本發(fā)明涉及控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種通過第三軌無電區(qū)間的控制方法。本發(fā)明還涉及一種通過第三軌無電區(qū)間的控制系統(tǒng)；另外，本發(fā)明還涉及一種具有該控制系統(tǒng)的電動車輛。

背景技術(shù)：

采用第三軌供電的城市軌道交通一般設(shè)置有較多無電區(qū)間進行絕緣分斷，無電區(qū)間長度一般在2-40米不等。城軌車輛在通過無電區(qū)間時其供電電源會暫時中斷，目前暫無公知有效的措施能有效解決其過無電區(qū)問題。

電客車為保證其供電取流的連續(xù)性，普遍利用其多節(jié)車固定編組特性將整列車的高壓電氣母線相聯(lián)接(大母聯(lián))或每一編組高壓電氣母線聯(lián)結(jié)(小母聯(lián))，使動力車的受流器之間的距離超過無電區(qū)間長度，這樣電客車通過無電區(qū)間時至少有一節(jié)動力車的受流器受流其供電電源不會中斷，使其順利通過無電區(qū)間。

電力工程車由于是單節(jié)車獨立運行，兩個受流器之間的距離受單節(jié)車長度限制，當(dāng)無電區(qū)間長度超過兩個受流器之間的距離時，電力工程車的供電肯定會暫時中斷，影響電力工程車正常運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種通過第三軌無電區(qū)間的控制方法，該控制方法可以確保車輛順利通過第三軌無電區(qū)間。本發(fā)明還提供一種通過第三軌無電區(qū)間的控制系統(tǒng)；另外，本發(fā)明還提供一種具有該控制系統(tǒng)的電動車輛。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種通過第三軌無電區(qū)間的控制方法，包括以下步驟：

獲取車輛工況；

當(dāng)所述車輛處于牽引或零位工況時，進入下一步；

當(dāng)所述車輛的中間母線電壓的下降率達到預(yù)設(shè)下降率時，控制高速斷路器斷開；

控制牽引逆變器斷開短接接觸器；

當(dāng)檢測到所述中間母線電壓恢復(fù)正常值時，閉合所述高速斷路器。

相對于上述背景技術(shù)，本發(fā)明提供的控制方法，當(dāng)車輛處于牽引或零位工況，且車輛的中間母線電壓的下降率達到預(yù)設(shè)下降率時，可以認為車輛進入無電區(qū)間，并控制高速斷路器斷開，且控制牽引逆變器斷開短接接觸器，這樣一來，便可以確保車輛正常穩(wěn)定地行駛于無電區(qū)間內(nèi)，避免車輛的中間母線受到較大的沖擊電流，有效確保車輛順利通過第三軌無電區(qū)間。

優(yōu)選地，所述當(dāng)檢測到所述中間母線電壓恢復(fù)正常值時，閉合所述高速斷路器的步驟之后，還包括：

控制所述牽引逆變器閉合預(yù)充電接觸器；

當(dāng)預(yù)充電完成后，閉合所述短接接觸器，并斷開所述預(yù)充電接觸器。

優(yōu)選地，還包括步驟：

當(dāng)所述車輛處于電制動工況時，進入下一步；

獲取電制動瞬間的中間母線電壓值；

根據(jù)所述電壓值進行預(yù)設(shè)操作以控制所述電壓值處于預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)。

優(yōu)選地，所述獲取電制動瞬間的中間母線電壓值的步驟具體為：

控制牽引逆變器與輔助逆變器分別記錄電制動瞬間的中間母線電壓值。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述電壓值進行預(yù)設(shè)操作以控制所述電壓值處于預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)的步驟具體包括：

當(dāng)所述電壓值上升至預(yù)設(shè)上限電壓值時，控制制動電阻接通，以控制所述電壓值在上限范圍之內(nèi)；

當(dāng)所述電壓值下降至預(yù)設(shè)下限電壓值時，控制輔助逆變器停止運行，以控制所述電壓值在下限范圍之內(nèi)。

本發(fā)明還提供一種通過第三軌無電區(qū)間的控制系統(tǒng)，包括：

工況獲取模塊：用于獲取車輛工況；

第一判斷模塊：用于判斷所述車輛是否處于牽引或零位工況；

斷開模塊：用于當(dāng)所述車輛的中間母線電壓的下降率達到預(yù)設(shè)下降率時，控制高速斷路器斷開；并控制牽引逆變器斷開短接接觸器；

閉合模塊：當(dāng)檢測到所述中間母線電壓恢復(fù)正常值時，閉合所述高速斷路器。

優(yōu)選地，還包括：

預(yù)充模塊：用于控制所述牽引逆變器閉合預(yù)充電接觸器；且當(dāng)預(yù)充電完成后，閉合所述短接接觸器，并斷開所述預(yù)充電接觸器。

優(yōu)選地，還包括：

第二判斷模塊：用于判斷所述車輛處于電制動工況；

電壓獲取模塊：用于獲取電制動瞬間的中間母線電壓值；

控制模塊：用于根據(jù)所述電壓值進行預(yù)設(shè)操作以控制所述電壓值處于預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)。

優(yōu)選地，還包括：

上限電壓控制模塊：用于當(dāng)所述電壓值上升至預(yù)設(shè)上限電壓值時，控制制動電阻接通，以控制所述電壓值在上限范圍之內(nèi)；

下限電壓控制模塊：用于當(dāng)所述電壓值下降至預(yù)設(shè)下限電壓值時，控制輔助逆變器停止運行，以控制所述電壓值在下限范圍之內(nèi)。

本發(fā)明還提供一種電動車輛，包括上述任一項所述的通過第三軌無電區(qū)間的控制系統(tǒng)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例所提供的車輛主回路電氣原理示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例所提供的通過第三軌無電區(qū)間的控制方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例所提供的通過第三軌無電區(qū)間的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

請參考圖1、圖2和圖3，圖1為本發(fā)明實施例所提供的車輛主回路電氣原理示意圖；圖2為本發(fā)明實施例所提供的通過第三軌無電區(qū)間的控制方法的流程圖；圖3為本發(fā)明實施例所提供的通過第三軌無電區(qū)間的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

本發(fā)明提供的一種通過第三軌無電區(qū)間的控制方法，主要包括以下步驟，如說明書附圖2所示：

S1、獲取車輛工況；

S2、當(dāng)所述車輛處于牽引或零位工況時，進入下一步；

S3、當(dāng)所述車輛的中間母線電壓的下降率達到預(yù)設(shè)下降率時，控制高速斷路器斷開；

S4、控制牽引逆變器斷開短接接觸器；

S5、當(dāng)檢測到所述中間母線電壓恢復(fù)正常值時，閉合所述高速斷路器。

在介紹本發(fā)明的控制方法之前，如說明書附圖1所示，圖1為本發(fā)明實施例所提供的車輛主回路電氣原理示意圖；可以看出，當(dāng)車輛(例如電力工程車)進入無電區(qū)間后，由于受流器1無法受流，供電電源中斷后，主回路的中間母線電壓變化較復(fù)雜，其主要受車輛運行工況影響：在牽引、零位工況下，由于牽引逆變器6和輔助逆變器11的共同消耗，中間母線電壓會快速下降；在電制動工況下，中間母線電壓變化受牽引逆變器6產(chǎn)生的電制動功率和輔助逆變器11消耗共同影響，若電制動功率大于輔助逆變器11消耗中間電壓將上升，若電制動功率小于輔助逆變器11消耗中間電壓將下降。除此之外，限流電阻10與短接接觸器5并聯(lián)，并且限流電阻10與預(yù)充電接觸器4串聯(lián)。

當(dāng)電力工程車再次進入有電區(qū)間時，如果高速斷路器2未斷開，由于牽引逆變器6內(nèi)部的支撐電容9的存在，中間母線將產(chǎn)生較大的沖擊電流，當(dāng)?shù)谌壘W(wǎng)壓和中間母線電壓差差值過大時，大沖擊電流將導(dǎo)致高速斷路器3因過流自動分斷，嚴重時還可能會燒損熔斷器2。

第三軌無電區(qū)一般較短，電力工程車通過的時間也非常短，大電流沖擊產(chǎn)生的時間與電力工程車進入有電區(qū)間的延時時間非常小。在無地面信號提前預(yù)警的前提下，若要順利通過無電區(qū)，電力工程車對無電區(qū)的判斷和采取處理措施的時間要求非常高。

通過上述，本發(fā)明所提供的通過第三軌無電區(qū)間的控制方法，在牽引和電制動工況下，機車進入無電區(qū)間后，由于牽引和輔助負載的消耗，中間母線電壓會快速下降，電壓下降率的最小極值一般出現(xiàn)在零位工況下，牽引逆變器6判斷電壓下降率參考值應(yīng)小于該值，中間母線電壓的下降率達到預(yù)設(shè)下降率時，先牽引封鎖后直接斷開高速斷路器3，并向網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)8發(fā)送過無電區(qū)間信號，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)8接收到該信號后停止輸出高速斷路器3閉合指令。

在上述過程中，可以由牽引逆變器6和輔助逆變器11根據(jù)電力工程車當(dāng)前運用工況，分別獨立進行控制。

在牽引和零位工況下，牽引逆變器6實時監(jiān)測中間母線電壓下降率，若下降較快，則判定電力工程車進入無電區(qū)，由其通過硬件禁止高速斷路器3閉合，同時向機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)8發(fā)送過無電區(qū)間信號。

高速斷路器3分斷后，牽引逆變器6斷開短接接觸器5，輔助逆變器11自動停止工作。

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)8接收到牽引逆變器6的過無電區(qū)間信號后復(fù)位高速斷路器3閉合指令，并向牽引逆變器6發(fā)送確認信號；牽引逆變器6確認后通過硬件允許高速斷路器3重新閉合，高速斷路器3依然處于斷開狀態(tài)。

牽引逆變器6發(fā)出過無電區(qū)間信號后，在一定時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)8若檢測到網(wǎng)壓恢復(fù)，則重新自動閉合高速斷路器3。

高速斷路器3閉合后，牽引逆變器6閉合預(yù)充電接觸器4，進行預(yù)充電，預(yù)充電完成后，閉合短接接觸器5并斷開預(yù)充電接觸器4，重新輸出牽引力；輔助逆變器11自動重新工作。過無電區(qū)間成功結(jié)束，電力工程車繼續(xù)正常運行。

也就是說，當(dāng)電力工程車再次進入有電區(qū)間后，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)8會監(jiān)測到網(wǎng)壓恢復(fù)正常重新控制高速斷路器3閉合。牽引逆變器6檢測到高速斷路器3閉合后先閉合預(yù)充電接觸器4，對支撐電容9進行限流預(yù)充電處理，預(yù)充電完成后，控制短接接觸器5閉合同時斷開預(yù)充電接觸器4，并解除牽引封鎖重新輸出牽引力。電力工程車通過無電區(qū)的時間一般較短，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)8控制高速斷路器3自動閉合增加時間限制，可提高安全可靠性。

在電制動工況下，當(dāng)電制動所產(chǎn)生的功率小于輔助負載消耗時，此時中間母線的電壓值會下降，當(dāng)輔助逆變器11檢測到下降相對值到一定范圍，輔助逆變器11封鎖輸出，當(dāng)電壓恢復(fù)到高于初始值時，輔助逆變器11解除封鎖，從而達到控制中間母線電壓值的下降范圍。當(dāng)電制動所產(chǎn)生的功率大于輔助負載消耗時，主回路的中間母線的電壓值會上升，當(dāng)牽引逆變器11檢測到上升相對值到一定范圍，牽引逆變器6控制制動電阻投入，從而達到控制中間母線的電壓值的上升范圍。由于中間網(wǎng)壓維持在一定范圍內(nèi)，電力工程車通過無電區(qū)的供電中斷不影響其正常運行。

在上述過程中，當(dāng)中間母線的電壓值上升至預(yù)設(shè)上限電壓值時，控制制動電阻接通，以控制所述電壓值在上限范圍之內(nèi)；當(dāng)中間母線的電壓值下降至預(yù)設(shè)下限電壓值時，控制輔助逆變器停止運行，以控制所述電壓值在下限范圍之內(nèi)。

需要說明的是，上文所述的預(yù)設(shè)上限電壓值、預(yù)設(shè)下限電壓值、上限范圍以及下限范圍可以根據(jù)不同機車的具體情況而定，本文并不作出具體限制。

由上述可以看出，本發(fā)明的控制方法均是基于機車的中間母線的電壓值為依據(jù)，根據(jù)機車運行工況分別控制。

在電制動工況下，牽引逆變器6和輔助逆變器11可以同時獨立記錄電制動瞬間的中間母線電壓值(電制動施加時中間母線電壓等同于第三軌網(wǎng)壓)，若電壓上升至預(yù)設(shè)上限電壓值時，牽引逆變器6控制制動電阻7投入，將中間電壓維持在上限范圍內(nèi)；若電壓下降超過下限電壓值時，輔助逆變器11暫時停止工作，將中間電壓維持在下限范圍內(nèi)。由于中間母線的網(wǎng)壓維持在第三軌網(wǎng)壓的范圍內(nèi)，電力工程車通過無電區(qū)的供電中斷不影響其正常運行。

下面對本發(fā)明實施例提供的通過第三軌無電區(qū)間的控制系統(tǒng)進行介紹，下文描述的控制系統(tǒng)與上文所述的控制方法可以相互對照。

本發(fā)明提供的一種通過第三軌無電區(qū)間的控制系統(tǒng)，主要包括：

工況獲取模塊100：用于獲取車輛工況；

第一判斷模塊200：用于判斷所述車輛是否處于牽引或零位工況；

斷開模塊300：用于當(dāng)所述車輛的中間母線電壓的下降率達到預(yù)設(shè)下降率時，控制高速斷路器斷開；并控制牽引逆變器斷開短接接觸器；

閉合模塊400：當(dāng)檢測到所述中間母線電壓恢復(fù)正常值時，閉合所述高速斷路器。

優(yōu)選地，還包括：

預(yù)充模塊：用于控制所述牽引逆變器閉合預(yù)充電接觸器；且當(dāng)預(yù)充電完成后，閉合所述短接接觸器，并斷開所述預(yù)充電接觸器。

優(yōu)選地，還包括：

第二判斷模塊：用于判斷所述車輛處于電制動工況；

電壓獲取模塊：用于獲取電制動瞬間的中間母線電壓值；

控制模塊：用于根據(jù)所述電壓值進行預(yù)設(shè)操作以控制所述電壓值處于預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)。

優(yōu)選地，還包括：

上限電壓控制模塊：用于當(dāng)所述電壓值上升至預(yù)設(shè)上限電壓值時，控制制動電阻接通，以控制所述電壓值在上限范圍之內(nèi)；

下限電壓控制模塊：用于當(dāng)所述電壓值下降至預(yù)設(shè)下限電壓值時，控制輔助逆變器停止運行，以控制所述電壓值在下限范圍之內(nèi)。

本發(fā)明還提供一種電動車輛，包括上述任一項所述的通過第三軌無電區(qū)間的控制系統(tǒng)。

說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述較為簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

專業(yè)人員還可以進一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結(jié)合來實現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件的方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計約束條件。專業(yè)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應(yīng)認為超出本發(fā)明的范圍。

以上對本發(fā)明所提供的電動車輛及其通過第三軌無電區(qū)間的控制系統(tǒng)與控制方法進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。