[發明專利]一種列車應急儲能電源拓撲結構及其控制方法

有效

• 申請號: 202010860847.2
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111959530B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 戴朝華;李密;李燕
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: B61C3/00
• 分類號: B61C3/00;H02P27/06;H02J9/06
• 代理公司: 成都帝鵬知識產權代理事務所(普通合伙) 51265
• 代理人: 李華

1.一種列車應急儲能電源拓撲結構的控制方法，其特征在于，列車應急儲能電源拓撲結構包括牽引變壓器(1)、脈沖整流電路(2)、中間直流儲能調節環節(3)和牽引逆變器(4)；所述脈沖整流電路(2)通過牽引變壓器(1)連接牽引網；所述中間直流儲能調節環節(3)連接在脈沖整流電路(2)與牽引逆變器(4)之間，通過脈沖整流電路(2)控制中間直流儲能調節環節(3)電壓來控制應急儲能電源能量輸出；所述牽引逆變器(4)的輸出端連接至牽引電機(5)，通過牽引逆變器(4)控制牽引電機(5)運轉；

所述列車應急儲能電源拓撲結構的控制方法，通過整流器控制策略以及牽引逆變器控制策略保障列車在各種運行模式下均安全穩定運行，包括步驟：

S10，判斷牽引供電系統狀態，處于正常運行還是故障應急狀態；

S20，在牽引供電系統正常運行時，通過整流器控制策略控制脈沖整流電路(2)調節直流側電壓以及中間直流儲能調節環節(3)調節電流輸出；通過牽引逆變器控制策略控制調節牽引逆變器(4)使牽引電機(5)正常運行；

S30，在牽引供電系統故障應急時，脈沖整流電路(2)停止運行，由中間直流儲能調節環節(3)直接連接牽引逆變器(4)；通過牽引逆變器控制策略控制調節牽引逆變器(4)使牽引電機(5)正常運行。

2.根據權利要求1所述的一種列車應急儲能電源拓撲結構的控制方法，其特征在于，所述牽引供電系統正常運行狀態包括4種運行模式，分別為：1)脈沖整流電路(2)側電流輸出且中間直流儲能調節環節(3)電流輸出或為0，列車牽引運行；2)脈沖整流電路(2)側電流輸出，中間直流儲能調節環節(3)電流輸入，為充電狀態，列車牽引運行；3)列車處于制動狀態，中間直流儲能調節環節(3)電流輸入，為充電狀態，脈沖整流電路(2)側為電流輸入，部分能量饋入牽引網；4)列車處于制動狀態，中間直流儲能調節環節(3)電流輸入，為充電狀態，脈沖整流電路(2)僅調節中間直流儲能調節環節(3)電壓。

3.根據權利要求1所述的一種列車應急儲能電源拓撲結構的控制方法，其特征在于，所述牽引供電系統故障狀態包括2種運行模式，分別為：1)列車處于牽引狀態，中間直流儲能調節環節(3)電流輸出為牽引電機(5)供電；2)列車處于制動狀態，中間直流儲能調節環節(3)電流輸入，為充電狀態。

4.根據權利要求1所述的一種列車應急儲能電源拓撲結構的控制方法，其特征在于，所述牽引供電系統為正常運行狀態，包括步驟：

S21，根據列車控制指令分配的儲能模塊(31)能量輸出計算該輸出下中間直流儲能調節環節(3)電壓為參考電壓U_D，進入S22；

S22，通過整流器控制直流側電壓輸出為參考電壓U_D,進而實現儲能模塊(31)按目標功率輸出，進入S23；

S23，牽引逆變器(4)通過逆變器控制策略控制牽引電機(5)運行在設定模式下，實現機車安全運行。

5.根據權利要求1所述的一種列車應急儲能電源拓撲結構的控制方法，其特征在于，所述整流器控制策略為基于儲能模塊(31)能量傳輸的瞬態電流控制策略，包括步驟：

基于儲能模塊(31)功率輸出，進而計算出在該功率輸出狀態下中間直流側電壓；

后以測量直流側電壓作為負反饋與計算直流側電壓做差，計算交流側電流指令值；

然后采集交流側電網電壓，計算交流側整流器輸入端的電壓指令值，該值作為調制波，通過調制波控制整流器開關組合狀態，進而控制脈沖整流器運行狀態。

6.根據權利要求1所述的一種列車應急儲能電源拓撲結構的控制方法，其特征在于，所述逆變器控制策略包括步驟：

通過牽引電機(5)模型參數和轉差率間接計算當前運行模式下轉子磁場方向以及磁通；

然后通過計算選擇牽引逆變器(4)理想開關組合狀態，通過牽引逆變器(4)不同開關組合狀態控制電機磁通到達理想磁通，控制牽引電機(5)運行。