一种带锁相环的动车组牵引传动系统及网压中断判别方法技术方案

本发明专利技术属于动车组牵引传动系统领域，涉及一种带锁相环的动车组牵引传动系统及网压中断判别方法，该方法在动车组牵引传动系统中设置锁相环，计算相角与实际相角的差值来判别网压中断。所述动车组牵引传动系统包括：受电弓、牵引变压器、单相四象限变流器、控制器、牵引逆变器和牵引电机，动车组通过受电弓从交流供电网取电，牵引变压器将交流电变换为较低电压供给单相四象限变流器，单相四象限变流器输出直流电供给牵引逆变器，牵引逆变器的输出用于驱动牵引电机。控制器用于控制单相四象限变流器的直流输出，同时实现电压电流同相位，还对网压中断等故障做出保护处理。本发明专利技术所述方法，可以完成对网压中断的快速检测，提升动车组运行的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种带锁相环的动车组牵引传动系统及网压中断判别方法
本专利技术属于动车组牵引传动系统领域，涉及一种牵引传动系统中供电侧中断的判别保护技术，尤其涉及一种带锁相环的动车组牵引传动系统及基于相角辅助判断的网压中断判别方法。
技术介绍
随着我国经济水平及人口数量的不断提升，人们对铁路运输的需求越来越大。动车组具有快捷方便、干净舒适和安全可靠等优良特性，现如今已经成为人们出行的首选方案。如今动车组牵引传动系统一般由受电弓、主断路器、牵引变压器、单相四象限变流器、控制器、牵引逆变器和牵引电机等组成，动车组通过受电弓从交流电网侧取电，牵引变压器将交流电压变换为较低的电压等级供给单相四象限变流器，单相四象限变流器转换的直流电供给牵引逆变器，牵引逆变器将直流电压转化为三相交流电压以驱动牵引电机。在动车组运行时，经常会发生受电弓脱离接触网而造成牵引变压器网侧电压暂时中断的现象。这无疑影响了动车组的安全运行。为提升动车组的运行可靠性，需要采用一种及时可靠的网压中断判别方法，本专利技术提出一种带锁相环的动车组牵引传动系统及利用网侧电压相角的方法快速判别网侧电压中断，以对动车组进行及时保护。
技术实现思路
本专利技术提出一种带锁相环的动车组牵引传动系统及利用实时检测牵引变压器一次侧电压相角的方法快速判别动车组牵引传动系统网侧电压中断，以对动车组进行及时保护，具体技术方案如下：一种带锁相环的动车组牵引传动系统，包括：受电弓、牵引变压器、网侧变流器、控制器、牵引逆变器和牵引电机；所述受电弓与牵引变压器的一次侧连接，所述牵引变压器的二次侧与网侧变流器的输入端连接，所述网侧变流器的输出端与牵引逆变器的输入端连接，所述牵引逆变器的输出端与牵引电机连接；所述受电弓用于动车组从交流供电网受电；所述牵引变压器用于将交流电压降压后，供给网侧变流器；所述网侧变流器用于将交流电整流为直流电，供给牵引逆变器；所述控制器与网侧变流器连接，采用电压电流双闭环d-q解耦控制方式，对网侧变流器进行延时，以输出期望的直流电供给牵引变压器；所述牵引逆变器将直流电转化为三相交流电，以驱动牵引电机；所述牵引电机连接于牵引逆变器的交流输出端，是整个牵引传动系统的动力源；在所述牵引变压器一次侧设置锁相环，用于实时监测牵引变压器一次侧处交流电压的相角。在上述技术方案的基础上，所述网侧变流器为单相四象限变流器。在上述技术方案的基础上，所述锁相环包括两个比较单元、PI调节器、ωt模块、dq变换模块和延时90°模块；单相交流电压Eα输入延时90°模块，输出β轴电压分量Eβ；单相交流电压Eα作为α轴电压分量，与β轴电压分量Eβ输入dq变换模块；dq变换模块输出d轴电压分量Ed和q轴电压分量Eq；q轴电压分量Eq与给定参考电压值Eq*输入第一个比较单元进行求和运算；所述第一个比较单元的输出端与PI调节器的输入端连接；所述PI调节器的输出端输出偏差角度Δωt；由当前锁相环设置处电网的交流电压频率计算出当前锁相环设置处的实时相角角度的旋转角速度2πf，其中f为电网的交流电压频率；偏差角度Δωt与实时相角角度的旋转角速度2πf输入第二个比较单元进行求和运算，输出ωt；ωt经过三角函数运算输出sinωt和cosωt；sinωt和cosωt输入dq变换模块的输入端。一种应用上述带锁相环的动车组牵引传动系统的网压中断判别方法，包括以下步骤：A、通过动车组牵引传动系统的牵引变压器一次侧设置的锁相环，实时监测牵引变压器一次侧处交流电压的相角；B、当锁相环锁住的相角和正常运行时的相角有较大差别时，判断网压中断。本专利技术提出一种带锁相环的动车组牵引传动系统，并利用实时检测牵引变压器一次侧电压相角的方法快速判别网压中断，以对动车组进行及时保护。具体地，本专利技术提供的利用网侧电压相角快速判别网侧电压中断的方法能够：1、快速识别因受电弓脱离电网等原因造成的网侧电压中断故障。2、及时地对网侧电压中断故障采取保护措施，避免了故障过程中网侧变流器的过流，延长了器件的使用寿命，提升了整个系统的稳定性。附图说明本专利技术有如下附图：图1为本专利技术动车组牵引传动系统结构示意图；图2为本专利技术动车组牵引传动系统控制器的d-q轴解耦电压电流双闭环控制框图；图3为本专利技术动车组牵引传动系统锁相环控制原理示意图；图4为本专利技术动车组牵引传动系统锁相环设置结构示意图；图5为本专利技术锁相环检测的正常相角和非正常相角比较示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本专利技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本专利技术的概念。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面以具体地实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。图1为本专利技术动车组牵引传动系统结构示意图，本专利技术实施例中的动车组牵引传动系统包括：受电弓、主断路器(图1中未示)、牵引变压器、单相四象限变流器、控制器(图1中未示)、牵引逆变器和牵引电机。动车组通过受电弓从交流供电网取电，并通过钢轨回流；牵引变压器将交流电压变换为较低的电压等级供给单相四象限变流器，单相四象限变流器转换的直流电供给牵引逆变器，牵引逆变器将直流电压转化为三相交流电压以驱动牵引电机。进一步地，图2为本专利技术动车组牵引传动系统控制器的d-q轴解耦电压电流双闭环控制框图。图2中表示出了网侧变流器采取电压电流双闭环控制策略，电压指令(电压给定值)Udc-ref根据实际牵引逆变器的需要给定，电压给定值Udc-ref与实际直流电压值Udc通过PI调节器(图示为电压环控制器)输出d轴电流给定值Id-ref；电流环的d轴输入为d轴电流给定值Id-ref和网侧电流(四象限变流器交流侧电流)IS经过坐标变换得到的d轴分量Id(又称为d轴电流反馈值)，所述电流环的q轴输入为q轴电流给定值Iq-ref和网侧电流IS经过坐标变换得到的q轴分量Iq(又称为q轴电流反馈值)。所述电流环的d轴输出Ud和q轴输出Uq经反坐标变换得到调制电压US，最后通过PWM脉宽调制模块输出驱动脉冲，实现对四象限变流器的控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带锁相环的动车组牵引传动系统，其特征在于，包括：受电弓、牵引变压器、网侧变流器、控制器、牵引逆变器和牵引电机；所述受电弓与牵引变压器的一次侧连接，所述牵引变压器的二次侧与网侧变流器的输入端连接，所述网侧变流器的输出端与牵引逆变器的输入端连接，所述牵引逆变器的输出端与牵引电机连接；所述受电弓用于动车组从交流供电网受电；所述牵引变压器用于将交流电压降压后，供给网侧变流器；所述网侧变流器用于将交流电整流为直流电，供给牵引逆变器；所述控制器与网侧变流器连接，采用电压电流双闭环d‑q解耦控制方式，对网侧变流器进行延时，以输出期望的直流电供给牵引变压器；所述牵引逆变器将直流电转化为三相交流电，以驱动牵引电机；所述牵引电机连接于牵引逆变器的交流输出端，是整个牵引传动系统的动力源；在所述牵引变压器一次侧设置锁相环，用于实时监测牵引变压器一次侧处交流电压的相角。

【技术特征摘要】
1.一种带锁相环的动车组牵引传动系统，其特征在于，包括：受电弓、牵引变压器、网侧变流器、控制器、牵引逆变器和牵引电机；所述受电弓与牵引变压器的一次侧连接，所述牵引变压器的二次侧与网侧变流器的输入端连接，所述网侧变流器的输出端与牵引逆变器的输入端连接，所述牵引逆变器的输出端与牵引电机连接；所述受电弓用于动车组从交流供电网受电；所述牵引变压器用于将交流电压降压后，供给网侧变流器；所述网侧变流器用于将交流电整流为直流电，供给牵引逆变器；所述控制器与网侧变流器连接，采用电压电流双闭环d-q解耦控制方式，对网侧变流器进行延时，以输出期望的直流电供给牵引变压器；所述牵引逆变器将直...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰，沙淼，李雪飞，刘志刚，邱瑞昌，张钢，郭尝君，漆良波，吕海臣，王运达，孟玲敏，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11