一种基于PWM能馈变流器的回馈控制方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于PWM能馈变流器的回馈控制方法及系统。方法包括：PWM能馈变流器直流侧接入直流接触网，交流侧通过变压器接入交流电网；检测连续时间t内的直流接触网电压；计算直流接触网电压变化斜率k；比较直流接触网电压变化斜率和控制系统的预设条件，判断系统工况；若符合预设的系统工况，同时电压值达到设定阈值，则投入PWM能馈变流器。系统包括：能馈变流器接入装置，电压检测装置，斜率计算装置，工况判断装置，回馈调节装置。本发明能够通过直流接触网电压的变化情况准确判断出列车的运行状态，解决了PWM变流器工程应用中的稳定性及可靠性的问题，从而控制PWM整流器准确投入，达到供电系统节能的目的，判据简单、准确。

权利要求

1.一种基于PWM能馈变流器的回馈控制方法，其特征在于，包括：PWM能馈变流器直流侧接入直流接触网，交流侧通过变压器接入交流电网；

检测连续时间t内的直流接触网电压；

计算直流接触网电压变化斜率k；

比较直流接触网电压变化斜率和控制系统的预设条件，判断系统工况；

若符合预设的系统工况，同时电压值达到设定阈值，则投入PWM能馈变流器；

所述比较直流接触网电压变化斜率和控制系统的预设条件，判断系统工况，包括：若变化斜率绝对值|k|≤δ1，则判断为供电网电压波动引起接触网电压波动；

若变化斜率绝对值δ1＜|k|≤δ2，则判断为二极管整流器整流引起接触网电压波动；

若变化斜率k＜0，且变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，则判断为列车牵引启动引起接触网电压波动；

若变化斜率k＞0，且变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，则判断为列车制动引起牵引网电压波动。

2.根据权利要求1所述的基于PWM能馈变流器的回馈控制方法，其特征在于，所述若符合预设的系统工况，同时电压值达到设定阈值，则投入PWM能馈变流器，包括：若变化斜率k＞0，变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，且直流电压值大于直流接触网的空载电压值，则启动PWM能馈变流器，将直流接触网的能量回馈至交流电网；

若变化斜率k＞0，变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，且直流电压值大于PWM能馈变流器预置的电压阈值，则启动PWM能馈变流器，将直流接触网的能量回馈至交流电网。

3.一种基于PWM能馈变流器的回馈控制系统，其特征在于，包括：能馈变流器接入装置，用于将PWM能馈变流器直流侧接入直流接触网，交流侧通过变压器接入交流电网；

电压检测装置，用于检测连续时间t内的直流接触网电压；

斜率计算装置，用于计算直流接触网电压变化斜率k；

工况判断装置，用于比较直流接触网电压变化斜率和控制系统的预设条件，判断系统工况；

回馈调节装置，用于若符合预设的系统工况，同时电压值达到设定阈值时，投入PWM能馈变流器；

所述工况判断装置包括：

供电网电压波动判断模块，用于若斜率变化率绝对值|k|≤δ1时，判断为供电网电压波动引起接触网电压波动；

二极管整流器整流判断模块，用于若斜率变化率绝对值δ1＜|k|≤δ2时，判断为二极管整流器整流引起电压波动；

列车牵引启动判断模块，用于若斜率变化率k＜0，且斜率变化率绝对值δ2＜|k|≤δ3时，判断为列车牵引启动引起接触网电压波动；

列车制动判断模块，用于若斜率变化率k＞0，且斜率变化率绝对值δ2＜|k|≤δ3时，判断为列车制动引起牵引网电压波动。

4.根据权利要求3所述的基于PWM能馈变流器的回馈控制系统，其特征在于，所述回馈调节装置包括：空载电压比较模块，用于若变化斜率k＞0，变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，且直流电压值大于直流接触网的空载电压值时，启动PWM能馈变流器，将直流接触网的能量回馈至交流电网；

变流器电压比较模块，用于若变化斜率k＞0，变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，且直流电压值大于PWM能馈变流器预置的阈值时，启动PWM能馈变流器，将直流接触网的能量回馈至交流电网。

说明书

一种基于PWM能馈变流器的回馈控制方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及城市轨道交通供电技术领域，特别涉及一种基于PWM能馈变流器的回馈控制方法及系统。

背景技术

[0002] 现有的城市轨道交通供电系统中，普遍采用二极管整流器作为列车的供电电源。二极管整流器具有效率高、容量大、过载能力强等优点，同时也存在输出电压不可控、纹波大、能量单向流动无法进行再生制动能量吸收利用等缺点。列车在启动运行时二极管整流器整流工作给列车提供牵引能量，列车制动时处于制动发电模式，直流母线电压抬升，接触网电压随着接触网上列车负载大小的变化在一定范围内波动，PWM变流器通过检测直流母线电压变化及变化斜率，将列车制动的电量回馈至交流电网。然而，PWM变流器容易引发误判断，并且与二极管整流机组形成功率环流，难以准确判断列车运行状态，不利于轨道供电系统的能量利用。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种基于PWM能馈变流器的回馈控制方法及系统，能够通过直流接触网电压的变化情况准确判断出列车的运行状态，避免PWM变流器误判断与二极管整流机组形成功率环流，解决了PWM变流器工程应用中的稳定性及可靠性的问题，从而控制PWM整流器准确投入，达到供电系统节能的目的，判据简单、准确。

[0004] 第一方面，本发明实施例提供了一种基于PWM能馈变流器的回馈控制方法，包括：

[0005] PWM能馈变流器直流侧接入直流接触网，交流侧通过变压器接入交流电网。

[0006] 通过直流母线电压滑动窗，检测连续时间t内的直流接触网电压。

[0007] 计算直流接触网电压变化斜率k。

[0008] 比较直流接触网电压变化斜率和控制系统的预设条件，判断系统工况。

[0009] 若符合预设的系统工况，同时电压值达到设定阈值，则投入PWM能馈变流器。

[0010] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述比较直流接触网电压变化斜率和控制系统的预设条件，判断系统工况，包括：

[0011] 若变化斜率绝对值|k|≤δ1，则判断为供电网电压波动引起接触网电压波动。

[0012] 若变化斜率绝对值δ1＜|k|≤δ2，则判断为二极管整流器整流引起接触网电压波动。

[0013] 若变化斜率率k＜0，且变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，则判断为列车牵引启动引起接触网电压波动。

[0014] 若变化斜率k＞0，且变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，则判断为列车制动引起牵引网电压波动。

[0015] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述若符合预设的系统工况，同时电压值达到设定阈值，则投入PWM能馈变流器，包括：

[0016] 若变化斜率k＞0，变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，且直流电压值大于直流接触网的空载电压值，则启动PWM能馈变流器，将直流接触网的能量回馈至交流电网。

[0017] 若变化斜率k＞0，变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，且直流电压值大于PWM能馈变流器预置的电压阈值，则启动PWM能馈变流器，将直流接触网的能量回馈至交流电网。

[0018] 第二方面，本发明实施例还提供了一种基于PWM能馈变流器的回馈控制系统，包括：

[0019] 能馈变流器接入装置，用于将PWM能馈变流器直流侧接入直流接触网，交流侧通过变压器接入交流电网。

[0020] 电压检测装置，用于检测连续时间t内的直流接触网电压。

[0021] 斜率计算装置，用于计算直流接触网电压变化斜率k。

[0022] 工况判断装置，用于比较直流接触网电压变化斜率和控制系统的预设条件，判断系统工况。

[0023] 回馈调节装置，用于若符合预设的系统工况，同时电压值达到设定阈值时，投入PWM能馈变流器。

[0024] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述工况判断装置包括：

[0025] 供电网电压波动判断模块，用于若斜率变化率绝对值|k|≤δ1时，判断为供电网电压波动引起接触网电压波动。

[0026] 二极管整流器整流判断模块，用于若斜率变化率绝对值δ1＜|k|≤δ2时，判断为二极管整流器整流引起电压波动。

[0027] 列车牵引启动判断模块，用于若斜率变化率k＜0，且斜率变化率绝对值δ2＜|k|≤δ3时，判断为列车牵引启动引起接触网电压波动。

[0028] 列车制动判断模块，用于斜率变化率k＞0，且斜率变化率绝对值δ2＜|k|≤δ3时，判断为列车制动引起牵引网电压波动。

[0029] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述回馈调节装置包括：

[0030] 空载电压比较模块，用于变化斜率k＞0，变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，且直流电压值大于直流接触网的空载电压值时，启动PWM能馈变流器，将直流接触网的能量回馈至交流电网。

[0031] 变流器电压比较模块，用于变化斜率k＞0，变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，且直流电压值大于PWM能馈变流器预置的阈值时，启动PWM能馈变流器，将直流接触网的能量回馈至交流电网。

[0032] 本发明实施例的有益效果是：

[0033] 本发明通过直流接触网电压的变化情况准确判断出列车的运行状态，避免PWM变流器误判断与二极管整流机组形成功率环流，解决了PWM变流器工程应用中的稳定性及可靠性的问题，从而控制PWM整流器准确投入，达到供电系统节能的目的，判据简单、准确。

附图说明

[0034] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0035] 图1为本发明基于PWM能馈变流器的回馈控制方法的流程图。

[0036] 图2为本发明PWM能馈变流器接入结构示意图。

具体实施方式

[0037] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。

[0038] 请参照图1至图2，本发明的第一个实施例提供一种基于PWM能馈变流器的回馈控制方法，包括：

[0039] PWM能馈变流器直流侧接入直流接触网，交流侧通过变压器接入交流电网。

[0040] 通过直流母线电压滑动窗，检测连续时间t内的直流接触网电压。

[0041] 计算直流接触网电压变化斜率k。

[0042] 比较直流接触网电压变化斜率和控制系统的预设条件，判断系统工况。

[0043] 若符合预设的系统工况，同时电压值达到设定阈值，则投入PWM能馈变流器。

[0044] 其中，所述比较直流接触网电压变化斜率和控制系统的预设条件，判断系统工况，包括：

[0045] 若变化斜率绝对值|k|≤δ1，则判断为供电网电压波动引起接触网电压波动。

[0046] 若变化斜率绝对值δ1＜|k|≤δ2，则判断为二极管整流器整流引起接触网电压波动。

[0047] 若变化斜率率k＜0，且变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，则判断为列车牵引启动引起接触网电压波动。

[0048] 若变化斜率k＞0，且变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，则判断为列车制动引起牵引网电压波动。

[0049] 其中，所述若符合预设的系统工况，同时电压值达到设定阈值，则投入PWM能馈变流器，包括：

[0050] 若变化斜率k＞0，变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，且直流电压值大于直流接触网的空载电压值，则启动PWM能馈变流器，将直流接触网的能量回馈至交流电网。

[0051] 若变化斜率k＞0，变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，且直流电压值大于PWM能馈变流器预置的电压阈值，则启动PWM能馈变流器，将直流接触网的能量回馈至交流电网。

[0052] 请参照图1至图2，本发明的第二个实施例提供一种基于PWM能馈变流器的回馈控制系统，包括：

[0053] 能馈变流器接入装置，用于将PWM能馈变流器直流侧接入直流接触网，交流侧通过变压器接入交流电网。

[0054] 电压检测装置，用于检测连续时间t内的直流接触网电压。

[0055] 斜率计算装置，用于计算直流接触网电压变化斜率k。

[0056] 工况判断装置，用于比较直流接触网电压变化斜率和控制系统的预设条件，判断系统工况。

[0057] 回馈调节装置，用于若符合预设的系统工况，同时电压值达到设定阈值时，投入PWM能馈变流器。

[0058] 其中，所述工况判断装置包括：

[0059] 供电网电压波动判断模块，用于若斜率变化率绝对值|k|≤δ1时，判断为供电网电压波动引起接触网电压波动。

[0060] 二极管整流器整流判断模块，用于若斜率变化率绝对值δ1＜|k|≤δ2时，判断为二极管整流器整流引起电压波动。

[0061] 列车牵引启动判断模块，用于若斜率变化率k＜0，且斜率变化率绝对值δ2＜|k|≤δ3时，判断为列车牵引启动引起接触网电压波动。

[0062] 列车制动判断模块，用于斜率变化率k＞0，且斜率变化率绝对值δ2＜|k|≤δ3时，判断为列车制动引起牵引网电压波动。

[0063] 其中，所述回馈调节装置包括：

[0064] 空载电压比较模块，用于变化斜率k＞0，变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，且直流电压值大于直流接触网的空载电压值时，启动PWM能馈变流器，将直流接触网的能量回馈至交流电网。

[0065] 变流器电压比较模块，用于变化斜率k＞0，变化斜率绝对值δ2＜|k|≤δ3，且直流电压值大于PWM能馈变流器预置的阈值时，启动PWM能馈变流器，将直流接触网的能量回馈至交流电网。

[0066] 本发明实施例旨在保护一种基于PWM能馈变流器的回馈控制方法及系统，具备如下效果：

[0067] 本发明通过直流接触网电压的变化情况准确判断出列车的运行状态，避免PWM变流器误判断与二极管整流机组形成功率环流，解决了PWM变流器工程应用中的稳定性及可靠性的问题，从而控制PWM整流器准确投入，达到供电系统节能的目的，判据简单、准确。

[0068] 本发明实施例所提供的基于PWM能馈变流器的回馈控制方法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

[0069] 具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述基于PWM能馈变流器的回馈控制方法，从而能够控制PWM整流器准确投入，达到供电系统节能的目的。

[0070] 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read‑Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0071] 最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。