CN101272928B - 电车的控制装置 - Google Patents

Abstract

具有：由直流电源通过充电用电阻进行充电的平滑用电容器；将对该平滑用电容器进行充电的直流功率变换成交流功率并提供给负载的逆变器；以及使上述平滑用电容器充电的电压通过放电用电阻进行放电的放电用开关，在公用上述充电用电阻与放电用电阻而简化了电路结构的电车控制装置中，设置了：插入在由上述直流电源提供直流功率的主电路中的主开关；以及与上述放电用开关并联连接且进行与上述主开关相反的开闭动作的辅助开关。

Description

电车的控制装置

技术领域

本发明涉及一种具有逆变器的电车控制装置，特别涉及一种对平滑用电容器的放电电路进行改进的装置。

背景技术

在以往的铁路车辆及电动汽车等的电车中，具有由直流电源通过平滑用电容器变换成交流的逆变器，将通过这样而得到的输出提供给负载即交流电动机，以进行动力行驶运行，同时利用上述逆变器将由交流电动机所产生的功率变换成直流，从而进行将其向直流电源进行再生的再生制动或者进行在控制电路内使其消耗的发电制动。为此，平滑用电容器与上述逆变器并联连接，并且在动力行驶运行时，通过充电用电阻对上述电容器进行充电，而在发电制动时通过放电用电阻进行放电。

以往尝试公用上述充电用电阻与放电用电阻，以简化电路结构(例如，参照专利文献1及专利文献2)，其典型例子如图2所示。图2是利用交流电动机驱动2个车轮的电动汽车系统中所采用的例子，在图中，1是作为直流电源的二次电池，2是异常时切断电路的熔断器，3是主电路开关，4是例如由3相晶体管逆变器所构成、且其两端与平滑用电容器5连接的逆变器。6是交流电动机，7是差动装置，8是车轮。9是与上述主电路开关3并联连接的充电用开关，10是公用充电电阻与制动电阻而构成的电阻，11是放电用开关，这些也都可以用半导体开关元件来构成。

接着，简单地说明该电路的工作情况。在初始充电时，打开主电路开关3及放电用开关11，如果在该状态下闭合充电用开关9，则从二次电池1通过熔断器2、充电用开关9、公用电阻10向上述平滑用电容器5进行充电。充电完成之后，将充电用开关9打开，将主电路开关3闭合，从而通过逆变器运转来进行交流电动机6的动力行驶。另一方面，当电动汽车进行制动时，使逆变器4作为整流器来工作，通过上述主电路开关3向二次电池1再生功率，直到放电用开关11为打开状态为止。

如果不向二次电池1再生功率，则打开上述主电路开关3，同时闭合放电用开关11，以使得从平滑用电容器5通过公用电阻10、放电用开关11的放电电路进行工作，并且将制动从再生制动切换成发电制动。但是，在这样的以往的电车控制装置中，当进行上述发电制动时，必须闭合放电用开关11，否则平滑用电容器的放电电路不能建立。

然而，当该放电用开关11发生故障而不能闭合时，存在着不能形成上述平滑用电容器的放电电路、并且上述平滑用电容器不能进行放电致使电车制动产生故障的问题。在这种情况下，必须只利用机械控制来使电车停止，也可以认为是在斜面上行驶时发生事故的原因。

另外，当将该系统用于铁路车辆用的电车中时，对上述平滑用电容器5进行充电，达到从电车线引入的架空线电压(大约为1500V)左右，如果由于放电用开关11的故障而使得不能进行放电，则在检查·修理时也成为非常危险的状态。

日本专利文献1：特开平3-289362号公报

日本专利文献2：特开平6-276608号公报

本发明是鉴于上述背景而进行设计的，目的在于在公用充电用电阻与放电用电阻以简化电路结构的电车控制装置中，即使放电用开关发生故障，也能够利用简单的结构来确保平滑用电容器的放电电路。

发明内容

本发明的特征在于，具有：由直流电源通过充电用电阻进行充电的平滑用电容器；将对该平滑用电容器进行充电的直流功率变换成交流功率并提供给负载的逆变器；以及使得上述平滑用电容器充电的电压通过放电用电阻进行放电的放电用开关，并且设置了：公用上述充电用电阻与放电用电阻而插入电路结构主电路中的主开关；以及与上述放电用开关并联连接且进行与上述主开关相反的开闭动作的辅助开关。

如上所述，如果采用本发明，则即使放电用开关发生故障，也能够确实地使平滑用电容器放电，具有能够力图提高电车控制装置的可靠性、安全性的效果。

附图说明

图1是表示与本发明实施形态1相关的铁路车辆中所实施的电车控制装置的结构例。

图2是表示以往的电动汽车系统中所使用的结构例。

具体实施方式

实施形态1

下面，采用附图来说明根据本发明的电车控制装置的实施形态。在图1中，表示根据本发明实施形态1的铁路车辆中所实施的电车控制装置的结构例。这里，在与图2中所说明的以往的结构例相同或相当的部分上标有相同的标号。在图中，1是电车线，通过导电弓P引入直流功率。2a是插入上述直流功率提供电路的最前面的主开关，是用于使上述提供电路完全电开路的开关。

2b是与放电用开关11并联连接的辅助开关，是根据当上述主开关2a闭合时将其打开、而当上述主开关2a打开时将其闭合的关系来构成的。上述主开关2a、辅助开关2b利用未图示的电磁接触器等而进行互相相反的动作。12是用插入上述主开关2a的后级的高速断路器，是相当于图2所示的熔断器2的部分。从这部分开始，主电路接触器3与滤波电抗器13所组成的串联电路、和充电用接触器9与公用电阻器10所组成的串联电路分成两路。将上述放电用开关11插入在上述充电用开关9和公用电阻器10的连接点与接地点之间，例如采用带控制电极的半导体元件。5是平滑用电容器，4是三相晶体管逆变器，6是作为负载的交流电动机。

接着，说明该铁路车辆用电车控制装置的动作。首先，使主开关2a短路。这时，辅助开关2b变成打开。然后，使高速断路器12短路，之后使充电用接触器9短路。这时，将从电车线1通过导电弓P所引入的直流电压，通过主开关2a、高速断路器12、充电用接触器9施加到公用电阻器10上，并对与其连接的平滑用电容器5进行充电。

然后，如果对平滑用电容器5所充电的电压到达规定电压，则把充电用接触器9打开，并且主电路接触器3短路。所谓上述规定电压被设定成如下的数值，以使得达到主电路接触器3短路时所流过的电流、在根据平滑用电容器5的电容值和滤波电抗器13的电感值所得到的谐振电压的情况下不会发生阻尼的程度。

然后，通过导电弓P所引入的直流功率再通过主电路接触器3、滤波电抗器13而直接对平滑用电容器5进行充电。

然后，构成逆变器4的开关元件进行逆变器开关动作，以使交流电动机6旋转，从而能够进行所谓的动力行驶。当上述交流电动机6在进行动力行驶动作时，如果平滑用电容器5的电压达到构成逆变器4的开关元件的耐压以下所设定的规定电压，则上述放电用开关11变成导通状态，平滑用电容器5充电的电压通过公用电阻器10进行放电。通过这样，施加通常的发电制动。

然而，例如由于施加过电压等的原因而使上述放电用开关11产生绝缘破坏时，结果是上述放电用开关11变成不能导通的状态，不能使上述平滑用电容器5进行放电。如上所述，因为对平滑用电容器5充电1500V左右的电压，所以在保持这种状态下没有使平滑用电容器5放电的单元，将在进行检查·修理作业时会处于非常危险的状态。

如果采用本发明的实施形态1，则因为设置了与上述放电用开关11并联且与主开关2a进行相反动作的辅助开关2b，所以在这种情况下，通过打开主开关2a而立即闭合辅助开关2b，通过它能够形成上述平滑用电容器5的放电电路。通过这样，因为即使在由于放电用开关11发生故障而不能变成导通状态的情况下，通过辅助开关2b也必定能够使平滑用电容器5放电，所以能够提高系统的安全性、可靠性。

另外，如果采用本发明的实施形态1，则仅仅通过对以往所使用的主开关2a附加进行与其相反动作的辅助开关2b这样简单且廉价的方法，也同时具有能够实现这样功能的效果。而且，因为将该辅助开关2b与放电用开关11并联连接，所以当辅助开关2b进行工作时，由于能够利用上述公用电阻器10，所以不需要特别准备放电用电阻器。

Claims (4)

1.一种电车控制装置，其特征在于，

具有：

由直流电源通过公用电阻器进行充电的平滑用电容器；

将对该平滑用电容器进行充电的直流功率变换成交流功率并提供给负载的逆变器；以及

使得对所述平滑用电容器进行充电的直流电压通过所述公用电阻器进行放电的放电用开关，

所述电车控制装置还设置了：

插入由所述直流电源提供直流功率的主电路中的主开关；以及

与所述放电用开关并联连接且进行与所述主开关进行互相相反的动作，在所述放电用开关不能变成导通状态的情况下进行闭合使所述平滑用电容器放电的辅助开关。

2.如权利要求1中所述的电车控制装置，其特征在于，

设置了充电用接触器，该充电用接触器形成在起动时从所述直流电源通过所述公用电阻器对所述平滑用电容器进行充电的充电电路。

3.如权利要求1中所述的电车控制装置，其特征在于，

设置了主电路接触器，该主电路接触器形成在检测到对所述平滑用电容器充电达到规定电压之后，从所述直流电源不通过所述公用电阻器对所述平滑用电容器进行充电的充电电路。

4.如权利要求2中所述的电车控制装置，其特征在于，

所述放电用开关是半导体开关元件，并且将其连接在所述充电用接触器和所述公用电阻器的连接点与接地端子之间。

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