模块化轨道交通电阻制动能量吸收装置循环控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模块化轨道交通电阻制动能量吸收装置循环控制方法，该方法基于轨道交通再生能量电阻吸收装置平台，N个功率模块中只有1个模块工作在PWM调制模式，其余N‑1个功率模块工作在直通模式。工作在PWM模式下的功率模块采用循环模式进行工作；直通模式下功率模块的投入顺序按照上一时段统计时长确定投入顺序。本发明专利技术方法可以使得功率器件的开关次数大幅度减小，功率器件的温度波动更平缓，从而提高装置的寿命。

Cycle control method of resistance braking energy absorption device for modular rail transit

【技术实现步骤摘要】
模块化轨道交通电阻制动能量吸收装置循环控制方法
本专利技术属于轨道交通再生能量电阻吸收装置的控制
，具体涉及一种模块化轨道交通电阻制动能量吸收装置循环控制方法。
技术介绍
在地铁列车制动时，列车的动能转化为电能，电能累积在直流牵引网上，造成牵引网电压升高，轨道交通再生能量电阻吸收装置(以下简称装置)的作用为在电压升高时通过某种控制方式，在牵引网上投入电阻，并控制电阻投入的时间，将电能消耗，稳定牵引网压，通常地铁列车上会配置斩波器和电阻。将装置移至地面，具有减轻车重节能，降低隧道温升等优点。装置由功率模块、制动电阻及控制系统构成，每个功率模块即为一个斩波器，每个功率模块连接一个制动电阻，构成一个支路，如图1所示的装置拓扑示意图。在常规控制方式下，装置各个功率模块同时工作在PWM模式，如图2所示。PWM工作模式为：当调制比为0时，即输出为0电平，无电压施加在制动电阻上；当调制比为1时，持续输出高电平1，电压施加在制动电阻上。当调制比为0.5时，在开关周期Ts内0和1电平的时间比值为1:1，即在这一段时间内有一半的时间有电压施加在电阻上，有一半时间电阻上无电压。通过改变调制比，可调整电压施加在制动电阻上的时间，从而调整制动电阻上的功率，即使制动电阻的功率从0至满功率连续平滑可调。在此工作模式下，PWM的电平从0-1-0每变化一次，功率器件就开通、关断一次，既为一个开关周期Ts，功率器件动作频繁。地铁列车进站制动过程中，制动功率按照如图3所示的功率随时间波动。在列车制动前期，制动功率随着时间增大，为了维持牵引网电压稳定，投入电阻的功率需要从0逐步增大，即每个功率模块的PWM调制比从0逐步变大；列车制动中期，制动功率基本维持恒定，投入电阻的功率需要维持恒定，每个功率模块的PWM调制比基本恒定；列车制动末期，制动功率随着时间减小，投入电阻的功率需要逐步减小，即PWM调制比逐步变小至0。同时地铁列车是按照一定时间间隔进站，如高峰期每2分钟一列，低峰期每5分钟一列。每次列车进站刹车，装置的功率器件都会按照上述PWM模式进行工作，即按照列车进站的时间间隔进行循环变化。列车制动过程中功率变化较大，功率模块的PWM调制比变化也比较剧烈，同时功率模块内功率器件动作频繁，造成装置中的功率器件温度频繁波动，这种波动会加速功率器件的老化，缩短装置的整体使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的为减少现有技术下装置功率器件开关动作的次数，减小功率器件的温度波动，提出了一种模块化轨道交通电阻制动能量吸收装置循环控制方法，实现功率器件的开关次数大幅度减小，使功率器件的温度波动平缓，提高装置功率器件的寿命。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种模块化轨道交通电阻制动能量吸收装置循环控制方法，其特征是，所述轨道交通再生能量电阻吸收装置包括N个功率模块，N个功率模块总功率与列车制动的制动功率相匹配；在N个功率模块中选择1个功率模块工作在PWM模式，其余N-1个功率模块工作在直通模式；根据列车制动所需要的制动功率选择PWM模式或直通模式的功率模块投入或退出工作。进一步的，所述根据列车制动所需要的制动功率选择PWM模式或直通模式的功率模块投入或退出工作包括：当列车制动功率逐步上升时，最先投入PWM模式的功率模块，然后从第1个直通模式的功率模块开始投入工作，直至所有直通模式的功率模块投入工作。进一步的，所述直通模式的功率模块投入工作包括：直通模式功率模块逐步增大调制比至1投入工作。进一步的，所述根据列车制动所需要的制动功率选择PWM模式或直通模式的功率模块投入或退出工作包括：当列车制动功率逐步下降时，先从第N-1个直通模式的功率模块开始退出工作，直至所有直通模式下的功率模块退出工作，最后退出PWM模式的功率模块。进一步的，所述直通模式的功率模块退出工作包括：直通模式功率模块逐步减小调制比至0退出工作。进一步的，所述PWM模式的功率模块采用循环模式投入工作。进一步的，所述PWM模式的功率模块采用循环模式投入工作包括：对上一个统计时间内N-1个直通模式功率模块的工作时间进行累积统计；在下一个统计时间，选取在上一统计时间直通模式下工作时间最短的功率模块，使其工作在PWM模式。进一步的，所述直通模式的功率模块投入工作包括：直通模式功率模块的投入顺序按照上一时段统计时长确定投入顺序。进一步的，所述直通模式功率模块的投入顺序按照上一时段统计时长确定投入顺序包括：对上一个统计时间段内N-1个直通模式功率模块的工作时间进行累积统计，统计时间按照由短到长进行排序；在下一个统计时间段，直通模式功率模块投入的顺序按照上一个统计时间段内统计时间由短到长顺序投入工作。进一步的，所述直通模式功率模块的统计时间间隔为列出每天运行时间除以N-1，时间间隔取整数。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术方法可以使得功率器件的开关次数大幅度减小，功率器件的温度波动更平缓，从而提高装置的寿命。附图说明图1为4支路模块装置系统原理示意图；图2现有控制方法下4支路模块各个功率模块工作下的PWM波形；图3为列车制动下功率、时间曲线；图4为本专利技术控制方法下4支路模块各个功率模块的PWM波形；图5为功率模块直通模式投入情况下波形；图6为功率模块直通模式退出情况下波形。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术的专利技术构思为：该方法基于轨道交通再生能量电阻吸收装置平台，N个功率模块中只有1个模块工作在PWM调制模式，其余N-1功率模块工作在直通模式。工作在PWM模式下的功率模块采用循环模式进行工作；直通模式下功率模块的投入顺序按照上一时段统计时长确定投入顺序。功率模块投入直通模式时，投入直通功率模块逐步增大调制比至1；同时工作在PWM模式下的功率模块逐步减小调制比至合适值。功率模块退出直通模式时，逐步减小调制比至0；同时工作在PWM模式下的功率模块逐步增大调制比至合适值。通过以上控制方法可以使得功率器件的开关次数大幅度减小，功率器件的温度波动更平缓，从而提高装置使用寿命。本专利技术实施例的一种模块化轨道交通电阻制动能量吸收装置循环控制方法，包括以下过程：第一步：所述轨道交通再生能量电阻吸收装置采用模块化设计，由N个功率模块组成。每个功率模块连接一个制动电阻，构成一个支路，每个电阻的额定功率相同。N个电阻总功率与列车制动的功率相匹配。假设列车制动额定值功率为P1，其制动功率从0～P1变化。制动电阻的总功率为P2(P2>P1，制动电阻功率留有一定裕度)，则每个电阻功率为第二步：在N个功率模块中选择1个功率模块工作在PWM调制模式，其余N-1个功率模块工作在直通模式。功率模块工作在PWM调制模式下也可将此功率模块简称为PWM模式功率模块，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化轨道交通电阻制动能量吸收装置循环控制方法，其特征是，所述轨道交通再生能量电阻吸收装置包括N个功率模块，N个功率模块总功率与列车制动的制动功率相匹配；在N个功率模块中选择1个功率模块工作在PWM模式，其余N-1个功率模块工作在直通模式；/n根据列车制动所需要的制动功率选择PWM模式或直通模式的功率模块投入或退出工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种模块化轨道交通电阻制动能量吸收装置循环控制方法，其特征是，所述轨道交通再生能量电阻吸收装置包括N个功率模块，N个功率模块总功率与列车制动的制动功率相匹配；在N个功率模块中选择1个功率模块工作在PWM模式，其余N-1个功率模块工作在直通模式；
根据列车制动所需要的制动功率选择PWM模式或直通模式的功率模块投入或退出工作。


2.根据权利要求1所述的一种模块化轨道交通电阻制动能量吸收装置循环控制方法，其特征是，所述根据列车制动所需要的制动功率选择PWM模式或直通模式的功率模块投入或退出工作包括：
当列车制动功率逐步上升时，最先投入PWM模式的功率模块，然后从第1个直通模式的功率模块开始投入工作，直至所有直通模式的功率模块投入工作。


3.根据权利要求2所述的一种模块化轨道交通电阻制动能量吸收装置循环控制方法，其特征是，所述直通模式的功率模块投入工作包括：
直通模式功率模块逐步增大调制比至1投入工作。


4.根据权利要求1所述的一种模块化轨道交通电阻制动能量吸收装置循环控制方法，其特征是，所述根据列车制动所需要的制动功率选择PWM模式或直通模式的功率模块投入或退出工作包括：
当列车制动功率逐步下降时，先从第N-1个直通模式的功率模块开始退出工作，直至所有直通模式下的功率模块退出工作，最后退出PWM模式的功率模块。


5.根据权利要求4所述的一种模块化轨道交通电阻制动能量吸收装置循环控制方法，其特征是，所述直通模式的功...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春松，杨轶成，张裕峰，王结飞，李冰，
申请(专利权)人：南京国电南自新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32