一种机车自适应混合制动控制方法技术

本发明专利技术公开一种机车自适应混合制动控制方法，步骤包括：1)实时监测目标机车所接入电网的电压，当监测到电网的电压处于预设电压范围内时，转入执行步骤2)；2)检测目标机车的实时制动回馈能量，若检测到的实时制动回馈能量大于预设允许回馈能量，启动执行混合制动控制，根据当前电网的电压、预设允许回馈能量将实时制动回馈能量中部分回馈至电网、其余通过制动电阻消耗，直至制动回馈能量小于预设允许回馈能量；3)将实时制动回馈能量均回馈至电网，返回执行步骤1)。本发明专利技术能够基于网压变化自适应实现混合制动控制方式，实现回馈电网能量的控制调节，且具有实现方法简单、所需成本低、制动控制效率以及实时性高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机车制动控制
，尤其涉及一种机车自适应混合制动控制方法。
技术介绍
实际工程应用中，在同一个机务段经常存在不同车型同时使用的情况，不同车型因为采用技术的不同，因而各自的工作电压波动范围可能不同，如旧式车型通常为17KV～30KV，新式车型则为17KV～31KV。当机车处于制动工况时，目前通常不考虑同一供电区间的车辆编组情况，由机车将制动回馈能量直接回馈至电网，以实现能量的回收。考虑到变电所容量都是有限设计，回馈能量使得线路网压会被抬升，而当同一供电区间多机车同时处于制动工况时，由于不同车型的工作电压波动范围不同，上述制动控制方式则可能导致线路网压超过机车所允许的工作范围，干扰工作电压波动范围小(如旧式车型)的正常运用，对机车的系统造成损害。即上述制动控制方式，电网能量流动、电网电压变化不可控，无法实现电网能量的灵活调节，不同车型混用时存在制动回馈能量会使得网压提升超过允许范围等风险，不同车型混用的适用性不强。
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能够基于网压变化自适应实现混合制动控制方式，实现回馈电网能量的控制调节，且实现方法简单、所需成本低、制动控制效率以及实时性高的机车自适应混合制动控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种机车自适应混合制动控制方法，步骤包括：1)实时监测目标机车所接入电网的电压，当监测到所述电网的电压处于预设电压范围内时，转入执行步骤2)；2)检测目标机车的实时制动回馈能量，若检测到的所述实时制动回馈能量大于预设允许回馈能量，启动执行混合制动控制，根据当前电网的电压、预设允许回馈能量控制将所述实时制动回馈能量中部分通过制动电阻消耗、其余回馈至电网，直至所述制动回馈能量小于预设允许回馈能量，转入执行步骤3)；3)将所述实时制动回馈能量均回馈至电网，返回执行步骤1)，直至退出控制。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤2)中启动执行混合制动控制的具体步骤为：2.1)预先建立电网的电压与最低回馈电网能量系数之间的关系模型，所述最低回馈电网能量系数为允许回馈电网的能量在制动回馈能量中的最低比例系数；2.2)由当前电网的电压以及建立的所述关系模型，计算当前最低回馈电网能量系数，并根据所述实时制动回馈能量，得到当前允许回馈电网的能量；2.3)根据所述实时制动回馈能量、当前允许回馈电网的能量，计算制动电阻所需消耗的能量，并根据计算到的制动电阻所需消耗的能量控制接入制动电阻、其余制动回馈能量回馈至电网。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤2.1)中关系模型具体为线性关系模型。作为本专利技术的进一步改进，所述线性关系模型表示为：Pr=Unet-UblendstartUblendend-Ublendstart(1-Percentblend)]]>其中，Pr为最低回馈电网能量系数，Unet为电网的电压，Ublendstart为所述预设电压范围的起始电压，Ublendend为所述预设电压范围的结束电压，Percentblend为当电网的电压为所述结束电压时所对应的最低回馈电网能量系数。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤2.3)中，具体由所述制动能量所需消耗的能量计算斩波脉冲，通过所述斩波脉冲控制斩波开关的通断，以控制接入制动电阻消耗所需的能量。作为本专利技术的进一步改进，所述通过PID控制计算制动电阻所需消耗的能量的具体步骤为：由所述实时制动回馈能量作为被控量、当前允许回馈电网的能量作为目标量输入至PID控制器，由PID控制器的输出量得到制动电阻所需消耗的能量。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤2.3)中具体通过控制制动斩波开关，以控制接入制动电阻消耗所需的能量。作为本专利技术的进一步改进，所述控制斩波开关控制的具体步骤为：2.3.1)控制开通制动斩波开关以接入制动电阻，并实时监测当前斩波周期内斩波累积开通的能量；2.3.2)当监测到当前斩波周期内斩波累积开通的能量大于一个斩波周期内所需消耗的能量时，控制关断斩波开关以断开制动电阻，直至下一个斩波周期，返回执行步骤2.3.1)；当所述制动回馈能量小于预设允许回馈能量时，转入执行步骤3)。作为本专利技术的进一步改进，所述斩波周期内斩波累积开通的能量具体按下式计算得到；∫Wchopcyc=∫0Tchop(Ichop*Ud*Tcyc)]]>其中，Tcyc为斩波控制单周期运行时间，Ichop为斩波电流，Ud为中间回路支撑电容电压，Wchopcyc＝Ichop*Ud*Tcyc为折算至单周期内斩波消耗的能量。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤1)中预设电压范围具体根据目标机车所处供电区间内各机车的允许工作范围设定。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1)本专利技术机车自适应混合制动控制方法，在基于制动能量回馈的制动控制方式基础上，考虑同一供电区间内的不同车辆编组状况，充分利用机车自带的制动电阻，在网压、制动回馈能量超过允许范围内时由制动电阻消耗部分回馈能量、其余回馈电网，实现基于网压、制动回馈能量变化的混合制动控制，能够自适应控制调节机车的回馈电网能量，使得同一供电区间内可以混用不同车型，且不会产生回馈能量超过各机车所允许工作范围的状况；2)本专利技术机车自适应混合制动控制方法，通过实时监测目标机车所接入电网的电压以及机车的实时制动回馈能量，能够自动识别风险，以在制动回馈能量大于机车允许回馈能量时，及时启动执行混合制动控制，根据电网的电压、允许回馈能量控制由制动电阻消耗部分回馈能量，实现回馈电网能量的调节，避免抬升电网电压，能够在车辆和变电所允许的情况，同时尽可能的将制动能量回馈电网，提高经济性，达到节能减排的目的；3)本专利技术机车自适应混合制动控制方法，进一步通过PID控制计算制动电阻所需消耗的能量，由PID闭环控制能够实时根据制动回馈能量调节制动电阻所需消耗的能量，且控制实现精度高，从而能够实现回馈电网能量的精确控制调节；4)本专利技术机车自适应混合制动控制方法，进一步通过斩波控制消耗所需的能量，能够实现机车回馈电网能量可控，从而可以实现电网能量流动、电网电压的控制调节。附图说明图1是本实施例机车自适应混合制动控制方法的实现流程示意图。图2是本实施例所设定的混合制动曲线示意图。图3是本实施例设定混合制动激活的实现流程示意图。图4是本实施例通过斩波控制调节制动回馈能量的实现流程示意图。图5是本实施例所产生的斩波脉冲的波形示意图。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，本实施例机车自适应混合制动控制方法，步骤包括：1)实时监测目标机车所接入电网的电压，当监测到电网的电压处于预设电压范围内时，转入执行步骤2)；2)检测目标机车的实时制动回馈能量，若检测到的实时制动回馈能量大于预设允许回馈能量，启动执行混合制动控制，根据当前电网的电压、预设允许回馈能量控制将实时制动回馈能量中部分通过制动电阻消耗、其余回馈至电网，直至制动回馈能量小于预设允许回馈能量，转入执行步骤3)；3)将实时制动回馈能量均回馈至电网，返回执行步骤1)，直至退出控制。本实施例在基于制动能量回馈的制动控制方式基础上，考虑同一供电区间内的不同车辆编组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机车自适应混合制动控制方法，其特征在于，步骤包括：1)实时监测目标机车所接入电网的电压，当监测到所述电网的电压处于预设电压范围内时，转入执行步骤2)；2)检测目标机车的实时制动回馈能量，若检测到的所述实时制动回馈能量大于预设允许回馈能量，启动执行混合制动控制，根据当前电网的电压、预设允许回馈能量控制将所述实时制动回馈能量中部分通过制动电阻消耗、其余回馈至电网，直至所述制动回馈能量小于预设允许回馈能量，转入执行步骤3)；3)将所述实时制动回馈能量均回馈至电网，返回执行步骤1)，直至退出控制。

【技术特征摘要】
1.一种机车自适应混合制动控制方法，其特征在于，步骤包括：1)实时监测目标机车所接入电网的电压，当监测到所述电网的电压处于预设电压范围内时，转入执行步骤2)；2)检测目标机车的实时制动回馈能量，若检测到的所述实时制动回馈能量大于预设允许回馈能量，启动执行混合制动控制，根据当前电网的电压、预设允许回馈能量控制将所述实时制动回馈能量中部分通过制动电阻消耗、其余回馈至电网，直至所述制动回馈能量小于预设允许回馈能量，转入执行步骤3)；3)将所述实时制动回馈能量均回馈至电网，返回执行步骤1)，直至退出控制。2.根据权利要求1所述的机车自适应混合制动控制方法，其特征在于，所述步骤2)中启动执行混合制动控制的具体步骤为：2.1)预先建立电网的电压与最低回馈电网能量系数之间的关系模型，所述最低回馈电网能量系数为允许回馈电网的能量在制动回馈能量中的最低比例系数；2.2)由当前电网的电压以及建立的所述关系模型，计算当前最低回馈电网能量系数，并根据所述实时制动回馈能量，得到当前允许回馈电网的能量；2.3)根据所述实时制动回馈能量、当前允许回馈电网的能量，计算制动电阻所需消耗的能量，并根据计算到的制动电阻所需消耗的能量控制接入制动电阻、其余制动回馈能量回馈至电网。3.根据权利要求2所述的机车自适应混合制动控制方法，其特征在于，所述步骤2.1)中关系模型具体为线性关系模型。4.根据权利要求3所述的机车自适应混合制动控制方法，其特征在于，所述线性关系模型表示为：Pr=Unet-UblendstartUblendend-Ublendstart(1-Percentblend)]]>其中，Pr为最低回馈电网能量系数，Unet为电网的电压，Ublendstart为所述预设电压范围的起始电压，Ublendend为所述预设电压范围的结束电压，Percentblend为当电网的电压为所述结束电压时所对应的最低回馈电网能量系数。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭维，刘良杰，李学明，徐绍龙，王文韬，成正林，黄浩，付玉豪，宋宏彪，
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