一種電制動控制方法及控制系統與流程

本發明涉及制動控制領域，尤其涉及一種適用于城市軌道交通的電制動控制方法及控制系統。

背景技術：

低地板有軌電車通常在城市道路上與其他交通工具共享路權，因此車輛通常要在緊急情況下以較大的制動減速度躲避復雜多變的城市道路上可能出現的一切障礙，車輛的制動力要求非常高。低地板有軌電車在緊急制動情況下制動力一般由機械制動力、磁軌制動力和電制動力三者疊加才能滿足制動減速度的要求。機械制動裝置、磁軌制動裝置和牽引電機均安裝在低地板有軌電車轉向架上，但是低地板有軌電車為了降低地板的高度，通常要求安裝轉向架上面的這些裝置的體積盡可能小，以適應安裝空間狹小的要求。如何在有限的安裝空間提高緊急制動情況下的制動力是關鍵所在，其中包括通過提高牽引電機電制動力的方式，該方式通常是通過增加牽引電機有效體積，以提高牽引電機的制動轉矩，牽引電機的轉矩可以用式以下公式表示，其中，T為轉矩，D為定子內徑，l_ef為鐵心長度，可見牽引電機轉矩與電機的鐵心長度成正比，牽引電機轉矩與定子內徑的平方成正比。因此，如在不增加牽引電機體積的情況下，提高牽引電機的電制動力是一個亟待解決的問題。

技術實現要素：

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，本發明提供一種在不提高牽引電機體積和重量的情況下，有效提高牽引電機的電制動力，提升緊急制動時低地板有軌電車制動力的電制動控制方法及控制系統。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：一種電制動控制方法，包括如下步驟：

S1.獲取電制動控制指令；

S2.控制電制動系統進入電制動狀態；

S3.控制中間直流電壓穩定在預設的允許電壓范圍內，直到牽引電機退出制動狀態。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S2的具體步驟包括：

S2.1.封鎖逆變器的逆變控制脈沖；

S2.2.斷開中間直流電路與前端供電之間的連接；

S2.3.重新啟動逆變器的逆變控制脈沖，控制牽引電機進入電制動狀態并發揮電制動力矩。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S2.2通過斷開所述中間直流電路與前端供電之間的接觸器實現。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S3的具體步驟包括：

S3.1.監測所述中間直流電路的電壓值；

S3.2.當所述中間直流電路的電壓值高于所述預設的允許電壓范圍時，開通制動斬波電路；當所述中間直流電路的電壓值低于所述預設的允許電壓范圍時，關斷制動斬波電路。

作為本發明的進一步改進，所述預設的允許電壓范圍大于牽引電機的正常工況下中間直流電路的電壓，小于牽引電機和系統的控制顛覆電壓。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S1中的電制動控制指令為緊急制動控制指令；所述步驟S2中的電制動狀態為電制動系統發揮最大電制動力的緊急電制動狀態。

一種電制動控制系統，包括：

指令獲取模塊：用于獲取電制動控制指令；

制動控制模塊：用于控制電制動系統進入電制動狀態；

電壓控制模塊：用于控制中間直流電壓穩定在預設的允許電壓范圍內，直到牽引電機退出制動狀態。

作為本發明的進一步改進，所述制動控制模塊包括：

電機控制模塊：用于封鎖逆變器的逆變控制脈沖，以及重新啟動逆變器的逆變控制脈沖，控制牽引電機進入電制動狀態并發揮電制動力矩；

電路控制模塊：用于斷開中間直流電路與前端供電之間的連接。

作為本發明的進一步改進，所述電壓控制模塊包括：

電路監測模塊：用于監測所述中間直流電路的電壓值；

斬波控制模塊：用于當所述中間直流電路的電壓值高于所述預設的允許電壓范圍時，開通制動斬波電路；當所述中間直流電路的電壓值低于所述預設的允許電壓范圍時，關斷制動斬波電路。

與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明通過將電制動過程中，中間直流電路的電壓值維持預設的允許電壓范圍內，該預設的允許電壓范圍高于正常工況下中間直流電路的電壓值，通過提高中間直流電路的電壓值，使得牽引電機在制動狀態下保持合理的過載，從而提高牽引電機的轉矩，提升電制動力輸出，具有在不提高牽引電機體積和重量的情況下，有效提高牽引電機的電制動力的優點。

附圖說明

圖1為低地板有軌電車牽引主電路原理示意圖。

圖2為本發明具體實施例流程示意圖。

圖3為本發明具體實施例結構示意圖。

具體實施方式

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。

低地板有軌電車牽引主電路如圖1所示，中間直流電路通過接觸器KM1與前端供電連接獲取電能，中間直流電路通過DC/AC逆變器與牽引電機連接，DC/AC逆變器在牽引狀態下將中間直流電路的電能逆變為三相電為牽引電機提供電能，在電制動狀態下將牽引電機所產生的電制動能量變換后輸送至中間直流電路，制動電阻通過制動斬波電路與中間直流電路連接，用于消耗制動電能。

如圖2所示，本實施例電制動控制方法的具體實施步驟包括：S1.獲取電制動控制指令；S2.控制電制動系統進入電制動狀態；S3.控制中間直流電壓穩定在預設的允許電壓范圍內，直到牽引電機退出制動狀態。

在本實施例中，步驟S2的具體步驟包括：S2.1.封鎖逆變器的逆變控制脈沖；S2.2.斷開中間直流電路與前端供電之間的連接；S2.3.重新啟動逆變器的逆變控制脈沖，控制牽引電機進入電制動狀態并發揮電制動力矩。本實施例中，獲取低地板有軌電車司機控制臺發送的電制動控制指令后，封鎖DC/AC逆變器的控制脈沖，不再向牽引電機提供牽引電能。待DC/AC逆變器的控制脈沖封鎖完成后，斷開接觸器KM1，切斷中間直流電路與前端供電之間的能量連接回路，保證在斷開接觸器KM1時，不會因為電路中存在電流而導致拉弧，延長接觸器KM1使用壽命。在斷開接觸器KM1后，控制牽引電機發揮電制動特性進入電制動狀態，牽引電機處于電制動狀態時通過逆變器將能量反饋到前端直流側。牽引電機在電制動狀態下成為發電機，將產生大量的制動電能，由DC/AC逆變器將制動電能變換成直流電并輸送至中間直流電路。由于中間直流電路與前端供電之間的能量連接回路已經斷開，制動電能無法回饋至前端供電系統，從而導致中間直流電路的電壓上升。

在本實施例中，步驟S3的具體步驟包括：S3.1.監測中間直流電路的電壓值；S3.2.當中間直流電路的電壓值高于預設的允許電壓范圍時，開通制動斬波電路；當中間直流電路的電壓值低于預設的允許電壓范圍時，關斷制動斬波電路。由于牽引電機的最大電磁轉矩與輸入電壓成正比關系，當電制動工況時，抬高牽引電機輸入電壓，能夠快速的提升牽引電機制動時的最大電磁轉矩，從而提高牽引電機輸出的制動力。

在本實施例中，為了保證不會因為中間直流電路的電壓持續升高而導致設備損毀，預設了一個允許電壓范圍，通過監測中間直流電路的電壓值，當該電壓值高于預設的允許電壓范圍時，即高于允許電壓的上限值時，開通制動斬波電路，通過制動電阻消耗中間直流電路上的電能，使得中間直流電路的電壓下降，防止設備因電壓過高而損毀。當該電壓值低于預設的允許電壓范圍時，即低于允許電壓的下限值時，關斷制動斬波電路，制動電阻不再消耗中間直流電路上的電能。此時，中間直流電路上的電壓因牽引電機的制動能量輸出而再次上升，直到達到允許電壓范圍的上限值后，因制動斬波電路開通而再次下降，如此往復，至到低地板有軌電車退出制動狀態。在本實施例中，為了保證設備的安全，同時又能保證牽引電機持續輸出較高的制動力，預設的允許電壓范圍大于牽引電機的正常工況下中間直流電路的電壓，小于牽引電機和系統的控制顛覆電壓。該允許電壓范圍根據有軌電車的實際情況而設定，通過設置合理的允許電壓范圍，使得牽引電機的過載在一個合理的范圍內，即能輸出所需要的電制動力，又能保證設備的安全。

通過提高中間直流電路的電壓來提升牽引電機的最大制動轉矩，由于牽引電機通過過載來提升最大制動力，而牽引電機長時間過載運行不利于電機散熱。在本實施例中，步驟S1中的電制動控制指令為緊急制動控制指令；步驟S2中的電制動狀態為電制動系統發揮最大電制動力的緊急電制動狀態。在本實施例中，通過在低地板有軌電車在緊急制動時采用牽引電機過載的方式進行電制動，同時，控制牽引電機進入可發揮最大電制動力的緊急制動狀態，以在短時間內快速獲得在緊急狀態下所需的制動力，并且兼顧牽引電機對散熱的要求，保證牽引電機的使用壽命。本實施例具有在不提高牽引電機體積和重量的情況下，有效提高牽引電機的電制動力，提升緊急制動時低地板有軌電車制動力的優點。

如圖3所示，本實施例電制動控制系統包括：指令獲取模塊：用于獲取電制動控制指令；制動控制模塊：用于控制電制動系統進入電制動狀態；電壓控制模塊：用于控制中間直流電壓穩定在預設的允許電壓范圍內，直到牽引電機退出制動狀態。

制動控制模塊包括：電機控制模塊：用于封鎖逆變器的逆變控制脈沖，以及重新啟動逆變器的逆變控制脈沖，控制牽引電機進入電制動狀態并發揮電制動力矩；電路控制模塊：用于斷開中間直流電路與前端供電之間的連接。

電壓控制模塊包括：電路監測模塊：用于監測中間直流電路的電壓值；斬波控制模塊：用于當中間直流電路的電壓值高于預設的允許電壓范圍時，開通制動斬波電路；當中間直流電路的電壓值低于預設的允許電壓范圍時，關斷制動斬波電路。

上述只是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何形式上的限制。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的范圍內。