用于监视轨道车辆中的电网络的方法和设备以及轨道车辆技术

本发明专利技术涉及一种用于监视轨道车辆中的电网络(1)的设备和以及一种轨道车辆，其中，所述电网络(1)包括至少一个变流器(C)、至少一个永磁电机(M)和至少一个第一相线路(P1)，所述至少一个第一相线路用于所述至少一个变流器(C)和所述至少一个永磁电机(M)的电连接，其中，中断所述第一相线路(P1)，其中，确定所述第一相线路(P1)的电机侧部分与参考电位之间的电位差以及电位差有关的参量，其中，确定所述永磁电机(M)的转速(d)并且根据所述转速(d)确定转速有关的基准参量(Vref)，其中，确定所述电位差有关的参量与所述转速有关的基准参量(Vref)的偏差，其中，如果所述偏差大于预先确定的阈值，则探测到网络故障。

Method and apparatus for monitoring an electrical network in a rail vehicle, and a rail vehicle

\u672c\u53d1\u660e\u6d89\u53ca\u4e00\u79cd\u7528\u4e8e\u76d1\u89c6\u8f68\u9053\u8f66\u8f86\u4e2d\u7684\u7535\u7f51\u7edc(1)\u7684\u8bbe\u5907\u548c\u4ee5\u53ca\u4e00\u79cd\u8f68\u9053\u8f66\u8f86\uff0c\u5176\u4e2d\uff0c\u6240\u8ff0\u7535\u7f51\u7edc(1)\u5305\u62ec\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u53d8\u6d41\u5668(C)\u3001\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u6c38\u78c1\u7535\u673a(M)\u548c\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u7b2c\u4e00\u76f8\u7ebf\u8def(P1)\uff0c\u6240\u8ff0\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u7b2c\u4e00\u76f8\u7ebf\u8def\u7528\u4e8e\u6240\u8ff0\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u53d8\u6d41\u5668(C)\u548c\u6240\u8ff0\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u6c38\u78c1\u7535\u673a(M)\u7684\u7535\u8fde\u63a5\uff0c\u5176\u4e2d\uff0c\u4e2d\u65ad\u6240\u8ff0\u7b2c\u4e00\u76f8\u7ebf\u8def(P1)\uff0c\u5176\u4e2d\uff0c\u786e\u5b9a\u6240\u8ff0\u7b2c\u4e00\u76f8\u7ebf\u8def(P1)\u7684\u7535\u673a\u4fa7\u90e8\u5206\u4e0e\u53c2\u8003\u7535\u4f4d\u4e4b\u95f4\u7684\u7535\u4f4d\u5dee\u4ee5\u53ca\u7535\u4f4d\u5dee\u6709\u5173\u7684\u53c2\u91cf\uff0c\u5176\u4e2d\uff0c\u786e\u5b9a\u6240\u8ff0\u6c38\u78c1\u7535\u673a(M)\u7684\u8f6c\u901f(d)\u5e76\u4e14\u6839\u636e\u6240\u8ff0\u8f6c\u901f(d)\u786e\u5b9a\u8f6c\u901f\u6709\u5173\u7684\u57fa\u51c6\u53c2\u91cf(Vref)\uff0c\u5176\u4e2d\uff0c\u786e\u5b9a\u6240\u8ff0\u7535\u4f4d\u5dee\u6709\u5173\u7684\u53c2\u91cf\u4e0e\u6240\u8ff0\u8f6c\u901f\u6709\u5173\u7684\u57fa\u51c6\u53c2\u91cf(Vref)\u7684\u504f\u5dee\uff0c\u5176\u4e2d\uff0c\u5982\u679c\u6240 When the deviation is greater than a predetermined threshold, a network fault is detected.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监视轨道车辆中的电网络的方法和设备以及轨道车辆
技术介绍
在轨道车辆中其中还应用所谓的永磁电机用于驱动轨道车辆，所述永磁电机也可以称为永磁电动机。这些永磁电机通过通常三相的电网络供以电能。电网络在此也包括变流器，所述变流器在永磁电机的电动机式运行中将直流电压——例如中间电路电压转换为所期望的交流电压用于给永磁电机供电。然而，变流器也可以在永磁电机的发电机式运行中将由永磁电机产生的交流电压转换为直流电压。在电网络中可能出现不期望的短路。这些短路可以不仅在永磁电机内、例如在电机壳体内或者沿着用于连接变流器和永磁电机的相线路出现。短路也可能出现在变流器中。在短路时也可能出现所谓的电弧，电弧可能导致轨道车辆部件的不期望的破坏。已知的是，监视相电流的水平，其中，如果相电流水平超过预先确定的阈值，则探测到短路。如果探测到所谓的短路，则通常将变流器从永磁电机电分离，例如通过相应布置的功率开关。同时对轨道车辆进行制动直至静止状态，以便防止短路的潜在馈电。提出如下技术问题，即实现一种用于监视轨道车辆中的电网络的方法和设备以及轨道车辆，它们能够实现在电机的被分离的状态中也监视电网络。
技术实现思路
技术问题的解决方案通过具有权利要求1、10和12的特征的主题得出。本专利技术的另外的有利构型由从属权利要求得出。在此提出一种用于监视轨道车辆中的电网络的方法。电网络可以尤其是轨道车辆的牵引网络或者是轨道车辆的牵引网络的一部分。电网络尤其用于在轨道车辆的变流器与轨道车辆的永磁电机之间的能量传输。电网络包括至少一个变流器。变流器可以在此不仅作为逆变器而且作为整流器运行。例如变流器可以构造为三相变流器。变流器可以尤其包括电开关元件，如例如MOSFET或者IGBT。变流器可以在输入侧与轨道车辆的中间电路、尤其中间电路电容器电连接。落在中间电路电容器上的中间电路电压——所述中间电路电压因此在输入侧施加在变流器上——是直流电压。变流器在输出端可以与永磁电机连接，例如通过至少一个相线路。电网络还包括至少一个永磁电机。永磁电机在此表示具有永久磁化的转子的同步电机。永磁电机可以运行在电动机式运行中。在此将由变流器传输给永磁电机的电能转换为磁能。电能在此以交流电流和交流电压的形式传输，它们对永磁电机馈电。在发电机式运行模式下，机械能通过永磁电机转换为电能，其中，电能可以传输给变流器。在此，永磁电机产生交流电流和交流电压。电网络还包括至少一个第一相线路，所述至少一个第一相线路用于至少一个变流器与至少一个永磁电机的电连接。第一相线路在此表示如下电线路，第一相电流可以流经所述电线路。优选地，电网络包括一个以上、尤其三个相线路。沿着相线路可以布置至少一个电开关元件，例如功率开关元件，尤其MOSFET、IGBT或功率开关。借助于第一相线路的电开关元件可以中断或建立变流器与永磁电机的通过第一相线路的电连接。优选地，变流器是三相变流器，所述三相变流器通过三个相线路与三相永磁电机连接。此外，中断第一相线路。为此，如以下还进一步阐述的那样，可以操作相应的中断装置。优选地，中断装置构造为电开关元件。电开关元件可以沿第一相线路或在第一相线路中布置。借助于电开关元件可以建立或中断变流器与永磁电机的通过第一相线路的连接。例如可以中断第一相线路，其方式是，断开电开关元件。此外，确定相线路的电机侧部分与参考电位之间的电位差。参考电位可以是例如如下基准电位，例如电网络的接地电位。替代地，参考电位可以是电网络的另一相线路的电位，尤其是所述另一相线路的电机侧部分的电位。相线路的电机侧部分在此表示相线路的一个部分或区段，所述部分或区段连接电位差的确定点与永磁电机。确定点又表示如下点，在所述点上或在该点中确定电位差。确定点例如可以等于中断点。术语“点”在此自然也可以表示相线路的一个部分区段。电位差的确定在此包括电位差的直接检测，例如借助于适合的检测装置，尤其借助于电压传感器。但术语“确定”也可以包括根据至少一个直接检测的中间参量计算电位差。此外，还确定电位差有关的参量。电位差有关的参量在此形成电位差的水平的指标。以下还将进一步阐述示例性的电位差有关的参量。此外，确定永磁电机的转速。在此可以直接检测转速，例如借助于适合的检测装置，尤其转速传感器。但也可能的是，通过计算、根据至少一个直接检测的参量——例如轨道车辆的行驶速度确定转速。自然，对此还可以考虑另外的、尤其预知的、轨道车辆的参数，例如永磁电机与轨道车辆的可旋转车轮的机械连接的传动比。此外，根据转速确定转速有关的基准参量，所述转速有关的基准参量也可以称为转速有关的参量。在此可以预知转速与转速有关的参量之间的关系，例如函数关系。转速有关的参量在此表示对应于电位差有关的参量的参量。转速有关的基准参量尤其可以构成用于在确定的转速下永磁电机的空转电压水平的指标。例如可以假定，在转速与空转电压水平之间存在线性关系，其中，空转电压随增加的转速而增加。此外，确定电位差有关的参量与转速有关的基准参量的偏差。尤其可以确定转速有关的基准参量与电位差有关的参量之间的差。此外，如果偏差大于预先确定的阈值，则探测到网络故障。尤其如果前述差或差值大于预先确定的阈值，则可以探测到网络故障。预先确定的阈值在此可以为零或者比零大预先确定的小的程度。由此，如果永磁电机与变流器电分离，则有利地可以探测到在电机侧部分网络中、尤其在永磁电机中的网络故障。电机侧部分网络在此表示电网络的至少一部分，所述至少一部分布置在电网络的确定点与永磁电机之间，其中，永磁电机自身也是电机侧部分网络的部分。因此，电机侧部分网络可以包括第一相线路的至少所述区段——所述区段将上述确定点与永磁电机连接——以及永磁电机的电网络的至少一部分。此外，可以根据偏差的水平——例如上述差的水平确定故障类型。如果例如存在零或接近零的电位差并且因此电位差有关的参量与转速有关的基准参量的高的、尤其最大的偏差，则可以探测到短路。然而如果所确定的电位差不等于零，然而小于预期的空转电压，则因此虽然存在电位差有关的参量与转速有关的基准参量的偏差，然而不存在其最大偏差。在所述情况下可以例如探测到不期望的低阻抗连接。例如可以将误差类型分配给预先确定的偏差区间。如果根据本专利技术确定的偏差位于故障有关的偏差区间中的一个偏差区间中，则作为故障类型可以探测到这样的误差，所述误差分配给相应的、误差有关的偏差区间。尤其可以仅仅当第一相线路中断时才实施根据本专利技术的方法。这当基于另一网络故障、尤其变流器中的网络故障，相线路已经中断时例如可以是这样的情况。如果存在电动机的所期望的非运行，例如用于节能，则也可以存在中断，其中，在所述情况下第一相线路同样可以中断。在永磁电机的非运行情况下，例如轨道车辆的另一永磁电机可以承担驱动。在另一实施方式中，电网络包括三个相线路。此外，中断三个相线路中的至少两个、尤其两个或者所有，以及对于每个相线路确定相线路的电机侧部分与参考电位之间的电位差。此外，分别确定电位差有关的参量。在此可以对于每个相线路确定相线路与共同的基准电位——例如电网络的接地电位之间的电位差。然而替代地并且优选地，对于每个相线路，剩余的相线路中的一个相线路的电位形成参考电位。如以下还将进一步阐述的那样，这能够实现：例如可以使用仅仅两个电压传感器用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监视轨道车辆中的电网络(1)的方法，其中，所述电网络(1)包括至少一个变流器(C)、至少一个永磁电机(M)和至少一个第一相线路(P1)，所述至少一个第一相线路用于所述至少一个变流器(C)和所述至少一个永磁电机(M)的电连接，其中，中断所述第一相线路(P1)，其中，确定所述第一相线路(P1)的电机侧部分与参考电位之间的电位差以及电位差有关的参量，其中，确定所述永磁电机(M)的转速(d)并且根据所述转速(d)确定转速有关的基准参量(Vref)，其中，确定所述电位差有关的参量与所述转速有关的基准参量(Vref)的偏差，其中，如果所述偏差大于预先确定的阈值，则探测到网络故障。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.01 DE 102014217431.71.一种用于监视轨道车辆中的电网络(1)的方法，其中，所述电网络(1)包括至少一个变流器(C)、至少一个永磁电机(M)和至少一个第一相线路(P1)，所述至少一个第一相线路用于所述至少一个变流器(C)和所述至少一个永磁电机(M)的电连接，其中，中断所述第一相线路(P1)，其中，确定所述第一相线路(P1)的电机侧部分与参考电位之间的电位差以及电位差有关的参量，其中，确定所述永磁电机(M)的转速(d)并且根据所述转速(d)确定转速有关的基准参量(Vref)，其中，确定所述电位差有关的参量与所述转速有关的基准参量(Vref)的偏差，其中，如果所述偏差大于预先确定的阈值，则探测到网络故障。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电网络(1)包括三个相线路(P1、P2、P3)，其中，中断至少两个或所有相线路(P1、P2、P3)，其中，对于每个相线路(P1、P2、P3)确定所述相线路(P1、P2、P3)的电机侧部分与参考电位之间的电位差，其中，确定所述永磁电机(M)的转速(d)并且根据所述转速(d)对于每个相线路(P1、P2、P3)确定转速有关的基准参量(Vref)，其中，对于每个相线路(P1、P2、P3)确定电位差有关的参量以及所述电位差有关的参量与所述转速有关的基准参量(Vref)的偏差，并且如果所述偏差中的至少一个大于预先确定的阈值则探测到网络故障，和/或，其中，确定所有电位差中的最小电位差以及与所述最小电位差有关的参量，其中，确定与所述最小电位差有关的参量与所述转速有关的基准参量(Vref)的偏差，并且如果所述偏差大于预先确定的阈值，则探测到网络故障。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述电位差和/或所述至少一个偏差确定两相网络故障或三相网络故障。4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在探测到网络故障时降低所述永磁电机(M)的转速(d)和/或实施所述相线路(P1、P2、P3)的电机侧部分的另外的中断。5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，检查所述电位差的确定精度，其方式是，在未中断的相线路(P1、P2、P3)的情况下确定至少一个正常运行电位差，其中，确定所述正常运行电位差与正常运行基准值的偏差，其中，如果所述偏差小于或等于预先确定的阈值，则探测到足够的精度；和/或，其方式是，探测所述永磁电机(M)的静...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·斯特雷夫，G·伊塞波尼，
申请(专利权)人：庞巴迪运输有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE