[发明专利]可抑制电磁暂态过程的列车地面自动过分相方法及系统

说明书

本发明公开了可抑制电磁暂态过程的列车地面自动过分相方法及系统，方法包括：获取列车运行位置，根据运行位置确定为列车供电的电源，具体为：当列车位于过渡区时，根据过渡区的电压、电流及四重化辅助变流装置的参数，确定过渡区内四重化辅助变流装置的输出电压解耦调制信号及过渡区对应的供电臂的输出电压调制信号；当列车位于电气隔离区，使用四重化辅助变流装置为列车供电。本发明采用四个单相H桥变流器与匹配变压器并联构成四重化辅助变流装置，在四重化辅助变流装置的基础上引入变压器等效折算原理对瞬时功率调控算法进行修正，能够从根本上消除燃弧及电压过冲现象，在有效抑制暂态冲击影响的同时，还解决了列车的速度损失问题。

技术领域

本发明属于电气化铁路牵引供电技术领域，具体是涉及到一种可抑制电磁暂态过程的列车地面自动过分相方法及系统。

背景技术

基于我国电气化铁路的单相交流供电制式，牵引负荷通常具有单相性、随机性和非线性的特征。因此，通常采用由牵引变压器实现3/2系统变换后，分段向牵引网供电的方式来解决牵引供电系统的三相负载不平衡问题。然而，为防止相间短路而设置的电气隔离区段(即电分相区)作为牵引供电系统的薄弱环节，又造成了诸多潜在的安全隐患。一方面，在列车过分相运行时，存在频繁的弓网PC(Pantograph-Catenary)状态变化，其导致的PC离合现象会造成持续而剧烈的电磁暂态过程EMTP(Electromagnetic transient process)，进而对PC系统造成严重的瞬时过压和过流冲击。同时，暂态能量的短时严重聚积极易造成电力系统的失衡。另一方面，供电中断所造成的列车速度损失大幅降低了铁路运行效率。因此，如何在抑制EMTP影响的基础上实现电力机车安全、高效地过分相运行，成为了当前的研究热点。

车载自动过分相、柱上自动过分相和地面自动过分相是当前得到广泛应用的三类列车过分相形式。其中，前两类方法均属于惰行闯分相的运行模式，通常存在速度损失大、暂态冲击严重等缺陷，不符合高速、重载列车的发展需求，故该类方案正逐步被后者所取代。然而，机车在地面过分相带电运行模式下，仍存在PC离合时的EMTP影响。王小君等研究表明，过电压与自动分相开关的合闸相角有着紧密联系。Wang等在高速真空断路器VCB(Vacuum circuitbreaker)的研究基础上，提出针对不同情况的混合相控断路器拓扑。Zhang等通过控制电子开关在电流过零点的开闭，大幅缩短断电死区，降低暂态冲击的影响。Shin应用超导限流器对过分相开关系统进行改良，大幅抑制了浪涌电流水平。然而，在列车过分相运行过程中，PC接触时的电压叠加和PC分离时的电流突变均会导致严重的瞬态冲击问题，故上述机械开关过分相方法均不能从根本上有效抑制或消除EMTP影响。因此，自动过分相技术应运而生。但是现有的自动过分相方法多使用单重电路拓扑方案，其存在负载驱动能力不足的局限性。为适应电气化铁路的大容量工程应用背景，Xiong等采用将H桥变流器级联的方式来直接驱动机车负载，同时采用最近电平逼近法来实现NS供电电压的平滑切换，然而，过高的电路重数所导致的结构复杂和成本高昂问题，又限制了该类方法的普遍应用及推广。

发明内容

本发明要解决的是现有列车过分相过程存在持续而剧烈的电磁暂态冲击和列车速度损失的技术问题，因此提供了一种基于结构改良及控制算法优化的可抑制电磁暂态过程的列车地面自动过分相方法及系统。

本发明的第一方面公开了一种基于结构改良及控制算法优化的可抑制电磁暂态过程列车地面自动过分相方法，应用于地面自动过分相系统，所述系统包括用于为列车供电的供电臂A、供电臂B和四重化辅助变流装置，且所述列车由供电臂A驶向供电臂B；所述方法包括：

获取列车的运行位置，所述运行位置包括过渡区和电气隔离区；

根据所述运行位置，确定为所述列车供电的电源，具体为：