[发明专利]一种地铁制动能量消耗的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地铁制动能量消耗的控制方法，属于地铁再生制动技术领域。

背景技术

由于地铁站间距较短，列车运行过程中启动和制动频繁，根据国内外轨道交通的经营经验，地铁再生制动产生的反馈能量一般为牵引能量的20％以上，这些能量部分被其他相邻列车吸收，剩下一大部分能量如果不能被吸收，将会导致网压升高及洞内温升等问题，会威胁牵引电网及列车行车安全。使用制动电阻吸收多余的能量，其控制简单、性能可靠、技术成熟可靠，所以国内外地铁刹车制动时仍以制动电阻作为主要的制动能量吸收装置。

一般的滞环控制结构简单，响应速度快，参数鲁棒性能好，但是滞环控制的频率无法确定，当阈值改变时，其频率也会跟着变化，且频率变化时，制动电阻模块也无法扩展；PI控制控制精度高，稳定性能好，快速性没有那么好。

发明内容

本发明的目的是提供一种地铁制动能量消耗的控制方法，以解决目前地铁制动能量消耗单一采用滞环控制或PI控制的弊端。

本发明为解决上述技术问题而提供一种地铁制动能量消耗的控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

1)实时采集地铁的直流母线电压Udc；

2)在地铁刹车制动时，判断直流母线电压Udc，若Udc>Udc2时，对地铁能量消耗装置采用滞环控制，若Udc<Udc2，对地铁能量消耗装置采用PI控制。

所述Udc2为滞环控制的下限，设置滞环控制的上限为Udc1，如果步骤2)中直流母线电压Udc大于Udc1，地铁能量消耗装置仍采用滞环控制，此时滞环控制不调节占空比大小，直接开通开关管，使电能快速消耗。

所述所述的当直流母线电压Udc小于Udc3时，地铁能量消耗装置开关管断开，进入待机状态，等待下一次刹车制动时重新投入运行，Udc3为期望直流母线电压。

本发明的有益效果是:本发明结合滞环和PI两种控制模式，当地铁的直流母线电压超过设定值Udc1或者在Udc1和Udc2之间时，采用滞环控制制动电阻，当直流母线电压小于Udc2时，采用PI控制。本发明充分结合了两种控制模式的优点，使地铁制动电阻能够快速吸收刹车制动能量，而且在吸收过程中兼具了稳定性、精确性的要求。本发明既可以满足刹车制动实时性快，要较快抑制直流母线电压的上升，又可以避免单一滞环控制时频率无法确定的缺点。

附图说明

图1是本发明所采用的制动能量消耗控制算法原理；

图2是本发明在待机、模式1和模式2之间切换关系示意图；

图3是本发明地铁制动能量消耗的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

现有的地铁制动能量消耗一般采用滞环控制或PI控制，其中滞环控制结构简单，响应速度快，参数鲁棒性能好，但是滞环控制的频率无法确定，当阈值改变时，其频率也会跟着变化，且频率变化时，制动电阻模块也无法扩展；PI控制控制精度高，稳定性能好，快速性没有那么好。而地铁刹车制动时，需要快速、稳定、安全的吸收掉产生的大部分能量，为此本发明提供了一种将滞环和PI两种控制方法结合起来进行制动能量消耗的方法，能量消耗装置采用制动电阻，在母线电压大时制动电阻选择模式1即滞环控制，在母线电压小时，制动电阻选择模式2及PI控制，如图1和图2所示。该方法可以兼具滞环控制快速性、鲁棒性好和PI控制精度高、稳定性好的优点，满足实际控制需要。以实现地铁刹车制动时能量吸收的快速性、精确性、稳定性要求。本发明所提供的地铁制动能量消耗的控制方法流程如图3所示，具体过程过程如下：

1.设置滞环控制的上下限，滞环上限设置为Udc1，滞环下限设置为Udc2，。其中Udc1〉Udc2〉Udc3，且Udc3为期望直流母线电压。(Udc3略高于地铁直流母线空载电压，为系统期望的直流母线电压；系统允许的母线超调压差为△U，Udc1为Udc3与系统允许的母线超调压差△U之和；滞环下限值Udc2的选择需根据系统控制效果具体确定，可在Udc3与Udc1中点处上下调整。)

2.实时采集地铁的直流母线电压Udc，判断所采集直流母线电压的大小。

3.当地铁刹车时，直流母线电压Udc上升，当Udc>Udc2时，对地铁能量消耗装置采用滞环控制，此时滞环控制不调节占空比大小，直接开通开关管，使电能迅速消耗，

4.当Udc＜Udc2时，即直流母线电压小于滞环下限时，控制侧以模式2运行，即PI控制，可以使直流母线电压稳定、精确的稳定于设定值。

5.当Udc＜Udc3时，制动电阻开关管断开，进入待机状态，等待下一次刹车制动时，重新投入运行。