[發(fā)明專利]一種大功率永磁直驅(qū)機車變流器接地故障判斷方法及定位策略

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910675593.4
• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN110488135B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 路瑤;張吉斌;張巧娟;詹哲軍;張瑞峰;丁志勇;梁海剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中車永濟電機有限公司
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 張彩琴;李曉娟

本發(fā)明屬于電力牽引交流傳動中機車變流器接地故障判斷領(lǐng)域，具體是一種大功率永磁直驅(qū)機車變流器接地故障判斷方法及定位策略。所述故障判斷方法包括以下步驟：信息采集、信息處理、接地故障判定。基于該故障判斷方法，本發(fā)明進一步提供了啟動階段接地故障定位策略以及運行階段接地故障定位策略。本發(fā)明所提供的判斷方法和故障定位策略適用于共用直流母線的2整3逆1輔的大功率永磁直驅(qū)牽引輔助變流器，目的是在不增加硬件檢測成本的前提下，提供一種接地故障檢測判斷策略，且能正確區(qū)分變流器輸入側(cè)、中間直流母線側(cè)、輸出側(cè)的接地故障，以解決現(xiàn)有技術(shù)對接地故障不能及時檢測、錯誤檢測、檢測不能準(zhǔn)確定位接地點的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力牽引交流傳動中機車變流器接地故障判斷領(lǐng)域，具體是一種大功率永磁直驅(qū)機車變流器接地故障判斷方法及定位策略。

背景技術(shù)

大功率永磁直驅(qū)機車變流器采用主輔一體結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括整流器、濾波電路、中間直流回路、接地電壓檢測電路、牽引逆變器、輔助逆變器等，為整車系統(tǒng)提供安全、可靠的電力需求，是整車的核心部件。當(dāng)牽引輔助變流器在啟動、運行過程中出現(xiàn)接地故障時，如不能及時發(fā)現(xiàn)并采取有效措施，會對整個傳動系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生危害，甚至引起其他故障，使車輛出現(xiàn)部分或全部牽引丟失現(xiàn)象，影響整車行車安全。

如今，隨著鐵路安全、可靠運行的要求不斷提高，對于傳動系統(tǒng)中的故障診斷也越來越被重視，但目前為止，對牽引輔助變流器的接地保護研究較少。目前通常采用的直流回路電橋接地檢測方法僅是檢測出接地故障后進行保護動作，不能對接地點進行具體區(qū)分，不利于故障發(fā)生后的準(zhǔn)確定位和排查。另有部分機車采用基于直流回路電橋增加邏輯判斷策略的方法，雖能夠區(qū)分變流器輸入側(cè)接地、直流母線正接地、直流母線負接地和變流器輸出側(cè)接地，但是無法區(qū)分牽引逆變器接地和輔助逆變器接地，也無法區(qū)分輸入側(cè)接地的相序。此外，在永磁傳動系統(tǒng)中，由于反電勢、隔離接觸的存在，會導(dǎo)致永磁系統(tǒng)變流器和異步系統(tǒng)變流器接地故障檢測方法存在差異，然而涉及大功率永磁系統(tǒng)變流器的研究十分有限。

專利申請CN201811338927.0介紹了一種交直交電力機車牽引變流器主回路接地判斷方法：通過實時檢測到的中間直流母線電壓信號、中間接地點與直流母線負極之間的接地電壓信號，并根據(jù)其差值信號在固定時間內(nèi)的變化情況，能夠檢測出直流側(cè)正負接地和交流側(cè)接地，并且交流側(cè)接地能夠區(qū)分開是輸入側(cè)接地還是輸出側(cè)接地。當(dāng)牽引變流器主回路具有兩個四象限整流模塊和三個逆變模塊時，還能進行具體接地點的定位判斷：如果是輸入側(cè)接地，可以判斷出四象限模塊1接地還是四象限模塊2接地；如果是輸出側(cè)接地，可以區(qū)分逆變模塊1、逆變模塊2或逆變模塊3接地。該方法能實現(xiàn)變流器接地故障的檢測及輸入接地和輸出接地的區(qū)分，但是存在以下缺點：（1）未能區(qū)分牽引逆變器接地和輔助逆變器接地；（2）輸入接地和輸出接地區(qū)分時，需要封鎖全部逆變側(cè)脈沖，導(dǎo)致負載突切，使變流器牽引全部丟失，容易誘發(fā)系統(tǒng)故障；此外，該方法是針對異步變流器系統(tǒng)而設(shè)計，未能考慮永磁系統(tǒng)中反電勢和隔離接觸器存在的的影響，不能很好地適用于永磁牽引系統(tǒng)。

專利申請CN201811338010.0涉及一種機車變流器接地故障檢測電路及方法，基于優(yōu)化的接地電壓檢測電路，根據(jù)獲取輸入電壓、輸出電壓的頻率和相位信息，定位變流器接地故障的位置，能準(zhǔn)確區(qū)分輸入側(cè)和輸出負載側(cè)接地的相序的問題。該方法能實現(xiàn)變流器輸入接地、直流母線正接地、直流母線負接地、輸出接地的故障檢測及輸入接地和輸出接地的相序區(qū)分，但是存在以下缺點：（1）接地判斷算法實現(xiàn)復(fù)雜，需要進行傅里葉計算，增加系統(tǒng)計算負荷，導(dǎo)致成本增加；（2）僅適用于機車輔助變流系統(tǒng)及單軸逆變系統(tǒng)，對于2整3逆1輔的大功率永磁直驅(qū)變流器則不適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決在不增加硬件檢測成本的前提下滿足共用直流母線的2整3逆1輔的大功率永磁直驅(qū)牽引輔助變流器的接地故障判斷檢測的問題，提供了一種大功率永磁直驅(qū)機車變流器接地故障判斷方法及定位策略。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種大功率永磁直驅(qū)機車變流器接地故障判斷方法，包括以下步驟：

（1）信息采集：