CN103717437A - 电车的推进控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电车的推进控制装置包括：能进行双向电力流控制的功率转换部（9、10）；设置于功率转换部（9、10）的各交流端侧的ACL（11）；进行连接切换使得功率转换部（9、10）的各直流端与蓄电装置（12）以及直流架空线（2）中的某一个相连的切换器（14）；对使功率转换部（9）的交流端与ACL（11）相连还是与AC电动机（13）侧相连进行切换的切换器（15）；对使功率转换部（10）的交流端与ACL（11）相连还是与AC电动机（13）侧相连进行切换的切换器（16）；对使AC电动机（13）的连接与功率转换部（9）侧相连还是与功率转换部（10）侧相连进行切换的切换器（17）；以及对功率转换部（9、10）的动作以及切换器（14～17）的动作进行控制的控制部（40）。

Description

电车的推进控制装置
技术领域
本发明涉及具备蓄电装置的电车的推进控制装置。
背景技术
作为具备蓄电装置的现有的电车的推进控制装置，例如在下述专利文献1所记载的推进控制装置（该文献中记载为充放电控制装置）中，公开了搭载有双向升降压斩波器以及逆变器这两个功率转换装置的结构，其中，该双向升降压斩波器将来自架空线的直流电压转换为蓄电装置的直流电压，该逆变器将直流电转换为交流电从而驱动电动机。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2008－228420号公报(“0007”段、图1)
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而、在上述专利文献1所记载的推进控制装置中，虽然搭载了双向升降压斩波器和逆变器这两个功率转换部，但存在当某个功率转换部发生故障时车辆将无法行驶的问题。
本发明是鉴于上述内容而完成的，其目的在于提供一种即使一个功率转换部产生故障也能利用另一个功率转换部使车辆行驶的电车的推进控制装置。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述问题，实现发明目的，本发明的电车的推进控制装置具有蓄电装置以及交流电动机，利用由直流架空线以及所述蓄电装置提供的直流电来对所述交流电动机进行推进控制，其特征在于，包括：第一、第二功率转换部，该第一、第二功率转换部能进行双向电力流控制，根据连接方式来至少作为升压斩波器、降压斩波器、升降压斩波器以及逆变器中的某一个进行动作；交流电抗器，该交流电抗器设置在所述第一及第二功率转换部的各交流端侧；第一切换器，该第一切换器进行连接切换使得所述第一及第二功率转换部的各直流端与所述蓄电装置及所述直流架空线中的某一个相连；第二切换器，该第二切换器对使所述第一功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连还是与所述交流电动机侧相连进行切换；第三切换器，该第三切换器对使所述第二功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连还是与所述交流电动机侧相连进行切换；第四切换器，该第四切换器对使所述交流电动机的连接与所述第一功率转换部侧相连还是与所述第二功率转换部侧相连进行切换；以及控制部，该控制部对所述第一及第二功率转换部的动作以及所述第一至第四切换器的动作进行控制。
发明效果
根据本发明，能起到以下效果：即使在一个功率转换部产生故障的情况下，也能利用另一个功率转换部使车辆行驶。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的推进控制装置的一个结构例的图。
图2是表示对蓄电装置进行充电时的动作（充电动作1）的图。
图3是表示利用直流架空线的电力来驱动AC电动机时的动作（电动机驱动1）的图。
图4是表示利用蓄电装置的电力来驱动AC电动机时的动作（电动机驱动2）的图。
图5是表示对蓄电装置进行充电时的动作（充电动作2）的图。
图6是表示利用直流架空线的电力来驱动AC电动机时的动作（电动机驱动3）的图。
图7是表示利用蓄电装置的电力来驱动AC电动机时的动作（电动机驱动4）的图。
图8是表示利用直流架空线的电力来驱动AC电动机时的动作（电动机驱动5）的图。
图9是表示利用蓄电装置的电力来驱动AC电动机时的动作（电动机驱动6）的图。
图10是表示利用直流架空线以及蓄电装置两者的电力来驱动多个AC电动机时的动作（电动机驱动7）的图。
图11是表示利用直流架空线以及蓄电装置两者的电力来驱动多个AC电动机时的动作（电动机驱动8）的图。
图12是以表格形式对图2～图11所示的动作进行一览的图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明实施方式所涉及的电车的推进控制装置（以下简称为“推进控制装置”）进行说明。此外，本发明并不局限于以下示出的实施方式。
图1是表示本发明的实施方式所涉及的推进控制装置的一个结构例的图。图1中，本实施方式的推进控制装置50将经由集电装置3从与变电站等直流电源1相连的直流架空线2获取到的电力作为输入电源，构成为对搭载在车厢内的交流电动机（AC电动机）13进行推进控制的装置。
推进控制装置50包括：对装置内的各部分进行控制的控制部40；用于接通断开装置内的电路的开关41、42、43、44、45；用于对装置内的电路连接进行切换的切换器14、15、16、17；构成LC滤波器的滤波电抗器（以下记为“FL”）7和滤波电容器（以下记为“FC”）8；由多个开关元件构成、具有能进行双向电力流控制、根据连接方式来作为升压斩波器、降压斩波器、升降压斩波器、逆变器以及整流器中的某一个进行动作的、作为第一功率转换部的功率转换部9以及作为第二功率转换部的功率转换部10；由功率转换部9或功率转换部10驱动、使车轮21旋转的AC电动机13；由充电电池、双电层电容等蓄电设备构成的蓄电装置12；电池滤波电容器（以下记为“BFC”）29；防止接通开关41时的过电流的限流电阻6；防止接通开关44时的过电流的限流电阻26；将由蓄电装置12提供的直流电压转换成三相交流电压的辅助电源装置（Static InVerter：静止变流器，以下记为“SIV”）32；从SIV32接受供电来进行动作的辅助设备33；与功率转换部9、10的各输入端（注：功率转换部9、10能进行双向电力流控制，两侧均为可作为输入端，但这里为便于说明，将直流端侧设为输入端，将交流端侧设为输出端）相连接，并进行连接切换使得各输入端与直流电源1及蓄电装置12中的某一个相连的作为第一切换器的切换器14；设置在功率转换部9、10的各输出端侧的交流电抗器（以下记为“ACL”）11；对功率转换部9的输出与ACL11相连还是与AC电动机13侧相连进行切换的作为第二切换器的切换器15；对功率转换部10的输出端与ACL11相连还是与AC电动机13侧相连进行切换的作为第三切换器的切换器16；对AC电动机13的连接与功率转换部9侧相连还是与功率转换部10侧相连进行切换的作为第四切换器的切换器17；对AC电动机13的转速进行检测的速度检测器18；设置于功率转换部9的输出侧、为了检测U、V、W各相的电流而设置在至少两相上的电流检测器35a、35b；设置在功率转换部10的输出侧、为了检测U、V、W各相的电流而设置在至少两相上的电流检测器36a、36b；对流入功率转换部9的电流以及从功率转换部9流出的电流进行检测的电流检测器23；以及对流入蓄电装置12的电流以及从蓄电装置12流出的电流进行检测的电流检测器37。
另外，对上述结构进行一部分补充。辅助设备33是车内的照明、空调、控制装置等车厢内负载。直流电源1可以是燃料电池、太阳能电池那样的直流电压源。切换器15～17利用上述连接功能作为第二切换部进行动作，即，对是经由ACL11将功率转换部9、10彼此相连、或将功率转换部9与AC电动机13相连、或将功率转换部10与AC电动机13相连进行连接切换。此外，如附图所示，切换器15～17构成为对功率转换部9的输出侧的连接进行三相统一的切换。
控制部40监视蓄电装置12的电压EBAT、电流检测器37的电流检测值IBAT、由直流架空线2提供的直流电压ES、FC8的电压EFC、AC电动机13的转速RZ、电流检测器23的电流检测值IS、电流检测器35a、35b的电流检测值IU1、IV1、IW1（注：由于根据两相的检测值来求得三相的检测值，因此这里设为输出三相的检测值，下文也同样）、以及电流检测器36a、36b的电流检测值IU2、IV2、IW2。此外，接受来自驾驶者或者驾驶室装置等的驾驶指令（以下记为“GC”）。该驾驶指令中例如包含指示对于电车的驾驶操作（动力行驶、刹车、惯性滑行、停车）的指令信息、以及表示蓄电装置12的受电开始操作的指令信息等。控制部40基于这些监视结果以及驾驶指令GC，生成用于对开关41～45以及切换器14～17进行控制的开关指令SC并分别输出，并生成用于对功率转换部9、10（更详细而言，构成功率转换部9、10的各开关元件）进行控制的开关指令PWM1、PWM2并分别输出。另外，生成开关指令PWM1、PWM2的方法是公知的，这里省略详细说明。
首先，具备本实施方式的推进控制装置的电车通过采用图1所示的结构，从而能进行图2～图11所示的控制动作。在图2～图11中，仅记载了图1所示的推进控制装置的主要部分，并用单点划线示出了电力的流动。另外，上述各图中，如图示那样将单刀双掷开关（以下记为“SW”）1～3以及SW6～8相组合来实现切换器14的功能，并如图示那样将单刀双掷的SW4、5以及SW9～11相组合来实现切换器15～17的功能，但并不限于这些连接方式、连接结构，以下说明的各动作当然也能采用任意可能的连接方式、连接结构。
（由直流架空线对蓄电装置进行充电：充电动作1）
图2是表示对蓄电装置12进行充电时的动作（充电动作1）的图。对于该充电动作1的情况，如图所示，将SW1～3的各触点设定为A侧，将SW4的触点设定为B侧，将SW5的触点设定为A侧，将SW6～8的各触点设定为B侧，将SW9的触点设定为A侧，将SW10的触点设定为B侧。另外，SW11的触点是任意的。此外，图2中将省略图示的SW41～45也设定为导通（以下，只要没有特意否定，则假设将SW41～45设定为导通来进行说明）。
在上述那样的连接状态下，形成了从直流架空线2、经由功率转换部9、ACL11以及功率转换部10到达蓄电装置12的供电路径，功率转换部9作为第一斩波器（将靠近直流架空线2一侧的功率转换部记为“CH1”，下文也相同）进行动作，功率转换部10作为第二斩波器（将靠近蓄电装置12一侧的功率转换部记为“CH2”，下文也相同）进行动作，从而对蓄电装置12进行充电。在电车停在车辆基地或车站的状态下，或者在电气化区间进行惯性滑行驾驶的状态下实施该图2所示的动作（蓄电装置12的充电动作）。
在直流架空线2的电压高于蓄电装置12的电压时，功率转换部9、10作为升压斩波器动作。另外，这里所说的“升压斩波器”是指从功率转换部9、10的整体来看作为升压斩波器进行动作，并非指功率转换部9、10双方都需要作为升压斩波器进行动作。此外，在直流架空线2的电压低于蓄电装置12的电压时，功率转换部9、10作为降压斩波器动作。这里所说的“降压斩波器”是指从功率转换部9、10的整体来看作为降压斩波器进行动作，并非指功率转换部9、10双方都需要作为降压斩波器进行动作。
另外，图2说明了对蓄电装置12进行充电时同时使用两个功率转换部9、10的连接结构，但也可以采用仅利用功率转换部9、10中的某一方的连接结构。例如，若采用在SW7与SW8之间设置例如单刀双掷开关、并通过SW8的触点A以及SW10的触点A使该开关的一个触点与ACL11相连的连接结构，则能不使用功率转换部10，而仅利用功率转换部9对蓄电装置12进行充电。另外，利用同样的连接结构，也可以不使用功率转换部9，而仅利用功率转换部10来对蓄电装置12进行充电。
（使用直流架空线的电力的电动机驱动：电动机驱动1）
图3是表示利用直流架空线2的电力来驱动AC电动机13时的动作（电动机驱动1）的图。如图所示，对于该电动机驱动1的情况，将SW1～4、11的各触点设定为A侧。另外，其它SW5～10的各触点是任意的。此外，功率转换部10停止动作。
在上述那样的连接状态下，形成了从直流架空线2经由功率转换部9到达AC电动机13的供电路径，功率转换部9作为逆变器进行动作，将由直流架空线2提供的直流电压转换为三相交流电压从而驱动AC电动机13。在动力行驶时、刹车控制时等情况下实施该图3所示的动作。
（使用蓄电装置的电力的电动机驱动：电动机驱动2）
图4是表示利用蓄电装置12的电力来驱动AC电动机13时的动作（电动机驱动2）的图。如图所示，对于该电动机驱动2的情况，将SW6～9、11的各触点设定为B侧。另外，其它SW1～5、10的各触点是任意的。此外，功率转换部9停止动作。
在上述那样的连接状态下，形成了从蓄电装置12经由功率转换部10到达AC电动机13的供电路径，功率转换部10作为逆变器进行动作，将由蓄电装置12提供的直流电压转换为三相交流电压从而驱动AC电动机13。与图3的情况相同，在动力行驶时、刹车控制时等情况下实施该图4所示的动作。
（由直流架空线对蓄电装置进行充电：充电动作2）
图5是表示对蓄电装置12进行充电时的动作（充电动作2）的图，是利用与图2所示的充电动作1不同的供电路径对蓄电装置12进行充电的动作。如图所示，对于该充电动作2的情况，将SW1、2、4、8～10的各触点设定为B侧，将SW3、5～7的各触点设定为A侧。另外，SW11的触点是任意的。
在上述那样的连接状态下，形成了从直流架空线2经由功率转换部10、ACL11以及功率转换部9到达蓄电装置12的供电路径，功率转换部10作为第一斩波器（CH1）进行动作，功率转换部9作为第二斩波器（CH2）进行动作，从而对蓄电装置12进行充电。与图2所示的动作（充电动作1）相同，在电车停在车辆基地或车站的状态下，或者在电气化区间进行惯性滑行驾驶的状态下实施该图5所示的动作（充电动作2）。
在直流架空线2的电压高于蓄电装置12的电压时，功率转换部9、10两者的整体作为升压斩波器动作。此外，在直流架空线2的电压低于蓄电装置12的电压时，功率转换部9、10两者的整体作为降压斩波器动作。
另外，图2说明了对蓄电装置12进行充电时同时使用两个功率转换部9、10的连接结构，但也可以采用仅利用功率转换部9、10中的某一方的连接结构。例如，若采用在SW1与SW2之间例如设置单刀双掷的开关、并通过SW2的触点B以及SW5的触点B使该开关的一个触点与ACL11相连的连接结构，则能不使用功率转换部9，而仅利用功率转换部10对蓄电装置12进行充电。另外，利用同样的连接结构，也可以不使用功率转换部10，而仅利用功率转换部9来对蓄电装置12进行充电。
（使用直流架空线的电力的电动机驱动：电动机驱动3）
图6是表示利用直流架空线2的电力来驱动AC电动机13时的动作（电动机驱动3）的图，是利用与图3所示的电动机驱动1不同的供电路径以及不同的功率转换部来驱动AC电动机13的动作。如图所示，对于该电动机驱动3的情况，将SW1、8、9、11的各触点设定为B侧，将SW7的触点设定为A侧。另外，其它SW2～6、10的各触点是任意的。此外，功率转换部9停止动作。
在上述那样的连接状态下，形成了从直流架空线2经由功率转换部10到达AC电动机13的供电路径，功率转换部10作为逆变器进行动作，将由直流架空线2提供的直流电压转换为三相交流电压从而驱动AC电动机13。与图3所示的动作（电动机驱动1）等相同，在动力行驶时、刹车控制时等情况下实施该图6所示的动作。
（使用蓄电装置的电力的电动机驱动：电动机驱动4）
图7是表示利用蓄电装置12的电力来驱动AC电动机13时的动作（电动机驱动4）的图，是利用与图4所示的电动机驱动2不同的供电路径以及不同的功率转换部来驱动AC电动机13的动作。如图所示，对于该电动机驱动4的情况，将SW2、7的各触点设定为B侧，将SW3、4、6、11的各触点设定为A侧。另外，其它SW1、5、8～10的各触点是任意的。此外，功率转换部10停止动作。
在上述那样的连接状态下，形成了从蓄电装置12经由功率转换部9到达AC电动机13的供电路径，功率转换部9作为逆变器进行动作，将由蓄电装置12提供的直流电压转换为三相交流电压从而驱动AC电动机13。与图4所示的动作（电动机驱动2）相同，在动力行驶时、刹车控制时等情况下实施该图7所示的动作。
（使用直流架空线的电力的电动机驱动：电动机驱动5）
图8是表示利用直流架空线2的电力来驱动AC电动机13时的动作（电动机驱动5）的图，是在对直流架空线2的电压进行降压后进行DC/AC转换从而驱动AC电动机13的动作。如图所示，对于该电动机驱动5的情况，将SW1～3、5、8、10的各触点设定为A侧，将SW4、9、11的各触点设定为B侧。另外，其它SW6、7的各触点是任意的。
在上述那样的连接状态下，形成了从直流架空线2经由功率转换部9、ACL11、功率转换部10到达AC电动机13的供电路径。功率转换部9作为降压斩波器进行动作，将由直流架空线2提供的直流电压转换为适合功率转换部10的动作的所期望的直流电压。功率转换部10作为逆变器进行动作，将经功率转换部9转换后的所期望的直流电压转换为三相交流电压来驱动AC电动机13。与图3所示的动作（电动机驱动1）等相同，在动力行驶时、刹车控制时等情况下实施该图8所示的动作。
另外，在图8中，示出了形成从直流架空线2经由功率转换部9、ACL11、功率转换部10到达AC电动机13的供电路径来驱动AC电动机13的示例，但也可以形成从直流架空线2经由功率转换部10、ACL11、功率转换部9到达AC电动机13的供电路径来驱动AC电动机13。该情况下，功率转换部10作为降压斩波器进行动作，功率转换部9作为逆变器进行动作。
（使用蓄电装置的电力的电动机驱动：电动机驱动6）
图9是表示利用蓄电装置12的电力来驱动AC电动机13时的动作（电动机驱动6）的图，是在对蓄电装置12的电压进行降压后进行DC/AC转换从而驱动AC电动机13的动作。如图所示，对于该电动机驱动6的情况，将SW3、5～8、10的各触点设定为B侧，将SW4、9、11的各触点设定为A侧。另外，其它SW1、2的各触点是任意的。
在上述那样的连接状态下，形成了从蓄电装置12经由功率转换部10、ACL11、功率转换部9到达AC电动机13的供电路径。功率转换部10作为降压斩波器进行动作，将由直流架空线2提供的直流电压转换为适合功率转换部9的动作的所期望的直流电压。功率转换部9作为逆变器进行动作，将经功率转换部10转换后的所期望的直流电压转换为三相交流电压来驱动AC电动机13。与图3所示的动作相同，在动力行驶时、刹车控制时等情况下实施该图9所示的动作。
另外，在图9中，示出了形成从蓄电装置12经由功率转换部10、ACL11、功率转换部9到达AC电动机13的供电路径来驱动AC电动机13的实施例，但也可以形成从蓄电装置12经由功率转换部9、ACL11、功率转换部10到达AC电动机13的供电路径来驱动AC电动机13。该情况下，功率转换部9作为降压斩波器进行动作，功率转换部10作为逆变器进行动作。
（使用直流架空线以及蓄电装置两者的电力的电动机驱动：电动机驱动7）
上述的电动机驱动1～6是利用直流架空线或蓄电装置的某一方的电力来驱动一个电动机的实施方式。另一方面，图10是表示利用直流架空线以及蓄电装置两者的电力来驱动多个AC电动机13a、13b时的动作（电动机驱动7）的图。在图10的示例中，功率转换部9利用直流架空线2的电力来驱动第一电动机、即AC电动机13a，功率转换部10利用蓄电装置12的电力来驱动第二电动机、即AC电动机13b。另外，在图2～9的结构中省略了所设置的SW11。如图所示，对于该电动机驱动7的情况，将SW1～4的各触点设定为A侧，将SW6～9的各触点设定为B侧。其它SW5、10的各触点是任意的。
在上述那样的连接状态下，形成了从直流架空线2经由功率转换部9到达第一电动机即AC电动机13a的第一供电路径、以及从蓄电装置12经由功率转换部10到达第二电动机即AC电动机13b的第二供电路径。功率转换部9作为逆变器进行动作，将由直流架空线2提供的直流电压转换为三相交流电压来驱动AC电动机13a。功率转换部10也作为逆变器进行动作，将由蓄电装置12提供的直流电压转换为三相交流电压来驱动AC电动机13b。与图3所示的动作（电动机驱动1）等相同，在动力行驶时、刹车控制时等情况下执行这些对AC电动机13a、13b进行驱动的动作。
另外，图10所示的AC电动机13a、13b可以是分别设置在同一车厢内的AC电动机，也可以是设置在不同车厢中的AC电动机。关键在于，例如如图10所示那样，成为驱动对象的AC电动机通过切换器等与规定的功率转换部相连，并且各车厢的控制部在车厢之间相互协作即可。
（使用直流架空线以及蓄电装置两者的电力的电动机驱动：电动机驱动8）
图11是表示利用直流架空线以及蓄电装置两者的电力来驱动多个AC电动机13a、13b时的动作（电动机驱动8）的图。与图10的不同点仅在于直流电提供源与功率转换部的组合不同。即，图10是将直流架空线2的电力提供给功率转换部9、将蓄电装置12的电力提供给功率转换部10的连接结构，但图11则是将直流架空线2的功率提供给功率转换部10、将蓄电装置12的电力提供给功率转换部9的连接结构。如图所示，对于该电动机驱动8的情况，将SW1、2、8、9的各触点设定为B侧，将SW3、4、6、7的各触点设定为A侧。其它SW5、10的各触点是任意的。
在上述那样的连接状态下，形成了从蓄电装置12经由功率转换部9到达第一电动机即AC电动机13a的第一供电路径、以及从直流架空线2经由功率转换部10到达第二电动机即AC电动机13b的第二供电路径。功率转换部9作为逆变器进行动作，将由蓄电装置12提供的直流电压转换为三相交流电压来驱动AC电动机13a。功率转换部10也作为逆变器进行动作，将由直流架空线2提供的直流电压转换为三相交流电压来驱动AC电动机13b。与图3所示的动作（电动机驱动1）等相同，在动力行驶时、刹车控制等情况下实施这些对AC电动机13a、13b进行驱动的动作。另外，与图10所示的电动机驱动7相同，图11所示的AC电动机13a、13b可以是分别设置在同一车厢内的AC电动机，也可以是设置在不同车厢中的AC电动机。
图12是以表格形式对图2～图11所示的动作进行一览的图，示出了SW1～11的设定状态、功率转换部9、10的动作状态、AC电动机13（13a、13b）的动作状态、以及与上述各附图的对应关系等。附图的内容如上所述，因此省略详细说明。
由此，本实施方式的推进控制装置采用设置两个功率转换部、这两个功率转换部…这样的结构（此处省略说明），因此能获得如下效果：即使当一个功率转换部产生故障时，也能利用另一个功率转换部使车辆行驶。
另外，以上的实施方式所示的结构是本发明的结构的一个例子，也可以与其他已知的技术组合，在不脱离本发明要点的范围内，也可以省略一部分等来进行变更而构成。
例如，在连接有多个搭载了本实施方式的推进控制装置的车厢（以下称为“混合动力车辆”）的情况下，只要将各车厢的蓄电装置12彼此并联连接，使混合动力车辆的至少一个功率转换部作为双向升降压斩波器进行动作来对蓄电装置进行充电，则能在架空线下的电气化区间内不消耗蓄电装置的电力来行驶。利用该控制，当作为在电气化区间和非电气化区间两者内行驶的混合动力车辆来使用时，能使在非电气化区间内行驶时的蓄电装置容量产生余量，对于蓄电装置容量的降低很有效果。
此外，在车辆基地、车站设置有蓄电装置（与车厢中搭载的蓄电装置不同的蓄电装置）的情况下，在停在这些车辆基地、车站的期间内，可以使功率转换部9、10中的至少一个作为DC/DC整流器动作，代替本车厢所具备的蓄电装置12，对外部的蓄电装置进行充电。利用该控制，能以低成本进行充电，而且不需要在车辆基地、车站内设置蓄电装置的充电设备。另外，若在夜间等电费较为便宜的时间段内充电，则还能实现成本的进一步降低。
此外，对于在电气化区间和非电气化区间两者内行驶、并且电气化区间内存在直流电气化区间和交流电气化区间的情况下，若连接三辆以上的混合动力车辆来编组，将各车厢的蓄电装置12彼此并联连接，使混合动力车辆的至少一个功率转换部作为双向升降压斩波器进行动作，并使混合动力车辆的至少一个功率转换部作为整流器动作，则能在直流电气化区间和交流电气化区间两者内接受来自架空线的电力，且在架空线下的电气化区间内，能不消耗蓄电装置的电力来行驶。利用该控制，即使在电气化区间和非电气化区间两者内行驶、并且电气化区间内存在直流电气化区间和交流电气化区间的情况下，也能使在非电气化区间内行驶时的蓄电装置容量产生余量，对于蓄电装置容量的降低很有效果。
另外，上述说明以铁路车辆的推进控制装置的情况为例进行了说明，但其它无需与车辆协作的实施方式可以适用于搭载有蓄电装置（锂离子电池、镍氢电池、双电层电容器、锂离子电容器、飞轮等）的混合动力移动体（汽车、摩托车等）、混合动力工程机械（自卸车、推土机、挖掘机等），此外也可以适用于船舶领域。
工业上的实用性
如上所述，本发明所涉及的电车的推进控制装置作为能够在一个功率转换部产生故障时、利用另一个功率转换部使车辆行驶的发明是有用的。
标号说明
1   直流电源
2   直流架空线
3   集电装置
6、26   限流电阻
7   FL（滤波电抗器）
8   FC（滤波电容器）
9、10   功率转换部
11   ACL（交流电抗器）
12   蓄电装置
13、13a、13b   交流（AC）电动机
14、15、16、17   切换器
18   速度检测器
21   车轮
23、35a、35b、36a、36b、37   电流检测器
29   BFC（电池滤波电容器）
32   SIV（辅助电源装置）
33   辅助设备
40   控制部
41、42、43、44、45   开关
50   推进控制装置

Claims (17)

1.一种电车的推进控制装置，具有蓄电装置以及交流电动机，利用由直流架空线以及所述蓄电装置提供的直流电来对所述交流电动机进行推进控制，其特征在于，包括：
第一、第二功率转换部，该第一、第二功率转换部能进行双向电力流控制，根据连接方式来至少作为升压斩波器、降压斩波器、升降压斩波器以及逆变器中的某一个进行动作；
交流电抗器，该交流电抗器设置在所述第一及第二功率转换部的各交流端侧；
第一切换器，该第一切换器进行连接切换使得所述第一及第二功率转换部的各直流端与所述蓄电装置及所述直流架空线中的某一个相连；
第二切换器，该第二切换器对使所述第一功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连还是与所述交流电动机侧相连进行切换；
第三切换器，该第三切换器对使所述第二功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连还是与所述交流电动机侧相连进行切换；
第四切换器，该第四切换器对使所述交流电动机的连接与所述第一功率转换部侧相连还是与所述第二功率转换部侧相连进行切换；以及
控制部，该控制部对所述第一及第二功率转换部的动作以及所述第一至第四切换器的动作进行控制。
2.如权利要求1所述的电车的推进控制装置，其特征在于，
所述控制部在利用所述直流架空线的电力对所述蓄电装置进行充电的情况下，控制所述第一切换器，使所述直流架空线的输出与所述第一功率转换部的直流端侧相连，且使所述第二功率转换部的直流端与所述蓄电装置侧相连，控制所述第二切换器，使所述第一功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连，并控制所述第三切换器，使所述第二功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连，并且，
使所述第一及第二功率转换部进行斩波动作来对所述蓄电装置进行充电。
3.如权利要求1所述的电车的推进控制装置，其特征在于，
所述控制部在利用所述直流架空线的电力对所述蓄电装置进行充电的情况下，控制所述第一切换器，使所述直流架空线的输出与所述第二功率转换部的直流端侧相连，且使所述第一功率转换部的直流端与所述蓄电装置侧相连，控制所述第二切换器，使所述第一功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连，并控制所述第三切换器，使所述第二功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连，并且，
使所述第一及第二功率转换部进行斩波动作来对所述蓄电装置进行充电。
4.如权利要求2或3所述的电车的推进控制装置，其特征在于，
所述控制部在所述直流架空线的电压高于所述蓄电装置的电压时，使所述第一及第二功率转换部中的至少一个进行升压斩波动作来对所述蓄电装置进行充电。
5.如权利要求2或3所述的电车的推进控制装置，其特征在于，
所述控制部在所述直流架空线的电压低于所述蓄电装置的电压时，使所述第一及第二功率转换部中的至少一个进行降压斩波动作来对所述蓄电装置进行充电。
6.如权利要求1所述的电车的推进控制装置，其特征在于，
所述控制部在利用所述直流架空线的电力驱动所述交流电动机的情况下，控制所述第一切换器，使所述直流架空线的输出与所述第一功率转换部的直流端侧相连，并控制所述第二及第四切换器，使所述第一功率转换部的交流端与所述交流电动机相连，并且，
使所述第一功率转换部进行逆变器动作来驱动所述交流电动机。
7.如权利要求1所述的电车的推进控制装置，其特征在于，
所述控制部在利用所述直流架空线的电力驱动所述交流电动机的情况下，控制所述第一切换器，使所述直流架空线的输出与所述第二功率转换部的直流端侧相连，并控制所述第三及第四切换器，使所述第二功率转换部的交流端与所述交流电动机相连，并且，
使所述第二功率转换部进行逆变器动作来驱动所述交流电动机。
8.如权利要求1所述的电车的推进控制装置，其特征在于，
所述控制部在利用所述蓄电装置的电力驱动所述交流电动机的情况下，控制所述第一切换器，使所述蓄电装置的输出与所述第一功率转换部的直流端侧相连，并控制所述第二及第四切换器，使所述第一功率转换部的交流端与所述交流电动机相连，并且，
使所述第一功率转换部进行逆变器动作来驱动所述交流电动机。
9.如权利要求1所述的电车的推进控制装置，其特征在于，
所述控制部在利用所述蓄电装置的电力驱动所述交流电动机的情况下，控制所述第一切换器，使所述蓄电装置的输出与所述第二功率转换部的直流端侧相连，并控制所述第三及第四切换器，使所述第二功率转换部的交流端与所述交流电动机相连，并且，
使所述第二功率转换部进行逆变器动作来驱动所述交流电动机。
10.如权利要求1所述的电车的推进控制装置，其特征在于，
所述控制部在利用所述直流架空线的电力对所述交流电动机进行驱动的情况下，控制所述第一切换器，使所述直流架空线的输出与所述第一功率转换部的直流端侧相连，控制所述第二切换器，使所述第一功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连，控制所述第一及第三切换器，使所述第二功率转换部的直流端与所述交流电抗器相连，并控制所述第三及第四切换器，使所述第二功率转换部的交流端与所述交流电动机相连，并且，
使所述第一功率转换部进行降压斩波动作，且使所述第二功率转换部进行逆变器动作来驱动所述交流电动机。
11.如权利要求1所述的电车的推进控制装置，其特征在于，
所述控制部在利用所述直流架空线的电力对所述交流电动机进行驱动的情况下，控制所述第一切换器，使所述直流架空线的输出与所述第二功率转换部的直流端侧相连，控制所述第三切换器，使所述第二功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连，控制所述第一及第二切换器，使所述第一功率转换部的直流端与所述交流电抗器相连，并控制所述第二及第四切换器，使所述第一功率转换部的交流端与所述交流电动机相连，并且，
使所述第二功率转换部进行降压斩波动作，且使所述第一功率转换部进行逆变器动作来驱动所述交流电动机。
12.如权利要求1所述的电车的推进控制装置，其特征在于，
所述控制部在利用所述蓄电装置的电力对所述交流电动机进行驱动的情况下，控制所述第三切换器，使所述蓄电装置的输出与所述第二功率转换部的直流端侧相连，控制所述第三切换器，使所述第二功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连，控制所述第一及第二切换器，使所述第一功率转换部的直流端与所述交流电抗器相连，并控制所述第二及第四切换器，使所述第一功率转换部的交流端与所述交流电动机相连，并且，
使所述第二功率转换部进行降压斩波动作，且使所述第一功率转换部进行逆变器动作来驱动所述交流电动机。
13.如权利要求1所述的电车的推进控制装置，其特征在于，
所述控制部在利用所述蓄电装置的电力对所述交流电动机进行驱动的情况下，控制所述第一切换器，使所述蓄电装置的输出与所述第一功率转换部的直流端侧相连，控制所述第二切换器，使所述第一功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连，控制所述第一及第三切换器，使所述第二功率转换部的直流端与所述交流电抗器相连，并控制所述第三及第四切换器，使所述第二功率转换部的交流端与所述交流电动机相连，并且，
使所述第一功率转换部进行降压斩波动作，且使所述第二功率转换部进行逆变器动作来驱动所述交流电动机。
14.一种电车的推进控制装置，具有蓄电装置以及交流电动机，其特征在于，包括：
第一、第二功率转换部，该第一、第二功率转换部能进行双向电力流控制；
交流电抗器，该交流电抗器设置在所述第一及第二功率转换部的各交流端侧；
第一切换器，该第一切换器进行连接切换使得所述第一及第二功率转换部的各直流端与所述蓄电装置及所述直流架空线中的某一个相连；
第二切换器，该第二切换器对使所述第一功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连还是与所述交流电动机侧相连进行切换；
第三切换器，该第三切换器对使所述第二功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连还是与所述交流电动机侧相连进行切换；
第四切换器，该第四切换器对使所述交流电动机的连接与所述第一功率转换部侧相连还是与所述第二功率转换部侧相连进行切换；以及
控制部，该控制部对所述第一及第二功率转换部的动作以及所述第一至第四切换器的动作进行控制。
15.一种电车的推进控制装置，具有蓄电装置、第一及第二交流电动机，利用由直流架空线以及所述蓄电装置提供的直流电来对所述第一及第二交流电动机进行推进控制，其特征在于，包括：
第一、第二功率转换部，该第一、第二功率转换部能进行双向电力流控制，根据连接方式来至少作为升压斩波器、降压斩波器、升降压斩波器以及逆变器中的某一个进行动作；
交流电抗器，该交流电抗器设置在所述第一及第二功率转换部的各交流端侧；
第一切换器，该第一切换器进行连接切换使得所述第一及第二功率转换部的各直流端与所述蓄电装置及所述直流架空线中的某一个相连；
第二切换器，该第二切换器对使所述第一功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连还是与所述第一交流电动机相连进行切换；
第三切换器，该第三切换器对使所述第二功率转换部的交流端与所述交流电抗器相连还是与所述第二交流电动机相连进行切换；以及
控制部，该控制部对所述功率转换部的动作以及所述第一至第三切换器的动作进行控制。
16.如权利要求15所述的电车的推进控制装置，其特征在于，
所述控制部进行下述动作，
在利用所述直流架空线的电力驱动所述第一交流电动机的情况下，控制所述第一切换器，使所述直流架空线的输出与所述第一功率转换部的直流端侧相连，控制所述第二切换器，使所述第一功率转换部的交流端与所述第一交流电动机相连，并使所述第一功率转换部进行逆变器动作，从而驱动所述第一交流电动机，
在利用所述蓄电装置的电力驱动所述第二交流电动机的情况下，控制所述第一切换器，使所述蓄电装置的输出与所述第二功率转换部的直流端侧相连，控制所述第三切换器，使所述第二功率转换部的交流端与所述第二交流电动机相连，并使所述第二功率转换部进行逆变器动作，从而驱动所述第二交流电动机。
17.如权利要求15所述的电车的推进控制装置，其特征在于，
所述控制部进行下述动作，
在利用所述蓄电装置的电力驱动所述第一交流电动机的情况下，控制所述第一切换器，使所述蓄电装置的输出与所述第一功率转换部的直流端侧相连，控制所述第二切换器，使所述第一功率转换部的交流端与所述第一交流电动机相连，并使所述第一功率转换部进行逆变器动作，从而驱动所述第一交流电动机，
在利用所述直流架空线的电力驱动所述第二交流电动机的情况下，控制所述第一切换器，使所述直流架空线的输出与所述第二功率转换部的直流端侧相连，控制所述第三切换器，使所述第二功率转换部的交流端与所述第二交流电动机相连，并使所述第二功率转换部进行逆变器动作，从而驱动所述第二交流电动机。
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