一种用于地铁列车中防止过电压的预控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于地铁列车中防止过电压的预控制方法及装置，该方法步骤包括：1)在目标列车运行过程中，实时检测变频调速系统中输入电流，并根据检测到的输入电流计算电流变化率di/dt；2)根据电流变化率di/dt的状态判断是否需要执行预控制，以在电流或电压突变产生过电压之前控制开通斩波单元进行降压；该装置包括数据检测与处理单元、预控制单元。本发明专利技术具有实现方法简单、所需成本低，能够防止由于跳弓等导致电流、电压突变所引起的过电压、过电流，且控制效率及精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于地铁列车中防止过电压的预控制方法及装置
本专利技术涉及地铁列车
，尤其涉及一种用于地铁列车中防止过电压的预控制方法及装置。
技术介绍
地铁列车具有载客量大、行驶速度快、舒适性高等优点，是解决城市交通问题的重要手段之一。地铁列车由多节车辆编组而成，一般为6节编组(4节动车2节拖车结构)，每节动车均有独立的变频调速系统(VVVF)。地铁列车在运行过程中，由于受电弓与接触网波动，经常会出现跳弓现象，尤其在高速地铁列车上，经常会发生网压瞬间变化超过一定范围(如300V)而出现跳弓，导致网压和中间电压跳变。目前在地铁列车的每个VVVF主电路中通常会设置一个线路电抗器用来抑制电流突变，以及一个滤波电容器用来抑制电压突变，对于过电压控制，则通常都是基于中间电压的阈值判定实现，即当中间电压大于设定的斩波开启门槛值后开通斩波进行电压控制。但地铁列车在实际运行过程中还会存在由于跳弓等导致电流、电压突变所产生的过电压、过电流，如受电弓与接触网的波动会引起跳弓，当跳弓瞬间，往往会使得网压和中间电压发生突变，而一旦跳弓恢复，网压和中间电压之间即存在一定的压差，导致产生过大的电流变化率di/dt，该电流变化经过电路中线路电抗器(L)续流后则会产生一个瞬时感应电压，进而会造成中间电压过压保护，或由于中间电压瞬间升高导致逆变电流过流，而过电压、过电流都会导致VVVF跳开高速断路器，使得列车没有动力，影响列车正常运行。上述VVVF主电路中采用线路电抗器、滤波电容器仅能抑制一般状态下的电压、电流突变，基于中间电压的阈值判定实现过电压控制，由于斩波开启存在斩波带宽和斩波频率等的限制，在中间电压大于一定值时才控制开启斩波，则发生过压时无法快速吸收能量，因而也仅能够适用于控制通常情况下制动或牵引过程中的中间电压过高的问题，对于如跳弓等导致的di/dt电流突变、du/dt电压突变所引起的过电压均无法很好地抑制，使得会出现过电压、逆变过流等故障保护。有从业者提出采用重叠式母板结构降低功率器件的du/dt以及di/dt，但是也仅能够适用于控制功率器件本身电压以及电流的突变，仍然无法避免上述由于跳弓等导致电流、电压突变所产生的过电压、过电流问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种实现方法简单、所需成本低，能够防止由于跳弓等导致电流、电压突变所引起的过电压、过电流，且控制效率及精度高的用于地铁列车中防止过电压的预控制方法及装置。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种用于地铁列车中防止过电压的预控制方法，步骤包括：1)在目标列车运行过程中，实时检测变频调速系统中输入电流，并根据检测到的输入电流计算电流变化率di/dt；2)根据所述电流变化率di/dt的状态判断是否需要执行预控制，以在电流或电压突变产生过电压之前控制开通斩波单元进行降压。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤1)还包括实时检测变频调速系统的中间电压的步骤；所述步骤2)中具体根据所述电流变化率di/dt、所述中间电压的状态，判断是否需要执行预控制。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤1)还包括实时检测网压，并计算网压与所述中间电压之间压差步骤；所述步骤2)具体根据所述电流变化率di/dt、所述中间电压以及所述压差的状态，判断是否需要执行预控制。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤2)中当所述电流变化率di/dt大于预设变化率阈值、以及所述中间电压大于预设第一电压阈值或所述压差大于预设第二电压阈值时，判定为需要执行预控制。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤1)具体通过DCU单元在目标列车运行过程中，实时检测变频调速系统中输入电流，并根据检测到的输入电流计算电流变化率di/dt；所述步骤2)具体通过DCU单元根据所述电流变化率di/dt的状态判断是否需要执行预控制，以在电流或电压突变产生过电压之前控制开通斩波单元进行降压。一种用于地铁列车中防止过电压的预控制装置，包括：数据检测与处理单元，用于在目标列车运行过程中，实时检测变频调速系统中输入电流，并根据检测到的输入电流计算电流变化率di/dt；预控制单元，用于根据所述电流变化率di/dt的状态判断是否需要执行预控制，以在电流或电压突变产生过电压之前控制开通斩波单元进行降压。作为本专利技术装置的进一步改进：所述数据检测与处理单元还包括用于实时检测变频调速系统的中间电压的第一电压传感器；所述预控制单元具体根据所述电流变化率di/dt、所述中间电压的状态，判断是否需要执行预控制。作为本专利技术方法的进一步改进：所述数据检测与处理单元还包括用于实时检测网压的第二电压传感器，以及计算网压与所述中间电压之间压差的计算模块；所述预控制单元具体根据所述电流变化率di/dt、所述中间电压以及所述压差的状态，判断是否需要执行预控制。作为本专利技术方法的进一步改进：所述预控制单元当所述电流变化率di/dt大于预设变化率阈值、以及所述中间电压大于预设第一电压阈值或所述压差大于预设第二电压阈值时，判定需要执行预控制。作为本专利技术方法的进一步改进：所述数据检测与处理单元包括用于检测变频调速系统中输入电流的电流传感器，以及用于根据检测到的输入电流计算电流变化率di/dt的处理模块，所述处理模块、所述预控制单元集成设置至DCU单元中。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1)本专利技术用于地铁列车中防止过电压的预控制方法及装置，通过实时检测变频调速系统中输入电流的电流变化率di/dt，实时监测电流变化率di/dt的状态，从而根据电流变化率di/dt的状态能够及时监测到由于跳弓等导致电流、电压突变的发生，同时由电流变化率di/dt的状态在电流或电压突变产生过电压之前控制开通斩波单元进行降压，能够在由于跳弓等导致电流变化率di/dt、电压变化率du/dt过大而产生过电压、过电流之前控制提前吸收掉能量，实现过电压的预控制，防止过电压保护或过电流的发生，同时保护系统功率器件工作在合理电压范围之内；2)本专利技术用于地铁列车中防止过电压的预控制方法及装置，基于电流变化率di/dt动态控制开通斩波单元，实现过电压提前抑制，方法实现简单、所需成本低，能够适用于不同列车和线路工况，且易于移植及扩展；3)本专利技术用于地铁列车中防止过电压的预控制方法及装置，进一步结合电流变化率di/dt、中间电压以及压差三者的状态共同判断是否需要执行预控制，能够进一步提高预控制的控制精度，确保在电流、电压突变产生过电压、过电流之前及时的进行抑制，同时避免误操作。附图说明图1是本实施例用于地铁列车中防止过电压的预控制方法的实现流程示意图。图2是本实施例所采用的牵引电路的结构原理图。图3是本实施例实现防止过电压预控制的结构原理示意图。图4是本实施例用于地铁列车中防止过电压的预控制装置的结构原理示意图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本实施例用于地铁列车中防止过电压的预控制方法，步骤包括：1)在目标列车运行过程中，实时检测变频调速系统中输入电流，并根据检测到的输入电流计算电流变化率di/dt；2)根据电流变化率di/dt的状态判断是否需要执行预控制，以在电流或电压突变产生过电压之前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于地铁列车中防止过电压的预控制方法，其特征在于，步骤包括：1)在目标列车运行过程中，实时检测变频调速系统中输入电流，并根据检测到的输入电流计算电流变化率di/dt；2)根据所述电流变化率di/dt的状态判断是否需要执行预控制，以在电流或电压突变产生过电压之前控制开通斩波单元进行降压。

【技术特征摘要】
1.一种用于地铁列车中防止过电压的预控制方法，其特征在于，步骤包括：1)在目标列车运行过程中，实时检测变频调速系统中输入电流，并根据检测到的输入电流计算电流变化率di/dt；2)根据所述电流变化率di/dt的状态判断是否需要执行预控制，以在电流或电压突变产生过电压之前控制开通斩波单元进行降压。2.根据权利要求1所述的用于地铁列车中防止过电压的预控制方法，其特征在于，所述步骤1)还包括实时检测变频调速系统的中间电压的步骤；所述步骤2)中具体根据所述电流变化率di/dt、所述中间电压的状态，判断是否需要执行预控制。3.根据权利要求2所述的用于地铁列车中防止过电压的预控制方法，其特征在于，所述步骤1)还包括实时检测网压，并计算网压与所述中间电压之间压差步骤；所述步骤2)具体根据所述电流变化率di/dt、所述中间电压以及所述压差的状态，判断是否需要执行预控制。4.根据权利要求3所述的用于地铁列车中防止过电压的预控制方法，其特征在于：所述步骤2)中当所述电流变化率di/dt大于预设变化率阈值、以及所述中间电压大于预设第一电压阈值或所述压差大于预设第二电压阈值时，判定为需要执行预控制。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于地铁列车中防止过电压的预控制方法，其特征在于：所述步骤1)具体通过DCU单元在目标列车运行过程中，实时采集检测到的变频调速系统中输入电流，并根据检测到的输入电流计算电流变化率di/dt；所述步骤2)具体通过DCU单元根据所述电流变化率di/dt的状态判断是否需要执行预控制，以在电流或电压突变产生过电压之前控制开通斩波单元进行降...

【专利技术属性】
技术研发人员：许南南，廖云，曹俊，何红成，黎博闻，吉安辉，曾恺若，张宾，王龙，高正梁，牟蓉，钟建，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43