在无电区维持城市轨道交通列车不间断工作的方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种在无电区维持城市轨道交通列车不间断工作的方法及系统，所述方法包括：控制器自动判断动车是否需要进入微制动模式；在控制器判断动车进入微制动模式时，控制器根据当前的中间直流电压采样值与系统需求的中间直流电压目标值的偏差，计算微制动请求力矩，输出微制动请求力矩至电机驱动系统，电机驱动系统生成与微制动请求力矩对应的PWM信号，PWM信号经牵引逆变器处理后，牵引逆变器输出与微制动请求力矩对应的驱动电流至牵引电机；牵引电机根据微制动请求力矩进行微制动，将列车动能转换为交流电能，通过牵引逆变器回馈至主电路，对用电负载进行供电。本发明专利技术提供了更为便捷可靠，适用范围更广，成本更低的无电区供电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及城市轨道交通供电领域，更具体地说，涉及一种在无电区维持城市轨道交通列车不间断工作的方法及系统。
技术介绍
城市轨道交通列车是指地铁、城市轻轨等轨道交通车辆。目前，城市轨道交通列车的工作能量大多数来源于供电网，图I为现有技术中对城市轨道交通列车进行供电的示意图，参照图1，一辆城市轨道交通列车包括多个动车，各动车的供电电路外接受流设备，各动车通过外接的受流设备从供电网处取得电能，获取的电能通过各动车的主电路输送入各自动车的用电设备上，从而满足动车的用电需求，以维持城市轨道交通列车的不间断工作；动车的用电需求包括驱动牵引电机产生动车前进的牵引力和对动车的用电负载进行供电，用电负载指动车中除牵弓I电机外的其他用电设备，如辅助电源系统，车载辅助设备(如空调 坐、坐寸7寸o城市轨道交通列车的能量大部分都是通过供电网获取，然而由于客观因素的制约，城市轨道交通列车的运营线路上常会出现长短不一的无电区，尤其是在第三轨供电的列车线路上更加常见，当列车经过这些无电区时，若不采取相应措施对列车进行供电，则会产生诸如牵引系统停机、用电负载停机、变流器故障、主电路故障等诸多负面问题。目前大多数的城市轨道交通列车均是采用贯穿直流母线技术来消除列车经过无电区的影响，从而满足动车的用电需求，维持城市轨道交通列车在无电区的不间断工作，图2为现有城市轨道交通列车采用贯穿直流母线技术的示意图，参照图2，该技术的主要技术方案如下由于城市轨道交通列车运营线路上的无电区长度在几米至几十米之间，可将列车各动车的供电电路通过一个与供电网相连的直流母线连接起来，并使首尾两个受流设备间的距离大于无电区长度，这样列车在通过无电区时便能保证至少有一个动车的受流设备可以从供电网取得电力供给，且整条母线上的每一个车厢都能从这个受流设备上分享到电量。专利技术人在实现本专利技术的过程中发现现有贯穿直流母线技术虽然可以消除列车经过无电区的影响，但至少存在如下问题贯穿直流母线技术需要对列车进行改造，在列车上布设直流母线，这占用了列车的布线空间，使得列车增加了重量，提高了安装维护成本；直流母线可能会把相邻两个电网区间连接起来，如图2所示，受流设备I连接供电区间A，受流设备4连接供电区间B，如果此时供电区间A、B间的电压不平衡，则电压高的一侧会有大的电流经过直流母线流向电压低的一侧以达到平衡，这就给直流母线带来巨大的压力与风险，使得列车运行存在风险；直流母线很难穿过动车间的车勾，这使得直流母线技术在城市轨道交通列车需要灵活编组时并不适用；贯穿直流母线技术在无电区长度大于所架设的直流母线长度时并不适用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种在无电区维持城市轨道交通列车不间断工作的方法及系统，以解决上述提到的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案一种在无电区维持城市轨道交通列车不间断工作的方法，应用于城市轨道交通列车的动车，所述动车包括控制器，电机驱动系统，主电路，牵引逆变器和牵引电机，所述方法包括所述控制器判断所述动车是否进入微制动模式；在所述控制器判断所述动车进入微制动模式时，所述控制器根据当前的中间直流电压采样值与系统需求的中间直流电压目标值的偏差，计算微制动请求力矩，将包含所述微制动请求力矩的信息发送给所述电机驱动系统，所述中间为所述主电路上的电抗器和所 述牵引逆变器之间；所述电机驱动系统生成与所述微制动请求力矩对应的脉冲宽度调制PWM信号，将所述PWM信号发送给所述牵引逆变器；所述牵引逆变器根据所述PWM信号生成与所述微制动请求力矩对应的驱动电流，将所述驱动电流传送给所述牵引电机；所述牵引电机根据所述驱动电流所承载的微制动请求力矩信息进行微制动，将释放的动能转换为交流电能，将转换后的交流电传送给所述牵引逆变器；所述牵弓I逆变器将所述交流电整流为直流电，将所述直流电传送给所述主电路；所述主电路通过所述直流电对所述动车的用电负载进行供电。本专利技术实施例还提供一种在无电区维持城市轨道交通列车不间断工作的系统，应用于城市轨道交通列车的动车，所述系统包括控制器，电机驱动系统，主电路，牵引逆变器和牵引电机，所述控制器包括第一判断模块，计算模块和第一发送模块；所述第一判断模块，用于判断所述动车是否进入微制动模式，将判断结果发送给所述计算模块；所述计算模块，用于接收所述第一判断模块的判断结果，在判断结果为所述动车进入微制动模式时，根据当前的中间直流电压采样值与系统需求的中间直流电压目标值的偏差，计算微制动请求力矩，将包含所述微制动请求力矩的计算结果发送给所述第一发送模块；所述第一发送模块，用于接收所述计算模块的计算结果，将包含所述微制动请求力矩的信息发送给所述电机驱动系统；所述电机驱动系统，用于生成与所述微制动请求力矩对应的脉冲宽度调制PWM信号，将所述PWM信号发送给所述牵引逆变器；所述牵引逆变器，用于根据所述PWM信号生成与所述微制动请求力矩对应的驱动电流，将所述驱动电流传送给所述牵引电机，及将所述牵引电机反馈的交流电整流为直流电，将所述直流电传送给所述主电路；所述牵引电机，用于根据所述驱动电流所承载的微制动请求力矩信息进行微制动，将释放的动能转换为交流电能，将转换后的交流电传送给所述牵引逆变器；所述主电路，用于通过所述直流电对所述动车的用电负载进行供电。基于上述技术方案，本专利技术实施例提供的在无电区维持城市轨道交通列车不间断工作的方法，在动车进入无电区后，控制器会根据当前的中间直流电压采样值与系统需求的中间直流电压目标值的偏差，计算微制动请求力矩，使得电机驱动系统能够生成与微制动请求力矩对应的PWM信号，从而通过牵引逆变器控制牵引电机根据微制动请求力矩进行微制动，将释放的动能转换为交流电能，转换后的交流电通过牵引逆变器整流成直流电后，可通过主电路对动车的用电负载进行供电，维持了城市轨道交通列车在无电区的不间断工作。本专利技术实施例提供的一种在无电区维持城市轨道交通列车不间断工作的方法不再依靠现有贯穿直流母线技术进行，仅通过控制现有城市轨道交通列车的硬件设备在无电区内进入微制动模式，执行动能向电能的转换即可实现，本专利技术解决了现有采用贯穿直流母线技术而造成的占用列车布线空间，使得列车重量增加、安装维护成本较高的问题，同时避免由于直流母线两侧电压不同而带来的列车运行风险，及贯穿直流母线技术在某些情况下不适用的问题；相对现有技术，本专利技术实现了城市轨道交通列车在无电区更为便捷可靠、适用范围更广，成本更低的供电，维持了城市轨道交通列车在无电区的不间断工作。 附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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的附图。图I为现有技术中对城市轨道交通列车进行供电的示意图；图2为现有城市轨道交通列车采用贯穿直流母线技术的示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种在无电区维持城市轨道交通列车不间断工作的方法的流程图；图4为本专利技术实施例提供的城市轨道交通列车的动车的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种在无电区维持城市轨道交通列车不间断工作的方法的另一流程图；图6为本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在无电区维持城市轨道交通列车不间断工作的方法，其特征在于，应用于城市轨道交通列车的动车，所述动车包括控制器，电机驱动系统，主电路，牵引逆变器和牵引电机，所述方法包括 所述控制器判断所述动车是否进入微制动模式； 在所述控制器判断所述动车进入微制动模式时，所述控制器根据当前的中间直流电压采样值与系统需求的中间直流电压目标值的偏差，计算微制动请求力矩，将包含所述微制动请求力矩的信息发送给所述电机驱动系统，所述中间为所述主电路上的电抗器和所述牵引逆变器之间； 所述电机驱动系统生成与所述微制动请求力矩对应的脉冲宽度调制PWM信号，将所述PWM信号发送给所述牵引逆变器； 所述牵引逆变器根据所述PWM信号生成与所述微制动请求力矩对应的驱动电流，将所述驱动电流传送给所述牵弓I电机； 所述牵引电机根据所述驱动电流所承载的微制动请求力矩信息进行微制动，将释放的动能转换为交流电能，将转换后的交流电传送给所述牵引逆变器； 所述牵弓I逆变器将所述交流电整流为直流电，将所述直流电传送给所述主电路； 所述主电路通过所述直流电对所述动车的用电负载进行供电。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，根据下式3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述控制器判断所述动车是否进入微制动模式包括 判断所述动车当前是否处于牵引状态、且所述动车的当前速度Speed是否不小于预定的进入微制动模式的最小速度值THsprad ； 判断中间直流电流的滤波处理值Idf是否不大于预定的进入微制动模式的第一中间直流电流滤波处理值THldfl，或 判断中间直流电流的滤波处理值Idf是否大于预定的进入微制动模式的第二中间直流电流滤波处理值THldf2、且中间直流电流值Id是否不大于预定的进入微制动模式的第一中间直流电流值THldl，或 判断中间直流电流值Id是否不大于预定的进入微制动模式的第二中间直流电流值THld2、且中间直流电压值Ud是否不大于预定的进入微制动模式的中间直流电压值THud。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制器判断所述动车进入微制动模式包括 如果在所述动车处于牵引状态且Speed不小于THspMd的情况下，判断结果为Idf不大于THldfl，或，Idf大于THldf2且Id不大于THldl,或，Id不大于THld2且Ud不大于THud,且该判断结果的维持时间超过第一预设时间Timera时，则所述控制器判断所述动车进入微制动模式。5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括 所述控制器判断所述动车是否退出微制动模式； 在所述控制器判断所述动车退出微制动模式时，所述控制器向所述电机驱动系统输出过渡力矩，所述过渡力矩为所述微制动请求力矩至正常给定力矩的逼近值，所述正常给定力矩为列车驾驶员输入或自动驾驶系统所要求的力矩； 所述电机驱动系统生成与所述过渡力矩对应的PWM信号，将该PWM信号传送给所述牵引逆变器，以使所述牵引逆变器生成与该PWM信号对应的驱动电流，通过该驱动电流控制所述牵引电机结束微制动。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括 在所述牵引电机结束微制动后，所述控制器将包含所述正常给定力矩的信息发送给电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐绍龙，冯江华，刘可安，尚敬，倪大成，刘良杰，王永通，
申请(专利权)人：南车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：