CN109664768B - 过压斩波能耗均衡控制方法、***、装置及可读存储介质 - Google Patents

过压斩波能耗均衡控制方法、***、装置及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种过压斩波能耗均衡控制方法，包括：获取列车网络中所有动车的中间电压，计算得到电压均值；计算目标动车的中间电压与电压均值的差值，得到校准压差；其中目标动车为列车网络中任一动车；当列车网络满足调整条件，在原始斩波开通、关断门槛电压上均加上校准压差，得到调整后的斩波门槛电压。本发明中，考虑列车网络中所有的中间电压与目标动车的中间电压的差值，根据该差值调节斩波门槛电压，消除了采样过程中的中间电压误差，避免了因过压斩波不均衡而导致的制动电阻、功率元件烧损等问题，而且本方法适用于各种工况，控制方法实时性高，工程容易实现。本申请还公开了相应的过压斩波能耗均衡控制***、装置及可读存储介质。

Description

过压斩波能耗均衡控制方法、***、装置及可读存储介质
技术领域
本发明涉及城轨列车电气牵引***控制领域，特别涉及一种过压斩波能耗均衡控制方法、***、装置及可读存储介质。
背景技术
城轨列车，尤其是地铁列车，在制动过程中优先采用电制动方式，每个动车上的变频调速***VVVF(Variable Voltage and Variable Frequency)通过再生制动方式将机械能转化为电能供线路电网吸收，若线路电网不能再吸收再生制动产生的电能时，制动能量会将VVVF主电路的中间电压升高。为了消耗该部分制动能量并保护VVVF内的功率元件，VVVF通过电阻制动的方式开通斩波管元件，将制动能量消耗在制动电阻上。但由于每节动车VVVF中的电压传感器采样差异以及中间电压实时数值差异，将造成列车在电制动过程中，中间电压采样值最高的动车最先开始再生制动向电阻制动的转换过程，而其他动车仍工作于再生制动工况，从而导致一节动车的制动电阻和斩波管元件消耗多节动车的制动能量，严重时导致该节动车制动电阻超温无法正常工作，甚至烧损功率元件、斩波元件等，严重影响城轨列车的正线运营。
为解决这个问题，有人提出了城际列车电气牵引***过压斩波能耗均衡控制方法，列车网络控制***通过设置在动车上的传动控制单元获取每节动车的运行数据，动态调节各节动车的再生制动和电阻制动工况。列车网络控制***根据各节动车运行过程中的情况发出斩波门槛抬高标志，传动控制单元根据斩波门槛抬高标志，以及中间直流电流实时调整过压斩波开通/关断门槛，实现过压斩波能耗均衡控制。
但是，该方法是通过PI(proportion-integral，比例-积分)调节方式来调整过压斩波的开通/关断门槛的，存在积分饱和现象，会使控制器失去调节作用；而且，该方法中调节整定参数的过程较为困难。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种过压斩波能耗均衡控制方法、***、装置及可读存储介质，控制过程简单，整定参数容易调整。其具体方案如下：
一种过压斩波能耗均衡控制方法，包括：
获取列车网络中所有动车的中间电压；
利用所述列车网络中所有动车的中间电压，计算得到电压均值；
计算目标动车的中间电压与所述电压均值的差值，得到校准压差；其中，所述目标动车为所述列车网络中的任一动车；
当所述列车网络满足调整条件，调整所述目标动车的斩波开通门槛电压为原始斩波开通门槛电压与所述校准压差的和，调整所述目标动车的斩波关断门槛电压为原始关断门槛电压与所述校准压差的和。
优选的，所述利用所述列车网络中所有动车的中间电压，计算得到电压均值的过程包括：
判断所述列车网络中每一节动车的中间电压是否有效，得到有效电压；
计算所述列车网络中所有有效电压的均值，得到电压均值。
优选的，所述判断所述列车网络中每一节动车的中间电压是否有效，得到有效电压的过程，包括：
获取所述列车网络中所有动车的电网网压；
根据第一有效判定条件判断每一节动车的中间电压是否有效；其中，所述第一有效判定条件具体包括：该中间电压大于第一预设值，且该中间电压与对应的电网网压的差值在第一预设范围。
优选的，所述判断所述列车网络中每一节动车的中间电压是否有效，得到有效电压的过程，包括：
获取所述目标动车的电网网压；
根据所述第一有效判定条件判断所述目标动车的中间电压是否有效；
根据第二有效判定条件判断所述列车网络中其他动车的中间电压是否有效；其中，所述第二有效判定条件具体包括：该中间电压大于第一预设值，且该中间电压与所述目标动车的中间电压的差值在第二预设范围，且该中间电压与所述目标动车的电网网压的差值在第三预设范围。
优选的，所述获取列车网络中所有动车的电网网压的过程后，还包括：
对所有的中间电压、所述目标动车的电网网压进行滤波处理。
优选的，所述计算待校准动车的中间电压与所述电压均值的差值，得到校准压差的过程后，还包括：
对所述校准压差进行滤波处理。
优选的，所述计算待校准动车的中间电压与所述电压均值的差值，得到校准压差的过程后，还包括：
如果所述校准压差超出规定范围，修正所述校准压差为所述规定范围的两个边界值中距离所述校准压差更近的边界值。
相应的，本发明还公开了一种过压斩波能耗均衡控制***，包括：
获取模块，用于获取列车网络中所有动车的中间电压；
第一计算模块，用于利用所述列车网络中所有动车的中间电压，计算得到电压均值；
第二计算模块，用于计算目标动车的中间电压与所述电压均值的差值，得到校准压差；其中，所述目标动车为所述列车网络中的任一动车；
调整模块，用于当所述列车网络满足调整条件，调整所述目标动车的斩波开通门槛电压为原始斩波开通门槛电压与所述校准压差的和，调整所述目标动车的斩波关断门槛电压为原始关断门槛电压与所述校准压差的和。
相应的，本发明还公开了一种过压斩波能耗均衡控制装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任一项所述过压斩波能耗均衡控制方法的步骤。
相应的，本发明还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任一项所述过压斩波能耗均衡控制方法的步骤。
本发明公开了一种过压斩波能耗均衡控制方法，包括：获取列车网络中所有动车的中间电压；利用所述列车网络中所有动车的中间电压，计算得到电压均值；计算目标动车的中间电压与所述电压均值的差值，得到校准压差；其中，所述目标动车为所述列车网络中的任一动车；当所述列车网络满足调整条件，调整所述目标动车的斩波开通门槛电压为原始斩波开通门槛电压与所述校准压差的和，调整所述目标动车的斩波关断门槛电压为原始关断门槛电压与所述校准压差的和。本发明中，考虑列车网络中所有的中间电压与目标动车的中间电压的差值，根据该差值调节斩波门槛电压，消除了由于传感器或其他原因导致采样过程中产生的中间电压误差，避免了因过压斩波不均衡而导致的制动电阻、功率元件烧损等问题，而且本方法适用于各种工况，控制方法实时性高，工程容易实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种过压斩波能耗均衡控制方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例中具体的一种过压斩波能耗均衡控制方法的信息传输图；
图3为本发明实施例中一种过压斩波能耗均衡控制***的结构分布图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种过压斩波能耗均衡控制方法，参见图1所述，包括：
S1：获取列车网络中所有动车的中间电压；
S2：利用所述列车网络中所有动车的中间电压，计算得到电压均值；
S3：计算目标动车的中间电压与所述电压均值的差值，得到校准压差；其中，所述目标动车为所述列车网络中的任一动车；
可以理解的是，上述步骤均可由目标动车VVVF的DCU(Drive Control Unit，传动控制单元)完成。其中，其他动车的数据发送给该DCU的途径，可以包括多个DCU之间组网通信，DCU之间的CAN通信，当然也可以包括其他通信传输方式。
S4：当所述列车网络满足调整条件，调整所述目标动车的斩波开通门槛电压为原始斩波开通门槛电压与所述校准压差的和，调整所述目标动车的斩波关断门槛电压为原始关断门槛电压与所述校准压差的和。
其中，调整条件一般为以下四条：
DCU与列车网络控制***通信正常；
列车未运行在紧急牵引工况；
VVVF主电路中高速断路器闭合；
VVVF主电路中短接接触器闭合。
只有当这四条同时满足时，才可以对目标动车的斩波门槛进行调整。
可以理解的是，所有动车的原始斩波门槛电压均为统一设定，在本步骤中进行调整后获得对应每一节动车在均衡控制功率时的斩波门槛。
本发明公开了一种过压斩波能耗均衡控制方法，包括：获取列车网络中所有动车的中间电压；利用所述列车网络中所有动车的中间电压，计算得到电压均值；计算目标动车的中间电压与所述电压均值的差值，得到校准压差；其中，所述目标动车为所述列车网络中的任一动车；当所述列车网络满足调整条件，调整所述目标动车的斩波开通门槛电压为原始斩波开通门槛电压与所述校准压差的和，调整所述目标动车的斩波关断门槛电压为原始关断门槛电压与所述校准压差的和。本发明中，考虑列车网络中所有的中间电压与目标动车的中间电压的差值，根据该差值调节斩波门槛电压，消除了由于传感器或其他原因导致采样过程中产生的中间电压误差，避免了因过压斩波不均衡而导致的制动电阻、功率元件烧损等问题，而且本方法适用于各种工况，控制方法实时性高，工程容易实现。
本发明实施例公开了一种具体的过压斩波能耗均衡控制方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的，步骤S2包括以下步骤：
S21：判断所述列车网络中每一节动车的中间电压是否有效，得到有效电压；
可以理解的是，之所以判断中间电压是否有效，是为了排除电压传感器故障时获取到的无效采样值，提高校正的准率度。另外，有效电压只是用于计算获取全网电压均值的，不影响步骤S3-S4中中间电压的计算和调整。
S22：计算所述列车网络中所有有效电压的均值，得到电压均值。
其中，步骤S21中如何判断中间电压是否有效的方法有多种，主要思路有两条，一是同一动车的电网网压与中间电压近似，二是列车网络中多个有效的中间电压应当集中在某个区间段。根据这两种思路，得到以下两种判断方法。
其中，一种判断有效电压的方法步骤包括：
获取所述列车网络中所有动车的电网网压；
根据第一有效判定条件判断每一节动车的中间电压是否有效；其中，所述第一有效判定条件具体包括：该中间电压大于第一预设值，且该中间电压与对应的电网网压的差值在第一预设范围。
可以理解的是，第一预设值根据列车网络的电压级别设置。一般情况下，1500V等级直流供电网中设置第一预设值为1100V，750V等级直流供电网中设置第一预设值为500V。由于有效的中间电压与电网网压差值不大，除了线路结构的本身因素，考虑第一预设范围的主要因素是传感器设备的采样误差。
其中，另一种判断有效电压的方法步骤包括：
获取所述目标动车的电网网压；
根据所述第一有效判定条件判断所述目标动车的中间电压是否有效；
根据第二有效判定条件判断所述列车网络中其他动车的中间电压是否有效；其中，所述第二有效判定条件具体包括：该中间电压大于第一预设值，且该中间电压与所述目标动车的中间电压的差值在第二预设范围，且该中间电压与所述目标动车的电网网压的差值在第三预设范围。
可以理解的是，第一有效判定条件与前一个判断方法中相同。
具体的，第二有效判定条件中的第二预设范围和第三预设范围均为小于一个阈值，当然，两个预设范围对应的阈值可以不同，只要取值在40-80V之间即可。
进一步的，参见图2所示，以1500V直流供电网中4动2拖编组列车为例，应用第二种判断有效电压的方法，确认1车为目标动车，且1车的中间电压有效，对其他动车的中间电压是否有效进行判断：
ΔU1n＝|U1车电网网压-Un车中间电压|，(n＝2，3，4)
ΔU2n＝|U1车中间电压-Un车中间电压|，(n＝2,3,4)
当Un＞1100V，ΔU1n＜50V且ΔU2n＜50V，则判定该车的中间电压Un为一个有效电压。
进一步，利用以下公式得到电压均值：
Figure BDA0001433388120000071
目标动车1车的校准压差为：U校准压差＝U1车中间电压-U电压均值；
最后进行对1车斩波开通/关断门槛电压的调整：
将过压斩波开通门槛电压调整为U原始斩波开通门槛+U校准压差；
将过压斩波关断门槛电压调整为U原始斩波关断门槛+U校准压差。
进一步的，所述获取列车网络中所有动车的电网网压的过程后，还可以包括：
对所有的中间电压、所述目标动车的电网网压进行滤波处理。
可以理解的是，这里进行滤波处理是为了提高最终校准结果的准确率。这里的滤波方式一般选择巴特沃斯滤波，当然也可以选择低通滤波、带通滤波等其他滤波方式。
可以理解的是，这种滤波方式也可以应用到第一种判断有效电压的方法中，对所有的中间电压、电网网压进行滤波处理。
进一步的，所述计算待校准动车的中间电压与所述电压均值的差值，得到校准压差的过程后，还可以包括对所述校准压差进行滤波处理。这里的滤波方法一般采用一阶低通滤波处理，当然也可以用多阶低通滤波、其他低通滤波、带通滤波方法。
进一步的，所述计算待校准动车的中间电压与所述电压均值的差值，得到校准压差的过程后，还包括：
如果所述校准压差超出规定范围，修正所述校准压差为所述规定范围的两个边界值中距离所述校准压差更近的边界值。
具体的，一般设置规定范围为-25V～25V，当校准压差小于-25V，则修正该校准压差为-25V，当校准压差大于25V，则修正该校准压差为25V。
相应的，本实施例还公开了一种过压斩波能耗均衡控制***，参见图3所示，包括：
获取模块1，用于获取列车网络中所有动车的中间电压；
第一计算模块2，用于利用所述列车网络中所有动车的中间电压，计算得到电压均值；
第二计算模块3，用于计算目标动车的中间电压与所述电压均值的差值，得到校准压差；其中，所述目标动车为所述列车网络中的任一动车；
调整模块4，用于当所述列车网络满足调整条件，调整所述目标动车的斩波开通门槛电压为原始斩波开通门槛电压与所述校准压差的和，调整所述目标动车的斩波关断门槛电压为原始关断门槛电压与所述校准压差的和。
相应的，本实施例还公开了一种过压斩波能耗均衡控制装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任一实施例所述过压斩波能耗均衡控制方法的步骤。
其中，具体有关过压斩波能耗均衡控制方法的细节，参考前述实施例，此处不再进行赘述。
相应的，本发明还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任一实施例中过压斩波能耗均衡控制方法的步骤。
其中，具体有关过压斩波能耗均衡控制方法的细节，参考前述实施例，此处不再进行赘述。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种过压斩波能耗均衡控制方法、***、装置及可读存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种过压斩波能耗均衡控制方法，其特征在于，包括：
获取列车网络中所有动车的中间电压；
利用所述列车网络中所有动车的中间电压，计算得到电压均值；
计算目标动车的中间电压与所述电压均值的差值，得到校准压差；其中，所述目标动车为所述列车网络中的任一动车；
当所述列车网络满足调整条件，调整所述目标动车的斩波开通门槛电压为原始斩波开通门槛电压与所述校准压差的和，调整所述目标动车的斩波关断门槛电压为原始关断门槛电压与所述校准压差的和；
所述利用所述列车网络中所有动车的中间电压，计算得到电压均值的过程包括：
判断所述列车网络中每一节动车的中间电压是否有效，得到有效电压；
计算所述列车网络中所有有效电压的均值，得到电压均值；
其中，所述判断所述列车网络中每一节动车的中间电压是否有效，得到有效电压的过程，包括：
获取所述列车网络中所有动车的电网网压；
根据第一有效判定条件判断每一节动车的中间电压是否有效；其中，所述第一有效判定条件具体包括：该中间电压大于第一预设值，且该中间电压与对应的电网网压的差值在第一预设范围；
或，所述判断所述列车网络中每一节动车的中间电压是否有效，得到有效电压的过程，包括：
获取所述目标动车的电网网压；
根据所述第一有效判定条件判断所述目标动车的中间电压是否有效；
根据第二有效判定条件判断所述列车网络中其他动车的中间电压是否有效；其中，所述第二有效判定条件具体包括：该中间电压大于第一预设值，且该中间电压与所述目标动车的中间电压的差值在第二预设范围，且该中间电压与所述目标动车的电网网压的差值在第三预设范围。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述获取列车网络中所有动车的电网网压的过程后，还包括：
对所有的中间电压、所述目标动车的电网网压进行滤波处理。
3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述计算目标动车的中间电压与所述电压均值的差值，得到校准压差的过程后，还包括：
对所述校准压差进行滤波处理。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述计算目标动车的中间电压与所述电压均值的差值，得到校准压差的过程后，还包括：
如果所述校准压差超出规定范围，修正所述校准压差为所述规定范围的两个边界值中距离所述校准压差更近的边界值。
5.一种过压斩波能耗均衡控制***，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取列车网络中所有动车的中间电压；
第一计算模块，用于利用所述列车网络中所有动车的中间电压，计算得到电压均值；
第二计算模块，用于计算目标动车的中间电压与所述电压均值的差值，得到校准压差；其中，所述目标动车为所述列车网络中的任一动车；
调整模块，用于当所述列车网络满足调整条件，调整所述目标动车的斩波开通门槛电压为原始斩波开通门槛电压与所述校准压差的和，调整所述目标动车的斩波关断门槛电压为原始关断门槛电压与所述校准压差的和；
所述第一计算模块具体用于：
判断所述列车网络中每一节动车的中间电压是否有效，得到有效电压；
计算所述列车网络中所有有效电压的均值，得到电压均值；
其中，所述第一计算模块判断所述列车网络中每一节动车的中间电压是否有效，得到有效电压的过程，包括：
获取所述列车网络中所有动车的电网网压；
根据第一有效判定条件判断每一节动车的中间电压是否有效；其中，所述第一有效判定条件具体包括：该中间电压大于第一预设值，且该中间电压与对应的电网网压的差值在第一预设范围；
或，所述第一计算模块判断所述列车网络中每一节动车的中间电压是否有效，得到有效电压的过程，包括：
获取所述目标动车的电网网压；
根据所述第一有效判定条件判断所述目标动车的中间电压是否有效；
根据第二有效判定条件判断所述列车网络中其他动车的中间电压是否有效；其中，所述第二有效判定条件具体包括：该中间电压大于第一预设值，且该中间电压与所述目标动车的中间电压的差值在第二预设范围，且该中间电压与所述目标动车的电网网压的差值在第三预设范围。
6.一种过压斩波能耗均衡控制装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述过压斩波能耗均衡控制方法的步骤。
7.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述过压斩波能耗均衡控制方法的步骤。
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