专利名称：用于在轨道车辆的电滤波器中产生频带阻塞的方法
技术领域：
本发明涉及一种在轨道车辆的电滤波器中产生频带阻塞(Bandsperren ) 的方法。
背景技术：
用于直流车辆的有源滤波器的现有技术由van der Weem， J.在 Elektrische Bahnen 92, 10/1994中的"Aktive Filter fUr Gleichspannungs-fahrzeuge，，中描述。近距离交通的磁悬浮车辆通常由直流电网供电。现代车辆的驱动器由 三相交流同步电机和逆变器组成。铁路运营商为接触网电流(Fahrleitungsstrome )在轨道空闲指示设备或 者其它信号设备的工作频率下的分量设置了非常低的阈值。该频率在直流铁路中通常为来自国家电网的50 Hz。在处于正常运行状态下的所有车辆 中，在接触网电流中产生具有这一频率的分量。在电流源式逆变器中，用降压转换器(Tiefsetzsteller)来调节中间电路 电流 (Miiller-Hellmann, A: Gleichstromsteller-Typen auf Fahrzeugen des schienengebundenen Nahverkehrs; Der Nahverkehr, 1983， H. 3 )。在电压源式逆变器中，用升压转换器为直流中间电路供电(Ferrazzini, P.; Luca, S. de; Gomisel, G; Piro G: Die elektrische Ausriistung der Lokomotiv-baureihe E 402 der italienischen Staatsbahnen; Elektrische Bahnen 89/1991, H. 4, 第114-122页)。但是，电压源式逆变器也可以没有前置的转换器而直接以 才妻角虫网电压运4亍(Bayer, M.; Klein, K. -H.: Eine neue Stral3enbahn generation fiir Miinchen-Prototzpfahrzeuge der Baureihe Rl. 1: Elektrische Bahnen 89/1991， H. 6，第186-192页)。所有车辆类型都有一个具有约为30 Hz的特征频率的输入滤波器，并 且在所产生的所有低频分量(例如为50Hz)的情况下处于接触网电流内。这些低频分量能够干扰轨道空闲指示设备的有关安全性的功能。
轨道空闲指示设备识别出 一个轨道区段是否由车辆占据。在直流铁路 中，该轨道空闲指示设备通常以国家电网的频率工作，也就是说，大多数情况下以50 Hz的频率工作。为了确保可靠运行，铁路运营商要求车辆制造商提供具有信号频率的 电流的边界。边界值处在1至2 A的数量级上。为了遵守该边界值，业已开发出一 种早期的方法。例如，在G. R.: Daumann, W.: Three Phase A. C. Motor Vehicles from D.C. PowerSupplz Feed-In Circuid and Interference Current Reduktion; 2ndlFACSymp.，杜塞尔多夫，1977,第777-785页中描述了在对升压转换 器的调节中的干预。另 一种已知的可能性在于，优化电压源式逆变器的开关时间点(Taufig, J. A.; Mellitt, B.; Goodman, C丄Novel algorithm for generating near optimal PMW waveforms for AC traction drives; IEE Proc. Pt. B 133 (1986), H. 2, S. 85-94 )。由此，可以从逆变器的输入电流中除去特定节次的谐波，使得作用 在供电网上的反作用较小。在Cascone， V.; Galasso， M,; Mantica, L,; Oberti, M.的文章Design of Active Filters for Dynamic Damping of Harmonic Currents generated by Asyncronous Drivers in Modern High Power Locomotives; PESC, Zolrdo, Spanien, 1992,第404-410页，介绍了一种有源滤波器，该滤波器与车辆的 输入、即与接触导线相连。本发明的说明书的图1示出了在铁路车辆.中应用的滤波器的等效电路图，利用该滤波器，对于特定频率的电网电流/^z与流经脉冲逆变器/p^之间的比率在数量上可以实现小于一。具体而言，对于n个频率a^VO^s"-1存在要求|//。(>,)|<^,其中 7/。W = Z^。在此^的真实值大于零，其根据诸如干扰电流阈值的规范给出。由于诸如部件大小、价格以及重量等限制条件，并不总是遵循这一要求。尝试过借助对滤波器部件的匹配/优化来遵循干扰电流阈值。这并不总是可能的。在有源补偿中，如van der Weem, J.在Elektrische Bahnen 92， 10/1994中的"Aktive Filter fiir Gleichspannungsfahrzeuge"中描述的那样， 采用了与滤波器电容器并联安装的电流源。在调节器设计方面的现有技术是，将相似的调节器组件(如PID调节 器、带通滤波器或混合器)组合起来，并且手动地输入调节参数。发明内容本发明所要解决的技术问题在于，提供一种能够在不改变滤波器部件 的情况下遵循上述规范的方法。这一技术问题依照本发明通过一种用于在铁路车辆的滤波器中产生频 带阻塞的方法解决的，在该方法中，-在滤波器横向支路中，安装有具有可变电压的电压源，-将处于该滤波器的输出端上的输出信号供给至一个调节装置，-利用所述调节装置的输出信号操纵电压源，并且-根据重复调节原理设计该调节装置。一种优选的实施方式在于，所述调节装置由下列两个子系统组成-"谐振"子系统，其具有传输函数/^A)^f["y^,_ "稳定"子系统，在根据任意一种方法引入滤波器参数的情况下，这样设计该子系统，使得所调节的线段(Strecke)与该调节装置是稳定并且是有因果关系的。实现了这样的优点，即，可以利用简单的装置抑制干扰电流。 在滤波器横向支路中，安装有具有可变电压t^的电压源。
图1示出了在铁路车辆中应用的滤波器的电等效电路图，图2示出了根据本发明的滤波器的等效电路图，图3是示出本发明的滤波器的输入和输出的框图，图4示出了利用调节器的输出信号调节电压源的示意图，图5和图6示出了调节电路的模频率。
具体实施例方式
目前，滤波器具有两个输入和一个输出，如在图3所示框图中那样。输出信号/ ^现在被供给至调节装置2。调节装置的输出信号提供信号"， 利用该信号可以操纵所述电压源(图4)。为了能够满足对于从PWR电流向电网电流的传输的要求，根据本发 明，根据重复调节的原理来设计调节装置2。重复调节的原理在J. Ghosh和 B. Paden的Nonlinear repetitive control, IEEE Transaction on Automatic Control, Vol.45 (6), pp. 949-953, 2000年5月的文章中进行了阐释。在此，调节装置2由两个子系统组成 "谐振，，子系统，其具有传输函数/^,(》-ft^^。由此，在稳定系统的情况下，在起振的状态下调节电路增益在频率CO 下有限大。 "稳定"子系统，在根据任意一种方法计入滤波器参数的情况下，这样设计该子系统，使得所调节的线段(图4 )和调节装置2是稳定并且是有 因果关系的。如果现在考虑传输函数//,(》=^44 ,则由于反馈回路中的术语而成立&(^^ ,. = 0,并且由此|/^(>,.)<4自然也成立。在频率030=2 7T 75rad以及co! = 2丌.150rad下^力H)和//oC^,)的模变化(Betmgs-verlauf)示例地在图5 (断开和闭合调节电路的才莫频率，Betragsfrequenz ) 和图6 (经比例缩放地显示的断开和闭合调节电路的模频率)中示出。通过在图1所示滤波器的电容器支路中引入被调节的电压源而形成了 图2中所示的滤波器1,利用该滤波器为特定的、可自由选择的频率实现对 该频率的一个(高度地)可调节的阻塞滤波功能。为此，所述的根据本发 明的调节方法是必需的。利用这种方法尤其可以实现，在所选频率下干扰传输恰好为零，并且 调节电路保持稳定。此外，这种系统化方法自动地提供调节参数，而不再 需要手工输入参数。因此，通过本发明可以另外地抑制干扰电流，利用现有技术已知的滤 波器不能抑制、或者仅靠高成本(重量、费用)才能抑制该干扰电流。
权利要求
1.一种用于在铁路车辆的滤波器中产生频带阻塞的方法，其特征在于，-在滤波器横向支路中，安装有具有可变电压(Uq)的电压源，-将处于该滤波器(1)的输出端上的输出信号(Inetz)供给至一个调节装置(2)，-利用所述调节装置(2)的输出信号(Uq)操纵电压源，并且-根据重复调节原理设计该调节装置(2)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节装置(2)由下 列两个子系统组成-"谐振"子系统，其具有传输函数/^,W二ftV"T,-"稳定，，子系统，在根据任意一种方法引入滤波器参数的情况下，这 样设计该子系统，使得所调节的线段与该调节装置(2)是稳定并且是有因 果关系的。
全文摘要
本发明涉及一种用于在铁路车辆的滤波器中产生频带阻塞的方法。根据本发明，在该滤波器横向支路中，安装有具有可变电压(U<sub>q</sub>)的电压源，将该滤波器(1)的输出端的输出信号(I<sub>netz</sub>)供给至一个调节装置(2)，利用所述调节装置(2)的输出信号(U<sub>q</sub>)操纵电压源，并且根据重复调节原理设计该调节装置(2)。该调节装置(2)优选由下列两个子系统组成“谐振”子系统，其具有传输函数(见上式)，“稳定”子系统，在根据任意一种方法计入滤波器参数的情况下，这样设计该子系统，使得所调节的线段与该调节装置(2)是稳定并且是有因果关系的。
文档编号H02M1/12GK101154882SQ200710161958
公开日2008年4月2日 申请日期2007年9月27日 优先权日2006年9月27日
发明者安德烈亚斯·富克斯, 沃尔夫冈·霍夫曼 申请人:西门子公司