一种兼有融冰功能的机车再生电能回馈系统的试验方法与流程

1.本发明涉及机车再生电能回馈系统，尤其涉及一种兼有融冰功能的机车再生电能回馈系统的试验方法。


背景技术：

2.机车再生电能回馈系统用于轨道交通上再生电能的吸收和回馈的场合，将再生电能回馈至电网。再生电能回馈设备的原理可简述如下：当车辆进入制动工况，机车的动能转换为电能，向直流电网输入电能时，会引起直流电网电压升高。再生电能回馈设备的控制系统实时检测直流电网电压，当直流电网电压上升达到某一预设值时，逆变器开始启动，逆变器开始工作，将多余的电能回馈给交流电网。
3.冬季由于气温、空气湿度和风速的共同作用，存在着由液态水形成冰的覆冰现象。因此，覆冰是一种特定气象条件下产生的冰冻现象，如果在架空导线上大面积形成覆冰，会导致杆塔倾倒、导线覆冰舞动或断裂，将直接影响架空线路的正常安全运行。对电气化铁路而言，由于接触网覆冰，会导致受电弓无法正常取流，甚至导致受电弓的损害或断裂，严重影响列车的安全准点运行。目前已有融冰方案均需要增加额外的融冰设备，会增加额外的投资，增加设备占地空间，也增加了系统的复杂性。
4.机车再生电能回馈系统可以解决电气化铁路接触网结冰的问题，但是接触网融冰电流大，线路阻抗大，造成线路压降大，可能会造成机车再生电能回馈系统直流侧电压过小后过调制而导致跳闸，需在厂内模拟现场工况进行试验。但机车再生电能回馈系统在厂内试验时，不具备现场长距离接触网的条件。


技术实现要素：

5.发明目的：本发明的目的是提供一种能模拟现场接触网融冰的压降，并且融冰过程中电流可控，工作过程安全可靠的兼有融冰功能的机车再生电能回馈系统的试验方法。
6.技术方案：本发明的试验方法中，机车再生电能回馈系统包括第一电能回馈逆变器、第二电能回馈逆变器和三绕组回馈变压器，所述第一电能回馈逆变器、第二电能回馈逆变器的直流母线并联连接；所述三绕组回馈变压器的原边与电网连接，两组副边绕组分别与两台电能回馈逆变器的交流输出连接；机车再生电能回馈系统的试验方法，包括如下步骤：
7.s1，第一电能回馈逆变器和第二电能回馈逆变器分别充电进入待机状态；
8.s2，以直流电压模式解锁第一电能回馈逆变器，电压指令u
dcset
为初始电压指令u
dcset_i
减去模拟的融冰线路压降δu，表达式为：
9.u
dcset
＝u
dcset_i-δu
10.s3，模拟的线路压降δu，表达式为：
11.δu＝i
dc
×r12.其中，r为模拟的融冰线路电阻，i
dc
为第一电能回馈逆变器的直流电流；
13.s4，以有功功率模式解锁第二电能回馈逆变器，有功功率指令为p
set
，其中p
set
为接触网融冰所需的功率；
14.s5，完成步骤s4，设定运行时间h继续运行；
15.s6，对第二电能回馈逆变器进行停机操作；
16.s7，对第一电能回馈逆变器进行停机操作。
17.进一步，运行时间h不小于1小时。
18.进一步，所述第一电能回馈逆变器和第二电能回馈逆变器的工作模式能进行互换：
19.第一次试验，第一电能回馈逆变器工作于控直流电压模式，第二电能回馈逆变器工作于控有功功率模式；
20.第二次试验，第一电能回馈逆变器工作于控有功功率模式，第二电能回馈逆变器工作于控直流电压模式。
21.本发明与现有技术相比，其显著效果如下：
22.1、本发明通过设有两台相同的电能回馈逆变器，可以模拟现场接触网融冰的压降，并且融冰过程中电流可控，工作过程安全可靠，试验方法可校验机车再生电能回馈系统的融冰功能，提高设备的出厂试验效率，同时为现场工程实施提供试验保障；
23.2、试验过程中，始终有一台电能回馈逆变器作为控制直流电压模式，可根据融冰功率和接触网电阻实时调节直流电压指令，便捷灵活；
24.3、试验平台由两台相同电能回馈逆变器组成，其中一台可以作为测试设备，另一台作为被测设备，也可以将测试设备和被测设备相互调换，不需要增加额外的成本就可以实现两台电能回馈设备的测试，成本低，测试效率高。
附图说明
25.图1为本发明的机车再生电能回馈系统示意图；
26.图2为本发明的兼有融冰功能的机车再生电能回馈系统试验方法的流程图；
27.图中标号说明：1、第一电能回馈逆变器；2、第二电能回馈逆变器；3、三绕组回馈变压器；4、第一有功功率流动方向；5、第二有功功率流动方向。
具体实施方式
28.下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
29.针对机车再生电能回馈系统在厂内试验时，无现场长距离接触网的条件，本发明提出了一种兼有融冰功能的机车再生电能回馈系统的试验方法，可以模拟现场接触网融冰的压降，校验机车再生电能回馈系统的融冰功能，为现场工程实施提供试验保障。
30.如图1所示，一套机车再生电能回馈系统，包括第一电能回馈逆变器1、第二电能回馈逆变器2和三绕组回馈变压器3。第一电能回馈逆变器1和第二电能回馈逆变器2的直流母线并联连接；三绕组回馈变压器3的原边与电网连接，两组副边绕组分别与第一电能回馈逆变器1、第二电能回馈逆变器2的交流输出连接；第一电能回馈逆变器1的第一有功功率流动方向4与第二电能回馈逆变器2的第二有功功率流动方向5相反，能降低三绕组回馈变压器3的功率载荷。
31.本实施例中，三绕组回馈变压器3原边电压为35kv，两套绕组的副边电压为950v，第一电能回馈逆变器1为控直流电压模式，第二电能回馈逆变器2为控有功功率模式。
32.如图1所示机车再生电能回馈系统的试验方法中，第一电能回馈逆变器1和第二电能回馈逆变器2的工作模式可以互换：
33.第一次试验，第一电能回馈逆变器1工作于控直流电压模式，第二电能回馈逆变器2工作于控有功功率模式；
34.第二次试验，第一电能回馈逆变器1工作于控有功功率模式，第二电能回馈逆变器2工作于控直流电压模式；
35.通过上述两次试验可以校验第一电能回馈逆变器1、第一电能回馈逆变器2的电流电压应力及控制模式。
36.如图2所示，以第一电能回馈逆变器1工作于控直流电压模式，第二电能回馈逆变器2工作于控有功功率模式为例，具体的实现如下步骤：
37.步骤一，第一电能回馈逆变器1和第二电能回馈逆变器2分别充电进入待机状态。
38.步骤二，以直流电压模式解锁第一电能回馈逆变器1，电压指令u
dcset
为初始电压指令u
dcset_i
减去模拟的融冰线路压降δu，即u
dcset
＝u
dcset_i-δu，本实施例中u
dcset
设定为2000v。
39.步骤三，模拟的线路压降δu为模拟的融冰线路电阻r乘第一电能回馈逆变器1的直流电流i
dc
，即δu＝i
dc
×
r，本实施例中融冰线路电阻设置为0.2ω。
40.步骤四，以有功功率模式解锁第二电能回馈逆变器2，有功功率指令为p
set
，其中p
set
为接触网融冰所需的功率，本实施例中p
set
设定为以0.5mw/s的速率上升到3.2mw。
41.步骤五，完成步骤四后，继续运行1h。
42.步骤六，第二电能回馈逆变器2停机。
43.步骤七，第一电能回馈逆变器1停机。
44.当第一电能回馈逆变器1工作于控有功功率模式，第二电能回馈逆变器2工作于控直流电压模式时，具体的实现如下步骤：
45.步骤一，第一电能回馈逆变器1和第二电能回馈逆变器2分别充电进入待机状态。
46.步骤二，以直流电压模式解锁第二电能回馈逆变器2，电压指令u
dcset
为初始电压指令u
dcset_i
减去模拟的融冰线路压降δu，即u
dcset
＝u
dcset_i-δu，本实施例中u
dcset
设定为2000v。
47.步骤三，模拟的线路压降δu为模拟的融冰线路电阻r乘第二电能回馈逆变器2的直流电流i
dc
，即δu＝i
dc
×
r，本实施例中融冰线路电阻设置为0.2ω。
48.步骤四，以有功功率模式解锁第一电能回馈逆变器1，有功功率指令为p
set
，其中p
set
为接触网融冰所需的功率，本实施例中p
set
设定为以0.5mw/s的速率上升到3.2mw。
49.步骤五，完成步骤四后，继续运行1h。
50.步骤六，第一电能回馈逆变器1停机。
51.步骤七，第二电能回馈逆变器2停机。
52.以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，参照上述实施例进行的各种形式修改或变更均在本发明的保护范围之内。