專利名稱：電車控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電車控制裝置。
背景技術(shù)：
圖10是關(guān)聯(lián)的電車控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖11是對設(shè)置于關(guān)聯(lián)的電車控制裝置的電容器施加的電壓值的一例。此外在圖11中(a)是架線電壓值，(b)架線電流值，(c)電容器電壓。
關(guān)聯(lián)的電車控制裝置，由提供恒壓恒頻電力(例如AC440V、60Hz)的作為供給電源的恒壓恒頻(CVCF)逆變器系統(tǒng)1和包含對驅(qū)動電車的電動機(jī)進(jìn)行控制的發(fā)電制動斷路器(chopper)的變壓變頻(VVVF)逆變器系統(tǒng)2所構(gòu)成。
在這樣所構(gòu)成的電車控制裝置中，恒頻逆變器系統(tǒng)1經(jīng)由濾波電抗器3由各自獨(dú)立的2組逆變器系統(tǒng)所構(gòu)成。各自獨(dú)立的2組逆變器系統(tǒng)由直流側(cè)開放開關(guān)4、直流側(cè)開放開關(guān)5和用半導(dǎo)體元件構(gòu)成的2組逆變器電路8、逆變器電路9和由電抗器10及電容器11以及電抗器13及電容器14組成的濾波器電路、變壓器12、變壓器15以及交流側(cè)開放開關(guān)16、交流側(cè)開放開關(guān)17所構(gòu)成。
在這樣所構(gòu)成的電車控制裝置中，2組逆變器系統(tǒng)同步運(yùn)轉(zhuǎn)。即，對逆變器電路8以及逆變器電路9的半導(dǎo)體元件進(jìn)行使開關(guān)相位同步的并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)控制。
在這樣所構(gòu)成的電車控制裝置中，變壓變頻逆變器系統(tǒng)2經(jīng)由開放開關(guān)21、開放開關(guān)22和濾波電抗器23、濾波電抗器24分別通過逆變器電路25、逆變器電路26對交流電動機(jī)31、交流電動機(jī)32進(jìn)行控制。另外，在再生負(fù)荷小的情況下，由于再生制動力不足故為了對其進(jìn)行補(bǔ)償而具有發(fā)電制動用斷路器41、發(fā)電制動用斷路器42和電阻43、電阻44。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在這樣所構(gòu)成的電車控制裝置中，當(dāng)導(dǎo)電弓18在高速區(qū)域離線了的情況下，若導(dǎo)電弓18再連線則直流濾波電容器6以及直流濾波電容器7固濾波電抗器3(filter reactor)的能量而過充電，所以對逆變器電路8和逆變器電路9施加過電壓，2組都停止動作(參照圖11)。若此現(xiàn)象在短時間內(nèi)反復(fù)發(fā)生則2組逆變器系統(tǒng)兩組都鎖定而不能再起動，導(dǎo)致系統(tǒng)故障。
另外，恒壓恒頻逆變器1除了逆變器電路8、逆變器電路9以外還要經(jīng)過LC濾波器電路10、LC濾波器電路11、LC濾波器電路13、LC濾波器電路14全部共需要2組獨(dú)立的硬件，作為裝置就會大型化。
另外，在變壓變頻逆變器系統(tǒng)2中，也用在逆變器電路25、逆變器電路26以及斷路器41、斷路器42上2套個別的硬件所構(gòu)成，故裝置就會大型化。
利用本發(fā)明就能夠提供具有冗余性、可實(shí)現(xiàn)小型化的電車控制裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種電車控制裝置，具有恒壓恒頻電源和接觸器，該恒壓恒頻電源具有2組逆變器電路和由電抗器和電容器組成的濾波器以及變壓器，該接觸器分別在上述2組逆變器電路和上述濾波器之間各設(shè)置1組，使由上述電抗器和上述電容器組成的上述濾波器和上述變壓器對上述2組逆變器電路共用化，在上述2組逆變器電路的一方動作中通過上述接觸器的輔助接點(diǎn)信號使另一方的逆變器電路的門啟動指令停止，由此就能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。


圖1是基于本發(fā)明的第1實(shí)施方式的恒壓恒頻逆變器的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是基于本發(fā)明的第1實(shí)施方式的恒壓恒頻逆變器的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是基于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的恒壓恒頻逆變器的斜視圖。
圖4是基于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的恒壓恒頻逆變器的冷卻器的斜視圖。
圖5是基于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的電車控制裝置的恒壓恒頻逆變器的冷卻器的正面圖。
圖6是基于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的電車控制裝置的恒壓恒頻逆變器的冷卻器的左側(cè)面圖。
圖7是基于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的電車控制裝置的恒壓恒頻逆變器的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖8是基于本發(fā)明的第3實(shí)施方式的變壓變頻逆變器的結(jié)構(gòu)圖。
圖9是基于本發(fā)明的第3實(shí)施方式的變壓變頻逆變器的發(fā)電制動斷路器的方框圖。
圖10是關(guān)聯(lián)的電車控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖11是關(guān)聯(lián)的電車控制裝置動作時的一例。
具體實(shí)施例方式
第1實(shí)施方式參照附圖對基于本發(fā)明的第1實(shí)施方式的電車控制裝置詳細(xì)地進(jìn)行說明。圖1是基于本發(fā)明的第1實(shí)施方式的恒壓恒頻逆變器的結(jié)構(gòu)圖。在圖1中對與圖10中所記載的在結(jié)構(gòu)上相同的部件附加相同標(biāo)記并省略說明。
基于本發(fā)明的第1實(shí)施方式的電車控制裝置，在逆變器電路8以及逆變器9的交流側(cè)設(shè)置開放開關(guān)51、開放開關(guān)52。在開放開關(guān)51和開放開關(guān)52與交流負(fù)荷L之間設(shè)置電抗器10、電容器11以及變壓器12。
如圖2所示那樣，將開放開關(guān)51和開放開關(guān)52的輔助接點(diǎn)信號53和輔助接點(diǎn)信號54輸入給2組的逆變器電路的門啟動指令邏輯。設(shè)各個開放開關(guān)接通的情況為邏輯[H](“1”)，切斷的情況為邏輯[L](“0”)。第1邏輯71(AND gate)在運(yùn)轉(zhuǎn)指令50(輸入71a)為H的情況、信號53(輸入71b)為H且信號54(負(fù)邏輯輸入71c)為L的情況下輸出邏輯H。第2邏輯72(AND gate)在運(yùn)轉(zhuǎn)指令50(輸入72a)為H的情況、信號53(負(fù)邏輯輸入72b)為L且信號54(輸入72c)為H的情況下輸出邏輯H。即，第1邏輯71的第2輸入71b與第2邏輯72的第2輸入72b的邏輯相互顛倒，第1邏輯71的第3輸入71c與第2邏輯72的第3輸入72c的邏輯相互顛倒。
例如在使逆變器電路8動作時，若接通開放開關(guān)51設(shè)52為切斷狀態(tài)，則信號53為H信號54為L輸入到門啟動指令邏輯。其結(jié)果在運(yùn)轉(zhuǎn)指令50為H的情況下輸出給逆變器電路8的半導(dǎo)體元件的門啟動指令61為H，所以逆變器8起動。與此同時，通過開放開關(guān)的輔助接點(diǎn)信號54輸出給逆變器電路9的半導(dǎo)體元件的門啟動指令62為L，所以逆變器9停止。從而2組的逆變器9、8不會同時起動。
為此當(dāng)在高速區(qū)域發(fā)生導(dǎo)電弓18的離線、再連線，逆變器電路8的輸入電壓成為過電壓使保護(hù)動作在短時間內(nèi)反復(fù)逆變器電路8鎖定了的情況下，在切斷了開放開關(guān)4和開放開關(guān)51以后，使開放開關(guān)5和開放開關(guān)52接通而使逆變器電路9起動。
這樣所構(gòu)成的電車控制裝置，關(guān)于2組的逆變器結(jié)構(gòu)就能夠以部件個數(shù)少的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)冗余性高的恒壓恒頻逆變器。另外就可實(shí)現(xiàn)即便對導(dǎo)電弓的離線后再連線也難以出現(xiàn)系統(tǒng)故障的、可靠性高的電源系統(tǒng)。進(jìn)而，通過使2組的逆變器電路的冷卻器一體化，采用對各相按相進(jìn)行了分離的部件結(jié)構(gòu)，就能夠提供在作為電車的供給電源所必須的恒壓恒頻逆變器、作為電動機(jī)驅(qū)動用的變壓變頻逆變器、作為發(fā)電制動用的斷路器上可共通使用的小型部件。
第2實(shí)施方式參照附圖對基于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的電車控制裝置詳細(xì)地進(jìn)行說明。圖3是基于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的恒壓恒頻逆變器的斜視圖。圖4是基于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的恒壓恒頻逆變器的冷卻器的斜視圖。圖5是基于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的電車控制裝置的恒壓恒頻逆變器的冷卻器的正面圖。圖6是基于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的電車控制裝置的恒壓恒頻逆變器的冷卻器的左側(cè)面圖。圖7是基于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的電車控制裝置的恒壓恒頻逆變器的電路結(jié)構(gòu)圖。此外對與圖1中所記載的在結(jié)構(gòu)上相同的部件附加相同標(biāo)記并省略說明。
基于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的電車控制裝置，由部件81、部件82和部件83構(gòu)成。部件81、部件82和部件83分別是逆變器電路8和逆變器電路9的1相。
冷卻器60如圖4～圖6所示那樣，具備受熱器60和一部分嵌入受熱器的熱導(dǎo)管62和散熱片61。在部件81中在冷卻器60的受熱部63的一面上安裝逆變器電路8的1相的半導(dǎo)體元件(例如，U相半導(dǎo)體元件84、U相半導(dǎo)體元件85)。在此冷卻器60的另一單面上安裝逆變器電路9的1相的半導(dǎo)體元件(例如，U相半導(dǎo)體元件94、U相半導(dǎo)體元件95)。另外在冷卻器60上安裝如熱敏電阻這樣的溫度傳感器100對溫度進(jìn)行監(jiān)測。
在這樣所構(gòu)成的電車控制裝置中，由于逆變器電路8和逆變器電路9不會同時動作，故冷卻器60具有對應(yīng)1組、1相的半導(dǎo)體元件(開關(guān)元件)的熱損耗的冷卻能力即可。從而，逆變器電路就能夠通過組合3個上述1相的冷卻器而構(gòu)成，就能夠使裝置小型化。
在這樣所構(gòu)成的電車控制裝置中，關(guān)于2組的逆變器結(jié)構(gòu)就能夠以部件個數(shù)少的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)冗余性高的恒壓恒頻逆變器。另外就可實(shí)現(xiàn)即便對導(dǎo)電弓的離線后再連線也難以出現(xiàn)系統(tǒng)故障的、可靠性高的電源系統(tǒng)。進(jìn)而，通過使2組的逆變器電路的冷卻器一體化，進(jìn)一步采用對每相進(jìn)行了分離的部件結(jié)構(gòu)，就能夠提供在作為電車的供給電源所必須的恒壓恒頻逆變器、作為電動機(jī)驅(qū)動用的變壓變頻逆變器、作為發(fā)電制動用的斷路器上可共通使用的小型部件。
第3實(shí)施方式參照附圖對基于本發(fā)明的第3實(shí)施方式的電車控制裝置詳細(xì)地進(jìn)行說明。圖8是基于本發(fā)明的第3實(shí)施方式的變壓變頻逆變器的結(jié)構(gòu)圖。圖9是基于本發(fā)明的第3實(shí)施方式的變壓變頻逆變器的發(fā)電制動斷路器的方框圖。此外對與圖10中所記載的在結(jié)構(gòu)上相同的部件附加相同標(biāo)記并省略說明。
與本發(fā)明有關(guān)的第3實(shí)施方式的電車控制裝置的變壓變頻逆變器系統(tǒng)2，具有對交流電動機(jī)31和交流電動機(jī)32進(jìn)行控制的逆變器電路25和逆變器電路26以及發(fā)電制動用斷路器電路41和發(fā)電制動用斷路器電路42。逆變器電路26和逆變器電路25對各相按相構(gòu)成為3個部件251、252、253。例如關(guān)于U相就是第1組逆變器的半導(dǎo)體元件和第2組逆變器的半導(dǎo)體元件被安裝在一個冷卻器的受熱部63的兩面而構(gòu)成部件251。制動斷路器電路的部件411也采用同樣的結(jié)構(gòu)。
在通常的電車中由于恒壓恒頻逆變器容量比驅(qū)動一臺交流電動機(jī)的變壓變頻逆變器容量大，所以構(gòu)成恒壓恒頻逆變器的部件81、部件82、部件83就可作為構(gòu)成變壓變頻逆變器的部件251、部件252、部件253共通使用。
另外，在通勤電車等中早晚的客流高峰時乘車率高，列車密度也高故電力制動能量大部分被再生于架線電源側(cè)。相對于此在閑散時間帶列車密度低乘車率也低故在架線電源側(cè)未被再生的發(fā)電制動能量也變小，所以斷路器電路的部件411能夠與逆變器電路的部件251、部件252和部件253相同。萬一在成為過負(fù)荷的情況下，通過熱敏電阻等溫度傳感器100對過溫度進(jìn)行檢測，將斷路器流通率例如限制于從0.97到0.5，使發(fā)電功率降低或者使斷路器動作停止。
在這樣所構(gòu)成的電車控制裝置中，關(guān)于2組的逆變器結(jié)構(gòu)就能夠以部件個數(shù)少的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)冗余性高的恒壓恒頻逆變器。另外可以實(shí)現(xiàn)即便對導(dǎo)電弓的離線后再連線也難以出現(xiàn)系統(tǒng)故障的、可靠性高的電源系統(tǒng)。進(jìn)而，通過使2組的逆變器電路的冷卻器一體化，進(jìn)一步采用每相分離的部件結(jié)構(gòu)，就能夠提供在作為電車的供給電源所必須的恒壓恒頻逆變器、作為電動機(jī)驅(qū)動用的變壓變頻逆變器、作為發(fā)電制動用的斷路器上可共通使用的小型部件。
利用本發(fā)明就能夠提供具有冗余性、可實(shí)現(xiàn)小型化的電車控制裝置。
權(quán)利要求
1.一種電車控制裝置，包括
2組逆變器電路；具有電抗器和電容器的濾波器；連接到上述濾波器的變壓器；以及有選擇地連接將上述2組逆變器電路的交流輸出連接到上述濾波器的接觸器；其中，在一方的逆變器電路正在動作的情況下另一方的逆變器電路不起動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電車控制裝置，其特征在于在一方的逆變器電路正在動作的情況下上述接觸器輸出輔助接點(diǎn)信號以使另一方的逆變器電路的門啟動指令停止。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電車控制裝置，其特征在于還包括用于上述逆變器電路的半導(dǎo)體元件的冷卻器；其中，在上述冷卻器的受熱部分上安裝上述一方以及另一方的逆變器電路的半導(dǎo)體元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電車控制裝置，其特征在于還包括用于上述逆變器電路的半導(dǎo)體元件的冷卻器，其中，在上述冷卻器的受熱部分的第1面上安裝上述一方的逆變器電路的半導(dǎo)體元件，在上述受熱部分的第2面上安裝上述另一方的逆變器電路的半導(dǎo)體元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電車控制裝置，其特征在于還包括安裝在上述任一開關(guān)元件的附近的溫度傳感器。
6.一種電車控制裝置，包括第1組逆變器電路；第2組逆變器電路，其中上述第1組逆變器電路和上述第2組逆變器電路有選擇地進(jìn)行動作；以及一個冷卻部件，安裝了上述第1組逆變器電路的第1開關(guān)元件以及上述第2組逆變器電路的與上述第1開關(guān)元件同相的第2開關(guān)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電車控制裝置，其特征在于具備恒壓恒頻用逆變器，上述第1組逆變器以及上述第2組逆變器是上述恒壓恒頻用逆變器的逆變器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電車控制裝置，其特征在于具備變壓變頻用逆變器以及發(fā)電制動用斷路器，上述第1組逆變器以及上述第2組逆變器是上述變壓變頻用逆變器的逆變器；上述發(fā)電制動用斷路器的第1組斷路器的第3開關(guān)元件以及與上述第3開關(guān)元件有選擇地進(jìn)行動作的第2組斷路器的第4開關(guān)元件被安裝在第2散熱部件上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電車控制裝置，具有恒壓恒頻電源和接觸器，該恒壓恒頻電源具有2組逆變器電路和由電抗器和電容器組成的濾波器以及變壓器，該接觸器分別在上述2組逆變器電路和上述濾波器之間各設(shè)置1組，使由上述電抗器和上述電容器組成的上述濾波器和上述變壓器對上述2組逆變器電路共用化，在上述2組逆變器電路的一方動作中通過上述接觸器的輔助接點(diǎn)信號使另一方的逆變器電路的門啟動指令停止。
文檔編號B61C17/00GK1576091SQ20041006355
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月9日
發(fā)明者佐藤達(dá)彌, 安岡育雄 申請人:株式會社東芝