一种电力机车供电切换控制方法及系统、存储介质、程序产品与流程

本发明涉及轨道交通车辆，具体涉及一种电力机车供电切换控制方法及系统、存储介质、程序产品。

背景技术：

1、现代重载铁路使用的大功率交流传动电力机车牵引重载货物列车到达货车编组站或港口码头时，由于编组站和港口码头通常不会架设接触网，导致电力机车必须与货车解编，由内燃机车调车机接续开展调车任务。目前这种运输组织方式不仅无法有效利用既有铁路运能，同时又增加运营成本，严重影响铁路运输效率。

2、除此之外，电力机车通过电分相无电区时，需断开主断路器惰行通过。在长大上坡道或重载编组条件下，因供电中断导致的速度损失极为显著，甚至面临坡停风险；恢复供电后需额外能耗弥补速度损失，成为繁忙干线通过能力的隐性瓶颈。

3、针对上述问题，中国发明专利申请cn116424163a提出了轨道工程车辆过分相时采用辅助动力源给中间直流环节供电、保证辅助设备不断电的方案。然而，该方案采用电源电压的简单并网切换，直流母线电压将产生阶跃跳变，易触发牵引变流器过压保护，导致列车动力丢失。其次，对于干线重载列车而言，牵引力的突变会导致列车纵向冲动急剧增大，在长大编组条件下甚至引发车钩断裂事故。因此，亟待开发一种能够实现在弓网与动力电池之间平滑过渡的电力机车供电切换控制方法及系统。

技术实现思路

1、本发明通过提供一种电力机车供电切换控制方法及系统、存储介质、程序产品，以解决现有电力机车供电切换时因直流母线电压和牵引力的突变而影响行车安全的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

3、一方面，提供一种电力机车供电切换控制方法，包括如下步骤：

4、电力机车由接触网区进入无网区时，由弓网供电切换至动力电池供电，弓网的力矩按力矩分配系数下降，动力电池的力矩互补同步上升；

5、电力机车由无网区进入接触网区时，由动力电池供电切换至弓网供电，弓网的力矩按力矩分配系数上升，动力电池的力矩互补同步下降；

6、供电切换过程中，若母线电压发生异常波动，则增加滤波时间常数的值；当异常波动消失后，滤波时间常数恢复至初始值；

7、其中，所述力矩分配系数的变化轨迹为二阶巴特沃斯低通滤波器的阶跃响应曲线，所述滤波时间常数为所述二阶巴特沃斯低通滤波器的固有角频率的倒数。

8、在一些实施例中，当母线电压波动率超过第一阈值时，则母线电压发生异常波动。

9、在一些实施例中，当母线电压波动率持续低于第二阈值时，则异常波动消失；所述第二阈值小于所述第一阈值。

10、在一些实施例中，所述滤波时间常数的初始值的确定方法包括：

11、电力机车在不同载重工况下，以不同滤波时间常数的值进行供电切换，记录相应的母线电压最大波动率和切换完成时长；

12、以母线电压最大波动率不超过设定阈值为约束条件，将各载重工况下切换完成时长最少的滤波时间常数作为该载重工况下的滤波时间常数的初始值。

13、在一些实施例中，由弓网供电切换至动力电池供电时，当弓网的力矩分配系数衰减至接近零且母线电压无异常波动时，允许并网；

14、由弓网供电切换至动力电池供电时，当弓网的力矩分配系数提升至接近100%且母线电压无异常波动时，允许并网。

15、在一些实施例中，若动力电池供电电压相位角与弓网供电电压相位角的偏差超过设定阈值，禁止并网。

16、在一些实施例中，供电切换过程中，若动力电池soc低于设定阈值，或母线电压波动率持续超过第三阈值，或系统通信无响应时，终止供电切换并回退至供电切换前的稳定状态；回退过程中弓网的力矩按所述力矩分配系数变化；所述第三阈值大于所述第一阈值。

17、又一方面，提供一种电力机车供电切换控制系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述方法的步骤。

18、又一方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。

19、又一方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。

20、本发明至少具有如下技术效果或优点：

21、1、通过二阶巴特沃斯滤波曲线生成力矩分配系数，卸载与加载互补，从而实现供电的平滑切换，牵引力无突变、无中断。

22、2、根据不同的载重工况设定不同的最优滤波时间常数，从而在平稳切换与快速切换两个矛盾目标之间实现动态最优平衡。

23、3、供电切换过程中当母线电压发生异常波动时，通过调整滤波时间常数来调整切换速率，确保母线电压稳定。

24、4、并网前通过监测电流相位、母线电压波动率等关键参数是否合格，确保并网时与电网电压同步，保护功率器件。

1.一种电力机车供电切换控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的电力机车供电切换控制方法，其特征在于：当母线电压波动率超过第一阈值时，则母线电压发生异常波动。

3.根据权利要求2所述的电力机车供电切换控制方法，其特征在于：当母线电压波动率持续低于第二阈值时，则异常波动消失；所述第二阈值小于所述第一阈值。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电力机车供电切换控制方法，其特征在于，所述滤波时间常数的初始值的确定方法包括：

5.根据权利要求2或3所述的电力机车供电切换控制方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的电力机车供电切换控制方法，其特征在于：若动力电池供电电压相位角与弓网供电电压相位角的偏差超过设定阈值，禁止并网。

7.根据权利要求2或3所述的电力机车供电切换控制方法，其特征在于，供电切换过程中，若动力电池soc低于设定阈值，或母线电压波动率持续超过第三阈值，或系统通信无响应时，终止供电切换并回退至供电切换前的稳定状态；回退过程中弓网的力矩按所述力矩分配系数变化；所述第三阈值大于所述第一阈值。

8.一种电力机车供电切换控制系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求 1-7任一项所述方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。