电动车组变流器控制装置及系统的制作方法

文档序号:12374084阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种电动车组变流器控制装置,其特征在于,包括:模拟量采集处理单元插件、脉冲转换单元插件、网侧信号处理单元插件(206)、机侧信号处理单元插件(207)、实时控制单元插件、数字量输入输出单元插件(210)和系统管理单元插件(211);所述模拟量采集处理单元插件采集来自于电网(300)、变压器(8)和变流器的电压或电流信号;所述脉冲转换单元插件将所述实时控制单元插件发出的控制信号进行转换后输出至所述变流器,并接收所述变流器的元件故障信息进行转换后输出至所述实时控制单元插件;所述网侧信号处理单元插件(206)根据所述模拟量采集处理单元插件采集到的信号向所述实时控制单元插件输出保护动作信号,并根据所述脉冲转换单元插件采集到的元件故障信息执行保护动作,同时将元件故障信息输出至所述系统管理单元插件(211);所述机侧信号处理单元插件(207)向所述实时控制单元插件输出电机(7)的速度信号,根据所述模拟量采集处理单元插件、脉冲转换单元插件采集到的信号执行保护动作,并将相应的信息输出至所述系统管理单元插件(211);所述实时控制单元插件根据所述模拟量采集处理单元插件、网侧信号处理单元插件(206)和机侧信号处理单元插件(207)的输出信号实现所述变流器的控制和保护;所述数字量输入输出单元插件(210)实现主断路器及接触器控制电路(1)控制,并将主断路器及接触器状态反馈信号输出至系统管理单元插件(211);所述系统管理单元插件(211),根据所述网侧信号处理单元插件(206)和机侧信号处理单元插件(207)输出的信号进行牵引/制动特性的控制,并向所述数字量输入输出单元插件(210)输出主断路器及接触器控制指令。

2.根据权利要求1所述的电动车组变流器控制装置,其特征在于:

所述模拟量采集处理单元插件,采集来自于电压/电流传感器(11)的电网(300)、变压器(8)原边、次边、整流模块(2)、滤波中间直流电路(3)、逆变模块(4)和辅变模块(5)的电压或电流信号;

所述脉冲转换单元插件,将所述实时控制单元插件发出的控制脉冲信号进行电平转换后并分别输出至对应的所述整流模块(2)、滤波中间直流电路(3)、逆变模块(4)和辅变模块(5);同时接收来自于对应所述整流模块(2)、滤波中间直流电路(3)、逆变模块(4)和辅变模块(5)的元件故障信息,进行电平转换后输出至所述实时控制单元插件实现元件的保护;

所述网侧信号处理单元插件(206),对来自于所述模拟量采集处理单元插件的电网(300)的电压信号、整流模块(2)的输入电流信号、变压器(8)的原边电流信号,以及滤波中间直流电路(3)的中间直流电压信号、半电压信号进行判断后作出相应的保护动作,并同时对来自于所述模拟量采集处理单元插件的信号进行滤波处理后输出至所述实时控制单元插件;接收来自于所述脉冲转换单元插件的整流模块(2)元件故障信息,根据设定的控制策略进行相应的保护动作,并将所述元件故障信息输出至所述系统管理单元插件(211);

所述机侧信号处理单元插件(207),对来自于电机(7)的速度信号进行处理,并输出至实时控制单元插件;对来自于所述模拟量采集处理单元插件的逆变模块(4)的输入电流、斩波电流信号,以及滤波中间直流电路(3)的中间直流电压信号、半电压信号进行判断并根据设定的控制策略作出相应的保护动作,同时对所述模拟量采集处理单元插件的输出信号进行滤波处理后输出至所述实时控制单元插件;接收来自于所述脉冲转换单元插件的逆变模块(4)和辅变模块(5)元件故障信息,根据设定的控制策略进行相应的保护动作,并将所述元件故障信息输出至所述系统管理单元插件(211);

所述实时控制单元插件,根据所述模拟量采集处理单元插件、网侧信号处理单元插件(206)和机侧信号处理单元插件(207)输出的信号生成分别用于控制所述整流模块(2)、逆变模块(4)和辅变模块(5)的控制脉冲信号;根据所述网侧信号处理单元插件(206)和机侧信号处理单元插件(207)传输的元件故障信息对所述整流模块(2)、逆变模块(4)和辅变模块(5)进行脉冲封锁保护;

所述数字量输入输出单元插件(210),将来自于主断路器及接触器控制电路(1)的主断路器及接触器状态反馈信号输出至系统管理单元插件(211),并向所述主断路器及接触器控制电路(1)发出接触器控制指令;

所述系统管理单元插件(211),根据所述网侧信号处理单元插件(206)和机侧信号处理单元插件(207)输出的信号进行牵引/制动特性的控制,向所述整流模块(2)、逆变模块(4)和辅变模块(5)输出启停控制信号,并向所述数字量输入输出单元插件(210)输出主断路器及接触器控制指令。

3.根据权利要求2所述的电动车组变流器控制装置,其特征在于:所述模拟量采集处理单元插件进一步包括第一模拟量采集处理单元插件(204)和第二模拟量采集处理单元插件(205);所述第一模拟量采集处理单元插件(204)采集所述变压器(8)原边的电流、所述整流模块(2)的输入电流、所述滤波中间直流电路(3)的直流电压和温度信号,并输出至所述网侧信号处理单元插件(206);所述第二模拟量采集处理单元插件(205)采集所述电机(7)的电流、温度,所述逆变模块(4)中斩波模块的斩波电流,所述辅变模块(5)的电流、电压信号,变流器柜体内外的温度,以及变流器水冷装置的水压信号,并输出至所述机侧信号处理单元插件(207)。

4.根据权利要求3所述的电动车组变流器控制装置,其特征在于:所述实时控制单元插件进一步包括网侧控制插件(201)、电机控制插件(202)和辅变控制插件(203);

所述网侧控制插件(201),根据经过所述第一模拟量采集处理单元插件(204)和网侧信号处理单元插件(206)处理后的所述变压器(8)原边的电流、所述整流模块(2)的输入电流、所述滤波中间直流电路(3)的直流电压信号进行计算,实现包括锁相环、双闭环控制、PWM调制在内的控制算法,完成对所述整流模块(2)的实时控制;根据所述网侧信号处理单元插件(206)传输的元件故障信息对所述整流模块(2)进行脉冲封锁保护;

所述电机控制插件(202),根据经过所述第二模拟量采集处理单元插件(205)和机侧信号处理单元插件(207)处理后的所述电机(7)的速度、电压、电流、温度、所述逆变模块(4)的斩波电流进行计算,实现包括闭环控制、PWM调制在内的控制算法,完成对所述逆变模块(4)的实时控制,实现所述电机(7)的控制;根据所述机侧信号处理单元插件(207)传输的元件故障信息对所述逆变模块(4)进行脉冲封锁保护;

所述辅变控制插件(203),根据经过所述第二模拟量采集处理单元插件(205)处理后的所述辅变模块(5)的电流、电压信号进行计算,实现包括闭环控制、PWM调制在内的控制算法,完成所述辅变模块(5)的并联控制;根据所述第二模拟量采集处理单元插件(205)传输的元件故障信息对所述辅变模块(5)进行脉冲封锁保护。

5.根据权利要求4所述的电动车组变流器控制装置,其特征在于:所述脉冲转换单元插件进一步包括第一脉冲转换单元插件(208)和第二脉冲转换单元插件(209);

所述第一脉冲转换单元插件(208),将来自于所述整流模块(2)的元件故障信息进行电平转换后通过所述网侧信号处理单元插件(206)传输至所述网侧控制插件(201);对所述网侧控制插件(201)输出的控制脉冲信号进行电平转换后输出至所述整流模块(2),实现所述整流模块(2)的控制与脉冲封锁保护;

所述第二脉冲转换单元插件(209),将来自于所述逆变模块(4)的元件故障信息进行电平转换后通过所述机侧信号处理单元插件(207)传输至所述电机控制插件(202);将来自于所述辅变模块(5)的元件故障信息进行电平转换后通过所述机侧信号处理单元插件(207)传输至所述辅变控制插件(203);对所述电机控制插件(202)输出的控制脉冲信号进行电平转换后输出至所述逆变模块(4),实现所述逆变模块(4)的控制与脉冲封锁保护;对所述辅变控制插件(203)输出的控制脉冲信号进行电平转换后输出至所述辅变模块(5),实现所述辅变模块(5)的控制与脉冲封锁保护。

6.根据权利要求5所述的电动车组变流器控制装置,其特征在于:所述变流器控制装置还包括背板(213),所述背板(213)用于实现所述网侧控制插件(201)、电机控制插件(202)、辅变控制插件(203)、网侧信号处理单元插件(206)、机侧信号处理单元插件(207)、数字量输入输出单元插件(210)和系统管理单元插件(211)之间的信号互联,所述背板(213)采用多功能绕线式单元结构。

7.根据权利要求5或6所述的电动车组变流器控制装置,其特征在于:所述变流器控制装置还包括电源处理单元插件(212),所述电源处理单元插件(212)为所述网侧控制插件(201)、电机控制插件(202)、辅变控制插件(203)、第一模拟量采集处理单元插件(204)、第二模拟量采集处理单元插件(205)、网侧信号处理单元插件(206)、机侧信号处理单元插件(207)、第一脉冲转换单元插件(208)、第二脉冲转换单元插件(209)、数字量输入输出单元插件(210)和系统管理单元插件(211),以及所述整流模块(2)、逆变模块(4)和辅变模块(5)提供工作电源。

8.根据权利要求7所述的电动车组变流器控制装置,其特征在于:所述网侧控制插件(201)、电机控制插件(202)、辅变控制插件(203)、网侧信号处理单元插件(206)、机侧信号处理单元插件(207)、数字量输入输出单元插件(210)、系统管理单元插件(211)之间通过并行AMS数据总线进行通信。

9.根据权利要求2至6、8中任一项所述的电动车组变流器控制装置,其特征在于:所述网侧信号处理单元插件(206),对所述电网(300)的电流、电压信号进行滤波、放大处理后形成网压瞬时值、有效值信号,以实现所述电网(300)的过压保护;对所述整流模块(2)的输入电流信号进行滤波、放大处理后形成电流瞬时值、过流信号,以实现所述整流模块(2)的输入过流保护;对所述滤波中间直流电路(3)的中间直流电压信号进行滤波、放大处理以形成电压瞬时值、过压信号,以实现所述滤波中间直流电路(3)的过压保护;对所述滤波中间直流电路(3)的中间直流半电压信号进行滤波、放大处理后与所述中间直流电压信号合成,形成主回路接地判断信号,以实现主回路接地保护;对所述变压器(8)的原边电流信号进行滤波、放大、合成处理后形成原边电流瞬时值、原边过流信号、原边接地信号,以实现所述变压器(8)的原边过流、接地保护。

10.根据权利要求9所述的电动车组变流器控制装置,其特征在于:所述网侧信号处理单元插件(206)对所述电网(300)的电压信号进行滤波、放大处理后还生成网压同步信号,以实现与其它变流器控制装置的网压同步信号互传;所述网侧信号处理单元插件(206)还与制动控制单元(200)进行信号交互。

11.根据权利要求10所述的电动车组变流器控制装置,其特征在于:所述机侧信号处理单元插件(207)对来自于所述电机(7)的速度信号进行滤波和多选一处理,并输出至所述电机控制插件(202);所述机侧信号处理单元插件(207)根据所述电机控制插件(202)输出的控制信号实现所述逆变模块(4)的输出过流、中间直流过压、斩波过流、辅助逆变器输出过流/过压和三相不平衡保护;所述系统管理单元插件(211)操作所述机侧信号处理单元插件(207)产生故障复位信号,对所述网侧信号处理单元插件(206)、机侧信号处理单元插件(207)、第一脉冲转换单元插件(208)、第二脉冲转换单元插件(209),以及所述整流模块(2)、逆变模块(4)和辅变模块(5)进行复位。

12.一种电动车组变流器控制系统,其特征在于,包括:如权利要求1至11中任一项所述的变流器控制装置,以及与所述变流器控制装置相连的主断路器及接触器控制电路(1)、整流模块(2)、滤波中间直流电路(3)、逆变模块(4)、辅变模块(5)、电机(7)和变压器(8)。

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