基于TCMS的辅助系统启动时间优化控制方法

技术领域

本发明属于动车组列车辅助供电系统交流供电控制技术领域，尤其是涉及一种故障工况下辅助系统启动时间优化的控制方法。

背景技术

辅助变流器模块启动过程中，为了避免同一交流母线下辅助变流器模块同时启动造成的相间短路，需要对辅助系统启动顺序进行合理控制，全列车4个辅助供电系统按照一定排序逐个顺序启动，该方式可有效避免辅助系统启动时相间短路的问题，但整体启动时间较长，假设1个辅助变流器模块启动时间需要5s，那么整车辅助启动完成将至少需要20s，车辆中压供电耗时过长，影响整车中压负载启动时间。

目前辅助供电系统中压母线中设置1个Q35耦合接触器，在故障工况下，通过控制Q35开闭状态将交流中压母线分成两段。故障区间段内的两个辅助供电系统停止工作，正常母线区间段内的两个辅助供电系统进行顺序启动控制。该方式控制策略简单，但是不利于全列车最大化的利用辅助供电系统的电能。

发明内容

本发明的目的是通过TCMS查表法编程实现辅助系统启动控制，优化辅助系统启动时间，最大化缩短整车中压负载启动时间，同时最大化的利用动车组全列车的辅助供电系统的电能。

为实现上述目的，本发明提供一种基于TCMS的辅助系统启动时间优化控制方法，其特征在于:TCMS通过获取整车布置的多个耦合断路器(Q35)闭合状态判断整车辅助变流器编组情况及所在电路区段，然后针对最终判断结果采取不同控制逻辑对控制电路区段内的辅助变流器启动顺序进行管理，实现最短时间内启动辅助变流器台数最多，在缩短启动时间的基础上为车上中压负载提供最大电能。

在中压交流母线设置3个Q35将交流母线分为4段，在上述技术路线下，如交流母线正常，全列4个辅助变流器模块并网运行，对整车交流负载供电，此工况下TCMS根据辅助准备好信号，选取出一台辅助变流器模块优先启动。

当首台辅助变流器启动，全列中压母线交流电建立后，将根据该母线电压相位决定其余3台辅助系统并网供电的交流电相位，随后启动其余3台辅助变流器，只要其余3台辅助变流器发出准备好信号，TCMS则允许该逆变器启动，获得TCMS允许启动信号后，该辅助变流器根据母线电压相位建立并输出交流电；

当Q35未完全闭合时，将存在不同Q35状态的排列组合，根据Q35状态排列组合的情况决定辅助变流器的启动控制，其具体控制方法如下：

(1)仅3车Q35断开，2车辅助处在单独的母线区间段可独立控制；4、5、7车辅助处于一个母线区间段内，选取首台启动后，其余2台辅助可同时并网启动；

(2)仅5车Q35断开，2、4车辅助处在一个母线区间段内，选取首台启动建立该段母线电压后，另一台再启动；5、7车辅助处于一个母线区间段内，选取首台启动建立该段母线电压后，另一台再启动；

(3)仅6车Q35断开，7车辅助处在单独的母线区间段可独立控制；2、4、5车辅助处于一个母线区间段内，选取首台启动后，其余2台辅助可同时并网启动；

(4)3车和5车Q35断开，2车辅助处于单独的母线区间段内，可独立控制；4车辅助处于单独的母线区间段内，可独立控制；5车、7车辅助处于同一个母线区间段内，选取首台辅助启动建立该段母线电压后，另一台再启动；

(5)3车和6车Q35断开，2车辅助处于单独的母线区间段内，可独立控制；7车辅助处于单独的母线区间段内，可独立控制；4车、5车辅助处于同一个母线区间段内，选取首台辅助启动建立该段母线电压后，另一台再启动；

(6)5车和6车Q35断开，5车辅助处于单独的母线区间段内，可独立控制；7车辅助处于单独的母线区间段内，可独立控制；2车、4车辅助处于同一个母线区间段内，选取首台辅助启动建立该段母线电压后，另一台再启动；

(7)3车、5车和6车Q35均断开，所有辅助均处于单独的母线区间段，均可独立控制。

本发明相对于现有技术具有的优点和进步：

①通过将交流中压母线分4段运行，通过TCMS编程，根据Q35状态的不同排列组合，实施不同的辅助变流器启动控制方法，缩短了整车辅助变流器启动时间，进而缩短了整车中压负载启动时间；本发明假设1台辅助变流器启动时间为5s，此工况下将需要10s时间即可启动全列车辅助变流器，与传统的逐个顺序启动方式相比，启动时间缩短50％；

②在故障工况下，根据3个Q35的状态决定不同交流母线区间内辅助供电系统的个数：当该区间段内仅含1个辅助系统时可直接启动；当该区间段内仅含2个以上辅助系统时可进行优化启动控制逻辑，保证故障工况下辅助启动时间不高于正常模式下辅助启动时间；

③通过故障时多区段独立供电模式，最大化的利用动车组全列车的辅助供电系统的电能。

附图说明

图1为辅助供电系统交流母线电气布置图。

具体实施方式

如图1所示，动车组2、4、5、7车分别安装1台牵引逆变变流器，输出电路经3、5、6车上的耦合断路器实现全列中压供电贯通，所有牵引逆变变流器输出电源共同为1-8车的中压负载供电。

当动车组高压设备正常启动后，TCMS通过获取3个耦合断路器(Q35)反馈的闭合情况，判断整列车中压交流母线是否贯通，针对最终判断结果采取不同控制逻辑对控制电路区段内的牵引逆变变流器启动顺序进行管理，实现最短时间内启动牵引逆变变流器台数最多，在缩短启动时间的基础上为车上中压负载提供最大电能。

当某一区段内发生中压短路或接地故障时，通过断开故障位置附近的耦合断路器(Q35)，可有效隔离故障区段，保证非故障区段的中压供电及中压负载的正常工作(如2车发生短路故障时，可通过断开3车耦合断路器，将1、2车隔离，3-8车中压仍可正常工作，如4车发生短路故障时，可通过断开3、5车耦合断路器，将3、4车隔离，1-2车中压仍可正常工作，5-8车中压仍可正常工作，以此类推)，保证可用电能最大化。

具体过程如下：

1、在中压交流母线设置3个Q35将交流母线分为4段，在上述技术路线下，如交流母线贯通正常，全列4个辅助逆变器模块并网运行，对整车中压负载供电，此工况下TCMS根据辅助逆变器发出的准备好信号，选择第一个接收到的辅助逆变器模块作为首台优先启动，如TCMS同时接收到4台辅助逆变器发出的准备好信号，则优先选择2车辅助逆变器作为首台优先启动；

2、当首台辅助逆变器启动，全列中压母线交流电建立后，将根据该母线电压相位决定其余3台辅助系统并网供电的交流电相位，随后启动其余3台辅助变流器，只要其余3台辅助逆变器发出准备好信号，TCMS则允许该逆变器启动，获得TCMS允许启动信号后，该辅助逆变器根据母线电压相位建立并输出交流电；

3、当Q35未完全闭合时，将存在不同Q35状态的排列组合，根据Q35状态排列组合的情况决定辅助逆变器的启动控制，其具体控制方法如下：

(1)仅3车Q35断开，2车辅助处在单独的母线区间段可独立控制；4、5、7车辅助处于一个母线区间段内，选取首台启动后，其余2台辅助可同时并网启动；

(2)仅5车Q35断开，2、4车辅助处在一个母线区间段内，选取首台启动建立该段母线电压后，另一台再启动；5、7车辅助处于一个母线区间段内，选取首台启动建立该段母线电压后，另一台再启动；

(3)仅6车Q35断开，7车辅助处在单独的母线区间段可独立控制，即当7车辅助逆变器准备好就可启动，无需参考其他辅助逆变器启动状态；2、4、5车辅助处于一个母线区间段内，选取首台启动后，其余2台辅助可同时并网启动；

(4)3车和5车Q35断开，2车辅助处于单独的母线区间段内，可独立控制，即当2车辅助逆变器准备好就可启动，无需参考其他辅助逆变器启动状态；4车辅助处于单独的母线区间段内，可独立控制，即当4车辅助逆变器准备好就可启动，无需参考其他辅助逆变器启动状态；5车、7车辅助处于同一个母线区间段内，选取首台辅助启动建立该段母线电压后，另一台再启动；

(5)3车和6车Q35断开，2车辅助处于单独的母线区间段内，可独立控制，即当2车辅助逆变器准备好就可启动，无需参考其他辅助逆变器启动状态；7车辅助处于单独的母线区间段内，可独立控制，即当7车辅助逆变器准备好就可启动，无需参考其他辅助逆变器启动状态；4车、5车辅助处于同一个母线区间段内，选取首台辅助启动建立该段母线电压后，另一台再启动；

(6)5车和6车Q35断开，5车辅助处于单独的母线区间段内，可独立控制，即当5车辅助逆变器准备好就可启动，无需参考其他辅助逆变器启动状态；7车辅助处于单独的母线区间段内，可独立控制，即当7车辅助逆变器准备好就可启动，无需参考其他辅助逆变器启动状态；2车、4车辅助处于同一个母线区间段内，选取首台辅助启动建立该段母线电压后，另一台再启动；

(7)3车、5车和6车Q35均断开，所有辅助均处于单独的母线区间段，均可独立控制，即当本车辅助逆变器准备好就可启动，无需参考其他辅助逆变器启动状态。