[发明专利]一种电动车组自动过分相控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种电动车组自动过分相控制系统，其特征在于，包括牵引变流器和传动控制单元，所述传动控制单元装载于牵引变流器中并用来控制牵引变流器；所述牵引变流器包括接触器控制电路、整流模块、滤波中间直流电路、辅变模块和逆变模块；所述滤波中间直流电路与所述接触器控制电路相连以在传动控制单元的控制下完成充电；在所述传动控制单元的控制下所述整流模块用来将单相工频电网电压整流为牵引变流器正常工作所需额定中间直流电压；所述逆变模块和辅变模块分别与所述滤波中间直流电路相连并取电，所述逆变模块将中间直流电逆变为三相电压控制电机，所述辅变模块将中间直流电逆变为三相电压供辅变负载正常工作使用；

所述传动控制单元DCU包括模拟电路处理单元、逆变控制单元、整流控制单元、辅变控制单元、速度信号处理单元、脉冲信号处理单元、数字量输入/出控制单元、嵌入式处理单元及并行数据总线；所述模拟电路处理单元用来将电机速度传感器输出的速度信号转化为速度信号处理单元能接收的电平信号，并将牵引变流器的电压传感器输入的中间直流电压信号转化为逆变控制单元、整流控制单元、辅变控制单元能接收的信号；所述逆变控制单元将处理后的速度信号、处理后的中间直流电压信号通过并行数据总线传送给嵌入式处理单元；嵌入式处理单元通过综合判断将过分相发电信号、逆变模块启停指令、整流模块启停指令、辅变模块启停指令通过并行数据总线发送给逆变控制单元、整流控制单元、辅变控制单元供其输出控制脉冲信号到脉冲信号处理单元，以分别控制逆变模块、整流模块、辅变模块使用，并将接触器控制信号发送给数字量输入/出控制单元供其输出控制接触器控制电路使用。

2.根据权利要求1所述的电动车组自动过分相控制系统，其特征在于，所述传动控制单元与列车网络控制系统通过通信总线进行数据交互，所述列车网络控制系统通过列车线接收到过分相车载检测装置发送的过分相信号和过分相撤销信号，各动车的传动控制单元通过通信总线实时从列车网络控制系统接收到过分相信号、过分相撤销信号和司机操作指令。

3.一种电动车组自动过分相控制系统的控制方法，其特征在于，包括：

列车牵引/制动工况：在牵引/制动工况，逆变模块、整流模块、辅变模块均处于启动工况时接收到网络控制系统发送的过分相信号，判断列车当前速度大于过分相发电工况要求的最低速度门槛，且当前牵引/制动实际发挥力矩小于等于逆变控制单元转换入过分相发电状态最大允许力矩门槛值，则通过并行数据总线发送过分相发电信号给逆变控制单元，接收到逆变控制单元反馈的过分相发电状态信号后，立即撤销整流器启动允许指令，并且即使主断路器断开也不撤销逆变、辅变启动允许信号；当接收到网络控制系统发送的过分相撤销信号且检测到主断路器已闭合后，向整流控制单元发送启动指令并撤销向逆变控制单元发送过分相发电信号，退出过分相发电状态，让列车恢复正常运行；

列车惰行工况：在惰行工况，逆变模块、整流模块、辅变模块均处于启动工况时接收到网络控制系统发送的过分相信号，判断列车当前速度大于过分相发电工况要求的最低速度门槛时，则通过并行数据总线发送过分相发电信号给逆变控制单元，接收到逆变控制单元反馈的过分相发电状态信号后，立即撤销整流器启动允许指令，并且即使主断路器断开也不撤销逆变、辅变启动允许信号；当接收到网络控制系统发送的过分相撤销信号且检测到主断路器已闭合后，向整流控制单元发送启动指令并撤销向逆变控制单元发送过分相发电信号，退出过分相发电状态，让列车恢复正常运行。

4.根据权利要求3所述的电动车组自动过分相控制系统的控制方法，其特征在于，在列车网络控制系统在接收到过分相车载检测装置发送的过分相信号后，立即将该信号通过通信总线送各动车的传动控制单元，并延时一段时间分断主断路器；当其接收到过分相车载检测装置发送的撤销过分相信号后，立即发主断路器闭合指令并将该信号送各动车传动控制单元供其将牵引变流器切换回正常列车运行工况使用。

5.根据权利要求3或4所述的电动车组自动过分相控制系统的控制方法，其特征在于，在逆变控制单元进入自动过分相发电状态时，控制流程为：通过综合判断发送的过分相发电信号和逆变模块牵引、制动和惰行状态，逆变控制单元将逆变模块切换进入过分相发电状态。

6.根据权利要求5所述的电动车组自动过分相控制系统的控制方法，其特征在于，当逆变控制单元处于过分相发电状态时，逆变模块被强制为制动工况，其控制的电机处于发电机状态；若逆变控制单元采集到的中间直流电压为U，辅助负载正常工作所需最低中间直流电压为U_min，牵引变流器正常工作最高中间直流电压为U_max，过分相中间直流电压目标值为U_rating；为稳定滤波中间直流电路的中间直流电压，逆变控制单元采用过分相中间直流电压目标值U_rating和中间直流电压U做差△U＝U_rating-U，以PI调节方式对中间直流电压U进行闭环控制，计算出过分相发电状态实际需要发挥的力矩，使列车动能对滤波中间直流电路的能量回馈，让滤波中间直流电路的中间直流电压满足U_min≤U<U_max的关系，使辅变负载能正常工作。