列車牽引供電裝置、系統(tǒng)及控制方法
閱讀：145發(fā)布：2024-02-29
專利匯可以提供列車牽引供電裝置、系統(tǒng)及控制方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 提供一種列車牽引供電裝置、系統(tǒng)及控制方法，其中裝置包括： 二極管 整流機(jī)組、四象限變流機(jī)組、和中央 控制器 ；二極管整流機(jī)組、四象限變流機(jī)組和中央控制器并聯(lián)連接交流 電網(wǎng) 和直流 接觸 網(wǎng)，中央控制器連接四象限變流機(jī)組，中央控制器用于根據(jù)交流電網(wǎng)的 電壓 、 電流 和直流接觸網(wǎng)的電壓調(diào)整四象限變流機(jī)組的輸出電流。本發(fā)明提供的列車牽引供電裝置、系統(tǒng)及控制方法豐富了列車牽引供電系統(tǒng)的功能。，下面是列車牽引供電裝置、系統(tǒng)及控制方法專利的具體信息內(nèi)容。
1.一種列車牽引供電裝置，其特征在于，包括：二極管整流機(jī)組、四象限變流機(jī)組和中央控制器；
所述二極管整流機(jī)組、所述四象限變流機(jī)組和所述中央控制器并聯(lián)連接交流電網(wǎng)和直流接觸網(wǎng)，所述中央控制器連接所述四象限變流機(jī)組，所述中央控制器用于根據(jù)所述交流電網(wǎng)的電壓、電流和所述直流接觸網(wǎng)的電壓調(diào)整所述四象限變流機(jī)組的輸出電流；
所述列車牽引供電裝置處于牽引工況時，所述二極管整流機(jī)組和所述四象限變流機(jī)組將所述交流電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電向所述直流接觸網(wǎng)輸出；
所述列車牽引供電裝置處于制動工況時，所述四象限變流機(jī)組將所述直流接觸網(wǎng)的直流電轉(zhuǎn)換為交流電向所述交流電網(wǎng)輸出；
所述列車牽引供電裝置處于無功補(bǔ)償工況時，所述中央控制器根據(jù)所述交流電網(wǎng)的功率因數(shù)控制所述四象限變流機(jī)組對所述交流電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償；
所述中央控制器還用于接收融冰控制裝置發(fā)送的包含融冰電流值的逆變指令，并根據(jù)所述逆變指令將所述列車牽引供電裝置切換至逆變工況，以使所述列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、所述待融冰區(qū)段相鄰的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且所述直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于所述融冰電流值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，
所述中央控制器還用于接收融冰控制裝置發(fā)送的包含融冰電流值的整流指令，并根據(jù)所述整流指令將所述列車牽引供電裝置切換至整流工況；
以使處于逆變工況的列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、處于整流工況的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且所述直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于所述融冰電流值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，
所述列車牽引供電裝置處于無功補(bǔ)償工況時，所述中央控制器具體用于，通過所述交流電網(wǎng)的主變電站進(jìn)線處的無功功率生成無功電流指令，向所述四象限變流機(jī)組發(fā)送所述無功電流指令，以使所述四象限變流機(jī)組對所述交流電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，
所述中央控制器對所述交流電網(wǎng)的主變電站進(jìn)線處的無功功率和有功功率獨立控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，
所述二極管整流機(jī)組為24脈波二極管整流機(jī)組，包括：兩臺整流變壓器和四個二極管整流橋。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，
所述四象限變流機(jī)組包括：雙繞組變壓器和四象限變流器。
7.一種列車牽引供電系統(tǒng)，其特征在于，包括：融冰控制裝置和N個如權(quán)利要求1-6任一項所述的列車牽引供電裝置；
所述N個列車牽引供電裝置的中央控制器連接所述融冰控制裝置；
所述融冰控制裝置用于通過直流接觸網(wǎng)的覆冰厚度和環(huán)境條件計算出融冰電流值，并向待融冰區(qū)段對應(yīng)的一個所述列車牽引供電裝置發(fā)送逆變信號，以使所述列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、所述待融冰區(qū)段相鄰的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且所述直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于所述融冰電流值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，
所述融冰控制裝置還用于向所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的另一個所述列車牽引供電裝置發(fā)送整流信號；
以使處于逆變工況的列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、處于整流工況的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且所述直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于所述融冰電流值。
9.一種列車牽引供電系統(tǒng)控制方法，其特征在于，包括：
通過直流接觸網(wǎng)的覆冰厚度和環(huán)境條件計算出融冰電流值；
向待融冰區(qū)段對應(yīng)的一個所述列車牽引供電裝置發(fā)送逆變信號，以使所述列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、所述待融冰區(qū)段相鄰的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且所述直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于所述融冰電流值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述向待融冰區(qū)段對應(yīng)的一個所述列車牽引供電裝置發(fā)送逆變信號之后，還包括：
向所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的另一個所述列車牽引供電裝置發(fā)送整流信號，以使處于逆變工況的列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、處于整流工況的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且所述直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于所述融冰電流值。
列車牽引供電裝置、系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及城市軌道交通牽引供電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種列車牽引供電裝置、系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)
[0002] 城市軌道交通由于具有安全舒適、載客量大、運(yùn)行速度快、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，成為了解決日益嚴(yán)重的城市擁堵問題的首選方案，因此我國目前多地開始發(fā)展建設(shè)城市軌道交通。在一些列車牽引供電系統(tǒng)中，通過設(shè)置多個并聯(lián)的牽引變電所，將中壓電網(wǎng)側(cè)的交流電轉(zhuǎn)化直流電為列車提供牽引電流。但是由于牽引變電所內(nèi)二極管整流機(jī)組的能量只能單向流動，列車再生制動能量無法反饋回中壓電網(wǎng)再利用，造成了能量的巨大浪費。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中的部分列車牽引供電系統(tǒng)中，通過在牽引變電所內(nèi)增加與二極管整流機(jī)組并聯(lián)的四象限變流機(jī)組，使得牽引變電所在列車牽引時，二極管整流機(jī)組和四象限變流機(jī)組同時工作，能夠?qū)⒔涣麟娊祲翰⒄鬓D(zhuǎn)化為直流電，并向列車提供直流電；在列車制動時，四象限變流機(jī)組將列車產(chǎn)生的再生制動能量反饋中壓電網(wǎng)側(cè)，以提高列車制動能量的利用效率。
[0004] 除了牽引與制動之外，列車牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計人員及操作人員還希望其能夠承擔(dān)更多的控制功能，然而現(xiàn)有技術(shù)中的列車牽引供電系統(tǒng)功能卻較為單一。
發(fā)明內(nèi)容
[0005] 本發(fā)明提供一種列車牽引供電裝置、系統(tǒng)及控制方法，豐富了列車牽引供電系統(tǒng)的功能。
[0006] 本發(fā)明提供一種列車牽引供電裝置，包括：二極管整流機(jī)組、四象限變流機(jī)組和中央控制器；
[0007] 所述二極管整流機(jī)組、所述四象限變流機(jī)組和所述中央控制器并聯(lián)連接交流電網(wǎng)和直流接觸網(wǎng)，所述中央控制器連接所述四象限變流機(jī)組，所述中央控制器用于根據(jù)所述交流電網(wǎng)的電壓、電流和所述直流接觸網(wǎng)的電壓調(diào)整所述四象限變流機(jī)組的輸出電流；
[0008] 所述列車牽引供電裝置處于牽引工況時，所述二極管整流機(jī)組和所述四象限變流機(jī)組將所述交流電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電向所述直流接觸網(wǎng)輸出；
[0009] 所述列車牽引供電裝置處于制動工況時，所述四象限變流機(jī)組將所述直流接觸網(wǎng)的直流電轉(zhuǎn)換為交流電向所述交流電網(wǎng)輸出；
[0010] 所述列車牽引供電裝置處于無功補(bǔ)償工況時，所述中央控制器根據(jù)所述交流電網(wǎng)的功率因數(shù)控制所述四象限變流機(jī)組對所述交流電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償；
[0011] 所述中央控制器還用于接收融冰控制裝置發(fā)送的包含融冰電流值的逆變指令，并根據(jù)所述逆變指令將所述列車牽引供電裝置切換至逆變工況，以使所述列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、所述待融冰區(qū)段相鄰的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且所述直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于所述融冰電流值。
[0012] 在本發(fā)明一實施例中，所述中央控制器還用于接收融冰控制裝置發(fā)送的包含融冰電流值的整流指令，并根據(jù)所述整流指令將所述列車牽引供電裝置切換至整流工況；
[0013] 以使處于逆變工況的列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、處于整流工況的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且所述直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于所述融冰電流值。
[0014] 在本發(fā)明一實施例中，所述列車牽引供電裝置處于無功補(bǔ)償工況時，所述中央控制器具體用于，通過所述交流電網(wǎng)的主變電站進(jìn)線處的無功功率生成無功電流指令，向所述四象限變流機(jī)組發(fā)送所述無功電流指令，以使所述四象限變流機(jī)組對所述交流電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。
[0015] 在本發(fā)明一實施例中，所述中央控制器對所述交流電網(wǎng)的主變電站進(jìn)線處的無功功率和有功功率獨立控制。
[0017] 在本發(fā)明一實施例中，所述四象限變流機(jī)組包括：雙繞組變壓器和四象限變流器。
[0019] 所述N個列車牽引供電裝置的中央控制器連接所述融冰控制裝置；
[0020] 所述融冰控制裝置用于通過直流接觸網(wǎng)的覆冰厚度和環(huán)境條件計算出融冰電流值，并向待融冰區(qū)段對應(yīng)的一個所述列車牽引供電裝置發(fā)送逆變信號，以使所述列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、所述待融冰區(qū)段相鄰的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且所述直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于所述融冰電流值。
[0021] 在本發(fā)明一實施例中，所述融冰控制裝置還用于向所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的另一個所述列車牽引供電裝置發(fā)送整流信號；
[0022] 以使處于逆變工況的列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、處于整流工況的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且所述直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于所述融冰電流值。
[0023] 本發(fā)明一實施例提供一種列車牽引供電系統(tǒng)控制方法，包括：通過直流接觸網(wǎng)的覆冰厚度和環(huán)境條件計算出融冰電流值；
[0024] 向待融冰區(qū)段對應(yīng)的一個所述列車牽引供電裝置發(fā)送逆變信號，以使所述列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、所述待融冰區(qū)段相鄰的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且所述直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于所述融冰電流值。
[0025] 在本發(fā)明一實施例中，所述向待融冰區(qū)段對應(yīng)的一個所述列車牽引供電裝置發(fā)送逆變信號之后，還包括：
[0026] 向所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的另一個所述列車牽引供電裝置發(fā)送整流信號，以使處于逆變工況的列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、處于整流工況的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且所述直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于所述融冰電流值。
[0027] 本發(fā)明提供一種列車牽引供電裝置、系統(tǒng)及控制方法，其中裝置包括：二極管整流機(jī)組、四象限變流機(jī)組、和中央控制器；二極管整流機(jī)組、四象限變流機(jī)組和中央控制器并聯(lián)連接交流電網(wǎng)和直流接觸網(wǎng)，中央控制器連接四象限變流機(jī)組，中央控制器用于根據(jù)交流電網(wǎng)的電壓、電流和直流接觸網(wǎng)的電壓調(diào)整四象限變流機(jī)組的輸出電流；列車牽引供電裝置處于牽引工況時，二極管整流機(jī)組和四象限變流機(jī)組將交流電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電向直流接觸網(wǎng)輸出；列車牽引供電裝置處于制動工況時，四象限變流機(jī)組將直流接觸網(wǎng)的直流電轉(zhuǎn)換為交流電向交流電網(wǎng)輸出；列車牽引供電裝置處于無功補(bǔ)償工況時，中央控制器根據(jù)交流電網(wǎng)的功率因數(shù)控制四象限變流機(jī)組對交流電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償；中央控制器還用于接收融冰控制裝置發(fā)送的包含融冰電流值的逆變指令，并根據(jù)逆變指令將列車牽引供電裝置切換至逆變工況，以使列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、待融冰區(qū)段相鄰的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于融冰電流值。本發(fā)明提供的列車牽引供電裝置、系統(tǒng)及控制方法豐富了列車牽引供電系統(tǒng)的功能。具體地，本實施例提供的列車牽引供電裝置、系統(tǒng)及控制方法能夠：
[0028] 1、列車牽引供電裝置處于牽引工況時，為列車運(yùn)行提供能量；
[0029] 2、列車牽引供電裝置處于制動工況時，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向傳輸，將多余的制動能量反饋回交流電網(wǎng)，供其他負(fù)載使用，實現(xiàn)節(jié)能；
[0030] 3、當(dāng)整個牽引供電系統(tǒng)功率因數(shù)較低時，列車牽引供電裝置處于無功補(bǔ)償工況，可以補(bǔ)償無功功率，使功率因數(shù)滿足要求；
[0031] 4、當(dāng)接觸網(wǎng)覆冰時，通過控制待融冰區(qū)段的兩個列車牽引供電裝置，使其在交流電網(wǎng)與直流接觸網(wǎng)之間形成通路，從而實現(xiàn)了融冰，避免使用了額外的大容量直流可調(diào)電源，降低了對交流電網(wǎng)的諧波污染。附圖說明
[0032] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033] 圖1為本發(fā)明列車牽引供電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明列車牽引供電裝置處于牽引工況時的工作原理示意圖；
[0035] 圖3為本發(fā)明列車牽引供電裝置處于制動工況時的工作原理示意圖；
[0036] 圖4為本發(fā)明列車牽引供電裝置處于無功補(bǔ)償工況時工作原理示意圖；
[0037] 圖5為本發(fā)明列車牽引供電裝置處于逆變工況時的工作原理示意圖；
[0038] 圖6為本發(fā)明列車牽引供電裝置控制原理示意圖；
[0039] 圖7為本發(fā)明列車牽引供電裝置二極管整流機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖8為本發(fā)明列車牽引供電裝置四象限變流機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041] 圖9為本發(fā)明列車牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖10為本發(fā)明列車牽引供電系統(tǒng)控制方法實施例一的流程示意圖；
[0043] 圖11為本發(fā)明列車牽引供電系統(tǒng)控制方法實施例二的流程示意圖。
[0044] 通過上述附圖，已示出本公開明確的實施例，后文中將有更詳細(xì)的描述。這些附圖和文字描述并不是為了通過任何方式限制本公開構(gòu)思的范圍，而是通過參考特定實施例為本領(lǐng)域技術(shù)人員說明本公開的概念。下面以具體地實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。下面的實施例可以相互結(jié)合，對于相同或相似的概念或過程可能在某些實施例不再贅述。
具體實施方式
[0045] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0046] 本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實施例例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。
[0047] 下面以具體地實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。下面這幾個具體的實施例可以相互結(jié)合，對于相同或相似的概念或過程可能在某些實施例不再贅述。
[0048] 圖1為本發(fā)明列車牽引供電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實施例中提供的列車牽引供電裝置包括：二極管整流機(jī)組、四象限變流機(jī)組、和中央控制器。其中，二極管整流機(jī)組、四象限變流機(jī)組和中央控制器并聯(lián)連接交流電網(wǎng)和直流接觸網(wǎng)，中央控制器連接四象限變流機(jī)組，中央控制器用于根據(jù)交流電網(wǎng)的電壓、電流和直流接觸網(wǎng)的電壓調(diào)整四象限變流機(jī)組的輸出電流；列車牽引供電裝置處于牽引工況時，二極管整流機(jī)組和四象限變流機(jī)組將交流電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電向直流接觸網(wǎng)輸出；列車牽引供電裝置處于制動工況時，四象限變流機(jī)組將直流接觸網(wǎng)的直流電轉(zhuǎn)換為交流電向交流電網(wǎng)輸出；列車牽引供電裝置處于無功補(bǔ)償工況時，中央控制器根據(jù)交流電網(wǎng)的功率因數(shù)控制四象限變流機(jī)組對交流電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償；中央控制器還用于接收融冰控制裝置發(fā)送的包含融冰電流值的逆變指令，并根據(jù)逆變指令將列車牽引供電裝置切換至逆變工況，以使列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、待融冰區(qū)段相鄰的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于融冰電流值。
[0049] 具體地，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中列車牽引供電系統(tǒng)功能較為單一的問題，本實施例中的列車牽引供電裝置通過將二極管整流機(jī)組和四象限變流機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，以同時實現(xiàn)牽引供電、列車再生制動能量回饋、無功補(bǔ)償和接觸網(wǎng)融冰的功能。
[0050] 1、圖2為本發(fā)明列車牽引供電裝置處于牽引工況時的工作原理示意圖。如圖2所示，當(dāng)列車牽引供電裝置附近有列車需要提供動力時，列車牽引處于牽引工況，二極管整流機(jī)組和四象限變流機(jī)組共同向列車提供能量。其中，二極管整流機(jī)組和四象限變流機(jī)組將交流電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并向直流接觸網(wǎng)輸出直流電，使得列車通過接入的直流接觸網(wǎng)上的直流電獲取牽引能量。
[0051] 2、圖3為本發(fā)明列車牽引供電裝置處于制動工況時的工作原理示意圖。如圖3所示，當(dāng)列車牽引供電裝置附近有列車制動時，列車牽引供電裝置開啟制動工況，列車的再生制動能量可以通過四象限變流機(jī)組回饋到交流電網(wǎng)再利用。其中，四象限變流器機(jī)組將直流接觸網(wǎng)的直流電轉(zhuǎn)換為交流電向交流電網(wǎng)輸出。
[0052] 3、圖4為本發(fā)明列車牽引供電裝置處于無功補(bǔ)償工況時工作原理示意圖。如圖4所示，當(dāng)列車牽引供電裝置所在的供電系統(tǒng)的功率因數(shù)較低時，可以通過列車供電裝置的四象限變流機(jī)組補(bǔ)償無功功率，使得功率因數(shù)滿足要求。其中，如圖4中的列車牽引供電裝置通過線路電纜電容產(chǎn)生的無功功率。并且可選地，列車牽引供電裝置的中央控制器可以在系統(tǒng)處于無功補(bǔ)償工況時，根據(jù)交流電網(wǎng)的功率因數(shù)控制四象限變流器對交流電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。
[0053] 4、圖5為本發(fā)明列車牽引供電裝置處于逆變工況時的工作原理示意圖。如圖5所示，當(dāng)列車牽引供電裝置附近的直流接觸網(wǎng)的線路某一區(qū)段需要融冰時，列車牽引供電裝置接收到系統(tǒng)中融冰控制裝置發(fā)送的包含融冰電流值的逆變指令后，根據(jù)逆變指令將列車牽引供電裝置切換至逆變工況，使得該處于逆變工況的列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、以及待融冰區(qū)段相鄰的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，即如圖5中所示的箭頭方向的能量循環(huán)方向。而中央控制器還控制直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于融冰控制裝置發(fā)送的融冰電流值。其中可選地，融冰電流值可以是融冰控制裝置根據(jù)直流接觸網(wǎng)上待融冰區(qū)段的監(jiān)控信息，如覆冰厚度和溫度、濕度等環(huán)境條件的監(jiān)控信息計算出所需的融冰電流值。
[0054] 進(jìn)一步地，在上述圖5所示的實施例中，處于逆變工況的列車牽引供電裝置在待融冰區(qū)段相鄰的列車牽引供電裝置還可以包括整流工況。其中，相鄰的列車牽引供電裝置除了具備上述工況之外，該列車牽引供電裝置的中央控制器還可以接收融冰控制裝置發(fā)送的包含融冰電流值的整流指令，并根據(jù)整流指令將列車牽引供電裝置切換至整流工況。從而使得處于逆變工況的列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段，以及處于整流工況的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)。并且處于逆變工況的列車牽引供電裝置和處于整流工況的列車牽引供電裝置之間的待融冰區(qū)段的電流不小于融冰控制裝置發(fā)送的融冰電流值。其中可選地，融冰電流值可以是融冰控制裝置根據(jù)直流接觸網(wǎng)上待融冰區(qū)段的覆冰厚度和溫度、濕度等環(huán)境條件計算出所需的融冰電流值。
[0055] 綜上，本申請實施例提供的列車牽引供電裝置，能夠在列車牽引供電裝置處于牽引工況時，二極管整流機(jī)組和四象限變流機(jī)組將交流電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電向直流接觸網(wǎng)輸出；列車牽引供電裝置處于制動工況時，四象限變流機(jī)組將直流接觸網(wǎng)的直流電轉(zhuǎn)換為交流電向交流電網(wǎng)輸出；列車牽引供電裝置處于無功補(bǔ)償工況時，中央控制器根據(jù)交流電網(wǎng)的功率因數(shù)控制四象限變流機(jī)組對交流電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償；中央控制器還用于接收融冰控制裝置發(fā)送的包含融冰電流值的逆變指令，并根據(jù)逆變指令將列車牽引供電裝置切換至逆變工況，以使列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、待融冰區(qū)段相鄰的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于融冰電流值。從而能夠同時實現(xiàn)如下的技術(shù)效果：1、列車牽引供電裝置處于牽引工況時，為列車運(yùn)行提供能量；2、列車牽引供電裝置處于制動工況時，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向傳輸，將多余的制動能量反饋回交流電網(wǎng)，供其他負(fù)載使用，實現(xiàn)節(jié)能；3、當(dāng)整個牽引供電系統(tǒng)功率因數(shù)較低時，列車牽引供電裝置處于無功補(bǔ)償工況，可以補(bǔ)償無功功率，使功率因數(shù)滿足要求；4、當(dāng)接觸網(wǎng)覆冰時，通過控制待融冰區(qū)段的兩個列車牽引供電裝置，使其在交流電網(wǎng)與直流接觸網(wǎng)之間形成通路，從而實現(xiàn)了融冰，避免使用了額外的大容量直流可調(diào)電源，降低了對交流電網(wǎng)的諧波污染。
[0056] 進(jìn)一步地，在上述實施例中，當(dāng)列車牽引供電裝置處于無功補(bǔ)償工況時，中央控制器具體用于通過交流電網(wǎng)主變電站進(jìn)線處的無功功率生成無功電流指令，并向列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組發(fā)送無功電流指令，使得四象限變流機(jī)組對交流電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。例如：在一種實施方式中，可以理解為，利用四象限變流機(jī)組對交流電網(wǎng)的無功補(bǔ)償，具體實施過程中，可以理解為四象限變流機(jī)組零功率因數(shù)純感性運(yùn)行(等效為蝠值可調(diào)的電感)或者零功率因數(shù)純?nèi)菪赃\(yùn)行(等效為幅值可調(diào)的電容)，以補(bǔ)償容性負(fù)荷或者感性負(fù)荷對交流電網(wǎng)功率因數(shù)的影響?？稍诳刂破髦袑懭霟o功功率補(bǔ)償?shù)目刂七壿媮泶_定，或者依據(jù)預(yù)設(shè)的量化數(shù)據(jù)來確定，在此不做限定。
[0057] 可選地，在上述實施例中，中央控制器對交流電網(wǎng)的主變電站進(jìn)線處的無功功率和有功功率獨立控制。具體地，圖6為本發(fā)明列車牽引供電裝置控制原理示意圖。如圖6所示的列車牽引供電裝置中，四象限變流機(jī)組的電流閉環(huán)控制方法采用基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的電流解耦控制實現(xiàn)對有功功率和無功功率的獨立控制。具體地，通過檢測檢測交流電壓，并對其進(jìn)行鎖相，得到電網(wǎng)電壓同步角θ；利用坐標(biāo)變換將三相電流轉(zhuǎn)換成兩相電流id和iq，其中id代表有功電流，iq代表無功電流，以實現(xiàn)對有功功率和無功功率的獨立控制；其中有功電流指令的計算是通過檢測直流接觸網(wǎng)電壓，并進(jìn)行PI閉環(huán)控制得到；無功電流指令的計算是通過中央控制器接收來自SCADA根據(jù)主變電站進(jìn)線處的無功功率值計算得到的，計算公式為 其中Ed為變壓器二次側(cè)電壓在同步坐標(biāo)系下的值；將d、q軸PI控制的輸出用于調(diào)制，產(chǎn)生六路驅(qū)動脈沖。
[0058] 可選地，在上述各實施例中，二極管整流機(jī)組為24脈波二極管整流機(jī)組，包括：兩臺整流變壓器和四個二極管整流橋。具體地，圖7為本發(fā)明列車牽引供電裝置二極管整流機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，兩個三繞組移相變壓器一次繞組為延邊三角形連接，分別移相+7.5°和-7.5°；二次側(cè)分別采用星形連接和角型連接；變壓器將高壓交流電壓降低至二極管整流器所需的交流電壓；二極管整流器直流側(cè)采用并聯(lián)的方式聯(lián)接。二極管整流機(jī)組在列車牽引時為其供電，在列車制動時不起作用。
[0059] 可選地，在上述各實施例中，四象限變流機(jī)組包括：雙繞組變壓器和四象限變流器。具體地，圖8為本發(fā)明列車牽引供電裝置四象限變流機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，其中四象限變流器采用隔離型二重化主電路，即采用多繞組變壓器將各PWM整流器交流側(cè)相互隔離開；變壓器一次側(cè)采用星形連接，二次側(cè)均采用三角形連接；變壓器將高壓交流電壓降低至四象限變流器所需的交流電壓。
[0060] 圖9為本發(fā)明列車牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示，本申請實施例提供的列車牽引供電系統(tǒng)包括：融冰控制裝置和N個如上述實施例中任一項的列車牽引供電裝置。其中，N個列車牽引供電裝置的中央控制器連接融冰控制裝置；融冰控制裝置用于通過直流接觸網(wǎng)的覆冰厚度和環(huán)境條件計算出融冰電流值，并向待融冰區(qū)段對應(yīng)的一個列車牽引供電裝置發(fā)送逆變信號，以使列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、待融冰區(qū)段相鄰的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于融冰電流值。
[0061] 具體地，當(dāng)列車牽引供電系統(tǒng)內(nèi)直流接觸網(wǎng)的線路某一區(qū)段需要融冰時，融冰控制裝置根據(jù)直流接觸網(wǎng)上待融冰區(qū)段的監(jiān)控信息，如覆冰厚度和溫度、濕度等環(huán)境條件的監(jiān)控信息計算出所需的融冰電流值。融冰控制裝置向待融冰區(qū)段旁、如圖9所示的任意一個列車牽引供電裝置的中央控制器發(fā)送包含融冰電流值的逆變指令，并使得接收到逆變指令的列車供電裝置，根據(jù)逆變指令將列車牽引供電裝置切換至逆變工況，使得該處于逆變工況的列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、以及待融冰區(qū)段相鄰的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，即形成如圖5中所示的箭頭方向的能量循環(huán)方向。而接收到逆變指令的列車供電裝置的中央控制器還控制直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于融冰控制裝置發(fā)送的融冰電流值。
[0062] 進(jìn)一步地，在上述實施例中，融冰控制裝置除了向任意一個列車牽引供電裝置的中央控制器發(fā)送包含融冰電流值的逆變指令外，還向待融冰區(qū)段處于逆變工況的列車牽引供電裝置相鄰的、處于待融冰區(qū)段另一側(cè)的列車牽引供電裝置發(fā)送包含融冰電流值的整流指令。使得接收到整流指令的列車牽引供電裝置根據(jù)整流指令將列車牽引供電裝置切換至整流工況。
[0063] 從而通過處于逆變工況和整流工況的兩個列車牽引供電裝置，共同使得處于逆變工況的列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段，以及處于整流工況的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)。并且處于逆變工況的列車牽引供電裝置和處于整流工況的列車牽引供電裝置之間的待融冰區(qū)段的電流不小于融冰控制裝置發(fā)送的融冰電流值。
[0064] 圖10為本發(fā)明列車牽引供電系統(tǒng)控制方法實施例一的流程示意圖。如圖10所示，本實施例提供的列車牽引供電系統(tǒng)控制方法包括：
[0065] S1001：通過直流接觸網(wǎng)的覆冰厚度和環(huán)境條件計算出融冰電流值。
[0066] S1002：向待融冰區(qū)段對應(yīng)的一個所述列車牽引供電裝置發(fā)送逆變信號，以使所述列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、所述待融冰區(qū)段相鄰的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且所述直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于所述融冰電流值。
[0067] 本實施例提供的列車牽引供電系統(tǒng)控制方法用于在圖9所示的列車牽引供電系統(tǒng)中執(zhí)行，其實現(xiàn)方式與原理相同，可參照前述實施例，不再贅述。
[0068] 進(jìn)一步地，圖11為本發(fā)明列車牽引供電系統(tǒng)控制方法實施例二的流程示意圖。圖11所示的實施例在圖10所示的實施例基礎(chǔ)上，S1002之后還包括：
[0069] S1003：向所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的另一個所述列車牽引供電裝置發(fā)送整流信號，以使處于逆變工況的列車牽引供電裝置的四象限變流機(jī)組、直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段、處于整流工況的列車牽引供電裝置的二極管整流機(jī)組和所述待融冰區(qū)段對應(yīng)的交流電網(wǎng)之間形成能量循環(huán)，且所述直流接觸網(wǎng)的待融冰區(qū)段的電流不小于所述融冰電流值。
[0070] 本實施例提供的列車牽引供電系統(tǒng)控制方法用于在圖9所示的列車牽引供電系統(tǒng)中執(zhí)行，其實現(xiàn)方式與原理相同，可參照前述實施例，不再贅述。
[0071] 發(fā)明一實施例還提供一種電子設(shè)備，包括：
[0072] 處理器；以及，存儲器，用于存儲處理器的可執(zhí)行指令；
[0073] 其中，處理器配置為經(jīng)由執(zhí)行可執(zhí)行指令來執(zhí)行上述任一項實施例中的列車牽引供電系統(tǒng)控制方法。
[0074] 本發(fā)明一實施例還提供一種存儲介質(zhì)，包括：可讀存儲介質(zhì)和計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序存儲在可讀存儲介質(zhì)上，所述計算機(jī)程序用于實現(xiàn)上述各實施例中所述的列車牽引供電系統(tǒng)控制方法。
[0075] 本發(fā)明一實施例還提供一種程序產(chǎn)品，該程序產(chǎn)品包括：
[0076] 計算機(jī)程序(即執(zhí)行指令)，該計算機(jī)程序存儲在可讀存儲介質(zhì)中。編碼設(shè)備的至少一個處理器可以從可讀存儲介質(zhì)讀取該計算機(jī)程序，至少一個處理器執(zhí)行該計算機(jī)程序使得編碼設(shè)備實施前述的各種實施方式提供的列車牽引供電系統(tǒng)控制方法。
[0077] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實現(xiàn)上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述各方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：ROM、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0078] 最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(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)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
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