电动车组变流器控制装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电动车组变流器控制装置，包括：模拟量采集处理单元插件，对包括电压或电流信号在内的各种模拟量进行采集处理；脉冲转换单元插件，生成变流器控制脉冲和进行故障信号处理；网侧信号处理单元插件，根据模拟量采集处理单元插件信号判断并进行保护；机侧信号处理单元插件，采集电机速度信号，根据模拟量采集处理单元插件信号判断并进行保护；实时控制单元插件和系统管理单元插件，实现变流器系统控制和保护；数字量输入输出单元插件，实现主断路器及接触器信号反馈和控制。本发明专利技术能够实现列车电气系统整流器、逆变器及辅助逆变器实时控制，根据不同的控制要求灵活地选择单元控制插件配置，充分满足目前轨道交通领域的绝大部分应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨道交通电气控制领域，尤其是涉及一种应用于包括电动车组、电力机车在内轨道交通车辆的主辅一体化变流器控制装置及系统。
技术介绍
当前，在轨道交通领域的变流器控制系统中，主变流器和辅助变流器多采用分立式控制结构，需要单独的控制单元。虽然分立的变流器控制单元能够完全满足控制需求，但仍不免存在一些缺憾。同时，在技术水平飞速发展的今天，轨道交通领域对变流器的体积、重量、成本，以及集成度方面的要求越来越严格。因此，开发一种集成式变流器控制装置的需求也日益紧迫。集成式变流器控制装置，应当包含系统管理、网侧控制、机车控制、辅助控制，以及其他外围控制单元插件，能够实现电气系统四象限整流器、牵引逆变器及辅助逆变器的实时控制，集成度高，可以满足车辆控制特性的需求。然而，到目前为止，还没有出现能够满足上述要求的集成式变流器控制装置。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种电动车组变流器控制装置及系统，能够实现电气系统四象限整流器、牵引逆变器及辅助逆变器的实时控制，根据不同的控制要求灵活的选择不同的单元控制插件来实现控制装置的配置，满足目前的电动车组、电力机车领域的绝大部分应用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术具体提供了一种电动车组变流器控制装置的技术实现方案，电动车组变流器控制装置，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、机侧信号处理单元插件、实时控制单元插件、数字量输入输出单元插件和系统管理单元插件。所述模拟量采集处理单元插件采集来自于电网、变压器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。所述机侧信号处理单元插件向所述实时控制单元插件输出电机的速度信号，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。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和机侧信号处理单元插件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实现主断路器及接触器控制电路控制，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。所述系统管理单元插件，根据所述网侧信号处理单元插件和机侧信号处理单元插件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输出主断路器及接触器控制指令。优选的，所述模拟量采集处理单元插件，采集来自于电压/电流传感器的电网、变压器原边、次边、整流模块、滤波中间直流电路、逆变模块和辅变模块的电压或电流信号；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、滤波中间直流电路、逆变模块和辅变模块；同时接收来自于对应所述整流模块、滤波中间直流电路、逆变模块和辅变模块的元件故障信息，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，对来自于所述模拟量采集处理单元插件的电网的电压信号、整流模块的输入电流信号、变压器的原边电流信号，以及滤波中间直流电路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；所述机侧信号处理单元插件，对来自于电机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的输入电流、斩波电流信号，以及滤波中间直流电路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和辅变模块元件故障信息，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；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和机侧信号处理单元插件输出的信号生成分别用于控制所述整流模块、逆变模块和辅变模块的控制脉冲信号；根据所述网侧信号处理单元插件和机侧信号处理单元插件传输的元件故障信息对所述整流模块、逆变模块和辅变模块进行脉冲封锁保护；所述数字量输入输出单元插件，将来自于主断路器及接触器控制电路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，并向所述主断路器及接触器控制电路发出接触器控制指令；所述系统管理单元插件，根据所述网侧信号处理单元插件和机侧信号处理单元插件输出的信号进行牵引/制动特性的控制，向所述整流模块、逆变模块和辅变模块输出启停控制信号，并向所述数字量输入输出单元插件输出主断路器及接触器控制指令。优选的，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和第二模拟量采集处理单元插件。所述第一模拟量采集处理单元插件采集所述变压器原边的电流、所述整流模块的输入电流、所述滤波中间直流电路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。所述第二模拟量采集处理单元插件采集所述电机的电流、温度，所述逆变模块中斩波模块的斩波电流，所述辅变模块的电流、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。优选的，所述实时控制单元插件进一步包括网侧控制插件、电机控制插件和辅变控制插件；所述网侧控制插件，根据经过所述第一模拟量采集处理单元插件和网侧信号处理单元插件处理后的所述变压器原边的电流、所述整流模块的输入电流、所述滤波中间直流电路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的实时控制；根据所述网侧信号处理单元插件传输的元件故障信息对所述整流模块进行脉冲封锁保护；所述电机控制插件，根据经过所述第二模拟量采集处理单元插件和机侧信号处理单元插件处理后的所述电机的速度、电压、电流、温度、所述逆变模块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的实时控制，实现所述电机的控制；根据所述机侧信号处理单元插件传输的元件故障信息对所述逆变模块进行脉冲封锁保护；所述辅变控制插件，根据经过所述第二模拟量采集处理单元插件处理后的所述辅变模块的电流、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，完成所述辅变模块的并联控制；根据所述第二模拟量采集处理单元插件传输的元件故障信息对所述辅变模块进行脉冲封锁保护。优选的，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和第二脉冲转换单元插件；所述第一脉冲转换单元插件，将来自于所述整流模块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传输至所述网侧控制插件；对所述网侧控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪大成，吕阳，徐绍龙，戴计生，李雪江，郑良广，董平，
申请(专利权)人：南车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43