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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem eines organisierten Zuges, der eine Leistungsumsetzungsvorrichtung aufweist.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Ein Zug, der durch Kuppeln mehrerer Schienenfahrzeuge gebildet ist, auf die ein Antriebssystem zum Antreiben eines Elektromotors zum Antreiben eines Fahrzeugs unter Verwendung einer Leistungsumsetzungsvorrichtung angewendet wird, wird häufig eingesetzt. Das Antriebssystem des Zuges zum Fahren in einem Oberleitungsabschnitt einer Wechselstrom-Leistungsversorgung verwendet im Allgemeinen einen Umsetzer zum Umsetzen eines Wechselstroms in einen Gleichstrom. Als der Umsetzer wird häufig ein Pulsbreitenmodulations-Umsetzer (PWM-Umsetzer) verwendet, der eine Schaltungsstruktur aufweist, in der selbstlichtbogenlöschende Schaltelemente jeweils antiparallel zu brückenverbundenen Dioden angeordnet sind, und der eine PWM-Steuerung einsetzt.
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Wenn der PWM-Umsetzer einen Schaltbetrieb durchführt, treten hauptsächlich Oberschwingungen mit einer Frequenz des ganzzahligen Vielfachen einer Trägerfrequenz des Umsetzers (unten als ganzzahlige Oberschwingungen bezeichnet) auf einer Seite einer Wechselstrom-Leistungsversorgung auf. In dem Zug, der mehrere darin montierte PWM-Umsetzer umfasst, werden die ganzzahligen Oberschwingungen durch die Anzahl der PWM-Umsetzer gemultiplext und die gemultiplexten Oberschwingungen treten auf der Seite der Wechselstrom-Leistungsversorgung auf. Daher überlappt ein Frequenzband eines Signals, das in der Infrastruktur wie beispielsweise einer Schutzvorrichtung verwendet wird, die auf einer Strecke angeordnet ist, auf dem der Zug fährt, mit einem Frequenzband der gemultiplexten Oberschwingungen und es besteht die Möglichkeit, den Betrieb der Infrastruktur zu beeinflussen.
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Daher wird in dem Antriebssystem des Zuges, der die mehreren daran montierten PWM-Umsetzer umfasst, ein Trägerphasendifferenzbetrieb durchgeführt, indem eine Phasendifferenz in Trägern zwischen den PWM-Umsetzern, die in einer Sekundärseite des Transformators zum Aufnehmen einer einphasigen Wechselstromleistung aus einer Oberleitung enthalten sind, zwischen den Transformatoren zum Aufnehmen einer einphasigen Wechselstromleistung aus der Oberleitung und zwischen Wagen gebildet wird. Der Trägerphasendifferenzbetrieb kann die erzeugten Oberschwingungen reduzieren.
JP 2007 - 282 434 A legt offen, dass das Auftreten der ganzzahligen Oberschwingungen durch Anwenden des Trägerphasendifferenzbetriebs verhindert wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Wenn das Antriebssystem des Zuges mehrere Umsetzer umfasst, ist jeder Umsetzer mit einem Wechselrichter zum Antreiben des Elektromotors zum Bewegen des Zuges verbunden und eine Gleichstromleistung zum Antreiben des Elektromotors wird von dem Umsetzer an den Wechselrichter geliefert. Zudem sind mehrere Hilfsleistungsversorgungen, die Leistung an eine Hilfsvorrichtung wie beispielsweise eine Beleuchtung und eine Klimaanlage in dem Wagen liefern, an dem Zug montiert und die Gleichstromleistung wird von dem Umsetzer der Hilfsleistungsversorgung zugeführt.
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Da hierbei die Anzahl der Hilfsleistungsversorgungen basierend auf einer Leistungsmenge, die für alle Hilfsvorrichtungen erforderlich ist, die auf dem Zug montiert sind, bestimmt wird, ist die Anzahl der Hilfsleistungsversorgungen im Allgemeinen der Anzahl der Umsetzer nicht ähnlich. Einige Umsetzer sind mit dem Wechselrichter verbunden und liefern Leistung an die Wechselrichter und andere Umsetzer sind mit dem Wechselrichter und der Hilfsleistungsversorgung verbunden und liefern Leistung an den Wechselrichter und die Hilfsleistungsversorgung.
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Bei dieser Anordnung muss der Umsetzer, der die Leistung an den Wechselrichter liefert, dann, wenn der Zug hält oder ausrollt, in einem Fall, in dem eine Betriebsstufe-AUS-Befehlseingabe aus einem Führerhaus eingegeben wird, die Leistung nicht an den Wechselrichter liefern. Daher stoppt der Umsetzer den Betrieb und stoppt die Leistungsversorgung des Wechselrichters. Auch der Umsetzer, der die Leistung an den Wechselrichter und die Hilfsleistungsversorgung liefert, muss die Leistung nicht an den Wechselrichter liefern. Da der Umsetzer jedoch fortlaufend die Leistung an die Hilfsleistungsversorgung liefern muss, setzt der Umsetzer den Betrieb fort und setzt die Leistungsversorgung an die Hilfsleistungsversorgung fort.
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Jedoch stoppt der Umsetzer, der die Leistung an den Wechselrichter liefert, in einem Fall wie in
JP 2007 - 282 434 A , in dem der Betrieb durch Bilden der Phasendifferenz in dem Träger zwischen den Umsetzern durchgeführt wird und der Trägerphasendifferenzbetrieb zum Reduzieren der Oberschwingungen, die erzeugt werden, durchgeführt wird, und somit ist eine Beziehung der Phasendifferenz in der gesamten Anordnung nicht erfüllt, wenn ein Stufe-AUS-Befehl eingegeben wird. Zusätzlich erhöht sich ein Oberschwingungsrauschen auf der Seite der Leistungsversorgung und es besteht die Möglichkeit, den Betrieb der Infrastruktur wie beispielsweise einer Schutzvorrichtung, die auf einer Strecke angeordnet ist, auf dem der Zug fährt, zu beeinflussen.
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Die Druckschrift
DE 694 20 665 T3 zeigt eine Elektrofahrzeug-Steuereinrichtung und einen Elektromotor, der mit den Wechselspannungsanschlüssen des Wechselrichters verbunden ist, um von der zweiten Wechselspannung angetrieben zu werden. Weiter beschreibt die
DE 694 20 665 T3 , dass jedes Fahrzeug mit einem Stromabnehmer zur Aufnahme von Wechselspannung von einer Wechselspannungs-Oberleitung ausgerüstet ist. Weiter betrifft die
DE 694 20 665 T3 einen Transformator zum Heruntertransformieren der durch den Stromabnehmer abgenommenen Wechselspannung, einem Spannungsquellen-Wandler, der auf der Sekundärseite des Transformators vorgesehen ist, um Eingangswechselspannung in Gleichspannung zu wandeln und einem VVVF-Wechselrichter, der an die Ausgangsseite eines Spannungsquellen-PWM-Wandlers angeschlossen ist, sowie einem Elektromotor, der von dem VVVF-Wechselrichter angetrieben wird. Zusätzlich ist in der Druckschrift
DE 694 20 665 T3 in einem ersten und vierten Fahrzeug die Hilfsspannungsquelle an die Ausgangsseite des Spannungsquellen- Wandlers angeschlossen. Weiter beschreibt die
DE 694 20 665 T3 , dass jede der Hilfsspannungsquellen die jeweiligen Lasten, die aus der Fahrzeuginnenbeleuchtung, der Klimaanlage und den Geräte-Kühlventilatoren etc. bestehen, mit Spannung versorgt. Weiter zeigt die
DE 694 20 665 T3 den Betrieb des Spannungsquellen-PWM-Wandlers eines jeden Fahrzeugs. Im Detail zeigt die
DE 694 20 665 T3 , dass der Zeitpunkt des Schaltvorgangs durch die Pulsweiten-Modulations-Steuerung bestimmt wird, die auf den PWM-Trägerwellen beruht. Weiter zeigt die
DE 694 20 665 T3 Phasenwinkel der Trägerwellen, die zwischen den Fahrzeugen um jeweils 22.5° verschoben sind. Ferner zeigt die
DE 694 20 665 T3 eine Verschiebung von 90° zwischen den Phasenwinkeln der PWM-Trägerwellen in jedem Fahrzeug und zeigt eine PWM-Steuerung in insgesamt acht Wandlern durch die PWM-Trägerwellen, die gegeneinander um 22.5° phasenverschoben sind.
DE 694 20 665 T3 zeigt weiter die Hilfsspannungsquellen in dem ersten und dem vierten Fahrzeug. Ferner zeigt
DE 694 20 665 T3 ein zweites Fahrzeugs und drittes Fahrzeug, in denen die Hilfsspannungsquelle nicht angeschlossen ist.
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Die Druckschrift
DE 10 2015 205 846 A1 zeigt in einem Fall, in dem die Steuerung eines Leistungsumsetzers geändert wird, ein Verfahren zum Auswählen eines Leistungsumsetzers, dessen Steuerung geändert werden soll, während ein Anstieg in einer Oberschwingungskomponente auf einer Leistungsversorgungsseite gesteuert wird. Weiter zeigt der Schienenwagen mit dem Leistungsumsetzer der
DE 10 2015 205 846 Aleinen Wechselrichter und einen Umsetzer, während eine Phasendifferenzsteuerung auf den Zug angewendet wird.
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Ein Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die Oberschwingungskomponenten, die auf einer Seite einer Leistungsversorgung erzeugt werden, auch dann zu reduzieren, wenn ein Zug ausrollt oder hält, ohne dass ein Antriebsbefehl zum Antreiben oder Bremsen durch den Zug ausgegeben wird.
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Für das obige Problem umfasst die vorliegende Erfindung einen Pantographen, der eine Zufuhr einer Wechselspannungsleistung aus einer Oberleitung aufnimmt, einen Transformator, der die über den Pantographen aufgenommene Wechselstromleistung transformiert, mehrere Leistungsumsetzungseinheiten, die einen Leistungsversorgungs-Umsetzer zum Umsetzen der von dem Transformator erhaltenen Wechselstromleistung in eine Gleichstromleistung und einen Motorantriebs-Umsetzer zum Umsetzen der Gleichstromleistung, die aus dem Leistungsversorgungs-Umsetzer erhalten wird, in die Wechselstromleistung und zum Antreiben eines Motors, und/oder eine Hilfsleistungsversorgung, die die Gleichstromleistung, die aus einer Gleichstromeinheit der Leistungsumsetzungseinheit erhalten wird, in die Wechselstromleistung umsetzt, um eine Hilfsvorrichtung anzutreiben. In dem Fahrzeugantriebssystem arbeiten die mehreren Leistungsversorgungs-Umsetzer in den mehreren Leistungsumsetzungseinheiten, um eine vorbestimmte Differenz in einer Trägerphase bereitzustellen. Die mehreren Leistungsumsetzungseinheiten umfassen eine erste Leistungsumsetzungseinheit 5a, die die Gleichstromleistung an die Hilfsleistungsversorgung liefert, und eine zweite Leistungsumsetzungseinheit 5b, die die Gleichstromleistung nicht an die Hilfsleistungsversorgung liefert, und dann, wenn ein AUS-Befehl als ein Antriebsbefehl des organisierten Zuges eingegeben wird und ein EIN-Befehl als ein Betriebsbefehl der Hilfsleistungsversorgung eingegeben wird, wird die Gleichstromleistung an die Hilfsleistungsversorgung durch Betreiben eines Leistungsversorgungs-Umsetzers der ersten Leistungsumsetzungseinheit geliefert, und/oder ein Leistungsversorgungs-Umsetzer der zweiten Leistungsumsetzungseinheit wird betrieben.
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Durch Anwenden der vorliegenden Erfindung kann ein Fahrzeugantriebssystem bereitgestellt werden, um Oberschwingungen, die auf der Seite der Leistungsversorgung überlagert sind, auch dann zu reduzieren, wenn der Zug ausrollt oder hält.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Darstellung einer beispielhaften Struktur eines Fahrzeugantriebssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine Darstellung eines beispielhaften Phasendifferenzbetriebs gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 3 ist eine Darstellung von Oberschwingungen, die erzeugt werden, wenn der Phasendifferenzbetrieb ausgeführt wird;
- 4 ist eine Darstellung eines Steuerungsablaufs eines Bordcontrollers gemäß der vorliegenden Erfindung; und
- 5 ist eine Darstellung einer beispielhaften Struktur eines Fahrzeugantriebsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Unten werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genau beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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In 1 ist eine beispielhafte Struktur eines Fahrzeugantriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das Fahrzeugantriebssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst beispielsweise einen Pantographen 1, der an einem organisierten Zug montiert ist, der durch Kuppeln von neun Wagen gebildet ist, und eine Wechselstromleistung aus einer Oberleitung aufnimmt, einen Transformator 2, der die aufgenommene Wechselstromleistung transformiert, einen Umsetzer (Leistungsversorgungs-Umsetzer) 3, der an einer Seite einer Sekundärwicklung des Transformators 2 angeschlossen ist und die Wechselstromleistung in eine Gleichstromleistung umsetzt und sie an eine Gleichstromeinheit ausgibt, einen Motor 6, der das Fahrzeug antreibt, einen Wechselrichter (Motorantriebs-Umsetzer) 4, der die Gleichstromleistung, die von dem Umsetzer 3 ausgegeben wird, in die Wechselstromleistung umsetzt und den Motor antreibt, eine Leistungsumsetzungseinheit 5, die den Umsetzer 3 und den Wechselrichter 4 umfasst, eine Hilfsleistungsversorgung (APS) 7, die die Gleichstromleistung, die von dem Umsetzer 3 ausgegeben wird, in die Wechselstromleistung mit konstanter Spannung und konstanter Frequenz umsetzt und die Wechselstromleistung an eine Hilfsvorrichtung einer Beleuchtung und einer Klimaanlage in dem Fahrzeug liefert, ein Führerhaus 9, in dem ein Fahrer einen Antriebsbefehl für den organisierten Zug und einen Betriebsbefehl für die Hilfsleistungsversorgung eingibt, und einen Fahrzeugcontroller 8, der einen Betriebsbefehl für den Umsetzer und den Wechselrichter an jede Leistungsumsetzungseinheit entsprechend dem Befehl aus dem Führerhaus ausgibt.
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Ein Fahrzeug 1 weist den Pantographen 1, der auf dem Dach montiert ist, und den Transformator 2 und die Hilfsleistungsversorgungen 7, die unter dem Boden montiert sind, auf. Ein Ende einer Primärwicklung des Transformators 2 ist mit dem Pantographen verbunden und ein anderes Ende ist über ein Rad mit der Masseseite verbunden. Zudem ist eine Seite der Sekundärwicklung des Transformators 2 mit den Umsetzern, die an den Wagen 2 und 3 montiert sind, verbunden.
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Der Wagen 2 weist den Umsetzer 3, den Wechselrichter 4 und die mehreren Motoren 6 auf, die unter dem Boden montiert sind. Ähnlich wie der Wagen 2, weist der Wagen 3 den Umsetzer 3, den Wechselrichter 4, und die mehreren Motoren 6 auf, die unter dem Boden montiert sind. Hier kann die Hilfsleistungsversorgung 7, die an dem Wagen 1 montiert ist, mit den Gleichstromeinheiten der Leistungsumsetzungseinheiten 5 der Wagen 2 und 3 verbunden sein und hat die Funktion, eine Leistungsumsetzungseinheit auszuwählen, um die Gleichstromleistung aus den Leistungsumsetzungseinheiten 5 des Wagens 2 oder des Wagens 3 zu empfangen. Die Hilfsleistungsversorgung 7 empfängt normalerweise die Leistungsversorgung aus der Leistungsumsetzungseinheit 5 des Wagens 2. Wenn die Hilfsleistungsversorgung 7 die Leistungsversorgung aus der Leistungsumsetzungseinheit 5 jedoch nicht empfangen kann, wie beispielsweise in einem Fall, in dem die Leistungsumsetzungseinheit 5 des Wagens 2 ausgefallen ist, und in einem Fall, in dem eine Leistungsversorgungsleitung, die mit der Leistungsumsetzungseinheit 5 verbunden ist, unterbrochen ist, kann die Hilfsleistungsversorgung 7 die Versorgung mit der Gleichstromleistung aus der Leistungsumsetzungseinheit 5 des anderen Wagens (Wagen 3) empfangen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Hilfsleistungsversorgung 7, die an dem Wagen 1 montiert ist, mit den Leistungsumsetzungseinheiten 5 der Wagen 2 und 3 verbunden. Jedoch kann die Hilfsleistungsversorgung 7 mit einer einzelnen Leistungsumsetzungseinheit verbunden sein.
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Ähnlich wie der Wagen 1 weist ein Wagen 4 den Pantographen 1, der auf dem Dach montiert ist, und den Transformator 2 und die Hilfsleistungsversorgung 7, die unter dem Boden sind, auf. Ein Ende einer Primärwicklung des Transformators 2 ist mit dem Pantographen verbunden und ein anderes Ende ist über ein Rad mit der Masseseite verbunden. Zudem ist eine Seite einer Sekundärwicklung des Transformators 2 mit einem Umsetzer verbunden, der an einem Wagen 5 montiert ist. Zusätzlich kann die Hilfsleistungsversorgung 7 mit den Leistungsumsetzungseinheiten 5, die an den Wagen 3 und 5 montiert sind, verbunden sein und hat die Funktion, die Leistungsumsetzungseinheit auszuwählen, die die Versorgung mit Gleichstromleistung aus dem Wagen 3 oder dem Wagen 5 empfängt. Die Hilfsleistungsversorgung 7 empfängt normalerweise die Versorgung mit der Gleichstromleistung aus dem Wagen 5 und empfängt die Versorgung mit der Gleichstromleistung aus dem Wagen 3, wenn die Leistungsumsetzungseinheit des Wagens 5 eine Anomalie aufweist. Die Hilfsleistungsversorgung 7 kann mit einer einzelnen Leistungsumsetzungseinheit verbunden sein.
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Ähnlich wie die Wagen 2 und 3 weisen die Wagen 5, 7 und 8 die Umsetzer 3, die Wechselrichter 4 und die mehreren Motoren 6 auf, die unter dem Boden montiert sind. Ähnlich die Wagen 1 und 4 weist ein Wagen 9 den Pantographen 1, der auf dem Dach montiert ist, und den Transformator 2 und die Hilfsleistungsversorgung 7, die unter dem Boden montiert sind, auf. Es wird angenommen, dass bei einem Wagen 6 die Vorrichtungen nicht montiert sind. Zusätzlich kann die Hilfsleistungsversorgung 7 des Wagens 9 mit den Leistungsumsetzungseinheiten 5, die an den Wagen 7 und 8 montiert sind, verbunden sein und hat die Funktion, die Leistungsumsetzungseinheit auszuwählen, um die Versorgung mit der Gleichstromleistung aus dem Wagen 7 oder dem Wagen 8 zu empfangen. Die Hilfsleistungsversorgung 7 empfängt normalerweise die Versorgung mit der Gleichstromleistung aus dem Wagen 8 und empfängt die Versorgung mit der Gleichstromleistung aus dem Wagen 7, wenn die Leistungsumsetzungseinheit des Wagens 8 eine Anomalie aufweist. Die Hilfsleistungsversorgung 7 kann mit einer einzelnen Leistungsumsetzungseinheit verbunden sein.
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Als nächstes wird ein Zustand, in dem Oberschwingungen niedriger Ordnung in einem Fall, in dem eine Phasendifferenzsteuerung in der in 1 dargestellten Anordnung durchgeführt wird, erzeugt werden, unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben. Zuerst wird die Phasendifferenzsteuerung unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Der Umsetzer 3, der in jedem Wagen montiert ist, wird mit dem gleichen Träger fs betrieben und wird durch Bereitstellen einer Differenz zwischen den Phasen so betrieben, dass jeder Umsetzer 3 eine vorbestimmte Phasendifferenz zu anderen Umsetzern aufweist. Die Phasendifferenzsteuerung wird wie folgt durchgeführt. Eine Phasendifferenz von 90 Grad zwischen den Trägern der Umsetzer 3 der Wagen 2 und 3, die mit dem Transformator 2 des Wagens 1 verbunden sind, bereitgestellt, und eine Phasendifferenz von 90 Grad wird zwischen Trägern der Umsetzer 3 der Wagen 7 und 8, die mit dem Transformator 2 des Wagens 9 verbunden sind, bereitgestellt. Zusätzlich wird eine Phasendifferenz von 45 Grad zwischen den Transformatoren der Wagen 1 und 9 und eine Phasendifferenz von 22,5 Grad zwischen den Transformatoren der Wagen 1, 4 und 9 bereitgestellt.
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Wenn diese Phasendifferenzsteuerung durchgeführt wird, liegen Frequenzkomponenten 2fs, die die doppelte Trägerfrequenz fs aufweisen, zwischen den Umsetzern der Wagen 2 und 3 und zwischen den Umsetzern der Wagen 7 und 8, bei denen die Phasendifferenz von 90 Grad vorgesehen ist, jeweils bei Phasendifferenzen von 180 Grad. Daher löschen die Frequenzkomponenten 2fs einander aus. Zusätzlich liegen Frequenzkomponenten 4fs, die das Vierfache von denjenigen zwischen den Transformatoren der Wagen 1 und 9, bei denen die Phasendifferenz von 45 Grad vorgesehen ist, betragen, bei der Phasendifferenz von 180 Grad. Daher löschen sie einander aus. Zusätzlich liegt eine Frequenzkomponente 8fs, die das Achtfache der Frequenz zwischen den Transformatoren der Wagen 1, 4 und 9, in denen die Phasendifferenz von 22,5 Grad vorgesehen ist, aufweist, bei der Phasendifferenz von 180 Grad. Daher löscht die Frequenzkomponente 8fs des Wagens 4 einen Teil der von den Wagen 1 und 9 erzeugten Frequenzkomponente 8fs aus.
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Als Ergebnis löschen die doppelten Frequenzkomponenten, die auf der Seite der Leistungsversorgung auftreten, einander zwischen den Umsetzern der Wagen 2 und 3 und zwischen den Umsetzern der Wagen 7 und 8 auf und sind auf die Oberschwingungen reduziert, die durch den Umsetzer 3 des Wagens 5 erzeugt werden. Zudem löschen die vierfachen Frequenzkomponenten, die auf der Seite der Leistungsversorgung auftreten, einander zwischen den Transformatoren der Wagen 1 und 9 auf und sind auf die Oberschwingungen reduziert, die durch den Umsetzer 3 des Wagens 5 erzeugt werden. Da zudem die Oberschwingungen, die von dem Umsetzer des Wagens 5 erzeugt werden, einen Teil der Oberschwingungen, die von den Transformatoren der Wagen 1 und 9 erzeugt werden, in Bezug auf die achtfache Frequenzkomponente auf der Seite der Leistungsversorgung auslöschen, taucht ein Teil der Oberschwingungen, die von den Transformatoren der Wagen 1 und 9 erzeugt werden, auf der Seite der Leistungsversorgung auf. Auf diese Weise kann dann, wenn die Phasendifferenzsteuerung angewendet wird, eine Amplitude der Oberschwingungen, die auf der Seite der Leistungsversorgung auftauchen, kleiner sein als in einem Fall, in dem die Phasendifferenzsteuerung nicht angewendet wird.
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Hierbei umfasst als die in 1 dargestellte Anordnung die Anordnung, bei der die Anzahl der Leistungsumsetzungseinheiten von der Anzahl der Hilfsleistungsversorgungen verschieden ist, die Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung an die Hilfsleistungsversorgung liefert, und die Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung nicht an die Hilfsleistungsversorgung liefert. In dieser Anordnung arbeitet dann, wenn ein AUS-Befehl des Antriebsbefehls (Beschleunigungsbefehls oder Verzögerungsbefehls), der aus dem Führerhaus eingegeben wird, über den Bordcontroller an jede Leistungsumsetzungseinheit übertragen worden ist, die Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung an die Hilfsleistungsversorgung liefert, weiter und die Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung nicht an die Hilfsleistungsversorgung liefert, stoppt den Betrieb, weil die Last null wird. Daher tritt das Problem auf, dass die Phasendifferenzen zwischen den Umsetzern und den Transformatoren, die wie in 2 dargestellt eingestellt sind, nicht aufrechterhalten werden können und die Oberschwingungen, die auf der Seite der Leistungsversorgung erzeugt werden, steigen. Daher werden in der vorliegenden Erfindung auch dann, wenn der AUS-Befehl des Antriebsbefehls (Beschleunigungsbefehls oder Verzögerungsbefehls), der aus dem Führerhaus eingegeben wird, über den Bordcontroller an jede Leistungsumsetzungseinheit übertragen worden ist, der Betrieb der Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung an den Wechselrichter und die Hilfsleistungsversorgung liefert, und der Betrieb der Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung nicht an die Hilfsleistungsversorgung liefert, (der Leistungsumsetzungseinheit, die Leistung an den Wechselrichter liefert) fortgesetzt. Dementsprechend werden die Phasendifferenzen zwischen den Umsetzern und den Transformatoren, die wie in 2 dargestellt eingestellt sind, aufrechterhalten und die Zunahme in den Oberschwingungen, die auf der Seite der Leistungsversorgung erzeugt werden, kann verhindert werden.
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Ein spezifisches Steuerverfahren für den Bordcontroller wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Zunächst werden der Antriebsbefehl des Motors zum Antreiben eines Fahrzeugs und der Betriebsbefehl der Hilfsleistungsversorgung aus dem Führerhaus empfangen (S501). Als Nächstes wird bestimmt, ob der eingegebene Antriebsbefehl ein AUS-Befehl ist (S502). Wenn hierbei der Antriebsbefehlsein EIN-Befehl ist, d. h. ein Befehl zum Ausgeben eines Beschleunigungs- und Verzögerungsdrehmoment aus dem Motor ist, gibt der Bordcontroller den Betriebsbefehl gemäß dem Antriebsbefehl an jede Leistungsumsetzungseinheit aus und veranlasst, dass alle Wechselrichter und Umsetzer in einem Betriebszustand sind (S505).
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Wenn der Antriebsbefehl der AUS-Befehl ist, d. h. ein Befehl, der nicht bezweckt, das Beschleunigungs- und Verzögerungsdrehmoment aus dem Motor auszugeben, schreitet die Prozedur zu S503 fort. Es wird in S503 bestimmt, ob der Betriebsbefehl der Hilfsleistungsversorgung, der aus dem Führerhaus eingegeben wird, der AUS-Befehl ist (S503). Wenn hierbei der eingegebene Betriebsbefehl der Hilfsleistungsversorgung der AUS-Befehl ist, d. h. der Betriebsbefehl, der bezweckt, dass die Leistungsversorgung von der Hilfsleistungsversorgung zu der Hilfsvorrichtung gestoppt wird, sendet der Bordcontroller einen Befehl, um den Betrieb aller Wechselrichter und Umsetzer zu stoppen, an jede Leistungsumsetzungseinheit (S504).
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Wenn hierbei der eingegebene Betriebsbefehl der Hilfsleistungsversorgung der EIN-Befehl ist, d. h. der Betriebsbefehl, der bezweckt, dass die Leistungsversorgung von der Hilfsleistungsversorgung zu der Hilfsvorrichtung fortgesetzt wird, sendet der Bordcontroller einen Befehl, um alle Wechselrichter zu stoppen und den Betrieb aller Umsetzer fortzusetzen, an jede Leistungsumsetzungseinheit (S506).
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Wenn der Befehl empfangen wird, alle Wechselrichter zu stoppen und den Betrieb aller Umsetzer fortzusetzen, führt die Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung an den Wechselrichter und die Hilfsleistungsversorgung liefert, eine Steuerung aus, um eine konstante Spannung der Gleichstromeinheit aufrechtzuerhalten, indem die durch die Hilfsvorrichtung verbrauchte Leistung aus dem Umsetzer ausgegeben wird. Wenn der Befehl empfangen wird, alle Wechselrichter zu stoppen und den Betrieb aller Umsetzer fortzusetzen, stoppt die Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung nicht an die Hilfsleistungsversorgung liefert, (die Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung an den Wechselrichter liefert) andererseits den Wechselrichter, der eine alleinige Last ist. Deshalb betreibt die Leistungsumsetzungseinheit den Umsetzer in einem Zustand, in dem die Last null ist. Das heißt, der Betrieb wird so durchgeführt, dass die Ausgangsleistung des Umsetzers null wird, oder die Steuerung wird so durchgeführt, dass die Spannung der Gleichstromeinheit aufrechterhalten wird.
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In 4 ist ein Beispiel beschrieben, in dem der Bordcontroller den Befehl zum Stoppen/Betreiben von Wechselrichtern und Umsetzern an jede Leistungsumsetzungseinheit sendet. Eine Bestimmungsverarbeitung ähnlich der in 4 kann basierend auf dem Antriebsbefehl und dem Betriebsbefehl der Hilfsleistungsversorgung, die aus dem Führerhaus erhalten werden, durchgeführt werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann selbst dann, wenn der Antriebsbefehl AUS lautet und der Zug ausrollt oder hält, die Phasendifferenzsteuerung jedes Umsetzers fortgesetzt werden und die auf der Seite der Leistungsversorgung überlagerten Oberschwingungen können verringert werden.
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Zweite Ausführungsform
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In der ersten Ausführungsform ist eine Ausführungsform des Fahrzeugantriebssystems beschrieben worden, die die für den Betrieb des organisierten Zuges nötige Leistung über den Pantographen 1 aus der Oberleitung bezieht. In der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch ein Fahrzeugantriebssystem beschrieben, das eine Leistungserzeugungseinheit 10, die in dem organisierten Zug montiert ist, umfasst und den organisierten Zug unter Verwendung der Leistung, die von der Leistungserzeugungseinheit erzeugt wird, betreiben kann, wenn die Leistung nicht aus der Oberleitung erhalten werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform haben Vorrichtungen, die mit ähnlichen Symbolen wie die in der ersten Ausführungsform bezeichnet sind, Funktionen, die denen in der ersten Ausführungsform ähnlich sind, und führen einen Betrieb aus, der dem in der ersten Ausführungsform ähnlich ist.
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Wie in 5 dargestellt weist das Fahrzeugantriebssystem gemäß der zweiten Ausführungsform die Leistungserzeugungseinheiten auf, die jeweils an Wagen 2, 3, 5, 7 und 8 montiert sind. Die Leistungserzeugungseinheit umfasst einen Dreiphasen-Wechselstromgenerator und verbindet die Dreiphasen-Wechselstromleistung mit drei Phasen von vier Phasen des Umsetzers. Die Leistungsumsetzungseinheit wählt die Wechselstrom-Leistungsversorgung aus der Oberleitung oder der Leistungserzeugungseinheit. Wenn die Versorgung mit der Dreiphasen-Wechselstromleistung aus der Leistungserzeugungseinheit erhalten wird, stoppt der Umsetzer einen Betrieb eines Schaltelements zum Bilden einer Phase, die nicht mit dem Dreiphasen-Wechselstromgenerator verbunden ist, und betreibt das Schaltelement für die drei Phasen, die mit dem Dreiphasen-Wechselstromgenerator verbunden sind und setzt die Dreiphasen-Wechselstromleistung in die Gleichstromleistung um.
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Ähnlich wie in der ersten Ausführungsform kann in dem Fahrzeugantriebssystem gemäß der zweiten Ausführungsform auch dann, wenn der Antriebsbefehl AUS lautet und der Zug ausrollt oder stoppt, die Phasendifferenzsteuerung jedes Umsetzers fortgesetzt werden und die Oberschwingungen, die auf der Seite der Leistungsversorgung überlagert sind, können verringert werden.
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Wenn die mehreren Leistungsumsetzungseinheiten die Wechselstromleistung aus der Oberleitung aufnehmen und wenn der AUS-Befehl als Antriebsbefehl eingegeben wird und der EIN-Befehl als Betriebsbefehl der Hilfsleistungsversorgung eingegeben wird, wird die Gleichstromleistung an die Hilfsleistungsversorgung durch Betreiben des Umsetzers der Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung an den Wechselrichter und die Hilfsleistungsversorgung liefert, geliefert und der Umsetzer der Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung nicht an die Hilfsleistungsversorgung liefert, (der Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung an den Wechselrichter liefert) wird betrieben. Wenn der organisierte Zug durch Empfangen der Versorgung mit Dreiphasen-Wechselstromleistung, die von der Leistungserzeugungseinheit erzeugt wird, betrieben wird, ohne die Versorgung mit der Wechselstromleistung aus der Oberleitung zu empfangen, und wenn der AUS-Befehl als Antriebsbefehl eingegeben wird und der EIN-Befehl als Betriebsbefehl der Hilfsleistungsversorgung eingegeben wird, wird die Gleichstromleistung an die Hilfsleistungsversorgung durch Betreiben des Umsetzers der Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung an den Wechselrichter und die Hilfsleistungsversorgung liefert, geliefert und der Umsetzer der Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung nicht an die Hilfsleistungsversorgung liefert, (der Leistungsumsetzungseinheit, die die Leistung an den Wechselrichter liefert) kann gestoppt werden. Wenn die Leistungsumsetzungseinheit die Versorgung mit der Wechselstromleistung aus der Oberleitung nicht empfängt, werden die Oberschwingungen nicht auf die Oberleitung übertragen. Daher ist es nicht notwendig, die Phasendifferenzsteuerung, die in 2 dargestellt ist, fortzusetzen. Durch Stoppen des Umsetzers auf diese Weise wird die Betriebszeit des Umsetzers reduziert. Daher können die Verluste, die durch den Schaltbetrieb des Umsetzers verursacht werden, reduziert werden.
