DE112018008148T5

DE112018008148T5 - Leistungsumwandlungsvorrichtung und trennerfassungsverfahren

Info

Publication number: DE112018008148T5
Application number: DE112018008148.6T
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Chiba
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2021-08-05
Also published as: JP7034331B2; WO2020105080A1; JPWO2020105080A1

Abstract

Eine Leistungsumwandlungsvonichtung (1) umfasst Filterkondensatoren (FC1, FC2), Leistungswandler (11, 12), eine gemeinsame Entladungsschaltung (15), die die Filterkondensatoren (FC1, FC2) entlädt, eine Bestimmungseinrichtung (17), die bestimmt, ob die Leistungswandler (11, 12) elektrisch von einer Leistungsquelle getrennt sind, und einen Trenndetektor (18), der basierend auf Spannungen der Filterkondensatoren (FC1, FC2) eine Anwesenheit oder Abwesenheit einer Trennung in einer Schaltung von jedem der Filterkondensatoren (FC1, FC2) zu der gemeinsamen Entladungsschaltung (15) bestimmt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leistungsumwandlungsvonichtung und ein Trennerfassungsverfahren.
Technologischer Hintergrund
Einige elektrische Schienenfahrzeuge sind jeweils mit einer Leistungsumwandlungsvonichtung ausgerüstet, die eine Leistung, die von einer Unterstation durch eine Oberleitung geliefert wird, in eine gewünschte Wechselstrom-(AC-)Leistung wandelt und die gewandelte Leistung an einen Elektromotor liefert. Die Patentliteratur 1 offenbart ein Beispiel dieses Typs einer Leistungsumwandlungsvonichtung. Diese Leistungsumwandlungsvonichtung umfasst (i) Filterkondensatoren, (ii) Leistungswandler, die jeweils primäre Anschlüsse umfassen, die mit einem der Filterkondensatoren verbunden sind, und die eine Gleichstrom-(DC-)Spannung, die an den einen der Filterkondensatoren angelegt wird, in eine gewünschte AC-Spannung wandeln, um die AC-Spannung an einen Elektromotor zu liefern, der mit sekundären Anschlüssen verbunden ist, und (iii) eine Entladungsschaltung, die sich die Filterkondensatoren teilen und die die Filterkondensatoren entlädt.
Zitatliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer 2001-145208
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die Leistungsumwandlungsvonichtung, die in der Patentliteratur 1 offenbart ist, umfasst ferner Dioden für eine Rückstromprävention bzw. -verhinderung. Die Anode von jeder Diode ist mit dem entsprechenden einen der Filterkondensatoren verbunden, und die Kathode von jeder Diode ist gemeinsam mit der Entladungsschaltung verbunden. Die Filterkondensatoren, die von der Leistungsumwandlungsvonichtung umfasst sind, die an einem elektrischen Schienenfahrzeug montiert ist, werden auf eine hohe Spannung geladen. Demgemäß wird die Wartungsarbeit während einer Durchführung einer Wartungsarbeit an der Leistungsumwandlungsvorrichtung durchgeführt, nachdem ein Entladungsschalter betätigt ist, um die Entladungsschaltung zum Entladen der Filterkondensatoren zu betreiben. Wenn einige Teile der Dioden, die von dieser Leistungsumwandlungsvonichtung umfasst sind, einen Leerlauffehler aufweisen, werden Filterkondensatoren, die mit den Dioden verbunden sind, die den Leerlauffehler aufweisen, nicht entladen, selbst wenn die Entladungsschaltung betätigt wird. Da diese Leistungsumwandlungsvonichtung keine Funktion zum Bestimmen aufweist, ob ein Leerlauffehler einer Diode auftritt, wird ein Arbeiter, der die Wartungsarbeit durchführt, nicht über die Anwesenheit eines nicht entladenen Filterkondensators benachrichtigt. Demgemäß entsteht ein Problem dahingehend, dass der Arbeiter die Wartungsarbeit nicht in Sicherheit durchführen kann.
In Anbetracht der vorerwähnten Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Anwesenheit oder Abwesenheit einer Trennung in einer Schaltung von jedem Filterkondensator zu einer gemeinsamen Entladungsschaltung zu bestimmen.
Lösung des Problems
Um die zuvor erwähnte Aufgabe zu erzielen, umfasst die Leistungsumwandlungsvonichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung Leistungswandler, Filterkondensatoren, zumindest ein Schütz, eine gemeinsame Entladungsschaltung, die sich die Filterkondensatoren teilen, eine Bestimmungseinrichtung und einen Trenndetektor. Jeder der Leistungswandler wandelt, in eine Gleichstrom-(DC-)Leistung oder Wechselstrom-(AC-)Leistung, eine DC-Leistung, die von einer Leistungsquelle über primäre Anschlüsse geliefert wird, und liefert die gewandelte Leistung an eine Last, die mit sekundären Anschlüssen verbunden ist. Jeder der Filterkondensatoren ist zwischen primären Anschlüssen des entsprechenden einen der Leistungswandler verbunden. Das zumindest eine Schütz verbindet elektrisch zumindest einen der Leistungswandler mit der Leistungsquelle oder trennt es davon. Die gemeinsame Entladungsschaltung ist mit den Filterkondensatoren verbunden und entlädt die Filterkondensatoren. Die Bestimmungseinrichtung bestimmt, ob die Leistungswandler elektrisch von der Leistungsquelle getrennt sind. Wenn die Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Leistungswandler elektrisch von der Leistungsquelle getrennt sind, bestimmt der Trenndetektor basierend auf Spannungen der Filterkondensatoren eine Anwesenheit oder Abwesenheit einer Trennung in einer Schaltung von jedem der Filterkondensatoren zu der gemeinsamen Entladungsschaltung.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Anwesenheit oder Abwesenheit einer Trennung in einer Schaltung von jedem der Filterkondensatoren zu der gemeinsamen Entladungsschaltung basierend auf den Spannungen der Filterkondensatoren bestimmt werden.
Figurenliste

1 stellt ein Blockdiagramm einer Leistungsumwandlungsvonichtung gemäß einer Ausfuhrungsform 1 der vorliegenden Offenbarung dar;
2 stellt eine Zeichnung dar, die ein Beispiel einer Montage der Leistungsumwandlungsvonichtung gemäß der Ausfuhrungsform 1 an einem elektrischen Schienenfahrzeug veranschaulicht;
3 stellt ein Flussdiagramm eines Betriebs bzw. einer Arbeitsweise zum Bestimmen der Anwesenheit oder Abwesenheit der Trennung dar, wobei der Betrieb durch die Leistungsumwandlungsvonichtung gemäß der Ausführungsform 1 durchgeführt wird;
4 stellt ein Blockdiagramm einer Leistungsumwandlungsvonichtung gemäß einer Ausfuhrungsform 2 der vorliegenden Offenbarung dar;
5 stellt ein Flussdiagramm eines Betriebs zum Bestimmen der Anwesenheit oder Abwesenheit der Trennung dar, wobei der Betrieb durch die Leistungsumwandlungsvonichtung gemäß der Ausfuhrungsform 2 durchgeführt wird;
6 stellt ein Flussdiagramm eines Betriebs zum Bestimmen der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Trennung dar, wobei der Betrieb durch eine Leistungsumwandlungsvonichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird; und
7 stellt eine Zeichnung dar, die ein Beispiel einer Art einer Montage der Leistungsumwandlungsvonichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung an einem elektrischen Schienenfahrzeug veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Leistungsumwandlungsvonichtungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden Komponenten, die die gleichen oder die äquivalent sind, dem gleichen Bezugszeichen zugeordnet.
Ausführungsform 1
Ein elektrisches Schienenfahrzeug ist mit einer Leistungsumwandlungsvonichtung ausgerüstet, die (i) eine DC-Leistung, die von einer Unterstation durch eine Oberleitung geliefert wird, in eine AC-Leistung wandelt und die (ii) die AC-Leistung an einen Elektromotor liefert. Eine Leistungsumwandlungsvonichtung 1 gemäß einer Ausführungsform 1, die in 1 veranschaulicht ist, wandelt die gelieferte DC-Leistung in eine AC-Leistung zum Antreiben von Elektromotoren 51 und 52, und liefert die AC-Leistung an die Elektromotoren 51 und 52. 2 veranschaulicht ein Beispiel einer Montage der Leistungsumwandlungsvonichtung 1 an dem elektrischen Schienenfahrzeug. 2 veranschaulicht ein Beispiel eines DC-Versorgungssystems. Ein Stromabnehmer 4 erlangt bzw. gewinnt eine DC-Leistung von der Unterstation über eine Oberleitung 3 und liefert die erlangte Leistung an die Leistungsumwandlungsvonichtung 1 über eine Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5. Der Stromabnehmer 4 entspricht einer Leistungsquelle, die eine Leistung an die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 liefert. Die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 wird durch einen nicht veranschaulichten Schutzschaltungsregler gesteuert und verbindet elektrisch den Stromabnehmer 4 und die Leistungsumwandlungsvonichtung 1 oder trennt die Leistungsumwandlungsvonichtung 1 elektrisch von dem Stromabnehmer 4. Die Elektromotoren 51 und 52 sind zum Beispiel als Dreiphasen-Induktionsmotoren eingerichtet. Wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 eine Leistung an die Elektromotoren 51 und 52 liefert, werden die Elektromotoren 51 und 52 angetrieben und ein Vorschub des elektrischen Schienenfahrzeugs wird erhalten.
Wie in 2 veranschaulicht, umfasst die Leistungsumwandlungsvonichtung 1 einen Positivelektroden-Eingangsanschluss 1a, der mit der Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 verbunden ist, und einen Negativelektroden-Eingangsanschluss 1b, der geerdet ist. Auch umfasst die Leistungsumwandlungsvonichtung 1 (i) Schütze MC1 und MC2, die jeweils ein Ende aufweisen, das mit dem Positivelektroden-Eingangsanschluss 1a verbunden ist; (ii) eine Filterdrosselspule FL1, die ein Ende aufweist, das mit einem anderen Ende des Schütz MC1 verbunden ist; (iii) eine Filterdrosselspule FL2, die ein Ende aufweist, das mit einem anderen Ende des Schütz MC2 verbunden ist; (iv) einen Filterkondensator FC1, der aufweist: ein Ende, das mit einem anderen Ende der Filterdrosselspule FL1 verbunden ist; und ein anderes Ende, das mit dem Negativelektroden-Eingangsanschluss 1b verbunden ist; und (v) einen Filterkondensator FC2, der aufweist: ein Ende, das mit einem anderen Ende der Filterdrosselspule FL2 verbunden ist, und ein anderes Ende, das mit dem negativen Eingangsanschluss 1b verbunden ist.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 umfasst ferner (i) einen Leistungswandler 11, der aufweist: primäre Anschlüsse, zwischen denen der Filterkondensator FC1 verbunden ist, und sekundäre Anschlüsse, von denen jeder mit dem Elektromotor 51 verbunden ist; (ii) einen Leistungswandler 12, der primäre Anschlüsse, zwischen denen der Filterkondensator FC2 verbunden ist, und sekundäre Anschlüsse aufweist, die jeweils mit dem Elektromotor 52 verbunden sind; und (iii) eine gemeinsame Entladungsschaltung 15, die die Filterkondensatoren FC1 und FC2 entlädt. Die Leistungsumwandlungsvonichtung 1 umfasst ferner (i) eine Diode D1 mit einer Anode, die mit einem Verbindungspunkt zwischen dem anderen Ende des Schütz MC1 und dem einen Ende der Filterdrosselspule FL1 verbunden ist, und mit einer Kathode, die mit der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 verbunden ist; (ii) eine Diode D2 mit einer Anode, die mit einem Verbindungspunkt zwischen dem anderen Ende des Schütz MC2 und dem einen Ende der Filterdrosselspule FL2 verbunden ist, und mit einer Kathode, die mit der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 verbunden ist, und (iii) eine Spannungsmesseinrichtung 13, die parallel mit dem Filterkondensator FC1 verbunden ist; und (iv) eine Spannungsmesseinrichtung 14, die parallel mit dem Filterkondensator FC2 verbunden ist.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 umfasst ferner (i) einen Schaltregler 16, der die Leistungswandler 11 und 12 steuert, (ii) eine Bestimmungseinrichtung 17, die bestimmt, ob die Leistungswandler 11 und 12 elektrisch von dem Stromabnehmer 4 getrennt sind, und (iii) einen Trenndetektor 18 der bestimmt, ob eine Trennung in einer Schaltung von den Filterkondensatoren FC1 und FC2 zu der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 auftritt.
Die Schütze MC1 und MC2 werden durch einen nicht veranschaulichten Schützregler geschlossen oder geöffnet. Wenn das Schütz MC1 geschlossen ist, sind die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 und die Filterdrosselspule FL1 elektrisch verbunden. Wenn die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 und das Schütz MC1 geschlossen sind, ist der Leistungswandler 11 elektrisch mit dem Stromabnehmer 4 verbunden. Wenn das Schütz MC2 geschlossen ist, sind die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 und die Filterdrosselspule FL2 elektrisch verbunden. Wenn die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 und das Schütz MC2 geschlossen sind, ist der Leistungswandler 12 elektrisch mit dem Stromabnehmer 4 verbunden. Wenn die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 und die Schütze MC1 und MC2 geschlossen sind, verringern die Filterdrosselspulen FL1 und FL2 harmonische Komponenten. Auch wird eine DC-Spannung an die Filterkondensatoren FC1 und FC2 angelegt. Wenn das Schütz MC1 geöffnet ist, sind die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 und die Filterdrosselspule FL1 auch elektrisch voneinander getrennt. Im Ergebnis ist der Leistungswandler 11 elektrisch von dem Stromabnehmer 4 getrennt. Wenn das Schütz MC2 geöffnet ist, sind die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 und die Filterdrosselspule FL2 elektrisch voneinander getrennt. Im Ergebnis ist der Leistungswandler 12 elektrisch von dem Stromabnehmer 4 getrennt.
Der Leistungswandler 11 wandelt die DC-Leistung, die über die primären Anschlüsse geliefert wird, in eine Dreiphasen-AC-Leistung und liefert die Dreiphasen-AC-Leistung an den Elektromotor 51, der mit jedem sekundären Anschluss verbunden ist. Der Leistungswandler 12 wandelt die DC-Leistung, die über die primären Anschlüsse geliefert wird, in eine Dreiphasen-AC-Leistung, und liefert die Dreiphasen-AC-Leistung an den Elektromotor 52, der mit jedem sekundären Anschluss verbunden ist. Die Leistungswandler 11 und 12 sind zum Beispiel als ein (Motorstrom-)Umrichter („(VVVF) inverter“) eingerichtet.
Die gemeinsame Entladungsschaltung 15 stellt eine Entladungsschaltung dar, die sich die Filterkondensatoren FC1 und FC2 teilen, und umfasst einen Widerstand R1 und einen Schalter SW1, die seriell verbunden sind. Der Schalter SW1 ist zum Beispiel als Messerschalter zum Entladen eingerichtet. Eine Bedienperson betätigt den Schalter SW1, der ein Messerschalter ist, zum Entladen manuell, wodurch der Schalter SW1 eingeschaltet oder ausgeschaltet wird. Wenn der Schalter SW1 in einem Zustand eingeschaltet wird, in welchem die Leistungswandler 11 und 12 elektrisch von dem Stromabnehmer 4 getrennt sind, entlädt die gemeinsame Entladungsschaltung 15 die Filterkondensatoren FC1 und FC2.
Die Diode D1 hindert einen Strom daran, von der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 zum Filterkondensator FC1 zurückzufließen, wenn der Schalter SW1 eingeschaltet ist. Die Diode D2 hindert einen Strom daran, von der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 zum Filterkondensator FC2 zurückzufließen, wenn der Schalter SW1 eingeschaltet ist.
Die Spannungsmesseinrichtung 13 misst einen Wert einer Zwischenanschlussspannung des Filterkondensators FC1 und liefert ein Signal, das den gemessenen Spannungswert angibt, an den Schaltregler 16 und die Bestimmungseinrichtung 17. Die Spannungsmesseinrichtung 14 misst einen Wert einer Zwischenanschlussspannung des Filterkondensators FC2 und liefert ein Signal, das den gemessenen Spannungswert angibt, an den Schaltregler 16 und die Bestimmungseinrichtung 17.
Ein Betriebsbefehl wird von einem nicht veranschaulichten Führerstand an den Schaltregler 16 geliefert. Der Betriebsbefehl umfasst einen Stromversorgungsbefehl, der eine Zielbeschleunigung des elektrischen Schienenfahrzeugs angibt, einen Bremsbefehl, der eine Zielverzögerung des elektrischen Schienenfahrzeugs angibt, oder dergleichen. Wie nachfolgend beschrieben, sendet der Schaltregler 16, in Übereinstimmung mit dem Betriebsbefehl, Schaltsteuersignale S1 an die Schaltelemente, die von den Leistungswandlern 11 und 12 umfasst sind, um die Schaltelemente zu steuern.
Die Bestimmungseinrichtung 17 bestimmt, ob die Leistungswandler 11 und 12 elektrisch von dem Stromabnehmer 4 getrennt sind. Insbesondere erlangt die Bestimmungseinrichtung 17 Schützsteuersignale, die an die Schütze MC1 und MC2 durch den Schützregler geliefert werden, und bestimmt, basierend auf den Schützsteuersignalen, ob die Schütze MC1 und MC2 geöffnet sind. Die Bestimmungseinrichtung 17 benachrichtigt den Trenndetektor 18 dahingehend, ob die Schütze MC1 und MC2 geöffnet sind. Zum Beispiel gibt die Bestimmungseinrichtung 17 an den Trenndetektor 18 ein Bestimmungssignal S2 aus, das einen Hochpegel einnimmt, wenn die Schütze MC1 und MC2 geöffnet sind, und das einen Niedrigpegel einnimmt, wenn zumindest eines der Schütze MC1 und MC2 geschlossen ist.
Der Trenndetektor 18 erlangt von der Spannungsmesseinrichtung 13 eine Spannung EFC1, die den Wert einer Zwischenanschlussspannung des Filterkondensators FC1 darstellt, erlangt von der Spannungsmesseinrichtung 14 eine Spannung EFC2, die den Wert einer Zwischenanschlussspannung des Filterkondensators FC2 darstellt, und bestimmt basierend auf den Spannungen EFC1 und EFC2 die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Trennung in der Schaltung von einem Ende von jedem der Filterkondensatoren FC1 und FC2 zu der gemeinsamen Entladungsschaltung 15. Ein Leerlauffehler der Dioden D1 und D2 stellt ein Beispiel dieser Trennung dar. Wenn zum Beispiel der Leerlauffehler der Diode D1 auftritt, selbst wenn der Schalter SW1 der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 eingeschaltet ist, wird der Filterkondensator FC 1 nicht entladen und lediglich der Filterkondensator FC2 wird entladen. Im Ergebnis verringert sich die Spannung EFC2, obwohl die Spannung EFC1 als konstant angesehen werden kann, Dies bedeutet mit anderen Worten, dass, wenn lediglich eine der Spannungen EFC1 und EFC2 während einer Entladung der Filterkondensatoren FC1 und FC2 durch die gemeinsame Entladungsschaltung 15 abnimmt, ein Auftreten eines Fehlers in der Schaltung von einem der Filterkondensatoren FC1 und FC2 zur gemeinsamen Entladungsschaltung 15 in Betracht gezogen werden kann.
Dementsprechend bestimmt der Trenndetektor 18 die Anwesenheit oder Abwesenheit der Schaltungstrennung basierend auf den Spannungen EFC1 und EFC2 während einer Entladung der Filterkondensatoren FC1 und FC2 durch die gemeinsame Entladungsschaltung 15. Wenn das Hochpegel-Bestimmungssignal S2 von der Bestimmungseinrichtung 17 geliefert wird, bestimmt der Trenndetektor 18 insbesondere, ob eine der Spannungen EFC1 und EFC2 höher als eine erste Referenzspannung Th1 ist und ob die andere der Spannungen EFC1 und EFC2 kleiner oder gleich einer zweiten Referenzspannung Th2 ist, die kleiner als die erste Referenzspannung Th1 ist, und gibt ein Bestimmungsergebnis aus.
Insbesondere gibt der Trenndetektor 18, wenn die Spannung EFC1 höher als die erste Referenzspannung Th1 ist und die Spannung EFC2 kleiner oder gleich der zweiten Referenzspannung Th2 ist, als Bestimmungsergebnis an eine Anzeigevorrichtung, die in dem Führerstand vorgesehen ist, ein Trennerfassungssignal S3 mit einer Amplitude entsprechend dem Filterkondensator FC1 aus. Auch wenn die Spannung EFC1 kleiner oder gleich der zweiten Referenzspannung Th2 ist und die Spannung EFC2 höher als die erste Referenzspannung Th1 ist, gibt der Trenndetektor 18 als Bestimmungsergebnis ein Trennerfassungssignal S3 mit einer Amplitude entsprechend dem Filterkondensator FC2 an die Anzeigevorrichtung aus. Auch wenn der Trenndetektor 18 bestimmt, dass die Spannung EFC1 und die Spannung EFC2 höher als die erste Referenzspannung Th1 sind oder dass die Spannung EFC1 und die Spannung EFC2 kleiner oder gleich der zweiten Referenzspannung Th2 sind, gibt der Trenndetektor 18 als Bestimmungsergebnis ein Trennerfassungssignal S3 mit einer Amplitude, die kleiner als die Amplituden entsprechend den Filterkondensatoren FC1 und FC2 sind, an die Anzeigevorrichtung aus.
Die Anzeigevorrichtung kann basierend auf den Amplituden der Trennerfassungssignale S3 bestimmen, welcher der folgenden Zustände (i) bis (iii) auftritt: (i) in der Schaltung von jedem der Filterkondensatoren FC1 und FC2 zur gemeinsamen Entladungsschaltung 15 tritt keine Trennung auf; (ii) in der Schaltung von dem Filterkondensator FC1 zu der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 tritt eine Trennung auf; und (iii) in der Schaltung von dem Filterkondensator FC2 zu der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 tritt eine Trennung auf.
Die Bestimmungseinrichtung 17 speichert die erste Referenzspannung Th1 und die zweite Referenzspannung Th2 im Voraus. Die erste Referenzspannung Th1 und die zweite Referenzspannung Th2 werden in Übereinstimmung mit den Werten von Zwischenanschlussspannungen der Filterkondensatoren FC1 und FC2 in einem Zustand bestimmt, in welchem die Filterkondensatoren FC1 und FC2 geladen sind. Zum Beispiel beträgt die erste Referenzspannung Th1 2/3 der Zwischenanschlussspannungswerte der vollgeladenen Filterkondensatoren FC1 und FC2, und die zweite Referenzspannung Th2 beträgt 1/3 der Zwischenanschlussspannungswerte der vollgeladenen Filterkondensatoren FC1 und FC2.
Als Nächstes wird ein Betrieb der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 beschrieben, die die oben erwähnte Konfiguration aufweist.
Wenn ein Betrieb eines Anhebeschalters zum Anheben eines Storchschnabels, der ein Beispiel des Stromabnehmers 4 darstellt, zu Betriebsbeginn des elektrischen Schienenfahrzeugs durchgeführt wird und der Stromabnehmer 4 in Kontakt mit der Oberleitung 3 kommt, wird der Stromabnehmer 4 mit einer Leistung von der Unterstation beliefert. Nachdem die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 geschlossen ist, sind die Schütze MC1 und MC2 geschlossen. Im Ergebnis wird eine Leistung an die Leistungsumwandlungsvonichtung 1 geliefert.
Während eines Betriebs des elektrischen Schienenfahrzeugs wird ein Betriebsbefehl von dem nicht veranschaulichten Führerstand in den Schaltregler 16 eingegeben. Wenn der Betriebsbefehl einen Stromversorgungsbefehl umfasst, d.h., wenn ein Stromversorgungsbetrieb des elektrischen Schienenfahrzeugs durchgeführt wird, steuert der Schaltregler 16 die Schaltelemente der Leistungswandler 11 und 12 derart, dass die Leistungswandler 11 und 12 dazu veranlasst werden, eine DC-Leistung in eine Dreiphasen-AC-Leistung zum Antreiben der Elektromotoren 51 und 52 zu wandeln. Der Schaltregler16 berechnet ein Zieldrehmoment zum Erlangen einer Zielbeschleunigung, die durch den Stromversorgungsbefehl angegeben wird. Auch misst der Schaltregler 16 Werte von Strömen, die in den Elektromotoren 51 und 52 fließen, unter Verwendung einer nicht veranschaulichten Strommesseinrichtung und berechnet ein tatsächliches Drehmoment der Elektromotoren 51 und 52 aus den gemessenen Stromwerten. Insbesondere erlangt der Schaltregler 16 von der Strommesseinrichtung, die Werte des U-Phasenstroms, des V- Phasenstroms und des W-Phasenstroms misst, die in den Elektromotoren 51 und 52 fließen, die Werte der Phasenströme, die in den Elektromotoren 51 und 52 fließen, und berechnet das tatsächliche Drehmoment der Elektromotoren 51 und 52 aus den Werten der Phasenströme. Der Schaltregler16 sendet die Schaltsteuersignale S1 an die Schaltelemente der Leistungswandler 11 und 12, um die Schaltelemente so zu steuern, dass das tatsächliche Drehmoment der Elektromotoren 51 und 52 dazu veranlasst wird, sich dem Zieldrehmoment zu nähern. Durch ein Laden der Filterkondensatoren FC1 und FC2, die zwischen den primären Anschlüssen der Leistungswandler 11 und 12 verbunden sind, wird ein Rauschen verringert, das durch die Leistungswandler 11 und 12 erzeugt wird.
In einem Fall, in welchem eine Wartungsarbeit der Leistungsumwandlungsvonichtung 1 durchgeführt wird, sind die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 und die Schütze MC1 und MC2 geöffnet, nachdem die Leistungswandler 11 und 12 gestoppt wurden. Im Ergebnis sind die Leistungswandler 11 und 12 elektrisch von dem Stromabnehmer 4 getrennt. Bevor die Wartungsarbeit durchgeführt wird, betätigt ein Wartungsarbeiter den Schalter SW1 mechanisch, der ein Messerschalter zum Entladen ist, wodurch der Schalter SW1 eingeschaltet wird. Wenn der Schalter SW1 eingeschaltet ist, wobei die Schütze MC1 und MC2 geöffnet sind, werden die Filterkondensatoren FC1 und FC2 entladen.
Wenn eine Trennung in der Schaltung von jedem der Filterkondensatoren FC1 und FC2 zu der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 auftritt, werden die Filterkondensatoren FC1 und FC2 selbst dann nicht entladen, wenn der Schalter SW1 eingeschaltet ist, so dass die Wartungsarbeit nicht in Sicherheit durchgeführt werden kann. Wenn die Leistungsumwandlungsvonichtung 1 mit einem Schützsteuersignal beliefert wird, das angibt, dass die Schütze MC1 und MC2 geöffnet sind, beginnt die Leistungsumwandlungsvonichtung 1 demgemäß eine Verarbeitung, um die Anwesenheit oder Abwesenheit der Trennung in der Schaltung von jedem der Filterkondensatoren FC1 und FC2 zu der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 zu bestimmen. Die Verarbeitung zum Bestimmen der Anwesenheit oder Abwesenheit der Trennung, die durch die Leistungsumwandlungsvonichtung 1 durchgeführt wird, wird unter Bezug auf 3 beschrieben.
Die Bestimmungseinrichtung 17 bestimmt, ob die Schütze MC1 und MC2 geöffnet sind (Schritt S11). Die Bestimmungseinrichtung 17 gibt an den Trenndetektor 18 das Bestimmungssignal S2 aus, das ein Bestimmungsergebnis angibt. Wenn die Bestimmungseinrichtung 17 bestimmt, dass zumindest eines der Schütze MC1 und MC2 nicht geöffnet ist (Nein im Schritt S11), wird der Vorgang des Schritts S11 wiederholt. Zu dieser Zeit führt der Trenndetektor 18 die Vorgänge des Schritts S12 und die nachfolgenden Schritte nicht durch, die später beschrieben werden, da die Bestimmungseinrichtung 17 das Niedrigpegel-Bestimmungssignal S2 an den Trenndetektor 18 liefert.
Wenn die Bestimmungseinrichtung 17 bestimmt, dass die Schütze MC1 und MC2 geöffnet sind (Ja im Schritt S11), gibt die Bestimmungseinrichtung 17 das Hochpegel-Bestimmungssignal S2 an den Trenndetektor 18 aus, und der Trenndetektor 18 führt die Vorgänge des Schritts S12 und der nachfolgenden Schritte durch, die später beschrieben werden. Da die Bestimmungseinrichtung 17 den Vorgang des Schritts S11 durchführt, werden die Vorgänge des Schritts S12 und die nachfolgenden Schritte selbst dann nicht durchgeführt, wenn in einem Zustand, in welchem die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 und die Schütze MC1 und MC2 geschlossen sind, zum Beispiel Fluktuationen der Spannungen EFC1 und EFC2 aufgrund einer Fluktuation der DC-Spannung der Oberleitung 3 auftreten oder wenn Fluktuationen der Spannungen EFC1 und EFC2 während eines regenerativen Betriebs oder dergleichen auftreten. Folglich wird verhindert, dass eine Bestimmung, dass die Schaltung getrennt ist, fälschlicherweise aufgrund von Fluktuationen der Spannungen EFC1 und EFC2 gemacht wird.
Wenn das Hochpegel-Bestimmungssignal S2 geliefert wird, erlangt der Trenndetektor 18 jeweils die Spannungen EFC1 und EFC2 von den Spannungsmesseinrichtungen 13 und 14 (Schritt S12). Der Trenndetektor 18 vergleicht die Spannungen EFC1 und EFC2 mit der ersten Referenzspannung Th1 (Schritt S13).
Wenn der Trenndetektor 18 bestimmt, dass die Spannung EFC1 höher als die erste Referenzspannung Th1 ist und dass die Spannung EFC2 höher als die erste Referenzspannung Th1 ist (Ja im Schritt S13), bestimmt der Trenndetektor 18, ob eine vorgegebene Bestimmungszeit abgelaufen ist, nachdem die Schütze MC1 und MC2 geöffnet sind (Schritt S14). Insbesondere startet der Trenndetektor 18, wenn der Trenndetektor 18 mit dem Hochpegel-Bestimmungssignal S2 beliefert wird, einen Zeitgeber und bestimmt, ob eine Messzeit des Zeitgebers die Bestimmungszeit erreicht. Die Bestimmungszeit ist die Zeit, die benötigt wird, damit die Spannungen EFC1 und EFC2 auf die erste Referenzspannung Th1 fallen, nachdem die Filterkondensatoren FC1 und FC2 begonnen haben, sich von dem vollgeladenen Zustand der Filterkondensatoren FC1 und FC2 in eine Zustand zu entladen, in welchem keine Trennung in der Schaltung von jedem der Filterkondensatoren FC1 und FC2 zu der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 auftritt.
Wenn der Trenndetektor 18 bestimmt, dass die Bestimmungszeit abgelaufen ist, (Ja im Schritt S14), gibt der Trenndetektor 18 an die Anzeigevorrichtung eine Information mit der Wirkung aus, dass die Filterkondensatoren FC1 und FC2 nicht normal entladen werden (Schritt S15), und der Trenndetektor 18 beendet die Verarbeitung eines Bestimmens der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Trennung. Wenn der Trenndetektor 18 bestimmt, dass die Bestimmungszeit nicht abgelaufen ist (Nein im Schritt S14), wird die oben beschriebene Verarbeitung ab dem Schritt S11 wiederholt.
Wenn der Trenndetektor 18 bestimmt, dass zumindest eine der Spannungen EFC1 und EFC2 kleiner oder gleich der ersten Referenzspannung Th1 ist (Nein im Schritt S13), bestimmt der Trenndetektor 18, ob eine der Spannungen EFC1 und EFC2 höher als die erste Referenzspannung Th1 ist und ob die andere der Spannungen EFC1 und EFC2 kleiner oder gleich der zweiten Referenzspannung Th2 ist (Schritt S16).
Wenn der Trenndetektor 18 bestimmt, dass die Spannung EFC1 höher als die erste Referenzspannung Th1 ist und dass die Spannung EFC2 kleiner oder gleich der zweiten Referenzspannung Th2 ist (Ja im Schritt S16), gibt der Trenndetektor 18 an die Anzeigevorrichtung das Trennerfassungssignal S3 mit der Amplitude entsprechend dem Filterkondensator FC1 aus (Schritt S17).
Wenn der Trenndetektor 18 bestimmt, dass die Spannung EFC1 kleiner oder gleich der zweiten Referenzspannung Th2 ist und dass die Spannung EFC2 höher als die erste Referenzspannung Th1 ist (Ja im Schritt S16), gibt der Trenndetektor 18 an die Anzeigevorrichtung auch das Trennerfassungssignal S3 mit der Amplitude entsprechend dem Filterkondensator FC2 aus (Schritt S17). Wenn der Vorgang des Schritts S17 abgeschlossen ist, beendet die Leistungsumwandlungsvonichtung 1 die Verarbeitung eines Bestimmens der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Trennung.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß der Ausfuhrungsform 1 die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Trennung in der Schaltung von jedem der Filterkondensatoren FC1 und FC2 zu der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 basierend auf den Spannungen EFC1 und EFC2 bestimmt werden.
Ausführungsform 2
Wenn eine Trennung in der Schaltung von jedem der Filterkondensatoren FC1 und FC2 zu der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 auftritt, können die Filterkondensatoren FC1 und FC2 nicht durch die gemeinsame Entladungsschaltung 15 entladen werden. Folglich betätigt eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 2 gemäß einer Ausfuhrungsform 2 in einem Fall, in welchem eine Trennung in der Schaltung von jedem der Filterkondensatoren FC1 und FC2 zu der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 auftritt, individuelle Entladungsschaltungen, die zum Verhindern vorgesehen sind, dass die Spannungen EFC1 und EFC2 zu Überspannungen werden, wodurch jeder der Filterkondensatoren FC1 und FC2 entladen wird.
Die zeitliche Abstimmung bzw. das Timing eines Betriebs dieser individuellen Entladungsschaltungen wird beschrieben.
Um zum Beispiel die Spannungen EFC1 und EFC2 daran zu hindern, zu Überspannungen zu werden, wenn Ausgänge der Leistungswandler 11 und 12 abnormal werden und die Leistungswandler 11 und 12 gestoppt werden, umfasst die Leistungsumwandlungsvonichtung 2 zwei individuelle Entladungsschaltungen, die jeweils mit dem entsprechend einen der Filterkondensatoren FC1 und FC2 verbunden sind. Die Leistungsumwandlungsvonichtung 2 entlädt die Filterkondensatoren FC1 und FC2, indem die individuellen Entladungsschaltungen betätigt werden, wenn die Ausgänge der Leistungswandler 11 und 12 abnormal werden.
Während eines regenerativen Bremsens des elektrischen Schienenfahrzeugs, d.h. während eine regenerative Bremskraft auf das elektrische Schienenfahrzeug ausgeübt wird, indem die Elektromotoren 51 und 52 als Generatoren betrieben werden, um an die Oberleitung 3 eine Leistung zu liefern, die durch die Elektromotoren 51 und 52 erzeugt wird, betätigt die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 2 auch diese individuellen Entladungsschaltungen, um die Spannungen EFC1 und EFC2 daran zu hindern, zu hoch zu werden im Vergleich zu der Spannung der Oberleitung 3.
Außerdem kann durch ein Betätigen dieser individuellen Entladungsschaltungen, selbst wenn eine Trennung in der Schaltung von den Filterkondensatoren FC 1 und FC2 zu der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 auftritt, eine Wartungsarbeit in Sicherheit durchgeführt werden.
Zusätzlich zu der Konfiguration der Leistungsumwandlungsvonichtung 1 gemäß der Ausführungsform 1 umfasst die Leistungsumwandlungsvonichtung 2 gemäß der Ausführungsform 2, die in 4 veranschaulicht ist, ferner (i) eine individuelle Entladungsschaltung 19, die parallel mit dem Filterkondensator FC1 verbunden ist, (ii) eine individuelle Entladungsschaltung 20, die parallel mit dem Filterkondensator FC2 verbunden ist, und (iii) einen Entladungsregler 21, der einen Betrieb der individuellen Entladungsschaltungen 19 und 20 steuert.
Jede Komponente der Leistungsumwandlungsvorrichtung 2, die sich von der Leistungsumwandlungsvonichtung 1 gemäß der Ausführungsform 1 unterscheidet, wird beschrieben.
Die individuelle Entladungsschaltung 19 umfasst einen Widerstand R2 und ein Schaltelement SW2, die seriell verbunden sind. Wenn das Schaltelement SW2 durch die Steuerung eingeschaltet wird, die durch den Entladungsregler 21 durchgeführt wird, entlädt die individuelle Entladungsschaltung 19 den Filterkondensator FC1. Die individuelle Entladungsschaltung 20 umfasst einen Widerstand R3 und ein Schaltelement SW3, die seriell verbunden sind. Wenn das Schaltelement SW3 durch eine Steuerung eingeschaltet wird, die durch den Entladungsregler 21 durchgeführt wird, entlädt die individuelle Entladungsschaltung 20 den Filterkondensator FC2. Die Schaltelemente SW2 und SW3 sind zum Beispiel als Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT) eingerichtet.
Wenn die Ausgänge der Leistungswandler 11 und 12 abnormal werden und der Schaltregler 16 die Leistungswandler 11 und 12 stoppt, schaltet der Entladungsregler 21 die Schaltelemente SW2 und SW3 ein. Wenn die Leistungswandler 11 und 12 insbesondere aufgrund der Abnormalität im Ausgang der Leistungswandler 11 und 12 gestoppt werden, liefert der Schaltregler 16 an den Entladungsregler 21 Schutzstoppsignale S4, die Stoppsignale zum Schützen sind und die die gestoppten Leistungswandler 11 und 12 angeben. Wenn das Schutzstoppsignal S4, das den Leistungswandler 11 angibt, an den Entladungsregler 21 geliefert wird, schaltet der Entladungsregler 21 das Schaltelement SW2 ein, das für die individuelle Entladungsschaltung 19 vorgesehen ist, die mit dem Leistungswandler 11 verbunden ist. Wenn das Schutzstoppsignal S4, das den Leistungswandler 12 angibt, an den Entladungsregler 21 geliefert wird, schaltet der Entladungsregler 21 auch das Schaltelement SW3 ein, das für die individuelle Entladungsschaltung 20 vorgesehen ist, die mit dem Leistungswandler 12 verbunden ist.
Wenn die Spannungen der Filterkondensatoren FC1 und FC2 höher oder gleich einer Schwellenwertspannung während eines regenerativen Betriebs des elektrischen Schienenfahrzeugs sind, schaltet der Entladungsregler 21 auch die Schaltelemente SW2 und SW3 ein. Insbesondere erlangt der Entladungsregler 21 einen Betriebsbefehl vom Führerstand, erlangt die Spannung EFC1 von der Spannungsmesseinrichtung 13 und erlangt die Spannung EFC2 von der Spannungsmesseinrichtung 14. Wenn der Betriebsbefehl einen Bremsbefehl umfasst und die Spannung EFC1 höher oder gleich der Schwellenwertspannung ist, schaltet der Entladungsregler 21 das Schaltelement SW2 ein. Wenn der Betriebsbefehl den Bremsbefehl umfasst und die Spannung EFC2 höher oder gleich der Schwellenwertspannung ist, schaltet der Entladungsregler 21 auch das Schaltelement SW3 ein. Die Schwellenwertspannung wird in Übereinstimmung mit der DC-Spannung der Oberleitung 3 bestimmt und ist eine Spannung in einem Bereich, in welchem ein regenerativer Betrieb möglich ist und eine Überspannung in der Oberleitung 3 nicht auftritt.
Wenn außerdem das Trennerfassungssignal S3, das den Filterkondensator FC1 angibt, an den Entladungsregler 21 geliefert wird, schaltet der Entladungsregler 21 das Schaltelement SW2 ein. Im Ergebnis wird der Filterkondensator FC1 entladen. Wenn das Trennerfassungssignal S3, das den Filterkondensator FC2 angibt, an den Entladungsregler 21 geliefert wird, schaltet der Entladungsregler 21 auch das Schaltelement SW3 ein. Im Ergebnis wird der Filterkondensator FC2 entladen.
Als Nächstes wird ein Betrieb der Leistungsumwandlungsvorrichtung 2 mit der oben beschriebenen Konfiguration beschrieben. Die Betriebsweisen der Leistungsumwandlungsvorrichtung 2 zu der Zeit eines Startens des Betriebs des elektrischen Schienenfahrzeugs und zu der Zeit eines Bremsens des elektrischen Schienenfahrzeugs sind die gleichen wie bei der Ausfuhrungsform 1.
Wie die Leistungsumwandlungsvonichtung 1 gemäß der Ausführungsform 1 beginnt die Leistungsumwandlungsvonichtung 2, wenn ein Schützsteuersignal geliefert wird, das angibt, dass die die Schütze MC1 und MC2 geöffnet sind, die Verarbeitung eines Bestimmens der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Trennung in der Schaltung von jedem der Filterkondensatoren FC1 und FC2 zu der gemeinsamen Entladungsschaltung 15. Die Verarbeitung zum Bestimmen der Anwesenheit oder Abwesenheit der Trennung, die durch die Leistungsumwandlungsvorrichtung 2 durchgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Die Vorgänge der Schritte S11-S17 sind die gleichen wie jene der Schritte S11-S17 der 3. Wenn der Vorgang des Schritts S17 abgeschlossen ist, schaltet der Entladungsregler 21 die Schaltelemente SW2 und SW3 ein und aus in Übereinstimmung mit den Trennerfassungssignalen S3, die durch den Trenndetektor 18 ausgegeben werden, und die individuellen Entladungsschaltungen 19 und 20 entladen die Filterkondensatoren FC1 und FC2 (Schritt S18). Wenn das Trennerfassungssignal S3 mit der Amplitude entsprechend dem Filterkondensator FC1 an den Entladungsregler 21 geliefert wird, schaltet der Entladungsregler 21 insbesondere das Schaltelement SW2 ein, um die individuelle Entladungsschaltung 19 zu betreiben, wodurch der Filterkondensator FC1 entladen wird. Wenn das Trennerfassungssignal S3 mit der Amplitude entsprechend dem Filterkondensator FC2 an den Entladungsregler 21 geliefert wird, schaltet der Entladungsregler 21 auch das Schaltelement SW3 ein, um die individuelle Entladungsschaltung 20 zum Entladen des Filterkondensators FC2 zu betreiben.
Wie oben gemäß der Leistungsumwandlungsvorrichtung 2 gemäß der Ausführungsform 2 beschrieben, können die Filterkondensatoren FC1 und FC2, wenn die gemeinsame Entladungsschaltung 15 die Filterkondensatoren FC1 und FC2 aufgrund der Trennung nicht entladen kann, durch die individuellen Entladungsschaltungen 19 und 20 entladen werden. Dies ermöglicht es, die Leistungsumwandlungsvonichtung 2 vorzusehen, die höchst sicher ist.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel kann die Bestimmungseinrichtung 17 bestimmen, ob jedes der Schütze MC1 und MC2 geöffnet ist, basierend auf einem Kontaktsignal, das von jedem der Schütze MC1 und MC2 ausgegeben wird. Es wird angenommen, dass das Kontaktsignal angibt, ob Elektrizität bei einem Kontaktpunkt von jedem der Schütze MC1 und MC2 geleitet wird.
Auch könnte die Bestimmungseinrichtung 17 bestimmen, ob die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 geöffnet ist. Insbesondere kann die Bestimmungseinrichtung 17 basierend auf einem Steuersignal, das an die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 durch den Schutzschaltungsregler übertragen wird, oder auf einem Kontaktsignal, das durch die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 ausgegeben wird, bestimmen, ob die Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 geöffnet ist. Man nimmt an, dass das Kontaktsignal angibt, ob eine Elektrizität bei einem Kontaktpunkt der Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 geleitet wird.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Bestimmungsverarbeitung könnte die Bestimmungseinrichtung 17 femer auch eine Bestimmungsverarbeitung durchführen, um eine fehlerhafte Erfassung in dem Trenndetektor 18 zu verhindern. Ein Beispiel der Bestimmungsverarbeitung, die durch die Bestimmungseinrichtung 17 durchgeführt wird, wird unter Bezug auf 6 beschrieben. Die Vorgänge der Schritte S1 1-S17 der 6 sind die gleichen wie jene der Schritte S11-S17 der 3. Wenn die Bestimmungseinrichtung 17 bestimmt, dass die Schütze MC1 und MC2 geöffnet sind (Ja im Schritt S11), bestimmt die Bestimmungseinrichtung 17, ob alle Schaltelemente, die für jeden der Leistungswandler 11 und 12 vorgesehen sind, ausgeschaltet sind (Schritt S19).
Die Bestimmung dahingehend, ob alle Schaltelemente, die für jeden der Leistungswandler 11 und 12 vorgesehen sind, ausgeschaltet sind, wird basierend auf den Schaltsteuersignalen S1 getroffen, die der Schaltregler 16 an die Leistungswandler 11 und 12 liefert. Insbesondere erlangt die Bestimmungseinrichtung 17 die Schaltsteuersignale S1 und bestimmt basierend auf den Schaltsteuersignalen S1, ob alle Schaltelemente, die für die Leistungswandler 11 und 12 vorgesehen sind, ausgeschaltet sind.
Wenn die Bestimmungseinrichtung 17 bestimmt, dass zumindest ein Schaltelement, das für die Leistungswandler 11 und 12 vorgesehen ist, eingeschaltet ist (Nein im Schritt S19), wird der Vorgang des Schritts S11 wiederholt. In dem Fall führt der Trenndetektor 18, da die Bestimmungseinrichtung 17 das Niedrigpegel-Bestimmungssignal S2 an den Trenndetektor 18 liefert, die Vorgänge des Schritts S12 und die nachfolgenden Schritte nicht durch.
Wenn die Bestimmungseinrichtung 17 bestimmt, dass alle Schaltelemente, die für jeden der Leistungswandler 11 und 12 vorgesehen sind, ausgeschaltet sind (Ja im Schritt S19), gibt die Bestimmungseinrichtung 17 das Hochpegel-Bestimmungssignal S2 an den Trenndetektor 18 aus, und der Trenndetektor 18 führt die Vorgänge des Schritts S12 und der nachfolgenden Schritte durch.
Auch könnte die Bestimmungseinrichtung 17 zum Beispiel bestimmen, ob die Leistungswandler 11 und 12 elektrisch von dem Stromabnehmer 4 getrennt sind und ob das elektrische Schienenfahrzeug, das mit den Leistungsumwandlungsvonichtungen 1 und 2 ausgerüstet ist, gestoppt ist. Die Bestimmung dahingehend, ob die Schütze MC1 und MC2 geöffnet sind, erfolgt wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen. Die Bestimmung dahingehend, ob das elektrische Schienenfahrzeug gestoppt ist, kann basierend auf einer Geschwindigkeit des elektrischen Schienenfahrzeugs getroffen werden. Insbesondere erlangt die Bestimmungseinrichtung 17 eine Geschwindigkeit des elektrischen Schienenfahrzeugs von Geschwindigkeitssensoren, die an den Elektromotoren 51 und 52 angebracht sind, und bestimmt, ob das elektrische Schienenfahrzeug gestoppt ist. Die Bestimmungseinrichtung 17 gibt das Bestimmungssignal S2 aus, das (i) einen Hochpegel einnimmt, wenn die Bestimmungseinrichtung 17 bestimmt, dass die Schütze MC1 und MC2 geöffnet sind und das elektrische Schienenfahrzeug gestoppt ist, und (ii) ein Niedrigpegel einnimmt, wenn die Bestimmungseinrichtung 17 bestimmt, dass zumindest eines der Schütze MC1 und MC2 geschlossen ist oder das elektrische Schienenfahrzeug nicht gestoppt ist.
Die Anzahl von Filterkondensatoren stellt einen freiwählbaren Wert von 2 oder mehr dar. Zum Beispiel wird ein Fall, bei dem die Leistungsumwandlungsvonichtungen 1 und 2 jeweils drei Filterkondensatoren FC1, FC2 und FC3 umfassen, als ein Beispiel beschrieben. In diesem Fall nimmt man an, dass die Leistungsumwandlungsvonichtungen 1 und 2 jeweils Schütze MC1, MC2 und MC3 umfassen, die entsprechende Leistungswandler elektrisch mit dem Stromabnehmer 4 verbinden oder davon trennen. Auch nimmt man an, dass Werte der Zwischenanschlussspannungen der Filterkondensatoren FC1, FC2 und FC3, die durch die Spannungsmesseinrichtung gemessen werden, EFC1, EFC2 bzw. EFC3 sind. Die Bestimmungseinrichtung 17 bestimmt, ob die Schütze MC1, MC2 und MC3 geöffnet sind. Der Trenndetektor 18 bestimmt, ob zumindest eine der Spannungen EFC1, EFC2 und EFC3 höher als die erste Referenzspannung Th1 ist und ob zumindest eine der Spannungen EFC1, EFC2 und EFC3 kleiner oder gleich der zweiten Referenzspannung Th2 ist, und gibt Bestimmungsergebnisse aus. Wenn zum Beispiel die Spannung EFC1 höher als die erste Referenzspannung Th1 ist und die Spannung EFC3 kleiner oder gleich der zweiten Referenzspannung Th2 ist, gibt der Trenndetektor 18 das Trennerfassungssignal S3 aus, das den Filterkondensator FC3 angibt.
Der Trenndetektor 18 könnte bestimmen, ob eine Differenz zwischen den Spannungen EFC1 und EFC2 höher oder gleich einer Referenzspannungsdifferenz ist, und könnte ein Bestimmungsergebnis ausgeben. Wenn der Trenndetektor 18 bestimmt, dass eine Spannungsdifferenz zwischen den Spannungen EFC1 und EFC2 höher oder gleich der Referenzspannungsdifferenz ist, gibt der Trenndetektor 18 insbesondere als Bestimmungsergebnis an die Anzeigevorrichtung das Trennerfassungssignal S3 mit einer Amplitude entsprechend dem Filterkondensator FC1 oder FC2 aus, der eine höhere Zwischenanschlussspannung unter den Filterkondensatoren FC1 und FC2 aufweist. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen den Spannungen EFC1 und EFC2 höher oder gleich der Referenzspannungsdifferenz und die Spannung EFC1 höher als die Spannung EFC2 ist, gibt der Trenndetektor 18 insbesondere das Trennerfassungssignal S3 mit der Amplitude entsprechend dem Filterkondensator FC1 aus. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen den Spannungen EFC1 und EFC2 höher oder gleich der Referenzspannungsdifferenz und die Spannung EFC2 höher als die Spannung EFC1 ist, gibt der Trenndetektor 18 auch das Trennerfassungssignal S3 mit der Amplitude entsprechend dem Filterkondensator FC2 aus. Die Referenzspannungsdifferenz ist eine Spannungsdifferenz derart, dass in einem Zustand, in welchem einer der Filterkondensatoren FC1 und FC2 als geladen angesehen werden kann, der andere der Filterkondensatoren FC 1 und FC2 als entladen angesehen werden kann. Zum Beispiel beträgt die Referenzspannungsdifferenz 1/3 der Zwischenanschlussspannung der vollgeladenen Filterkondensatoren FC1 und FC2.
Die Verarbeitung durch den Trenndetektor 18 wird beschrieben, indem ein Fall als Beispiel genommen wird, in welchem die Leistungsumwandlungsvonichtungen 1 und 2 jeweils die drei Filterkondensatoren FC1, FC2 und FC3 umfassen. Der Trenndetektor 18 berechnet die Spannungsdifferenz zwischen den Spannungen EFC1 und EFC2, eine Spannungsdifferenz zwischen den Spannungen EFC1 und EFC3 und eine Spannungsdifferenz zwischen den Spannungen EFC2 und EFC3. Jede der berechneten Spannungsdifferenzen wird mit der Referenzspannungsdifferenz verglichen, es wird eine Bestimmung dahingehend gemacht, ob zumindest eine der berechneten Spannungsdifferenzen größer oder gleich der Referenzspannungsdifferenz ist, und ein Bestimmungsergebnis wird ausgegeben. Wenn zum Beispiel die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung EFC1 und EFC3 höher oder gleich der Referenzspannungsdifferenz ist und die Spannung EFC3 höher als die Spannung EFC1 ist, gibt der Trenndetektor 18 das Trennerfassungssignal S3 mit der Amplitude entsprechend dem Filterkondensator FC3 aus.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtungen 1 und 2 könnten nach einem Ablauf der Zeit, die zum Entladen benötigt wird, nachdem die Schütze MC1 und MC2 geschlossen sind, bestimmen, ob zumindest eine der Spannungen EFC1 und EFC2 höher als die zweite Schwellenwertspannung Th2 ist, und könnte ein Bestimmungsergebnis an die Anzeigevorrichtung ausgeben. Im Ergebnis wird, wenn die Filterkondensatoren FC1 und FC2 nicht entladen sind, ein Betrieb möglich, bei dem eine Wartungsarbeit nicht durchgeführt wird.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtungen 1 und 2 können an einem frei wählbaren Fahrzeug oder an einer frei wählbaren Vorrichtung montiert sein, die eine DC-Leistung an die Leistungsumwandlungsvonichtungen 1 und 2 liefern.
Als ein Beispiel können die Leistungsumwandlungsvonichtungen 1 und 2 an einem elektrischen Schienenfahrzeug eines AC-Leistungsversorgungssystems montiert sein. 7 veranschaulicht eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 10, die an einem elektrischen Schienenfahrzeug eines AC-Leistungsversorgungssystems montiert ist. Eine AC-Leistung wird von dem Stromabnehmer 4, der die AC-Leistung von der Unterstation über die Oberleitung 3 erlangt, über den Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung 5 an primäre Anschlüsse eines Transformators 6 geliefert. Der Transformator 6 transformiert die Spannung der AC-Leistung, die an die primären Anschlüsse geliefert wird, herunter und liefert die heruntertransformierte AC-Leistung von den sekundären Anschlüssen an die Leistungsumwandlungsvonichtung 10.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 10 umfasst (i) ein Schütz MC4 als Austausch für die Schütze MC1 und MC2, das mit einem sekundären Anschluss des Transformators 6 verbunden ist, und (ii) einen Wandler 22, der eine AC-Leistung, die an die primären Anschlüsse geliefert wird, in eine DC-Leistung wandelt und die DC-Leistung aus sekundären Anschlüssen ausgibt. Das Schütz MC3 verbindet die Leistungswandler 11 und 12 elektrisch mit dem Stromabnehmer 4 oder trennt sie elektrisch davon. Die Bestimmungseinrichtung 17, die für die Leistungsumwandlungsvonichtung 10 vorgesehen ist, die in 7 veranschaulicht ist, bestimmt, ob das Schütz MC4 geschlossen ist.
Auch können die Leistungsumwandlungsvonichtungen 1 und 2 nicht nur an dem elektrischen Schienenfahrzeug, sondern auch an einem Dieselschienenfahrzeug montiert sein.
Die gemeinsame Entladungsschaltung 15 weist eine freiwählbaren Konfiguration auf, solange die gemeinsame Entladungsschaltung 15 eine Schaltung ist, die die Filterkondensatoren FC1 und FC2 entlädt. Elemente, die in der Schaltung von den Filterkondensatoren FC1 und FC2 zur gemeinsamen Entladungsschaltung 15 vorgesehen sind, sind nicht auf die Dioden D1 und D2 beschränkt, und eine Schaltung mit einer frei wählbaren Konfiguration kann vorgesehen werden, solange die Schaltung es der gemeinsamen Entladungsschaltung 15 ermöglicht, die Filterkondensatoren FC1 und FC2 zu entladen.
Die Leistungswandler 11 und 12 sind nicht auf den VVVF-Umrichter beschränkt und können frei gewählt werden, solange die Leistungswandler 11 und 12 Vorrichtungen sind, die eine DC-Leistung, die an die primären Anschlüsse geliefert wird, in eine DC- oder AC-Leistung wandeln und die die gewandelte Leistung an eine Last liefern, die mit den sekundären Anschlüssen verbunden ist. Zum Beispiel sind die Leistungswandler 11 und 12 als DC-DC-Wandler oder als ein statischer Umrichter eingerichtet, der eine Leistung an eine Beleuchtungsvorrichtung, ein Klimagerät oder dergleichen liefert. Auch ist der Leistungswandler 11 zum Beispiel als ein VVVF-Umrichter eingerichtet, und der Leistungswandler 12 ist als ein statischer Umrichter eingerichtet. Auch könnte sich eine Last, die mit den sekundären Anschlüssen des Leistungswandlers 11 verbunden ist, hinsichtlich eines Typs von einer Last unterscheiden, die mit den sekundären Anschlüssen des Leistungswandlers 12 verbunden ist.
Das Vorhergehende beschreibt einige Beispielausfuhrungsformen zu Erläuterungszwecken. Obwohl die vorhergehende Diskussion spezifische Ausführungsformen präsentiert hat, wird der Fachmann erkennen, dass Änderungen hinsichtlich einer Form und eines Details vorgenommen werden können, ohne vom breiteren Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sind die Beschreibung und die Zeichnungen eher in einem illustrativen Sinne als in einem beschränkenden Sinne anzusehen. Die detaillierte Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen, und der Umfang der Erfindung wird lediglich durch die umfassten Ansprüche gemeinsam mit der vollen Reichweite von Äquivalenten definiert, auf welche derartige Ansprüche einen Anspruch haben.
Bezugszeichenliste

1, 2, 10: Leistungsumwandlungsvonichtung
1a: Positivelektroden-Eingangsanschluss
1b: Negativelektroden-Eingangsanschluss
3: Oberleitung
4: Stromabnehmer
5: Hochgeschwindigkeitsschutzschaltung
6: Transformator
11, 12: Leistungswandler
13, 14: Spannungsmesseinrichtung
15: Gemeinsame Entladungsschaltung
16: Schaltregler
17: Bestimmungseinrichtung
18: Trenndetektor
19, 20: Individuelle Entladungsschaltung
21: Entladungsregler
22: Wandler
51, 52: Elektromotor
D1, D2: Diode
FC1, FC2, FC3: Filterkondensator
FL1, FL2: Filterdrosselspule
MC1, MC2, MC3, MC4: Schütz
R1, R2, R3: Widerstand
S1: Schaltsteuersignal
S2: Bestimmungssignal
S3: Trennerfassungssignal
S4: Schutzstoppsignal
SW1: Schalter
SW2, SW3: Schaltelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001145208 [0003]

Claims

Leistungsumwandlungsvonichtung, die aufweist: Leistungswandler jeweils zum Wandeln einer Gleichstromleistung, die von einer Leistungsquelle über primäre Anschlüsse geliefert wird, in eine Gleichstromleistung oder in eine Wechselstromleistung und zum Liefern der gewandelten Leistung an eine Last, die mit sekundären Anschlüssen verbunden ist; Filterkondensatoren, die jeweils zwischen den primären Anschlüssen des entsprechenden einen der Leistungswandler verbunden sind; zumindest ein Schütz zum elektrischen Verbinden oder Trennen von zumindest einem der Leistungswandler mit oder von der Leistungsquelle; eine gemeinsame Entladungsschaltung, die sich die Filterkondensatoren teilen und die mit den Filterkondensatoren verbunden ist, wobei die gemeinsame Entladungsschaltung zum Entladen der Filterkondensatoren eingerichtet ist; eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Leistungswandler elektrisch von der Leistungsquelle getrennt sind; und einen Trenndetektor zum Bestimmen, basierend auf Spannungen der Filterkondensatoren, einer Anwesenheit oder Abwesenheit einer Trennung in einer Schaltung von jedem der Filterkondensatoren zu der gemeinsamen Entladungsschaltung, wenn die Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Leistungswandler elektrisch von der Leistungsquelle getrennt sind.
Leistungsumwandlungsvonichtung nach Anspruch 1, wobei der Trenndetektor bestimmt, ob eine Zwischenanschlussspannung von zumindest einem der Filterkondensatoren höher als eine erste Referenzspannung ist und ob eine Zwischenanschlussspannung von zumindest einem anderen der Filterkondensatoren kleiner oder gleich einer zweiten Referenzspannung ist, die kleiner als die erste Referenzspannung ist, und ein Bestimmungsergebnis ausgibt.
Leistungsumwandlungsvonichtung nach Anspruch 2, wobei, wenn die Zwischenanschlussspannung des zumindest einen der Filterkondensatoren höher als die erste Referenzspannung ist und die Zwischenanschlussspannung des zumindest einen anderen der Filterkondensatoren kleiner oder gleich der zweiten Referenzspannung ist, der Trenndetektor als das Bestimmungsergebnis ein Trennerfassungssignal ausgibt, das den zumindest einen der Filterkondensatoren angibt.
Leistungsumwandlungsvonichtung nach Anspruch 1, wobei der Trenndetektor bestimmt, ob eine Differenz zwischen einer Zwischenanschlussspannung von einem Filterkondensator unter den Filterkondensatoren und eine Zwischenanschlussspannung eines anderen Filterkondensators unter den Filterkondensatoren höher oder gleich einer Referenzspannung ist, und ein Bestimmungsergebnis ausgibt.
Leistungsumwandlungsvonichtung nach Anspruch 4, wobei, wenn die Differenz zwischen der Zwischenanschlussspannung des einen Filterkondensators und der Zwischenanschlussspannung des anderen Filterkondensators höher oder gleich der Referenzspannung ist, der Trenndetektor als das Bestimmungsergebnis ein Trennerfassungssignal ausgibt, das einen Filterkondensator angibt, der eine höhere Zwischenanschlussspannung unter dem einen Filterkondensator und dem anderen Filterkondensator aufweist.
Leistungsumwandlungsvonichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner aufweist: individuelle Entladungsschaltungen, die jeweils mit dem entsprechend einen der Filterkondensatoren verbunden sind, wobei die individuellen Entladungsschaltungen eingerichtet sind, jeweils den verbundenen einen der Filterkondensatoren zu entladen; und einen Entladungsregler zum Betreiben, wenn der Trenndetektor eine Anwesenheit der Trennung erfasst, einer individuellen Entladungsschaltung der individuellen Entladungsschaltungen, die mit einem Filterkondensator der Filterkondensatoren verbunden ist, der mit einer Schaltung verbunden ist, in welcher die Anwesenheit der Trennung erfasst wird.
Leistungsumwandlungsvonichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bestimmungseinrichtung bestimmt, ob die Leistungswandler elektrisch von der Leistungsquelle getrennt sind und gestoppt sind, und, wenn die Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Leistungswandler elektrisch von der Leistungsquelle getrennt sind und gestoppt sind, der Trenndetektor basierend auf den Spannungen der Filterkondensatoren die Anwesenheit oder Abwesenheit der Trennung in der Schaltung von jedem der Filterkondensatoren zu der gemeinsamen Entladungsschaltung bestimmt.
Leistungsumwandlungsvonichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das zumindest eine Schütz eine Vielzahl von Schütze ist, und jedes der Schütze elektrisch den entsprechenden Leistungswandler der Leistungswandler mit der Leistungsquelle verbindet oder von der Leistungsquelle trennt.
Trennerfassungsverfahren, das aufweist: Bestimmen, ob Leistungswandler elektrisch von der Leistungsquelle getrennt sind, wobei jeder der Leistungswandler zum Wandeln einer Gleichstromleistung, die von einer Leistungsquelle über primäre Anschlüsse geliefert wird, in eine Gleichstromleistung oder eine Wechselstromleistung und zum Liefern der gewandelten Leistung an eine Last eingerichtet ist, die mit sekundären Anschlüssen verbunden ist; und Bestimmen, basierend auf Spannungen von Filterkondensatoren, von denen jeder mit den primären Anschlüssen des entsprechend einen der Leistungswandler verbunden ist, einer Anwesenheit oder Abwesenheit einer Trennung in einer Schaltung von jedem der Filterkondensatoren zu einer gemeinsamen Entladungsschaltung, die sich die Filterkondensatoren teilen, wenn es bestimmt wird, dass die Leistungswandler elektrisch von der Leistungsquelle getrennt sind.