一种机车牵引变流器故障自动控制方法技术

本发明专利技术提供了一种机车牵引变流器故障自动控制方法，当机车运行过程中发生主变流器故障后，传动控制单元DCU通过快速识别发生的故障并对其进行控制，首先保证发生故障后在安全可靠的环境中进行故障复位，避免了人为复位操作的盲目性带来的故障进一步扩大的后果；其次，传动控制单元DCU根据故障发生对牵引变流器的影响进行有效分析，有针对性的对其进行切除处理，使发生的故障对牵引变流器继续运行造成的影响最小化，从而大大提高机车可用性。该过程可通过软件全程自动实现，无须人为参与。

An automatic fault control method for locomotive traction converter

The invention provides a fault automatic control method for locomotive traction converter. When the main converter fault occurs during the operation of the locomotive, the transmission control unit DCU can quickly identify the fault and control it. First of all, the fault reset in a safe and reliable environment is ensured after the failure, and the artificial recovery is avoided. The blind result of the bit operation is the result of the further expansion of the fault; secondly, the transmission control unit DCU can effectively analyze the influence of the traction converter according to the fault, and remove the effect to the traction converter to minimize the effect on the continuation of the traction converter, thus greatly improving the machine. Car availability. The process can be realized automatically through software, without human participation.

【技术实现步骤摘要】
一种机车牵引变流器故障自动控制方法
本专利技术涉及变流器故障诊断和控制领域，更具体地，涉及一种机车牵引变流器故障自动控制方法。
技术介绍
牵引变流器作为机车电气传动系统的核心部件，在机车运行过程中发挥着至关重要的作用。其中任何一个部件发生异常，都将有可能导致牵引动力损失，或停车，从而影响本列及后面列车的正常运行，造成“机破”甚至更严重的事故。由于牵引变流器内部器件繁多，虽然在相关器件的可靠性研究方面不断提高，但是由于个别的器件失效还是时有发生，以及运行过程中外部相关参数发生变化而导致变流器故障的现象也会存在。因此当牵引变流器发生异常故障时，如何最大程度的提高机车的可用性，尽可能减少故障影响显得尤其重要。目前国内外机车在发生故障后，一般是通过显示器提示司机当前故障原因及故障名称等，然后司机通过前期用户操作培训以及多年的处理经验来进行人为故障在线处理。但是通过事后数据分析，发现由于每个司机的经验和技术水平有限，对故障的处理准确度参差不齐，有的甚至会将原本影响程度轻微的故障引入到更加严重的后果。机车电气传动系统如图1所示，主电路牵引部分采用“四象限整流器—中间直流回路—逆变器—牵引电机”构成的交-直-交轴控电传动系统。经变压器次边输入的交流电由四象限整流器升压给中间回路提供稳定的直流电压，再由逆变器变换成频率、电压均可调的三相交流电，向异步牵引电动机供电。机车采用轴控方式，即一个逆变器驱动一个牵引电机，控制上各电机之间相互独立。一个牵引变流器由多个四象限整流模块和牵引逆变模块组成，各模块之间共用直流回路和二次谐振回路。牵引变流器内部会有一个传动控制单元DCU，用来采集牵引变流器内部各相关量，从而对牵引变流器各器件进行控制与保护。目前对于机车的牵引变流器故障，一般是司机通过操作台上面的复位按钮，如故障依然复位不掉或故障复位掉以后反复发生，司机通常通过断开变流器的供电开关来实现故障的切除。但是往往一个变流器对应一个电源开关，断开一个变流器开关则整个变流器都将不能工作，机车动力大大损失。在重载牵引或者大长坡道启车时将直接导致停车机破。另外，直接断开供电电源，由于控制系统失电，此时牵引变流器处于无任何保护状态，对于某些故障此时也许会造成严重的后果。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供了一种机车牵引变流器故障自动控制方法，当机车运行过程中发生主变流器故障后，传动控制单元DCU通过快速识别发生的故障并对其进行控制，首先保证发生故障后在安全可靠的环境中进行故障复位，避免了人为复位操作的盲目性带来的故障进一步扩大的后果；其次，传动控制单元DCU根据故障发生对牵引变流器的影响进行有效分析，有针对性的对其进行切除处理，使发生的故障对牵引变流器继续运行造成的影响最小化，从而大大提高机车可用性。该过程可通过软件全程自动实现，无须人为参与。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种机车牵引变流器故障自动控制方法，所述牵引变流器从牵引变压器的次边取电，牵引变压器的主边通过一个主断路器连接到电网，牵引变流器包括依次电连接的四象限整流模块、中间直流回路和逆变器模块，经牵引变压器次边输入的交流电由四象限整流模块升压给中间回路提供稳定的直流电压，再由逆变器模块变换成频率、电压均可调的三相交流电，向异步牵引电动机供电；所述机车牵引变流器故障自动控制方法包括以下步骤：S1：检测到牵引变流器故障后，分析故障对牵引变流器的影响程度，对故障类型进行识别：如为严重故障，则发出分主断命令，然后检测主断路器是否处于断开状态，如此时主断路器已经断开，即牵引变流器输入电源切断，说明此时变流器处于安全状态后，则触发故障复位信号，进行自动复位处理；主断路器采用高速断路器(High-SpeedCircuitbreaker)，机车高速断路器作用于电气主电路的保护，当机车启动，升起受电弓后，闭合高速断路器，向主电路提供高压电源，当主电路电气部分出现过压、过流等严重故障时主断路器可快速断开，使主电路与高压隔离，从而实现对机车主电路的保护。如为一般故障，则根据具体故障点对相应模块脉冲进行封锁，脉冲封锁指牵引变流器中模块(如四象限模块、逆变模块)中IGBT停止工作，然后检测对应模块脉冲是否已处于封锁状态，如已处于封锁状态，则触发故障复位信号，进行自动复位处理。S2：重新检测牵引变流器故障状态：如果此故障仍然存在，说明此故障为不可复位故障，则生成一个故障切除标志，对相关部件的启动命令进行锁定，使其不再投入工作，直到切除命令解除为止；如果此故障消失，则对该故障发生次数进行1次计数，并将次数记忆保存，牵引变流器恢复到原来状态，机车重新投入工作。S3：生成故障切除标志后，控制单元根据故障的影响范围，对故障进行相应处理。在一种优选的方案中，所述牵引变压器的次边连接有若干牵引变流器。在一种优选的方案中，所述牵引变流器包括若干四象限整流模块和等数目的逆变器模块，并且共用一个中间直流回路。在一种优选的方案中，步骤S2中，重新检测故障状态时，如果此故障消失，对该故障发生次数进行1次计数，如果运行过程中再次发生相同故障，则进行处理后，累加计数1次，如累计次数达到N次，即相同故障已发生N次，N为正整数，则生成故障切除标志，对相关部件的启动命令进行锁定或切除，使其不再投入工作，直到切除命令解除为止。在一种优选的方案中，N的取值为3。本专利技术允许故障连续发生3次，3次后再进行锁定或切除，这样可以有效的滤除因为某个外部环境异常导致偶发一次故障，从而最大程度提高牵引变流器故障可用性。在一种优选的方案中，步骤S3中，生成故障切除标志后，控制单元根据故障的影响范围，对故障进行如下的处理：1)、如故障为牵引变流器公共环节故障，控制单元切除整架牵引变流器，该架牵引变流器停止工作；牵引变流器可以包括多个四象限整流模块和多个逆变器模块，但是共用一个中间直流回路，牵引变流器公共环节故障包括中间回路接地、中间回路过压、充电回路故障等，为了保障机车继续运行对变流器不造成更加严重的后果，控制单元切除整架牵引变流器，该架牵引变流器停止工作。2)、如故障为四象限整流模块输入侧故障，如输入侧过流、模块故障等，将该四象限整流模块在主电路上断开，该四象限整流模块停止工作；此时机车运行过程中，只该四象限整流模块不能正常投入工作，其他单元工作正常，牵引变流器共中间回路可知，仅牵引功率损失，各轴牵引电动机动力正常发挥，启动牵引力不受影响，从而可以最大限度的提高机车故障情况下的可用性。3)、如为逆变器模块输出侧故障，如输出侧过流、模块故障等，将该逆变器模块停止工作，逆变输出部分与牵引变流器在电气上断开。此时机车运行过程中，该轴逆变器模块不能工作，该轴对应的牵引电动机停止工作，牵引变流器其他单元工作正常，只损失部分动力。在一种优选的方案中，所述控制单元为传动控制单元DCU(DriveControlUint)。在一种优选的方案中，所述机车牵引变流器故障自动控制方法还包括：传动控制单元DCU采集牵引变流器电压、电流、各模块状态信号，通过传动控制单元DCU内部实时可编程逻辑单元FPGA进行门槛超限、模块故障等硬件实时保护；传动控制单元DCU采集牵引变流器电压、电流、各模块状态信号，这些信号通过硬线传送给DCU内部数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机车牵引变流器故障自动控制方法，所述牵引变流器从牵引变压器的次边取电，牵引变压器的主边通过一个主断路器连接到电网，牵引变流器包括依次电连接的四象限整流模块、中间直流回路和逆变器模块，经牵引变压器次边输入的交流电由四象限整流模块升压给中间直流回路提供稳定的直流电压，再由逆变器模块变换成频率、电压均可调的三相交流电，向异步牵引电动机供电；其特征在于，所述机车牵引变流器故障自动控制方法包括以下步骤：S1：检测到牵引变流器故障后，分析故障对牵引变流器的影响程度，对故障类型进行识别：如为严重故障，则发出分主断命令，然后检测主断路器是否处于断开状态，如此时主断路器已经断开，即牵引变流器输入电源切断，则触发故障复位信号，进行自动复位处理；如为一般故障，则根据具体故障点对相应模块脉冲进行封锁，然后检测对应模块脉冲是否已处于封锁状态，如已处于封锁状态，则触发故障复位信号，进行自动复位处理；S2：重新检测牵引变流器故障状态：如果此故障仍然存在，说明此故障为不可复位故障，则生成一个故障切除标志，对相关部件的启动命令进行锁定，使其不再投入工作，直到切除命令解除为止；如果此故障消失，则对该故障发生次数进行1次计数，并将次数记忆保存，牵引变流器恢复到原来状态，机车重新投入工作；S3：生成故障切除标志后，控制单元根据故障的影响范围，对故障进行相应处理。...

【技术特征摘要】
1.一种机车牵引变流器故障自动控制方法，所述牵引变流器从牵引变压器的次边取电，牵引变压器的主边通过一个主断路器连接到电网，牵引变流器包括依次电连接的四象限整流模块、中间直流回路和逆变器模块，经牵引变压器次边输入的交流电由四象限整流模块升压给中间直流回路提供稳定的直流电压，再由逆变器模块变换成频率、电压均可调的三相交流电，向异步牵引电动机供电；其特征在于，所述机车牵引变流器故障自动控制方法包括以下步骤：S1：检测到牵引变流器故障后，分析故障对牵引变流器的影响程度，对故障类型进行识别：如为严重故障，则发出分主断命令，然后检测主断路器是否处于断开状态，如此时主断路器已经断开，即牵引变流器输入电源切断，则触发故障复位信号，进行自动复位处理；如为一般故障，则根据具体故障点对相应模块脉冲进行封锁，然后检测对应模块脉冲是否已处于封锁状态，如已处于封锁状态，则触发故障复位信号，进行自动复位处理；S2：重新检测牵引变流器故障状态：如果此故障仍然存在，说明此故障为不可复位故障，则生成一个故障切除标志，对相关部件的启动命令进行锁定，使其不再投入工作，直到切除命令解除为止；如果此故障消失，则对该故障发生次数进行1次计数，并将次数记忆保存，牵引变流器恢复到原来状态，机车重新投入工作；S3：生成故障切除标志后，控制单元根据故障的影响范围，对故障进行相应处理。2.根据权利要求1所述的机车牵引变流器故障自动控制方法，其特征在于，所述牵引变压器的次边连接有若干牵引变流器。3.根据权利要求1所述的机车牵引变流器故障自动控制方法，其特征在于，所述牵引变流器包括若干四象限整流模块和等数目的逆变器模块，并且共用一个中间直流回路。4.根据权利要求1所述的机车牵引变流器故障自动控制方法，其特征在于，步骤S2中，重新检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋奉兵，秦方方，刘良杰，徐绍龙，成正林，李学明，袁靖，彭辉，黄明明，谭永光，廖亮，
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