一种牵引变压器二次绕组过电流故障控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及轨道车辆牵引变压器二次绕组过电流故障诊断保护领域，具体为一种牵引变压器二次绕组过电流故障控制系统。


背景技术：

2.目前伴随国内高速列车的快速发展，动车组各项研究技术得到快速应用，电气设备更为复杂，为满足长期可靠运行的要求，进一步提高了对其相应的供电设备性能、可靠性要求。
3.作为轨道车辆动力与制动力驱动控制的牵引系统，关系到车辆运行性能和安全，因此对于在牵引绕组短路、牵引绕组接地、受电弓短时离线等导致的牵引变压器二次绕组过电流的情况下能够及时地诊断故障并保护系统设备同时降低对列车运行的影响的技术要求较高。
4.现有技术通常是在牵引变流器网侧变流器模块lcm的输入侧(即牵引变压器二次绕组的输出侧)设有电流互感器，由列车牵引系统采集电流互感器检测的电流值。当牵引系统检测到此电流值超过牵引软件设定的保护阈值(通常为变流器模块igbt器件所允许的最大电流值)时，诊断为牵引变压器二次绕组过电流故障，并采取断开列车主断路器lcb保护措施，完成牵引变压器二次绕组过电流故障诊断保护功能。
5.上述现有技术采用的牵引变压器二次绕组过电流故障诊断方法，没有进一步甄别可能由于外部干扰(如网压波动、受电弓弹跳)引起的短时过电流现象，故障诊断后立即断开列车主断路器lcb。如遇冰雪天气下列车受电弓受流不稳定时，由于此故障导致频繁断开主列车主断路器lcb对列车运行影响较大，甚至无法正常行车。
6.有鉴于此，特提出本专利申请。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种牵引变压器二次绕组过电流故障控制系统。
8.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种牵引变压器二次绕组过电流故障控制系统，牵引变压器的每个牵引变压器二次绕组均设置电流互感器，电流互感器、网侧变流器模块lcm、网侧变流器控制单元dcu/l及牵引系统控制单元pcu依次电连接，形成对于牵引变压器每个牵引变压器二次绕组的电流采样通路；
9.网侧变流器模块lcm采用两重四象限脉冲整流电路，包括门极驱动单元 gdu与功率器件igbt，所述功率器件igbt反并联续流二极管，igbt由门极驱动单元gdu驱动接通或关断完成整流；所述网侧变流器模块lcm的输出端与网侧变流器控制单元dcu/l电连接，形成控制回路；
10.其中所述网侧变流器模块lcm的输入端串联电流互感器模块，所述网侧变流器模块lcm并联电压互感器模块；其中每个牵引变压器二次绕组的输出端串联电流互感器模块。
11.所述网侧变流器模块lcm和网侧变流器控制单元dcu/l设置在牵引变流器的内部。
12.所述牵引变流器采用共中间直流回路设计，所述共中间直流回路并联网侧变流器模块lcm、电机变流器模块mcm和辅助变流器模块acm。
13.所述网侧变流器控制单元dcu/l包括dsp采集单元与fpga单元，所述dsp 采集单元的输入端与电流互感器模块电性连接，输出端与fpga单元电性连接，所述fpga单元的输出端与牵引系统控制单元pcu电性连接。
14.所述电流互感器模块为磁平衡式霍尔传感器。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.1、本实用新型诊断电路设置于轨道车辆的牵引变流器内部，牵引变压器二次绕组过电流时，优先在牵引变流器内部判定为可自复位的受电弓短时离线故障(受电弓弹跳)，仅封锁检测到过电流故障对应的牵引变流器igbt的输出脉冲。只有短时多次过流故障或过流故障无法恢复时，牵引系统才诊断为牵引变压器二次绕组过电流故障，立即断开列车主断路器lcb，实现故障诊断和保护功能。
17.2、本实用新型网侧变流器模块lcm采用两重四象限脉冲整流电路，由牵引变压器二次绕组供电，一是可以提高输入功率，二是通过控制两个四象限脉冲整流器的脉宽调制载波相差一定角度，减少变压器二次绕组谐波。来自列车受电弓的单相交流电压经牵引变压器降压后，网侧变流器模块lcm将牵引变压器二次绕组的单相交流电压整流成直流电压，储存在中间直流回路，并将直流电压传递至牵引变流器模块mcm和辅助变流器模块acm，再通过mcm 将直流电压逆变成三相交流电压供给牵引电机。
18.3、本实用新型网侧变流器模块lcm并联电压互感器检测中间直流回路电压，用于中间直流回路电压过电压和欠电压诊断和保护。
附图说明
19.现结合以下附图对本实用新型做进一步地说明；
20.图1是牵引变压器二次绕组过电流故障控制电路原理图；
21.图2为牵引变压器二次绕组电流信号传输示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.如图1所示，本技术所述的牵引变压器二次绕组过电流故障诊断保护系统，具体地，牵引变流器采用共中间直流回路设计，由网侧变流器模块lcm、电机变流器模块mcm和辅助变流器模块acm并联于中间直流回路构成。网侧变流器模块lcm采用两重四象限电路，通过功率器件igbt采用脉宽调制的方式实现整流工作，功率器件igbt由门极驱动单元gdu驱动控制。网侧变流器模块lcm并联电压互感器检测中间直流回路电压，用于中间直流回路电压过电压和欠电压诊断和保护。来自列车受电弓的单相交流电压经牵引变压器降压后，通过牵引变流器内的lcm将牵引变压器二次绕组的单相交流电压整流成直流电压，储存在中间直流回路，再通过mcm将直流电压逆变成三相交流电压供给牵引电机。
24.牵引变压器二次绕组的输出侧相对应网侧变流器模块lcm的输入端分别串联设置电流互感器，电流互感器采用磁平衡式霍尔传感器。此电流互感器安装于变流器箱内，时时检测变压器二次绕组的输出电流值，网侧变流器控制单元dcu/l采集此电流值用于过流故障诊断并控制网侧变流器模块lcm的工作状态。
25.如图2所示，网侧变流器控制单元dcu/l内部的信号处理单元dsp采集电流互感器检测的电流值，再由网侧变流器控制单元dcu/l内部的可编程器件fpga程序对电流检测值与软件内设置的过电流报警阈值进行比较完成过电流故障诊断，即检测到电流值大于1700a，牵引系统诊断为“受电弓短时离线故障”，此故障信息仅存储在牵引系统控制单元pcu内用于维护人员后期维护故障调查；与此同时，牵引系统控制单元pcu控制牵引变流器的网侧变流器模块lcm采取保护动作在7us内自动封锁脉冲保护，牵引变流器封锁5s后自动复位，“受电弓短时离线故障”信号同步复位。
26.若封锁的牵引变流器复位后再次检测到电流值仍大于1700a，网侧变流器控制单元dcu/l诊断为“牵引变压器二次绕组过电流故障”，此故障信息由牵引系统控制单元pcu发送到列车网络系统tcms的司机显示屏idu上。
27.若网侧变流器控制单元dcu/l诊断“牵引变压器二次绕组过电流故障”后，在8秒内再次检测到电流值大于1700a，网侧变流器控制单元dcu/l直接诊断为“牵引变压器二次绕组过电流故障”，此故障信息发送到列车网络系统 tcms的司机显示屏(idu)上。
28.牵引系统控制单元pcu控制牵引变流器直接采取保护动作自动保护性关机，列车断开主断路器lcb。
29.若在30分钟内，牵引系统连续诊断到3次“牵引变压器二次绕组过电流故障”，牵引变流器自动隔离，只能通过人工在司机显示屏idu上进行确认复位。
30.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。