CN102470761A - 电气列车的推进控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种电气列车的推进控制装置,构成为具有:连接于直流电源的逆变器装置;连接于逆变器装置的输出的电动机;连接于逆变器装置的输入的变换器装置;以及连接于变换器装置的输出的蓄电装置,将电动机的动力运转功率或再生功率的一部分从蓄电装置进行放电或向蓄电装置充电,其中,变换器装置具有:变换器控制部(46),基于作为表示所述再生功率或与其等价的再生转矩、再生电流的抑制状态的信号,生成作为变换器装置对蓄电装置进行充电的电流的指令值的充电电流指令值,基于充电电流指令值,生成变换器装置的充放电电流指令值来进行控制。

Description

电气列车的推进控制装置
技术领域
本发明涉及应用了二次电池、双电层电容器等的蓄电器件的电气列车的推进控制装置。
背景技术
通常,电气列车构成为以集电装置从架空线获取电力(electric power),使用获取的电力以逆变器装置等的功率变换装置来驱动电动机进行行驶。在对车辆制动时,使用令电动机再生运转而获得制动力的所谓再生制动。这时产生的再生功率经由架空线、第三轨道等向自车辆附近存在的其它车辆的负载供给,在那里被消耗。
但是,在早晨或夜间、列车的运行数量少的闲散线路区间中,产生在自车辆附近不存在其它车辆的情况,有自车辆产生的再生功率(regenerative power)不被充分消耗的情况。当自车辆的再生功率与其它车辆消耗的功率相比变大时,架空线电压上升,有破坏与架空线连接的各种设备的可能。
因此,搭载于电气列车的逆变器(inverter)装置具有检测架空线电压等(架空线电压或与架空线电压相当的例如逆变器装置的输入侧的滤波电容器电压)的电压检测器,在架空线电压等上升而超过规定值的情况下,进行抑制再生制动力而抑制再生功率的产生的控制,以不使架空线电压等上升到规定值以上的方式进行工作。这时,由于再生制动力被抑制而不足的车辆的制动力,通过作为对车轮、制动盘按压制动瓦的结构的机械制动器而被补充,车辆的制动能量(运动能量)变为热而向大气中释放。在这样的情况下,原本应该能够在其它的车辆的负载中利用的制动能量被浪费,此外有产生机械制动器的制动瓦的磨耗等的问题。
近年来,由于二次电池、双电层电容器等的蓄电器件的性能提高,所以正在进行如下蓄电系统的开发,即,将蓄电器件搭载于电气列车,在再生负载不充分的情况下的制动时等将过剩的再生功率蓄积在蓄电器件中,在动力运转时进行再利用。
该蓄电系统构成为包括:进行直流-直流变换的变换器(converter)装置;由二次电池、双电层电容器等的蓄电器件构成的蓄电装置。向蓄电器件的充放电方法,通常是经由上述变换器装置控制向蓄电装置的充放电电流的结构。
作为这样的蓄电系统的例子,例如在下述专利文献1公开的现有技术中,公开了如下技术,即,在车辆搭载双电层电容器,在自车辆附近不存在成为再生负载的其他列车的情况下,在再生制动时利用架空线电压、滤波电容器电压上升的现象,在滤波电容器电压的检测值超过规定值时,根据超过量生成向蓄电器件的吸收电流指令,进行变换器装置的控制,由此将架空线电压上升时变得过剩的再生功率回收蓄积在双电层电容器中,在接下来的动力运转时放出,由此谋求再生能量的再利用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-199204号公报。
发明内容
发明要解决的问题
可是,在上述专利文献1所示的现有技术中,是基于输入到变换器装置的控制部的架空线电压、滤波电容器电压的检测值,控制向蓄电装置的充电电流的结构,但在该情况下有以下的课题。
1.在逆变器装置和变换器装置分别具备检测架空线电压或滤波电容器电压的电压检测器的情况下,由于各个电压检测器的检测误差,在逆变器装置检测出的架空线电压或滤波电容器电压、和变换器装置检测出的架空线电压或滤波电容器电压中产生误差。例如,在能够检测作为通常的电气铁路的架空线电压的1500V的电压检测器中,检测公差是3%左右,因此产生±45V左右的检测误差。
在该情况下,即使在设置于逆变器装置的电压检测器判断为架空线电压或滤波电容器电压的上升超过了规定值,进行抑制再生制动力的控制的状态下,也有产生设置在逆变器装置的电压检测器检测出的架空线电压或滤波电容器电压没有达到规定值的情况。因此,由于变换器装置不进行向蓄电装置的再生功率的回收,结果再生制动力不足的状态持续,机械制动器进行工作。
2.在列车编组中存在多台逆变器装置、蓄电系统(蓄电装置+变换器装置)的情况下,由于在各个电压检测器的检测值之间存在误差,所以在再生制动时架空线电压等上升而超过规定值时,各变换器装置向蓄电装置的吸收功率偏差,各变换器装置的工作状况(通电电流值)变得不同。也就是说,即使在同一架空线电压等(架空线电压或滤波电容器电压)的条件下,在具有较低地检测架空线电压等的电压检测器的变换器装置中,向蓄电装置的吸收功率变少,在具有较高地检测架空线电压等的电压检测器的变换器装置中,向蓄电装置的吸收功率变大。当像这样在变换器装置和蓄电装置的工作状态中产生偏差时,产生工作状态多的装置的寿命变短等的问题。
本发明正是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种应用了二次电池、双电层电容器等的蓄电器件的电气列车的推进控制装置,能够高效率地进行在再生制动时产生的再生功率向蓄电装置的回收,此外即使在列车编组中存在多个逆变器装置、变换器装置、蓄电装置的情况下,也能抑制变换器装置和蓄电装置的运转状态的偏差。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题,实现目的,本发明的电气列车的推进控制装置,构成为具有:连接于直流电源的逆变器装置;连接于所述逆变器装置的输出的电动机;连接于所述逆变器装置的输入的变换器装置;以及连接于所述变换器装置的输出的蓄电装置,将所述电动机的动力运转功率或再生功率的一部分从所述蓄电装置进行放电或向所述蓄电装置进行充电,该电气列车的推进控制装置的特征在于,所述变换器装置,具有:变换器控制部,基于作为表示所述再生功率或与其等价的再生转矩、再生电流的抑制状态的信号的再生状态信号,生成作为所述变换器装置对所述蓄电装置进行充电的电流的指令值的充电电流指令值,基于所述充电电流指令值,生成所述变换器装置的充放电电流指令值来进行控制。
发明的效果
根据本发明,具有变换器控制部,基于表示电动机的再生转矩的状态或再生功率的状态的再生转矩抑制量,变换器装置生成对蓄电装置进行充电的充电电流指令值,基于充电电流指令值,生成变换器装置的充放电电流指令值来进行控制,因此在应用了二次电池、双电层电容器等的蓄电器件的电气列车的推进控制装置中,具有如下效果,即,能够高效率地进行在再生制动时产生的再生功率向蓄电装置的回收,此外即使在列车编组中存在多个逆变器装置、变换器装置、蓄电装置的情况下,也能够抑制变换器装置和蓄电装置的运转状态的偏差。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1中的电气列车的推进控制装置的结构例的图。
图2是表示本发明的实施方式1中的变换器装置的结构例的图。
图3是表示本发明的实施方式1中的逆变器装置的结构例的图。
图4是表示本发明的实施方式1中的逆变器控制部的结构例的图。
图5是表示本发明的实施方式1中的各信号的关系例的图。
图6是表示本发明的实施方式1中的变换器控制部的结构例的图。
图7是表示本发明的实施方式1中的再生制动时的功率潮流(power flow)的图。
图8是表示本发明的实施方式2中的充电电流指令生成部的结构例的图。
图9是表示本发明的实施方式3中的充电电流指令生成部的结构例的图。
图10是表示本发明的实施方式4中的包含多台逆变器装置、变换器装置的电气列车的结构例的图。
图11是表示本发明的实施方式4中的变换器控制部的结构例的图。
具体实施方式
以下,基于附图详细地说明本发明的电气列车的推进控制装置的实施方式。再有,本发明并不被该实施方式限定。
实施方式1
图1是本发明的实施方式1中的电气列车的推进控制装置的结构图。如图1所示,来自未图示的变电站的电力从架空线1经由集电装置2输入到逆变器装置(以下仅称为“逆变器”)50的正侧端子P、变换器装置(以下仅称为“变换器”)40的正侧端子P1。来自逆变器50和变换器40的负侧电流通过各自的端子N、N1经由车轮3连接到轨道4,返回到未图示的变电站的负侧。
在变换器40设置有直流输出端子P2、N2,在直流输出端子P2、N2连接有蓄电装置60。蓄电装置60构成为串并联连接多个二次电池、双电层电容器等的蓄电器件,从而获得所希望的电压和电容,因为具体的结构是公知的,所以省略具体的说明。
在逆变器50设置有交流输出端子U、V、W,在交流输出端子U、V、W连接有电动机71。电动机71是交流电动机,优选是三相感应电动机、同步电动机。通过电动机71驱动车轮3来使电气列车行驶。
在电气列车的驾驶台(未图示)设置的司机控制器(master controller)10是电气列车的驾驶员为了调整车辆的加减速而进行向逆变器装置等的指令的设定的装置,是来自司机控制器10的运转指令信号(operation command signal)MC输入到逆变器50的结构。运转指令信号MC是包含关于电气列车的动力运转加速、制动器的接通切断以及其强度的指令的信号,逆变器50基于运转指令信号MC控制电动机71的转矩。
是从逆变器50对变换器40输出控制信号VC的结构。控制信号VC是表示再生转矩的抑制状态或再生功率的抑制状态的量,是包含:作为再生状态信号的再生转矩抑制量(以下仅称为“抑制量”)VDTELM、电气列车的速度VEL(是逆变器50的输出频率、电动机71的旋转数等也可)、作为表示逆变器50是动力运转控制状态还是再生制动状态的信号的动力运转(power running)再生状态信号(逆变器状态信号)PBC、逆变器50的输入电流ISV以及逆变器50的架空线电压ESV的信号。在后面叙述控制信号VC及其功能的细节。
接着,针对变换器40的结构进行说明。图2是表示本发明的实施方式1中的变换器40的结构例的图。如图2所示,来自集电装置2的电力输入到输入端子P1、N1。在输入端子P1连接有电抗器41,在电抗器41的后级连接有滤波电容器(以下仅称为“电容器”)42。
通过电抗器41和电容器42构成的LC滤波电路抑制通过后述的开关元件的开关工作而产生的噪声电流向架空线1的流出,并且对架空线1的电压(架空线电压)中包含的脉动成分进行平滑化来对电容器42的两端电压进行平滑化。
输入端子P1、N1的两端电压(=架空线电压)在电压检测器43a被检测出,作为架空线电压检测值ESD输入到变换器控制部46。电容器42的两端电压在电压检测器43b被检测出,作为电容器电压检测值(以下仅称为“电压检测值”)EFCD输入到变换器控制部46。
在电容器42的两端连接有变换器电路44。变换器电路44由开关元件44H和44L构成,各个开关元件通过来自变换器控制部46的接通切断信号DGC而被接通切断控制(开关控制)。变换器电路44是所谓双方向降压斩波电路,具有通过开关元件44H、44L的开关控制将电压EFCD降压并输出的降压功能,并且具有以希望的方式调整输出电流的电流控制功能。针对其结构和工作,因为是公知的所以省略说明。
在变换器电路44的输出,设置有检测输出电流并作为变换器输出电流IB而输出的电流检测器47、对电流进行平滑化的平滑电抗器45、以及检测平滑电抗器45的后级电压(=蓄电装置60的电压)并作为变换器输出电压VB输出到变换器控制部46的电压检测器43c。
来自以上的电压检测器43a、43b、43c、电流检测器47的各检测信号ESD、EFCD、IB、VB输入到变换器控制部46。此外,后述的来自逆变器50的控制信号VC输入到变换器控制部46。关于控制信号VC的细节在后面叙述。在变换器控制部46中,基于这些输入的信号,生成向变换器电路44的接通切断信号DGC。
接着,针对逆变器50的结构进行说明。图3是表示本发明的实施方式1中的逆变器50的结构例的图。如图3所示,来自集电装置2的电力输入到输入端子P、N。在输入端子P配置有检测输入电流并作为逆变器输入电流ISV而输出的电流检测器57,在电流检测器57的后级连接有电抗器51,在电抗器51的后级连接有电容器52。
通过电抗器51和电容器52构成的LC滤波电路抑制通过后述的开关元件的开关工作而产生的噪声电流向架空线1的流出,并且对架空线1的电压(架空线电压)中包含的脉动成分进行平滑化来对电容器52的两端电压进行平滑化。
输入端子P、N的两端电压(=架空线电压)在电压检测器53a被检测出,作为架空线电压ESV输入到逆变器控制部56。电容器52的两端电压在电压检测器53b被检测出,作为电压检测值EFCV输入到逆变器控制部56。
电容器52的电压输入到逆变器电路55。逆变器电路55由开关元件54U、54V、54W、54X、54Y、54Z构成,各个开关元件通过来自逆变器控制部56的接通切断信号IGC而被接通切断控制(开关控制)。逆变器电路55是电压型三相2电平逆变器电路,具有通过开关元件54U、54V、54W、54X、54Y、54Z的开关控制,将电容器52的电压变换为任意大小和频率的交流电压并输出的功能。针对其结构和工作,因为是公知的所以省略说明。
逆变器电路55的输出U、V、W向电动机71输出。
来自以上的电压检测器53a、电压检测器53b以及电流检测器57的各检测值ESV、EFCV、ISV输入到逆变器控制部56。此外,从司机控制器10输入运转指令信号MC。在逆变器控制部56中,基于这些输入的信号,生成向逆变器电路55的接通切断信号IGC,以所希望的方式控制电动机71的转矩。进而,向变换器40输出控制信号VC。再有,控制信号VC的细节在后面叙述。
接着,针对逆变器50的电动机71的转矩控制进行说明。图4是表示本发明的实施方式1中的逆变器控制部56的结构例的图。如图4(a)所示,运转指令信号MC输入到转矩指令生成部56a。在转矩指令生成部56a中,基于运转指令信号MC中包含的制动力的指令等,生成成为电动机71应该产生的再生制动转矩的指令的请求再生转矩指令PTRS。
电压检测值EFCV输入到减法器56b。在减法器56b中,输出电压检测值EFCV和再生抑制开始电压设定值VDL(在图4(a)是1800V,是其它也可)的差,输入到负值切除限制器56bb,在负值切除限制器56bb中,仅将正值输入到后级的增益部(放大电路)56c。
在增益部56c中,在输入的电压检测值EFCV超过了再生抑制开始电压设定值VDL(在图4(a)中是1800V)的情况下,放大该超过量,生成抑制量VDTELM并输出。再有,增益部56c除了比例增益之外,也可以置换为包含积分要素等任意的函数。
请求再生转矩指令PTRS和抑制量VDTELM输入到减法器56d,在减法器56d取得它们的差,作为再生转矩指令PTR而输出。
再生转矩指令PTR输入到转矩控制部56e,转矩控制部56e基于再生转矩指令PTR,以电动机71产生的再生转矩与再生转矩指令PTR一致的方式生成向逆变器电路55的接通切断信号IGC。
因为以这样的方式构成,所以在再生制动中与架空线1连接的其它电气列车等的再生负载不足而电压检测值EFCV上升,超过了再生抑制开始电压设定值VDL的情况下,根据超过的程度使抑制量VDTELM产生,从请求再生转矩指令PTRS减去抑制量VDTELM,能够生成成为电动机71的再生转矩的指令的再生转矩指令PTR。
通过这样的工作,电动机71的再生制动转矩与请求再生转矩指令PTRS的值相比而被抑制,因此能够抑制来自电动机71的再生功率,电压检测值EFCV被维持在再生抑制开始电压设定值VDL的附近。能够抑制架空线电压的过剩的上升。
上述的抑制量VDTELM与其它的信息(在图中是ISV、ESV)一起,作为控制信号VC向变换器40输出。再有,逆变器控制部56当然也是进行动力运转转矩的生成的结构,但没有图示。
接着,使用图5,以时间轴说明上述的逆变器控制部56的工作。图5是表示本发明的实施方式1中的各信号的关系例的图。具体地,在图5中示出了请求再生转矩指令PTRS、抑制量VDTELM、再生转矩指令PTR、再生抑制功率PSB、充电功率指令PREF1、和充电电流指令(充电电流指令值)IREF1的关系例。
在图5中,从上部起依次示出电动机71的再生转矩指令PTR、抑制量VDTELM、再生抑制功率PSB、充电功率指令PREF1、充电电流指令IREF1。再有,针对再生抑制功率PSB、充电功率指令PREF1、充电电流指令IREF1在后面叙述。
逆变器控制部56在图5的时刻t0的定时,接收包含再生制动的起动指令的运转指令信号MC,如上述那样生成再生转矩指令PTR。逆变器控制部56以电动机71输出与该再生转矩指令PTR一致的转矩值的方式生成接通切断信号IGC,进行电动机71的控制。
在时刻t1,示出了架空线1的再生负载相对于电动机71的再生功率不足,电压检测值EFCV上升并超过再生抑制开始电压设定值VDL的状况。这时,如在图4(a)说明的那样,因为生成抑制量VDTELM,所以再生转矩指令PTR变为从通过运转指令信号MC请求的请求再生转矩指令PTRS(以点划线表示)减去抑制量VDTELM后的值,在转矩控制部56e基于其进行电动机71的控制。由此,在来自电动机71的再生功率中,电压检测值EFCV被抑制在再生抑制开始电压设定值附近。
在时刻t2,因为架空线1的再生负载相对于电动机71的再生功率而不足的状态消除,所以抑制量VDTELM变为零,成为再生转矩指令PTR=请求再生转矩指令PTRS。
接着,针对成为本发明的中心的变换器控制部46进行说明。图6是表示本发明的实施方式1中的变换器控制部46的结构例的图。如图6所示,抑制量VDTELM和电气列车的速度VEL(逆变器50的输出频率、电动机71的旋转数等也可)在乘法器81相乘,作为再生抑制功率PSB输出到充电电流指令生成部82(参考:转矩[Nm]×速度[rad/s]=功率[kW])。再有,在图6中没有示出计算功率时需要的换算系数等。
在充电电流指令生成部82,基于再生抑制功率PSB生成充电电流指令IREF1并向选择部83输出。充电电流指令生成部82由充电功率指令运算部82a和除法器88构成。在充电电流指令生成部82,在再生抑制功率PSB为零的情况下,将充电功率指令PREF1维持为零。当产生再生抑制功率PSB时,根据其生成充电功率指令PREF1。通过利用除法器88使充电功率指令PREF1除以变换器输出电压VB,从而换算成充电电流指令IREF1。在图6中,采用充电功率指令PREF1与再生抑制功率PSB成比例地生成的结构,但并不限定于此。
充电功率指令PREF1的特性在于,当再生抑制功率PSB超过P1时,充电功率指令PREF1的上限被维持为P2。在这里,P2是考虑了在蓄电装置60中内置的蓄电器件的充电接受功率上限的值,通过采用这样的特性,从而能够在蓄电器件的能力范围内生成与再生抑制功率PSB对应的充电功率指令PREF1。再有,P2基于蓄电器件的充电接受电流上限来决定也可。
在图5中示出了请求再生转矩指令PTRS、抑制量VDTELM、转矩指令PTR、再生抑制功率PSB、充电功率指令PREF1、充电电流指令IREF1的关系例。充电功率指令PREF1如后述那样优选以成为比再生抑制功率PSB大的值的方式(即以增益>1的方式)设定。
接着,通过将逆变器50的输入电流ISV、架空线电压ESV输入乘法器85进行乘法运算,从而生成动力运转功率PLMX。通过利用除法器89使动力运转功率PLMAX除以变换器输出电压VB,从而换算成变换器40的输出侧(蓄电装置60侧)的放电电流上限值IREFMAX。
设置在变换器控制部46的内部的最大放电电流设定部86根据内置于蓄电装置60的蓄电器件的性能,输出最大放电电流设定值(容许最大电流值)IBM。
接着在限制器(limiter)87,以上述的放电电流上限值IREFMAX限制上述最大放电电流设定值IBM的上限,输出放电电流指令(放电电流指令值)IREF2。即,限制器87将最大放电电流设定值IBM和放电电流上限值IREFMAX的小的一方作为放电电流指令IREF2而生成。
在选择部83中,根据控制信号VC中包含的动力运转再生状态信号PBC,在逆变器50是动力运转控制状态的情况下选择IREF2,在逆变器50是再生制动状态的情况下选择IREF1,作为充放电电流指令(充放电电流指令值)IREF而输出。
充放电电流指令IREF输入到电流控制部84。对电流控制部84,除了成为变换器40的输出电流IB的指令的上述充放电电流指令IREF之外,还输入变换器输出电流IB、变换器输出电压VB以及电压检测值EFCD。电流控制部84基于这些信号,以变换器输出电流IB与充放电电流指令IREF一致的方式进行电流控制,作为向各开关元件的接通切断脉冲DGC而输出。通过像这样进行控制,变换器40能够基于再生抑制功率PSB或动力运转功率PLMX,进行来自蓄电装置60的充放电。
再有,虽然没有图示,但也可以采用如下结构,即,在除法器89和限制器部87之间新设置0~1的增益条件,例如在电气列车是规定的速度以下的情况下,将增益设为包含零的小的值,在是规定的速度以上的情况下,变更增益(例如1),调整放电电流上限值IREFMAX进行输出。
此外,也可以采用如下结构,即,在动力运转功率PLMX是规定大小以下的情况下将增益设为包含零的小的值,在动力运转功率PLMX是规定的大小以上的情况下变更增益(例如1),调整放电电流上限值IREFMAX进行输出。
这样的话,能够根据逆变器50的控制状态或者电气列车的行驶状态来调整放电电流上限值IREFMAX,因此能够在动力运转功率PLMX的范围内调整来自蓄电装置60的放电功率。例如,能够进行所谓的峰值切除控制(peak cut control),即在动力运转功率PLMX变大的区域中产生更多的放电功率,补充逆变器50的功耗,抑制从架空线1接收的电力等。
如以上说明的那样,本实施方式涉及的变换器装置40具有变换器控制部46,其基于表示电动机的再生转矩的状态或再生功率的状态的抑制量VDTELM,生成变换器装置40对蓄电装置60充电的充电电流指令IREF1,基于充电电流指令IREF1,生成变换器装置40的充放电电流指令IREF进行控制,因此逆变器50在再生制动运转中,在架空线1的负载相对于再生功率变小的情况下,与伴随电压检测值EFCV的上升的抑制量VDTELM的产生连动地,能够进行向蓄电装置60的电力的充电(再生功率吸收)。因此,稍微产生抑制量VDTELM的话就能进行再生功率吸收,因此能够回收更多的制动能量,能够对抑制量VDTELM进行抑制。结果,抑制再生制动的频度被减少,能够抑制机械制动器的磨耗。
再有,在作为现有结构的基于架空线电压或者电容器电压与规定值的偏差来决定向蓄电装置的充电电流的指令的方式中,由于分别内置于逆变器50和变换器40中的架空线电压检测器43a、53a或者电容器电压检测器43b、53b的检测误差的影响,存在如下问题,即产生尽管在逆变器50中抑制再生转矩,也不进行向蓄电装置60的充电(再生功率吸收)的情况。
作为具体例子,考虑在同一架线电压的条件下,变换器40的电容器电压检测器43b的电压检测值EFCD比逆变器50的电容器电压检测器53b的电压检测值EFCV的检测值小的情况,在逆变器50进行再生制动运转中,架空线1的负载相对于再生功率变小,电压检测值EFCV上升并超过再生抑制开始电压设定值VDL,伴随于此产生抑制量VDTELM,产生抑制再生转矩的状态,即使在该状态下,由于变换器40的电压检测器43b的检测值不超过规定的设定值(例如与再生抑制开始电压设定值VDL相等的值),所以产生不能进行向蓄电装置60的再生功率吸收的情况。
在本发明的结构中,因为基于来自逆变器50的抑制量VDTELM进行向蓄电装置60的充电(再生功率吸收),所以不产生上述问题,因此在稍微产生抑制量VDTELM的情况下,就能够回收更多的制动能量,能够对抑制量VDTELM进行抑制。由此再生制动被抑制的频度减少,能够使机械制动器的工作频度降低,因此结果能够降低制动瓦的磨耗。
进而,在作为现有结构的基于架空线电压或电容器电压来决定充电电流指令的方式中,也存在下述的其他问题。
逆变器50的电压检测值EFCV和变换器40的电压检测值EFCD是分别以架空线1的架空线电压ESV(=ESD)为基准考虑了电抗器51、41的电压降的量的值。因此,在逆变器50的输入电流ISV和变换器40的输入电流ISD均为零的情况下,电压检测值EFCV和电压检测值EFCD变得相等,但在工作中逆变器50的输入电流ISV和变换器40的输入电流ISD不是零的情况下,产生电抗器51、41的电压降的量。因此在同一架空线电压下,在电压检测值EFCV和电压检测值EFCD之间产生该电压降的量的电压差。
由于该电压差的影响所以存在如下问题,即产生尽管在逆变器50中抑制再生转矩也不进行向蓄电装置60的充电(再生功率吸收)的情况。
具体地,考虑变换器40的电容器电压检测器43b的电压检测值EFCD比逆变器50的电容器电压检测器53b的电压检测值EFCV小的情况,在逆变器50进行再生制动运转中,架空线1的负载相对于再生功率变小,电压检测值EFCV上升并超过再生抑制开始电压设定值VDL,伴随于此产生抑制量VDTELM,产生抑制再生转矩的状态,即使在该状态下,由于变换器40的电压检测器43b的电压检测值EFCD不超过规定的设定值(例如与再生抑制开始电压设定值VDL相等的值),所以产生不能进行向蓄电装置60的再生功率吸收的情况。
在本发明的结构中,因为基于来自逆变器50的抑制量VDTELM进行向蓄电装置60的充电(再生功率吸收),所以不产生上述问题,因此在稍微产生抑制量VDTELM的情况下,就能够回收更多的制动能量,能够对抑制量VDTELM进行抑制。由此再生制动被抑制的频度减少,能够使机械制动器的工作频度降低,因此能够降低制动瓦的磨耗。
此外,在本发明的结构中,因为采用在选择部83通过动力运转再生状态信号PBC切换充电电流指令IREF1和放电电流指令IREF2来生成充放电电流指令IREF的结构,所以能够根据逆变器50的控制状态(动力运转状态/再生状态)最适合地生成充电电流指令或放电电流指令,控制变换器40。
接着,关于充电功率指令PREF1的生成在以下说明注意的方面。在图6中,优选以作为向蓄电装置60的充电功率指令的充电功率指令PREF1比再生抑制功率PSB大的方式,构成充放电电流指令生成部82。
其理由如下所述。图7是表示本发明的实施方式1中的再生制动时的功率潮流的图。如图7所示,将从逆变器50输出的电力(再生功率)定义为PV,将经由变换器40对蓄电装置60充电的电力(再生吸收功率)定义为PD,将经由集电装置2向架空线1流出的电力(架空线再生功率)定义为PP。
再有,再生功率PV是基于再生转矩指令PTR和电气列车的速度VEL(与电动机71的旋转速度同义)而产生的值。此外,再生功率PV是从基于来自司机控制器10的运转指令信号MC等而生成的请求再生转矩指令PTRS和基于电气列车的速度VEL(与电动机71的旋转速度同义)的请求再生功率PC,减去基于抑制量VDTELM和电气列车的速度VEL(与电动机71的旋转速度同义)的再生抑制功率PSB后的值。
在图7中,在再生制动中产生逆变器50的抑制量VDTELM的情况下,为了使其为零而消除再生转矩的抑制状态,只要蓄电装置60作为再生吸收功率PD吸收与作为不能再生到架空线1的量的电力的再生抑制功率PSB相等的电力即可。
在这里,当考虑将充电功率指令PREF1设定为与再生抑制功率PSB相等的值的情况时,变为以下的动作,不像上述意图的那样进行工作。
作为工作状态例,假设在变换器40停止、在架空线1中再生负载存在500kW左右的状态下,逆变器50以请求再生功率PC=1000kW进行再生制动运转的情况。这时的工作状态成为以下。
请求再生功率PC=1000kW,架空线再生功率PP=500kW,再生功率PV(=PC-PSB)=500kW,再生抑制功率PSB=500kW,再生吸收功率PD=0kW。
这时,开始变换器40的运转,当将充电功率指令PREF1设为与再生抑制功率PSB相等的500kW进行运转时,变换器40以作为再生吸收功率PD对蓄电装置60充电500kW的方式进行工作。
在此稍后,当再生吸收功率PD变为500kW时,从逆变器50来看的再生负载增加,能够再生的功率增加,再生抑制功率PSB从500kW减少。可是,因为充电功率指令PREF1也以与再生抑制功率PSB相同的方式设定,所以从当初的500kW减少,因此再生吸收功率PD也从500kW减少。
结果,再生抑制功率PSB和再生吸收功率PD在作为平衡点的再生抑制功率PSB=250kW、再生吸收功率PD=250kW的工作点平衡。即,平衡后的工作状态是请求再生功率PC=1000kW,架空线再生功率PP=500kW,再生功率PV(=PC-PSB)=750kW,再生抑制功率PSB=250kW,再生吸收功率PD=250kW。再有,从初期状态到平衡状态的变动是在极短时间(数十ms)中产生的过渡现象。
如上所述,在将充电功率指令PREF1设定为与再生抑制功率PSB相等的值的情况下,再生吸收功率PD不足,不能使再生抑制功率PSB(抑制量VDTELM)为零。
为了避免上述问题,优选将充电功率指令PREF1设定得比再生抑制功率PSB大。作为一个例子,以将充电功率指令PREF1设定为再生抑制功率PSB的9倍的情况为例在以下进行说明。
作为工作状态例,与上述的情况相同,假设变换器40停止、架空线1的再生负载是500kW的状态下,使逆变器50以请求再生功率PC=1000kW的状态进行再生制动运转的情况。这时的工作状态与上述情况同为以下那样。
请求再生功率PC=1000kW,架空线再生功率PP=500kW,再生功率PV(=PC-PSB)=500kW,再生抑制功率PSB=500kW,再生吸收功率PD=0kW。
这时,开始变换器40的运转,当将充电功率指令PREF1设定成作为PSB的9倍的4500kW时,变换器40以作为再生吸收功率PD对蓄电装置60充电4500kW的方式进行工作。
在此稍后,当再生吸收功率PD变为4500kW时,从逆变器50来看的再生负载增加,能够再生的功率增加,再生抑制功率PSB从500kW减少。对应于此,设定为再生抑制功率PSB的9倍的充电功率指令PREF1也从4500kW减少,因此再生吸收功率PD也从4500kW减少。
结果,再生抑制功率PSB和再生吸收功率PD在作为平衡点的再生抑制功率PSB=50kW、再生吸收功率PD=450kW的工作点平衡。即,平衡后的工作状态是请求再生功率PC=1000kW,架空线再生功率PP=500kW,再生功率PV(=PC-PSB)=950kW,再生抑制功率PSB=50kW,再生吸收功率PD=450kW。
再有,从初期状态到平衡状态的变动是在极短时间(数十ms)中产生的过渡现象,实际上再生吸收功率PD等不会达到上述的4500kW而迅速地转移到上述的平衡状态。
如上所述,在将充电功率指令PREF1设定为比再生抑制功率PSB大的情况下,与将充电功率指令PREF1设定为与再生抑制功率PSB相等的值的情况相比,可知再生吸收功率PD变大,再生功率PV也变大。即,通过将充电功率指令PREF1设定得比再生抑制功率PSB大,从而能够使逆变器50的抑制量VDTELM减少,相对于请求再生功率PC再生更多的功率,能够将更多的再生功率回收到蓄电装置60。由此,通过将回收到蓄电装置60的功率在动力运转时等进行再利用,从而能够提高电气列车的推进控制装置的节能性,能够使机械制动器的工作频度降低,因此能够减少制动瓦的磨耗。
再有,在上述中为了容易说明,将充电功率指令PREF1设定为再生抑制功率PSB的9倍,但并不限定于此,只要确保控制系统的稳定性,优选尽量将充电功率指令PREF1设定得比再生抑制功率PSB大。
在上述中,说明了在变换器控制部46的内部求取作为表示再生转矩的状态的再生状态信号的抑制量VDTELM和速度VEL的积来生成再生抑制功率PSB的结构,但是除此之外的结构也可,例如是在逆变器50中,生成作为再生状态信号的再生抑制功率PSB,将其向变换器控制部46输出的结构也可。
再有,在说明中,在对表示再生转矩的抑制状态的抑制量VDTELM和表示再生功率的抑制状态的再生抑制功率PSB进行总称指示的情况下,记为再生状态信号。
此外,在从逆变器50直接将再生抑制信号向变换器40输入的上述说明的方法之外,也可以是如下结构,即,逆变器50将再生状态信号对未图示的外部的总括控制装置发送,该总括控制装置对变换器40发送逆变器50的再生状态信号。
实施方式2
图8是表示本发明的实施方式2中的充电电流指令生成部82的结构例的图。如图8所示,充电电流指令生成部82由充电电流指令运算部82b构成。像这样,采用从再生抑制功率PSB直接经由增益表(gain table)等生成充电电流指令IREF1的结构也可。
如以上说明的那样,本实施方式的充电电流指令生成部82通过充电电流指令运算部82b从再生抑制功率PSB生成充电电流指令IREF1,因此能够删除实施方式1中存在的除法器88,能够谋求运算部的简略化。
实施方式3
图9是表示本发明的实施方式3中的充电电流指令生成部82的结构例的图。如图9所示,也可以采用如下结构,即,由比例积分控制器82c构成充电电流指令生成部82,输入再生抑制功率PSB,经由比例积分要素生成充电电流指令IREF1。
如以上说明的那样,本实施方式的充电电流指令生成部82通过比例积分控制器82c从再生抑制功率PSB生成充电电流指令IREF1,因此与实施方式1的结构例相比较,能够生成再生抑制功率PSB完全变为零的充电电流指令IREF1,因此能够将更多的再生功率回收到蓄电装置60。
实施方式4
图10是表示本发明的实施方式4中的包含多台逆变器装置、变换器装置的电气列车的结构例的图。在图10中,示出了以4辆电气列车构成列车编组的例子,列车由第1辆的车辆101和第2辆的车辆102和第3辆的车辆103和第4辆的车辆104构成。
在第1辆车辆101搭载有No.1变换器装置40-1和No.1蓄电装置61,在第2辆车辆102搭载有No.1逆变器装置50-1,在第3辆车辆103搭载有No.2逆变器装置50-2,在第4辆车辆104搭载有No.2变换器装置40-2和No.2蓄电装置62。
No.1变换器装置40-1、No.1蓄电装置61、No.1逆变器装置50-1、No.2逆变器装置50-2、No.2变换器装置40-2、No.2蓄电装置62的结构除了以下说明的部分之外,与在实施方式1中说明的变换器装置40、逆变器装置50、蓄电装置60的结构相同。
再有,在本实施方式中示出了在4辆的电气列车中逆变器装置和变换器装置分别搭载有2台的结构例,但台数、结构并不限定于此,只要包含多个变换器装置和多个逆变器装置和多个蓄电装置而构成的话,也能够应用同样的考虑方法。
变换器装置40-1、40-2和蓄电装置61、62以实施方式1所示的方式连接,变换器装置40-1、40-2的正侧端子P1与逆变器装置50-1、50-2的正侧端子P经由集电装置2共同地连接于架空线1。变换器装置40-1、40-2的负侧端子N1与逆变器装置50-1、50-2的负侧端子N经由车轮3共同地连接于轨道4。
从逆变器装置50-1、50-2分别输出控制信号VC1、VC2,分别输入到变换器装置40-1和变换器装置40-2。控制信号VC1、VC2的内容与实施方式1示出的相同。
图11是表示实施方式4中的变换器控制部46a的结构例的图。图11所示的变换器控制部46a搭载于各个变换器40-1、40-2。如图11所示,对变换器控制部46a输入包含在控制指令VC1中的抑制量VDTELM1和包含在控制指令VC2中的抑制量VDTELM2,在加法器110求取它们的和,生成抑制量VDTELM。在乘法器81将抑制量VDTELM和速度VEL相乘,生成再生抑制功率PSB。在此之后已在实施方式1中进行了说明,因此省略。
进而,对变换器控制部46a输入包含在控制指令VC1中的动力运转再生状态信号PBC1和包含在控制指令VC2中的动力运转再生状态信号PBC2,在逻辑和电路113求取它们的逻辑和,生成动力运转再生状态信号PBC。在此之后已在实施方式1中进行了说明,因此省略。
进而,对变换器控制部46a输入包含在控制指令VC1中的逆变器50-1、50-2的输入电流ISV1和架空线电压ESV1、包含在控制指令VC2中的逆变器50-1、50-2的输入电流ISV2和架空线电压ESV2,加法器111求取输入电流ISV1和输入电流ISV2的和,将其结果作为输入电流ISV而输出,加法器112求取架空线电压ESV1与架空线电压ESV2的和,将其结果在除法器114中除以2(列车中的变换器40的台数)进行平均化,作为架空线电压ESV而输出。输入电流ISV和架空线电压ESV在 乘法器85中进行乘法运算,将其结果在除法器115中除以2(列车中的变换器40的台数)进行平均化,生成动力运转功率PLMX。
使用以上述方式生成的再生抑制功率PSB和动力运转再生状态信号PBC和动力运转功率PLMX,以与实施方式1同样的方式生成充放电电流指令IREF,控制变换器40。
通过以上述方式构成,与现有例相比较具有如下效果。在作为现有结构的基于架空线电压或者电容器电压与规定值的偏差来决定向蓄电装置的充电电流的指令的方式中,在列车编组中存在多台逆变器装置、变换器装置、蓄电装置的情况下,以各个装置个别地具有的架空线电压或电容器电压检测器的检测电压为基准,控制逆变器装置的再生转矩抑制量、变换器装置的再生吸收功率。可是,在电压检测器的检测值中,如以上说明的那样,存在误差。因此,在再生制动时架空线电压、电容器电压上升的情况下,因为按每个装置与规定的设定值的关系(是否超过规定的设定值或超过的程度)不同,所以各变换器装置的再生吸收电流值产生偏差,在各变换器装置、蓄电装置的运转状况中产生不平衡。也就是说,即使是连接于同一架空线1的系统,在具有与真值相比较低地检测架空线电压、电容器电压的电压检测器的变换器装置中,再生吸收功率变少,在具有较高地检测架空线电压、电容器电压的电压检测器的变换器装置中,再生吸收功率变大。
此外,在架空线电压、电容器电压在规定的设定值附近存在的情况下,产生检测值超过规定的设定值的变换器装置和检测值低于规定的设定值的变换器装置,也产生仅有一部分的变换器装置进行再生功率吸收工作而成为运转状态的情况。当像这样在变换器装置和蓄电装置的运转状态中产生偏差时,产生运转状态多的装置的寿命变短等的问题。
此外,也产生如下情况,尽管逆变器在再生制动中而电容器电压超过规定的设定值,产生了再生转矩抑制量,但变换器装置的电容器电压成为低于规定的设定值的状态,不进行再生功率吸收工作。在这样的情况下,因为不必要地抑制再生转矩,所以产生机械制动器瓦的磨耗,产生再生功率的浪费。
在本实施方式4示出的结构中,在由于多个逆变器50-1、50-2的各自的电压检测器53b的检测特性的偏差,多个逆变器50-1、50-2分别产生不同的抑制量VDTELM的情况下,各变换器40-1、40-2能够分别生成与多个逆变器50-1、50-2的抑制量VDTELM的和相当的充电电流指令IREF1,所以能够在各个变换器40-1、40-2相等地分担再生吸收的电力。因为此时各变换器40-1、40-2的再生吸收功率PD变得相等,所以能够使多个变换器40-1、40-2和蓄电装置60的运转状态一致,能够避免负载集中于一部分变换器40-1、40-2和蓄电装置60。
此外,在多个逆变器50-1、50-2中的任一个产生抑制量VDTELM的时刻,各变换器40能够分别生成充电电流指令IREF1来进行向变换器40-1、40-2和蓄电装置60的再生功率的吸收,因此能够回避仅有一部分变换器装置成为运转状态的情况。
如以上说明的那样,在本实施方式的电气列车的推进控制装置中,各变换器40-1、40-2将多个逆变器50-1、50-2的抑制量VDTELM作为输入而生成充电电流指令IREF1,因此在由多个车辆构成的列车编组中搭载有多个逆变器50-1、50-2、变换器40-1、40-2以及蓄电装置60的情况下,能够将更多的再生功率回收到蓄电装置60。由此,通过将回收到蓄电装置60的电力在动力运转时等进行再利用,从而能够改善电气列车的推进控制装置的节能性,能够使机械制动器的工作频度降低,因此能够减少制动瓦的磨耗。进而能够回避仅有一部分变换器装置成为运转状态的情况,此外,能够避免负载集中于一部分的变换器40和蓄电装置60,因此能够消除起因于运转状态的偏差的装置的短寿命化等的问题。
再有,在上述说明中,说明了在变换器控制部46a中基于抑制量VDTELM和速度VEL的积来生成再生抑制功率PSB的结构,但是除此之外的结构也可,例如采用在逆变器50的内部,生成再生抑制功率PSB,将其向变换器控制部40a输出的结构也可。
此外,在图11中,在变换器控制部46a中,对作为包含在控制指令VC1中的再生状态信号的抑制量VDTELM1和作为包含在控制指令VC2中的再生状态信号的抑制量VDTELM2的和进行运算,生成抑制量VDTELM,但对包含在控制指令VC1中的再生状态信号和包含在控制指令VC2中的再生状态信号中的大的一方进行提取,作为在控制中使用的再生状态信号也可。
即使以这样方式构成,在多个逆变器50中的任一个产生抑制量VDTELM的时刻,各变换器40能够分别生成充电电流指令IREF1来进行向变换器40和蓄电装置60的再生功率的吸收,因此能够回避仅有一部分变换器装置成为运转状态的情况。
进而,在图11中,在变换器控制部46a中,对作为包含在控制指令VC1中的再生状态信号的抑制量VDTELM1和作为包含在控制指令VC2中的再生状态信号的抑制量VDTELM2的和进行运算,生成抑制量VDTELM,但对包含在控制指令VC1中的再生状态信号和包含在控制指令VC2中的再生状态信号的平均值进行运算,作为在控制中使用的再生状态信号也可。
即使以这样构成,在多个逆变器50中的任一个产生抑制量VDTELM的时刻,各变换器40能够分别生成充电电流指令IREF1来进行向变换器40和蓄电装置60的再生功率的吸收,因此能够回避仅有一部分变换器装置成为运转状态的情况。
除此之外,在从各逆变器50直接将各逆变器50的再生状态信号向各变换器40输入的上述说明的方法之外,也可以采用如下结构,即,各逆变器50将再生状态信号对未图示的外部的总括控制装置发送,该总括控制装置对各变换器40发送各逆变器50的再生状态信号。这样的话,与以布线连接各个逆变器50和各个变换器40的情况相比,能够减少连接各逆变器50和各变换器40的布线的数量。
再有,也可以采用如下结构,即,各逆变器50的再生状态信号的加法运算、最大值的提取、平均值的运算等在上述的总括控制装置中实施,将其运算结果向各变换器控制部46a发送。这样的话,不需要在变换器控制部46a中进行与逆变器的台数对应的加法运算、最大值的提取、平均值的运算,所以能够减少运算量,除此之外能够在总括控制装置侧负担列车中的逆变器50的台数的变动导致的运算结构的差异(求取平均的情况下的分母的差异),能够使各变换器控制部46a的结构为相同。
本发明的实施方式并不限定于上述说明的结构,只要是各变换器控制部46a能够识别作为表示各逆变器50的再生转矩的抑制状态或再生功率的抑制状态的量的再生状态信号本身,或者基于再生状态信号获得的加法值、最大值、平均值等的结构即可。
进而,在上述的说明中,采用对变换器控制部46a输入控制指令VC1中包含的逆变器50的输入电流ISV1和控制指令VC2中包含的逆变器50的输入电流ISV2,基于它们的平均值运算动力运转功率PLMX的结构,但采用从各逆变器50对外部的总括控制装置发送输入电流,在总括控制装置对它们的平均值进行运算,基于运算的平均值对动力运转功率PLMX进行运算,输入到各变换器控制部46a的结构也可。
这样的话,不需要在变换器控制部46a中进行与变换器40的台数对应的平均值的运算,因此能够减少运算量,除此之外能够在总括控制装置侧负担列车中的变换器40的台数的变动导致的运算结构的差异(求取平均的情况下的分母的差异等),能够使各变换器控制部46a的结构为相同。
在逆变器50和电动机71的组存在多个的情况下,也可以构成为变换器控制部46a基于多个逆变器50的输入功率的和生成放电电流指令IREF2。
在变换器40和蓄电装置60的组存在多个的情况下,优选各个变换器控制部46a基于将逆变器50的输入功率以变换器40的台数进行平均化后的值来生成放电电流指令IREF2。
在变换器40和蓄电装置60的组存在多个,并且逆变器50和电动机71的组存在多个的情况下,优选各个变换器控制部46a基于输入的多个逆变器50的输入功率的和来生成放电电流指令IREF2。
在变换器40和蓄电装置60的组存在多个,并且逆变器50和电动机71的组存在多个的情况下,优选各个变换器控制部46a基于将输入的多个逆变器50的输入功率的和以变换器40的台数进行平均化后的值来生成放电电流指令IREF2。
虽然图示说明了逆变器50和变换器40和蓄电装置60分别是个别的装置,但也可以将它们收容在同一收容箱等,采用一体的装置的结构。
再有,在到此为止的实施方式的说明中,例如如图4(a)所示那样,说明了如下结构,即,运转指令信号MC输入到转矩指令生成部56a,在转矩指令生成部56a中,基于运转指令信号MC中包含的制动力的指令等,生成成为电动机71应该产生的再生制动转矩的指令的请求再生转矩指令PTRS。此外,说明了如下结构,即,请求再生转矩指令PTRS和抑制量VDTELM输入到减法器56d,在减法器56d取得它们的差,作为再生转矩指令PTR而输出。此外,说明了如下结构,即,再生转矩指令PTR输入到转矩控制部56e,转矩控制部56e基于再生转矩指令PTR,以电动机71产生的再生转矩与再生转矩指令PTR一致的方式生成向逆变器电路55的接通切断信号IGC。即,例示说明了基于运转指令信号MC和电压检测值EFCV以希望的方式控制电动机的转矩的结构。
如本领域人员周知的那样,电动机的转矩与电动机的电流直接相关。因此,当然能够例如图4(b)那样,将上述说明的控制转矩的结构置换为控制电动机71的电流的结构。也就是说,将相当于转矩的量置换为相当于电动机71的电流的量也能实施本发明。在该情况下,转矩指令生成部65a改称为电流指令生成部56a。同样地,请求再生转矩指令PTRS改称为请求再生电流指令PIRS,再生转矩指令PTR改称为再生电流指令PIR,转矩控制部56e改称为电流控制部56e。
因此,作为再生状态信号的表示再生转矩的抑制状态的抑制量VDTELM也是表示再生电流的抑制状态的量。
在以上的实施方式中示出的结构表示本发明的内容的一例,也能够与其它的公知的技术进行组合,在不脱离本发明的主旨的范围中,当然可以省略一部分等进行变更而构成。
产业上的利用可能性
如上所述,本发明能够适用于应用了蓄电器件的电气列车的推进控制装置,特别是作为能够高效率地进行再生制动时产生的再生功率向蓄电装置的回收的发明是有用的。
附图标记说明
1 架空线;
2 集电装置;
3 车轮;
4 轨道;
10 司机控制器;
40 变换器装置;
40-1 No.1变换器装置;
40-2 No.2变换器装置;
41、51 电抗器;
42、52 滤波电容器;
43a、43b、43c、53a、53b 电压检测器;
44 变换器电路;
44H、44L 开关元件、
45 平滑电抗器;
46、46a  变换器控制部;
47、57 电流检测器;
50 逆变器装置;
50-1 No.1逆变器装置;
50-2 No.2逆变器装置;
54U、54V、54W、54X、54Y、54Z 开关元件;
55 逆变器电路;
56 逆变器控制部;
56a 转矩指令生成部、电流指令生成部;
56b、56d 减法器;
56bb 负值切除限制器;
56c 增益部;
56e 转矩控制部、电流控制部;
60 蓄电装置;
61 No.1蓄电装置;
62 No.2蓄电装置;
71 电动机;
81、85 乘法器;
82 充电电流指令生成部;
82a 充电功率指令运算部;
82b 充电电流指令运算部;
82c 比例积分控制器;
83 选择部;
84 电流控制部;
86 最大放电电流设定部;
87 限制器部;
88、89 除法器;
101 第1辆车辆;
102 第2辆车辆;
103 第3辆车辆;
104 第4辆车辆;
110、111、112 加法器;
113 逻辑和电路;
114、115 除法器;
DGG、IGC 接通切断信号;
EFCD EFCV 滤波电容器电压检测值;
ESD、ESV、ESV1、ESV2 架空线电压;
IB 变换器输出电流;
IBM 最大放电电流设定值(容许最大电流值);
IREF 充放电电流指令(充放电电流指令值);
IREF1 充电电流指令(充电电流指令值);
IREF2 放电电流指令(放电电流指令值);
IREFMAX 放电电流上限值;
ISV、ISV1、ISV2 输入电流;
MC 运转指令信号;
N、N1 负侧端子;
P、P1 正侧端子;
P2、N2 直流输出端子;
PBC、PBC1、PBC2 动力运转再生状态信号(逆变器状态信号);
PC 请求再生功率;
PD 再生吸收功率;
PLMX 动力运转功率;
PP 架空线再生功率;
PREF1 充电功率指令;
PSB 再生抑制功率;
PTR 再生转矩指令;
PIR 再生电流指令;
PTRS 请求再生转矩指令;
PIRS 请求再生电流指令;
PV 再生功率;
VB 变换器输出电压;
VC、VC1、VC2 控制信号;
VDL 再生抑制开始电压设定值;
VDTELM VDTELM1、VDTELM2 再生转矩抑制量(再生状态信号);
VEL 速度。

Claims (22)

1.一种电气列车的推进控制装置,构成为具有:连接于直流电源的逆变器装置;连接于所述逆变器装置的输出的电动机;连接于所述逆变器装置的输入的变换器装置;以及连接于所述变换器装置的输出的蓄电装置,将所述电动机的动力运转功率或再生功率的一部分从所述蓄电装置进行放电或向所述蓄电装置进行充电,该电气列车的推进控制装置的特征在于,
所述变换器装置,具有:
变换器控制部,基于作为表示所述再生功率或与其等价的再生转矩、再生电流的抑制状态的信号的再生状态信号,生成作为所述变换器装置对所述蓄电装置进行充电的电流的指令值的充电电流指令值,基于所述充电电流指令值,生成所述变换器装置的充放电电流指令值来进行控制。
2.根据权利要求1所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
所述再生状态信号,是作为所述逆变器装置将所述电动机产生的再生功率从规定值起抑制的量的再生功率抑制量,或作为将与再生功率抑制量等价的再生转矩从规定值起抑制的量的再生转矩抑制量,或作为将与再生功率抑制量等价的再生电流从规定值起抑制的量的再生电流抑制量。
3.根据权利要求2所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,所述变换器控制部基于所述再生转矩抑制量或所述再生功率抑制量,生成所述充电电流指令值。
4.根据权利要求2所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,所述变换器控制部基于所述再生转矩抑制量和相当于所述电动机的旋转数或电气列车的速度的量,生成所述再生功率抑制量,基于其生成所述充电电流指令值。
5.根据权利要求1所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,所述变换器控制部基于将所述再生状态信号放大了的值,生成所述充电电流指令值。
6.根据权利要求2所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
所述变换器控制部基于将所述再生状态信号放大了的值,生成所述充电电流指令值,
所述放大了的值被设定为向所述蓄电装置的充电功率变得比所述再生功率抑制量大的值。
7.根据权利要求1所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
在存在多个所述逆变器装置和所述电动机的组的情况下,所述变换器控制部基于多个所述逆变器装置的所述再生状态信号,生成所述充电电流指令值。
8.根据权利要求1所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
在存在多个所述逆变器装置和所述电动机的组的情况下,所述变换器控制部基于多个所述逆变器装置的所述再生状态信号的和,生成所述充电电流指令值。
9.根据权利要求1所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
在存在多个所述逆变器装置和所述电动机的组的情况下,所述变换器控制部基于多个所述逆变器装置的所述再生状态信号中的最大的信号,生成所述充电电流指令值。
10.根据权利要求1所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
在存在多个所述逆变器装置和所述电动机的组的情况下,所述变换器控制部基于多个所述逆变器装置的所述再生状态信号的平均值,生成所述充电电流指令值。
11.根据权利要求1所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
在存在多个所述变换器装置和所述蓄电装置的组的情况下,各个所述变换器控制部基于所述逆变器装置生成的所述再生状态信号,生成所述充电电流指令值。
12.根据权利要求1所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
在存在多个所述变换器装置和所述蓄电装置的组,并且存在多个所述逆变器装置和所述电动机的组的情况下,多个所述变换器控制部分别基于多个所述逆变器装置的所述再生状态信号,生成所述充电电流指令值。
13.根据权利要求1所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
在存在多个所述变换器装置和所述蓄电装置的组,并且存在多个所述逆变器装置和所述电动机的组的情况下,多个所述变换器控制部分别基于多个所述逆变器装置的所述再生状态信号的和,生成所述充电电流指令值。
14.根据权利要求1所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
在存在多个所述变换器装置和所述蓄电装置的组,并且存在多个所述逆变器装置和所述电动机的组的情况下,多个所述变换器控制部分别基于多个所述逆变器装置的所述再生状态信号中的最大的信号,生成所述充电电流指令值。
15.根据权利要求1所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
在存在多个所述变换器装置和所述蓄电装置的组,并且存在多个所述逆变器装置和所述电动机的组的情况下,多个所述变换器控制部分别基于多个所述逆变器装置的所述再生状态信号的平均值,生成所述充电电流指令值。
16.一种电气列车的推进控制装置,构成为具有:连接于直流电源的逆变器装置;连接于所述逆变器装置的输出的电动机;连接于所述逆变器装置的输入的变换器装置;以及连接于所述变换器装置的输出的蓄电装置,将所述电动机的动力运转功率或再生功率的一部分从所述蓄电装置进行充放电,其特征在于,
所述变换器装置,具有:
变换器控制部,基于所述逆变器装置的输入功率,生成作为所述变换器装置使所述蓄电装置进行放电的电流的指令值的放电电流指令值,基于所述放电电流指令值,生成所述变换器装置的充放电电流指令值来进行控制。
17.根据权利要求16所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
所述变换器控制部基于所述逆变器装置的输入功率生成放电电流上限值,生成所述蓄电装置的容许最大电流值和所述放电电流上限值的小的一方作为所述放电电流指令值。
18.根据权利要求16所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
在存在多个所述逆变器装置和所述电动机的组的情况下,所述变换器控制部基于多个所述逆变器装置的输入功率的和,生成所述放电电流指令值。
19.根据权利要求16所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
在存在多个所述变换器装置和所述蓄电装置的组的情况下,各个所述变换器控制部基于将所述逆变器装置的输入功率以所述变换器装置的台数进行平均化后的值,生成所述放电电流指令值。
20.根据权利要求16所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
在存在多个所述变换器装置和所述蓄电装置的组,并且存在多个所述逆变器装置和所述电动机的组的情况下,各个所述变换器控制部基于输入的多个所述逆变器装置的输入功率的和,生成所述放电电流指令值。
21.根据权利要求16所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
在存在多个所述变换器装置和所述蓄电装置的组,并且存在多个所述逆变器装置和所述电动机的组的情况下,各个所述变换器控制部基于将输入的多个所述逆变器装置的输入功率的和以所述变换器装置的台数进行平均化后的值,生成所述放电电流指令值。
22.根据权利要求1或权利要求16所述的电气列车的推进控制装置,其特征在于,
所述变换器控制部构成为输入表示所述逆变器装置的动力运转状态或再生抑制状态的逆变器状态信号,基于所述逆变器状态信号选择所述充电电流指令值和所述放电电流指令值的任一方,生成所述充放电电流指令值。
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