地铁再生制动能量回馈阈值自适应调整方法及控制装置与流程

1.本发明涉及地铁再生制动能量回馈技术领域，尤其涉及一种地铁再生制动能量回馈阈值自适应调整方法及控制装置。


背景技术：

2.随着城市轨道交通迅猛发展，地铁再生制动回馈变流器以逆变回馈并网的方式将地铁机车刹车制动时产生的多余能量回馈至交流电网以维持直流接触网电压稳定，将再生制动产生的能量回馈到电网，具有低碳节能、绿色环保、稳定可靠、投资低的突出优点，是未来地铁再生制动能量吸收的发展方向。
3.通过对地铁现场回馈装置运行情况的跟踪，发现再生制动能馈回馈装置的直流电压回馈阈值设置十分重要。当交流电网的电压出现波动增大时，直流接触网网压也会随之增加，当直流接触网网压波动到设定的回馈阈值附近时，装置就会进入回馈状态，而实际是这种状态不需要进入回馈；回馈装置在实际工作时回馈运行时间不会超过1min，当装置出现回馈运行时间大于1min的情况时，是回馈装置误回馈和与整流器形成的环流；通过增加回馈运行时间判断及回馈阈值调整，可以有效避免因为交流网压波动导致的误回馈以及与整流器形成环流的问题。
4.针对交流电网波动引起的误回馈问题，目前已有方案多采用通过交流电网电压的变化来调整回馈电压阈值，当交流电网电压升高时，通过公式：“交流网压*回馈系数+动态调整值”来获取新的回馈阈值，以适应交流电网电压变化引起的直流接触网网压升高。然而，当回馈装置交流供电和直流接触网不在同一段母线上时，交流网压的波动并不能体现出直流接触网网压的变化，导致根据交流网压波动来调整回馈阈值的方法不起作用。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种地铁再生制动能量回馈阈值自适应调整方法及控制装置，根据装置回馈运行持续时间和回馈功率值变化进行判断动态调整回馈电压阈值，用于适应线路上电压变化和运行工况的变化。
6.为达到上述目的，本发明提供了一种地铁再生制动能量回馈装置回馈阈值自适应调整方法，包括：
7.s100设置直流电压回馈阈值u
fdb
、误回馈判断功率下限值p
fdb_set1
、误回馈判断功率上限值p
fdb_set2
和回馈运行时间上限值t
fdb_set
；
8.s200采集回馈装置的直流电压，判断回馈装置的直流电压是否超过直流电压回馈阈值u
fdb
，如果超过则进入步骤s300，否则重复步骤s200；
9.s300回馈装置进入回馈运行，计算回馈运行持续时间，采集回馈装置的交流电流和交流电压，计算回馈装置有功功率；
10.s400根据所述有功功率和回馈运行持续时间，计算并自适应调整直流电压回馈阈值u
fdb
；返回步骤s200。
11.进一步地，自适应调整回馈阈值u
fdb
包括：
12.当所述有功功率小于下限值p
fdb_set1
时，调整回馈阈值u
fdb
为u
fdb
+δu；
13.当回馈装置进入回馈运行持续时间超过回馈运行时间上限值t
fdb_set
时，调整回馈阈值u
fdb
为u
fdb
+δu；
14.当所述有功功率大于误回馈判断功率上限值p
fdb_set2
时，调整回馈阈值u
fdb
为u
fdb-δu。
15.进一步地，其中δu为10～20v，u
fdb
为1600～1800v，t
fdb_set
为40～60s，p
fdb_set1
为40～50kw，p
fdb_set2
为400～500kw。
16.进一步地，还包括当回馈阈值u
fdb
增加后到达或高于上限值时，不再增加回馈阈值u
fdb
；当回馈阈值u
fdb
减小后到达或低于下限值时，不再减小回馈阈值u
fdb
。
17.另一方面提供一种地铁再生制动能量回馈阈值自适应回馈控制装置，包括回馈功率判断模块、回馈运行计时模块和控制模块；
18.所述回馈功率判断模块，获取回馈装置的直流电压，判断回馈装置的直流电压是否超过直流电压回馈阈值u
fdb
，如果超过则回馈装置进入回馈状态；
19.所述回馈运行计时模块，进入回馈状态后，对回馈运行持续时间进行计时；
20.所述控制模块，进入回馈状态后，根据回馈装置的交流电流和交流电压，计算回馈装置有功功率，根据所述有功功率和回馈运行持续时间，计算并自适应调整直流电压回馈阈值u
fdb
。
21.进一步地，所述控制模块，包括比较单元和调整单元，所述比较单元比较有功功率和下限值p
fdb_set1
及上限值p
fdb_set2
，比较回馈运行持续时间和回馈运行时间上限值t
fdb_set
；
22.当所述比较单元比较所述有功功率小于下限值p
fdb_set1
时，调整单元调整回馈阈值u
fdb
为u
fdb
+δu；
23.当所述比较单元比较回馈装置进入回馈运行持续时间超过回馈运行时间上限值t
fdb_set
时，调整单元调整回馈阈值u
fdb
为u
fdb
+δu；
24.当所述比较单元比较所述有功功率大于误回馈判断功率上限值p
fdb_set2
时，调整单元调整回馈阈值u
fdb
为u
fdb-δu。
25.进一步地，所述控制模块，还包括限值模块，当回馈阈值u
fdb
增加后到达或高于上限值时，不再增加回馈阈值u
fdb
；当回馈阈值u
fdb
减小后到达或低于下限值时，不再减小回馈阈值u
fdb
。
26.进一步地，还包括设置模块，设置直流电压回馈阈值u
fdb
、误回馈判断功率下限值p
fdb_set1
、误回馈判断功率上限值p
fdb_set2
和回馈运行时间上限值t
fdb_set
。
27.进一步地，所述设置模块通过触摸屏或远程后台进行设置。
28.进一步地，δu为10～20v，u
fdb
为1600～1800v，t
fdb_set
为40～60s，p
fdb_set1
为40～50kw，p
fdb_set2
为400～500kw。
29.本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
30.(1)当回馈装置交流供电和直流接触网不在同一段母线上时，交流网压的波动并不能体现出直流接触网网压的变化，导致根据交流网压波动来调整回馈阈值的方法不起作用。在此种情况下，采用本发明的方法，当交流网压波动导致误回馈的情况下，回馈功率较小情况下，可以根据回馈运行的有功功率判断调整回馈阈值；回馈功率较大引起与整流器
的环流的情况下，可以根据回馈运行时间进行判断来调整回馈阈值，可以有效的解决网压波动导致的各种情况的误回馈问题。
31.(2)本发明的地铁再生制动装置回馈阈值自适应调整方法和装置，无需硬件改动，无需增加额外成本，只通过软件的控制算法避免能量回馈装置误回馈和与整流器形成环流运行的问题。
附图说明
32.图1是本发明实施例的地铁再生制动能量回馈装置系统接入示意图；
33.图2是本发明实施例的地铁再生制动能量回馈阈值自适应回馈控制方法的流程示意图；
34.图3是本发明实施例的地铁再生制动能量回馈阈值自适应回馈控制装置的结构框图。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
36.图1示出了地铁再生制动能量回馈装置系统接入示意图，该能量回馈装置包括变压器柜、变流器柜和隔离开关柜三部分，变压器柜用于连接35kv交流电网，另一端低压侧与变流器交流侧连接；变流器柜用于实现直流侧能量向交流侧传送；隔离开关柜用于连接直流接触网。当直流接触网电压高于设定的回馈阈值，变流器进入回馈运行将能量通过变压器传送到中压交流电网。
37.如图1所示，整流器和能量回馈装置的交流侧均接在ac35kv中压侧，当ac35kv中压电压发生变化时，整流器输出侧的直流接触网电压也随着变化，能量回馈装置变压器低压侧电压也会相应变化，通过回馈阈值自适应控制使直流电压回馈阈值和回馈稳压值保持一致且根据能量回馈装置运行状态的变化自动进行调整；夜间地铁停运后交流电网电压和直流接触网空载电压升高，能量回馈装置进入回馈后直流母线电压低于直流接触网空载电压会一直回馈与整流器形成环流；直流接触网电压稳定在自适应回馈阈值时回馈能量很小,能量回馈装置可以根据回馈运行持续时间和回馈运行功率的判断快速的退出回馈转入待机，并调整回馈阈值避免与整流器形成环流长时间运行。本发明通过此方式，无需硬件改动，无需增加额外成本，只通过软件的控制算法避免能量回馈装置误回馈和与整流器形成环流运行的问题。
38.由此，本发明的第一方面提供了一种地铁再生制动能量回馈装置回馈阈值自适应调整方法，如图2所示，包括如下步骤：
39.s100设置直流电压回馈阈值u
fdb
、误回馈判断功率下限值p
fdb_set1
、误回馈判断功率上限值p
fdb_set2
和回馈运行时间上限值t
fdb_set
；具体的，可以通过能量回馈装置触摸屏或远程后台进行上述值的设置。
40.s200采集回馈装置的直流电压，判断回馈装置的直流电压是否超过直流电压回馈
阈值u
fdb
，如果超过则进入步骤s300，否则重复步骤s200，持续采集回馈装置的直流电压，监测是否进入回馈工作状态。
41.s300回馈装置进入回馈运行，计算回馈运行持续时间，采集回馈装置的交流电流和交流电压，计算回馈装置有功功率。
42.s400根据所述有功功率和回馈运行持续时间，计算并自适应调整直流电压回馈阈值u
fdb
；返回步骤s200。
43.当装置进入回馈运行状态是，计算装置有功功率值，当整个回馈运行过程中的功率均小于50kw时，调整回馈电压阈值为u
fdb
+δu；
44.当装置进入回馈运行持续时间大于1min时，装置强制退出回馈运行，并调整回馈电压阈值为u
fdb
+δu；
45.当回馈装置进入回馈运行时，实时有功功率大于500kw时，则将回馈阈值降低为u
ada_fdb-δu。
46.通过上述判断可以获得直流电压自适应回馈阈值u
ada_fdb
。将获取的回馈电压阈值u
ada_fdb
替换回馈电压阈值u
fdb
，u
ada_fdb
能量作为回馈装置待机转回馈运行的回馈阈值和回馈稳压值udc_th。
47.进一步的，u
ada_fdb
设置范围为1600v～1800v。当回馈阈值u
fdb
增加后到达或高于上限值时，不再增加回馈阈值u
fdb
；当回馈阈值u
fdb
减小后到达或低于下限值时，不再减小回馈阈值u
fdb
。
48.进一步的，δu为10～20v，t
fdb_set
为40～60s，p
fdb_set1
为40～50kw，p
fdb_set2
为400～500kw。
49.本发明的第二方面提供了一种地铁再生制动能量回馈阈值自适应回馈控制装置，如图3所示，包括设置模块、回馈功率判断模块、回馈运行计时模块和控制模块。
50.设置模块，设置直流电压回馈阈值u
fdb
、误回馈判断功率下限值p
fdb_set1
、误回馈判断功率上限值p
fdb_set2
和回馈运行时间上限值t
fdb_set
。所述设置模块通过触摸屏或远程后台进行设置。
51.所述回馈功率判断模块，获取回馈装置的直流电压，判断回馈装置的直流电压是否超过直流电压回馈阈值u
fdb
，如果超过则回馈装置进入回馈状态。
52.所述回馈运行计时模块，进入回馈状态后，对回馈运行持续时间进行计时。
53.所述控制模块，进入回馈状态后，根据回馈装置的交流电流和交流电压，计算回馈装置有功功率，根据所述有功功率和回馈运行持续时间，计算并自适应调整直流电压回馈阈值u
fdb
。实时监测回馈有功功率和回馈运行时间，根据监测结果进行比较判断，获取新的回馈电压阈值，将直流接触网电压u
dc_ins
稳定在回馈稳压值u
dc_th
，即直流电压回馈阈值u
fdb
。
54.进一步地，所述控制模块，包括比较单元和调整单元，所述比较单元比较有功功率和下限值p
fdb_set1
及上限值p
fdb_set2
，比较回馈运行持续时间和回馈运行时间上限值t
fdb_set
；
55.当所述比较单元比较所述有功功率小于下限值p
fdb_set1
时，调整单元调整回馈阈值u
fdb
为u
fdb
+δu；
56.当所述比较单元比较回馈装置进入回馈运行持续时间超过回馈运行时间上限值t
fdb_set
时，调整单元调整回馈阈值u
fdb
为u
fdb
+δu；
57.当所述比较单元比较所述有功功率大于误回馈判断功率上限值p
fdb_set2
时，调整单
元调整回馈阈值u
fdb
为u
fdb-δu。
58.进一步地，所述控制模块，还包括限值模块，当回馈阈值u
fdb
增加后到达或高于上限值时，不再增加回馈阈值u
fdb
；当回馈阈值u
fdb
减小后到达或低于下限值时，不再减小回馈阈值u
fdb
。
59.进一步地，δu为10～20v，u
fdb
为1600～1800v，t
fdb_set
为40～60s，p
fdb_set1
为40～50kw，p
fdb_set2
为400～500kw。
60.综上所述，本发明提供了一种地铁再生制动能量回馈阈值自适应调整方法及控制装置，只需根据能量回馈装置回馈运行功率和回馈运行持续时间进行检测,实时监测有功功率变化和运行持续时间,根据回馈运行状态的变化动态调整回馈阈值。该方法实现简单，可以有效避免交流电网电压升高引起的能量回馈装置误回馈和与整流器形成的环流问题。无需硬件改动，无需增加额外成本，只通过软件的控制算法避免能量回馈装置误回馈和与整流器形成环流运行的问题。
61.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。