CN108819800A - 多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法及装置。该方法包括:确定多流制电力机车的目标供电制式;在所述目标供电制式下,将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接;以及将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联。通过本申请,解决了相关技术中多流制电力机车的网侧变流装置所需要的变压器体积和重量大、制造难度高和制造成本高等问题。
Description
技术领域
本申请涉及多流制电力机车技术领域,具体而言,涉及一种多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法及装置。
背景技术
多流制电力机车是指可以在两种或两种以上供电制式下运行的电力机车。为适应不同供电制式的电压和频率,并易于满足不同供电制式以及不同国家的电流谐波和输入阻抗要求,多流制电力机车的网侧变流装置(包括变压器、四象限变流器、网侧滤波电路、中间直流环节、二次谐振回路等)的体积、重量以及设计制造难度与成本很高。
针对上述的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法及装置,以解决相关技术中多流制电力机车的网侧变流装置所需要的变压器体积和重量大、制造难度高和制造成本高等问题。
为了实现上述目的,根据本申请的一个方面,提供了一种多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法,包括:确定多流制电力机车的目标供电制式;在所述目标供电制式下,将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接;以及将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联。
进一步地,将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联之后,所述方法还包括:根据所述目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制所述子模块采用相应的工作模式。
进一步地,所述网侧变流装置包括供电母线、接地母线、N个子模块和多个开关器件,每个子模块均包括正负两个输入端口和正负两个输出端口,每个子模块的正输入端通过开关器件与供电母线联接;每个子模块的负输入端通过开关器件与所述接地母线联接;每个子模块的负输入端通过开关器件与下一个子模块的正输入端联接,其中,第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端通过开关器件联接,所述第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端通过开关器件联接,直至第N-1子模块负输入端与第N子模块正输入端通过开关器件联接,所述第N子模块的负输入端与所述第一子模块的正输入端通过开关器件联接;所述供电母线通过闭合交流或直流开关与交流或直流供电网联接。
进一步地,若所述目标供电制式为25kV/50Hz供电制式,将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接包括:将所有子模块的输入端依次串联;将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:将所有子模块输入端串联后分别与25kV/50Hz供电网和地相联。
进一步地,将所有子模块的输入端依次串联包括:将第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,所述第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第N-1子模块的负输入端与第N子模块的正输入端相联,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量;将所有子模块输入端串联后分别与25kV/50Hz供电网和地相联包括:将所述第一子模块的正输入端与所述25kV/50Hz供电网相联,将所述第N子模块负输入端与地相联;根据所述目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制所述子模块采用相应的工作模式包括:在所述25kV/50Hz供电制式下,在所述多流制电力机车处于牵引工作状态的情况下,所述子模块选择整流工作模式;若所述多流制电力机车处于再生制动工作状态,所述子模块选择逆变工作模式。
进一步地,将所有子模块的输入端依次串联包括:将所述第一子模块的负输入端与所述第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,所述第二子模块的负输入端与所述第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直至第所述N-1子模块的负输入端与所述第N子模块的正输入端之间的开关器件闭合,将所述第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,将所述第N子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合;将所有子模块输入端串联后分别与25kV/50Hz供电网和地相联包括:将供电母线与25kV/50Hz交流供电网之间的交流开关闭合;将所述接地母线始终与地相联。
进一步地,若所述目标供电制式为15kV/16.7Hz供电制式,将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接包括:将N个子模块分为两组,每组包含N/2个子模块;每个子模块组内部的N/2个子模块输入端依次串联;两个子模块组的输入端并联,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量;将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:在两个子模块组的输入端并联后分别与15kV/16.7Hz供电网和地相联。
进一步地,每个子模块组内部的N/2个子模块输入端依次串联包括:将第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,所述第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第N/2-1子模块的负输入端与第N/2子模块的正输入端相联;将第N/2+1子模块的负输入端与第N/2+2子模块的正输入端相联,所述第N/2+2子模块的负输入端与第N/2+3子模块的正输入端相联,直到第N-1子模块的负输入端与第N子模块的正输入端相联,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量;两个子模块组的输入端并联包括:将所述第一子模块的正输入端与所述第N/2+1子模块的正输入端并联;将所述第N/2子模块的负输入端与所述第N子模块的负输入端并联;在两个子模块组的输入端并联后分别与15kV/16.7Hz供电网和地相联包括:将所述第一子模块的正输入端与所述第N/2+1子模块的正输入端并联后与所述15kV/16.7Hz供电网相联,将所述第N/2子模块的负输入端与所述第N子模块的负输入端并联后与地相联;根据所述目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制所述子模块采用相应的工作模式包括:在所述15kV/16.7Hz供电制式下,在所述多流制电力机车处于牵引工作状态的情况下,所述子模块选择整流工作模式;若所述多流制电力机车处于再生制动工作状态,所述子模块选择逆变工作模式。
进一步地,每个子模块组内部的N/2个子模块输入端依次串联包括:将第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,所述第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第N/2-1子模块的负输入端与第N/2子模块的正输入端之间的开关器件闭合;将所述第N/2+1子模块的负输入端与第N/2+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,所述第N/2+2子模块的负输入端与第N/2+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第N-1子模块的负输入端与第N子模块的正输入端之间的开关器件闭合,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量;两个子模块组的输入端并联包括:将所述第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,将所述第N/2+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将所述第N/2子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合,将所述第N子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合;两个子模块组的输入端并联后分别与15kV/16.7Hz供电网和地相联包括:将供电母线与15kV/16.7Hz交流供电网之间的交流开关闭合;所述接地母线始终与地相联。
进一步地,若所述目标供电制式为3kV直流供电制式;将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接包括:将N个子模块分为L个子模块组,每个子模块组包含M个子模块,每个子模块组内部的M个子模块输入端串联,每个子模块组之间的输入端依次并联,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量,L为子模块组的数量,M为每个子模块组中所包含的子模块数量,N=L*M;将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:在子模块组之间的输入端依次并联后分别与3kV直流供电网和地相联。
进一步地,每个子模块组内部的M个子模块输入端串联包括:将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第M-1子模块的负输入端与第M子模块的正输入端相联,将第二子模块组中的第M+1子模块的负输入端与第M+2子模块的正输入端相联,第M+2子模块的负输入端与第M+3子模块的正输入端相联,直到第2M-1子模块的负输入端与第2M子模块的正输入端相联,以此类推直至将第L个子模块组中的第(L-1)*M+1子模块的负输入端与第(L-1)*M+2子模块的正输入端相联,第(L-1)*M+2子模块的负输入端与第(L-1)*M+3子模块的正输入端相联,直到第L*M-1子模块的负输入端与第L*M子模块的正输入端相联;子模块组之间的输入端依次并联包括:将所述第一子模块、所述第M+1子模块直至第(L-1)*M+1子模块的正输入端并联,将所述第M子模块、所述第2M子模块直至第L*M子模块的负输入端并联;在子模块组之间的输入端依次并联后分别与3kV直流供电网和地相联包括:将所述第一子模块、所述第M+1子模块直至第(L-1)*M+1子模块的正输入端并联后与3kV直流供电网相联;将所述第M子模块、所述第2M子模块直至第L*M子模块的负输入端并联后与地相联;根据所述目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制所述子模块采用相应的工作模式包括:在所述3kV直流供电制式下,若所述多流制电力机车处于牵引工作状态,所述子模块选择正向DC-DC变化工作模式;若所述多流制电力机车处于再生制动工作状态,同时3kV直流供电网具备能量吸收能力,所述子模块选择反向DC-DC变化工作模式;若所述多流制电力机车处于非再生制动工作状态,所述子模块选择闭锁状态,其中,在所述正向DC-DC变化工作模式下电能由输入端流向输出端,在所述反向DC-DC变化工作模式下电能由输出端流向输入端。
进一步地,每个子模块组内部的M个子模块输入端串联包括:将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第M-1子模块的负输入端与第M子模块的正输入端之间的开关器件闭合,将第二子模块组中的第M+1子模块的负输入端与第M+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第M+2子模块的负输入端与第M+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第2M-1子模块的负输入端与第2M子模块的正输入端之间的开关器件闭合,以此类推直至将第L个子模块组中的第(L-1)*M+1子模块的负输入端与第(L-1)*M+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第(L-1)*M+2子模块的负输入端与第(L-1)*M+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第L*M-1子模块的负输入端与第L*M子模块的正输入端之间的开关器件闭合;子模块组之间的输入端依次并联包括:将所述第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,第M+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,直至第(L-1)*M+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将所述第M子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合,将所述第2M子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合,直至将所述第L*M子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合;在子模块组之间的输入端依次并联后分别与3kV直流供电网和地相联包括:将供电母线与3kV直流供电网之间的直流开关闭合;所述接地母线始终与地相联。
进一步地,若所述目标供电制式为1.5kV直流供电制式;将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接包括:将N个子模块分为P个子模块组,每个子模块组包含Q个子模块,子模块组内部的Q个子模块输入端串联,每个子模块组之间的输入端依次并联,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量,P为子模块组的数量,Q为每个子模块组中所包含的子模块数量,N=P*Q,因为所述1.5kV直流供电制式电压为3kV直流供电制式电压值的一半,其中,P=2L,Q=M/2;将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:将所有子模块的输入端并联后分别与1.5kV直流供电网和地相联。
进一步地,若所述目标供电制式为1.5kV直流供电制式下,子模块组内部的Q个子模块输入端串联包括:将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第Q-1子模块的负输入端与第Q子模块的正输入端相联,将第二子模块组中的第Q+1子模块的负输入端与第Q+2子模块的正输入端相联,第Q+2子模块的负输入端与第Q+3子模块的正输入端相联,直到第2Q-1子模块的负输入端与第2Q子模块的正输入端相联,以此类推直至将第P个子模块组中的第(P-1)*Q+1子模块的负输入端与第(P-1)*Q+2子模块的正输入端相联,第(P-1)*Q+2子模块的负输入端与第(P-1)*Q+3子模块的正输入端相联,直到第P*Q-1子模块的负输入端与第P*Q子模块的正输入端相联;子模块组之间的输入端依次并联包括:将所述第一子模块、所述第Q+1子模块直至第(P-1)*Q+1子模块的正输入端并联,将所述第Q子模块、所述第2Q子模块直至第P*Q子模块的负输入端并联;在子模块组之间的输入端依次并联后分别与1.5kV直流供电网和地相联包括:将所述第一子模块、所述第Q+1子模块直至第(P-1)*Q+1子模块的正输入端并联后与1.5kV直流供电网相联;将所述第Q子模块、所述第2Q子模块直至第P*Q子模块的负输入端并联后与地相联;根据所述目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制所述子模块采用相应的工作模式包括:在所述1.5kV直流供电制式下,若所述多流制电力机车处于牵引工作状态,所述子模块选择正向DC-DC变化工作模式;若所述多流制电力机车处于再生制动工作状态,同时1.5kV直流供电网具备能量吸收能力,所述子模块选择反向DC-DC变化工作模式;若所述多流制电力机车处于非再生制动工作状态,所述子模块选择闭锁状态,其中,在所述正向DC-DC变化工作模式下电能由输入端流向输出端,在所述反向DC-DC变化工作模式下电能由输出端流向输入端。
进一步地,将所有子模块的输入端并联包括:将所有子模块正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将所有子变流模块的负输入端与地之间的开关器件闭合;子模块组内部的Q个子模块输入端串联包括:将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第Q-1子模块的负输入端与第Q子模块的正输入端之间的开关器件闭合,将第二子模块组中的第Q+1子模块的负输入端与第Q+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第Q+2子模块的负输入端与第Q+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第2Q-1子模块的负输入端与第2Q子模块的正输入端之间的开关器件闭合,以此类推直至将第P个子模块组中的第(P-1)*Q+1子模块的负输入端与第(P-1)*Q+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第(P-1)*Q+2子模块的负输入端与第(P-1)*Q+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第P*Q-1子模块的负输入端与第P*Q子模块的正输入端之间的开关器件闭合;子模块组之间的输入端依次并联包括:将所述第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,第Q+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,直至第(P-1)*Q+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将所述第Q子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合,将所述第2Q子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合,直至将所述第P*Q子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合;将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:将供电母线与1.5kV直流供电网之间的直流开关闭合;接地母线始终与地相联。
为了实现上述目的,根据本申请的一个方面,提供了一种多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置,其特征在于,包括:确定单元,用于确定多流制电力机车的目标供电制式;第一连接单元,用于在所述目标供电制式下,将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接;以及第二连接单元,用于将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联。
进一步地,所述装置还包括:控制单元,用于将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联之后,根据所述目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制所述子模块采用相应的工作模式。
进一步地,所述网侧变流装置包括供电母线、接地母线、N个子模块和多个开关器件,每个子模块均包括正负两个输入端口和正负两个输出端口,每个子模块的正输入端通过开关器件与供电母线联接;每个子模块的负输入端通过开关器件与所述接地母线联接;每个子模块的负输入端通过开关器件与下一个子模块的正输入端联接,其中,第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端通过开关器件联接,所述第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端通过开关器件联接,直至第N-1子模块负输入端与第N子模块正输入端通过开关器件联接,所述第N子模块的负输入端与所述第一子模块的正输入端通过开关器件联接;所述供电母线通过闭合交流或直流开关与交流或直流供电网联接。
通过本申请,采用以下步骤:确定多流制电力机车的目标供电制式;在所述目标供电制式下,将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接;以及将采用所述目标方式连接后的子模块与供电网和地相联。解决了相关技术中多流制电力机车的网侧变流装置所需要的变压器体积和重量大、制造难度高和制造成本高等问题。通过采用中频变流器,避免了采用传统多流制电力机车网侧变流装置所需要的重量、体积、制造难度和制造成本均很高的牵引变压器,更易于在动力分散型动车组/高铁上实现,同时通过采用n+x冗余设计也进一步大幅提高了多流制电力机车的网侧变流装置和可靠性。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中,针对3kV直流供电制式我们选择的子模块分组方案为L=N/2,M=2,针对1.5kV直流供电制式我们选择的子模块分组方案为P=N,Q=1:
图1是根据本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法的流程图;
图2是根据本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法在25kV/50Hz供电制式的等效电路图;
图3是根据本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法在15kV/16.7Hz供电制式的等效电路图;
图4是根据本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法在3kV直流供电制式的等效电路图;
图5是根据本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法在1.5kV直流供电制式下的等效电路图;
图6是根据本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法的实现原理图;
图7是根据本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的子模块的电路原理图;以及
图8是根据本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。在该实施例中,针对3kV直流供电制式我们选择的子模块分组方案为L=N/2,M=2,针对1.5kV直流供电制式我们选择的子模块分组方案为P=N,Q=1。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述,以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明:
模块化中压变流装置(modular medium-voltage converter,简称MMC)通过串联基本变流器模块SM,从而实现中压条件下的交直流变换。即基本模块SM即可采用半桥电路结构,也可采用H型全桥结构实现。在工业界,MMC技术在电力领域,特别是高压直流输电领域得到了广泛的应用。在轨道交通领域,MMC的主要应用也集中在铁路电网静态变流装置领域,即采用MMC技术,将共网的3相50Hz电压变化为单相15kV/16.7Hz或单相25kV/50Hz。
根据本申请的实施例,提供了一种多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法。
图1是根据本申请实施例的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法的流程图。如图1所示,该方法包括以下步骤:
步骤S101,确定多流制电力机车的目标供电制式。
步骤S102,在目标供电制式下,将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接。
需要说明的是,本申请涉及的由多个采用中频电气隔离的变流器子模块所构成的网测变流装置为主牵引变流装置,功率等级通常为5.6至7.2MW。
步骤S103,将子模块的输入端采用目标方式连接后,再分别与供电网和地相联。
本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法,应用于机车主牵引传动***,通过确定多流制电力机车的目标供电制式;在目标供电制式下,将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接;以及将采用目标方式连接后的子模块与供电网和地相联。解决了相关技术中多流制电力机车的网侧变流装置所需要的变压器体积和重量大、制造难度高和制造成本高等问题。通过采用中频变流器,避免了采用传统多流制电力机车网侧变流装置所需要的重量、体积、制造难度和制造成本均很高的牵引变压器,更易于在动力分散型动车组/高铁上实现,同时通过采用n+x冗余设计也进一步大幅提高了多流制电力机车的网侧变流装置和可靠性。
需要说明的是,正因为本申请由多个采用中频电气隔离的变流器子模块所构成的网测变流装置的输入端与供电网直接相连,不需要采用传统的低频(50Hz/16.7Hz)牵引变压器,同时也避免了在直流供电条件下要将变压器作为斩波电感使用的要求,因此解决了相关技术中多流制电力机车的网侧变流装置所需要的变压器体积和重量大、制造难度高和制造成本高等问题。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法中,将子模块的输入端采用目标方式连接后,再分别与供电网和地相联之后,该方法还包括:根据目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制子模块采用相应的工作模式。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法中,网侧变流装置包括供电母线、接地母线、N个子模块和多个开关器件,每个子模块均包括正负两个输入端口和正负两个输出端口,每个子模块的正输入端通过开关器件与供电母线联接;每个子模块的负输入端通过开关器件与接地母线联接;每个子模块的负输入端通过开关器件与下一个子模块的正输入端联接,其中,第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端通过开关器件联接,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端通过开关器件联接,直至第N-1子模块负输入端与第N子模块正输入端通过开关器件联接,第N子模块的负输入端与第一子模块的正输入端通过开关器件联接;供电母线通过闭合交流或直流开关与交流或直流供电网联接。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法中,若目标供电制式为25kV/50Hz供电制式,将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接包括:将所有子模块的输入端依次串联;将子模块的输入端采用目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:将所有子模块输入端串联后分别与25kV/50Hz供电网和地相联。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法中,将所有子模块的输入端依次串联包括:将第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第N-1子模块的负输入端与第N子模块的正输入端相联,其中,N为网侧变流装置中的子模块的数量;将所有子模块输入端串联后分别与25kV/50Hz供电网和地相联包括:将第一子模块的正输入端与25kV/50Hz供电网相联,将第N子模块负输入端与地相联;根据目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制子模块采用相应的工作模式包括:在25kV/50Hz供电制式下,在多流制电力机车处于牵引工作状态的情况下,子模块选择整流工作模式;若多流制电力机车处于再生制动工作状态,子模块选择逆变工作模式。
例如,如图2所示,该网侧变流装置有N个子模块SM。其中,每个子模块包含两个AC或DC输入端和两个DC输出端。所有子模块的DC的正负极分别并联,构成多流制电力机车网侧变流装置的DC输出端。在25kV/50Hz供电制式下,所有子模块SM 1…SM N的输入端串联后分别与25kV/50Hz供电网和地相联,每个模块的输入电压的有效值为25/N kV(电压峰值为35.4/N kV)。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法中,将所有子模块的输入端依次串联包括:将第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直至第N-1子模块的负输入端与第N子模块的正输入端之间的开关器件闭合,将第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,将第N子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合;将所有子模块输入端串联后分别与25kV/50Hz供电网和地相联包括:将供电母线与25kV/50Hz交流供电网之间的交流开关闭合;将接地母线始终与地相联。
需要说明的是,在供电网能够接收再生制动回馈能量的条件下,本申请实施例中涉及由多个采用中频电气隔离的变流器子模块所构成的网测变流装置均可实现双向变流功能。
例如,第一子模块为SM1,第二子模块为SM2,第三子模块为SM3,第N-1子模块为SMN-1,第N子模块为SMN等等,将SM1与SM2之间的开关器件闭合,将SM2与SM3之间的开关器件闭合,…直到SMN-1与SMN之间的开关器件闭合。将SM1与25kV/50Hz供电网之间的交流主断器(如图6所示的KAC)闭合,将SMN与地之间的开关器件(对应图6中的KN,GND)闭合。
如图6中,在25kV/50Hz供电制式下,KAC闭合,KDC断开,K1,Grid闭合,K2,Grid…KN,Grid断开;K1,GND…KN-1,GND断开,KN,Grid闭合;K1,Next…KN-1,Next闭合,KN,Next断开。该电路类似环网的拓扑结构,在25kV/50Hz供电制式下,除可通过第一个子模块SM 1与供电母线相联,通过第N个子模块SM 1与接地母线相联外,还可以通过任意第i个子模块与供电母线相联,通过第i-1个子模块与接地母线相联。从而实现了对故障的冗余性和更高的可靠性。
需要说明的是,图6中的KAC为交流主断路器,KDC为直流主断路器,供电母线通过KAC或KDC与交流或直流接触网相联,接地母线通过轮轨接触接地。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法中,若目标供电制式为15kV/16.7Hz供电制式,将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接包括:将N个子模块分为两组,每组包含N/2个子模块;每个子模块组内部的N/2个子模块输入端依次串联;两个子模块组的输入端并联,其中,N为网侧变流装置中的子模块的数量;将子模块的输入端采用目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:在两个子模块组的输入端并联后分别与15kV/16.7Hz供电网和地相联。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法中,每个子模块组内部的N/2个子模块输入端依次串联包括:将第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第N/2-1子模块的负输入端与第N/2子模块的正输入端相联;将第N/2+1子模块的负输入端与第N/2+2子模块的正输入端相联,第N/2+2子模块的负输入端与第N/2+3子模块的正输入端相联,直到第N-1子模块的负输入端与第N子模块的正输入端相联,其中,N为网侧变流装置中的子模块的数量;两个子模块组的输入端并联包括:将第一子模块的正输入端与第N/2+1子模块的正输入端并联;将第N/2子模块的负输入端与第N子模块的负输入端并联;在两个子模块组的输入端并联后分别与15kV/16.7Hz供电网和地相联包括:将第一子模块的正输入端与第N/2+1子模块的正输入端并联后与15kV/16.7Hz供电网相联,将第N/2子模块的负输入端与第N子模块的负输入端并联后与地相联;根据目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制子模块采用相应的工作模式包括:在15kV/16.7Hz供电制式下,在多流制电力机车处于牵引工作状态的情况下,子模块选择整流工作模式;若多流制电力机车处于再生制动工作状态,子模块选择逆变工作模式。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法中,每个子模块组内部的N/2个子模块输入端依次串联包括:将第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第N/2-1子模块的负输入端与第N/2子模块的正输入端之间的开关器件闭合;将第N/2+1子模块的负输入端与第N/2+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第N/2+2子模块的负输入端与第N/2+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第N-1子模块的负输入端与第N子模块的正输入端之间的开关器件闭合,其中,N为网侧变流装置中的子模块的数量;两个子模块组的输入端并联包括:将第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,将第N/2+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将第N/2子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合,将第N子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合;两个子模块组的输入端并联后分别与15kV/16.7Hz供电网和地相联包括:将供电母线与15kV/16.7Hz交流供电网之间的交流开关闭合;接地母线始终与地相联。
例如,如图3所示,该网侧变流装置有N个子模块SM。其中,每个子模块包含两个AC或DC输入端和两个DC输出端。所有子模块的DC的正负极分别并联,构成多流制电力机车网侧变流装置的DC输出端。在15kV/16.7Hz供电制式下,子模块SM 1…SM N/2以及子模块SMN/2+1…SM N的输入端分别串联,之后再并联并与15kV/16.7Hz供电网和地相联,每个模块的输入电压的有效值为30/N kV(电压峰值为42.4/N kV)。
如图6中,在15kV/16.7Hz供电制式下,KAC闭合;KDC断开;K1,Grid闭合,K2,Grid…KN/2, Grid断开;KN/2+1,Grid闭合,KN/2+2,Grid…KN,Grid断开;K1,GND…KN/2-1,GND断开,KN/2,Grid闭合;KN/2+1,GND…KN-1,GND断开,KN,Grid闭合;K1,Next…KN/2-1,Next闭合,KN/2,Next断开;K N/2,Next…KN-1,Next闭合,KN,Next断开;在15kV/16.7Hz供电制式下,由于该电路由两个类似环网的拓扑结构并联而成。每个类环网电路均可通过任意一个子模块SM i的正输入端与供电母线相联,通过其上一个子模块SM i-1的负输入端与接地母线相联,从而实现冗余性和高可靠性。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法中,若目标供电制式为3kV直流供电制式;将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接包括:将N个子模块分为L个子模块组,每个子模块组包含M个子模块,每个子模块组内部的M个子模块输入端串联,每个子模块组之间的输入端依次并联,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量,L为子模块组的数量,M为每个子模块组中所包含的子模块数量,N=L*M;将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:在子模块组之间的输入端依次并联后分别与3kV直流供电网和地相联。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法中,每个子模块组内部的M个子模块输入端串联包括:将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第M-1子模块的负输入端与第M子模块的正输入端相联,将第二子模块组中的第M+1子模块的负输入端与第M+2子模块的正输入端相联,第M+2子模块的负输入端与第M+3子模块的正输入端相联,直到第2M-1子模块的负输入端与第2M子模块的正输入端相联,以此类推直至将第L个子模块组中的第(L-1)*M+1子模块的负输入端与第(L-1)*M+2子模块的正输入端相联,第(L-1)*M+2子模块的负输入端与第(L-1)*M+3子模块的正输入端相联,直到第L*M-1子模块的负输入端与第L*M子模块的正输入端相联;子模块组之间的输入端依次并联包括:将所述第一子模块、所述第M+1子模块直至第(L-1)*M+1子模块的正输入端并联,将所述第M子模块、所述第2M子模块直至第L*M子模块的负输入端并联;在子模块组之间的输入端依次并联后分别与3kV直流供电网和地相联包括:将所述第一子模块、所述第M+1子模块直至第(L-1)*M+1子模块的正输入端并联后与3kV直流供电网相联;将所述第M子模块、所述第2M子模块直至第L*M子模块的负输入端并联后与地相联;根据所述目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制所述子模块采用相应的工作模式包括:在所述3kV直流供电制式下,若所述多流制电力机车处于牵引工作状态,所述子模块选择正向DC-DC变化工作模式;若所述多流制电力机车处于再生制动工作状态,同时3kV直流供电网具备能量吸收能力,所述子模块选择反向DC-DC变化工作模式;若所述多流制电力机车处于非再生制动工作状态,所述子模块选择闭锁状态,其中,在所述正向DC-DC变化工作模式下电能由输入端流向输出端,在所述反向DC-DC变化工作模式下电能由输出端流向输入端。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法中,每个子模块组内部的M个子模块输入端串联包括:将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第M-1子模块的负输入端与第M子模块的正输入端之间的开关器件闭合,将第二子模块组中的第M+1子模块的负输入端与第M+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第M+2子模块的负输入端与第M+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第2M-1子模块的负输入端与第2M子模块的正输入端之间的开关器件闭合,以此类推直至将第L个子模块组中的第(L-1)*M+1子模块的负输入端与第(L-1)*M+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第(L-1)*M+2子模块的负输入端与第(L-1)*M+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第L*M-1子模块的负输入端与第L*M子模块的正输入端之间的开关器件闭合;子模块组之间的输入端依次并联包括:将所述第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,第M+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,直至第(L-1)*M+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将所述第M子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合,将所述第2M子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合,直至将所述第L*M子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合;在子模块组之间的输入端依次并联后分别与3kV直流供电网和地相联包括:将供电母线与3kV直流供电网之间的直流开关闭合;所述接地母线始终与地相联。
例如,如图4所示,该网侧变流装置有N个子模块SM。其中,每个子模块包含两个AC或DC输入端和两个DC输出端。所有子模块的DC的正负极分别并联,构成多流制电力机车网侧变流装置的DC输出端。在3kV直流供电制式下,子模块SM 1与SM 2,SM 3与SM 4…SM N-1与SM N的输入端分别串联,之后再并联并与3kV直流供电网和地相联,每个模块的输入电压的有效值为1.5kV。
如图6中,在3kV直流供电制式下,KAC断开;KDC闭合(KDC为直流主断路器);每两个子模块为一组,如SM 1与SM 2,SM 3与SM 4…SM N-1与SM N;以SM 1和SM 2这一组为例:K1,Grid闭合,K1,GND断开;K2,Grid断开,K2,GND闭合;K1,Next闭合,K2,Next断开;依此类推,该电路每两个子模块串联后为一组,并联接入供电和接地母线中,因此可随时切入或切除任意一组子模块,具有很高的故障冗余性和可靠性。
需要说明的是,在本申请实施例中,也可以将第一子模块、第二子模块与第三子模块之间的开关器件闭合,第四子模块、第五子模块与第六子模块之间的开关器件闭合,直到第N-2子模块、第N-1子模块与第N子模块之间的开关器件闭合,将第一子模块、第四子模块至第N-2子模块并联,将第三子模块、第六子模块至第N子模块并联,在本申请实施例中不限定将子模块串联分组的子模块的数量,可以是将两个子模块串联为一组,也可以将三个子模块串联为一组,并将各组子模块并联接入供电和接地母线中,可随时切入或切除任意一组子模块,具有很高的故障冗余性和可靠性。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法中,若所述目标供电制式为1.5kV直流供电制式;将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接包括:将N个子模块分为P个子模块组,每个子模块组包含Q个子模块,子模块组内部的Q个子模块输入端串联,每个子模块组之间的输入端依次并联,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量,P为子模块组的数量,Q为每个子模块组中所包含的子模块数量,N=P*Q,因为所述1.5kV直流供电制式电压为3kV直流供电制式电压值的一半,其中,P=2L,Q=M/2;将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:将所有子模块的输入端并联后分别与1.5kV直流供电网和地相联。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法中,若所述目标供电制式为1.5kV直流供电制式下,子模块组内部的Q个子模块输入端串联包括:将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第Q-1子模块的负输入端与第Q子模块的正输入端相联,将第二子模块组中的第Q+1子模块的负输入端与第Q+2子模块的正输入端相联,第Q+2子模块的负输入端与第Q+3子模块的正输入端相联,直到第2Q-1子模块的负输入端与第2Q子模块的正输入端相联,以此类推直至将第P个子模块组中的第(P-1)*Q+1子模块的负输入端与第(P-1)*Q+2子模块的正输入端相联,第(P-1)*Q+2子模块的负输入端与第(P-1)*Q+3子模块的正输入端相联,直到第P*Q-1子模块的负输入端与第P*Q子模块的正输入端相联;子模块组之间的输入端依次并联包括:将所述第一子模块、所述第Q+1子模块直至第(P-1)*Q+1子模块的正输入端并联,将所述第Q子模块、所述第2Q子模块直至第P*Q子模块的负输入端并联;在子模块组之间的输入端依次并联后分别与1.5kV直流供电网和地相联包括:将所述第一子模块、所述第Q+1子模块直至第(P-1)*Q+1子模块的正输入端并联后与1.5kV直流供电网相联;将所述第Q子模块、所述第2Q子模块直至第P*Q子模块的负输入端并联后与地相联;根据所述目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制所述子模块采用相应的工作模式包括:在所述1.5kV直流供电制式下,若所述多流制电力机车处于牵引工作状态,所述子模块选择正向DC-DC变化工作模式;若所述多流制电力机车处于再生制动工作状态,同时1.5kV直流供电网具备能量吸收能力,所述子模块选择反向DC-DC变化工作模式;若所述多流制电力机车处于非再生制动工作状态,所述子模块选择闭锁状态,其中,在所述正向DC-DC变化工作模式下电能由输入端流向输出端,在所述反向DC-DC变化工作模式下电能由输出端流向输入端。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法中,将所有子模块的输入端并联包括:将所有子模块正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将所有子变流模块的负输入端与地之间的开关器件闭合;子模块组内部的Q个子模块输入端串联包括:将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第Q-1子模块的负输入端与第Q子模块的正输入端之间的开关器件闭合,将第二子模块组中的第Q+1子模块的负输入端与第Q+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第Q+2子模块的负输入端与第Q+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第2Q-1子模块的负输入端与第2Q子模块的正输入端之间的开关器件闭合,以此类推直至将第P个子模块组中的第(P-1)*Q+1子模块的负输入端与第(P-1)*Q+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第(P-1)*Q+2子模块的负输入端与第(P-1)*Q+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第P*Q-1子模块的负输入端与第P*Q子模块的正输入端之间的开关器件闭合;子模块组之间的输入端依次并联包括:将所述第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,第Q+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,直至第(P-1)*Q+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将所述第Q子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合,将所述第2Q子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合,直至将所述第P*Q子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合;将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:将供电母线与1.5kV直流供电网之间的直流开关闭合;接地母线始终与地相联。
例如,如图5所示,该网侧变流装置有N个子模块SM。其中,每个子模块包含两个AC或DC输入端和两个DC输出端。所有子模块的DC输出端的正负极分别并联,构成多流制电力机车网侧变流装置的DC输出端。在1.5kV直流供电制式下,所有子模块SM 1…SM N的输入端分别与1.5kV直流供电网和地相联,每个模块的输入电压的有效值为1.5kV。
如图6中,在1.5kV直流供电制式下,KAC断开;KDC闭合,所有子模块Ki,Grid闭合,Ki,GND闭合,Ki,Next断开(i代表第i个子模块),该电路每个子模块均可随时切入或切除,具有很高的故障冗余性和可靠性。同时,在1.5kV直流供电模式下,机车不需要降低额定功率运行。
需要说明的是,上述的子模块SM电路结构如图7所示,包含四象限变流器和一个包含(中频)变压器隔离的DC/DC变换器。四象限变流器可根据不同的电流制式和机车的工作状态,采取不同的工作模式:AC供电模式,牵引工况:整流;AC供电模式,再生制动工况:逆变;DC供电模式,牵引工况:升压斩波;DC供电模式,再生制动工况:通常直流供电网不支持再生制动(若直流供电网支持再生制动,则可参用降压斩波工作方式)。DC/DC变换器要求能够双向变化,同时要求包含变压器以实现输入/输出的电气隔离以及电压的变化。为降低体积和重量,该变压器通常采用中频变流器。DC/DC变换器可采用PWM结构的电路(如DAB)或谐振变换器电路来实现。
下面以7.2MW DC输出功率为例,来说明该多流制电力机车网侧变流装置的具体实施。在该实施实例中,假设该网侧变流装置的转换效率为95%,则输入功率为7.58MW。该网侧变流装置的输出电压为1.8kV。采用的子模块数为N=30个子模块。针对3kV直流供电制式我们选择的子模块分组方案为L=N/2=15,M=2,针对1.5kV直流供电制式我们选择的子模块分组方案为P=N=30,Q=1。在不同供电制式下子模块的分组和串并联组合方式,以及子模块的电压和电流负荷情况如表2所示:
表2
在具体实现上,可以采用3.3kV,450/500A的IGBT器件来实现。当然,也可以采用1.7kV或1.2kV的IGBT模块来实现,但所需的子模块数量N也需要相应增加,针对3kV和1.5kV直流供电制式条件下的子模块分组方案也需要相应调整。
需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请实施例还提供了一种多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置,需要说明的是,本申请实施例的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法。以下对本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置进行介绍。
图8是根据本申请实施例的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置的示意图。如图8所示,该装置包括:确定单元10、第一连接单元20和第二连接单元30。
确定单元10,用于确定多流制电力机车的目标供电制式;
第一连接单元20,用于在目标供电制式下,将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接;以及
第二连接单元30,用于将子模块的输入端采用目标方式连接后,再分别与供电网和地相联。
本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置,通过确定单元10确定多流制电力机车的目标供电制式;第一连接单元20在目标供电制式下,将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接;以及第二连接单元30将子模块的输入端采用目标方式连接后,再分别与供电网和地相联,解决了相关技术中多流制电力机车的网侧变流装置所需要的变压器体积和重量大、制造难度高和制造成本高等问题。通过采用中频变流器,避免了采用传统多流制电力机车网侧变流装置所需要的重量、体积、制造难度和制造成本均很高的牵引变压器,更易于在动力分散型动车组/高铁上实现,同时通过采用n+x冗余设计也进一步大幅提高了多流制电力机车的网侧变流装置和可靠性。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置中,该装置还包括:控制单元,用于将子模块的输入端采用目标方式连接后,再分别与供电网和地相联之后,根据目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制子模块采用相应的工作模式。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置中,网侧变流装置包括供电母线、接地母线、N个子模块和多个开关器件,每个子模块均包括正负两个输入端口和正负两个输出端口,每个子模块的正输入端通过开关器件与供电母线联接;每个子模块的负输入端通过开关器件与接地母线联接;每个子模块的负输入端通过开关器件与下一个子模块的正输入端联接,其中,第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端通过开关器件联接,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端通过开关器件联接,直至第N-1子模块负输入端与第N子模块正输入端通过开关器件联接,第N子模块的负输入端与第一子模块的正输入端通过开关器件联接;供电母线通过闭合交流或直流开关与交流或直流供电网联接。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置中,若目标供电制式为25kV/50Hz供电制式,第一连接单元20包括:第一串联模块,用于将所有子模块的输入端依次串联;第二连接单元30包括:第一联接模块,用于将所有子模块输入端串联后分别与25kV/50Hz供电网和地相联。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置中,第一串联模块还用于将第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第N-1子模块的负输入端与第N子模块的正输入端相联,其中,N为网侧变流装置中的子模块的数量;第一联接模块还用于将第一子模块的正输入端与25kV/50Hz供电网相联,将第N子模块负输入端与地相联;控制单元还用于在25kV/50Hz供电制式下,在多流制电力机车处于牵引工作状态的情况下,子模块选择整流工作模式;若多流制电力机车处于再生制动工作状态,子模块选择逆变工作模式。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置中,第一串联模块还用于将第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直至第N-1子模块的负输入端与第N子模块的正输入端之间的开关器件闭合,将第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,将第N子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合;第一联接模块还用于将供电母线与25kV/50Hz交流供电网之间的交流开关闭合;将接地母线始终与地相联。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置中,若目标供电制式为15kV/16.7Hz供电制式,第一连接单元20还包括:第一分组模块,用于将N个子模块分为两组,每组包含N/2个子模块;第二串联模块,用于每个子模块组内部的N/2个子模块输入端依次串联;第一并联模块,用于两个子模块组的输入端并联,其中,N为网侧变流装置中的子模块的数量;第二连接单元30还包括:第二联接模块,用于在两个子模块组的输入端并联后分别与15kV/16.7Hz供电网和地相联。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置中,第二串联模块还用于将第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第N/2-1子模块的负输入端与第N/2子模块的正输入端相联;将第N/2+1子模块的负输入端与第N/2+2子模块的正输入端相联,第N/2+2子模块的负输入端与第N/2+3子模块的正输入端相联,直到第N-1子模块的负输入端与第N子模块的正输入端相联,其中,N为网侧变流装置中的子模块的数量;第一并联模块还用于将第一子模块的正输入端与第N/2+1子模块的正输入端并联;将第N/2子模块的负输入端与第N子模块的负输入端并联;第二联接模块还用于将第一子模块的正输入端与第N/2+1子模块的正输入端并联后与15kV/16.7Hz供电网相联,将第N/2子模块的负输入端与第N子模块的负输入端并联后与地相联;控制单元还用于在15kV/16.7Hz供电制式下,在多流制电力机车处于牵引工作状态的情况下,子模块选择整流工作模式;若多流制电力机车处于再生制动工作状态,子模块选择逆变工作模式。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置中,第二串联模块还用于将第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第N/2-1子模块的负输入端与第N/2子模块的正输入端之间的开关器件闭合;将第N/2+1子模块的负输入端与第N/2+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第N/2+2子模块的负输入端与第N/2+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第N-1子模块的负输入端与第N子模块的正输入端之间的开关器件闭合,其中,N为网侧变流装置中的子模块的数量;并联模块还用于将第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,将第N/2+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将第N/2子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合,将第N子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合;第二联接模块还用于将供电母线与15kV/16.7Hz交流供电网之间的交流开关闭合;接地母线始终与地相联。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置中,若目标供电制式为3kV直流供电制式;第一连接单元20还包括:第二分组模块,用于将N个子模块分为L个子模块组,每个子模块组包含M个子模块;第三串联模块,用于每个子模块组内部的M个子模块输入端串联;第二并联模块,用于子模块组之间的输入端依次并联,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量,L为子模块组的数量,M为每个子模块组中所包含的子模块数量,N=L*M;第二连接单元30还包括:第三联接模块,用于在子模块组之间的输入端依次并联后分别与3kV直流供电网和地相联。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置中,第三串联模块还用于将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第M-1子模块的负输入端与第M子模块的正输入端相联,将第二子模块组中的第M+1子模块的负输入端与第M+2子模块的正输入端相联,第M+2子模块的负输入端与第M+3子模块的正输入端相联,直到第2M-1子模块的负输入端与第2M子模块的正输入端相联,以此类推直至将第L个子模块组中的第(L-1)*M+1子模块的负输入端与第(L-1)*M+2子模块的正输入端相联,第(L-1)*M+2子模块的负输入端与第(L-1)*M+3子模块的正输入端相联,直到第L*M-1子模块的负输入端与第L*M子模块的正输入端相联;第二并联模块还用于将所述第一子模块、所述第M+1子模块直至第(L-1)*M+1子模块的正输入端并联,将所述第M子模块、所述第2M子模块直至第L*M子模块的负输入端并联;第三联接模块还用于将所述第一子模块、所述第M+1子模块直至第(L-1)*M+1子模块的正输入端并联后与3kV直流供电网相联;将所述第M子模块、所述第2M子模块直至第L*M子模块的负输入端并联后与地相联;控制单元还用于在3kV直流供电制式下,若多流制电力机车处于牵引工作状态,子模块选择正向DC-DC变化工作模式;若多流制电力机车处于再生制动工作状态,同时3kV直流供电网具备能量吸收能力,子模块选择反向DC-DC变化工作模式;若多流制电力机车处于非再生制动工作状态,子模块选择闭锁状态,其中,在正向DC-DC变化工作模式下电能由输入端流向输出端,在反向DC-DC变化工作模式下电能由输出端流向输入端。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置中,第三串联模块还用于将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第M-1子模块的负输入端与第M子模块的正输入端之间的开关器件闭合,将第二子模块组中的第M+1子模块的负输入端与第M+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第M+2子模块的负输入端与第M+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第2M-1子模块的负输入端与第2M子模块的正输入端之间的开关器件闭合,以此类推直至将第L个子模块组中的第(L-1)*M+1子模块的负输入端与第(L-1)*M+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第(L-1)*M+2子模块的负输入端与第(L-1)*M+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第L*M-1子模块的负输入端与第L*M子模块的正输入端之间的开关器件闭合;第二并联模块还用于将所述第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,第M+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,直至第(L-1)*M+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将所述第M子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合,将所述第2M子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合,直至将所述第L*M子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合;第三联接模块还用于将供电母线与3kV直流供电网之间的直流开关闭合;所述接地母线始终与地相联。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置中,若目标供电制式为1.5kV直流供电制式;第一连接单元20包括:第三并联模块,用于将N个子模块分为P个子模块组,每个子模块组包含Q个子模块,子模块组内部的Q个子模块输入端串联,每个子模块组之间的输入端依次并联,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量,P为子模块组的数量,Q为每个子模块组中所包含的子模块数量,N=P*Q,因为所述1.5kV直流供电制式电压为3kV直流供电制式电压值的一半,其中,P=2L,Q=M/2;
第二连接单元30包括:第四联接模块,用于将所有子模块的输入端并联后分别与1.5kV直流供电网和地相联。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置中,若目标供电制式为1.5kV直流供电制式下,第三并联模块还用于将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第Q-1子模块的负输入端与第Q子模块的正输入端相联,将第二子模块组中的第Q+1子模块的负输入端与第Q+2子模块的正输入端相联,第Q+2子模块的负输入端与第Q+3子模块的正输入端相联,直到第2Q-1子模块的负输入端与第2Q子模块的正输入端相联,以此类推直至将第P个子模块组中的第(P-1)*Q+1子模块的负输入端与第(P-1)*Q+2子模块的正输入端相联,第(P-1)*Q+2子模块的负输入端与第(P-1)*Q+3子模块的正输入端相联,直到第P*Q-1子模块的负输入端与第P*Q子模块的正输入端相联;子模块组之间的输入端依次并联包括:将所述第一子模块、所述第Q+1子模块直至第(P-1)*Q+1子模块的正输入端并联,将所述第Q子模块、所述第2Q子模块直至第P*Q子模块的负输入端并联;第四联接模块还用于将所述第一子模块、所述第Q+1子模块直至第(P-1)*Q+1子模块的正输入端并联后与1.5kV直流供电网相联;将所述第Q子模块、所述第2Q子模块直至第P*Q子模块的负输入端并联后与地相联;控制单元还用于在1.5kV直流供电制式下,若多流制电力机车处于牵引工作状态,子模块选择正向DC-DC变化工作模式;若多流制电力机车处于再生制动工作状态,同时1.5kV直流供电网具备能量吸收能力,子模块选择反向DC-DC变化工作模式;若多流制电力机车处于非再生制动工作状态,子模块选择闭锁状态,其中,在正向DC-DC变化工作模式下电能由输入端流向输出端,在反向DC-DC变化工作模式下电能由输出端流向输入端。
可选地,在本申请实施例提供的多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置中,第三并联模块还用于将所有子模块正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将所有子变流模块的负输入端与地之间的开关器件闭合;子模块组内部的Q个子模块输入端串联包括:将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第Q-1子模块的负输入端与第Q子模块的正输入端之间的开关器件闭合,将第二子模块组中的第Q+1子模块的负输入端与第Q+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第Q+2子模块的负输入端与第Q+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第2Q-1子模块的负输入端与第2Q子模块的正输入端之间的开关器件闭合,以此类推直至将第P个子模块组中的第(P-1)*Q+1子模块的负输入端与第(P-1)*Q+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第(P-1)*Q+2子模块的负输入端与第(P-1)*Q+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第P*Q-1子模块的负输入端与第P*Q子模块的正输入端之间的开关器件闭合;子模块组之间的输入端依次并联包括:将所述第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,第Q+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,直至第(P-1)*Q+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将所述第Q子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合,将所述第2Q子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合,直至将所述第P*Q子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合;第四联接模块还用于将供电母线与1.5kV直流供电网之间的直流开关闭合;接地母线始终与地相联。
所述多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置包括处理器和存储器,上述确定单元10、第一连接单元20和第二连接单元30等均作为程序单元存储在存储器中,由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核,由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上,通过调整内核参数来解决了相关技术中多流制电力机车的网侧变流装置所需要的变压器体积和重量大、制造难度高和制造成本高等问题。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM),存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种存储介质,其上存储有程序,该程序被处理器执行时实现所述多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法。
本发明实施例提供了一种处理器,所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行所述多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、***或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (18)
1.一种多流制电力机车的网侧变流装置的处理方法,其特征在于,包括:
确定多流制电力机车的目标供电制式;
在所述目标供电制式下,将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接;以及
将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联。
2.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联之后,所述方法还包括:
根据所述目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制所述子模块采用相应的工作模式。
3.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述网侧变流装置包括供电母线、接地母线、N个子模块和多个开关器件,每个子模块均包括正负两个输入端口和正负两个输出端口,每个子模块的正输入端通过开关器件与供电母线联接;每个子模块的负输入端通过开关器件与所述接地母线联接;每个子模块的负输入端通过开关器件与下一个子模块的正输入端联接,其中,第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端通过开关器件联接,所述第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端通过开关器件联接,直至第N-1子模块负输入端与第N子模块正输入端通过开关器件联接,所述第N子模块的负输入端与所述第一子模块的正输入端通过开关器件联接;所述供电母线通过交流或直流开关与交流或直流供电网联接。
4.根据权利要求2所述的处理方法,其特征在于,若所述目标供电制式为25kV/50Hz供电制式,
将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接包括:将所有子模块的输入端依次串联;
将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:将所有子模块输入端串联后分别与25kV/50Hz供电网和地相联。
5.根据权利要求4所述的处理方法,其特征在于,
将所有子模块的输入端依次串联包括:将第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,所述第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第N-1子模块的负输入端与第N子模块的正输入端相联,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量;
将所有子模块输入端串联后分别与25kV/50Hz供电网和地相联包括:将所述第一子模块的正输入端与所述25kV/50Hz供电网相联,将所述第N子模块负输入端与地相联;
根据所述目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制所述子模块采用相应的工作模式包括:在所述25kV/50Hz供电制式下,在所述多流制电力机车处于牵引工作状态的情况下,所述子模块选择整流工作模式;若所述多流制电力机车处于再生制动工作状态,所述子模块选择逆变工作模式。
6.根据权利要求5所述的处理方法,其特征在于,
将所有子模块的输入端依次串联包括:将所述第一子模块的负输入端与所述第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,所述第二子模块的负输入端与所述第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直至第所述N-1子模块的负输入端与所述第N子模块的正输入端之间的开关器件闭合,将所述第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,将所述第N子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合;
将所有子模块输入端串联后分别与25kV/50Hz供电网和地相联包括:将所述供电母线与25kV/50Hz交流供电网之间的交流开关闭合;将所述接地母线始终与地相联。
7.根据权利要求2所述的处理方法,其特征在于,若所述目标供电制式为15kV/16.7Hz供电制式,
将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接包括:将N个子模块分为两组,每组包含N/2个子模块;每个子模块组内部的N/2个子模块输入端依次串联;两个子模块组的输入端并联,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量;
将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:在两个子模块组的输入端并联后分别与15kV/16.7Hz供电网和地相联。
8.根据权利要求7所述的处理方法,其特征在于,
每个子模块组内部的N/2个子模块输入端依次串联包括:将第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,所述第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第N/2-1子模块的负输入端与第N/2子模块的正输入端相联;将第N/2+1子模块的负输入端与第N/2+2子模块的正输入端相联,所述第N/2+2子模块的负输入端与第N/2+3子模块的正输入端相联,直到第N-1子模块的负输入端与第N子模块的正输入端相联,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量;
两个子模块组的输入端并联包括:将所述第一子模块的正输入端与所述第N/2+1子模块的正输入端并联;将所述第N/2子模块的负输入端与所述第N子模块的负输入端并联;
在两个子模块组的输入端并联后分别与15kV/16.7Hz供电网和地相联包括:将所述第一子模块的正输入端与所述第N/2+1子模块的正输入端并联后与所述15kV/16.7Hz供电网相联,将所述第N/2子模块的负输入端与所述第N子模块的负输入端并联后与地相联;
根据所述目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制所述子模块采用相应的工作模式包括:在所述15kV/16.7Hz供电制式下,在所述多流制电力机车处于牵引工作状态的情况下,所述子模块选择整流工作模式;若所述多流制电力机车处于再生制动工作状态,所述子模块选择逆变工作模式。
9.根据权利要求8所述的处理方法,其特征在于,
每个子模块组内部的N/2个子模块输入端依次串联包括:将第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,所述第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第N/2-1子模块的负输入端与第N/2子模块的正输入端之间的开关器件闭合;将所述第N/2+1子模块的负输入端与第N/2+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,所述第N/2+2子模块的负输入端与第N/2+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第N-1子模块的负输入端与第N子模块的正输入端之间的开关器件闭合,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量;
两个子模块组的输入端并联包括:将所述第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,将所述第N/2+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将所述第N/2子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合,将所述第N子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合;
两个子模块组的输入端并联后分别与15kV/16.7Hz供电网和地相联包括:将供电母线与15kV/16.7Hz交流供电网之间的交流开关闭合;所述接地母线始终与地相联。
10.根据权利要求2所述的处理方法,其特征在于,若所述目标供电制式为3kV直流供电制式;
将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接包括:将N个子模块分为L个子模块组,每个子模块组包含M个子模块,每个子模块组内部的M个子模块输入端串联,每个子模块组之间的输入端依次并联,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量,L为子模块组的数量,M为每个子模块组中所包含的子模块数量,N=L*M;
将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:在子模块组之间的输入端依次并联后分别与3kV直流供电网和地相联。
11.根据权利要求10所述的处理方法,其特征在于,
每个子模块组内部的M个子模块输入端串联包括:将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第M-1子模块的负输入端与第M子模块的正输入端相联,将第二子模块组中的第M+1子模块的负输入端与第M+2子模块的正输入端相联,第M+2子模块的负输入端与第M+3子模块的正输入端相联,直到第2M-1子模块的负输入端与第2M子模块的正输入端相联,以此类推直至将第L个子模块组中的第(L-1)*M+1子模块的负输入端与第(L-1)*M+2子模块的正输入端相联,第(L-1)*M+2子模块的负输入端与第(L-1)*M+3子模块的正输入端相联,直到第L*M-1子模块的负输入端与第L*M子模块的正输入端相联;
子模块组之间的输入端依次并联包括:将所述第一子模块、所述第M+1子模块直至第(L-1)*M+1子模块的正输入端并联,将所述第M子模块、所述第2M子模块直至第L*M子模块的负输入端并联;
在子模块组之间的输入端依次并联后分别与3kV直流供电网和地相联包括:将所述第一子模块、所述第M+1子模块直至第(L-1)*M+1子模块的正输入端并联后与3kV直流供电网相联;将所述第M子模块、所述第2M子模块直至第L*M子模块的负输入端并联后与地相联;
根据所述目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制所述子模块采用相应的工作模式包括:在所述3kV直流供电制式下,若所述多流制电力机车处于牵引工作状态,所述子模块选择正向DC-DC变化工作模式;若所述多流制电力机车处于再生制动工作状态,同时3kV直流供电网具备能量吸收能力,所述子模块选择反向DC-DC变化工作模式;若所述多流制电力机车处于非再生制动工作状态,所述子模块选择闭锁状态,其中,在所述正向DC-DC变化工作模式下电能由输入端流向输出端,在所述反向DC-DC变化工作模式下电能由输出端流向输入端。
12.根据权利要求11所述的处理方法,其特征在于,
每个子模块组内部的M个子模块输入端串联包括:将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第M-1子模块的负输入端与第M子模块的正输入端之间的开关器件闭合,将第二子模块组中的第M+1子模块的负输入端与第M+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第M+2子模块的负输入端与第M+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第2M-1子模块的负输入端与第2M子模块的正输入端之间的开关器件闭合,以此类推直至将第L个子模块组中的第(L-1)*M+1子模块的负输入端与第(L-1)*M+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第(L-1)*M+2子模块的负输入端与第(L-1)*M+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第L*M-1子模块的负输入端与第L*M子模块的正输入端之间的开关器件闭合;
子模块组之间的输入端依次并联包括:将所述第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,第M+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,直至第(L-1)*M+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将所述第M子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合,将所述第2M子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合,直至将所述第L*M子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合;
在子模块组之间的输入端依次并联后分别与3kV直流供电网和地相联包括:将供电母线与3kV直流供电网之间的直流开关闭合;所述接地母线始终与地相联。
13.根据权利要求2所述的处理方法,其特征在于,若所述目标供电制式为1.5kV直流供电制式;
将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接包括:将N个子模块分为P个子模块组,每个子模块组包含Q个子模块,子模块组内部的Q个子模块输入端串联,每个子模块组之间的输入端依次并联,其中,N为所述网侧变流装置中的子模块的总数量,P为子模块组的数量,Q为每个子模块组中所包含的子模块数量,N=P*Q,因为所述1.5kV直流供电制式电压为3kV直流供电制式电压值的一半,其中,P=2L,Q=M/2;
将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:将所有子模块的输入端并联后分别与1.5kV直流供电网和地相联。
14.根据权利要求13所述的处理方法,其特征在于,若所述目标供电制式为1.5kV直流供电制式下,
子模块组内部的Q个子模块输入端串联包括:将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端相联,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端相联,直到第Q-1子模块的负输入端与第Q子模块的正输入端相联,将第二子模块组中的第Q+1子模块的负输入端与第Q+2子模块的正输入端相联,第Q+2子模块的负输入端与第Q+3子模块的正输入端相联,直到第2Q-1子模块的负输入端与第2Q子模块的正输入端相联,以此类推直至将第P个子模块组中的第(P-1)*Q+1子模块的负输入端与第(P-1)*Q+2子模块的正输入端相联,第(P-1)*Q+2子模块的负输入端与第(P-1)*Q+3子模块的正输入端相联,直到第P*Q-1子模块的负输入端与第P*Q子模块的正输入端相联;
子模块组之间的输入端依次并联包括:将所述第一子模块、所述第Q+1子模块直至第(P-1)*Q+1子模块的正输入端并联,将所述第Q子模块、所述第2Q子模块直至第P*Q子模块的负输入端并联;
在子模块组之间的输入端依次并联后分别与1.5kV直流供电网和地相联包括:将所述第一子模块、所述第Q+1子模块直至第(P-1)*Q+1子模块的正输入端并联后与1.5kV直流供电网相联;将所述第Q子模块、所述第2Q子模块直至第P*Q子模块的负输入端并联后与地相联;
根据所述目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制所述子模块采用相应的工作模式包括:在所述1.5kV直流供电制式下,若所述多流制电力机车处于牵引工作状态,所述子模块选择正向DC-DC变化工作模式;若所述多流制电力机车处于再生制动工作状态,同时1.5kV直流供电网具备能量吸收能力,所述子模块选择反向DC-DC变化工作模式;若所述多流制电力机车处于非再生制动工作状态,所述子模块选择闭锁状态,其中,在所述正向DC-DC变化工作模式下电能由输入端流向输出端,在所述反向DC-DC变化工作模式下电能由输出端流向输入端。
15.根据权利要求14所述的处理方法,其特征在于,
将所有子模块的输入端并联包括:将所有子模块正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将所有子变流模块的负输入端与地之间的开关器件闭合;
子模块组内部的Q个子模块输入端串联包括:将第一子模块组中的第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第Q-1子模块的负输入端与第Q子模块的正输入端之间的开关器件闭合,将第二子模块组中的第Q+1子模块的负输入端与第Q+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第Q+2子模块的负输入端与第Q+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第2Q-1子模块的负输入端与第2Q子模块的正输入端之间的开关器件闭合,以此类推直至将第P个子模块组中的第(P-1)*Q+1子模块的负输入端与第(P-1)*Q+2子模块的正输入端之间的开关器件闭合,第(P-1)*Q+2子模块的负输入端与第(P-1)*Q+3子模块的正输入端之间的开关器件闭合,直到第P*Q-1子模块的负输入端与第P*Q子模块的正输入端之间的开关器件闭合;
子模块组之间的输入端依次并联包括:将所述第一子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,第Q+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合,直至第(P-1)*Q+1子模块的正输入端与供电母线之间的开关器件闭合;将所述第Q子模块的负输入端与接地母线之间的开关器件闭合,将所述第2Q子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合,直至将所述第P*Q子模块的负输入端与所述接地母线之间的开关器件闭合;
将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联包括:将供电母线与1.5kV直流供电网之间的直流开关闭合;接地母线始终与地相联。
16.一种多流制电力机车的网侧变流装置的处理装置,其特征在于,包括:
确定单元,用于确定多流制电力机车的目标供电制式;
第一连接单元,用于在所述目标供电制式下,将网侧变流装置中采用中频电气隔离的变流器子模块的输入端采用目标方式连接;以及
第二连接单元,用于将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联。
17.根据权利要求16所述的处理装置,其特征在于,所述装置还包括:
控制单元,用于将所述子模块的输入端采用所述目标方式连接后,再分别与供电网和地相联之后,根据所述目标供电制式和多流制电力机车的运行状态,控制所述子模块采用相应的工作模式。
18.根据权利要求16所述的处理装置,其特征在于,所述网侧变流装置包括供电母线、接地母线、N个子模块和多个开关器件,每个子模块均包括正负两个输入端口和正负两个输出端口,每个子模块的正输入端通过开关器件与供电母线联接;每个子模块的负输入端通过开关器件与所述接地母线联接;每个子模块的负输入端通过开关器件与下一个子模块的正输入端联接,其中,第一子模块的负输入端与第二子模块的正输入端通过开关器件联接,所述第二子模块的负输入端与第三子模块的正输入端通过开关器件联接,直至第N-1子模块负输入端与第N子模块正输入端通过开关器件联接,所述第N子模块的负输入端与所述第一子模块的正输入端通过开关器件联接;所述供电母线通过闭合交流或直流开关与交流或直流供电网联接。
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