CN102405149B - 电动车控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种电动车控制装置，提出了在具有主电动机开路开关的电动车控制装置中防止由主电动机的杂散电容中积蓄的电荷导致的触电的技术，其特征在于，在该电动车控制装置中，与主电动机开路开关(15)并联地连接电阻器(17)，或设置将主电动机(13)的各端子接地的开关(18)，使主电动机的杂散电容(16)中积蓄的电荷放电，从而防止主电动机杂散电容中积蓄的电荷导致的触电。

Description

电动车控制装置

技术领域

本发明涉及具有主电动机开路开关的电动车控制装置。

背景技术

在图9中，表示以往的不具有主电动机开路开关的电动车控制装置的典型的主电路结构，在图10中，表示以往的具有主电动机开路开关的电动车控制装置的典型的主电路结构，在图11中，表示在主电动机的杂散电容中积蓄有电荷的原理。一般来讲，对电动车控制装置而言，在主电动机中使用感应电动机的情况下使用图9的结构，在主电动机中使用永磁同步电动机的情况下使用图10的结构。

在图9中，1为架线、2为导电弓、3为主开关、4为高速断路器、5为断流器、6为滤波电抗器、7为滤波电容器、8为VVVF逆变器、9为滤波电容器8a的电压检测器、10为用于滤波电容器8a等的放电电阻器、11为放电开关、12为地线。主开关3和放电开关11进行在一方接通时另一方成为断开的联动动作。另外，在图9中，13a表示主电动机、14a表示主电动机U相端子、14b表示主电动机V相端子、14c表示主电动机W相端子。

在图10中，除了与图9中所示的以往例共同的要素之外，15a表示主电动机U相开路开关、15b表示主电动机V相开路开关、15c表示主电动机W相开路开关。除此之外，在图11中，16a表示主电动机U相杂散电容、16b表示主电动机V相杂散电容、16c表示主电动机W相杂散电容。

在图9及图10之一的电动车控制装置的情况下，VVVF逆变器8a将从架线1取得的直流电力转换为主电动机13a所需要的三相交流电力来进行供给。此时，滤波电容器7的电压上升，直到成为与架线1几乎相同的值为止。因此，在对电动车进行整备的情况下等，为了在整备员接触主电路配线时避免触电的危险，而设置如下操作，即、当主开关3开路时，放电开关11与其联动地接通而与地线12接地，从而将蓄积在滤波电容器7中的电荷通过放电电阻10消耗，使滤波电容器7的电压下降到安全的值。

如图11所示，在主电动机13a的UVW各相端子14a、14b、14c与地线12之间，杂散电容16a、16b、16c寄生地产生。因此，若为了驱动主电动机13a从架线1取得电力，使滤波电容器7充电，则杂散电容16a、16b、16c也进行充电，杂散电容16a、16b、16c的电压上升到约为滤波电容器7的一半。

在图9的结构的情况下，通过接通放电开关11，积蓄在滤波电容器7和杂散电容16a、16b、16c的电荷被放电电阻10所消耗。因此，接通放电开关11后的主电动机端子电压14a、14b、14c成为0，在放电后即使接触主电动机也不可能触电。

但是，若在图10的结构的情况下、也就是在VVVF逆变器8a与主电动机13a之间设置了主电动机开路开关15a、15b、15c的结构的情况下，则在断开了主电动机开路开关15a、15b、15c的状态下，即使接通放电开关11，积蓄在杂散电容16a、16b、16c的电荷也不能由放电电阻所消耗。此时，存在若整备员接触主电动机的各相端子14a、14b、14c之一则可能触电的问题。

专利文献1：日本特开2009-72049号公报

发明内容

发明概要

本发明是鉴于上述以往的技术问题而做出的，因此本发明的目的在于，提供一种电动车控制装置，通过在具有主电动机开路开关的电动车控制装置中设置即使主电动机开路开关处于断开状态也可靠地对主电动机的杂散电容中积蓄的电荷放电的单元，从而能够防止由主电动机的杂散电容中积蓄的电荷造成的触电。

本发明为一种电动车控制装置，其特征在于，具备：滤波电容器，经由主开关而连接到直流电源；逆变器，与所述滤波电容器并联地连接，将直流变换为交流；连接到所述逆变器的交流侧的交流的主电动机；主电动机开路开关，插入到所述逆变器的交流侧和主电动机之间的交流各相的配线中；放电电阻，连接到所述滤波电容器；放电开关，与所述主开关联动，在主开关接通时成为断开、在主开关断开时成为接通地使所述放电电阻接地到地线；以及电阻器，与所述交流各相的主电动机开路开关中的至少1相的主电动机开路开关并联地连接到所述配线。

根据本发明，在具有主电动机开路开关的电动车控制装置中，能够与不具有主电动机开路开关的电动车控制装置同样，将主电动机杂散电容中积蓄的电荷放电，并且能够防止由主电动机的杂散电容中积蓄的电荷而导致的触电。

附图说明

图1是表示将本发明的第1实施方式的主电动机开路开关与电阻器并联连接的电动车控制装置的主电路结构的电路图。

图2是表示本发明的第2实施方式的2串联连接的主电动机开路开关的每个都并联连接着电阻器的电动车控制装置的主电路结构的电路图。

图3是表示本发明的第3实施方式的将2串联连接的主电动机开路开关与1个电阻器并联连接的电动车控制装置的主电路结构的电路图。

图4是表示本发明的第4实施方式的主电动机上连接着接地开关的电动车控制装置的主电路结构的电路图。

图5是表示本发明的第5实施方式的主电动机上经由整流器连接着接地开关的电动车控制装置的主电路结构的电路图。

图6是表示本发明的第6实施方式的使接地开关与主开关联动的电动车控制装置的主电路结构的电路图。

图7是表示本发明的第7实施方式的使接地开关与主开关联动的电动车控制装置的主电路结构的电路图。

图8是通过本发明的第8实施方式的电动车控制装置中采用的接地开关为接通状态而使高速断路器·断流器不能接入地进行控制的时序图。

图9是表示以往的不具有主电动机开路开关的电动车控制装置的典型的主电路结构的电路图。

图10是表示以往的具有主电动机开路开关的电动车控制装置的典型的主电路结构的电路图。

图11是表示以往的主电动机的杂散电容与主电路之间的关系的示意图。

具体实施方式

下面基于附图说明本发明的实施方式。另外，在下面的说明中，对相同或类似的构成要素使用相同或类似的符号来表示，对重复的结构省略说明。

(第1实施方式)

参照图1、图10、图11说明本发明的第1实施方式的电动车控制装置。图1所示的本发明的第1实施方式的电动车控制装置相对图10所示的以往的电动车控制装置，其特征在于：U相的主电动机开路开关15a上并联连接着电阻器17a。由于其他的结构与图10所示的以往例共同，因此关于它们使用共同的符号来说明。在下面的各实施方式中也同样。

对本实施方式的电动车控制装置而言，在将主开关3开路时，与其联动地接通放电开关11，从而使滤波电容器7中积蓄的电荷由放电电阻10消耗，使滤波电容器7的电压下降到安全的值。并且，将开路开关15a、15b、15c开路而从主电动机13a切断逆变器8a。

在本实施方式的情况下，即使在像这样断开开路开关15a的状态下，由于通过主电动机13a与电阻器17a而图11所示的杂散电容16a、16b、16c与放电电阻10连接，因此通过接通放电开关11，使杂散电容16a、16b、16c中积蓄的电荷与滤波电容器8a的电荷一起由放电电阻10放电，能够使杂散电容16a、16b、16c的电压下降到安全值。

另外，在本实施方式中，电阻器17a仅与主电动机3相中的U相1相并联连接，但是适当地与2相连接或与全部3相连接也能够得到同样的效果。

(第2实施方式)

参照图2说明本发明的第2实施方式的电动车控制装置。图2所示的本发明的第2实施方式的电动车控制装置相对图1所示的第1实施方式，其特征在于：在逆变器8a的交流侧的UVW各相中，对主电动机开路开关15a、15d；15b、15e；15c、15f进行2串联连接，并且，其中的U相1相的主电动机开路开关15a、15d各自并联连接着电阻器17a、17b。其他的结构与第1实施方式共同。

根据本实施方式，即使各相的主电动机开路开关为2串联结构，也能够得到与第1实施方式同样的效果。另外，在本实施方式中，虽然电阻器17a、17b仅与主电动机3相中的U相1相并联连接，但适当地与2相连接或与3相全都连接也能够得到同样的效果。

(第3实施方式)

参照图3说明本发明的第3实施方式的电动车控制装置。图3所示的本发明的第3实施方式的电动车控制装置相对图1所示的第1实施方式，其特征在于：在逆变器8a的交流侧的UVW各相中，对主电动机开路开关15a、15d；15b、15e；15c、15f进行2串联连接，并且，对其中的U相1相的主电动机开路开关15a、15d两者，并联连接1个电阻器17a。其他的结构与第2实施方式共同。

根据本实施方式，通过1个电阻器17a并联连接2个主电动机开路开关，从而即使主电动机开路开关15a、15d为2串联结构，也能够得到与第1实施方式同样的效果。

(第4实施方式)

参照图4、图10、图11说明本发明第4实施方式的电动车控制装置。图4所示的本发明的第4实施方式的电动车控制装置相对图10所示的以往例的电动车控制装置，其特征在于，在W相1相的主电动机端子14c与地线12之间设置了接地开关18。另外，不特别限定是连接到哪相端子。

在本实施方式的电动车控制装置中，在将主开关3开路时，与其联动地接通放电开关11，从而滤波电容器7中积蓄的电荷通过放电电阻10消耗，滤波电容器7的电压降低到安全的值。并且，将开路开关15、15b、15c开路而从主电动机13a切断逆变器8a。进而，接通接地开关18而使主电动机端子14c接地到地线12。

本实施方式的情况下，即使在像这样断开开路开关15a的状态下，由于通过接地开关18，图11所示的杂散电容16a、16b、16c经由主电动机13a而接地到地线12，因此杂散电容16a、16b、16c中积蓄的电荷被放出到地线12，杂散电容16a、16b、16c的电压能够降低到安全的值。

另外，在图4所示的实施方式中，虽然接地开关18仅连接了主电动机3相中的W相1相，但即使连接2相或3相全部也能够得到同样的效果。

(第5实施方式)

参照图5说明本发明的第5实施方式的电动车控制装置。图5所示的本发明的第5实施方式的电动车控制装置相对图4所示的第4实施方式，其特征在于：将多台主电动机13a、13b并列驱动的结构。

在本实施方式的电动车控制装置中，2台逆变器8a、8b相对滤波电容器7并联连接，对一个逆变器8a的交流侧的主电动机端子14a、14b、14c连接主电动机13a，对另一个逆变器8b的交流侧的主电动机端子14d、14e、14f连接另一台的主电动机13a，进而在逆变器8a的交流侧设置有开路开关15a、15b、15c，在逆变器8b的交流侧设置有开路开关15g、15h、15i。进而，通过整流器19a、19b将主电动机13a侧的W相1相的主电动机端子14c与主电动机13b侧的U相1相的主电动机端子14d通过共同的1个接地开关18接地到地线12。另外，不特别限定是与这些中的哪相端子连接。

根据本实施方式的电动车控制装置，通过设置整流器19a、19b，从而能够避免主电动机通电时的主电动机端子14c、14d间的短路，因此即使在具有多个主电动机13a、13b的情况下，也能够通过1个接地开关18进行杂散电容电荷的放电。

另外，在本实施方式中，示例了2台主电动机的情况，但即使主电动机为3台以上，只要同样将各主电动机的1相的主电动机端子分别经由整流器19对共同的1个接地开关18进行耦合就能够放电，主电动机的数量不做限定。通常，主电动机为4台或8台，因此通过将这些4台至8台的主电动机分别经由整流器19而连接到1个接地开关18，电车的逆变器能够使各自的杂散电容的电荷安全地放电。并且，滤波电容器与逆变器能够设为1:1的结构。

(第6实施方式)

参照图6说明本发明的第6实施方式的电动车控制装置。图6所示的第6实施方式的电动车控制装置相对图4所示的第4实施方式，其特征在于以如下的方式构成了联锁，即：使接地开关18与主开关3联动，在接地开关18接通的期间，主开关3断开。其他结构与第4实施方式相同。

根据本实施方式，除了第4实施方式的效果以外，还能够防止在接地开关18接通的状态下接通主开关3而使VVVF逆变器8a通电时产生的主电动机13a的接地事故。另外，本实施方式的结构对图5中所示的第5实施方式也同样适用，能够得到同样的效果。

(第7实施方式)

参照图7说明本发明的第7实施方式的电动车控制装置。图7所示的第7实施方式的电动车控制装置相对图5所示的第5实施方式，其特征在于以如下的方式构成了联锁、即：使接地开关18与主开关3联动，在接地开关18接通的期间，主开关3断开。其他结构与第5实施方式相同。

根据本实施方式，除了第5实施方式的效果以外，还能够防止在接地开关18接通的状态下接通主开关3而使VVVF转换器8a、8b通电时产生的主电动机13a、13b的接地事故。

(第8实施方式)

参照图4、图8、图10说明本发明的第8实施方式的电动车控制装置。本实施方式的电动车控制装置的特征在于：在图4所示的第4实施方式的电路结构中还能够根据图8所示的控制逻辑接入高速断路器4、断流器5。

对于本实施方式的电动车控制装置而言，其特征在于：相对图10所示的以往的方式，在W相1相的主电动机端子14c和地线12之间设置接地开关18，并且以如下的方式构成了联锁，即、在该接地开关18接通的状态(指令20为“H”的状态)下，阻止高速断路器接入指令21和接入指令22，不接入高速断路器4或断流器5。

由此，除了第4实施方式的效果以外，还能够防止在接通接地开关18的状态下接通主开关3、接入高速断路器4及断流器5、使VVVF逆变器8a通电时产生的主电动机13a的接地事故。

本实施方式中的图8的控制逻辑可通过在流过高速断路器接入信号23、断流器接入信号24的电路中串联连接接地开关18的辅助接点来实现，除此之外，也可以通过电动车控制装置具有的微处理器的运算来实现。

另外，本发明不限定于上述各实施方式，也可以是各种变化方式。例如主电动机13优选是永磁型电动机，但只要是交流电动机就能够广泛适用。并且，关于接地开关18，在图4、图5的实施方式的情况下，可以是手动接通断开方式，也可以是与开路开关联动的方式。并且，在需要作业者接触主电路的作业的情况下，能够设计为与进行开合的容器的盖的开合进行联动的结构。进而，关于电阻器17，为了不损害开路开关本来的设置目的、即防止因主电动机的惯性旋转时的再生电力使逆变器8受损的目的，能够采用适当的电阻值的电阻器。

Claims (8)

1.一种电动车控制装置，其特征在于，具备：

滤波电容器，经由主开关而连接到直流电源；

逆变器，与所述滤波电容器并联地连接，将直流变换为交流；

连接到所述逆变器的交流侧的交流的主电动机；

主电动机开路开关，插入到所述逆变器的交流侧和主电动机之间的交流各相的配线中；

放电电阻，连接到所述滤波电容器；

放电开关，与所述主开关联动，在主开关接通时成为断开、在主开关断开时成为接通地使所述放电电阻接地到地线；以及

电阻器，与所述交流各相的主电动机开路开关中的至少1相的主电动机开路开关并联地连接到所述配线。

2.根据权利要求1所述的电动车控制装置，其特征在于，

所述主电动机开路开关在各相中各串联地插入2个，

至少1相的2个主电动机开路开关分别并联地连接着2个电阻器的各个。

3.根据权利要求1所述的电动车控制装置，其特征在于，

所述主电动机开路开关在各相中各串联地插入2个，

对至少1相的2个主电动机开路开关两者并联地连接着1个电阻器。

4.根据权利要求1所述的电动车控制装置，其特征在于，

代替所述电阻器，而在所述交流各相的主电动机开路开关中的至少1相的主电动机开路开关与主电动机之间设置有接地开关。

5.根据权利要求4所述的电动车控制装置，其特征在于，

所述主电动机为多台，各主电动机连接着所述主电动机开路开关，所述多台主电动机各自的交流各相的主电动机开路开关中的至少各1相之间经由逆流防止用的整流器而设置有1个接地开关。

6.根据权利要求4或5所述的电动车控制装置，其特征在于，

所述接地开关设定为与所述主开关联动，在主开关接通时成为断开，在主开关断开时成为接通。

7.根据权利要求4或5所述的电动车控制装置，其特征在于，

设置有控制单元，该控制单元进行控制，以便通过所述接地开关使所述主电动机成为接地状态时不向所述逆变器供给电源电力。

8.根据权利要求6所述的电动车控制装置，其特征在于，

设置有控制单元，该控制单元进行控制，以便通过所述接地开关使所述主电动机成为接地状态时不向所述逆变器供给电源电力。

Images