[發明專利]一種基于級聯多電平地面過電分相裝置的控制方法

有效

• 申請號: 201410036720.3
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103863141A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 熊成林;王順亮;馮曉云
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B60M3/04
• 分類號: B60M3/04
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本發明涉及交直交電力機車（動車組）、交直電力機車地面過電分相裝置制造領域。?

背景技術

電力機車（動車組）過電分相的方法有多種，早期列車速度較慢，通常采用手動過電分相，在分相區設有分相標志指揮司機過電分相操作。到中性段前，司機先將牽引級位降到0，斷開輔助系統，再將牽引變壓器原邊主斷路器斷開，使機車不帶電通過中性段。機車進入下一相供電臂的供電區后，司機合上主斷路、并啟動輔助系統、逐步恢復牽引級位。手動過電分相司機勞動強度大，在過分相時必須由司機斷電，如果沒斷電過電分相，會在進入中性段時牽引網與受電弓產生過電壓拉弧，燒壞牽引網和受電弓，甚至兩相短路等嚴重事故，隨著列車運行速度的不斷提高這一問題將更為突出。?

目前，電力機車（動車組）通常采用自動過電分相方法，主要有二種方法：地面自動過分相和車上自動過分相。采用地面過電分相時，電力機車（動車組）不需要任何動作，主電路斷電時間很短，適合坡度較大的和運量大的困難地段，日本將這種方法用于高速動車組。?

附圖1為傳統地面自動過分相裝置的工作原理圖，其工作過程如下：當電力機車（動車組）運行到CG1時（列車運行方向如圖所示；CG1～CG4為機車位置傳感器，用于產生開關切換信號，列車運行到某一位置時，相應的開關動作），開關K1閉合，中性段接觸網由A相供電，待機車進入中性段，到達CG3時，K1斷開，K2迅速合上，完成中性段供電的換相變換。由于此時中性段已由B相供電，電力機車（動車組）可以在不用任何附加操作，負荷基本不變的情況下通過分相段，待機車駛離CG4處時，K2斷開，各個設備恢復原始狀態。反向行駛時，由控制系統控制兩個開關以相反順序輪流斷開與閉合。地面過電分相時，電力機車（動車組）在中性段進行電壓轉換，是帶載斷開分相開關，會生產截流過電壓，對開關要求較高；同時是滿載閉合另一個分相開關，機車上有牽引變壓器，因為兩相相位不一樣，變壓器的穩態磁通有相差，合閘時會因為動態磁通飽和導致合閘浪涌過電流。對于旋轉電機并從牽引變壓器取電的機車，合閘時還會導致輔助系統過流。?

針對傳統地面過電分相裝置的缺點，有研究人員提出了改進措施，改進后的地面過電分相裝置如附圖2所示，其工作原理如下：當電力機車（動車組）運行到CG1時（列車運行方向如圖所示；CG1～CG4為機車位置傳感器，用于產生開關切換信號，列車運行到某一位置時，相應的開關動作），控制器發出控制信號使晶閘管SCR1、SCR2導通。A相電壓通過降壓變壓器TX1，晶閘管SCR1、SCR2，升壓變壓器TX3到達中性段。晶閘管SCR1、SCR2的觸發采用電壓?過零觸發。當機車行駛到CG3時，控制器發出控制信號使晶閘管SCR1、SCR2關斷，同時控制器發出控制信號使SCR3、SCR4導通。這樣中性段就由A相供電轉變為B相供電。B相電壓通過降壓變壓器TX2，晶閘管SCR3、SCR4，升壓變壓器TX3到達中性段。當機車行駛到CG4處時，控制器發出控制信號使晶閘管SCR1、SCR2、SCR3、SCR4關斷。系統恢復到原始狀態。可見，改進后的方案仍然不能完全解決傳統地面過電分相裝置的缺點，由于需要采用升降壓變壓器，增加了系統的復雜程度和成本。?

綜上所述，現有技術的地面過電分相裝置存在的以下問題：1）由于在整個過程中是滿載分斷開關，對開關要求較高；2）中性段電壓轉換時，是帶載斷開分相開關，會生產截流過電壓；3）在中性段進行電壓切換時，切換前后電壓相位不一致，機車上牽引變壓器的穩態磁通就會有相差，合閘時會因為動態磁通飽和導致合閘浪涌過電流。對于旋轉電機并從牽引變壓器取電的機車，合閘時還會導致輔助系統過流。?

發明內容

鑒于現有技術的以上缺點，本發明的目的是提供一種基于級聯多電平地面過電分相裝置的控制方法，使地面過電分相裝置能夠實現電力機車柔性通過電分相。?

本發明的目的是通過如下的手段實現的。?

一種基于級聯多電平地面過電分相裝置的控制方法，在存在電分相的接觸網上實現貫通式供電，使電力機車柔性通過電分相，避?免過電分相對接觸網及電力機車的沖擊，其特征在于，采用級聯多電平的地面過電分相裝置，在設置有用于對機車位置的確定的機車位置傳感器CG1、CG2、CG3、CG4和分別連接在對接觸網A和B相與過電分相裝置之間用于測量接觸網電壓相位的接觸網電壓相位檢測模塊M1和M2和級聯多電平的地面過電分相裝置構成的系統中，由地面的列車位置信號傳感器控制相位調整轉換的，其正向行駛由CG2信號啟動，此時控制級聯多電平地面過電分相裝置的逆變器輸出電壓相位由A相調整到B相；反向行駛時，其執行步驟與上對稱變換，由CG3完成CG2的測位。?