專利名稱：再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常當(dāng)車輛處于再生電制動(dòng)時(shí)，若電網(wǎng)具備吸收能力，即此時(shí)另有其他車輛正處于牽引狀況，列車能穩(wěn)定的再生制動(dòng)。而當(dāng)單列車運(yùn)行時(shí)，此時(shí)電網(wǎng)不具備吸收能力，列車只能采用空氣或其它機(jī)械制動(dòng)。因此，解決此狀況的方法是在供電站附近設(shè)置再生制動(dòng)吸收設(shè)備。而且再生制動(dòng)吸收設(shè)備只允許在本供電區(qū)間內(nèi)運(yùn)行的車輛處于再生電制動(dòng)、其能量無其他用電設(shè)備所吸收時(shí)投入工作，使車輛再生能量消耗在地面空間。在車輛啟動(dòng)、加速、惰行及停站不允許吸收設(shè)備工作，否則將消耗電網(wǎng)的能量。當(dāng)處于再生制動(dòng)狀況的列車回饋出去的電流不能完全被其他車輛和本車的用電設(shè)備所吸收時(shí)，再生制動(dòng)吸收設(shè)備立即投入工作，吸收掉多余的回饋電流，使車輛再生電流持續(xù)穩(wěn)定，最大限度的發(fā)揮電制動(dòng)功能。再生制動(dòng)吸收設(shè)備工作的好壞關(guān)鍵在于準(zhǔn)確判斷、及時(shí)投入，判斷技術(shù)的作用就是通過對電網(wǎng)的檢測和比較，確定吸收設(shè)備的投入與撤出。
現(xiàn)有再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷方法一般采用直流側(cè)單電壓判斷，這種方式適用于電網(wǎng)電壓特性硬、波動(dòng)小的條件。而我國的電網(wǎng)條件波動(dòng)范圍較大，國標(biāo)允許范圍DC1500V電網(wǎng)，變化范圍DC1100V～DC1800V；DC750V電網(wǎng)，變化范圍DC500V～DC900V。采用單一的直流側(cè)單電壓判斷判斷方式不能實(shí)現(xiàn)吸收設(shè)備準(zhǔn)確投入。例如，日本對DC1500V電網(wǎng)制式采取DC1630V作為判斷值，當(dāng)我國電網(wǎng)電壓變化到DC1800V時(shí)，如果采用該設(shè)備，可能在車輛其他工況投入工作，造成設(shè)備消耗電網(wǎng)能量。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷方法及設(shè)備。
為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷方法包括以下步驟1)用傳感器采集交流電網(wǎng)電壓，將采集的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓；2)將步驟1)采集的直流電壓與一定值比較，小于定值時(shí)，比較信號取定值；大于定值時(shí)，比較信號取定值+直流電壓的增量值；3)用傳感器采集直流側(cè)電壓；4)將比較信號與直流側(cè)檢測電壓比較，當(dāng)直流側(cè)檢測電壓大于比較信號時(shí)，控制系統(tǒng)判斷在線車輛已處于再生制動(dòng)狀態(tài)，由控制系統(tǒng)控制再生制動(dòng)吸收設(shè)備投入工作。
上述的再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷方法中，還包括步驟5)，用電流傳感器檢測受流網(wǎng)母線，當(dāng)檢測的電流極性是由供電所輸出時(shí)，確定車輛處在牽引狀態(tài)，當(dāng)檢測的電流為“0”或“反向”時(shí)，則車輛可能處在再生制動(dòng)狀態(tài)，一旦電網(wǎng)電壓升高，由控制系統(tǒng)控制再生制動(dòng)吸收設(shè)備投入工作。
一種實(shí)現(xiàn)上述再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷方法的設(shè)備，包括交流側(cè)電壓采集傳感器、直流側(cè)電壓采集傳感器、電流極性傳感器、比較器、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器、通信電路、存儲器，所述電流極性傳感器的輸出信號接比較器的輸入端，交流側(cè)電壓采集傳感器、直流側(cè)電壓采集傳感器、比較器的輸出端分別接信號調(diào)理電路的輸入，調(diào)理電路的輸出接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入，微處理器分別與存儲器、通信電路、A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出相接，微處理器將經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后直流側(cè)電壓與交流側(cè)電壓進(jìn)行比較，再綜合受流網(wǎng)母線電流方向，輸出控制信號到再生制動(dòng)吸收設(shè)備。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明采用交、直流電壓相對比較判斷方法，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)基準(zhǔn)信號值跟隨波動(dòng)，從而比較判斷值也隨著波動(dòng)，可以準(zhǔn)確判斷車輛的運(yùn)行工況，確保了電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)設(shè)備可靠工作，不會引起再生制動(dòng)吸收設(shè)備誤投入。同時(shí)，采用電流極性輔助判斷，解決了由于軌道電阻壓降引起的判斷失誤。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1為再生制動(dòng)時(shí)的吸收原理圖。
圖2為本發(fā)明再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷設(shè)備的原理框圖。
圖3為本發(fā)明再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷設(shè)備的主電路。
圖4為本發(fā)明再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷設(shè)備的控制電路圖。
圖5本發(fā)明的控制流程圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，圖1為為再生制動(dòng)時(shí)的吸收原理圖。機(jī)車再生制動(dòng)時(shí)，虛線框中的吸收電路工作，消耗電網(wǎng)的能量。
參見圖2，圖2為再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷設(shè)備的原理框圖。電流極性傳感器采集受流網(wǎng)母線電流，其輸出信號接比較器的輸入端，與設(shè)定值進(jìn)行比較，其結(jié)果與交流側(cè)電壓采集傳感器、直流側(cè)電壓采集傳感器的輸出一起接到信號調(diào)理電路的輸入，經(jīng)隔離放大后送到A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換后送到微處理器，微處理器將經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后直流側(cè)電壓與交流側(cè)電壓進(jìn)行比較，再綜合受流網(wǎng)母線電流方向，輸出控制信號到再生制動(dòng)吸收設(shè)備。
參見圖3，圖3為再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷設(shè)備的主電路。主電路由隔離開關(guān)GK1、GK2、快速斷路器ZK、濾波電抗器(DKL、濾波電容CL、電壓傳感器1YH、2YH、電流傳感器5LH、6LH、預(yù)充電路(1Cc、RC)等構(gòu)成。隔離開關(guān)GK1、GK2作為設(shè)備的電路隔離；快速斷路器作為設(shè)備的保護(hù)電器；濾波電抗器和濾波電容主要對電網(wǎng)的高次諧波進(jìn)行過濾，預(yù)充電路作為向設(shè)備的濾波電容進(jìn)行預(yù)充電，當(dāng)濾波電容電壓充到電網(wǎng)電壓的80％時(shí)，電路允許快速斷路器閉合，防止了電壓沖擊；電壓傳感器1YH作為直流側(cè)電壓檢測，用于與3YH進(jìn)行判斷比較；電壓傳感器2YH作為濾波電容電壓檢測，主要進(jìn)行恒壓調(diào)節(jié)；電流傳感器6LH主要完成電流輔助判斷；電流傳感器5LH作為總吸收電流檢測。
參見圖4，圖4為再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷設(shè)備的控制電路圖。以16位單片機(jī)80196KC作為主要控制器件，主要由80C196(CPU)控制板、A/D(模數(shù)轉(zhuǎn)換)板、輸入接口電路、繼電控制電路、通信電路RS485和比較器6LH組成。電路中3YH檢測交流側(cè)電壓，交流電壓經(jīng)交流互感器變換成100V信號，送到～100V轉(zhuǎn)換板整流成直流電壓信號再送到信號調(diào)理電路。6LH-A、6LH-B電流極性檢測傳感器。80C196(CPU)控制板主要執(zhí)行判斷、調(diào)節(jié)等功能；A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換板是將檢測的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送至CPU進(jìn)行判斷比較；輸入接口電路是將外部邏輯信號送至CPU進(jìn)行邏輯控制；輸出電路是將CPU控制板的調(diào)節(jié)信號傳送給電力電子器件，進(jìn)行吸收功率的調(diào)整；繼電控制電路實(shí)現(xiàn)對主電路的邏輯控制；通信電路實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸；比較器實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)電網(wǎng)電流傳感器的選擇，送至CPU進(jìn)行電流極性判斷。檢測電路由0～100V轉(zhuǎn)換板、1YH、2YH電壓檢測信號、5LH電流檢測信號組成，實(shí)現(xiàn)對判斷信號的檢測。系統(tǒng)根據(jù)交、直流電壓的變化及受流軌電流的極性進(jìn)行綜合判斷，確定在線車輛已處于再生制動(dòng)狀況后，開通各相斬波器。隨后，根據(jù)線網(wǎng)再生反饋電流的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)斬波器的導(dǎo)通角，改變各相電阻等效阻值，實(shí)現(xiàn)吸收功率平衡，穩(wěn)定線網(wǎng)電壓。
參見圖5，圖5為本發(fā)明微控制器的投入判斷流程圖。交流電壓3YH經(jīng)交流互感器變換成100V信號，送到0～100V轉(zhuǎn)換板整流成直流電壓信號與基準(zhǔn)電壓Ugz比較，當(dāng)Uf1小于Ugz時(shí)，比較信號Ue執(zhí)行Ugz值，當(dāng)Uf1大于Ugz時(shí)，比較信號Ue執(zhí)行Ugz+Uf1的增量值，形成相對給定Ug與直流檢測電壓1YH信號Uf2進(jìn)行比較；當(dāng)Uf2大于Ug時(shí)，則系統(tǒng)判斷在線車輛已處于再生制動(dòng)狀態(tài)，微控制器CPU進(jìn)行調(diào)節(jié)，再生制動(dòng)吸收設(shè)備投入工作，然后微機(jī)系統(tǒng)根據(jù)電流反饋信號LH(Uif)檢測的吸收電流大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)IGBT斬波器的導(dǎo)通比，改變吸收功率。其中的關(guān)系式為(U再U0+ΔU)，U0為相對空載電壓值。
為了判斷更可靠本技術(shù)中還引用了受流網(wǎng)(軌)電流極性作為輔助判斷，在車輛其他運(yùn)行工況中，均向電網(wǎng)索能；只有再生制動(dòng)且無其他吸收時(shí)，車輛釋放的電能將使電網(wǎng)電壓提高，受流網(wǎng)(軌)電流極性為“0”或“反向”。根據(jù)電流極性的正反可以輔助判斷再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入。本電路采用電流傳感器(LH)接在受流網(wǎng)(軌)母線上，當(dāng)檢測的電流極性是由供電所輸出時(shí)，確定車輛處在牽引狀態(tài)，當(dāng)檢測的電流為“0”或“反向”時(shí)，則車輛可能處在再生制動(dòng)狀態(tài)，一旦電網(wǎng)電壓升高，則再生制動(dòng)吸收設(shè)備投入工作。
例如在直流側(cè)電網(wǎng)電壓為DC1500V時(shí)，車輛進(jìn)行再生制動(dòng)，如果沒有其他車輛吸收其能量，將引起電網(wǎng)電壓的升高，吸收設(shè)備根據(jù)關(guān)系式(U再U0+ΔU)，其空載電勢為DC1620V，對應(yīng)判斷電壓值為DC1650V；一旦車輛再生電壓高于空載電勢而且達(dá)到判斷電壓值，吸收設(shè)備投入工作。當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)至DC1700V時(shí)，如果仍用DC1650V作為判斷轉(zhuǎn)換電壓，由于電網(wǎng)電壓已經(jīng)高于判斷電壓，此時(shí)無論車輛處在什么運(yùn)行狀態(tài)，吸收設(shè)備均投入工作，消耗電站的能量，這是不允許的。采用本判斷技術(shù)后，當(dāng)出現(xiàn)上述現(xiàn)象時(shí)，電網(wǎng)電壓波動(dòng)是交流電壓波動(dòng)造成的，而本判斷技術(shù)采用交流電壓作為基準(zhǔn)信號，所以交流電壓波動(dòng)，基準(zhǔn)信號電壓也隨著波動(dòng)，如電網(wǎng)電壓波動(dòng)至DC1700V時(shí)，則判斷轉(zhuǎn)換電壓將相應(yīng)變化到DC1850V。確保了只有車輛進(jìn)行再生制動(dòng)，吸收設(shè)備才投入。
權(quán)利要求
1.一種再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷方法，包括以下步驟1)用傳感器采集交流電網(wǎng)電壓，將采集的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓；2)將步驟1)采集的直流電壓與一定值比較，小于定值時(shí)，比較信號取定值；大于定值時(shí)，比較信號取定值+直流電壓的增量值；3)用傳感器采集直流側(cè)電壓；4)將比較信號與直流側(cè)檢測電壓比較，當(dāng)直流側(cè)檢測電壓大于比較信號時(shí)，控制系統(tǒng)判斷在線車輛已處于再生制動(dòng)狀態(tài)，由控制系統(tǒng)控制再生制動(dòng)吸收設(shè)備投入工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷方法，還包括步驟5)，采用電流傳感器檢測受流網(wǎng)母線電流，當(dāng)檢測的電流極性是由供電所輸出時(shí)，確定車輛處在牽引狀態(tài)，當(dāng)檢測的電流為“0”或“反向”時(shí)，則車輛可能處在再生制動(dòng)狀態(tài)，一旦電網(wǎng)電壓升高，由控制系統(tǒng)控制再生制動(dòng)吸收設(shè)備投入工作。
3.一種再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷設(shè)備，其特征在于包括交流側(cè)電壓采集傳感器、直流側(cè)電壓采集傳感器、電流極性傳感器、比較器、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器、通信電路、存儲器，所述電流極性傳感器的輸出信號接比較器的輸入端，交流側(cè)電壓采集傳感器、直流側(cè)電壓采集傳感器、比較器的輸出端分別接信號調(diào)理電路的輸入，信號調(diào)理電路的輸出接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入，微處理器分別與存儲器、通信電路、A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出相接，微處理器將經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后直流側(cè)電壓與交流側(cè)電壓進(jìn)行比較，再綜合受流網(wǎng)母線電流方向，輸出控制信號到再生制動(dòng)吸收設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明一種再生制動(dòng)吸收設(shè)備的投入判斷方法及設(shè)備，所述包括以下步驟1)用傳感器采集交流電網(wǎng)電壓，將采集的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓；2)將步驟1)采集的直流電壓與一定值比較，小于定值時(shí)，比較信號取定值；大于定值時(shí)，比較信號取定值+直流電壓的增量值；3)用傳感器采集直流側(cè)電壓；4)將比較信號與直流側(cè)檢測電壓比較，當(dāng)直流側(cè)檢測電壓大于比較信號時(shí)，控制系統(tǒng)判斷在線車輛已處于再生制動(dòng)狀態(tài)，由控制系統(tǒng)控制再生制動(dòng)吸收設(shè)備投入工作。本發(fā)明采用交、直流電壓相對比較判斷方法，可以準(zhǔn)確判斷車輛的運(yùn)行工況，確保了電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)設(shè)備可靠工作，不會引起再生制動(dòng)吸收設(shè)備誤投入。
文檔編號B60M3/00GK101058296SQ20071010563
公開日2007年10月24日 申請日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月30日
發(fā)明者李根良, 陳偉平 申請人:湘潭市恒信電氣有限公司