電力機車受電弓離線處理方法、處理系統和電力機車的製作方法
2023-12-02 12:45:46
專利名稱：電力機車受電弓離線處理方法、處理系統和電力機車的製作方法
技術領域：
本發明涉及電力機車控制技術，特別地涉及一種電力機車受電弓離線處理方法、處理系統和電力機車。
背景技術：
在電氣化鐵路中，接觸網是電氣化鐵道的主要供電設備，電力機車通過接觸網取得電能。機車車頂上安裝有受電弓，通過受電弓與接觸網導線接觸以從接觸網獲取電能，在通過機車上設置的變壓器、整流器等設備對從接觸網引入的電壓進行變換整流後提供給機車上的電機，為機車提供牽引動力，進而通過電力機車牽引各節列車運行。在列車運行過程中，受電弓與接觸網是否可靠接觸對整個電氣化鐵路運營系統的正常運作起著非常重要的作用。但是，當機車的運行速度在100km/h以上時，受電弓瞬時脫離接觸導線不可避免，而受電弓與接觸導線的脫離會造成機車供電時斷時續，如不做任何處理，將會造成對從接觸網引入電壓進行整流的脈寬調製(Pulse Width Modulation,簡稱PWM)整流器工作異常，因此，造成列車不正常的減速或加速，影響列車的穩定運行。
發明內容
本發明第一個方面是提供一種電力機車受電弓離線處理方法，包括:採集機車上的脈寬調製整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值；將當前時刻的輸入電壓值與上一米集時刻的輸入電壓值相比較以產生輸入電壓變化值、將當前時刻的輸入電壓頻率值與上一採集時刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產生輸入電壓頻率變化值和/或將當前時刻的輸入電流值與上一採集時刻的輸入電流值相比較以產生輸入電流變化值；當所述輸入電壓變化值大於設定的電壓變化閾值、所述輸入電壓頻率變化值大於設定的電壓頻率變化閾值和/或所述輸入電流變化值大於設定的電流變化閾值時，輸出控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的逆變器和/或脈寬調製整流器停止工作。本發明另一個方面是提供一種電力機車受電弓離線處理系統，包括:第一採集模塊，與機車上的脈寬調製整流器的輸入端相連，用於採集脈寬調製整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值；存儲模塊，與所述第一採集模塊相連，用於存儲採集的所述輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值；比較模塊，與所述存儲模塊相連，用於將當前時刻的輸入電壓值與上一採集時刻的輸入電壓值相比較以產生輸入電壓變化值、將當前時刻的輸入電壓頻率值與上一採集時刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產生輸入電壓頻率變化值和/或將當前時刻的輸入電流值與上一採集時刻的輸入電流值相比較以產生輸入電流變化值；第一判斷模塊，與所述比較模塊相連，用於當判斷出所述輸入電壓變化值大於設定的電壓變化閾值、所述輸入電壓頻率變化值大於設定的電壓頻率變化閾值和/或所述輸入電流變化值大於設定的電流變化閾值時，輸出控制信號並傳送給控制器；控制器，與所述第一判斷模塊相連，根據接收到的所述控制信號控制機車上的逆變器和/或脈寬調製整流器停止工作。本發明又一個方面是提供一種電力機車，包括受電弓、變壓器、脈寬調製整流器、逆變器和電機，其中，所述受電弓設置於所述機車車頂，用於與鐵路接觸網導線相連；所述變壓器的輸入端與所述受電弓相連，所述變壓器的輸出端與所述脈寬調製整流器的輸入端之間設置有主接觸器開關和充電接觸器開關；所述脈寬調製整流器的輸出端與所述逆變器的輸入端之間設置有電容，所述逆變器的輸出端與所述電機相連；還包括本發明提供的機車受電弓離線處理系統，所述處理系統中的第一採集模塊與所述脈寬調製整流器的輸入端相連。本發明提供的電力機車受電弓離線處理方法、處理系統和電力機車，通過採集PWM整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值，並將當前時刻的上述值與前一時刻採集的值進行比較，當輸入電壓值變化值、輸入電壓頻率值變化值和/或輸入電流值變化值大於設定的相應變化閾值時，判定受電弓離線，以輸出控制信號控制逆變器和/或脈寬調製整流器停止工作，提高列車運行的穩定性。
圖1為本發明實施例所提供的電力機車中供電系統的部分電路原理圖；圖2為本發明實施例所提供的電力機車受電弓離線處理方法的流程圖；圖3為本發明另一實施例所提供的電力機車受電弓離線處理方法的流程圖；圖4為本發明實施例所提供的電力機車受電弓離線處理系統的方框圖；圖5為本發明另一實施例所提供的電力機車受電弓離線處理系統的方框圖。
具體實施例方式現有電力機車中通過受電弓與接觸網導線接觸以從接觸網獲取或回饋電能，圖1為本發明實施例所提供的電力機車中供電系統的部分電路原理圖，如圖1所示，該供電系統包括變壓器1、PWM整流器2、逆變器3和電機4。變壓器I的輸入端與受電弓(圖中未示出)相連，變壓器I的輸出端與PWM整流器2的輸入端之間設置有主接觸器開關5和充電接觸器開關6 ;PWM整流器2的輸出端與逆變器3的輸入端之間設置有兩個並聯的電容7和濾波電路8，逆變器3的輸出端與電機4相連。當列車在牽引狀態下時，列車從接觸網獲取能量，此時，通過變壓器I對從接觸網引入的電壓進行變換，並通過PWM整流器2對經過變壓器I變換後的電壓進行整流後輸出直流電壓，通過濾波電路8濾除經過PWM整流器2整流後輸出電壓中的紋波，再通過逆變器3將PWM整流器輸出的直流電壓轉換成交流電壓後提供給機車中的電機4，進而通過電機為機車提供牽引力，以牽引各節車體。
當列車在制動狀態下時，列車向接觸網回饋能量，此時，通過電機4將列車的運動機械能轉換成電能，通過電機4的輸入端輸出交流電壓，逆變器3將該交流電壓轉變為直流電壓後經過濾波電路8給PWM整流器2的輸出端，通過PWM整流器2將直流電壓變化成交流電壓後給變壓器I的輸出側，經過變壓器I的變壓後經受電弓回饋給接觸網。並且，在圖1所示的電路中，PWM整流器2的輸出端與逆變器的輸入端之間設置有兩個並聯的電容7，該兩個並聯的電容7可起到穩定逆變器3輸入端電壓的作用，以為電機4的運行提供穩定的工作電壓，並且，可對PWM整流器2與逆變器3之間的電流起到緩衝作用。當然，本實施例中是設置兩個並聯電容，也可以根據需要設置一個電容，或多個電容以實現上述的功能，並不限於本實施例所示的方式。在啟動PWM整流器2之前，需要首先為兩個電容7充電，而為該兩個電容7充電過程中充電電流不能過大，以免損壞電容，因此，首先閉合充電接觸器開關6，在充電接觸器開關6中串聯一限流電阻，通過該限流電阻將對兩個電容7的充電電流保持在合適的範圍；通過流過PWM整流器2中各二極體的電流為兩個電容7充電，當兩個電容7充滿電荷後，再，啟動PWM整流器2，閉合主接觸器開關5，斷開充電接觸器開關6，變壓器I的輸出電壓直接作為PWM整流器2的輸入電壓，然後啟動逆變器3，通過PWM整流器2和逆變器3的整流逆變後為電機提供交流工作電壓。本發明實施例提供了一種機車受電弓離線處理方法，該處理方法可應用於現有多種形式的電力機車中以對機車受電弓離線的情況進行處理，為列車安全平穩行駛提供保障，上述如圖1所示僅是一種典型電力機車中供電系統的電路圖。圖2為本發明實施例所提供的電力機車受電弓離線處理方法的流程圖，如圖2所示，該方法具體包括:步驟100、採集機車上的脈寬調製整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值。可通過電壓傳感器或電壓表等裝置實時或按設定周期採集脈寬調製整流器的輸入電壓值，通過頻率採集裝置實時或按設定周期採集輸入電壓頻率值，通過電流傳感器或電流表等裝置實時或按設定周期採集輸入電流值。步驟101、將當前時刻的輸入電壓值與上一採集時刻的輸入電壓值相比較以產生輸入電壓變化值、將當前時刻的輸入電壓頻率值與上一採集時刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產生輸入電壓頻率變化值和/或將當前時刻的輸入電流值與上一採集時刻的輸入電流值相比較以產生輸入電流變化值。步驟102、當輸入電壓變化值大於設定的電壓變化閾值、輸入電壓頻率變化值大於設定的電壓頻率變化閾值和/或輸入電流變化值大於設定的電流變化閾值時，輸出控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的逆變器和/或脈寬調製整流器停止工作。該輸入電壓變化值可以是多種方式計算出的，例如，可以是當前時刻的輸入電壓值與上一採集時刻的輸入電壓值的差值，或者是，計算當前時刻的輸入電壓值與上一採集時刻的輸入電壓值之間的差值的絕對值；並且，計算該絕對值與上一採集時刻的輸入電壓值的比值以產生輸入電壓變化值。同樣道理，該輸入電壓頻率變化值也可以是多種方式計算出的，例如，可以是當前時刻的輸入電壓頻率值與上一採集時刻的輸入電壓頻率值的差值，或者是，計算當前時刻的輸入電壓頻率值與上一採集時刻的輸入電壓頻率值之間的差值的絕對值；並且，計算該絕對值與上一採集時刻的輸入電壓頻率值的比值以產生輸入電壓頻率變化值。該輸入電流變化值也可以是多種方式計算出的，例如，可以是當前時刻的輸入電流值與上一採集時刻的輸入電流值的差值，或者是，計算當前時刻的輸入電流值與上一採集時刻的輸入電流值之間的差值的絕對值；並且，計算該絕對值與上一採集時刻的輸入電流值的比值以產生輸入電流變化值。PWM整流器的輸入端的電壓是變壓器對接觸網引入電壓進行變壓後的電壓，而接觸網的電壓會存在波動，通過將當前時刻的輸入電壓值與前一採集時刻的輸入電壓值相比較可判斷該電壓波動是否在正常範圍內。該設定的電壓變化閾值以接觸網電壓波動引起的電壓變化為參考，通常以大於該接觸網電壓波動引起的輸入電壓變化值作為電壓變化閾值。如果在列車運行過程中受電弓瞬時離線，也就是受電弓與接觸網導線相脫離，會造成PWM整流器的輸入電壓突然變化，或者是突然增大或者是突然減小。因此，如果輸入電壓變化值超過設定的電壓變化閾值，可判斷受電弓瞬時離線，此時，輸出控制信號控制逆變器和/或PWM整流器停止工作，控制器可以為電力機車中設置於司機室的控制裝置，也可以另外設置一可編程控制器或者計算機等作為控制器。通過控制器輸出的控制信號控制逆變器和PWM整流器停止工作的方式有多種，例如，可通過控制器控制逆變器輸入端與PWM整流器輸出端之間的控制開關斷開以控制逆變器停止工作，或者通過控制器控制逆變器的輸出端與電機相連的開關斷開以控制逆變器停止工作，也可以通過控制器控制斷開逆變器的觸發電路控制逆變器停止工作。可通過控制器控制斷開PWM整流器的觸發電路控制PWM整流器停止工作。同理，受電弓瞬時離線也會造成輸入電壓頻率和輸入電流的突然變化，如果輸入電壓頻率變化值大於設定的電壓頻率變化閾值，或者是輸入電流變化值大於設定的輸入電流變化閾值時，均可判斷受電弓瞬時離線。當然，可採用輸入電壓變化值、輸入電壓頻率變化值或輸入電流變化值其中的一種是否大於相應的變化閾值的情況作為受電弓瞬時離線的判斷條件，也可將上述的兩種或三種是否同時大於相應的變化閾值作為判斷條件，以減小通過一種情況進行判斷可能造成
的誤差。列車在運行過程中，如果受電弓瞬時離線，會造成PWM整流器的輸入電壓和輸入電流的突然變化，也會導致逆變器的輸入端的電壓和電流的突然變化，若不控制逆變器和/或PWM整流器停止工作，會造成逆變器和/或PWM整流器工作異常，也會影響逆變器和/或PWM整流器中的各器件(例如，晶閘管或二極體等)的使用壽命，甚至損壞各器件。因此，影響列車的穩定運行，而本實施提供的機車受電弓離線處理方法正是為了避免此種情況發生。通過採集PWM整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值，並將當前時刻的上述值與前一時刻採集的值進行比較，當輸入電壓值變化值、輸入電壓頻率值變化值和/或輸入電流值變化值大於設定的相應變化閾值時，判定受電弓離線，以輸出控制信號控制逆變器和/或PWM整流器停止工作，提高列車運行的穩定性。
並且，如圖1所示，當機車在牽引狀態下時，列車從接觸網獲取能量，如果此時受電弓瞬時離線，如不輸出控制信號控制逆變器3停止工作，由於兩並聯的電容7中存儲有電荷，兩個電容7會放電，因此，通過兩個電容7為逆變器3提供電壓，逆變器3將會把兩個電容7上的電荷短時間內消耗完畢，而如果兩個電容7的電荷消耗完畢，或者兩個電容7因釋放電荷使兩個電容7兩端的電壓值低於限定值時，則需要重新為兩個電容7充電，為兩個電容7充電的過程，上述已有描述，再次不再贅述。由於需要先為兩個電容7充電，時間相對較長，一般需要幾十秒，甚至是一分鐘，而在該這段時間內電機4也停止運轉，機車不再有牽引力，會造成機車相對長得一段時間內減速，因此影響列車正常運行。當然，如果受電弓瞬時離線，控制逆變器3和PWM整流器2停止工作也會造成機車減速，但是，由於受電弓瞬時離線時間較短，通常為若干毫秒，當受電弓重新與接觸網導線接觸後，逆變器3和PWM整流器2會重新開始工作，啟動電機4。而從受電弓離線至與接觸網導線重新接觸後至重新啟動電機4的時間遠遠小於為兩個電容7重新充電所需的時間，因此，對列車運行的影響也相對較小。當列車在制動狀態下時，列車向接觸網回饋能量，如果此時受電弓瞬時離線，如不輸出控制信號控制逆變器3停止工作，此時，電機4將把列車的機械能轉換成電能後，通過逆變器3輸出直流電壓後將會為兩個電容7充電，而兩個電容7上已經存儲有電荷，而此時由於制動的衝擊作用再為兩個電容7充電，有可能損壞兩個電容7，進而影響機車供電系統的正常運行，最終影響列車的安全平穩運行。當列車處於慣性滑行狀態下時，如果開始滑行速度較快，此時，也可能發生受電弓瞬時離線的情況，但此時，只有PWM整流器2工作，逆變器3和電機4都已停止工作，因此，這時只需通過控制器控制PWM整流器2停止工作即可。由上述分析可知，無論列車處於牽引狀態、制動狀態還是滑行狀態，如果不使逆變器和/或PWM整流器停止工作，都會影響列車的正常運行，而本實施提供的機車受電弓離線處理方可避免此種情況發生。當然，該處理方法並非僅僅適用於設置有圖1所示的供電系統的電力機車，只要是符合該處理方法工作原理的電力機車上均可適用。圖3為本發明另一實施例所提供的電力機車受電弓離線處理方法的流程圖，如圖3所示，在上述實施例的基礎上，進一步的，該離線處理方法中，當輸出控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的逆變器和脈寬調製整流器停止工作之後還包括:步驟103、控制器產生開始採集信號以採集機車上的脈寬調製整流器輸出端的電容兩端的電壓值；步驟104、當該電壓值小於設定的電壓閾值時，輸出第一斷開控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的主接觸器開關斷開或在輸出第一斷開控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的主接觸器開關斷開的同時輸出第二斷開控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的充電接觸器開關斷開。該設定的電壓閾值以PWM整流器輸出端電容充滿電荷後兩端的電壓為參考，該電壓閾值與為電容充電的PWM整流器的輸入電壓大小有關。現有的電力機車中，主接觸器開關為設置在機車上的變壓器輸出端和PWM整流器的輸入端之間的開關，充電接觸器開關可為與該主接觸器開關並聯的開關或者與其他形式連接的開關，並且，通常在該充電接觸器開關中串聯一限流電阻。在PWM整流器的輸出端通常設置有電容，該電容可對PWM整流器的輸出端輸出的電壓起到緩衝作用。當控制器控制機車上的逆變器和PWM整流器停止工作之後進一步的產生開始採集信號，此時，可通過電壓採集裝置開始採集機車上的PWM整流器輸出端的電容兩端的電壓值，當PWM整流器的輸出端電容兩端的電壓值小於設定的電壓值時，需要重新啟動PWM整流器和逆變器。由於對於機車上供電系統的電路設計而言，主接觸器開關在此刻之前通常為閉合狀態，而充電接觸器開關在此刻之前可能為閉合狀態也可能為斷開狀態，因此，可輸出第一斷開控制信號以通過控制器控制機車上的主接觸器開關斷開，或者是在輸出第一斷開控制信號控制主接觸器開關斷開的同時輸出第二斷開控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的充電接觸器開關斷開。因為，如果此時不斷開主接觸器開關，將會通過很大的電流為該電容充電，因而影響電容的使用壽命甚至損壞電容，影響整個供電線路的正常工作，最終影響列車的安全平穩運行。本發明實施例還提供了一種電力機車受電弓離線處理系統，該離線處理系統可執行本發明實施例提供的電力機車受電弓離線處理方法，圖4為本發明實施例所提供的電力機車受電弓離線處理系統的方框圖，如圖4所示，該處理系統包括第一採集模塊20、存儲模塊21、比較模塊22、第一判斷模塊23和控制器24。第一採集模塊20與機車上的脈寬調製整流器的輸入端相連，用於採集脈寬調製整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值；存儲模塊21與第一採集模塊20相連，用於存儲採集的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值。比較模塊22與存儲模塊21相連，用於將當前時刻的輸入電壓值與上一採集時刻的輸入電壓值相比較以產生輸入電壓變化值、將當前時刻的輸入電壓頻率值與上一採集時刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產生輸入電壓頻率變化值和/或將當前時刻的輸入電流值與上一採集時刻的輸入電流值相比較以產生輸入電流變化值。第一判斷模塊23與比較模塊22相連，用於當判斷出輸入電壓變化值大於設定的電壓變化閾值、輸入電壓頻率變化值大於設定的電壓頻率變化閾值和/或輸入電流變化值大於設定的電流變化閾值時，輸出控制信號並傳送給控制器24。控制器24與第一判斷模塊23相連，根據接收到的控制信號控制機車上的逆變器和/或脈寬調製整流器停止工作。本發明實施例提供的電力機車受電弓離線處理系統，通過第一採集模塊採集PWM整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值，並通過存儲模塊將採集的上述各個值進行存儲以便後續比較模塊調用；比較模塊將當前時刻的上述值與前一時刻採集的值進行比較，將比較結果傳送給判斷模塊，進而當判斷模式判斷出輸入電壓值變化值、輸入電壓頻率值變化值和/或輸入電流值變化值大於設定的相應變化閾值時，判定受電弓離線，以輸出控制信號，並通過控制器控制逆變器和/或脈寬調製整流器停止工作，提供列車運行的穩定性。圖5為本發明另一實施例所提供的電力機車受電弓離線處理系統的方框圖，如圖5所示，在上述實施例的基礎上，進一步的，第一採集模塊20包括輸入電壓採集模塊201、輸入電壓頻率採集模塊202和/或輸入電流採集模塊203 ;其中，
輸入電壓採集模塊201用於採集機車上的脈寬調製整流器的輸入電壓值；輸入電壓頻率採集模塊202用於採集機車上的脈寬調製整流器的輸入電壓頻率值；輸入電流採集模塊203用於採集機車上的脈寬調製整流器的輸入電流值。並且，比較模塊22可進一步的包括第一比較子單元221、第二比較子單元222和/或第三比較子單元223 ;其中，第一比較子單元221用於將當前時刻的輸入電壓值與上一採集時刻的輸入電壓值相比較以產生輸入電壓變化值；第二比較子單元222用於將當前時刻的輸入電壓頻率值與上一採集時刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產生輸入電壓頻率變化值；第三比較子單元223用於將當前時刻的輸入電流值與上一採集時刻的輸入電流值相比較以產生輸入電流變化值。如圖5所示，該處理系統中還可以進一步的包括:第二採集模塊25和第二判斷模塊26。第二採集模塊25分別與控制器24和機車上的脈寬調製整流器輸出端的電容(圖中未示出)相連，用於在接收到控制器24產生的開始採集信號後採集電容兩端的電壓值。第二判斷模塊26分別與第二採集模塊25和控制器24相連，用於當判斷出電壓值小於設定的電壓閾值時，輸出第一斷開控制信號並傳送給控制器24以通過控制器24控制機車上的接觸器開關斷開或在輸出第一斷開控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的主接觸器開關斷開的同時輸出第二斷開控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的充電接觸器開關斷開。本實施例中，當控制器控制機車上的逆變器和/或脈寬調製整流器停止工作之後進一步的產生開始採集信號，此時，通過第二採集模塊採集PWM整流器的輸出端電容兩端的電壓值，並通過第二判斷模塊判斷採集的電壓值與設定的電壓閾值大小，當判斷出PWM整流器的輸出端電容兩端的電壓值小於設定的電壓值時需要斷開主接觸器開關，或同時斷開充電接觸器開關，並重新啟動PWM整流器和逆變器。上述實施例中所述的第一採集模塊、比較模塊、第一判斷模塊、第一比較子單元、第二比較子單元、第三比較子單元、第二採集模塊和第二判斷模塊，均可通過相關電路或者設置用相應程序指令的硬體實現，例如，可編程控制器或者計算機等。可通過電壓傳感器或電壓表等裝置作為輸入電壓採集模塊；將包含相應程序的硬體裝置作為輸入電壓頻率採集裝置；將電流傳感器或電流表等裝置作為輸入電流採集模塊。當然，也可將上述的各種模塊和裝置集成在現有列車的控制系統中，作為列車整個控制系統的一部分。存儲模塊可以採用光碟、硬碟或者計算機中設置的緩存器等實現；控制器可以採用計算機、可編程控制器或者是電力機車中設置的已有控制裝置實現。本發明實施例還提供了一種電力機車，包括受電弓、變壓器、脈寬調製整流器、逆變器和電機，其中，受電弓設置於機車車頂，用於與鐵路接觸網導線相連；變壓器的輸入端與受電弓相連，變壓器的輸出端與脈寬調製整流器的輸入端之間設置有主接觸器和充電接觸器；脈寬調製整流器的輸出端與逆變器的輸入端之間設置有電容，逆變器的輸出端與電機相連；還包括本發明實施例提供的機車受電弓離線處理系統，該處理系統中的第一採集模塊與脈寬調製整流器的輸入端相連。該電力機車，通過設置本發明實施例提供的電力機車受電弓離線處理系統，可提高列車運行的穩定性。最後應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。
權利要求
1.一種電力機車受電弓離線處理方法，其特徵在於，包括:採集機車上的脈寬調製整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值；將當前時刻的輸入電壓值與上一米集時刻的輸入電壓值相比較以產生輸入電壓變化值、將當前時刻的輸入電壓頻率值與上一採集時刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產生輸入電壓頻率變化值和/或將當前時刻的輸入電流值與上一採集時刻的輸入電流值相比較以產生輸入電流變化值； 當所述輸入電壓變化值大於設定的電壓變化閾值、所述輸入電壓頻率變化值大於設定的電壓頻率變化閾值和/或所述輸入電流變化值大於設定的電流變化閾值時，輸出控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的逆變器和/或脈寬調製整流器停止工作。
2.根據權利要求1所述的電力機車受電弓離線處理方法，其特徵在於， 將當前時刻的輸入電壓值與上一米集時刻的輸入電壓值相比較以產生輸入電壓變化值包括:計算當前時刻的輸入電壓值與上一採集時刻的輸入電壓值之間的差值的絕對值；計算該絕對值與所述上一採集時刻的輸入電壓值的比值以產生輸入電壓變化值。
3.根據權利要求1或2所述的電力機車受電弓離線處理方法，其特徵在於， 將當前時刻的輸入電壓頻率值與上一採集時刻的輸入電壓頻率值相比較以產生輸入電壓頻率變化值包括: 計算當前時刻的輸入電壓頻率值與上一採集時刻的輸入電壓頻率值之間的差值的絕對值； 計算該絕對值與所述上一採集時刻的輸入電壓頻率值的比值以產生輸入電壓頻率變 化值。
4.根據權利要求1或2所述的電力機車受電弓離線處理方法，其特徵在於， 將當前時刻的輸入電流值與上一採集時刻的輸入電流值相比較以產生輸入電流變化值包括: 計算當前時刻的輸入電流值與上一採集時刻的輸入電流值之間的差值的絕對值； 計算該絕對值與所述上一採集時刻的輸入電流值的比值以產生輸入電流變化值。
5.根據權利要求1或2所述的電力機車受電弓離線處理方法，其特徵在於， 當輸出控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的逆變器和/或脈寬調製整流器停止工作之後還包括: 控制器產生開始採集信號以採集機車上的脈寬調製整流器輸出端的電容兩端的電壓值； 當所述電壓值小於設定的電壓閾值時，輸出第一斷開控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的主接觸器開關斷開或在輸出第一斷開控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的主接觸器開關斷開的同時輸出第二斷開控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的充電接觸器開關斷開。
6.一種電力機車受電弓離線處理系統，其特徵在於，包括: 第一採集模塊，與機車上的脈寬調製整流器的輸入端相連，用於採集脈寬調製整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值； 存儲模塊，與所述第一採集模塊相連，用於存儲採集的所述輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值； 比較模塊，與所述存儲模塊相連，用於將當前時刻的輸入電壓值與上一採集時刻的輸入電壓值相比較以產生輸入電壓變化值、將當前時刻的輸入電壓頻率值與上一採集時刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產生輸入電壓頻率變化值和/或將當前時刻的輸入電流值與上一採集時刻的輸入電流值相比較以產生輸入電流變化值； 第一判斷模塊，與所述比較模塊相連，用於當判斷出所述輸入電壓變化值大於設定的電壓變化閾值、所述輸入電壓頻率變化值大於設定的電壓頻率變化閾值和/或所述輸入電流變化值大於設定的電流變化閾值時，輸出控制信號並傳送給控制器； 控制器，與所述第一判斷模塊相連，根據接收到的所述控制信號控制機車上的逆變器和/或脈寬調製整流器停止工作。
7.根據權利要求6所述的機車受電弓離線處理系統，其特徵在於: 所述第一採集模塊包括輸入電壓採集模塊、輸入電壓頻率採集模塊和/或輸入電流採集模塊；其中， 所述輸入電壓採集模塊用於採集機車上的脈寬調製整流器的輸入電壓值； 所述輸入電壓頻率採集模塊用於採集機車上的脈寬調製整流器的輸入電壓頻率值； 所述輸入電流採集模塊用於採集機車上的脈寬調製整流器的輸入電流值。
8.根據權利要求6或7所述的機車受電弓離線處理系統，其特徵在於: 所述比較模塊包括第一比較子單元、第二比較子單元和/或第三比較子單元；其中，所述第一比較子單元用於將所述當前時刻的輸入電壓值與上一採集時刻的輸入電壓值相比較以產生輸入電壓變化值； 所述第二比較子單元用於將所述當前時刻的輸入電壓頻率值與上一採集時刻的歷史輸入電壓頻率值相比較以產生輸入電壓頻率變化值； 所述第三比較子單元用於將所述當前時刻的輸入電流值與上一採集時刻的輸入電流值相比較以產生輸入電流變化值。
9.根據權利要求6或7所述的機車受電弓離線處理系統，其特徵在於，還包括: 第二採集模塊，分別與控制器和所述機車上的脈寬調製整流器輸出端的電容相連，用於在接收到控制器產生的開始採集信號後採集電容兩端的電壓值； 第二判斷模塊，分別與所述第二採集模塊和控制器相連，用於當判斷出所述電壓值小於設定的電壓閾值時，輸出第一斷開控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的主接觸器開關斷開，或在輸出第一斷開控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的主接觸器開關斷開的同時輸出第二斷開控制信號並傳送給控制器以通過控制器控制機車上的充電接觸器開關斷開。
10.一種電力機車，包括受電弓、變壓器、脈寬調製整流器、逆變器和電機，其中，所述受電弓設置於所述機車車頂，用於與鐵路接觸網導線相連；所述變壓器的輸入端與所述受電弓相連，所述變壓器的輸出端與所述脈寬調製整流器的輸入端之間設置有主接觸器開關和充電接觸器開關；所述脈寬調製整流器的輸出端與所述逆變器的輸入端之間設置有電容，所述逆變器的輸出端與所述電機相連；其特徵在於，還包括權利要求6-9任一項所述的機車受電弓離線處理系統，所述處理系統中的第一採集模塊與所述脈寬調製整流器的輸入端相連。
全文摘要
本發明公開了一種電力機車受電弓離線處理方法、處理系統和電力機車，該離線處理方法，通過採集PWM整流器的輸入電壓值、輸入電壓頻率值和/或輸入電流值，並將當前時刻的上述值與前一時刻採集的值進行比較，當輸入電壓值變化值、輸入電壓頻率值變化值和/或輸入電流值變化值大於設定的相應變化閾值時，判定受電弓離線，以輸出控制信號控制逆變器和/或脈寬調製整流器停止工作，提高列車運行的穩定性。
文檔編號B61C3/00GK103085666SQ20111034452
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者王雪迪, 耿輝, 徐從謙 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發中心