CN1308162C - 电车控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电车控制装置，具有恒压恒频电源和接触器，该恒压恒频电源具有2组逆变器电路和由电抗器和电容器组成的滤波器以及变压器，该接触器分别在上述2组逆变器电路和上述滤波器之间各设置1组，使由上述电抗器和上述电容器组成的上述滤波器和上述变压器对上述2组逆变器电路共用化，在上述2组逆变器电路的一方动作中通过上述接触器的辅助接点信号使另一方的逆变器电路的门启动指令停止。

Description

电车控制装置
技术领域
本发明涉及电车控制装置。
背景技术
图10是关联的电车控制装置的结构图。图11是对设置于关联的电车控制装置的电容器施加的电压值的一例。此外在图11中(a)是架线电压值，(b)架线电流值，(c)电容器电压。
关联的电车控制装置，由提供恒压恒频电力(例如AC440V、60Hz)的作为供给电源的恒压恒频(CVCF)逆变器系统1和包含对驱动电车的电动机进行控制的发电制动断路器(chopper)的变压变频(VVVF)逆变器系统2所构成。
在这样所构成的电车控制装置中，恒频逆变器系统1经由滤波电抗器3由各自独立的2组逆变器系统所构成。各自独立的2组逆变器系统由直流侧开放开关4、直流侧开放开关5和用半导体元件构成的2组逆变器电路8、逆变器电路9和由电抗器10及电容器11以及电抗器13及电容器14组成的滤波器电路、变压器12、变压器15以及交流侧开放开关16、交流侧开放开关17所构成。
在这样所构成的电车控制装置中，2组逆变器系统同步运转。即，对逆变器电路8以及逆变器电路9的半导体元件进行使开关相位同步的并联运转控制。
在这样所构成的电车控制装置中，变压变频逆变器系统2经由开放开关21、开放开关22和滤波电抗器23、滤波电抗器24分别通过逆变器电路25、逆变器电路26对交流电动机31、交流电动机32进行控制。另外，在再生负荷小的情况下，由于再生制动力不足故为了对其进行补偿而具有发电制动用断路器41、发电制动用断路器42和电阻43、电阻44。
发明内容
但是，在这样所构成的电车控制装置中，当导电弓18在高速区域离线了的情况下，若导电弓18再连线则直流滤波电容器6以及直流滤波电容器7因滤波电抗器3(filter reactor)的能量而过充电，所以对逆变器电路8和逆变器电路9施加过电压，2组都停止动作(参照图11)。若此现象在短时间内反复发生则2组逆变器系统两组都锁定而不能再起动，导致系统故障。
另外，恒压恒频逆变器1除了逆变器电路8、逆变器电路9以外还要经过LC滤波器电路10、LC滤波器电路11、LC滤波器电路13、LC滤波器电路14全部共需要2组独立的硬件，作为装置就会大型化。
另外，在变压变频逆变器系统2中，也用在逆变器电路25、逆变器电路26以及断路器41、断路器42上2套个别的硬件所构成，故装置就会大型化。
利用本发明就能够提供具有冗余性、可实现小型化的电车控制装置。
本发明的技术方案提供一种电车控制装置，包括：2组逆变器电路；具有电抗器和电容器的滤波器；连接到上述滤波器的变压器；以及有选择地将上述2组逆变器电路的交流输出连接到上述滤波器的接触器，其中，在一组逆变器电路正在动作的情况下另一组逆变器电路不起动，在一组逆变器电路正在动作的情况下上述接触器输出辅助接点信号以使另一组逆变器电路的门启动指令停止。
本发明提供一种电车控制装置，包括：第1组逆变器电路；第2组逆变器电路，其中上述第1组逆变器电路和上述第2组逆变器电路有选择地进行动作；一个冷却部件，安装了上述第1组逆变器电路的第1开关元件以及上述第2组逆变器电路的与上述第1开关元件同相的第2开关元件；变压变频用逆变器；以及发电制动用断路器，其中，上述第1组逆变器以及上述第2组逆变器是上述变压变频用逆变器的逆变器；上述发电制动用断路器的第1组断路器的第3开关元件以及与上述第3开关元件有选择地进行动作的第2组断路器的第4开关元件被安装在第2散热部件上。
附图说明
图1是基于本发明的第1实施方式的恒压恒频逆变器的结构图。
图2是基于本发明的第1实施方式的恒压恒频逆变器的结构图。
图3是基于本发明的第2实施方式的恒压恒频逆变器的斜视图。
图4是基于本发明的第2实施方式的恒压恒频逆变器的冷却器的斜视图。
图5是基于本发明的第2实施方式的电车控制装置的恒压恒频逆变器的冷却器的正面图。
图6是基于本发明的第2实施方式的电车控制装置的恒压恒频逆变器的冷却器的左侧面图。
图7是基于本发明的第2实施方式的电车控制装置的恒压恒频逆变器的电路结构图。
图8是基于本发明的第3实施方式的变压变频逆变器的结构图。
图9是基于本发明的第3实施方式的变压变频逆变器的发电制动断路器的方框图。
图10是关联的电车控制装置的结构图。
图11是关联的电车控制装置动作时的一例。
具体实施方式
第1实施方式
参照附图对基于本发明的第1实施方式的电车控制装置详细地进行说明。图1是基于本发明的第1实施方式的恒压恒频逆变器的结构图。在图1中对与图10中所记载的在结构上相同的部件附加相同标记并省略说明。
基于本发明的第1实施方式的电车控制装置，在逆变器电路8以及逆变器9的交流侧设置开放开关51、开放开关52。在开放开关51和开放开关52与交流负荷L之间设置电抗器10、电容器11以及变压器12。
如图2所示那样，将开放开关51和开放开关52的辅助接点信号53和辅助接点信号54输入给2组的逆变器电路的门启动指令逻辑。设各个开放开关接通的情况为逻辑[H](“1”)，切断的情况为逻辑[L](“0”)。第1逻辑71(AND gate)在运转指令50(输入71a)为H的情况、信号53(输入71b)为H且信号54(负逻辑输入71c)为L的情况下输出逻辑H。第2逻辑72(AND gate)在运转指令50(输入72a)为H的情况、信号53(负逻辑输入72b)为L且信号54(输入72c)为H的情况下输出逻辑H。即，第1逻辑71的第2输入71b与第2逻辑72的第2输入72b的逻辑相互颠倒，第1逻辑71的第3输入71c与第2逻辑72的第3输入72c的逻辑相互颠倒。
例如在使逆变器电路8动作时，若接通开放开关51设52为切断状态，则信号53为H信号54为L输入到门启动指令逻辑。其结果在运转指令50为H的情况下输出给逆变器电路8的半导体元件的门启动指令61为H，所以逆变器8起动。与此同时，通过开放开关的辅助接点信号54输出给逆变器电路9的半导体元件的门启动指令62为L，所以逆变器9停止。从而2组的逆变器9、8不会同时起动。
为此当在高速区域发生导电弓18的离线、再连线，逆变器电路8的输入电压成为过电压使保护动作在短时间内反复逆变器电路8锁定了的情况下，在切断了开放开关4和开放开关51以后，使开放开关5和开放开关52接通而使逆变器电路9起动。
这样所构成的电车控制装置，关于2组的逆变器结构就能够以部件个数少的结构实现冗余性高的恒压恒频逆变器。另外就可实现即便对导电弓的离线后再连线也难以出现系统故障的、可靠性高的电源系统。进而，通过使2组的逆变器电路的冷却器一体化，采用对各相按相进行了分离的部件结构，就能够提供在作为电车的供给电源所必须的恒压恒频逆变器、作为电动机驱动用的变压变频逆变器、作为发电制动用的断路器上可共通使用的小型部件。
第2实施方式
参照附图对基于本发明的第2实施方式的电车控制装置详细地进行说明。图3是基于本发明的第2实施方式的恒压恒频逆变器的斜视图。图4是基于本发明的第2实施方式的恒压恒频逆变器的冷却器的斜视图。图5是基于本发明的第2实施方式的电车控制装置的恒压恒频逆变器的冷却器的正面图。图6是基于本发明的第2实施方式的电车控制装置的恒压恒频逆变器的冷却器的左侧面图。图7是基于本发明的第2实施方式的电车控制装置的恒压恒频逆变器的电路结构图。此外对与图1中所记载的在结构上相同的部件附加相同标记并省略说明。
基于本发明的第2实施方式的电车控制装置，由部件81、部件82和部件83构成。部件81、部件82和部件83分别是逆变器电路8和逆变器电路9的1相。
冷却器60如图4～图6所示那样，具备受热器60和一部分嵌入受热器的热导管62和散热片61。在部件81中在冷却器60的受热部63的一面上安装逆变器电路8的1相的半导体元件(例如，U相半导体元件84、U相半导体元件85)。在此冷却器60的另一单面上安装逆变器电路9的1相的半导体元件(例如，U相半导体元件94、U相半导体元件95)。另外在冷却器60上安装如热敏电阻这样的温度传感器100对温度进行监测。
在这样所构成的电车控制装置中，由于逆变器电路8和逆变器电路9不会同时动作，故冷却器60具有对应1组、1相的半导体元件(开关元件)的热损耗的冷却能力即可。从而，逆变器电路就能够通过组合3个上述1相的冷却器而构成，就能够使装置小型化。
在这样所构成的电车控制装置中，关于2组的逆变器结构就能够以部件个数少的结构实现冗余性高的恒压恒频逆变器。另外就可实现即便对导电弓的离线后再连线也难以出现系统故障的、可靠性高的电源系统。进而，通过使2组的逆变器电路的冷却器一体化，进一步采用对每相进行了分离的部件结构，就能够提供在作为电车的供给电源所必须的恒压恒频逆变器、作为电动机驱动用的变压变频逆变器、作为发电制动用的断路器上可共通使用的小型部件。
第3实施方式
参照附图对基于本发明的第3实施方式的电车控制装置详细地进行说明。图8是基于本发明的第3实施方式的变压变频逆变器的结构图。图9是基于本发明的第3实施方式的变压变频逆变器的发电制动断路器的方框图。此外对与图10中所记载的在结构上相同的部件附加相同标记并省略说明。
与本发明有关的第3实施方式的电车控制装置的变压变频逆变器系统2，具有对交流电动机31和交流电动机32进行控制的逆变器电路25和逆变器电路26以及发电制动用断路器电路41和发电制动用断路器电路42。逆变器电路26和逆变器电路25对各相按相构成为3个部件251、252、253。例如关于U相就是第1组逆变器的半导体元件和第2组逆变器的半导体元件被安装在一个冷却器的受热部63的两面而构成部件251。制动断路器电路的部件411也采用同样的结构。
在通常的电车中由于恒压恒频逆变器容量比驱动一台交流电动机的变压变频逆变器容量大，所以构成恒压恒频逆变器的部件81、部件82、部件83就可作为构成变压变频逆变器的部件251、部件252、部件253共通使用。
另外，在通勤电车等中早晚的客流高峰时乘车率高，列车密度也高故电力制动能量大部分被再生于架线电源侧。相对于此在闲散时间带列车密度低乘车率也低故在架线电源侧未被再生的发电制动能量也变小，所以断路器电路的部件411能够与逆变器电路的部件251、部件252和部件253相同。万一在成为过负荷的情况下，通过热敏电阻等温度传感器100对过温度进行检测，将断路器流通率例如限制于从0.97到0.5，使发电功率降低或者使断路器动作停止。
在这样所构成的电车控制装置中，关于2组的逆变器结构就能够以部件个数少的结构实现冗余性高的恒压恒频逆变器。另外可以实现即便对导电弓的离线后再连线也难以出现系统故障的、可靠性高的电源系统。进而，通过使2组的逆变器电路的冷却器一体化，进一步采用每相分离的部件结构，就能够提供在作为电车的供给电源所必须的恒压恒频逆变器、作为电动机驱动用的变压变频逆变器、作为发电制动用的断路器上可共通使用的小型部件。
利用本发明就能够提供具有冗余性、可实现小型化的电车控制装置。

Claims (5)

1.一种电车控制装置，包括：
2组逆变器电路；
具有电抗器和电容器的滤波器；
连接到上述滤波器的变压器；以及
有选择地将上述2组逆变器电路的交流输出连接到上述滤波器的接触器，
其中，在一组逆变器电路正在动作的情况下另一组逆变器电路不起动，
在一组逆变器电路正在动作的情况下上述接触器输出辅助接点信号以使另一组逆变器电路的门启动指令停止。
2.根据权利要求1所述的电车控制装置，其特征在于还包括：
用于上述逆变器电路的半导体元件的冷却器，
其中，在上述冷却器的受热部分上安装上述一组以及另一组逆变器电路的半导体元件。
3.根据权利要求1所述的电车控制装置，其特征在于还包括：
用于上述逆变器电路的半导体元件的冷却器，
其中，在上述冷却器的受热部分的第1面上安装上述一组逆变器电路的半导体元件，
在上述受热部分的第2面上安装上述另一组逆变器电路的半导体元件。
4.根据权利要求2所述的电车控制装置，其特征在于还包括：
安装在上述任一开关元件的附近的温度传感器。
5.一种电车控制装置，包括：
第1组逆变器电路；
第2组逆变器电路，其中上述第1组逆变器电路和上述第2组逆变器电路有选择地进行动作；
一个冷却部件，安装了上述第1组逆变器电路的第1开关元件以及上述第2组逆变器电路的与上述第1开关元件同相的第2开关元件；
变压变频用逆变器；以及
发电制动用断路器，
其中，上述第1组逆变器以及上述第2组逆变器是上述变压变频用逆变器的逆变器，
上述发电制动用断路器的第1组断路器的第3开关元件以及与上述第3开关元件有选择地进行动作的第2组断路器的第4开关元件被安装在第2散热部件上。
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