的轨道车辆的控制装置的结构框图；

图7是根据本发明另一个实施例的轨道车辆的控制装置的结构框图；

图8是根据本发明一个实施例的轨道车辆的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的轨道车辆及其控制方法、装置。

在本发明的实施例中，如图1所示，轨道车辆的牵引逆变器的供电电路中设置有保护电路，牵引逆变器用于给轨道车辆的牵引电机供电，保护电路连接在牵引逆变器的供电母线正极l+和供电母线负极l-之间，保护电路包括串联连接的制动斩波器q和制动电阻r。其中，制动斩波器q可以为mos管，还可以为igbt管(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)。

图2是根据本发明一个实施例的轨道车辆的控制方法的流程示意图。

如图2所示，轨道车辆的控制方法包括以下步骤：

s1，检测牵引逆变器的供电母线电压。

具体地，可通过电压检测模块检测牵引逆变器的供电母线电压，该电压检测模块可以是连接在供电母线正极l+和供电母线负极l-之间采样电阻，检测周期、检测时机(如轨道车辆制动时、停靠站点时等)等均可根据需要设定。

s2，判断供电母线电压是否大于预设电压阈值。

其中，预设电压阈值可根据牵引逆变器10的实际使用工况和使用要求进行设定。

s3，如果供电母线电压大于预设电压阈值，则发送开始工作指令给制动斩波器，以控制制动斩波器开始工作。

s4，根据制动斩波器的持续工作时间控制制动斩波器停止工作或者开始工作。

其中，可通过一计时器记录制动斩波器q的持续工作时间，当开始工作指令发送时，计时器即开始计时，计时时间即为所述制动斩波器q的持续工作时间。

具体地，在轨道车辆(如地铁、云巴、云轨列车等)的运行过程中，当发生雷击或者再生制动时，会使得牵引逆变器的供电母线电压大于预设电压阈值，此时，向制动斩波器q发送开始工作指令，以控制制动斩波器q开始工作，即制动斩波器q导通，制动电阻r所在回路导通，开始消耗电能。同时，还可通过计时器记录制动斩波器q的持续工作时间，进而可根据计时时间判断是否控制制动斩波器q停止工作。

由此，该轨道车辆的控制方法，可以在保证系统稳定，降低电子器件损坏的基础上，避免制动电阻长时间持续工作而导致的制动电阻爆炸引起火灾的现象，从而提高了牵引逆变器的安全性，消除了可能造成财产和生命损失的安全隐患。

在本发明的一个实施例中，当制动斩波器的持续工作时间达到第一预设时间，发送停止工作指令给制动斩波器，以控制制动斩波器停止工作，以使制动电阻停止工作。由此，可以避免制动电阻长时间工作。

进一步地，当制动斩波器停止工作的持续时间未达到第二预设时间时，在制动斩波器停止工作期间，不对制动斩波器进行控制。可选地，制动斩波器停止工作后，计时器可继续计时。

在该实施例中，当制动斩波器停止工作的持续时间达到第二预设时间时,可再次执行上述步骤s1-s4。

具体地，第一预设之间之后，制动电阻r即停止工作，当制动电阻r停止工作的持续时间达到第二预设时间时，可判定制动电阻r散热完成，可再次工作，此时，再次执行上述步骤s1-s4。同时，为便于处理，可控制计时器清零。

具体而言，如图3所示，开始控制流程后，检测得到供电母线电压，判断供电母线电压是否超过预设电压阈值。如果供电母线电压超过预设电压阈值，则向制动斩波器q发送开始工作指令，以控制制动斩波器q开始工作，使制动电阻r投入工作，吸收多余的电能，同时，控制计时器开始计时。

进一步地，判断计时器的计时时间是否达到第一预设时间，即制动电阻r的持续工作时间是否达到第一预设时间。如果计时器的计时时间达到第一预设时间，则控制制动斩波器q停止工作，以使制动电阻r中断工作，并进一步判断计时器的计时时间是否达到(第一预设时间+第二预设时间)，即制动电阻r中断工作的持续时间是否达到第二预设时间。如果计时器的计时时间达到(第一预设时间+第二预设时间)，则控制计时器停止计时，并重新开始上述控制流程。

当然可以理解的是，如果计时器的计时时间没达到第一预设时间，则制动斩波器q保持工作状态，如果计时器的计时时间达到第一预设时间但未达到(第一预设时间+第二预设时间)，则制动斩波器q保持中断状态。

其中，第一预设时间可根据供应商提供的制动电阻r可允许工作时间等相关技术决定。由于轨道车辆在站点之间正常行驶时，轨道车辆的牵引电机处于工作状态，供电母线电压大于预设电压阈值的可能性较小，即不需要制动斩波器工作，也不需要制动电阻吸收能量，因此可根据轨道线路上，轨道车辆的两相邻停靠站点之间的距离设定第二预设时间，例如，两相邻停靠站点之间的距离可允许轨道车辆行驶2min，则可设定第二预设时间为2min。

该实施例中，第一预设时间和第二预设时间的设定，使得制动斩波器q周期性的工作，从而避免了制动电阻r长时间持续工作带来的安全隐患。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，在执行上述步骤s1-s4时，还可以每隔一定时间获取一次供电母线电压，并对供电母线电压进行判断，如果供电母线电压小于预设电压阈值，则说明供电母线上没有多余电压，此时无论计时时间达到多少，均可控制制动斩波器q停止工作，以避免电能的不必要损耗。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，牵引逆变器的供电母线上设置有接触器qf。在该实施例中，还可检测轨道车辆的供电母线电流；当供电母线电压大于预设电压阈值时，判断轨道车辆的牵引电机是否工作，以及判断供电母线电流是否大于预设电流阈值；如果牵引电机不工作，且供电母线电流大于预设电流阈值，则控制接触器qf断开。

可选地，可通过是否对电机驱动器进行控制(即是否向电机驱动器发送控制信号)，来判断牵引电机是否工作，当对电机驱动器进行控制时，可判断牵引电机工作，当不对电机驱动器进行控制时，牵引电机不工作。

其中，预设电流阈值im可根据牵引逆变器的安全供电母线电压u、制动电阻r的阻值r等进行设定，例如，im＝u/r。

具体地，如图5所示，可实时采集供电母线电流、电压，在供电母线电压大于预设电压阈值时，判断牵引电机是否工作，当牵引电机不工作(例如，轨道车辆停靠在站点)，且供电母线电流大于预设电流阈值时，判定对制动斩波器q的控制失效，即制动斩波器q不能使制动电阻r停止工作，此时控制接触器qf断开，切断供电母线电源，以使制动电阻r停止工作。由此，及时解决了因制动斩波器失效导致的制动电阻长时间持续工作的问题，从而消除了可能造成财产和生命损失的重要火灾隐患。

可选地，图3所示的控制流程和图5所示的控制流程可以是通过同一个控制器实现，也可以是通过不同的控制器实现。其中，上述控制器均可集成在牵引逆变器中。

在本发明的一个实施例中，当停止工作指令发送之后，还可判断当前供电母线电压是否大于预设电压阈值；如果当前供电母线电压大于预设电压阈值，则判断停止工作指令发送前后，供电母线电流的差值是否大于预设差值；如果差值小于或者等于预设差值，则控制接触器qf断开。

具体地，如果制动斩波器q工作有效，则由于制动电阻r与牵引电机等负载并联连接，故制动电阻r断开前后，供电母线电流会变小。基于此，控制制动斩波器q停止工作后，还可判断获取到的供电母线电压是否大于预设电压阈值，如果供电母线电压不大于预设电压阈值，说明没有过电压，则不再进行后续判断。如果供电母线电压大于预设电压阈值，说明供电母线电压过大，判断在停止工作指令发送前后，供电母线电流的差值是否大于预设差值。例如，在供电母线电压大于预设电压阈值时，实时获取供电母线电流，当停止工作指令发送时，可对上述停止工作指令发送前最后一次获取到的供电母线电流与发送后第一次获取到的供电母线电流进行比较；或者，根据上述停止工作指令发送前最后m次获取到的供电母线电流得到停止工作指令发送前的供电母线电流i前，以及根据停止工作指令发送后前n次获取到的供电母线电流得到停止工作指令发送后的供电母线电流i后，进而比较i前和i后,其中,m、n均为正整数，取值可根据需要设置。

另外，如果停止工作指令发送前后，供电母线电流的差值小于或者等于预设差值，说明此时制动电阻r仍然处于工作状态，且已不能通过制动斩波器q使制动电阻r停止工作了，也就是说，制动斩波器q控制处于失效状态，此时，制动电阻r工作的时间超过了第一预设时间，则可控制接触器qf断开，切断供电电源，才能使制动电阻r停止工作，防止制动电阻r长时间持续工作造成的重要火灾隐患。当然，如果停止工作指令发送前后，供电母线电流的差值大于预设差值，则说明制动电阻r停止工作，牵引逆变器10安全工作。

在本发明的一个实施例中，当制动斩波器的持续工作时间达到第一预设时间时，还可判断当前供电母线电压是否大于预设电压阈值；如果当前供电母线电压大于预设电压阈值，则判断制动斩波器的持续工作时间达到第一预设时间前后，供电母线电流的差值是否大于预设差值；如果差值小于或者等于预设差值，则控制接触器qf断开。

具体地，当计时时间达到第一预设时间时(此时，会控制制动斩波器q停止工作)，判断供电母线电压是否大于预设电压阈值。如果供电母线电压不大于预设电压阈值，说明没有过电压，则不再进行后续判断；如果供电母线电压大于预设电压阈值，说明供电母线电压过大，进一步判断计时时间达到第一预设时间前后，供电母线电流的差值是否大于预设差值(比较方法同上)。如果供电母线电流的差值小于或者等于预设差值，说明此时制动电阻r仍然处于工作状态，且已不能通过制动斩波器q使制动电阻r停止工作了，也就是说，制动斩波器q控制处于失效状态，此时，制动电阻r工作的时间超过了第一预设时间，则可控制接触器qf断开，切断供电电源，才能使制动电阻r停止工作。当然，如果供电母线电流的差值大于预设差值，则说明制动电阻r处于停止工作状态，牵引逆变器安全工作。

综上所述，本发明实施例的轨道车辆的控制方法，在制动斩波器控制有效时，可根据制动电阻的工作时间对制动斩波器进行控制，在制动斩波器控制失效时，可及时切断供电母线中串联的接触器，由此，能够避免由于制动电阻长时间持续工作导致的严重的火灾现象，极大地提高了牵引逆变器的安全性，消除了可能造成财产安全和生命损失的安全隐患。

进一步地，本发明提出了一种轨道车辆的控制装置。

在本发明的实施例中，如图6所示，轨道车辆的控制装置10包括存储器11、处理器12及存储在存储器11上并可在处理器12上运行的计算机程序13，所述处理器12执行所述程序时，实现上述的轨道车辆的控制方法。

本发明实施例的轨道车辆的控制装置，在存储器上存储的与上述控制方法对应的计算机程序被处理器执行时，能够消除因制动电阻长时间持续工作导致的安全隐患，从而大大提高了牵引逆变器的安全性。

本发明还提出了另一种轨道车辆的控制装置。

在该实施例中，如图7所示，该装置20包括：检测模块21、判断模块22和控制模块23。

其中，检测模块21用于检测牵引逆变器的供电母线电压；判断模块22用于判断供电母线电压是否大于预设电压阈值；控制模块23用于在供电母线电压大于预设电压阈值时，发送开始工作指令给制动斩波器，以控制制动斩波器开始工作，并根据制动斩波器的持续工作时间对制动斩波器进行进一步控制。

需要说明的是，本发明实施例的轨道车辆的控制装置的其他具体实施方式，可参见本发明上述实施例的轨道车辆的控制方法的具体实施方式。

本发明实施例的轨道车辆的控制装置，在供电母线电压大于预设电压阈值时，向制动斩波器发送开始工作指令，以控制制动斩波器开始工作，并根据制动斩波器的持续工作时间对制动斩波器进行进一步控制，由此能够消除因制动电阻长时间持续工作导致的安全隐患，从而大大提高了牵引逆变器的安全性。

更进一步地，本发明提出了一种轨道车辆。

图8是根据本发明实施例的轨道车辆的结构框图。如图8所示，该轨道车辆100包括：供电电路30和上述实施例提出的轨道车辆的控制装置10或者轨道车辆的控制装置20(图8以包括轨道车辆的控制装置10为例示出)。

在该实施例中，参见图8，供电电路30中设置有保护电路31，保护电路31包括串联连接的制动斩波器q和制动电阻r。控制装置10与制动斩波器q相连，用于对制动斩波器q进行控制。

该实施例的轨道车辆，采用上述实施例的轨道车辆的控制装置，能够消除因制动电阻长时间持续工作导致的安全隐患，从而大大提高了牵引逆变器的安全性。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。