[发明专利]一种基于级联多电平地面过电分相装置的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及交直交电力机车（动车组）、交直电力机车地面过电分相装置制造领域。 

背景技术

电力机车（动车组）过电分相的方法有多种，早期列车速度较慢，通常采用手动过电分相，在分相区设有分相标志指挥司机过电分相操作。到中性段前，司机先将牵引级位降到0，断开辅助系统，再将牵引变压器原边主断路器断开，使机车不带电通过中性段。机车进入下一相供电臂的供电区后，司机合上主断路、并启动辅助系统、逐步恢复牵引级位。手动过电分相司机劳动强度大，在过分相时必须由司机断电，如果没断电过电分相，会在进入中性段时牵引网与受电弓产生过电压拉弧，烧坏牵引网和受电弓，甚至两相短路等严重事故，随着列车运行速度的不断提高这一问题将更为突出。 

目前，电力机车（动车组）通常采用自动过电分相方法，主要有二种方法：地面自动过分相和车上自动过分相。采用地面过电分相时，电力机车（动车组）不需要任何动作，主电路断电时间很短，适合坡度较大的和运量大的困难地段，日本将这种方法用于高速动车组。 

附图1为传统地面自动过分相装置的工作原理图，其工作过程如下：当电力机车（动车组）运行到CG1时（列车运行方向如图所示；CG1～CG4为机车位置传感器，用于产生开关切换信号，列车运行到某一位置时，相应的开关动作），开关K1闭合，中性段接触网由A相供电，待机车进入中性段，到达CG3时，K1断开，K2迅速合上，完成中性段供电的换相变换。由于此时中性段已由B相供电，电力机车（动车组）可以在不用任何附加操作，负荷基本不变的情况下通过分相段，待机车驶离CG4处时，K2断开，各个设备恢复原始状态。反向行驶时，由控制系统控制两个开关以相反顺序轮流断开与闭合。地面过电分相时，电力机车（动车组）在中性段进行电压转换，是带载断开分相开关，会生产截流过电压，对开关要求较高；同时是满载闭合另一个分相开关，机车上有牵引变压器，因为两相相位不一样，变压器的稳态磁通有相差，合闸时会因为动态磁通饱和导致合闸浪涌过电流。对于旋转电机并从牵引变压器取电的机车，合闸时还会导致辅助系统过流。 

针对传统地面过电分相装置的缺点，有研究人员提出了改进措施，改进后的地面过电分相装置如附图2所示，其工作原理如下：当电力机车（动车组）运行到CG1时（列车运行方向如图所示；CG1～CG4为机车位置传感器，用于产生开关切换信号，列车运行到某一位置时，相应的开关动作），控制器发出控制信号使晶闸管SCR1、SCR2导通。A相电压通过降压变压器TX1，晶闸管SCR1、SCR2，升压变压器TX3到达中性段。晶闸管SCR1、SCR2的触发采用电压 过零触发。当机车行驶到CG3时，控制器发出控制信号使晶闸管SCR1、SCR2关断，同时控制器发出控制信号使SCR3、SCR4导通。这样中性段就由A相供电转变为B相供电。B相电压通过降压变压器TX2，晶闸管SCR3、SCR4，升压变压器TX3到达中性段。当机车行驶到CG4处时，控制器发出控制信号使晶闸管SCR1、SCR2、SCR3、SCR4关断。系统恢复到原始状态。可见，改进后的方案仍然不能完全解决传统地面过电分相装置的缺点，由于需要采用升降压变压器，增加了系统的复杂程度和成本。 

综上所述，现有技术的地面过电分相装置存在的以下问题：1）由于在整个过程中是满载分断开关，对开关要求较高；2）中性段电压转换时，是带载断开分相开关，会生产截流过电压；3）在中性段进行电压切换时，切换前后电压相位不一致，机车上牵引变压器的稳态磁通就会有相差，合闸时会因为动态磁通饱和导致合闸浪涌过电流。对于旋转电机并从牵引变压器取电的机车，合闸时还会导致辅助系统过流。 

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是提供一种基于级联多电平地面过电分相装置的控制方法，使地面过电分相装置能够实现电力机车柔性通过电分相。 

本发明的目的是通过如下的手段实现的。 

一种基于级联多电平地面过电分相装置的控制方法，在存在电分相的接触网上实现贯通式供电，使电力机车柔性通过电分相，避 免过电分相对接触网及电力机车的冲击，其特征在于，采用级联多电平的地面过电分相装置，在设置有用于对机车位置的确定的机车位置传感器CG1、CG2、CG3、CG4和分别连接在对接触网A和B相与过电分相装置之间用于测量接触网电压相位的接触网电压相位检测模块M1和M2和级联多电平的地面过电分相装置构成的系统中，由地面的列车位置信号传感器控制相位调整转换的，其正向行驶由CG2信号启动，此时控制级联多电平地面过电分相装置的逆变器输出电压相位由A相调整到B相；反向行驶时，其执行步骤与上对称变换，由CG3完成CG2的测位。