一種列車救援回送工況下穩定供電的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及列車救援回送技術領域，尤其涉及一種列車救援回送工況下穩定供電的方法。
【背景技術】
[0002]列車運行過程中，可能會出現因受電弓發生故障無法從電網取電的狀況，通常此時只能通過其他車輛救援的方式回送到車站。列車在救援回送過程中，若能維持被救援列車的輔助設備(包括空調、照明等設備)正常工作，保持輔助設備的正常供電，可以在故障狀況下依然為旅客乘車提供舒適環境，緩解乘務人員及司機的工作壓力。目前對列車救援回送技術的研究較少，特別是列車救援回送過程中的供電技術，且通常未考慮供電的穩定性，因而無法保證列車救援回送過程中輔助設備的穩定、正常供電。

【發明內容】

[0003]本發明要解決的技術問題就在于:針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種實現操作簡便、所需成本低、能夠在列車救援回送工況下對輔助負載進行供電且保持供電穩定的列車救援回送工況下穩定供電的方法。
[0004]為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為:
一種列車救援回送工況下穩定供電的方法，步驟包括:
1)當列車處于救援回送工況時，接入預先設置的低電壓電源至列車的牽引變流器，由所述牽引變流器控制將列車的電機轉為發電機狀態；
2)所述電機處于發電機狀態時，所述牽引變流器將電機反饋的電能提供給輔助負載以進行供電，并實時根據輔助負載所消耗的能量調節電機的發電狀態，使得電機反饋的電能與輔助負載所消耗的能量平衡。
[0005]作為本發明的進一步改進，所述步驟1)中所述牽引變流器控制將列車的電機轉為發電機狀態的具體步驟為:
1.1)所述牽引變流器通過電器開關將所述低電壓電源接入用于存儲電能的中間直流電路；
1.2)所述牽引變流器中逆變模塊從所述中間直流電路取電后控制電機建立勵磁并進行勵磁控制，且在勵磁控制過程中，若電機的實際磁鏈滿足預設要求，則控制電機轉入執行制動工況以將電機轉為發電機狀態。
[0006]作為本發明的進一步改進，所述步驟1.2)中控制電機建立勵磁并進行勵磁控制的具體步驟為:
1.21)向電機輸出初始勵磁電流，并通過交替發送不同控制脈沖產生旋轉磁場，使得電機根據所述初始勵磁電流所對應的磁鏈初始值建立實際磁鏈；
1.22)按照預設提升速率逐漸提升向電機輸出的勵磁電流，并使得電機建立的實際磁鏈值與向電機輸出的勵磁電流所對應的磁鏈值達到動態平衡，完成電機勵磁控制。
[0007]作為本發明的進一步改進:所述步驟1.2)中控制電機轉入執行制動工況時，向電機輸出預設大小的初始制動力矩。
[0008]作為本發明的進一步改進:所述步驟2)中具體通過PI閉環控制調節所述牽引變流器所輸出給電機的制動力矩以控制電機的發電狀態。
[0009]作為本發明的進一步改進，所述通過PI閉環控制調節的具體步驟為:
2.1)獲取所述牽引變流器中用于存儲電能的中間直流電路輸出的中間直流電壓值，并判斷所述中間直流電壓值是否大于預設電壓值，如果是，保持對電機輸出的初始制動力矩不變;否則轉入執行步驟2.2)；
2.2)將當前輔助負載所消耗的能量對應的電壓作為目標電壓值，將所述目標電壓值與所述中間直流電壓值的差值輸入至PI控制器中，所述PI控制器根據所述差值調節所述牽引變流器輸出給電機的制動力矩。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述調節所述牽引變流器輸出給電機的制動力矩的具體步驟為:獲取所述差值并判斷所述中間直流電壓值的大小，若小于所述目標電壓值，所述PI控制器根據所述差值控制增大輸出給電機的制動力矩，使得所述牽引變流器接收到的電機反饋的電能增大;若小于所述目標電壓值，所述PI控制器根據所述差值控制減少輸出給電機的制動力矩，使得所述牽引變流器接收到的電機反饋的電能減少;若等于所述目標電壓值，所述PI控制器不進行調節，維持當前制動力矩不變。
[0011 ]與現有技術相比，本發明的優點在于:
1)本發明列車救援回送工況下穩定供電的方法，在列車處于救援回送工況時，通過低電壓控制電機轉入發電機狀態，將列車的動能轉換為電能反饋至牽引變流器，再由牽引變流器將反饋的電能提供給輔助負載，從而在列車救援回送工況下能夠向輔助負載正常供電，同時在電機處于發電機狀態時，通過實時調節電機的發電狀態使電機反饋的電能與輔助負載所消耗的能量平衡，保證牽引變流器能夠向輔助負載穩定供電；
2)本發明列車救援回送工況下穩定供電的方法，通過接入低電壓電源即可控制電機建立勵磁，將電機轉入發電機狀態以提供電能，從而保證列車在救援回送工況下輔助負載的供電；
3)本發明列車救援回送工況下穩定供電的方法，進一步的通過控制電機根據提供的磁鏈初始值建立實際磁鏈，當實際磁鏈達到預設要求時，向電機輸出一個初始制動力矩，使得電機輸出的電能迅速抬升，同時使電機建立的實際磁鏈值與向電機輸出的磁鏈值達到動態平衡，完成電機勵磁控制，勵磁控制實現簡單，且能夠基于低電壓實現電機的勵磁建立；
4)本發明列車救援回送工況下穩定供電的方法，進一步通過PI閉環控制調節牽引變流器電機的制動力矩以控制電機的發電狀態，基于比例(P)和積分(I)的閉環控制，可以精確的控制電機反饋的電能與輔助負載所消耗的能量達到平衡狀態，保證牽引變流器的中間直流電壓穩定，從而能夠向輔助負載穩定的供電。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實施例列車救援回送工況下穩定供電的方法的實現流程示意圖。
[0013]圖2是本實施例所采用的牽引變流器的結構原理示意圖。
[0014]圖3是本實施例中PI閉環控制調節制動力矩的實現原理示意圖。
[0015]圖4是本發明列車救援回送工況下穩定供電的方法在具體實施例中的實現流程示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但并不因此而限制本發明的保護范圍。
[0017]如圖1所示，本實施例列車救援回送工況下穩定供電的方法，步驟包括:
1)當列車處于救援回送工況時，接入預先設置的低電壓電源至列車的牽引變流器，由牽弓I變流器控制將列車的電機轉為發電機狀態；
2)電機處于發電機狀態時，牽引變流器將電機反饋的電能提供給輔助負載以進行供電，并實時根據輔助負載所消耗的能量調節電機的發電狀態，使得電機反饋的電能與輔助負載所消耗的能量平衡。
[0018]本實施例在列車處于救援回送工況時，通過低電壓控制電機轉入發電機狀態，將列車的動能轉換為電能反饋至牽引變流器，再由牽引變流器將反饋的電能提供給輔助負載，從而在列車救援回送工況下能夠向輔助負載正常供電，同時在電機處于發電機狀態時，通過實時調節電機的發電狀態使電機反饋的電能與輔助負載所消耗的能量平衡，保證牽引變流器能夠向輔助負載穩定供電。
[0019]如圖2所示，本實施例所采用的牽引變流器(Convertor Inverter，CI)采用主輔變一體化設計結構，包括電器開關、濾波中間直流電路、輔變模塊、逆變控制單元和逆變模塊，其中由濾波中間直流電路進行濾波和電能儲存，逆變控制單元用于對逆變模塊進行控制;逆變模塊用于在逆變控制單元的控制下從濾波中間直流電路取電，控制建立電機控制磁場后接收列車動能轉化的電能儲存于濾波中間直流電路;輔變模塊用于從濾波中間直流電路取電，轉換為三相交流電壓后供輔助負載正常工作。當然在其他實施例中，也可以根據實際需求采用其他結構類型的牽引變流器以控制電機發電以及輔助負載供電。
[0020]本實施例中，步驟1)中牽引變流器控制將列車的電機轉為發電機狀態的具體步驟為:
1.1)牽引變流器通過電器開關將低電壓電源接入用于存儲電能的中間直流電路；
1.2 )牽引變流器中逆變模塊從中間直流電路取電后控制電機建立勵磁并進行勵磁控制，且在勵磁控制過程中，若電機的實際磁鏈滿足預設要求，則控制電機轉入執行制動工況以將電機轉為發電機狀態。
[0021]本實施例低電壓電源具體為列車自帶的低電壓電源，低電壓電源具體采用蓄電池，且在牽引變流器CI內部設置有升壓模塊，牽引變流器CI通過閉合接觸器使牽引變流器內部的升壓模塊接入蓄電池，再由升壓模塊進行升壓后將蓄電池能量傳遞至牽引變流器中間直流電路，以建立勵磁需要的中間直流電壓。牽引變流器CI通過電器開關將低電壓電源接入至中間直流電路，在較低的初始中間直流電壓工況(非額定電壓工況)下通過逆變模塊對電機進行勵磁控制，從而通過低電壓即可控制帶轉速的電機建立勵磁，將電機轉換為發電機狀態提供電能，保證列車在救援回送工況下輔助負載的供電。本實施例具體在電機的實際磁鏈達到一預設值MFnl時，控制電機轉入執行制動工況，預設值MFnl具體可根據經驗取值或根據實際工況進行設定，使得電機在達到所需狀態時轉入制動工況。
[0022]本實施例中，步驟1.2)中控制電機建立勵磁并對電機進行勵磁控制的具體步驟為:
1.21)向電機輸出初始勵磁電流，并通過交替發送不同控制脈沖產生旋轉磁場，使得電機根