[發明專利]可抑制電磁暫態過程的列車地面自動過分相方法及系統

有效

• 申請號: 202110724121.0
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113381423B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 成庶;劉暢;唐建湘;于天劍;伍珣;向超群;趙俊棟
• 申請（專利權）人: 中南大學;株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26;H02J3/38;H02H7/26;B60M3/04
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

本發明公開了可抑制電磁暫態過程的列車地面自動過分相方法及系統，方法包括：獲取列車運行位置，根據運行位置確定為列車供電的電源，具體為：當列車位于過渡區時，根據過渡區的電壓、電流及四重化輔助變流裝置的參數，確定過渡區內四重化輔助變流裝置的輸出電壓解耦調制信號及過渡區對應的供電臂的輸出電壓調制信號；當列車位于電氣隔離區，使用四重化輔助變流裝置為列車供電。本發明采用四個單相H橋變流器與匹配變壓器并聯構成四重化輔助變流裝置，在四重化輔助變流裝置的基礎上引入變壓器等效折算原理對瞬時功率調控算法進行修正，能夠從根本上消除燃弧及電壓過沖現象，在有效抑制暫態沖擊影響的同時，還解決了列車的速度損失問題。

技術領域

本發明屬于電氣化鐵路牽引供電技術領域，具體是涉及到一種可抑制電磁暫態過程的列車地面自動過分相方法及系統。

背景技術

基于我國電氣化鐵路的單相交流供電制式，牽引負荷通常具有單相性、隨機性和非線性的特征。因此，通常采用由牽引變壓器實現3/2系統變換后，分段向牽引網供電的方式來解決牽引供電系統的三相負載不平衡問題。然而，為防止相間短路而設置的電氣隔離區段(即電分相區)作為牽引供電系統的薄弱環節，又造成了諸多潛在的安全隱患。一方面，在列車過分相運行時，存在頻繁的弓網PC(Pantograph-Catenary)狀態變化，其導致的PC離合現象會造成持續而劇烈的電磁暫態過程EMTP(Electromagnetic?transient?process)，進而對PC系統造成嚴重的瞬時過壓和過流沖擊。同時，暫態能量的短時嚴重聚積極易造成電力系統的失衡。另一方面，供電中斷所造成的列車速度損失大幅降低了鐵路運行效率。因此，如何在抑制EMTP影響的基礎上實現電力機車安全、高效地過分相運行，成為了當前的研究熱點。

車載自動過分相、柱上自動過分相和地面自動過分相是當前得到廣泛應用的三類列車過分相形式。其中，前兩類方法均屬于惰行闖分相的運行模式，通常存在速度損失大、暫態沖擊嚴重等缺陷，不符合高速、重載列車的發展需求，故該類方案正逐步被后者所取代。然而，機車在地面過分相帶電運行模式下，仍存在PC離合時的EMTP影響。王小君等研究表明，過電壓與自動分相開關的合閘相角有著緊密聯系。Wang等在高速真空斷路器VCB(Vacuum?circuitbreaker)的研究基礎上，提出針對不同情況的混合相控斷路器拓撲。Zhang等通過控制電子開關在電流過零點的開閉，大幅縮短斷電死區，降低暫態沖擊的影響。Shin應用超導限流器對過分相開關系統進行改良，大幅抑制了浪涌電流水平。然而，在列車過分相運行過程中，PC接觸時的電壓疊加和PC分離時的電流突變均會導致嚴重的瞬態沖擊問題，故上述機械開關過分相方法均不能從根本上有效抑制或消除EMTP影響。因此，自動過分相技術應運而生。但是現有的自動過分相方法多使用單重電路拓撲方案，其存在負載驅動能力不足的局限性。為適應電氣化鐵路的大容量工程應用背景，Xiong等采用將H橋變流器級聯的方式來直接驅動機車負載，同時采用最近電平逼近法來實現NS供電電壓的平滑切換，然而，過高的電路重數所導致的結構復雜和成本高昂問題，又限制了該類方法的普遍應用及推廣。

發明內容

本發明要解決的是現有列車過分相過程存在持續而劇烈的電磁暫態沖擊和列車速度損失的技術問題，因此提供了一種基于結構改良及控制算法優化的可抑制電磁暫態過程的列車地面自動過分相方法及系統。

本發明的第一方面公開了一種基于結構改良及控制算法優化的可抑制電磁暫態過程列車地面自動過分相方法，應用于地面自動過分相系統，所述系統包括用于為列車供電的供電臂A、供電臂B和四重化輔助變流裝置，且所述列車由供電臂A駛向供電臂B；所述方法包括：

獲取列車的運行位置，所述運行位置包括過渡區和電氣隔離區；

根據所述運行位置，確定為所述列車供電的電源，具體為：