CN104602947A - 铁路车辆用驱动控制装置 - Google Patents

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Abstract

实施方式的铁路车辆用驱动控制装置是进行以三相交流来驱动的永磁同步电动机的驱动控制的铁路车辆用驱动控制装置。电力变换部将经由馈电线从外部的电源供给的电力变换为所述三相交流，经由U相交变电流线、V相交变电流线以及W相交变电流线供给到所述永磁同步电动机。另外，短路接触部设置于电力变换部与所述永磁同步电动机之间，使U相交变电流线、V相交变电流线以及W相交变电流线成为相互短路的短路状态。

Description

铁路车辆用驱动控制装置
技术领域
本发明的实施方式涉及铁路车辆用驱动控制装置。
背景技术
近年来，将在转子中埋入了永久磁铁的永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor：以下称为PMSM)、和对其进行驱动控制的电力变换装置连接而构成的铁路车辆用驱动控制装置正在普及(例如参照专利文献1)。
PMSM由于在转子中埋入了磁铁，所以能够通过转子自发地产生旋转磁场。因此，与此前广泛普及的感应电动机(Induction Motor：以下称为IM)不同，不需要励磁绕组，无需在转子中流过电流。因此，PMSM没有转子中的铜损，能够得到比IM更高的效率。
另一方面，PMSM具有即使在未进行牵引/再生控制的惯性旋转时，也通过旋转磁场而在定子端子产生电压(无负载感应电压)的特征。特别是，在高速旋转时，在PMSM中产生的无负载感应电压的瞬时值超过电力变换装置的直流电压，而自发地开始再生动作。由此，有产生由于过电压保护所致的控制装置的停止、由于过电压所致的主电路设备的损伤、破坏等，而成为正常的铁路运行的妨碍的可能性。
上述是PMSM驱动系统的缺点，以往为了应对该情况，在电力变换装置与PMSM之间的连接布线中，以切断电路为目的而设置了接触器。
作为该接触器，主流是以切断交变电流为目的而应用真空断路器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4382571号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，在使用了IM的现有的铁路车辆用驱动系统中，能够针对一个电力变换装置并联连接多个马达。相对于此，在使用了PMSM的铁路车辆用驱动系统中，在原理上需要一对一地设置电力变换装置和PMSM。
因此，在使用了PMSM的铁路车辆用驱动系统中，不仅需要针对使用了IM的铁路车辆用驱动系统而追加接触器，而且还需要针对每个PMSM设置电力变换装置。即，同步电动机驱动系统相比于感应电动机驱动系统，效率提高，但另一方面，设备数更多，无法避免装置的大型化、系统的高价格化。
此处，为了更进一步普及使用了PMSM的铁路车辆用驱动系统，必不可少的是：使装置外形小型化并实现低价格化直到与使用了IM的铁路车辆用驱动系统相同的程度。
另一方面，由于设想由于过电压保护所致的控制装置的停止、由于过电压所致的主电路设备的破坏等，所以在使用了PMSM的铁路车辆用驱动系统中，需要设置接触器。
解决技术问题的技术方案
实施方式的铁路车辆用驱动控制装置是进行以三相交流来驱动的永磁同步电动机的驱动控制的铁路车辆用驱动控制装置。
电力变换部将经由馈电线从外部的电源供给的电力变换为所述三相交流，经由U相交变电流线、V相交变电流线以及W相交变电流线供给到所述永磁同步电动机。
另外，短路接触部设置于电力变换部与所述永磁同步电动机之间，使U相交变电流线、V相交变电流线以及W相交变电流线成为相互短路的短路状态。
附图说明
图1是第1实施方式的铁路车辆用驱动控制装置的概要结构框图。
图2是第1实施方式的处理流程图。
图3是第2实施方式的铁路车辆用驱动控制装置的概要结构框图。
图4是第2实施方式的处理流程图。
图5是第3实施方式的铁路车辆用驱动控制装置的概要结构框图。
符号说明
10、30：铁路车辆用驱动控制装置；11：直流馈电线；20、41：PMSM；12：受电弓；13：线路；14：车轮；15：断路器；16：滤波电抗器；17：滤波电容器；18：直流电流检测器；19：电力变换装置(电力变换部)；21U、42U：U相交变电流线；21V、42V：V相交变电流线；21W、42W：W相交变电流线；22、22A、44：短路接触部；22-1、44-1：第1短路接触器；22-2、44-2：第2短路接触器；22-3：第3短路接触器；23-1：第1交变电流检测器；23-2：第2交变电流检测器；24、45：控制器；24a、45a：电流运算部；24b、45b：异常探测部；24c、45c：开闭器控制指令部；30：铁路车辆用驱动控制装置；31：交流馈电线；32：受电弓；33：线路；34：车轮；35：断路器；36：变压器；36A：一次侧绕组；36B：二次侧绕组；37：交变电流检测器；38：第1电力变换装置(电力变换部、转换器)；39：滤波电容器；40：第2电力变换装置(电力变换部、逆变器)；43-1：第1交变电流检测器；43-2：第2交变电流检测器。
具体实施方式
以下，对于实施方式，参照附图进行说明。
[1]第1实施方式
图1是第1实施方式的铁路车辆用驱动控制装置的概要结构框图。
铁路车辆用驱动控制装置10如图1所示，在从直流馈电线11(高电位侧电源)被供给直流电力的受电弓12与经由线路13而接地(低电位侧电源)的车轮14之间，串联地连接了断路器15、滤波电抗器16以及滤波电容器17。此处，在连接车轮14和滤波电容器17的直流电流线中，设置了直流电流检测器18。
另外，在铁路车辆用驱动控制装置10中，具备与滤波电容器17并联地连接、并且构成为逆变器而将直流电力变换为三相交流电力(U相、V相、W相)的电力变换装置19。对该电力变换装置19，连接了永磁同步电动机(PMSM)20。此处，在电力变换装置19的U相交变电流线21U中，设置了检测U相电流的第1交变电流检测器23-1，在W相交变电流线21W中，设置了检测W相电流的第2交变电流检测器23-2。
进而，在U相交变电流线21U与V相交变电流线21V之间，连接了用于使U相交变电流线21U和V相交变电流线21V短路的第1短路接触器22-1，在V相交变电流线21V与W相交变电流线21W之间，连接了用于使V相交变电流线21V和W相交变电流线21W短路的第2短路接触器22-2。
此处，第1短路接触器22-1以及第2短路接触器22-2作为短路接触部23发挥功能，分别具有常闭触点。第1短路接触器22-1以及第2短路接触器22-2具有常闭触点的原因在于，根据可靠性的观点，即使在由于某种理由而铁路车辆用驱动控制装置10的控制系统陷入到不能控制状态的情况下，也能够将状态维持于安全侧。
对于这些第1短路接触器22-1以及第2短路接触器22-2的作用、进而短路接触部23的作用，在后面详述。
进而另外，铁路车辆用驱动控制装置10具备控制铁路车辆用驱动控制装置10的控制器24。
接下来，对控制器24的功能结构进行说明。
控制器24构成为微型计算机，具备控制控制器24整体的未图示的MPU、非易失性地存储包括MPU的控制程序的各种数据的未图示的ROM、作为MPU的工作区发挥功能而临时地存储各种数据的未图示的RAM、可更新地存储设定数据等应保持的数据的未图示的闪存ROM、以及进行各种接口动作的未图示的接口部。
另外，控制器24作为电流运算部24a发挥功能，被输入直流电流检测器18的输出信号、第1交变电流检测器23-1的输出信号以及第2交变电流检测器23-2的输出信号，一直计算在直流电流线中流过的直流电流Idc、在U相交变电流线21U中流过的U相电流Iu以及在W相交变电流线21W中流过的W相电流Iw。
另外，控制器24作为异常探测部24b发挥功能，根据直流电流IDC、U相电流Iu以及W相电流Iw，探测电力变换装置19的动作是否异常，输出异常探测信号。
进而，控制器24在根据异常探测部的异常探测信号检测出电力变换装置19的异常的情况下，控制短路接触器22-1、22-2。
即，控制器24作为使U相交变电流线21U、V相交变电流线21V以及W相交变电流线21W短路的开闭器控制指令部24c发挥功能。
其结果是，控制器24能够实际有效地防止在PMSM20中产生的感应电压被施加到滤波电容器17的情况。
接下来，说明第1实施方式的动作。
在该情况下，设为断路器15成为闭合状态(ON状态、连接状态)。
在铁路车辆用驱动控制装置10中，从直流馈电线11供给的直流电力经由受电弓12、断路器15、滤波电抗器16以及滤波电容器17被供给到电力变换装置19的输入侧。
电力变换装置19控制作为构成电力变换装置19的开关元件的半导体元件(例如IGBT)的ON/OFF。由此，电力变换装置19将从直流馈电线11供给的直流电力变换为具有用于驱动PMSM20的期望的频率以及电压的三相交流电力而输出。
因此，对PMSM20，经由在作为开闭器控制指令部24c发挥功能的控制器24的控制下成为闭合状态(ON状态)的短路接触器22-1、22-2以及U相交变电流线21U、V相交变电流线21V以及W相交变电流线21W，供给三相交流电力。
但是，PMSM20由于内置有永久磁铁，所以与转子(rotor)的旋转一起产生感应电压。但是，在通常动作状态下，控制器24以使PMSM20的感应电压的瞬时值峰值不超过滤波电容器17的电压的方式来控制电力变换装置19，所以成为不实际有效地进行再生动作(滤波电容器17的充电动作)。
但是，在电力变换装置19的控制停止了的状态(异常状态)下，无法抑制在PMSM20中产生的感应电压的上升，进而进行再生动作、即滤波电容器17的充电动作，而有由于过电压保护所致的控制装置(控制器24)的停止、过电压所引起的主电路设备的损伤、破坏的担忧，会成为妨碍正常的铁路运行的主要原因。
因此，在本第1实施方式中，在成为电力变换装置19的控制停止了的状态(异常状态)、无法控制PMSM20的感应电压的情况下，使第1短路接触器22-1以及第2短路接触器22-2成为闭合状态(ON状态)，使U相交变电流线21U、V相交变电流线21V以及W相交变电流线21W短路。
其结果是，能够使电力变换装置19的三相线电压(交流电压)成为0V，不会进行再生动作，而能够避免上述问题。
进而，停止构成电力变换装置19的半导体元件的开关动作，通过断路器15切断包括直流馈电线11和电力变换装置19的电路，避免电力变换装置19的直流侧电路成为短路状态。
接下来，说明更详细的动作。
图2是第1实施方式的处理流程图。
在该情况下，通常，在进行牵引控制或者再生控制的情况下，直流电流检测器18检测的直流电流Idc、第1交变电流检测器23-1检测的三相线U相电流有效值Iu、以及第2交变电流检测器23-2检测的三相线W相电流有效值Iw全部成为0A以外的值。
另一方面，在未进行牵引控制或者再生控制的惯性行驶时，直流电流Idc、三相线U相电流有效值Iu、三相线W相电流有效值Iw全部成为0A。
但是，如上所述，即使在惯性行驶时在产生PMSM20的感应电压的上升的状态的情况下，也需要通过控制电力变换装置19，流过消除在PMSM20中产生的感应电压那样的电流。因此，三相线U相电流有效值Iu以及三相线W相电流有效值Iw具有0A以外的值，但关于该交变电流，由于成为功率因数是大致零的状态下的控制，所以成为无功功率，直流电流Idc成为0A。
以上，首先控制器24作为电流运算部24a发挥功能，一直监视直流电流Idc、三相线U相电流有效值Iu、三相线W相电流有效值Iw(步骤S11)。
接下来，控制器24作为异常探测部24b发挥功能，判别是否为在并非牵引控制中或者再生控制中的任意一个的惯性行驶中(步骤S12)。
在步骤S12的判别中，在是牵引控制中或者再生控制中的某一个的情况下(步骤S12：“否”)，使处理再次转移到步骤S11。
在步骤S12的判别中，在并非牵引控制中或者再生控制中的任意一个的情况下(步骤S12：“是”)，判别是否成为直流电流Idc≠0A、三相线U相电流有效值Iu≠0A、且三相线W相电流有效值Iw≠0A(步骤S13)。
在步骤S13的判别中，在不是直流电流Idc≠0A、三相线U相电流有效值Iu≠0A、且三相线W相电流有效值Iw≠0A的情况下(步骤S13：“否”)，控制器24使处理再次转移到步骤S11。
在步骤S13的判别中，在成为直流电流Idc≠0A、三相线U相电流有效值Iu≠0A、且三相线W相电流有效值Iw≠0A的情况下(步骤S13：“是”)，控制器24作为开闭器控制指令部24c发挥功能，使第1短路接触器22-1以及第2短路接触器22-2成为闭合状态(ON状态)(步骤S14)。
由此，根据本第1实施方式，能够使U相交变电流线21U、V相交变电流线21V以及W相交变电流线21W短路，使电力变换装置19的三相线电压(交流电压)成为0V，能够避免PMSM感应电压所致的影响(未料到的再生动作)。
进而，根据本第1实施方式，不是使用用于绝缘的断路器，而是使用短路接触器，所以无需考虑绝缘，而能够提供小型且低廉的铁路车辆用的驱动控制装置。
[2]第2实施方式
图3是第2实施方式的铁路车辆用驱动控制装置的概要结构框图。
铁路车辆用驱动控制装置30如图3所示，在从交流馈电线31被供给交流电力的受电弓32与经由线路33接地的车轮34之间，串联地连接了断路器35以及变压器36的一次侧绕组36A。另外，在变压器36的二次侧绕组36B中，设置了交变电流检测器37。
进而，在变压器36的二次侧绕组36B中，设置了构成为转换器而将经由一次侧绕组36A从交流馈电线31供给的交流电力变换为直流电力的第1电力变换装置38，在第1电力变换装置38的输出侧，设置了用于去除高频电流的滤波电容器39。
另外，铁路车辆用驱动控制装置30具备与滤波电容器39并联地连接、并且构成为逆变器而将第1电力变换装置38输出的直流电力变换为三相交流电力(U相、V相、W相)的第2电力变换装置40。对该第2电力变换装置40，连接了永磁同步电动机(PMSM)41。此处，在第2电力变换装置40的U相交变电流线42U中，设置了检测U相电流的第1交变电流检测器43-1，在W相交变电流线42W中，设置了检测W相电流的第2交变电流检测器43-2。
进而，在U相交变电流线42U与V相交变电流线42V之间，连接了用于使U相交变电流线42U和V相交变电流线42V短路的第1短路接触器44-1，在V相交变电流线42V与W相交变电流线42W之间，连接了用于使V相交变电流线42V和W相交变电流线42W短路的第2短路接触器44-2。
此处，第1短路接触器44-1以及第2短路接触器44-2作为短路接触部44发挥功能，分别具有常闭触点。第1短路接触器44-1以及第2短路接触器44-2具有常闭触点的原因在于，与第1实施方式同样地，根据可靠性的观点，即使在由于某种理由而铁路车辆用驱动控制装置30的控制系统陷入到不能控制状态的情况下，也能够将状态维持在安全侧。
关于这些第1短路接触器44-1以及第2短路接触器44-2的作用，在后面详述。
进而另外，铁路车辆用驱动控制装置30具备控制铁路车辆用驱动控制装置30的控制器45。
接下来，对控制器45的功能结构进行说明。
控制器45与第1实施方式的控制器24同样地，构成为微型计算机。
进而，控制器45作为电流运算部45a发挥功能，被输入交变电流检测器37的输出信号、第1交变电流检测器43-1的输出信号以及第2交变电流检测器43-2的输出信号，一直计算在变压器36的二次侧绕组36B中流过的交变电流Iac、在U相交变电流线42U中流过的U相电流Iu1以及在W相交变电流线42W中流过的W相电流Iw1。
另外，控制器45作为异常探测部45b发挥功能，根据交变电流Iac、U相电流Iu1以及W相电流Iw1，探测第2电力变换装置40的动作是否异常，输出异常探测信号。
进而，控制器45在根据异常探测部的异常探测信号，检测出第2电力变换装置40的异常的情况下，控制短路接触器44-1、44-2。
即，控制器45作为使U相交变电流线42U、V相交变电流线42V以及W相交变电流线42W短路的开闭器控制指令部45c发挥功能。
由此，控制器45实际有效地防止在PMSM41中产生的感应电压被施加到滤波电容器39。
接下来，说明第2实施方式的详细动作。
即使在本第2实施方式中，也根据与第1实施方式同样的理由，在成为第2电力变换装置40的控制停止了的状态(异常状态)、而无法控制PMSM41的感应电压的情况下，使第1短路接触器44-1以及第2短路接触器44-2成为闭合状态(ON状态)，使U相交变电流线42U、V相交变电流线42V以及W相交变电流线42W短路。
其结果是，能够使第2电力变换装置40的三相线电压(交流电压)成为0V，不进行再生动作。
图4是第2实施方式的处理流程图。
在该情况下，通常，在进行牵引控制或者再生控制的情况下，交变电流检测器37检测的交变电流Iac、第1交变电流检测器43-1检测的三相线U相电流有效值Iu、以及第2交变电流检测器43-2检测的三相线W相电流有效值Iw全部成为0A以外的值。
另一方面，在未进行牵引控制或者再生控制的惯性行驶时，交变电流Iac、三相线U相电流有效值Iu、三相线W相电流有效值Iw全部成为0A。
但是，如上所述，即使在惯性行驶时在产生PMSM41的感应电压上升的状态的情况下，也需要通过控制第2电力变换装置40，流过消除在PMSM41中产生的感应电压那样的电流。因此，三相线U相电流有效值Iu以及三相线W相电流有效值Iw具有0A以外的值，但关于该交变电流，由于成为功率因数是大致零的状态下的控制，所以成为无功功率，交变电流Iac成为0A。
根据以上，首先控制器45作为电流运算部45a发挥功能，一直监视直流电流Idc、三相线U相电流有效值Iu、三相线W相电流有效值Iw(步骤S21)。
接下来，控制器45作为异常探测部45b发挥功能，判别是否在并非牵引控制中或者再生控制中的任意一个的惯性行驶中(步骤S22)。
在步骤S22的判别中，在是牵引控制中或者再生控制中的某一个的情况下(步骤S22：“否”)，使处理再次转移到步骤S21。
接下来，控制器45作为异常探测部45b发挥功能，判别在并非牵引控制中或者再生控制中的任意一个的惯性行驶中，是否成为交变电流Iac≠0A、三相线U相电流有效值Iu≠0A、且三相线W相电流有效值Iw≠0A(步骤S23)。
在步骤S23的判别中，在不是交变电流Iac≠0A、三相线U相电流有效值Iu≠0A、且三相线W相电流有效值Iw≠0A的情况下(步骤S23：“否”)，控制器45使处理再次转移到步骤S21。
在步骤S23的判别中，在成为交变电流Iac≠0A、三相线U相电流有效值Iu≠0A、且三相线W相电流有效值Iw≠0A的情况下(步骤S23：“是”)，控制器45作为开闭器控制指令部24c发挥功能，使第1短路接触器22-1以及第2短路接触器22-2成为闭合状态(ON状态)(步骤S24)。
由此，通过本第2实施方式，也能够使U相交变电流线42U、V相交变电流线42V以及W相交变电流线42W短路，使电力变换装置19的三相线电压(交流电压)成为0V，能够避免PMSM感应电压所致的影响(未料到的再生动作)。
进而，根据本第2实施方式，由于不是使用用于绝缘的断路器，而是使用短路接触器，所以无需考虑绝缘，而能够提供小型且低廉的铁路车辆用的驱动控制装置。
[3]第3实施方式
在以上的各实施方式中，短路了的U相交变电流线42U、V相交变电流线42V以及W相交变电流线42W成为电位浮动的状态，但本第3实施方式是将短路了的U相交变电流线42U、V相交变电流线42V以及W相交变电流线42W进一步接地，电气上更稳定而提高可靠性的实施方式。
图5是第3实施方式的铁路车辆用驱动控制装置的概要结构框图。
在图5中，与图1的第1实施方式不同点在于，代替短路接触部22，在W相交变电流线21W与接地之间设置了具有第3短路接触器22-3的短路接触部22A这点。
接下来，说明第3实施方式的动作。
在本第3实施方式中，首先控制器24作为电流运算部24a发挥功能，一直监视直流电流Idc、三相线U相电流有效值Iu、三相线W相电流有效值Iw。
接下来，控制器24作为异常探测部24b发挥功能，判别是否在并非牵引控制中或者再生控制中的任意一个的惯性行驶中。
另外，在是牵引控制中或者再生控制中的某一个的情况下，使处理再次转移到直流电流Idc、三相线U相电流有效值Iu以及三相线W相电流有效值Iw的监视。
另一方面，控制器24在不是牵引控制中或者再生控制中的任意一个的惯性行驶中的情况下，作为异常探测部24b发挥功能，判别是否成为直流电流Idc≠0A、三相线U相电流有效值Iu≠0A、且三相线W相电流有效值Iw≠0A，在不是交变电流Iac≠0A、三相线U相电流有效值Iu≠0A、且三相线W相电流有效值Iw≠0A的情况下，控制器24使处理再次转移到直流电流Idc、三相线U相电流有效值Iu以及三相线W相电流有效值Iw的监视。
另外，控制器24在成为直流电流Idc≠0A、三相线U相电流有效值Iu≠0A、且三相线W相电流有效值Iw≠0A的情况下，作为开闭器控制指令部24c发挥功能，使第1短路接触器22-1、第2短路接触器22-2以及第3短路接触器22-3成为闭合状态(ON状态)。
由此，根据本第3实施方式，U相交变电流线21U、V相交变电流线21V以及W相交变电流线21W被短路，能够使电力变换装置19的三相线电压(交流电压)成为0V，并且U相交变电流线21U、V相交变电流线21V以及W相交变电流线21W成为接地状态。
因此，避免PMSM感应电压所致的影响(未料到的再生动作)，同时相比于仅仅使U相交变电流线21U、V相交变电流线21V以及W相交变电流线21W短路的情况，短路点的电位固定，所以在电气上稳定，能够提高可靠性。
进而，通过本第3实施方式，由于也是不使用用于绝缘的断路器，而使用短路接触器，所以无需考虑绝缘，而能够提供小型且低廉的铁路车辆用的驱动控制装置。
[4]实施方式的变形例
在以上的说明中，在交变电流检测中使用了两个电流检测器，但也可以在全部的三相中设置而设置3个电流检测器。
另外，在以上的说明中，设置了使U相交变电流线和V相交变电流线短路的第1短路接触器、以及使V相交变电流线和W相交变电流线短路的第2短路接触器，但也可以具备能够使U相交变电流线、V相交变电流线、及W相交变电流线中的某两个交变电流线短路的第1短路接触器、以及能够使两个交变电流线以外的交变电流线、及通过第1短路接触器成为可短路的两个交变电流线中的某一个成为可短路的第2短路接触器。
将在本实施方式的铁路车辆用驱动控制装置的控制器中执行的控制程序以可安装的形式或者可执行的形式的文件记录到CD-ROM、软盘(FD)、CD-R、DVD(Digital Versatile Disk，数字多功能盘)等可用计算机读取的记录介质来提供。
另外，也可以构成为通过将在本实施方式的铁路车辆用驱动控制装置的控制器中执行的控制程序储存到在因特网等网络上连接的计算机上并经由网络下载来提供。另外，也可以构成为经由因特网等网络提供或者分发在本实施方式的铁路车辆用驱动控制装置的控制器中执行的控制程序。
另外，也可以构成为将在本实施方式的铁路车辆用驱动控制装置的控制器中执行的控制程序预先嵌入到ROM等来提供。
虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式仅作为例示而提出，不是意在限定发明的范围。这些新的实施方式能够通过其它各种方式实施，能够在不脱离发明的要旨的范围内，进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、要旨内，并且包含于权利要求书记载的发明和其均等范围内。

Claims (8)

1.一种铁路车辆用驱动控制装置，进行以三相交流来驱动的永磁同步电动机的驱动控制，该铁路车辆用驱动控制装置的特征在于，设置有：
电力变换部，将经由馈电线从外部的电源供给的电力变换为所述三相交流，经由U相交变电流线、V相交变电流线以及W相交变电流线供给到所述永磁同步电动机；以及
短路接触部，设置于所述电力变换部与所述永磁同步电动机之间，使所述U相交变电流线、所述V相交变电流线以及所述W相交变电流线成为相互短路的短路状态。
2.根据权利要求1所述的铁路车辆用驱动控制装置，其特征在于，
所述短路接触部经由常闭触点使交变电流线成为短路状态。
3.根据权利要求1或者2所述的铁路车辆用驱动控制装置，其特征在于，所述短路接触部具备：
第1短路接触器，能够使所述U相交变电流线、所述V相交变电流线、和所述W相交变电流线中的某两个交变电流线短路；以及
第2短路接触器，能够使所述两个交变电流线以外的交变电流线、和所述两个交变电流线中的某一个短路。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的铁路车辆用驱动控制装置，其特征在于，具备：
判别部，判别是否处于在所述永磁同步电动机中产生的感应电压被施加于所述电力变换部的状态；以及
控制部，在由所述判别部判别为处于被施加感应电压的状态的情况下，控制所述短路接触部，使得成为所述短路状态。
5.根据权利要求4所述的铁路车辆用驱动控制装置，其特征在于，具备：
第1电流探测部，设置于来自所述电源的电力供给线而探测流过的电流；以及
多个第2电流探测部，设置于所述U相交变电流线、所述V相交变电流线以及所述W相交变电流线中的至少两个交变电流线而探测在各自中流过的电流，
所述判别部根据所述第1电流探测部以及所述多个第2电流探测部的探测状态，进行所述判别。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的铁路车辆用驱动控制装置，其特征在于，
所述短路接触部具备接地用短路接触器，该接地用短路接触器在所述短路状态下，将所述U相交变电流线、所述V相交变电流线以及所述W相交变电流线接地。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的铁路车辆用驱动控制装置，其特征在于，
所述馈电线是直流馈电线，
所述电力变换部具备逆变器，该逆变器对直流电力进行变换而输出所述三相交流。
8.根据权利要求1至6中的任意一项所述的铁路车辆用驱动控制装置，其特征在于，
所述馈电线是交流馈电线，
所述电力变换部具备：
变压器；
转换器，与所述变压器连接，将交流电力变换为直流电力；以及
逆变器，对所述直流电力进行变换而输出所述三相交流。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7117907B2 (ja) * 2018-06-18 2022-08-15 株式会社日立製作所 状態監視装置およびこれを搭載した輸送車両
US11701971B2 (en) * 2019-06-14 2023-07-18 Hitachi, Ltd. Three-phase AC motor drive device, rail vehicle equipped with same, and three-phase AC motor drive method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1154308A (zh) * 1994-12-21 1997-07-16 东芝株式会社 电力车辆控制系统
JP2002291288A (ja) * 2001-03-29 2002-10-04 Railway Technical Res Inst 永久磁石同期電動機及び多接点同時短絡接触器
JP2005253300A (ja) * 2005-05-18 2005-09-15 Toshiba Elevator Co Ltd 交流電動機駆動装置
JP2005328619A (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Toshiba Corp 鉄道車両駆動制御装置
JP2006223074A (ja) * 2005-02-14 2006-08-24 Hino Motors Ltd 電気制動装置
EP2423025A1 (en) * 2009-04-23 2012-02-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Electric vehicle control device
CN102802997A (zh) * 2010-06-28 2012-11-28 株式会社东芝 车辆控制系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58198102A (ja) * 1982-05-13 1983-11-18 Nippon Air Brake Co Ltd 非常ブレ−キ判別回路
EP2161830B1 (en) * 2007-06-28 2018-12-12 Mitsubishi Electric Corporation Power converter

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1154308A (zh) * 1994-12-21 1997-07-16 东芝株式会社 电力车辆控制系统
JP2002291288A (ja) * 2001-03-29 2002-10-04 Railway Technical Res Inst 永久磁石同期電動機及び多接点同時短絡接触器
JP2005328619A (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Toshiba Corp 鉄道車両駆動制御装置
JP2006223074A (ja) * 2005-02-14 2006-08-24 Hino Motors Ltd 電気制動装置
JP2005253300A (ja) * 2005-05-18 2005-09-15 Toshiba Elevator Co Ltd 交流電動機駆動装置
EP2423025A1 (en) * 2009-04-23 2012-02-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Electric vehicle control device
CN102802997A (zh) * 2010-06-28 2012-11-28 株式会社东芝 车辆控制系统

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