專(zhuān)利名稱(chēng)：電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法、處理系統(tǒng)和電力機(jī)車(chē)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力機(jī)車(chē)控制技術(shù)，特別地涉及一種電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法、處理系統(tǒng)和電力機(jī)車(chē)。
背景技術(shù)：
在電氣化鐵路中，接觸網(wǎng)是電氣化鐵道的主要供電設(shè)備，電力機(jī)車(chē)通過(guò)接觸網(wǎng)取得電能。機(jī)車(chē)車(chē)頂上安裝有受電弓，通過(guò)受電弓與接觸網(wǎng)導(dǎo)線接觸以從接觸網(wǎng)獲取電能，在通過(guò)機(jī)車(chē)上設(shè)置的變壓器、整流器等設(shè)備對(duì)從接觸網(wǎng)引入的電壓進(jìn)行變換整流后提供給機(jī)車(chē)上的電機(jī)，為機(jī)車(chē)提供牽引動(dòng)力，進(jìn)而通過(guò)電力機(jī)車(chē)牽引各節(jié)列車(chē)運(yùn)行。在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，受電弓與接觸網(wǎng)是否可靠接觸對(duì)整個(gè)電氣化鐵路運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的正常運(yùn)作起著非常重要的作用。但是，當(dāng)機(jī)車(chē)的運(yùn)行速度在100km/h以上時(shí)，受電弓瞬時(shí)脫離接觸導(dǎo)線不可避免，而受電弓與接觸導(dǎo)線的脫離會(huì)造成機(jī)車(chē)供電時(shí)斷時(shí)續(xù)，如不做任何處理，將會(huì)造成對(duì)從接觸網(wǎng)引入電壓進(jìn)行整流的脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation,簡(jiǎn)稱(chēng)PWM)整流器工作異常，因此，造成列車(chē)不正常的減速或加速，影響列車(chē)的穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明第一個(gè)方面是提供一種電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法，包括:采集機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值；將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓值與上一米集時(shí)刻的輸入電壓值相比較以產(chǎn)生輸入電壓變化值、將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓頻率值與上一采集時(shí)刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產(chǎn)生輸入電壓頻率變化值和/或?qū)?dāng)前時(shí)刻的輸入電流值與上一采集時(shí)刻的輸入電流值相比較以產(chǎn)生輸入電流變化值；當(dāng)所述輸入電壓變化值大于設(shè)定的電壓變化閾值、所述輸入電壓頻率變化值大于設(shè)定的電壓頻率變化閾值和/或所述輸入電流變化值大于設(shè)定的電流變化閾值時(shí)，輸出控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的逆變器和/或脈寬調(diào)制整流器停止工作。本發(fā)明另一個(gè)方面是提供一種電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)，包括:第一采集模塊，與機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器的輸入端相連，用于采集脈寬調(diào)制整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值；存儲(chǔ)模塊，與所述第一采集模塊相連，用于存儲(chǔ)采集的所述輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值；比較模塊，與所述存儲(chǔ)模塊相連，用于將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓值相比較以產(chǎn)生輸入電壓變化值、將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓頻率值與上一采集時(shí)刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產(chǎn)生輸入電壓頻率變化值和/或?qū)?dāng)前時(shí)刻的輸入電流值與上一采集時(shí)刻的輸入電流值相比較以產(chǎn)生輸入電流變化值；第一判斷模塊，與所述比較模塊相連，用于當(dāng)判斷出所述輸入電壓變化值大于設(shè)定的電壓變化閾值、所述輸入電壓頻率變化值大于設(shè)定的電壓頻率變化閾值和/或所述輸入電流變化值大于設(shè)定的電流變化閾值時(shí)，輸出控制信號(hào)并傳送給控制器；控制器，與所述第一判斷模塊相連，根據(jù)接收到的所述控制信號(hào)控制機(jī)車(chē)上的逆變器和/或脈寬調(diào)制整流器停止工作。本發(fā)明又一個(gè)方面是提供一種電力機(jī)車(chē)，包括受電弓、變壓器、脈寬調(diào)制整流器、逆變器和電機(jī)，其中，所述受電弓設(shè)置于所述機(jī)車(chē)車(chē)頂，用于與鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線相連；所述變壓器的輸入端與所述受電弓相連，所述變壓器的輸出端與所述脈寬調(diào)制整流器的輸入端之間設(shè)置有主接觸器開(kāi)關(guān)和充電接觸器開(kāi)關(guān)；所述脈寬調(diào)制整流器的輸出端與所述逆變器的輸入端之間設(shè)置有電容，所述逆變器的輸出端與所述電機(jī)相連；還包括本發(fā)明提供的機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)中的第一采集模塊與所述脈寬調(diào)制整流器的輸入端相連。本發(fā)明提供的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法、處理系統(tǒng)和電力機(jī)車(chē)，通過(guò)采集PWM整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值，并將當(dāng)前時(shí)刻的上述值與前一時(shí)刻采集的值進(jìn)行比較，當(dāng)輸入電壓值變化值、輸入電壓頻率值變化值和/或輸入電流值變化值大于設(shè)定的相應(yīng)變化閾值時(shí)，判定受電弓離線，以輸出控制信號(hào)控制逆變器和/或脈寬調(diào)制整流器停止工作，提高列車(chē)運(yùn)行的穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的電力機(jī)車(chē)中供電系統(tǒng)的部分電路原理圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法的流程圖；圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例所提供的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法的流程圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)的方框圖；圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例所提供的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)的方框圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有電力機(jī)車(chē)中通過(guò)受電弓與接觸網(wǎng)導(dǎo)線接觸以從接觸網(wǎng)獲取或回饋電能，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的電力機(jī)車(chē)中供電系統(tǒng)的部分電路原理圖，如圖1所示，該供電系統(tǒng)包括變壓器1、PWM整流器2、逆變器3和電機(jī)4。變壓器I的輸入端與受電弓(圖中未示出)相連，變壓器I的輸出端與PWM整流器2的輸入端之間設(shè)置有主接觸器開(kāi)關(guān)5和充電接觸器開(kāi)關(guān)6 ;PWM整流器2的輸出端與逆變器3的輸入端之間設(shè)置有兩個(gè)并聯(lián)的電容7和濾波電路8，逆變器3的輸出端與電機(jī)4相連。當(dāng)列車(chē)在牽引狀態(tài)下時(shí)，列車(chē)從接觸網(wǎng)獲取能量，此時(shí)，通過(guò)變壓器I對(duì)從接觸網(wǎng)引入的電壓進(jìn)行變換，并通過(guò)PWM整流器2對(duì)經(jīng)過(guò)變壓器I變換后的電壓進(jìn)行整流后輸出直流電壓，通過(guò)濾波電路8濾除經(jīng)過(guò)PWM整流器2整流后輸出電壓中的紋波，再通過(guò)逆變器3將PWM整流器輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓后提供給機(jī)車(chē)中的電機(jī)4，進(jìn)而通過(guò)電機(jī)為機(jī)車(chē)提供牽引力，以牽引各節(jié)車(chē)體。
當(dāng)列車(chē)在制動(dòng)狀態(tài)下時(shí)，列車(chē)向接觸網(wǎng)回饋能量，此時(shí)，通過(guò)電機(jī)4將列車(chē)的運(yùn)動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，通過(guò)電機(jī)4的輸入端輸出交流電壓，逆變器3將該交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷汉蠼?jīng)過(guò)濾波電路8給PWM整流器2的輸出端，通過(guò)PWM整流器2將直流電壓變化成交流電壓后給變壓器I的輸出側(cè)，經(jīng)過(guò)變壓器I的變壓后經(jīng)受電弓回饋給接觸網(wǎng)。并且，在圖1所示的電路中，PWM整流器2的輸出端與逆變器的輸入端之間設(shè)置有兩個(gè)并聯(lián)的電容7，該兩個(gè)并聯(lián)的電容7可起到穩(wěn)定逆變器3輸入端電壓的作用，以為電機(jī)4的運(yùn)行提供穩(wěn)定的工作電壓，并且，可對(duì)PWM整流器2與逆變器3之間的電流起到緩沖作用。當(dāng)然，本實(shí)施例中是設(shè)置兩個(gè)并聯(lián)電容，也可以根據(jù)需要設(shè)置一個(gè)電容，或多個(gè)電容以實(shí)現(xiàn)上述的功能，并不限于本實(shí)施例所示的方式。在啟動(dòng)PWM整流器2之前，需要首先為兩個(gè)電容7充電，而為該兩個(gè)電容7充電過(guò)程中充電電流不能過(guò)大，以免損壞電容，因此，首先閉合充電接觸器開(kāi)關(guān)6，在充電接觸器開(kāi)關(guān)6中串聯(lián)一限流電阻，通過(guò)該限流電阻將對(duì)兩個(gè)電容7的充電電流保持在合適的范圍；通過(guò)流過(guò)PWM整流器2中各二極管的電流為兩個(gè)電容7充電，當(dāng)兩個(gè)電容7充滿電荷后，再，啟動(dòng)PWM整流器2，閉合主接觸器開(kāi)關(guān)5，斷開(kāi)充電接觸器開(kāi)關(guān)6，變壓器I的輸出電壓直接作為PWM整流器2的輸入電壓，然后啟動(dòng)逆變器3，通過(guò)PWM整流器2和逆變器3的整流逆變后為電機(jī)提供交流工作電壓。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法，該處理方法可應(yīng)用于現(xiàn)有多種形式的電力機(jī)車(chē)中以對(duì)機(jī)車(chē)受電弓離線的情況進(jìn)行處理，為列車(chē)安全平穩(wěn)行駛提供保障，上述如圖1所示僅是一種典型電力機(jī)車(chē)中供電系統(tǒng)的電路圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法的流程圖，如圖2所示，該方法具體包括:步驟100、采集機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值?？赏ㄟ^(guò)電壓傳感器或電壓表等裝置實(shí)時(shí)或按設(shè)定周期采集脈寬調(diào)制整流器的輸入電壓值，通過(guò)頻率采集裝置實(shí)時(shí)或按設(shè)定周期采集輸入電壓頻率值，通過(guò)電流傳感器或電流表等裝置實(shí)時(shí)或按設(shè)定周期采集輸入電流值。步驟101、將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓值相比較以產(chǎn)生輸入電壓變化值、將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓頻率值與上一采集時(shí)刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產(chǎn)生輸入電壓頻率變化值和/或?qū)?dāng)前時(shí)刻的輸入電流值與上一采集時(shí)刻的輸入電流值相比較以產(chǎn)生輸入電流變化值。步驟102、當(dāng)輸入電壓變化值大于設(shè)定的電壓變化閾值、輸入電壓頻率變化值大于設(shè)定的電壓頻率變化閾值和/或輸入電流變化值大于設(shè)定的電流變化閾值時(shí)，輸出控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的逆變器和/或脈寬調(diào)制整流器停止工作。該輸入電壓變化值可以是多種方式計(jì)算出的，例如，可以是當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓值的差值，或者是，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓值之間的差值的絕對(duì)值；并且，計(jì)算該絕對(duì)值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓值的比值以產(chǎn)生輸入電壓變化值。同樣道理，該輸入電壓頻率變化值也可以是多種方式計(jì)算出的，例如，可以是當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓頻率值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓頻率值的差值，或者是，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓頻率值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓頻率值之間的差值的絕對(duì)值；并且，計(jì)算該絕對(duì)值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓頻率值的比值以產(chǎn)生輸入電壓頻率變化值。該輸入電流變化值也可以是多種方式計(jì)算出的，例如，可以是當(dāng)前時(shí)刻的輸入電流值與上一采集時(shí)刻的輸入電流值的差值，或者是，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的輸入電流值與上一采集時(shí)刻的輸入電流值之間的差值的絕對(duì)值；并且，計(jì)算該絕對(duì)值與上一采集時(shí)刻的輸入電流值的比值以產(chǎn)生輸入電流變化值。PWM整流器的輸入端的電壓是變壓器對(duì)接觸網(wǎng)引入電壓進(jìn)行變壓后的電壓，而接觸網(wǎng)的電壓會(huì)存在波動(dòng)，通過(guò)將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓值與前一采集時(shí)刻的輸入電壓值相比較可判斷該電壓波動(dòng)是否在正常范圍內(nèi)。該設(shè)定的電壓變化閾值以接觸網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的電壓變化為參考，通常以大于該接觸網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的輸入電壓變化值作為電壓變化閾值。如果在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中受電弓瞬時(shí)離線，也就是受電弓與接觸網(wǎng)導(dǎo)線相脫離，會(huì)造成PWM整流器的輸入電壓突然變化，或者是突然增大或者是突然減小。因此，如果輸入電壓變化值超過(guò)設(shè)定的電壓變化閾值，可判斷受電弓瞬時(shí)離線，此時(shí)，輸出控制信號(hào)控制逆變器和/或PWM整流器停止工作，控制器可以為電力機(jī)車(chē)中設(shè)置于司機(jī)室的控制裝置，也可以另外設(shè)置一可編程控制器或者計(jì)算機(jī)等作為控制器。通過(guò)控制器輸出的控制信號(hào)控制逆變器和PWM整流器停止工作的方式有多種，例如，可通過(guò)控制器控制逆變器輸入端與PWM整流器輸出端之間的控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)以控制逆變器停止工作，或者通過(guò)控制器控制逆變器的輸出端與電機(jī)相連的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)以控制逆變器停止工作，也可以通過(guò)控制器控制斷開(kāi)逆變器的觸發(fā)電路控制逆變器停止工作?？赏ㄟ^(guò)控制器控制斷開(kāi)PWM整流器的觸發(fā)電路控制PWM整流器停止工作。同理，受電弓瞬時(shí)離線也會(huì)造成輸入電壓頻率和輸入電流的突然變化，如果輸入電壓頻率變化值大于設(shè)定的電壓頻率變化閾值，或者是輸入電流變化值大于設(shè)定的輸入電流變化閾值時(shí)，均可判斷受電弓瞬時(shí)離線。當(dāng)然，可采用輸入電壓變化值、輸入電壓頻率變化值或輸入電流變化值其中的一種是否大于相應(yīng)的變化閾值的情況作為受電弓瞬時(shí)離線的判斷條件，也可將上述的兩種或三種是否同時(shí)大于相應(yīng)的變化閾值作為判斷條件，以減小通過(guò)一種情況進(jìn)行判斷可能造成
的誤差。列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，如果受電弓瞬時(shí)離線，會(huì)造成PWM整流器的輸入電壓和輸入電流的突然變化，也會(huì)導(dǎo)致逆變器的輸入端的電壓和電流的突然變化，若不控制逆變器和/或PWM整流器停止工作，會(huì)造成逆變器和/或PWM整流器工作異常，也會(huì)影響逆變器和/或PWM整流器中的各器件(例如，晶閘管或二極管等)的使用壽命，甚至損壞各器件。因此，影響列車(chē)的穩(wěn)定運(yùn)行，而本實(shí)施提供的機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法正是為了避免此種情況發(fā)生。通過(guò)采集PWM整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值，并將當(dāng)前時(shí)刻的上述值與前一時(shí)刻采集的值進(jìn)行比較，當(dāng)輸入電壓值變化值、輸入電壓頻率值變化值和/或輸入電流值變化值大于設(shè)定的相應(yīng)變化閾值時(shí)，判定受電弓離線，以輸出控制信號(hào)控制逆變器和/或PWM整流器停止工作，提高列車(chē)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
并且，如圖1所示，當(dāng)機(jī)車(chē)在牽引狀態(tài)下時(shí)，列車(chē)從接觸網(wǎng)獲取能量，如果此時(shí)受電弓瞬時(shí)離線，如不輸出控制信號(hào)控制逆變器3停止工作，由于兩并聯(lián)的電容7中存儲(chǔ)有電荷，兩個(gè)電容7會(huì)放電，因此，通過(guò)兩個(gè)電容7為逆變器3提供電壓，逆變器3將會(huì)把兩個(gè)電容7上的電荷短時(shí)間內(nèi)消耗完畢，而如果兩個(gè)電容7的電荷消耗完畢，或者兩個(gè)電容7因釋放電荷使兩個(gè)電容7兩端的電壓值低于限定值時(shí)，則需要重新為兩個(gè)電容7充電，為兩個(gè)電容7充電的過(guò)程，上述已有描述，再次不再贅述。由于需要先為兩個(gè)電容7充電，時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，一般需要幾十秒，甚至是一分鐘，而在該這段時(shí)間內(nèi)電機(jī)4也停止運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)車(chē)不再有牽引力，會(huì)造成機(jī)車(chē)相對(duì)長(zhǎng)得一段時(shí)間內(nèi)減速，因此影響列車(chē)正常運(yùn)行。當(dāng)然，如果受電弓瞬時(shí)離線，控制逆變器3和PWM整流器2停止工作也會(huì)造成機(jī)車(chē)減速，但是，由于受電弓瞬時(shí)離線時(shí)間較短，通常為若干毫秒，當(dāng)受電弓重新與接觸網(wǎng)導(dǎo)線接觸后，逆變器3和PWM整流器2會(huì)重新開(kāi)始工作，啟動(dòng)電機(jī)4。而從受電弓離線至與接觸網(wǎng)導(dǎo)線重新接觸后至重新啟動(dòng)電機(jī)4的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于為兩個(gè)電容7重新充電所需的時(shí)間，因此，對(duì)列車(chē)運(yùn)行的影響也相對(duì)較小。當(dāng)列車(chē)在制動(dòng)狀態(tài)下時(shí)，列車(chē)向接觸網(wǎng)回饋能量，如果此時(shí)受電弓瞬時(shí)離線，如不輸出控制信號(hào)控制逆變器3停止工作，此時(shí)，電機(jī)4將把列車(chē)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能后，通過(guò)逆變器3輸出直流電壓后將會(huì)為兩個(gè)電容7充電，而兩個(gè)電容7上已經(jīng)存儲(chǔ)有電荷，而此時(shí)由于制動(dòng)的沖擊作用再為兩個(gè)電容7充電，有可能損壞兩個(gè)電容7，進(jìn)而影響機(jī)車(chē)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，最終影響列車(chē)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。當(dāng)列車(chē)處于慣性滑行狀態(tài)下時(shí)，如果開(kāi)始滑行速度較快，此時(shí)，也可能發(fā)生受電弓瞬時(shí)離線的情況，但此時(shí)，只有PWM整流器2工作，逆變器3和電機(jī)4都已停止工作，因此，這時(shí)只需通過(guò)控制器控制PWM整流器2停止工作即可。由上述分析可知，無(wú)論列車(chē)處于牽引狀態(tài)、制動(dòng)狀態(tài)還是滑行狀態(tài)，如果不使逆變器和/或PWM整流器停止工作，都會(huì)影響列車(chē)的正常運(yùn)行，而本實(shí)施提供的機(jī)車(chē)受電弓離線處理方可避免此種情況發(fā)生。當(dāng)然，該處理方法并非僅僅適用于設(shè)置有圖1所示的供電系統(tǒng)的電力機(jī)車(chē)，只要是符合該處理方法工作原理的電力機(jī)車(chē)上均可適用。圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例所提供的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法的流程圖，如圖3所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，該離線處理方法中，當(dāng)輸出控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的逆變器和脈寬調(diào)制整流器停止工作之后還包括:步驟103、控制器產(chǎn)生開(kāi)始采集信號(hào)以采集機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器輸出端的電容兩端的電壓值；步驟104、當(dāng)該電壓值小于設(shè)定的電壓閾值時(shí)，輸出第一斷開(kāi)控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的主接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或在輸出第一斷開(kāi)控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的主接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的同時(shí)輸出第二斷開(kāi)控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的充電接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。該設(shè)定的電壓閾值以PWM整流器輸出端電容充滿電荷后兩端的電壓為參考，該電壓閾值與為電容充電的PWM整流器的輸入電壓大小有關(guān)?，F(xiàn)有的電力機(jī)車(chē)中，主接觸器開(kāi)關(guān)為設(shè)置在機(jī)車(chē)上的變壓器輸出端和PWM整流器的輸入端之間的開(kāi)關(guān)，充電接觸器開(kāi)關(guān)可為與該主接觸器開(kāi)關(guān)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)或者與其他形式連接的開(kāi)關(guān)，并且，通常在該充電接觸器開(kāi)關(guān)中串聯(lián)一限流電阻。在PWM整流器的輸出端通常設(shè)置有電容，該電容可對(duì)PWM整流器的輸出端輸出的電壓起到緩沖作用。當(dāng)控制器控制機(jī)車(chē)上的逆變器和PWM整流器停止工作之后進(jìn)一步的產(chǎn)生開(kāi)始采集信號(hào)，此時(shí)，可通過(guò)電壓采集裝置開(kāi)始采集機(jī)車(chē)上的PWM整流器輸出端的電容兩端的電壓值，當(dāng)PWM整流器的輸出端電容兩端的電壓值小于設(shè)定的電壓值時(shí)，需要重新啟動(dòng)PWM整流器和逆變器。由于對(duì)于機(jī)車(chē)上供電系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)而言，主接觸器開(kāi)關(guān)在此刻之前通常為閉合狀態(tài)，而充電接觸器開(kāi)關(guān)在此刻之前可能為閉合狀態(tài)也可能為斷開(kāi)狀態(tài)，因此，可輸出第一斷開(kāi)控制信號(hào)以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的主接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，或者是在輸出第一斷開(kāi)控制信號(hào)控制主接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的同時(shí)輸出第二斷開(kāi)控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的充電接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。因?yàn)?，如果此時(shí)不斷開(kāi)主接觸器開(kāi)關(guān)，將會(huì)通過(guò)很大的電流為該電容充電，因而影響電容的使用壽命甚至損壞電容，影響整個(gè)供電線路的正常工作，最終影響列車(chē)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)，該離線處理系統(tǒng)可執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例提供的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法，圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)的方框圖，如圖4所示，該處理系統(tǒng)包括第一采集模塊20、存儲(chǔ)模塊21、比較模塊22、第一判斷模塊23和控制器24。第一采集模塊20與機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器的輸入端相連，用于采集脈寬調(diào)制整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值；存儲(chǔ)模塊21與第一采集模塊20相連，用于存儲(chǔ)采集的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值。比較模塊22與存儲(chǔ)模塊21相連，用于將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓值相比較以產(chǎn)生輸入電壓變化值、將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓頻率值與上一采集時(shí)刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產(chǎn)生輸入電壓頻率變化值和/或?qū)?dāng)前時(shí)刻的輸入電流值與上一采集時(shí)刻的輸入電流值相比較以產(chǎn)生輸入電流變化值。第一判斷模塊23與比較模塊22相連，用于當(dāng)判斷出輸入電壓變化值大于設(shè)定的電壓變化閾值、輸入電壓頻率變化值大于設(shè)定的電壓頻率變化閾值和/或輸入電流變化值大于設(shè)定的電流變化閾值時(shí)，輸出控制信號(hào)并傳送給控制器24?？刂破?4與第一判斷模塊23相連，根據(jù)接收到的控制信號(hào)控制機(jī)車(chē)上的逆變器和/或脈寬調(diào)制整流器停止工作。本發(fā)明實(shí)施例提供的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)，通過(guò)第一采集模塊采集PWM整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值，并通過(guò)存儲(chǔ)模塊將采集的上述各個(gè)值進(jìn)行存儲(chǔ)以便后續(xù)比較模塊調(diào)用；比較模塊將當(dāng)前時(shí)刻的上述值與前一時(shí)刻采集的值進(jìn)行比較，將比較結(jié)果傳送給判斷模塊，進(jìn)而當(dāng)判斷模式判斷出輸入電壓值變化值、輸入電壓頻率值變化值和/或輸入電流值變化值大于設(shè)定的相應(yīng)變化閾值時(shí)，判定受電弓離線，以輸出控制信號(hào)，并通過(guò)控制器控制逆變器和/或脈寬調(diào)制整流器停止工作，提供列車(chē)運(yùn)行的穩(wěn)定性。圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例所提供的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)的方框圖，如圖5所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，第一采集模塊20包括輸入電壓采集模塊201、輸入電壓頻率采集模塊202和/或輸入電流采集模塊203 ;其中，
輸入電壓采集模塊201用于采集機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器的輸入電壓值；輸入電壓頻率采集模塊202用于采集機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器的輸入電壓頻率值；輸入電流采集模塊203用于采集機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器的輸入電流值。并且，比較模塊22可進(jìn)一步的包括第一比較子單元221、第二比較子單元222和/或第三比較子單元223 ;其中，第一比較子單元221用于將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓值相比較以產(chǎn)生輸入電壓變化值；第二比較子單元222用于將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓頻率值與上一采集時(shí)刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產(chǎn)生輸入電壓頻率變化值；第三比較子單元223用于將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電流值與上一采集時(shí)刻的輸入電流值相比較以產(chǎn)生輸入電流變化值。如圖5所示，該處理系統(tǒng)中還可以進(jìn)一步的包括:第二采集模塊25和第二判斷模塊26。第二采集模塊25分別與控制器24和機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器輸出端的電容(圖中未示出)相連，用于在接收到控制器24產(chǎn)生的開(kāi)始采集信號(hào)后采集電容兩端的電壓值。第二判斷模塊26分別與第二采集模塊25和控制器24相連，用于當(dāng)判斷出電壓值小于設(shè)定的電壓閾值時(shí)，輸出第一斷開(kāi)控制信號(hào)并傳送給控制器24以通過(guò)控制器24控制機(jī)車(chē)上的接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或在輸出第一斷開(kāi)控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的主接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的同時(shí)輸出第二斷開(kāi)控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的充電接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。本實(shí)施例中，當(dāng)控制器控制機(jī)車(chē)上的逆變器和/或脈寬調(diào)制整流器停止工作之后進(jìn)一步的產(chǎn)生開(kāi)始采集信號(hào)，此時(shí)，通過(guò)第二采集模塊采集PWM整流器的輸出端電容兩端的電壓值，并通過(guò)第二判斷模塊判斷采集的電壓值與設(shè)定的電壓閾值大小，當(dāng)判斷出PWM整流器的輸出端電容兩端的電壓值小于設(shè)定的電壓值時(shí)需要斷開(kāi)主接觸器開(kāi)關(guān)，或同時(shí)斷開(kāi)充電接觸器開(kāi)關(guān)，并重新啟動(dòng)PWM整流器和逆變器。上述實(shí)施例中所述的第一采集模塊、比較模塊、第一判斷模塊、第一比較子單元、第二比較子單元、第三比較子單元、第二采集模塊和第二判斷模塊，均可通過(guò)相關(guān)電路或者設(shè)置用相應(yīng)程序指令的硬件實(shí)現(xiàn)，例如，可編程控制器或者計(jì)算機(jī)等。可通過(guò)電壓傳感器或電壓表等裝置作為輸入電壓采集模塊；將包含相應(yīng)程序的硬件裝置作為輸入電壓頻率采集裝置；將電流傳感器或電流表等裝置作為輸入電流采集模塊。當(dāng)然，也可將上述的各種模塊和裝置集成在現(xiàn)有列車(chē)的控制系統(tǒng)中，作為列車(chē)整個(gè)控制系統(tǒng)的一部分。存儲(chǔ)模塊可以采用光盤(pán)、硬盤(pán)或者計(jì)算機(jī)中設(shè)置的緩存器等實(shí)現(xiàn)；控制器可以采用計(jì)算機(jī)、可編程控制器或者是電力機(jī)車(chē)中設(shè)置的已有控制裝置實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種電力機(jī)車(chē)，包括受電弓、變壓器、脈寬調(diào)制整流器、逆變器和電機(jī)，其中，受電弓設(shè)置于機(jī)車(chē)車(chē)頂，用于與鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線相連；變壓器的輸入端與受電弓相連，變壓器的輸出端與脈寬調(diào)制整流器的輸入端之間設(shè)置有主接觸器和充電接觸器；脈寬調(diào)制整流器的輸出端與逆變器的輸入端之間設(shè)置有電容，逆變器的輸出端與電機(jī)相連；還包括本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)中的第一采集模塊與脈寬調(diào)制整流器的輸入端相連。該電力機(jī)車(chē)，通過(guò)設(shè)置本發(fā)明實(shí)施例提供的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)，可提高列車(chē)運(yùn)行的穩(wěn)定性。最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法，其特征在于，包括:采集機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值；將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓值與上一米集時(shí)刻的輸入電壓值相比較以產(chǎn)生輸入電壓變化值、將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓頻率值與上一采集時(shí)刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產(chǎn)生輸入電壓頻率變化值和/或?qū)?dāng)前時(shí)刻的輸入電流值與上一采集時(shí)刻的輸入電流值相比較以產(chǎn)生輸入電流變化值； 當(dāng)所述輸入電壓變化值大于設(shè)定的電壓變化閾值、所述輸入電壓頻率變化值大于設(shè)定的電壓頻率變化閾值和/或所述輸入電流變化值大于設(shè)定的電流變化閾值時(shí)，輸出控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的逆變器和/或脈寬調(diào)制整流器停止工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法，其特征在于， 將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓值與上一米集時(shí)刻的輸入電壓值相比較以產(chǎn)生輸入電壓變化值包括:計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓值之間的差值的絕對(duì)值；計(jì)算該絕對(duì)值與所述上一采集時(shí)刻的輸入電壓值的比值以產(chǎn)生輸入電壓變化值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法，其特征在于， 將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓頻率值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓頻率值相比較以產(chǎn)生輸入電壓頻率變化值包括: 計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓頻率值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓頻率值之間的差值的絕對(duì)值； 計(jì)算該絕對(duì)值與所述上一采集時(shí)刻的輸入電壓頻率值的比值以產(chǎn)生輸入電壓頻率變 化值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法，其特征在于， 將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電流值與上一采集時(shí)刻的輸入電流值相比較以產(chǎn)生輸入電流變化值包括: 計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的輸入電流值與上一采集時(shí)刻的輸入電流值之間的差值的絕對(duì)值； 計(jì)算該絕對(duì)值與所述上一采集時(shí)刻的輸入電流值的比值以產(chǎn)生輸入電流變化值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法，其特征在于， 當(dāng)輸出控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的逆變器和/或脈寬調(diào)制整流器停止工作之后還包括: 控制器產(chǎn)生開(kāi)始采集信號(hào)以采集機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器輸出端的電容兩端的電壓值； 當(dāng)所述電壓值小于設(shè)定的電壓閾值時(shí)，輸出第一斷開(kāi)控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的主接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或在輸出第一斷開(kāi)控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的主接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的同時(shí)輸出第二斷開(kāi)控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的充電接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
6.一種電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)，其特征在于，包括: 第一采集模塊，與機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器的輸入端相連，用于采集脈寬調(diào)制整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值； 存儲(chǔ)模塊，與所述第一采集模塊相連，用于存儲(chǔ)采集的所述輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值； 比較模塊，與所述存儲(chǔ)模塊相連，用于將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓值相比較以產(chǎn)生輸入電壓變化值、將當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓頻率值與上一采集時(shí)刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產(chǎn)生輸入電壓頻率變化值和/或?qū)?dāng)前時(shí)刻的輸入電流值與上一采集時(shí)刻的輸入電流值相比較以產(chǎn)生輸入電流變化值； 第一判斷模塊，與所述比較模塊相連，用于當(dāng)判斷出所述輸入電壓變化值大于設(shè)定的電壓變化閾值、所述輸入電壓頻率變化值大于設(shè)定的電壓頻率變化閾值和/或所述輸入電流變化值大于設(shè)定的電流變化閾值時(shí)，輸出控制信號(hào)并傳送給控制器； 控制器，與所述第一判斷模塊相連，根據(jù)接收到的所述控制信號(hào)控制機(jī)車(chē)上的逆變器和/或脈寬調(diào)制整流器停止工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)，其特征在于: 所述第一采集模塊包括輸入電壓采集模塊、輸入電壓頻率采集模塊和/或輸入電流采集模塊；其中， 所述輸入電壓采集模塊用于采集機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器的輸入電壓值； 所述輸入電壓頻率采集模塊用于采集機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器的輸入電壓頻率值； 所述輸入電流采集模塊用于采集機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器的輸入電流值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)，其特征在于: 所述比較模塊包括第一比較子單元、第二比較子單元和/或第三比較子單元；其中，所述第一比較子單元用于將所述當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓值與上一采集時(shí)刻的輸入電壓值相比較以產(chǎn)生輸入電壓變化值； 所述第二比較子單元用于將所述當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓頻率值與上一采集時(shí)刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產(chǎn)生輸入電壓頻率變化值； 所述第三比較子單元用于將所述當(dāng)前時(shí)刻的輸入電流值與上一采集時(shí)刻的輸入電流值相比較以產(chǎn)生輸入電流變化值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 第二采集模塊，分別與控制器和所述機(jī)車(chē)上的脈寬調(diào)制整流器輸出端的電容相連，用于在接收到控制器產(chǎn)生的開(kāi)始采集信號(hào)后采集電容兩端的電壓值； 第二判斷模塊，分別與所述第二采集模塊和控制器相連，用于當(dāng)判斷出所述電壓值小于設(shè)定的電壓閾值時(shí)，輸出第一斷開(kāi)控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的主接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，或在輸出第一斷開(kāi)控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的主接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的同時(shí)輸出第二斷開(kāi)控制信號(hào)并傳送給控制器以通過(guò)控制器控制機(jī)車(chē)上的充電接觸器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
10.一種電力機(jī)車(chē)，包括受電弓、變壓器、脈寬調(diào)制整流器、逆變器和電機(jī)，其中，所述受電弓設(shè)置于所述機(jī)車(chē)車(chē)頂，用于與鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線相連；所述變壓器的輸入端與所述受電弓相連，所述變壓器的輸出端與所述脈寬調(diào)制整流器的輸入端之間設(shè)置有主接觸器開(kāi)關(guān)和充電接觸器開(kāi)關(guān)；所述脈寬調(diào)制整流器的輸出端與所述逆變器的輸入端之間設(shè)置有電容，所述逆變器的輸出端與所述電機(jī)相連；其特征在于，還包括權(quán)利要求6-9任一項(xiàng)所述的機(jī)車(chē)受電弓離線處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)中的第一采集模塊與所述脈寬調(diào)制整流器的輸入端相連。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電力機(jī)車(chē)受電弓離線處理方法、處理系統(tǒng)和電力機(jī)車(chē)，該離線處理方法，通過(guò)采集PWM整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值，并將當(dāng)前時(shí)刻的上述值與前一時(shí)刻采集的值進(jìn)行比較，當(dāng)輸入電壓值變化值、輸入電壓頻率值變化值和/或輸入電流值變化值大于設(shè)定的相應(yīng)變化閾值時(shí)，判定受電弓離線，以輸出控制信號(hào)控制逆變器和/或脈寬調(diào)制整流器停止工作，提高列車(chē)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B61C3/00GK103085666SQ20111034452
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者王雪迪, 耿輝, 徐從謙 申請(qǐng)人:中國(guó)北車(chē)股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心