RU2479447C1 - Устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока - Google Patents

Устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока Download PDF

Info

Publication number
RU2479447C1
RU2479447C1 RU2011142903/11A RU2011142903A RU2479447C1 RU 2479447 C1 RU2479447 C1 RU 2479447C1 RU 2011142903/11 A RU2011142903/11 A RU 2011142903/11A RU 2011142903 A RU2011142903 A RU 2011142903A RU 2479447 C1 RU2479447 C1 RU 2479447C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inverter
torque command
value
voltage
power
Prior art date
Application number
RU2011142903/11A
Other languages
English (en)
Inventor
Такео МАЦУМОТО
Original Assignee
Мицубиси Электрик Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мицубиси Электрик Корпорейшн filed Critical Мицубиси Электрик Корпорейшн
Application granted granted Critical
Publication of RU2479447C1 publication Critical patent/RU2479447C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/24—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B60L1/04—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line
    • B60L1/10—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line with provision for using different supplies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/14—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric lighting circuits
    • B60L1/16—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric lighting circuits fed by the power supply line
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2009—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/24—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines
    • B60L9/28—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines polyphase motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/40—DC to AC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/527—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/529—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройству управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока. Устройство управления содержит блок вычисления команды крутящего момента, инвертор, статический инвертор, преобразователь. Блок вычисления вычисляет значение команды крутящего момента двигателя и выдает значение команды крутящего момента в инвертор. Статический инвертор подает электрическую мощность на нагрузку, установленную на транспортном средстве. Когда напряжение переменного тока не прикладывается к преобразователю, блок вычисления определяет значение команды регенеративного крутящего момента на основании частоты ротора двигателя, входного тока статического инвертора и входного напряжения статического инвертора. Инвертор подает регенерированную мощность, генерируемую двигателем на статический инвертор. Технический результат заключается в обеспечении стабильной работы статического инвертора во время потери мощности от контактной сети. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к устройству управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока, а конкретнее к устройству управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока, которое, при простой конфигурации, вызывает работу статического инвертора (именуемого далее просто «СИ») в качестве вспомогательного источника питания, который подает электрическую мощность на транспортное средство даже во время потери мощности от контактной сети, например, из-за отскока пантографа или перехода секции.
Предшествующий уровень техники
Что касается конфигурации устройства управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока, то в прошлом СИ соединяли с промежуточной связывающей схемой постоянного тока основного преобразующего устройства, то есть, с преобразователем-инвертором (именуемом далее просто «ПИ»), который представляет собой контроллер двигателя. В устройстве управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока эта конфигурация дает возможность совместно использовать преобразователь переменного тока в постоянный для СИ и преобразователь переменного тока в постоянный ПИ и делает ненужным обеспечение третичной обмотки основного трансформатора. Поэтому можно реализовать уменьшение габаритов и веса электрического компонента в целом.
С другой стороны, когда транспортное средство с электрическим двигателем переменного тока теряет мощность от контактной сети из-за отскока пантографа или прохода секции и т.п., устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока обычно останавливает работу ПИ с помощью функции обнаружения прерывания обслуживания. В результате, СИ также прекращает работу. Вместе с тем, поскольку СИ это устройство, которое подает всю мощность на транспортное средство, желательно в как можно большей степени не останавливать работу СИ. Чтобы предотвратить останов работы СИ, необходимо принять меры, например, для увеличения емкости конденсатора сглаживающего фильтра (именуемого далее просто конденсатором фильтра или КФ), соединенного с промежуточной связывающей схемой постоянного тока.
В известном техническом решении, раскрытом в патентном документе 1, описываемом ниже, предложен способ продолжения работы СИ путем соединения средства аккумулирования энергии с промежуточной связывающей схемой постоянного тока. В частности, средство аккумулирования энергии включает в себя блок аккумулирующих элементов, включающий в себя конденсатор, который поглощает и аккумулирует энергию во время работы в режиме мощности и работы в регенеративном режиме. Средство аккумулирования энергии имеет такую конфигурацию, что оно способно продолжать работу с использованием энергии, аккумулируемой в блоке аккумулирующих элементов в состоянии, в котором мощность оказывается недостаточной, например, в случае отскока пантографа или прерывания обслуживания.
Патентный документ 1: Выложенная заявка на патент Японии № 2003-199354.
Краткое изложение сущности изобретения
Задача, решаемая изобретением
Однако для продолжения работы СИ во время потери мощности от контактной сети, в известном техническом решении, раскрытом в патентом документе 1, возникает проблема, заключающаяся в том, что требуется увеличить габариты или дополнительно установить аппаратные средства, например, приходится увеличивать емкость КФ или приходится вводить средство аккумулирования энергии.
Данное изобретение разработано ввиду вышеизложенного, и цель данного изобретения состоит в том, чтобы получить устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока, которое может обеспечить продолжение работы СИ во время потери мощности от контактной сети, предотвращая увеличение габаритов и дополнительную установку аппаратных средств.
Средства решения задачи
Чтобы решить вышеупомянутые проблемы и достичь вышеупомянутой цели, устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока в соответствии с одним аспектом данного изобретения выполнено включающим в себя: преобразователь, который преобразует напряжение переменного тока, подводимое от провода контактной сети переменного тока через трансформатор, в напряжение постоянного тока, инвертор, который преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока, и двигатель, приводимый в действие и управляемый инвертором, причем устройство управления включает в себя: блок вычисления команды крутящего момента, который вычисляет значение команды крутящего момента двигателя и выдает значение команды крутящего момента в инвертор; и статический инвертор, который подает электрическую мощность на нагрузку, установленную на транспортном средстве с электрическим двигателем переменного тока, причем, когда напряжение переменного тока не прикладывается к преобразователю, блок вычисления команды крутящего момента вычисляет значение команды регенеративного крутящего момента, соответствующего мощности, потребляемой статическим инвертором, на основании частоты ротора двигателя, входного тока статического инвертора и входного напряжения статического инвертора, а инвертор, в соответствии со значением команды регенеративного крутящего момента, подает регенерированную мощность, генерируемую двигателем, на статический инвертор.
Эффект изобретения
В соответствии с данным изобретением, устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока включает в себя блок вычисления команды крутящего момента регенеративного торможения, включающий в себя один из первого блока арифметической обработки, который, во время потери мощности от контактной сети из-за отскока пантографа или по аналогичной причине вычисляет на основании входного тока СИ, напряжения постоянного тока и частоты ротора первое значение команды регенеративного крутящего момента для компенсации мощности, потребляемой СИ, и второго блока арифметической обработки, который вычисляет на основании напряжения постоянного тока и команды постоянного тока второе значение регенеративного крутящего момента, при котором напряжение постоянного тока становится постоянным. Поэтому возникает тот эффект, что появляется возможность продолжать работу СИ во время потери мощности от контактной сети и при этом предотвращать увеличение габаритов и дополнительную установку аппаратных средств.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлена функциональная блок-схема, на которой показана главным образом конфигурация блока вычисления команды крутящего момента регенеративного торможения в соответствии с первым вариантом осуществления.
На фиг.2 представлена функциональная блок-схема, на которой показана главным образом конфигурация блока вычисления команды крутящего момента регенеративного торможения в соответствии со вторым вариантом осуществления.
Пояснение буквенно-цифровых обозначений на чертежах
1 Пантограф
2 Основной трансформатор
3 Преобразователь
4 Инвертор
5 Конденсатор фильтра
6 Основной двигатель
7 Статический инвертор
8 Датчик тока
9 Контактор
10 Промежуточная связывающая схема постоянного тока
11 Блок вычисления команды крутящего момента регенеративного торможения
12 Блок вычисления команды крутящего момента в режиме мощности или команды крутящего момента регенеративного торможения
13 Переключатель
21 Блок вычитания
22 Блок умножения
23 Блок деления
24 Блок пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулирования
25 Сумматор с усилением
26 Сумматор
30 Первый блок арифметической обработки
31 Второй блок арифметической обработки
Ec* Команда напряжения постоянного тока (опорное значение напряжения постоянного тока)
EcO Напряжение постоянного тока
FM Частота ротора (частота двигателя)
IСИ Входной ток СИ
TP1 Первое значение команды регенеративного крутящего момента
TP2 Второе значение команды регенеративного крутящего момента
TRQ1, TRQ2 Значение команды регенеративного крутящего момента
Лучший способ (лучшие способы) осуществления изобретения
Теперь, со ссылками на прилагаемые чертежи, будет приведено подробное пояснение вариантов осуществления устройства управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока. Данное изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления.
Первый вариант осуществления
Конфигурация устройства управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока
На фиг.1 представлена функциональная блок-схема, на которой показана главным образом конфигурация блока вычисления команды крутящего момента регенеративного торможения в соответствии с первым вариантом осуществления. Система привода транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока показана в верхней части чертежа. Блок 11 вычисления команды крутящего момента регенеративного торможения (именуемый дальше просто «блоком 11 вычисления») и блок 12 вычисления команды крутящего момента режима мощности/команды крутящего момента регенеративного торможения (именуемый далее просто «блоком 12 вычисления»), образующие систему управления регенеративным крутящим моментом, показаны в нижней части чертежа.
Система привода транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока включает в себя в качестве основных компонентов пантограф 1, к которому подводится мощность переменного тока от провода контактной сети переменного тока, основной трансформатор 2, который на входе принимает мощность переменного тока, подаваемую от пантографа 1, преобразователь 3, к которому прикладывается напряжение переменного тока от основного трансформатора 2 и который преобразует это напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока, инвертор 4, который преобразует напряжение постоянного тока, выдаваемое из преобразователя 3, в трехфазный переменный ток, КФ 5, который предусмотрен на стороне выхода постоянного тока инвертора 4 и сглаживает напряжение постоянного тока преобразователя 3, основной двигатель 6, который приводится в действие напряжением переменного тока инвертора 4, статический инвертор 7 (именуемый далее просто «СИ»), соединенный с промежуточной связывающей схемой 10 постоянного тока, датчик тока (именуемый далее просто «ДТ»), который предусмотрен на входной стороне СИ 7 и получает ток нагрузки, и контактор 9 в качестве размыкающего и замыкающего блока, который разъединяет основной трансформатор 2 и преобразователь 3.
Один конец стороны первичной стороны трансформатора 2 соединен с проводом контактной сети переменного тока посредством пантографа 1, а другой конец соединен с рельсом, имеющий потенциал «земли», посредством непоказанных колес. Иными словами, трансформатор 2 выполнен с возможностью приема, через провод контактной сети переменного тока, пантограф 1, колеса и рельс, электрической мощности, передаваемой от непоказанной электрической подстанции. Устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока осуществляет преобразование мощности, поясненное выше, и приводит в действие основной двигатель 6 во время работы транспортного средства с электрическим двигателем в режиме мощности. Однако во время торможения устройство управления заставляет основной двигатель 6 работать как генератор. Инвертор 4 работает в режиме электрического торможения и заставляет работать регенеративный тормоз.
Блок вычисления команды крутящего момента регенеративного торможения
Блок 11 вычисления включает в себя в качестве основных компонентов первый блок 30 арифметической обработки, второй блок 31 арифметической обработки и сумматор 26. Кроме того, первый блок 30 арифметической обработки включает в себя блок 22 умножения, блок 23 деления и сумматор 25 с усилением. Второй блок 31 арифметической обработки включает в себя блок 21 вычитания и блок 24 пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулирования. Блок 11 вычисления, выполненный таким образом, вычисляет значение TRQ1 команды регенеративного крутящего момента для того, чтобы вызвать продолжение работы СИ 7 во время потери мощности от контактной сети. Блок 12 вычисления вычисляет значение команды крутящего момента в режиме мощности или значение команды регенеративного крутящего момента во время нормальной работы. Переключатель 13 переключает выходы блока 11 вычисления и блока 12 вычисления.
Ниже поясняется работа устройства управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока во время потери мощности от контактной сети. Когда мощность от контактной сети теряется из-за отскока пантографа или перехода секции, эта потеря мощности от контактной сети обнаруживается не показанным детектором прерывания обслуживания, преобразователь 3 прекращает работать, а контактор 9 размыкается. С другой стороны, инвертор 4 продолжает работать в режиме электрического торможения, переключатель 13 переключает выход устройства управления с выхода в нормальное время, на выход во время прерывания обслуживания, и для управления инвертором 4 выдается значение TRQ1 команды регенеративного крутящего момента, вычисленное блоком 11 вычисления.
Ниже приводится подробное пояснение операций первого блока 30 арифметической обработки и второго блока 31 арифметической обработки. В первом блоке 30 арифметической обработки, блок 22 умножения перемножает входной ток ICИ СИ, который получается из ДТ 8 и вводится в СИ 7, и напряжение EcO постоянного тока, обнаруживаемое из КФ 5, и вычисляет мощность, потребляемую СИ 7.
Блок 23 деления делит мощность, потребляемую СИ 7, на частоту FM ротора (эквивалентную скорости транспортного средства) основного двигателя 6, выдавая эквивалентную величину выходного крутящего момента. Сумматор 25 с усилением вводит коэффициент G1 усиления в эквивалентную величину выходного крутящего момента. В результате, в сумматор 26 выдается первое значение TP1 команды регенеративного крутящего момента для компенсации мощности, потребляемой СИ 7. Местом обнаружения напряжения EcO постоянного тока должна быть только промежуточная связывающая схема 10 постоянного тока, но не ограничивается лишь КФ 5.
Во втором блоке 31 арифметической обработки, блок 21 вычитания вычисляет отклонение между предопределенной командой Ec* напряжения постоянного тока, которая представляет собой опорное напряжение постоянного тока, и напряжением EcO постоянного тока. На основании этого отклонения, блок 24 ПИД-регулирования получает второе значение TP2 команды регенеративного крутящего момента, при котором значение напряжения EcO постоянного тока, прикладываемого к СИ 7, поддерживается постоянным. Использование блока 24 ПИД-регулирования упомянуто в качестве примера. Однако блок регулирования не обязательно должен быть таким и может быть блоком пропорционально-дифференциального (ПД) регулирования или аналогичным средством. Первое значение TP1 команды регенеративного крутящего момента и второе значение TP2 команды регенеративного крутящего момента складываются сумматором 26 для получения значения TRQ1 команды блок 31 арифметической обработки крутящего момента для непрерывной работы СИ 7.
Таким образом, в устройстве управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока в соответствии с этим вариантом осуществления, когда напряжение переменного тока не прикладывается к преобразователю 3, блок 11 вычисления вычисляет значение TRQ1 команды регенеративного крутящего момента, соответствующее потребляемой мощности СИ 7, значение TRQ1 команды регенеративного крутящего момента является выходным сигналом на инвертор 4, а инвертор 4, в соответствии со значением TRQ1 команды регенеративного крутящего момента, подает регенерированную мощность, генерируемую двигателем 6, в промежуточную связывающую схему 10 постоянного тока. Таким образом, СИ 7 может продолжать работу, даже если потеряна мощность от контактной сети.
Как пояснялось выше, устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока в соответствии с этим вариантом осуществления включает в себя блок 11 вычисления, включающий в себя первый блок 30 арифметической обработки, который во время потери мощности от контактной сети из-за отскока пантографа или по аналогичной причине вычисляет на основании входного тока IСИ СИ, напряжения EcO постоянного тока и частоты FM двигателя 6, значение TRQ1 команды регенеративного крутящего момента для компенсации мощности, потребляемой СИ 7, и второй блок 31 арифметической обработки, который вычисляет на основании напряжения EcO постоянного тока и команды Ec* напряжения постоянного тока значение TRQ2 команды регенеративного крутящего момента, при котором напряжение EcO постоянного тока становится постоянным. Следовательно, поскольку регенерируемая электроэнергия, соответствующая мощности, потребляемой СИ 7, подается на промежуточную связывающую схему 10 постоянного тока в соответствии с управлением инвертором 4 без увеличения емкости КФ 5 или введения специальных аппаратных средств (не показаны), таких как средство аккумулирования энергии, появляется возможность точно управлять СИ 7 и заставлять СИ 7 продолжать работать. Поскольку появляется возможность заставлять СИ продолжать работать, эффективно используя регенерированную мощность, то оказывается возможным снижение подачи энергии от провода контактной сети и снизить потребляемую мощность по сравнению с этими показателями в известных технических решениях.
Второй вариант осуществления
Устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока выполнено так, что оно способно получать те же эффекты, что и в первом варианте осуществления, даже если один из первого блока 30 арифметической обработки и второго блока 31 арифметической обработки исключен из блока 11 вычисления, соответствующего первому варианту осуществления. Ниже приводится пояснение конфигурации и работы устройства управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока в соответствии с этим (вторым) вариантом осуществления. Компоненты, идентичные компонентам в первом варианте осуществления, обозначены теми же цифровыми и буквенными позициями, а подробное описание этих компонентов опущено.
На фиг.2 представлена функциональная блок-схема, на которой показана главным образом конфигурация блока вычисления команды крутящего момента регенеративного торможения в соответствии со вторым вариантом осуществления. Как пояснялось выше, на фиг.2 отсутствуют первый блок 30 арифметической обработки и сумматор 26, показанные на фиг.1. Например, когда СИ 7 потребляет электрическую мощность, напряжение EcO постоянного тока падает в нерабочем состоянии преобразователя 3. Следовательно, если регенерированная энергия инвертора 4 увеличивается в соответствии с падением напряжения EcO постоянного тока, то получаются функции, эквивалентные функциям в первом варианте осуществления.
Ниже приводится пояснение конкретных операций устройства управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока во время потери мощности от контактной сети. Когда происходит потеря мощности от контактной сети из-за такого фактора, как отскок пантографа или переход секции, потеря мощности от контактной сети обнаруживается не показанным детектором прерывания обслуживания, преобразователь 3 прекращает работать, а контактор 9 размыкается. С другой стороны, инвертор 4 продолжает работать в режиме электрического торможения, а переключатель 13 переключает выход устройства управления с выхода в нормальное время на выход во время прерывания обслуживания. Во втором блоке 31 арифметической обработки, как и в первом варианте осуществления, блок 21 вычитания вычисляет отклонение между командой Ec* постоянного тока и напряжением EcO постоянного тока, и на основании этого отклонения, блок 24 ПИД-регулирования получает второе значение TRQ2 команды регенеративного крутящего момента.
Конфигурация устройства управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока в соответствии с этим вариантом осуществления не сводится к конфигурации, в которой исключены первый блок 30 арифметической обработки и сумматор 26. Устройство управления может включать в себя первый блок 30 арифметической обработки вместо второго блока 31 арифметической обработки. Когда преобразователь 3 прекращает работать во время потери мощности от контактной сети, СИ 7 в основном потребляет мощность. Поэтому очевидно, что даже если второй блок 31 арифметической обработки исключен, можно получить функции, эквивалентные тем с помощью первого блока 30 арифметической обработки.
Как пояснялось выше, поскольку устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока в соответствии с этим вариантом осуществления имеет такую конфигурацию, что включает в себя один из первого блока 30 арифметической обработки и второго блока 31 арифметической обработки, имеется возможность заставить СИ 7 продолжать работу, как в первом варианте осуществления во время потери мощности от контактной сети из-за отскока пантографа или по аналогичным причинам. Имеется возможность упрощения конфигурации устройства управления, так как ДТ 8 может быть исключен. Когда устройство управления включает в себя только первый блок 30 арифметической обработки, появляется возможность реализовать дополнительное упрощение устройства управления и надлежащую подачу мощности на СИ 7. Когда устройство управления включает в себя только второй блок 31 арифметической обработки, команду TRQ2 регенеративного крутящего момента можно генерировать только в соответствии с информацией о напряжениях. Поэтому возможно реализовать дополнительное упрощение устройства управления и быструю подачу мощности на СИ 7.
Устройства управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока, поясненные с помощью первого и второго вариантов осуществления показывают примеры состава данного изобретения. Излишне говорить, что можно также объединять эти устройства управления друг с другом по известной технологии, или можно также предусмотреть конфигурацию, обуславливающую изменение устройств управления, например, исключение части этих устройств управления, не выходя за рамки сущности настоящего изобретения.
Промышленная применимость
Как пояснялось выше, данное изобретение применимо к устройству управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока и, в частности, полезно в качестве изобретения, позволяющего при простой конфигурации заставить статический инвертор, который подает электрическую мощность на транспортное средство, непрерывно работать даже во время потери мощности от контактной сети.

Claims (3)

1. Устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока, включающим в себя преобразователь (3), который преобразует напряжение переменного тока, подводимое от провода контактной сети переменного тока через трансформатор (2), в напряжение постоянного тока, инвертор (4), который преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока, и двигатель (6), приводимый в действие и управляемый инвертором (4), причем устройство управления содержит блок (11, 12) вычисления команды крутящего момента, который вычисляет значение команды крутящего момента двигателя (6) и выдает значение команды крутящего момента в инвертор (4), и статический инвертор (7), который подает электрическую мощность на нагрузку, установленную на транспортном средстве с электрическим двигателем переменного тока, причем когда напряжение переменного тока не прикладывается к преобразователю (3), блок (11, 12) вычисления команды крутящего момента вычисляет значение команды регенеративного крутящего момента, соответствующего мощности, потребляемой статическим инвертором (7), на основании частоты ротора двигателя (6), входного тока статического инвертора (7) и входного напряжения статического инвертора (7), а инвертор (4), в соответствии со значением команды регенеративного крутящего момента, подает регенерированную мощность, генерируемую двигателем (6), на статический инвертор (7).
2. Устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока по п.1, в котором блок (11, 12) вычисления команды крутящего момента вычисляет значение команды регенеративного крутящего момента, при котором мощность, потребляемая статическим инвертором (7), является компенсируемой, а инвертор (4) подает регенерированную мощность на статический инвертор (7) в соответствии со значением команды регенеративного крутящего момента.
3. Устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока по п.2, в котором блок (11, 12) вычисления команды крутящего момента вычисляет первое значение команды регенеративного крутящего момента, при котором мощность, потребляемая статическим инвертором (7), является компенсируемой, и второе значение команды регенеративного крутящего момента, при котором значение напряжения постоянного тока, прикладываемого на статический инвертор (7), поддерживается постоянным, а инвертор (4) подает регенерированную мощность на статический инвертор (7) в соответствии с первым значением команды регенеративного крутящего момента и вторым значением команды регенеративного крутящего момента.
RU2011142903/11A 2009-03-25 2009-03-25 Устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока RU2479447C1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2009/055954 WO2010109607A1 (ja) 2009-03-25 2009-03-25 交流電気車の制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2479447C1 true RU2479447C1 (ru) 2013-04-20

Family

ID=42780316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011142903/11A RU2479447C1 (ru) 2009-03-25 2009-03-25 Устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8504230B2 (ru)
EP (1) EP2412558B1 (ru)
JP (1) JP4589448B2 (ru)
KR (1) KR101227708B1 (ru)
CN (1) CN102361774B (ru)
AU (1) AU2009343024B2 (ru)
BR (1) BRPI0924752A2 (ru)
CA (1) CA2756408A1 (ru)
MX (1) MX2011009999A (ru)
RU (1) RU2479447C1 (ru)
WO (1) WO2010109607A1 (ru)
ZA (1) ZA201106497B (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA030910B1 (ru) * 2014-08-04 2018-10-31 Альстом Транспорт Текнолоджис Модуль электропитания блока электродвигателя, тяговая система и соответствующее электрическое транспортное средство
RU208900U1 (ru) * 2021-09-21 2022-01-21 Общество с ограниченной ответственностью "Уральские локомотивы" Устройство фильтрации скачков напряжения контактной сети постоянного тока

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9246432B2 (en) * 2011-02-14 2016-01-26 Beckman Coulter, Inc. Regenerative braking safety system and method of use
CN104395133B (zh) * 2012-06-28 2016-08-24 三菱电机株式会社 交流电车的控制装置
JP5968518B2 (ja) * 2013-03-06 2016-08-10 三菱電機株式会社 電気車用主変換装置
JP6139236B2 (ja) * 2013-04-16 2017-05-31 株式会社東芝 電気機関車制御装置
CN104527444B (zh) * 2014-12-16 2017-01-11 株洲南车时代电气股份有限公司 一种用于地铁车辆的供电系统及方法
KR101605990B1 (ko) * 2015-03-25 2016-03-23 영남대학교 산학협력단 인버터 벡터 구동 시스템 및 그것을 이용한 커패시터 용량 추정 방법
JP6510060B2 (ja) * 2015-10-01 2019-05-08 株式会社東芝 鉄道車両用電力変換装置
CN108725211B (zh) * 2018-06-25 2023-06-20 西南交通大学 一种磁浮列车三相供集电装置
JP7278926B2 (ja) * 2019-11-05 2023-05-22 株式会社日立製作所 電動機の制御装置、電動車両、電動機の制御方法
WO2024009361A1 (ja) * 2022-07-04 2024-01-11 三菱電機株式会社 鉄道車両用電力変換装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU39306U1 (ru) * 2004-03-18 2004-07-27 Брянский государственный технический университет Устройство управления подвижным составом с асинхронными тяговыми двигателями, обеспечивающее предупреждение боксования и юза

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR7806854A (pt) * 1977-10-18 1979-05-15 Tokyo Shibaura Electric Co Processo para controlar a velocidade de um motor a corrente alternada
SE450318B (sv) * 1980-09-25 1987-06-15 Asea Ab Sjelvkommuterad stromriktare for overforing av effekt mellan en motor och ett net for drivning och bromsning av motorn
JPS5932961B2 (ja) * 1980-09-29 1984-08-13 日本国有鉄道 電気車の絶縁セクシヨンにおける旅客車用サ−ビス電源の瞬時停電防止方法
US4491768A (en) * 1981-11-04 1985-01-01 Eaton Corporation Pulse width modulation inverter with battery charger
DE3304377C2 (de) * 1983-02-09 1985-12-19 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen Einrichtung zur Energieversorgung von Nutzverbrauchern in einem Schienenfahrzeug
JPS60200790A (ja) * 1984-03-26 1985-10-11 Toshiba Corp 交流電動機駆動装置
CA1293529C (en) * 1986-06-23 1991-12-24 Shigeru Tanaka Ac motor drive apparatus
JPH0274192A (ja) * 1988-09-08 1990-03-14 Toshiba Corp 電力変換装置
JP2821159B2 (ja) * 1989-02-20 1998-11-05 株式会社日立製作所 電気車の制御装置
JPH07123501A (ja) * 1993-10-28 1995-05-12 Toshiba Corp 電気車制御装置
JPH07212909A (ja) * 1994-01-12 1995-08-11 Toshiba Corp 電気車制御装置
JPH0865811A (ja) * 1994-08-25 1996-03-08 Toshiba Corp 電気車制御装置
CN100438320C (zh) 1997-10-31 2008-11-26 株式会社日立制作所 电源转换设备
US20060005739A1 (en) 2001-03-27 2006-01-12 Kumar Ajith K Railroad system comprising railroad vehicle with energy regeneration
JP3943928B2 (ja) 2001-12-25 2007-07-11 株式会社東芝 電力変換装置
JP4013905B2 (ja) * 2003-05-21 2007-11-28 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置およびその制御方法並びに自動車
JP4962184B2 (ja) * 2007-07-18 2012-06-27 トヨタ自動車株式会社 車両の電源装置
KR101199038B1 (ko) * 2008-12-15 2012-11-07 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 전동기 구동용 전력 변환 장치
US8476859B2 (en) * 2010-09-30 2013-07-02 Rockwell Automation Technologies, Inc. DC power for SGCT devices using a high frequency current loop with multiple current transformers

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU39306U1 (ru) * 2004-03-18 2004-07-27 Брянский государственный технический университет Устройство управления подвижным составом с асинхронными тяговыми двигателями, обеспечивающее предупреждение боксования и юза

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA030910B1 (ru) * 2014-08-04 2018-10-31 Альстом Транспорт Текнолоджис Модуль электропитания блока электродвигателя, тяговая система и соответствующее электрическое транспортное средство
RU208900U1 (ru) * 2021-09-21 2022-01-21 Общество с ограниченной ответственностью "Уральские локомотивы" Устройство фильтрации скачков напряжения контактной сети постоянного тока

Also Published As

Publication number Publication date
AU2009343024B2 (en) 2013-08-29
WO2010109607A1 (ja) 2010-09-30
KR101227708B1 (ko) 2013-01-29
AU2009343024A1 (en) 2011-10-06
EP2412558B1 (en) 2017-09-06
EP2412558A4 (en) 2013-05-15
CN102361774B (zh) 2014-02-19
US8504230B2 (en) 2013-08-06
BRPI0924752A2 (pt) 2016-01-26
MX2011009999A (es) 2011-10-11
JP4589448B2 (ja) 2010-12-01
CA2756408A1 (en) 2010-09-30
JPWO2010109607A1 (ja) 2012-09-20
CN102361774A (zh) 2012-02-22
ZA201106497B (en) 2012-11-28
EP2412558A1 (en) 2012-02-01
US20110276214A1 (en) 2011-11-10
KR20110119824A (ko) 2011-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2479447C1 (ru) Устройство управления для транспортного средства с электрическим двигателем переменного тока
US9327604B2 (en) Electric vehicle control apparatus and electric vehicle
JP2656684B2 (ja) エレベータの停電時運転装置
TWI770019B (zh) 電車用電力轉換控制裝置
WO2008001572A1 (fr) Dispositif de commande d'onduleur et son procédé de fonctionnement
US20130133987A1 (en) Electricity supply apparatus and an elevator system
WO2009116641A1 (ja) 電力変換装置
EP2868514B1 (en) Control device for alternating current electric vehicle
JP2006223060A (ja) 電力変換器の並列運転制御装置
JP5902534B2 (ja) 鉄道車両の駆動装置
JP2011126691A (ja) エレベーターシステム
US20160226423A1 (en) Ac motor drive system
US20110057587A1 (en) Energy-recovery device in a variable speed drive
JP2011162057A (ja) 電気鉄道用電力変換装置の制御装置
JP2006014489A (ja) 電気車の電力変換装置
JP2006340561A (ja) 回路装置
JP5905166B2 (ja) 電気車制御システムおよび電力変換装置
JP2009171652A (ja) 電力変換装置
KR20120077493A (ko) 유도 전동기 구동용 인버터의 연속 운전 방법
JP5207908B2 (ja) 電気車制御装置
GB2525279A (en) Railway vehicle driving device
JP2010220399A (ja) 電気車の車両内電源確保制御装置
RU70416U1 (ru) Компенсатор неактивных составляющих мощности со стабилизацией напряжения для тяговой подстанции
JPH0538080A (ja) 非常用電源装置

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20150227

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210326