一种功率调节器的控制方法及控制系统与流程

1.本技术涉及自动控制技术领域，更具体地说，涉及一种功率调节器的控制方法及控制系统。


背景技术：

2.在轨道交通领域中，功率调节器(power regulator)并联接入铁路牵引供电系统，具备解决电气化铁路的电能质量问题，实时监控牵引负荷进行转移能量，抑制电网侧负序电流，降低电网侧电压不平衡度，实现牵引网电压动态调整，功率因数的控制、无功补偿，可以提高电源适应性等功能。
3.在实际应用中，由于电气化铁路采用单相、分段供电结构，且列车为冲击性、间歇性负荷，功率调节器并联接入铁路牵引供电系统中，多数请求为空载运行，功率调节器的变流器内部igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)元件随电流过零一直不停开通关断，极大损耗电子开关元器件寿命，需持续消耗铁路牵引供电系统能量维持变流器长期空载运行，造成能量的极大浪费。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本技术提供了一种功率调节器的控制方法及控制系统，以实现节约功率调节器在运行过程中的能量浪费的目的，避免功率调节器的变流器长期空载造成电能的不必要损耗。
5.为实现上述技术目的，本技术实施例提供了如下技术方案：
6.一种功率调节器的控制方法，用于控制包括多重变流器的功率调节器，所述功率调节器的控制方法包括：
7.获取所述功率调节器的外部负载变化；
8.根据所述外部负载变化，判断是否需要进行能量调节，如果否，则控制所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态，如果是，则向所述功率调节器输出逆变模块脉冲和整流模块脉冲，以驱动所述功率调节器响应所述外部负载变化。
9.可选的，所述根据所述外部负载变化，判断是否需要进行能量调节包括：
10.在当所述功率调节器的所有变流器处于空载运行的持续时间超过预设时间阈值时，判定需要进行能量调节。
11.可选的，所述预设时间阈值的取值大于或等于1分钟。
12.可选的，所述控制所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态包括：
13.封锁所有所述变流器的整流模块脉冲和逆变模块脉冲，以使所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态。
14.可选的，所述功率调节器作为电流源并联接入铁路牵引供电系统。
15.一种功率调节器的控制系统，所述功率调节器的控制系统包括：主控制系统、从控制系统和功率调节器；其中，
16.所述功率调节器包括多重变流器；
17.所述主控制系统，用于获取所述功率调节器的外部负载变化，并根据所述外部负载变化，判断是否需要进行能量调节，如果否，则向所述从控制系统发送待机标志位，如果是，则向所述从控制系统发送运行标志位；
18.所述从控制系统，用于在接收到所述待机标志位时，控制所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态，和用于在接收到所述运行标志位时，向所述功率调节器输出逆变模块脉冲和整流模块脉冲，以驱动所述功率调节器响应所述外部负载变化。
19.可选的，所述主控制系统根据所述外部负载变化，判断是否需要进行能量调节具体用于，在当所述功率调节器的所有变流器处于空载运行的持续时间超过预设时间阈值时，判定需要进行能量调节。
20.可选的，所述预设时间阈值的取值大于或等于1分钟。
21.可选的，所述从控制系统控制所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态具体用于，封锁所有所述变流器的整流模块脉冲和逆变模块脉冲，以使所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态。
22.可选的，所述功率调节器作为电流源并联接入铁路牵引供电系统。
23.一种功率调节器的控制系统，所述功率调节器的控制系统包括：
24.负载获取模块，用于获取所述功率调节器的外部负载变化；
25.状态控制模块，用于根据所述外部负载变化，判断是否需要进行能量调节，如果否，则控制所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态，如果是，则向所述功率调节器输出逆变模块脉冲和整流模块脉冲，以驱动所述功率调节器响应所述外部负载变化。
26.可选的，所述状态控制模块根据所述外部负载变化，判断是否需要进行能量调节具体用于，在当所述功率调节器的所有变流器处于空载运行的持续时间超过预设时间阈值时，判定需要进行能量调节。
27.可选的，所述预设时间阈值的取值大于或等于1分钟。
28.可选的，所述状态控制模块控制所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态具体用于，封锁所有所述变流器的整流模块脉冲和逆变模块脉冲，以使所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态。
29.可选的，所述功率调节器作为电流源并联接入铁路牵引供电系统。
30.从上述技术方案可以看出，本技术实施例提供了一种功率调节器的控制方法及控制系统，其中，所述功率调节器的控制方法实时监控功率调节器的外部负载变化，并在当不需要进行能量调节时，控制所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态，避免在不需要进行能量调节时，功率调节器的变流器的igbt器件频繁过零开通关断，造成不必要的能量损耗，也避免了功率调节器的变流器中的igbt器件的不必要的寿命损耗。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术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技术的实施例，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。
32.图1为本技术的一个实施例提供的一种功率调节器的控制方法的流程示意图；
33.图2为本技术的一个实施例提供的一种功率调节器中多重变流器的示意图；
34.图3为本技术的一个实施例提供的一种功率调节器的控制系统的结构示意图。
具体实施方式
35.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
36.本技术实施例提供了一种功率调节器的控制方法，用于控制包括多重变流器的功率调节器，如图1所示，所述功率调节器的控制方法包括：
37.s101：获取所述功率调节器的外部负载变化；
38.s102：根据所述外部负载变化，判断是否需要进行能量调节，如果否，则控制所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态，如果是，则向所述功率调节器输出逆变模块脉冲和整流模块脉冲，以驱动所述功率调节器响应所述外部负载变化。
39.参考图2，图2示出了一种包括多重变流器的功率调节器的结构示意图，多重变流器可以理解为多个并列设置的变流器，在图2中仅示出了三重变流器，但在实际应用中，所述功率调节器中的变流器数量还可以为4个、5个等，本技术对此并不做限定。图2中，标号10表示所述变流器。
40.一般情况下，当无需进行能量调节，且所述功率调节器作为电流源并联接入铁路牵引供电系统中时，所述功率调节器中的所有变流器均可以处于不控整流状态，以减少功率调节器在无需进行能量调节时所消耗的电能。在当需要进行能量调节时，向所述功率调节器输出逆变模块脉冲和整流模块脉冲，以驱动所述功率调节器响应所述外部负载变化。
41.所述功率调节器中的逆变模块，用于接收所述逆变模块脉冲，所述逆变模块中的晶闸管在所述逆变模块脉冲的控制下开通或关断，所述功率调节器中的整流模块用于接收所述整流模块脉冲，所述整流模块中的晶闸管在所述整流模块脉冲的控制下开通或关断。
42.在上述实施例的基础上，在本技术的一个实施例中，所述根据所述外部负载变化，判断是否需要进行能量调节包括：
43.在当所述功率调节器的所有变流器处于空载运行的持续时间超过预设时间阈值时，判定需要进行能量调节。
44.其中，可选的，所述预设时间阈值的取值大于或等于1分钟，例如所述预设时间阈值的取值可以为1分钟，也可以为1.5分钟等，本技术对此并不做限定，具体视实际情况而定。
45.在上述实施例的基础上，在本技术的另一个实施例中，所述控制所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态包括：
46.封锁所有所述变流器的整流模块脉冲和逆变模块脉冲，以使所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态。
47.在本实施例中，封锁所述变流器的逆变模块脉冲即不向所述变流器输出逆变模块脉冲，以使所述功率调节器的逆变模块停止工作。
48.相应的，封锁所述变流器的整流模块脉冲即不向所述变流器输出整流模块脉冲，以使所述功率调节器的整流模块停止工作。
49.下面对本技术实施例提供的功率调节器的控制系统进行描述，下文描述的功率调节器的控制系统可与上文描述的功率调节器的控制方法相互对应参照。
50.相应的，本技术实施例还提供了一种功率调节器的控制系统，如图3所示，包括：
51.主控制系统20、从控制系统30和功率调节器；其中，
52.所述功率调节器包括多重变流器；
53.所述主控制系统20，用于获取所述功率调节器的外部负载变化，并根据所述外部负载变化，判断是否需要进行能量调节，如果否，则向所述从控制系统30发送待机标志位，如果是，则向所述从控制系统30发送运行标志位；
54.所述从控制系统30，用于在接收到所述待机标志位时，控制所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态，和用于在接收到所述运行标志位时，向所述功率调节器输出逆变模块脉冲和整流模块脉冲，以驱动所述功率调节器响应所述外部负载变化。
55.所述从控制系统30的数量与功率调节器中的变流器的数量相同，一个从控制系统30与一个变流器对应，每个变流器包括变流器模块、整流模块和逆变模块，在图3中，cu1表示所述变流器模块、cu2表示所述整流模块，cu3和cu4表示所述逆变模块。
56.所述主控制系统20除了上述功能外，还主要负载完成装置系统级顶层实时控制与保护，具体包括牵引网电压/电流信号采集、负载侧电压、电流信号采集及功率计算、变流器单元功率潮流分配、水冷散热系统控制、装置系统级保护及对外通讯等功能。
57.所述从控制系统30除了上述控制功能外，还负责交直交变流器单元的输出电流控制、中间直流电压控制及变流器本体保护。从控制系统30负责单重交直交变流器的控制。
58.此外，图3中还示出了远程监控系统40，该远程监控系统40与主控制系统20进行数据交互，可实现在远方位对功率调节器的控制系统的监控。
59.可选的，所述主控制系统20根据所述外部负载变化，判断是否需要进行能量调节具体用于，在当所述功率调节器的所有变流器处于空载运行的持续时间超过预设时间阈值时，判定需要进行能量调节。
60.可选的，所述预设时间阈值的取值大于或等于1分钟。
61.可选的，所述从控制系统30控制所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态具体用于，封锁所有所述变流器的整流模块脉冲和逆变模块脉冲，以使所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态。
62.可选的，所述功率调节器作为电流源并联接入铁路牵引供电系统。
63.相应的，本技术实施例还提供了一种功率调节器的控制系统，所述功率调节器的控制系统包括：
64.负载获取模块，用于获取所述功率调节器的外部负载变化；
65.状态控制模块，用于根据所述外部负载变化，判断是否需要进行能量调节，如果否，则控制所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态，如果是，则向所述功率调节器输出逆变模块脉冲和整流模块脉冲，以驱动所述功率调节器响应所述外部负载变化。
66.可选的，所述状态控制模块根据所述外部负载变化，判断是否需要进行能量调节具体用于，在当所述功率调节器的所有变流器处于空载运行的持续时间超过预设时间阈值
时，判定需要进行能量调节。
67.可选的，所述预设时间阈值的取值大于或等于1分钟。
68.可选的，所述状态控制模块控制所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态具体用于，封锁所有所述变流器的整流模块脉冲和逆变模块脉冲，以使所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态。
69.可选的，所述功率调节器作为电流源并联接入铁路牵引供电系统。
70.综上所述，本技术实施例提供了一种功率调节器的控制方法及控制系统，其中，所述功率调节器的控制方法实时监控功率调节器的外部负载变化，并在当不需要进行能量调节时，控制所述功率调节器中的所有变流器处于不控整流状态，避免在不需要进行能量调节时，功率调节器的变流器的igbt器件频繁过零开通关断，造成不必要的能量损耗，也避免了功率调节器的变流器中的igbt器件的不必要的寿命损耗。
71.本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
72.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。