基于传动控制单元回馈变流器电能计量装置、系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于传动控制单元回馈变流器电能计量装置，包括交流采样单元、直流采样单元、传动控制单元和上位机；传动控制单元包括回馈控制单元和计能单元；交流采样单元用于获取回馈逆变器交流侧电能参数；直流采样单元用于获取回馈逆变器直流侧电能参数；交流采样单元和直流采样单元分别与所述回馈控制单元连接，交流采样单元和直流采样单元分别与所述计能单元连接，回馈控制单元和计能单元连接，所述计能单元与所述上位机连接。本发明专利技术同时公开了一种基于传动控制单元回馈变流器电能计量装置的计量系统，和该计量装置的计量方法。本发明专利技术具有成本低，计量速度快，计量精度高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种城轨电能计量领域，尤其涉及一种基于传动控制单元回馈变流器电能计量装置、系统及方法。
技术介绍
现代城轨车辆制动方式为再生制动+空气制动，优先发挥再生制动，不足时再用空气制动来补充。列车在运行时由于间距短、启动制动频繁，制动能量可观。再生制动能量除了一小部分被其他相邻运行的列车吸收外，剩余部分被装在列车或地面上的吸收电阻以发热的方式消耗掉。为使再生制动能量再次利用，列车再生制动能量回馈被提出，再生制动能量通过能量回馈装置回馈到交流电网。如图1所示，在城轨供电系统中，通过回馈变流器连接交流供电网和直流牵引网，在驱动城轨列车运行时，回馈变流器工作在整流状态，将交流供电网的交流电整流成直流电，通过直流牵引网输送给城轨列车；在城轨列车制动时，回馈变流器工作在逆变状态，将城轨列车制动时产生的制动能量逆变为交流电，回馈至交流供电网。无论回馈变流器工作在整流状态还是逆变状态，均需要对回馈变流器输出的电能或者逆变回馈的电能进行计量。目前，主要使用电能表进行计量，也有少量使用由测量模块和计量模块等组成的电能计量装置。如专利号为CN105067859A的《一种设置有监控组件的电量计量系统》，和专利号为CN104133109的《一种新型电力线路电量计量装置》，均可实现电能的计量，但这些电量计量系统或装置均需要独立设置相应的电能表或电能计量模块，以及其它辅助设备，成本较高。
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本成低、既可计量回馈变流器的输出电能，同时也可计量回馈变流器的回馈电能的基于传动控制单元回馈变流器电能计量装置、系统及方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种基于传动控制单元回馈变流器电能计量装置，包括交流采样单元、直流采样单元、传动控制单元和上位机；所述传动控制单元包括回馈控制单元和计能单元；所述交流采样单元用于获取回馈逆变器交流侧电能参数；所述直流采样单元用于获取回馈逆变器直流侧电能参数；所述交流采样单元和直流采样单元分别与所述回馈控制单元连接，所述交流采样单元和直流采样单元分别与所述计能单元连接，所述回馈控制单元和计能单元连接，所述计能单元
与所述上位机连接。作为本专利技术的进一步改进，所述传动控制单元还包括电能选择单元；所述直流采样单元包括第一采样单元和第二采样单元；所述第一采样单元和第二采样单元分别与所述电能选择单元连接，所述电能选择单元分别与所述回馈控制单元和计能单元连接；所述电能选择单元用于选择所述第一采样单元和第二采样单元中采样数据值大的采样数据。作为本专利技术的进一步改进，所述传动控制单元还包括模数转换单元，用于对所述交流采样单元和直流采样单元的采样数据进行模数转换。一种基于传动控制单元回馈变流器电能计量系统，包括城轨电能管理与调度系统和至少一个基于传动控制单元回馈变流器电能计量装置；所述电能计量装置的上位机通过网络与所述城轨电能管理与调度系统连接。一种基于传动控制单元回馈变流器电能计量方法，包括如下步骤：S1.通过交流采样单元采集回馈变流器交流侧的交流电压值和交流电流值；通过直流采样单元采集回馈变流器直流侧的直流电压值和直流电流值；S2.回馈控制单元通过回馈变流器直流侧直流电压值及回馈变流器当前工作状态确定并控制回馈变流器下一周期的工作状态，所述工作状态包括整流输出状态、逆变回馈状态和待机状态；S3.根据预设的电能计量公式，计能单元对回馈变流器在整流输出状态或逆变回馈状态下进行积分，计算回馈变流器的输出电能或回馈电能。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中所述通过直流采样单元采集回馈变流器直流侧的直流电压值和直流电流值包括：通过所述第一采样单元采集回馈变流器直流侧的第一电压值和第一电流值，通过所述第二采样单元采集回馈变流器直流侧的第二电压值和第二电流值，并选择所述第一电压值和第二电压值中电压值较大的采样单元采集的电压值和电流值为直流电压值和直流电流值，或者选择所述第一电流值和第二电流值中电流值较大的采样单元采集的电压值和电流值为直流电压值和直流电流值。作为本专利技术的进一步改进，所述第一采样单元和第二采样单元采集回馈变流器直流侧同一位置的直流电压值和直流电流值。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2的具体步骤包括：S2.1.回馈控制单元获取回馈变流器的当前工作状态及回馈变流器直流侧电压值；S2.2.当所述回馈变流器为待机状态时，且所述直流电压值高于预设的回馈电压门槛值时，回馈控制单元判定并控制回馈变流器进入逆变回馈状态，否则保持当前工作状态；当所述回馈变流器为待机状态时，且所述直流电压值低于预设的整流电压门槛值时，回馈控制单
元判定并控制回馈变流器进入整流输出状态，否则保持当前工作状态；当所述回馈变流器为逆变回馈状态时，且所述直流电压值低于预设的第一待机电压门槛值时，回馈控制单元判定并控制回馈变流器进入待机状态，否则保持当前工作状态；当所述回馈变流器为整流输出状态时，且所述直流电压值高于预设的第二待机电压门槛值时，回馈控制单元判定回馈变流器进入待机状态，否则保持当前工作状态。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3的具体步骤包括：S3.1.当确定所述回馈变流器进入整流输出状态或逆变回馈状态时，计能单元开始根据所述预设的电能计量公式，进行积分；S3.2.当确定所述回馈变流器进入待机状态时，计能单元结束对整流输出状态或逆变回馈状态下的积分，计算得到回馈变流器的输出电能或回馈电能。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3.1中所述预设的电能计量公式包括：以回馈变流器直流侧的直流电压值和直流电流值为积分参数的计算回馈变流器功率与电能的计量公式；或/和以回馈变流器交流侧的交流电压值和交流电流值为积分参数的计算回馈变流器有功功率、无功功率及有功电能的计量公式。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤S1之前，还包括自检步骤S0：计能单元检测交流采样单元、直流采样单元的采样数据和回馈控制单元的工作状态数据是否正常，正常则跳转到步骤S1，否则向上位机发送故障信号，上位机发出故障报警。作为本专利技术的进一步改进，在所述S3之后，还包括数据传输步骤S4：计能单元将所述输出电能或回馈电能上传至上位机，所述上位机存储并分析所述输出电能或回馈电能，以报表、曲线图等形式显示、输出所述输出电能或回馈电能。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过对传动控制单元的复用，在不需要增加额外设备的情况下，即可精确的实现对回馈变流器的双向计能，具有成本低，计量速度快，计量精度高等优点。附图说明图1为现有技术中城轨供电/能馈系统结构示意图。图2为本专利技术计量装置具体实施例结构示意图。图3为本专利技术计量系统具体实施例结构示意图。图4为本专利技术计量方法具体实施例流程图。图例说明：1、交流采样单元；2、直流采样单元；3、传动控制单元；31、回馈控制单元；32、计能单元；33、模数转换单元；34、电能选择单元；4、上位机。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2所示，本实施例一种基于传动控制单元回馈变流器电能计量装置，包括交流采样单元1、直流采样单元2、传动控制单元(DCU，Drive Control U本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于传动控制单元回馈变流器电能计量装置，其特征在于：包括交流采样单元(1)、直流采样单元(2)、传动控制单元(3)和上位机(4)；所述传动控制单元(3)包括回馈控制单元(31)和计能单元(32)；所述交流采样单元(1)用于获取回馈逆变器交流侧电能参数；所述直流采样单元(2)用于获取回馈逆变器直流侧电能参数；所述交流采样单元(1)和直流采样单元(2)分别与所述回馈控制单元(31)连接，所述交流采样单元(1)和直流采样单元(2)分别与所述计能单元(32)连接，所述回馈控制单元(31)和计能单元(32)连接，所述计能单元(32)与所述上位机(4)连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于传动控制单元回馈变流器电能计量装置，其特征在于：包括交流采样单元(1)、直流采样单元(2)、传动控制单元(3)和上位机(4)；所述传动控制单元(3)包括回馈控制单元(31)和计能单元(32)；所述交流采样单元(1)用于获取回馈逆变器交流侧电能参数；所述直流采样单元(2)用于获取回馈逆变器直流侧电能参数；所述交流采样单元(1)和直流采样单元(2)分别与所述回馈控制单元(31)连接，所述交流采样单元(1)和直流采样单元(2)分别与所述计能单元(32)连接，所述回馈控制单元(31)和计能单元(32)连接，所述计能单元(32)与所述上位机(4)连接。2.根据权利要求1所述的基于传动控制单元回馈变流器电能计量装置，其特征在于：所述传动控制单元还包括电能选择单元(34)；所述直流采样单元包括第一采样单元和第二采样单元；所述第一采样单元和第二采样单元分别与所述电能选择单元(34)连接，所述电能选择单元(34)分别与所述回馈控制单元(31)和计能单元(32)连接；所述电能选择单元(34)用于选择所述第一采样单元和第二采样单元中采样数据值大的采样数据。3.根据权利要求2所述的基于传动控制单元回馈变流器电能计量装置，其特征在于：所述传动控制单元还包括模数转换单元(33)，用于对所述交流采样单元(1)和直流采样单元(2)的采样数据进行模数转换。4.一种基于传动控制单元回馈变流器电能计量系统，其特征在于：包括城轨电能管理与调度系统和至少一个根据权利要求1至3任一项所述的基于传动控制单元回馈变流器电能计量装置；所述电能计量装置的上位机通过网络与所述城轨电能管理与调度系统连接。5.一种基于传动控制单元回馈变流器电能计量方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.通过交流采样单元(1)采集回馈变流器交流侧的交流电压值和交流电流值；通过直流采样单元(2)采集回馈变流器直流侧的直流电压值和直流电流值；S2.回馈控制单元(31)通过回馈变流器直流侧的直流电压值及回馈变流器当前工作状态确定并控制回馈变流器下一周期的工作状态，所述工作状态包括整流输出状态、逆变回馈状态和待机状态；S3.根据预设的电能计量公式，计能单元(32)对回馈变流器在整流输出状态或逆变回馈状态下进行积分，计算回馈变流器的输出电能或回馈电能。6.根据权利要求5所述的基于传动控制单元回馈变流器电能计量方法，其特征在于，所述步骤S1中所述通过直流采样单元(2)采集回馈变流器直流侧的直流电压值和直流电流值包括：通过所述第一采样单元采集回馈变流器直流侧的第一电压值和第一电流值，通过所述第二采样单元采集回馈变流器直流侧的第二电压值和第二电流值，并选择所述第一电压值和第二电压值中电压值较大的采样单元采集的电压值和电流值为直流电压值和直流电流值，或
\t者选择所述第一电流值和第二电流值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昊，荣智林，刘良杰，徐绍龙，曹霄，翁星方，林文彪，李志城，王斌，张征方，郭维，袁洪凯，
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