[发明专利]架线式供电机车的逆变控制系统

说明书

技术领域

本发明属于架线式供电机车领域，尤其是一种架线式供电机车的逆变控制系统。

背景技术

在架线式供电机车领域，由于受电网供电条件和长大线路的分区供电模式限制，受电弓(前端取电器)不可避免地面临短时脱弓或经过无电分区形成短时失电现象，经常会造成母线直流电压耗尽而造成逆变器直流欠电压，使牵引系统进入欠电压保护状态；当电网经过短时掉电过程再恢复供电后，牵引系统势必重新启动，不仅形成较大的动态电流，而且因重新启动牵引系统必须进行必要的变量初始化，造成牵引效率大幅度降低。为了克服上述问题，通常可以采用逆变器动态检测直流母线电压实现有电与无电工作模式的转换过程，即进入无电区时将原有的速度闭环改为直流电压闭环，达到以直流电压为控制目地的跨越模式；当直流电压再次进入正常工作范围后，系统自然退出跨越模式而转为常规牵引模式(速度控制模式)，这种技术方案对于无电跨越模式进入和退出与直流电压阀值存在紧密的相互约束关系，对于波动范围较大的供电网络存在较大局限性。实际上，我国工矿企业架线供电网络实际波动范围往往很大，特别是一些老矿山的供电线路较长、老化程度严重、轨道回流不畅，造成供电末梢电压较低，严重时末端压降超过额定供电电压的50％，使得无电跨越进入值及维持值将会很低，这样牵引系统控制电源要求相当苛刻，并且当电网恢复供电后因逆变器固有直流电容的存在，势必造成较大的电流冲击，从而影响系统平稳过渡无电区。

发明内容

本发明的目地在于克服现有技术的不足，提出一种新型的架线式供电机车的逆变控制系统，该逆变控制系统采用脱弓硬件检测电路与DSP控制模块控制相结合的控制方式，摆脱了无电跨越模式进入和退出所依赖的直流电压阀值的相互约束关系，实现了牵引系统的无电跨越模式的平稳过渡，避免了电网恢复所带来的电流冲击，提高了牵引效率。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种架线式供电机车的逆变控制系统，包括受电弓、逆变器驱动电路及逆变桥、异步电机，受电弓与架线电网相连接，逆变器驱动电路及逆变桥与异步电机相连接，受电弓与脱弓硬件检测电路的输入端相连接，脱弓硬件检测电路的输出端与DSP控制模块的输入端相连接，DSP控制模块的输出端与逆变器驱动电路及逆变桥相连接。

而且，所述的脱弓硬件检测电路结构为：采样高压电阻一端与受电弓相连接，另一端与稳压电路相连接后接入到光电耦合器内部的发光二极管阳极，发光二极管阴极连接到逆变控制系统的负极，同时在发光二极管上反向并联一稳压管，光电耦合器的输出端由上拉电阻、限流电阻、嵌位二极管和滤波电容连接构成并连接到DSP控制模块的输入端口上。

而且，所述的稳压电路由三级110V的稳压管串联构成，在发光二极管上反向并联的稳压管为16V的稳压管。

而且，所述的光电耦合器采用TLP521芯片。

而且，所述的DSP控制模块采用TMS320LF2407A芯片。

而且，所述的逆变器驱动电路及逆变桥分为驱动电路和逆变桥两级，该驱动电路采用M57962或2SD315AI驱动模块，该逆变桥由IGBT模块组成。

本发明的优点和积极效果是：

1.本逆变控制系统采用脱弓检测硬件电路与DSP控制模块控制相结合的控制方式，在前端采用直接脱弓硬件检测作为无电跨越进入和退出条件，DSP控制模块根据脱弓硬件检测电路的输出信号进行分析，能够同步进入或退出无电跨越工作模式，摆脱了无电跨越模式进入和退出所依赖的直流电压阀值的相互约束关系，一方面无电跨越的启动时间较短，另一方面可以将无电跨越维持电压调整到任意值，甚至超过额定电压，从而避免了电网恢复所带来的电流冲击。

2.本逆变控制系统在DSP控制模块内部设置可调节的保持时间作为检测防抖动的维持时间，由DSP控制模块对脱弓硬件检测信号进行防抖动处理，有效地避免电网线路接触抖动造成交越脱弓。

3.本逆变控制系统采本逆变控制系统可以将无电跨越维持电压调整到任意值，按照额定供电电压实施无电跨越，可以适应不同条件的煤矿、铁矿、地铁、隧道等施工现场，具有适应范围广泛的特点。

4.本发明采用脱弓硬件检测电路与DSP控制模块控制相结合，并利用负载惯性及电机反发电原理，使逆变系统进入热待机模式，摆脱了无电跨越模式进入和退出所依赖的直流电压阀值的相互约束关系，实现了牵引系统的无电跨越模式的平稳过渡，提高了牵引效率，避免了电网恢复所带来的电流冲击，具有跨越时间短、性能可靠、适用范围广泛的特点，非常适合于国内架线式供电牵引机车工况条件。

附图说明