电力机车变流器中间电压自动调节方法

摘要

本发明公开了一种电力机车变流器中间电压自动调节方法，步骤如下：信号采集单元采集变流器参数为变流器主回路参数、主变压器参数、牵引电机参数；信号采集单元将采集牵引电机电压电流信号、电力机车的实际速度信号及门极信号；传感器将信号采集单元采集的信号传输给控制单元；控制单元对信号进行处理，计算电力机车的理论速度，并将电力机车的实际速度与理论速度进行对比，根据电力机车实际速度输出匹配功率；控制单元根据匹配功率输出匹配中间直流电压。优点在于：在机车实际运用中，由于牵引负载较小，机车通常不需要发挥满功率运行，此时适当降低中间回路电压，将有益于IGBT故障率的降低。

权利要求

1.一种电力机车变流器中间电压自动调节方法，其特征在于：步骤如下：A.信号采集单元采集变流器参数为变流器主回路参数、主变压器参数、牵引电机参数；

B.信号采集单元将采集牵引电机电压电流信号、电力机车的实际速度信号及门极信号；

C.传感器将信号采集单元采集的信号传输给控制单元；

D.控制单元对信号进行处理，计算电力机车的理论速度，并将电力机车的实际速度与理论速度进行对比，根据电力机车实际速度输出匹配功率；

E.控制单元根据匹配功率输出匹配中间直流电压。

2.根据权利要求1所述的电力机车变流器中间电压自动调节方法，其特征在于：步骤D所述的电力机车的实际速度不小于理论速度时，变流器输出的匹配功率小于变流器的额定功率，步骤E输出的匹配中间直流电压小于中间直流电压额定电压。

3.根据权利要求2所述的电力机车变流器中间电压自动调节方法，其特征在于：步骤D所述的电力机车的实际速度小于理论速度时，变流器输出的匹配功率为变流器的额定功率，步骤E输出的匹配中间直流电压为中间直流电压额定电压。

4.根据权利要求1所述的电力机车变流器中间电压自动调节方法，其特征在于：步骤C所述的传感器为电压电流传感器、速度传感器以及门极传感器。

说明书

电力机车变流器中间电压自动调节方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种变流器中间电压的调节方法，尤其涉及一种用于电力机车的变流器中间电压自动调节方法。

背景技术

[0002] 目前机车变流器中间电压根据机车最大输出功率匹配，相关功率原件长时间恒定工作在最大电压模式下，影响部件使用寿命，故障率增加。

[0003] 电力机车牵引变流器主要由四象限整流器、中间直流电路和牵引逆变器几部分组成。当中间电压为零时，主变压器的牵引绕组通过充电电阻向四象限整流器供电，给中间直流回路支撑电容充电。在逆变器工作之前，牵引绕组迅速向中间直流回路支撑电容充电，直至恒定值。此时，牵引变流器起动充电过程完成，逆变器可以投入工作。中间直流回路完成充电后，以恒定电压值工作。

[0004] IGBT若长期工作在高电压状态，将会反向击穿，造成机车停运，若降低中间电压值，则机车功率难以发挥影响机车运用。

[0005] 《电气传动》2013年第43卷第12期《双馈风电变流器中间电压优化控制策略的研究》介绍了一种针对直流母线电压指令值跟随网压变化而变化的策略。

[0006] 根据网压变化调整变流器中间电压，属于变流器前端控制，调节范围有限，不能根据机车工况进行调节，不能对器件进行有效保护。

发明内容

[0007] 本发明是针对现有的电力机车变流器中间电压的不足，根据机车负载及线路情况自动匹配中间电压数值并实现适时控制。

[0008] 这种电力机车变流器中间电压自动调节方法，步骤如下：

[0009] A.信号采集单元采集变流器参数为变流器主回路参数、主变压器参数、牵引电机参数；

[0010] B.信号采集单元将采集牵引电机电压电流信号、电力机车的实际速度信号及门极信号；

[0011] C.传感器将信号采集单元采集的信号传输给控制单元；

[0012] D.控制单元对信号进行处理，计算电力机车的理论速度，并将电力机车的实际速度与理论速度进行对比，根据电力机车实际速度输出匹配功率；

[0013] E.控制单元根据匹配功率输出匹配中间直流电压。

[0014] 步骤D所述的电力机车的实际速度不小于理论速度时，变流器输出的匹配功率小于变流器的额定功率，步骤E输出的匹配中间直流电压小于中间直流电压额定电压。

[0015] 步骤D所述的电力机车的实际速度小于理论速度时，变流器输出的匹配功率为变流器的额定功率，步骤E输出的匹配中间直流电压为中间直流电压额定电压。

[0016] 步骤C所述的传感器为电压电流传感器、速度传感器以及门极传感器。

[0017] 本发明优点在于：参照IGBT故障率与DC电压相关特性图，中间电压越低则IGBT故障率也随之下降。在机车实际运用中，特别是客运机车牵引模式下，由于牵引负载较小，机车通常不需要发挥满功率运行，此时适当降低中间回路电压，将有益于IGBT故障率的降低。

附图说明

[0018] 图1为电力机车变流器中间电压自动调节方法的框图。

[0019] 图2为电力机车变流器中间电压自动调节方法的流程图。

[0020] 图中标记：V1-电力机车理论速度，V2-电力机车实际速度。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图对电力机车变流器中间电压自动调节方法进行进一步说明。

[0022] 这种电力机车变流器中间电压自动调节方法，步骤如下：

[0023] A.信号采集单元采集变流器参数为变流器主回路参数、主变压器参数、牵引电机参数；

[0024] B.信号采集单元将采集牵引电机电压电流信号、电力机车的实际速度信号及门极信号；

[0025] C.传感器将信号采集单元采集的信号传输给控制单元；

[0026] D.控制单元对信号进行处理，计算电力机车的理论速度，并将电力机车的实际速度与理论速度进行对比，根据电力机车实际速度输出匹配功率；

[0027] E.控制单元根据匹配功率输出匹配中间直流电压。

[0028] 步骤D所述的电力机车的实际速度不小于理论速度时，变流器输出的匹配功率小于变流器的额定功率，步骤E输出的匹配中间直流电压小于中间直流电压额定电压。

[0029] 步骤D所述的电力机车的实际速度小于理论速度时，变流器输出的匹配功率为变流器的额定功率，步骤E输出的匹配中间直流电压为中间直流电压额定电压。

[0030] 步骤C所述的传感器为电压电流传感器、速度传感器以及门极传感器。

[0031] 如图2,信号采集单元采集变流器参数为变流器主回路参数、主变压器参数、牵引电机参数，信号采集单元将采集牵引电机电压电流信号、电力机车的实际速度信号及门极信号，电压电流传感器、速度传感器、门极传感器将牵引电机电压电流信号、电力机车的实际速度信号及门极信号传输给控制单元，司机手柄级位计算电力机车理论速度V1，控制单元将信号采集单元采集到的电力机车的实际速度信号转换为电力机车实际速度V2，电力机车的实际速度 V2与电力机车的理论速度V1，电力机车的实际速度不小于理论速度时，变流器输出的匹配功率小于变流器的额定功率，输出的匹配中间直流电压小于中间直流电压额定电压，电力机车的实际速度小于理论速度时，变流器输出的匹配功率为变流器的额定功率，步骤E输出的匹配中间直流电压为中间直流电压额定电压。

[0032] 信号采集单元采集变流器主回路、变压器、牵引电机等信号，同时采集并结合功率模块的门极信号、牵引电机电压电流以及电力机车实际速度等信号在满足机车运用条件下，通过控制单元进行中间电压调节。通过计算司机手柄级位对应速度以及在该速度下牵引电机电压、电流关系，控制中间电压值。理论速度V1小于等于实际速度V2时，电力机车变流器输出匹配功率上升到额定功率的70％以上、且在进入单脉冲控制时、将匹配中间直流电压由2500V逐渐切换到2800V。切换时间为1秒钟(300V/1s)。当理论速度V1大于实际速度V2时，电力机车输出匹配功率下降到额定功率的70％以下时、将中间直流电压由2800V逐渐切换到2500V。切换时间为1秒钟(300V/1s)。