一種用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開一種用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法及裝置，該方法步驟包括：1)在目標列車運行過程中，實時檢測變頻調速系統中輸入電流，并根據檢測到的輸入電流計算電流變化率di/dt；2)根據電流變化率di/dt的狀態判斷是否需要執行預控制，以在電流或電壓突變產生過電壓之前控制開通斬波單元進行降壓；該裝置包括數據檢測與處理單元、預控制單元。本發明專利技術具有實現方法簡單、所需成本低，能夠防止由于跳弓等導致電流、電壓突變所引起的過電壓、過電流，且控制效率及精度高的優點。

【技術實現步驟摘要】
一種用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法及裝置
本專利技術涉及地鐵列車
，尤其涉及一種用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法及裝置。
技術介紹
地鐵列車具有載客量大、行駛速度快、舒適性高等優點，是解決城市交通問題的重要手段之一。地鐵列車由多節車輛編組而成，一般為6節編組(4節動車2節拖車結構)，每節動車均有獨立的變頻調速系統(VVVF)。地鐵列車在運行過程中，由于受電弓與接觸網波動，經常會出現跳弓現象，尤其在高速地鐵列車上，經常會發生網壓瞬間變化超過一定范圍(如300V)而出現跳弓，導致網壓和中間電壓跳變。目前在地鐵列車的每個VVVF主電路中通常會設置一個線路電抗器用來抑制電流突變，以及一個濾波電容器用來抑制電壓突變，對于過電壓控制，則通常都是基于中間電壓的閾值判定實現，即當中間電壓大于設定的斬波開啟門檻值后開通斬波進行電壓控制。但地鐵列車在實際運行過程中還會存在由于跳弓等導致電流、電壓突變所產生的過電壓、過電流，如受電弓與接觸網的波動會引起跳弓，當跳弓瞬間，往往會使得網壓和中間電壓發生突變，而一旦跳弓恢復，網壓和中間電壓之間即存在一定的壓差，導致產生過大的電流變化率di/dt，該電流變化經過電路中線路電抗器(L)續流后則會產生一個瞬時感應電壓，進而會造成中間電壓過壓保護，或由于中間電壓瞬間升高導致逆變電流過流，而過電壓、過電流都會導致VVVF跳開高速斷路器，使得列車沒有動力，影響列車正常運行。上述VVVF主電路中采用線路電抗器、濾波電容器僅能抑制一般狀態下的電壓、電流突變，基于中間電壓的閾值判定實現過電壓控制，由于斬波開啟存在斬波帶寬和斬波頻率等的限制，在中間電壓大于一定值時才控制開啟斬波，則發生過壓時無法快速吸收能量，因而也僅能夠適用于控制通常情況下制動或牽引過程中的中間電壓過高的問題，對于如跳弓等導致的di/dt電流突變、du/dt電壓突變所引起的過電壓均無法很好地抑制，使得會出現過電壓、逆變過流等故障保護。有從業者提出采用重疊式母板結構降低功率器件的du/dt以及di/dt，但是也僅能夠適用于控制功率器件本身電壓以及電流的突變，仍然無法避免上述由于跳弓等導致電流、電壓突變所產生的過電壓、過電流問題。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本專利技術提供一種實現方法簡單、所需成本低，能夠防止由于跳弓等導致電流、電壓突變所引起的過電壓、過電流，且控制效率及精度高的用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法及裝置。為解決上述技術問題，本專利技術提出的技術方案為：一種用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法，步驟包括：1)在目標列車運行過程中，實時檢測變頻調速系統中輸入電流，并根據檢測到的輸入電流計算電流變化率di/dt；2)根據所述電流變化率di/dt的狀態判斷是否需要執行預控制，以在電流或電壓突變產生過電壓之前控制開通斬波單元進行降壓。作為本專利技術方法的進一步改進：所述步驟1)還包括實時檢測變頻調速系統的中間電壓的步驟；所述步驟2)中具體根據所述電流變化率di/dt、所述中間電壓的狀態，判斷是否需要執行預控制。作為本專利技術方法的進一步改進：所述步驟1)還包括實時檢測網壓，并計算網壓與所述中間電壓之間壓差步驟；所述步驟2)具體根據所述電流變化率di/dt、所述中間電壓以及所述壓差的狀態，判斷是否需要執行預控制。作為本專利技術方法的進一步改進：所述步驟2)中當所述電流變化率di/dt大于預設變化率閾值、以及所述中間電壓大于預設第一電壓閾值或所述壓差大于預設第二電壓閾值時，判定為需要執行預控制。作為本專利技術方法的進一步改進：所述步驟1)具體通過DCU單元在目標列車運行過程中，實時檢測變頻調速系統中輸入電流，并根據檢測到的輸入電流計算電流變化率di/dt；所述步驟2)具體通過DCU單元根據所述電流變化率di/dt的狀態判斷是否需要執行預控制，以在電流或電壓突變產生過電壓之前控制開通斬波單元進行降壓。一種用于地鐵列車中防止過電壓的預控制裝置，包括：數據檢測與處理單元，用于在目標列車運行過程中，實時檢測變頻調速系統中輸入電流，并根據檢測到的輸入電流計算電流變化率di/dt；預控制單元，用于根據所述電流變化率di/dt的狀態判斷是否需要執行預控制，以在電流或電壓突變產生過電壓之前控制開通斬波單元進行降壓。作為本專利技術裝置的進一步改進：所述數據檢測與處理單元還包括用于實時檢測變頻調速系統的中間電壓的第一電壓傳感器；所述預控制單元具體根據所述電流變化率di/dt、所述中間電壓的狀態，判斷是否需要執行預控制。作為本專利技術方法的進一步改進：所述數據檢測與處理單元還包括用于實時檢測網壓的第二電壓傳感器，以及計算網壓與所述中間電壓之間壓差的計算模塊；所述預控制單元具體根據所述電流變化率di/dt、所述中間電壓以及所述壓差的狀態，判斷是否需要執行預控制。作為本專利技術方法的進一步改進：所述預控制單元當所述電流變化率di/dt大于預設變化率閾值、以及所述中間電壓大于預設第一電壓閾值或所述壓差大于預設第二電壓閾值時，判定需要執行預控制。作為本專利技術方法的進一步改進：所述數據檢測與處理單元包括用于檢測變頻調速系統中輸入電流的電流傳感器，以及用于根據檢測到的輸入電流計算電流變化率di/dt的處理模塊，所述處理模塊、所述預控制單元集成設置至DCU單元中。與現有技術相比，本專利技術的優點在于：1)本專利技術用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法及裝置，通過實時檢測變頻調速系統中輸入電流的電流變化率di/dt，實時監測電流變化率di/dt的狀態，從而根據電流變化率di/dt的狀態能夠及時監測到由于跳弓等導致電流、電壓突變的發生，同時由電流變化率di/dt的狀態在電流或電壓突變產生過電壓之前控制開通斬波單元進行降壓，能夠在由于跳弓等導致電流變化率di/dt、電壓變化率du/dt過大而產生過電壓、過電流之前控制提前吸收掉能量，實現過電壓的預控制，防止過電壓保護或過電流的發生，同時保護系統功率器件工作在合理電壓范圍之內；2)本專利技術用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法及裝置，基于電流變化率di/dt動態控制開通斬波單元，實現過電壓提前抑制，方法實現簡單、所需成本低，能夠適用于不同列車和線路工況，且易于移植及擴展；3)本專利技術用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法及裝置，進一步結合電流變化率di/dt、中間電壓以及壓差三者的狀態共同判斷是否需要執行預控制，能夠進一步提高預控制的控制精度，確保在電流、電壓突變產生過電壓、過電流之前及時的進行抑制，同時避免誤操作。附圖說明圖1是本實施例用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法的實現流程示意圖。圖2是本實施例所采用的牽引電路的結構原理圖。圖3是本實施例實現防止過電壓預控制的結構原理示意圖。圖4是本實施例用于地鐵列車中防止過電壓的預控制裝置的結構原理示意圖。具體實施方式以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本專利技術作進一步描述，但并不因此而限制本專利技術的保護范圍。如圖1所示，本實施例用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法，步驟包括：1)在目標列車運行過程中，實時檢測變頻調速系統中輸入電流，并根據檢測到的輸入電流計算電流變化率di/dt；2)根據電流變化率di/dt的狀態判斷是否需要執行預控制，以在電流或電壓突變產生過電壓之前本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法，其特征在于，步驟包括：1)在目標列車運行過程中，實時檢測變頻調速系統中輸入電流，并根據檢測到的輸入電流計算電流變化率di/dt；2)根據所述電流變化率di/dt的狀態判斷是否需要執行預控制，以在電流或電壓突變產生過電壓之前控制開通斬波單元進行降壓。

【技術特征摘要】
1.一種用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法，其特征在于，步驟包括：1)在目標列車運行過程中，實時檢測變頻調速系統中輸入電流，并根據檢測到的輸入電流計算電流變化率di/dt；2)根據所述電流變化率di/dt的狀態判斷是否需要執行預控制，以在電流或電壓突變產生過電壓之前控制開通斬波單元進行降壓。2.根據權利要求1所述的用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法，其特征在于，所述步驟1)還包括實時檢測變頻調速系統的中間電壓的步驟；所述步驟2)中具體根據所述電流變化率di/dt、所述中間電壓的狀態，判斷是否需要執行預控制。3.根據權利要求2所述的用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法，其特征在于，所述步驟1)還包括實時檢測網壓，并計算網壓與所述中間電壓之間壓差步驟；所述步驟2)具體根據所述電流變化率di/dt、所述中間電壓以及所述壓差的狀態，判斷是否需要執行預控制。4.根據權利要求3所述的用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法，其特征在于：所述步驟2)中當所述電流變化率di/dt大于預設變化率閾值、以及所述中間電壓大于預設第一電壓閾值或所述壓差大于預設第二電壓閾值時，判定為需要執行預控制。5.根據權利要求1～4中任意一項所述的用于地鐵列車中防止過電壓的預控制方法，其特征在于：所述步驟1)具體通過DCU單元在目標列車運行過程中，實時采集檢測到的變頻調速系統中輸入電流，并根據檢測到的輸入電流計算電流變化率di/dt；所述步驟2)具體通過DCU單元根據所述電流變化率di/dt的狀態判斷是否需要執行預控制，以在電流或電壓突變產生過電壓之前控制開通斬波單元進行降...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許南南，廖云，曹俊，何紅成，黎博聞，吉安輝，曾愷若，張賓，王龍，高正梁，牟蓉，鐘建，
申請(專利權)人：株洲中車時代電氣股份有限公司，
類型：發明
國別省市：湖南,43