一種機(jī)車電能回饋設(shè)備試驗系統(tǒng)及試驗方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)車再生電能回饋設(shè)備試驗系統(tǒng)。試驗系統(tǒng)由兩臺電能回饋逆變器及三繞組回饋變壓器構(gòu)成,兩臺電能回饋逆變器的直流母線并聯(lián)連接,三繞組回饋變壓器的原邊與電網(wǎng)連接,兩組副邊繞組分別與兩臺電能回饋逆變器的交流輸出連接。本發(fā)明還包括所述試驗系統(tǒng)的試驗方法,控制其中一臺電能回饋逆變器將調(diào)直流母線電壓調(diào)高,模擬機(jī)車制動工況,另一臺回饋逆變器檢測到直流電壓升高后,向電網(wǎng)回饋電能,能夠考驗電能回饋逆變器的控制邏輯以及功率傳輸能力,該方法成本低,簡單實用,測試效率高。
【專利說明】一種機(jī)車電能回饋設(shè)備試驗系統(tǒng)及試驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種機(jī)車電能回饋設(shè)備試驗系統(tǒng)及試驗方法,屬于大功率電力電子技 術(shù)中的設(shè)備測試領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)車電能回饋設(shè)備用于軌道交通上再生電能的吸收和回饋的場合,按將再生電能 回饋至電網(wǎng)。
[0003] 再生電能回饋設(shè)備的原理可簡述如下:當(dāng)車輛進(jìn)入制動工況,機(jī)車的動能轉(zhuǎn)換為 電能,向直流電網(wǎng)輸入電能時,會引起直流電網(wǎng)電壓升高。再生電能回饋設(shè)備的控制系統(tǒng)實 時檢測直流電網(wǎng)電壓,當(dāng)直流電網(wǎng)電壓上升達(dá)到某一預(yù)設(shè)值時,逆變器開始啟動,逆變器以 實際的直流電網(wǎng)電壓與基準(zhǔn)值的差值控制輸出電流,直到輸出電流達(dá)到逆變器的最大容許 輸出電流,逆變器向交流電網(wǎng)回饋電能,直流電網(wǎng)電壓將會有下降的趨勢。車輛完成制動 后,直流電網(wǎng)電壓降下降,恢復(fù)到正常值,再生電能回饋設(shè)備返回到備用狀態(tài)。因此,再生電 能回饋設(shè)備不但能夠維持直流電網(wǎng)電壓保持穩(wěn)定,還能將多余的電能回饋給交流電網(wǎng)。軌 道交通行業(yè)對掛網(wǎng)運行設(shè)備有嚴(yán)格的要求,需要對出廠設(shè)備進(jìn)行全面的測試,而檢測機(jī)車 電能回饋設(shè)備需要構(gòu)造一個模擬真實地鐵供電系統(tǒng)的工況,需要一個可調(diào)的大功率直流電 壓源,以模擬直流電網(wǎng)電壓升高,還需要構(gòu)造將電能回饋到交流電網(wǎng)的回路。滿足上述要求 的試驗平臺成本較高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于:提出一種機(jī)車電能回饋設(shè)備的試驗平臺及使用該試驗平臺的 方法,以滿足對機(jī)車電能回饋設(shè)備測試的需求。
[0005] 具體的方案如下:
[0006] -種機(jī)車電能回饋設(shè)備試驗系統(tǒng),包括兩臺電能回饋逆變器和三繞組回饋變壓 器。兩臺電能回饋逆變器的直流母線并聯(lián)連接,三繞組回饋變壓器的原邊與電網(wǎng)連接,兩組 副邊繞組分別與兩臺電能回饋逆變器的交流輸出連接。
[0007] 上述方案中,電能回饋逆變器包括直流側(cè)電容,交直流變換器,交流濾波器及并網(wǎng) 開關(guān)。其中所述交直流變換器可實現(xiàn)交流電和直流電之間的轉(zhuǎn)換。
[0008] 另外本發(fā)明還提供一種使用所述試驗系統(tǒng)的試驗方法,所述試驗方法包括如下步 驟:
[0009] 步驟1 :啟動第一電能回饋逆變器,并控制直流母線電壓為第一設(shè)定值。
[0010] 步驟2 :控制第一電能回饋逆變器的直流母線電壓上升,電壓控制目標(biāo)為第二設(shè) 定值。
[0011] 步驟3 :第二電能回饋逆變器檢測到直流電壓超過第三設(shè)定值后,開始啟動,電壓 控制目標(biāo)為第一設(shè)定值。
[0012] 步驟4:等待直流電壓穩(wěn)定,且持續(xù)特定時間后,控制第一電能回饋逆變器的直流 母線電壓下降,電壓控制目標(biāo)為第一設(shè)定值,直到直流電壓穩(wěn)定在第一設(shè)定值。所述特定時 間的范圍在5秒與30秒之間。
[0013] 上述方案中,所述試驗方法中直流電壓的第一設(shè)定值小于第三設(shè)定值,第三設(shè)定 值小于第二設(shè)定值。
[0014] 有益效果:
[0015] 1、一臺電能回饋設(shè)備作為測試設(shè)備,可連續(xù)調(diào)節(jié)直流電壓,根據(jù)測試需求設(shè)定直 流電壓的調(diào)節(jié)曲線,滿足任意測試工況,便捷靈活。
[0016] 2、試驗平臺由兩臺相同電能回饋設(shè)備組成,其中一臺可以作為測試設(shè)備,模擬地 鐵直流母線電壓升高,另一臺作為被測設(shè)備,也可以將測試設(shè)備和被測設(shè)備相互調(diào)換,不需 要增加額外的成本就可以實現(xiàn)兩臺電能回饋設(shè)備的測試,成本低,測試效率高。
[0017] 3、兩臺電能回饋設(shè)備的有功功率流動方向相反,兩臺設(shè)備形成了有功功率的內(nèi)部 環(huán)流。試驗平臺的總體損耗很小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的機(jī)車電能回饋設(shè)備試驗平臺拓?fù)鋱D
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020] 如圖1所示:,圖中標(biāo)號名稱:1、第一電能回饋設(shè)備;2、第二電能回饋設(shè)備;3、三 繞組回饋變壓器;4、第一有功功率流動方向;5、第二有功功率流動方向。
[0021] 一套機(jī)車電能回饋設(shè)備試驗系統(tǒng),包括兩臺電能回饋逆變器和三繞組回饋變壓器 (3)。兩臺電能回饋逆變器的直流母線并聯(lián)連接,三繞組回饋變壓器的原邊與電網(wǎng)連接,兩 組副邊繞組分別與兩臺電能回饋逆變器的交流輸出連接。
[0022] 電能回饋逆變器包括直流側(cè)電容,交直流變換器,交流濾波器及并網(wǎng)開關(guān)。其中所 述交直流變換器可實現(xiàn)交流電和直流電之間的轉(zhuǎn)換。在本例中交直流變換器為三相半橋結(jié) 構(gòu)的逆變器。本例中三繞組變壓器原邊電壓為35KV,兩套繞組的副邊電壓為950V,在本例 中,第一電能回饋設(shè)備(1)作為測試設(shè)備,調(diào)節(jié)直流電容電壓,第二電能回饋設(shè)備(2)作為 被測設(shè)備。
[0023] 使用上述試驗系統(tǒng)的試驗方法,包括如下步驟:
[0024] 步驟1 :啟動第一電能回饋逆變器,并控制直流母線電壓為1500V。
[0025] 步驟2 :控制第一電能回饋逆變器的直流母線電壓上升,電壓控制目標(biāo)為1800V。 設(shè)置直流母線電壓的上升速率為每秒300V。該步驟模擬直流電網(wǎng)直流電壓上升工況。
[0026] 步驟3 :直流電壓開始按照調(diào)節(jié)速率逐漸上升,設(shè)定第二電能回饋逆變器的啟動 門檻值為1600V,當(dāng)檢測到直流電壓超過1600V后,第二電能回饋設(shè)備開始啟動,電壓控制 目標(biāo)為1500V。
[0027] 兩臺電能回饋逆變器的直流母線電容并聯(lián),兩臺電能回饋逆變器直流電容電壓控 制目標(biāo)不同,兩臺逆變器均無法達(dá)到控制目標(biāo),兩臺逆變器將輸出最大電流,最終直流電容 電壓降穩(wěn)定在1500V-1800V之間,如果兩臺電能回饋逆變器是完全相同的,直流電壓將穩(wěn) 定在1650V。
[0028] 此時,第一電能回饋逆變器的實際直流電壓1650V低于電壓控制目標(biāo)1800V,因 此,第一回饋逆變器處于對直流電容充電的工作狀態(tài)。有功功率流動方向為(4)。第二電能 回饋逆變器的實際直流電壓1650V高于電壓控制目標(biāo)1500V,因此,第二回饋逆變器處于直 流電容放電的工作狀態(tài)。有功功率流動方向為(5)。此時,兩臺逆變器的有功功率流動方向 相反,相互抵消,交流變壓器原邊消耗的有功功率很小。
[0029] 等待直流電壓穩(wěn)定,且持續(xù)特定時間后,所述特定時間的范圍在5秒與30秒之間, 該時間是為了模擬機(jī)車剎車制動的時間,在本實施例中,設(shè)定時間為l〇s。10s后控制第一 電能回饋逆變器的直流母線電壓下降,電壓控制目標(biāo)為1500V,此時兩臺逆變器的直流電壓 控制目標(biāo)一致,均為1500V,直流電容電壓降穩(wěn)定在1500V,不會有有功功率的傳輸,試驗完 成。最終模擬了機(jī)車剎車制動,電能回饋的整個過程。測試設(shè)備實現(xiàn)了對實際直流電網(wǎng)電 壓上升和返回的過程。被測設(shè)備完成了對直流電網(wǎng)電壓的檢測,自動啟動并以最大輸出電 流回饋給交流電網(wǎng)的過程。兩臺設(shè)備還可以進(jìn)行對調(diào),相互驗證。
[0030] 按照上述測試步驟進(jìn)行試驗時,第一電能回饋逆變器控制直流母線電壓上升,是 給直流電容充電,有功功率流動方向是由交流變壓器的副邊到直流電容,第二電能回饋設(shè) 備的控制目標(biāo)是使直流母線電壓下降,相當(dāng)于直流電容放電,有功功率流動方向是由直流 電容到交流變壓器副邊。由于交流變壓器副邊的兩套繞組有功功率流向相反,相互抵消,因 此交流變壓器原邊消耗的有功功率很小。
[0031] 以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制,參照上述實施例進(jìn)行的 各種形式修改或變更均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種機(jī)車電能回饋設(shè)備試驗系統(tǒng),包括兩臺電能回饋逆變器和三繞組回饋變壓器; 其特征在于:兩臺電能回饋逆變器的直流母線并聯(lián)連接,三繞組回饋變壓器的原邊與電網(wǎng) 連接,兩組副邊繞組分別與兩臺電能回饋逆變器的交流輸出連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的試驗系統(tǒng),其特征在于:電能回饋逆變器包括直流側(cè)電容,交直 流變換器,交流濾波器及并網(wǎng)開關(guān);其中所述交直流變換器能夠?qū)崿F(xiàn)交流電和直流電之間 的轉(zhuǎn)換。
3. -種使用如權(quán)利要求1所述試驗系統(tǒng)的試驗方法,其特征在于:所述試驗方法包括 如下步驟: 步驟1 :啟動第一電能回饋逆變器,并控制直流母線電壓為第一設(shè)定值; 步驟2 :控制第一電能回饋逆變器的直流母線電壓上升,電壓控制目標(biāo)為第二設(shè)定值; 步驟3 :第二電能回饋逆變器檢測到直流電壓超過第三設(shè)定值后,開始啟動,電壓控制 目標(biāo)為第一設(shè)定值; 步驟4 :等待直流電壓穩(wěn)定,且持續(xù)特定時間后,控制第一電能回饋逆變器的直流母線 電壓下降,電壓控制目標(biāo)為第一設(shè)定值,直到直流電壓穩(wěn)定在第一設(shè)定值;所述特定時間的 范圍在5秒到30秒之間。
4. 如權(quán)利要求3所述的試驗方法,其特征在于:所述試驗方法中直流電壓的第一設(shè)定 值小于第三設(shè)定值,第三設(shè)定值小于第二設(shè)定值。
【文檔編號】G01R31/00GK104155553SQ201410398420
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】楊浩, 王宇, 石巍, 方太勛, 劉為群, 沈全榮 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司