鐵道車輛用驅(qū)動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的課題在于，提出一種在搭載制動(dòng)斬波器時(shí)抑制追加設(shè)備的制動(dòng)斬波器系統(tǒng)。本發(fā)明的鐵道車輛用驅(qū)動(dòng)裝置具有：變壓器，其對(duì)從對(duì)交流電力進(jìn)行集電的集電裝置輸入的交流電力進(jìn)行變壓；第一電力變換裝置，其將由所述變壓器變壓后的交流電力變換為直流電力；第二電力變換裝置，其將直流電力變換為三相交流電力；和濾波電容器，其設(shè)置在所述第一和所述第二電力變換裝置之間，該鐵道車輛用驅(qū)動(dòng)裝置具有充電電阻，其設(shè)置在所述第一電力變換裝置與所述變壓器之間，限制從所述變壓器向所述濾波電容器流入的充電電流，所述第一電力變換裝置在車輛制動(dòng)時(shí)將由所述三相交流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的再生電力提供給所述充電電阻，通過所述充電電阻來消耗所述再生電力。
【專利說明】鐵道車輛用驅(qū)動(dòng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵道車輛用的驅(qū)動(dòng)裝置，且涉及面向交流車以及交直流車的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在交流電化區(qū)間行駛的電氣鐵道車輛，搭載有由第一電力變換裝置和第二電力變換裝置構(gòu)成的車輛驅(qū)動(dòng)控制裝置，所述第一電力變換裝置將從架線經(jīng)由變壓器而輸入的交流電力變換成直流電力，所述第二電力變換裝置將直流電力變換為三相交流電力。在上述車輛行駛于直流區(qū)間的情況下，成為來自架線的電力被輸入到第一電力變換裝置與第二電力變換裝置之間的直流輸出部的結(jié)構(gòu)。
[0003]電氣鐵道車輛在加速時(shí)，在交流區(qū)間從架線經(jīng)由變壓器、第一電力變換裝置和第二電力變換裝置向電動(dòng)機(jī)供給三相交流電力，在直流區(qū)間從架線經(jīng)由第二電力變換裝置向電動(dòng)機(jī)供給三相交流電力，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。電氣鐵道車輛在減速時(shí)使用再生制動(dòng)，所述再生制動(dòng)在交流區(qū)間經(jīng)由第二電力變換裝置、第一電力變換裝置和變壓器使由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的三相交流電力返回架線，在直流區(qū)間經(jīng)由第二電力變換裝置使電力返回架線，由此對(duì)發(fā)電得到的電力進(jìn)行再利用。
[0004]但是，在如導(dǎo)電弓從架線離線時(shí)或通過死區(qū)段(如^!時(shí)那樣無法使電力返回架線的情況、行駛于不許可使電力返回架線的路線的情況、或架線的電壓上升至規(guī)定值以上而無法使電力返回架線的情況下，利用氣閘使車輛減速。氣閘的閘皮根據(jù)使用頻度而產(chǎn)生磨耗，因此存在氣閘的使用頻度高的情況下磨耗加劇，閘皮的更換周期變短這一課題。因此，設(shè)計(jì)并實(shí)用化了一種在不能使用再生制動(dòng)的情況下，通過由被稱為制動(dòng)電阻的電阻器來消耗電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的電力從而獲得制動(dòng)力的制動(dòng)斬波器系統(tǒng)。通過該制動(dòng)斬波器系統(tǒng)能夠減少氣閘的使用頻度。
[0005]另一方面，制動(dòng)斬波器系統(tǒng)需要與第一電力變換裝置以及第二電力變換裝置分開設(shè)置斬波器裝置、電阻器和電抗器，存在車輛驅(qū)動(dòng)裝置變大這一安裝上的課題。
[0006]對(duì)此，專利文獻(xiàn)1中記載了通過將第一電力變換裝置作為斬波器裝置來使用，從而減少構(gòu)成制動(dòng)斬波器系統(tǒng)的設(shè)備的方法。
[0007]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:了？特開2004-312939公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]但是，在專利文獻(xiàn)1中，雖然斬波器裝置留用了原有的設(shè)備，但還另外需要電抗器和制動(dòng)電阻，因此裝置尺寸的小型化的效果較小。
[0012]本發(fā)明鑒于這些現(xiàn)有技術(shù)的課題而作，提出了一種減少了追加設(shè)備的制動(dòng)斬波器系統(tǒng)。
[0013]解決課題的手段
[0014]作為用于解決上述課題的手段，鐵道車輛驅(qū)動(dòng)裝置具有:變壓器，其對(duì)從對(duì)交流電力進(jìn)行集電的集電裝置輸入的交流電力進(jìn)行變壓；第一電力變換裝置，其將由所述變壓器變壓后的交流電力變換為直流電力；第二電力變換裝置，其將直流電力變換為三相交流電力；和濾波電容器，其設(shè)置在所述第一和所述第二電力變換裝置之間，
[0015]所述鐵道車輛驅(qū)動(dòng)裝置具有充電電阻，所述充電電阻設(shè)置在所述第一電力變換裝置與所述變壓器之間，限制從所述變壓器向所述濾波電容器流入的充電電流，所述第一電力變換裝置在車輛制動(dòng)時(shí)將由所述三相交流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的再生電力提供給所述充電電阻，通過所述充電電阻來消耗所述再生電力。
[0016]發(fā)明效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，通過將現(xiàn)有的制動(dòng)斬波器裝置所需的電抗器、制動(dòng)電阻與其他設(shè)備共用，能夠削減設(shè)備數(shù)，并減少驅(qū)動(dòng)裝置的部件數(shù)，除了能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化/輕量化之夕卜，還具有通過部件個(gè)數(shù)的減少而降低故障的風(fēng)險(xiǎn)且提高可靠性的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是表示實(shí)施例1中的系統(tǒng)構(gòu)成的圖。
[0019]圖2是表示實(shí)施例1中的另一系統(tǒng)構(gòu)成的圖。
[0020]圖3是表示實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3中的電流的路徑1的圖。
[0021〕圖4是表示實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3中的電流的路徑2的圖。
[0022]圖5是表示實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3中的控制邏輯的圖。
[0023]圖6是表示實(shí)施例2中的系統(tǒng)構(gòu)成的圖。
[0024]圖7是表示實(shí)施例3中的系統(tǒng)構(gòu)成的圖。
[0025]圖8是表示實(shí)施例3中的另一系統(tǒng)構(gòu)成的圖。
[0026]圖9是表示實(shí)施例3中的另一系統(tǒng)構(gòu)成的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下利用附圖對(duì)多個(gè)具體的實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0028]【實(shí)施例1】
[0029]圖1中示出本發(fā)明的鐵道車輛用驅(qū)動(dòng)裝置中的第一實(shí)施例。
[0030]首先，對(duì)設(shè)備的構(gòu)成進(jìn)行說明。第一電力變換裝置1將從交流架線用導(dǎo)電弓2經(jīng)由開關(guān)3和變壓器4而供給的交流電力變換為直流電力來提供給第二電力變換裝置9。在此，第一電力變換裝置1由開關(guān)元件匕?1(1構(gòu)成。具體來說，各開關(guān)元件匕?1(1由I⑶丁等的晶體管、和與該晶體管反并聯(lián)連接的二極管構(gòu)成，1^與化、化與1(1分別串聯(lián)連接，18與化的串聯(lián)電路和10與1(1的串聯(lián)電路并聯(lián)連接。此外，開關(guān)元件匕與化的中間點(diǎn)，與變壓器的二次側(cè)繞組的一側(cè)連接，開關(guān)元件與1(1的中間點(diǎn)，與變壓器的二次側(cè)繞組的另一側(cè)連接。
[0031]開關(guān)3既可以是能夠阻斷電流的真空阻斷器，也可以是通過電磁鐵的動(dòng)作來對(duì)電機(jī)電路進(jìn)行開閉的電磁接觸器，還可以是將真空阻斷器與電磁接觸器串聯(lián)連接的構(gòu)成。在第一電力變換裝置1與變壓器4之間串聯(lián)連接有將充電電阻5與電磁接觸器6并聯(lián)連接而成的電路和電磁接觸器12。在充電電阻5及電磁接觸器6與電磁接觸器12之間，對(duì)變壓器4并聯(lián)連接有制動(dòng)電抗器14，制動(dòng)電抗器14未使用時(shí)通過電磁接觸器13而被斷開。
[0032]在此，在圖1中電磁接觸器12連接在變壓器4與充電電阻5以及電磁接觸器6之間，但也可以連接在變壓器4與制動(dòng)電抗器14之間。即，既可以如圖2所示在變壓器4與開關(guān)元件化以及1(1之間設(shè)置電磁接觸器12，也可以設(shè)置在變壓器的兩端。此外，使制動(dòng)電抗器14斷開的電磁接觸器13也既可以設(shè)置在制動(dòng)電抗器14的任意一側(cè)，也可以不是設(shè)置在制動(dòng)電抗器14的單端而是設(shè)置在兩端。
[0033]第一電力變換裝置1與第二電力變換裝置9之間被稱為直流級(jí)，在直流級(jí)設(shè)置有對(duì)架線電壓頻率的2倍的整流脈動(dòng)進(jìn)行吸收的濾波電路7、濾波電容器8。濾波電路7不必一定設(shè)置。第二電力變換裝置9將從第一電力變換裝置1供給的直流變換為三相交流電力來對(duì)三相電動(dòng)機(jī)10進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。控制裝置11輸出對(duì)第一電力變換裝置1以及第二電力變換裝置9進(jìn)行控制的信號(hào)？。和？1。
[0034]接著，對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的具體的動(dòng)作進(jìn)行說明。
[0035]首先，對(duì)用于利用充電電阻5來防止從架線向?yàn)V波電容器8流入過電流的動(dòng)作進(jìn)行說明?？刂蒲b置11若確認(rèn)接通了開關(guān)3，則僅接通開關(guān)12。此時(shí)，由于電流經(jīng)由充電電阻5流向?yàn)V波電容器8，因此即使在濾波電容器8未被充電的狀態(tài)下，也會(huì)防止過電流的流動(dòng)。接著，在濾波電容器8的電壓超過了規(guī)定值時(shí)接通開關(guān)6。接通開關(guān)6的電壓既可以設(shè)為固定值，也可以根據(jù)變壓器的二次電壓而發(fā)生變化。
[0036]接著，對(duì)由充電電阻5來消耗再生電力時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明?？刂蒲b置11在車輛再生中，在探測(cè)到導(dǎo)電弓的離線、通過死區(qū)段、行駛于不許可使電力返回架線的路線、架線電壓的規(guī)定值以上的上升中的任意一種狀況的情況下，判斷為無法使再生電力返回架線，控制裝置11切換為使電力變換裝置1作為制動(dòng)斬波器來執(zhí)行動(dòng)作的模式(以下稱為制動(dòng)斬波器模式在制動(dòng)斬波器模式下，首先使第一電力變換裝置1和第二電力變換裝置9停止，使電磁接觸器12和電磁接觸器6斷開。雖然開關(guān)3不必一定斷開，但在導(dǎo)電弓2與架線接觸的情況下最好斷開。此時(shí)，在開關(guān)3為將真空阻斷器和電磁接觸器串聯(lián)連接的構(gòu)成的情況下，為了抑制真空阻斷器的動(dòng)作次數(shù)而僅使電磁接觸器斷開。在確認(rèn)了這些設(shè)備被斷開后，接通電磁接觸器13而將制動(dòng)電抗器14連接到主電路。
[0037]若接通了電磁接觸器13，則控制裝置11使第二電力變換裝置9再次進(jìn)行再生動(dòng)作，并使第一電力變換裝置1作為控制流過充電電阻5的電流以使濾波電容器8的電壓固定的制動(dòng)斬波器而執(zhí)行動(dòng)作。
[0038]在使第一電力變換裝置1作為制動(dòng)斬波器而執(zhí)行動(dòng)作的情況下，作為電流流過的路徑，可以考慮如圖3那樣經(jīng)由開關(guān)元件匕和1(1的路徑1、和如圖4那樣經(jīng)由開關(guān)元件化和的路徑2，使電流流過哪個(gè)路徑都可以。
[0039]在此，根據(jù)專利文獻(xiàn)1的技術(shù)，用作斬波器裝置的是第一電力變換裝置的一部分，因此存在第一電力變換裝置的僅一部分開關(guān)元件被頻繁使用從而劣化加劇，作為第一電力變換裝置整體的可靠性下降這一課題，但例如，為了使構(gòu)成第一電力變換裝置1的開關(guān)元件匕?1(1的劣化程度均勻，可以每次使第一電力變換裝置1作為斬波器而執(zhí)行動(dòng)作時(shí)都交替地對(duì)路徑1和路徑2進(jìn)行調(diào)換。此外，也可以在使第一電力變換裝置1作為斬波器裝置而執(zhí)行動(dòng)作的次數(shù)達(dá)到了規(guī)定次數(shù)時(shí)更換路徑，或者在使第一電力變換裝置作為斬波器裝置而執(zhí)行動(dòng)作的時(shí)間達(dá)到了規(guī)定時(shí)間時(shí)更換路徑，或者對(duì)流過一方的路徑的電流的時(shí)間積分值進(jìn)行計(jì)算，在時(shí)間積分值(即，電流的總量)達(dá)到了規(guī)定值時(shí)更換路徑。在電流路徑調(diào)換時(shí)，可以使電力變換裝置暫時(shí)停止后對(duì)電流路徑進(jìn)行調(diào)換，以使得同相的高壓側(cè)的開關(guān)元件和低壓側(cè)的開關(guān)元件不同時(shí)導(dǎo)通。
[0040]像這樣，在使第一電力變換裝置1與現(xiàn)有的制動(dòng)斬波器同樣地執(zhí)行動(dòng)作的情況下，對(duì)于第一電力變換裝置1的控制裝置11，除了需要搭載作為通常的電力變換裝置的控制系統(tǒng)之外，還需要搭載在制動(dòng)斬波器中執(zhí)行動(dòng)作的控制系統(tǒng)。這些控制只要在成為制動(dòng)斬波器模式的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行切換即可。
[0041]此外，在圖3以及圖4中，不在電流流過的路徑上的開關(guān)元件為了防止高壓側(cè)與低壓側(cè)發(fā)生短路而需要始終設(shè)為截止?fàn)顟B(tài)。但是，根據(jù)裝置不同，有時(shí)在控制裝置11內(nèi)僅對(duì)高壓側(cè)的開關(guān)元件(例如匕)的控制信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，低壓側(cè)的開關(guān)元件(例如化)的控制信號(hào)使高壓側(cè)的控制信號(hào)反轉(zhuǎn)來作成。在此情況下，無法生成僅使高壓側(cè)或者低壓側(cè)的開關(guān)元件執(zhí)行動(dòng)作的制動(dòng)斬波器模式的控制信號(hào)。因此，追加如下處理:按照電流流過的每條路徑來預(yù)先決定進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的元件，除了該元件以外根據(jù)流過的路徑而始終導(dǎo)通或始終截止。圖5中示出在圖3以及圖4的構(gòu)成中，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)斬波器的控制信號(hào)生成的邏輯的一例。
[0042]在圖5的邏輯中，開關(guān)元件匕?1(1的控制信號(hào)設(shè)為導(dǎo)通指令為1和截止指令為0的數(shù)字信號(hào)，此外使用表示電流路徑的標(biāo)志、和1表示許可、0表示不許可的開關(guān)動(dòng)作的許可信號(hào)1必I?1(131。例如，考慮如下情況:在路徑1中使高壓側(cè)的開關(guān)元件匕進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，開關(guān)元件1(1為導(dǎo)通狀態(tài)，使開關(guān)元件化和開關(guān)元件化始終截止。首先，電流流經(jīng)路徑1，因此路徑2的標(biāo)志不建立而開關(guān)元件化和化的控制信號(hào)的輸出始終為0即截止指令。接著，1(1的開關(guān)動(dòng)作的許可信號(hào)1(131變?yōu)?，因此輸出始終為1即導(dǎo)通指令，對(duì)于開關(guān)元件匕，直接輸出控制信號(hào)。即，基于對(duì)開關(guān)元件匕的通流率進(jìn)行控制以使得濾波電容器8的電壓固定的控制信號(hào)，對(duì)開關(guān)元件匕的開關(guān)動(dòng)作進(jìn)行控制。在此，在由充電電阻消耗車輛的全部制動(dòng)力的情況下，需要對(duì)開關(guān)元件的通流率進(jìn)行控制以使得濾波電容器8的電壓固定，但在由充電電阻和氣閘來分擔(dān)車輛的制動(dòng)力的情況下，開關(guān)元件的通流率按照由充電電阻負(fù)擔(dān)的部分的制動(dòng)量而決定。
[0043]另外，進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的元件可以為高壓側(cè)、低壓側(cè)的任意一者，也可以每次與電流路徑同樣地使第一電力變換裝置1作為斬波器而執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，在高壓側(cè)和低壓側(cè)交替地調(diào)換進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的元件。此外，也可以在使第一電力變換裝置1作為斬波器裝置而執(zhí)行動(dòng)作的次數(shù)達(dá)到了規(guī)定次數(shù)時(shí)更換路徑，或者在使第一電力變換裝置作為斬波器裝置而執(zhí)行動(dòng)作的時(shí)間達(dá)到了規(guī)定時(shí)間時(shí)更換路徑，或者對(duì)流過一方的路徑的電流的時(shí)間積分值進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)時(shí)間積分值達(dá)到了規(guī)定值時(shí)在高壓側(cè)和低壓側(cè)更換進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的元件。
[0044]當(dāng)正在使第一電力變換裝置1作為制動(dòng)斬波器裝置而執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，在變?yōu)槟軌蚴闺娏Ψ祷丶芫€的情況下，首先，使第一電力變換裝置1和第二電力變換裝置9的動(dòng)作暫時(shí)停止，在使電磁接觸器13斷開后，若使開關(guān)3、電磁接觸器6、和電磁接觸器12接通的各設(shè)備的接通以及斷開得到確認(rèn)，則進(jìn)行從第二電力變換裝置9經(jīng)由第一電力變換裝置1和變壓器4使電力返回架線的通常的再生動(dòng)作。
[0045]像這樣，通過利用第一電力變換裝置1、充電電阻5和制動(dòng)電抗器14來構(gòu)成制動(dòng)斬波器，能夠?qū)⒊潆婋娮?作為抑制向?yàn)V波電容器8的過大的充電電流的電阻以及消耗再生電力的電阻來利用，因此能夠?qū)崿F(xiàn)比現(xiàn)有的制動(dòng)斬波器系統(tǒng)更小型的制動(dòng)斬波器系統(tǒng)。在實(shí)施例1的圖1中圖示了對(duì)1臺(tái)三相電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但也可以為對(duì)多臺(tái)三相電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的構(gòu)成。此外，雖然圖示了對(duì)變壓器4連接1臺(tái)第一電力變換裝置，但也可以為連接多臺(tái)第一電力變換裝置的構(gòu)成，在此情況下，只要對(duì)每個(gè)第一電力變換裝置連接充電電阻和電磁接觸器的并聯(lián)電路以及制動(dòng)電抗器即可。
[0046]【實(shí)施例2】
[0047]圖6中示出本發(fā)明的鐵道車輛用驅(qū)動(dòng)裝置中的第二實(shí)施例。與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，未連接制動(dòng)電抗器14這一點(diǎn)。
[0048]首先，對(duì)設(shè)備的構(gòu)成進(jìn)行說明。由于是與圖1大致相同的構(gòu)成，因此僅對(duì)不同點(diǎn)進(jìn)行說明。在實(shí)施例2中，取代制動(dòng)電抗器14而將變壓器4的二次側(cè)繞組用作制動(dòng)電抗器來構(gòu)成制動(dòng)斬波器系統(tǒng)，因此從圖1的電路中撤去了制動(dòng)電抗器14、電磁接觸器12和13，但關(guān)于電磁接觸器12也可以設(shè)置。
[0049]接著，對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的具體的動(dòng)作進(jìn)行說明?？刂蒲b置11，在車輛再生中，在探測(cè)到了導(dǎo)電弓的離線、通過死區(qū)段、行駛于不許可使電力返回架線的路線、架線電壓的規(guī)定值以上的上升中的任意一種狀況的情況下，判斷為無法使再生電力返回架線，變?yōu)橹苿?dòng)斬波器模式，首先，使第一電力變換裝置1和第二電力變換裝置9停止，使開關(guān)3和電磁接觸器6斷開。此時(shí)，在開關(guān)3為將真空阻斷器和電磁接觸器串聯(lián)連接的構(gòu)成的情況下，為了抑制真空阻斷器的動(dòng)作次數(shù)而僅使電磁接觸器斷開。在確認(rèn)了這些設(shè)備被斷開之后，使第二電力變換裝置9再次執(zhí)行再生動(dòng)作，并使第一電力變換裝置1作為對(duì)流過充電電阻5的電流進(jìn)行控制以使得濾波電容器8的電壓固定的制動(dòng)斬波器而執(zhí)行動(dòng)作。作為制動(dòng)斬波器的動(dòng)作是與實(shí)施例1相同的動(dòng)作。
[0050]當(dāng)正在使第一電力變換裝置1作為制動(dòng)斬波器裝置而執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，在變?yōu)槟軌蚴闺娏Ψ祷丶芫€的情況下，首先，使第一電力變換裝置1和第二電力變換裝置9的動(dòng)作暫時(shí)停止，在使開關(guān)3和電磁接觸器6接通后，進(jìn)行從第二電力變換裝置9經(jīng)由第一電力變換裝置1和變壓器4使電力返回架線的通常的再生動(dòng)作。另外，在將變壓器4的二次側(cè)繞組用作制動(dòng)電抗器的情況下，有時(shí)在使用后變壓器發(fā)生偏磁，因此最好對(duì)第一電力變換裝置1進(jìn)行控制以使得在接通開關(guān)3和電磁接觸器6之前消去積存在變壓器4中的磁通。例如，像流經(jīng)路徑1的電流為正、流經(jīng)路徑2的電流為負(fù)那樣注上符號(hào)并對(duì)流過變壓器4的電流進(jìn)行時(shí)間累計(jì)，在使開關(guān)3和電磁接觸器6接通前，使電流流過變壓器4以使得上述累計(jì)結(jié)果成為0即可。即，只要使反向流經(jīng)變壓器4的電流的累計(jì)量大體相等即可。
[0051]像這樣，通過利用第一電力變換裝置1、變壓器4和充電電阻5來構(gòu)成制動(dòng)斬波器，能夠從實(shí)施例1中省略制動(dòng)電抗器14和電磁接觸器13，使制動(dòng)斬波器系統(tǒng)更加小型化。在實(shí)施例2的圖6中圖示了對(duì)1臺(tái)三相電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但也可以為對(duì)多臺(tái)三相電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的構(gòu)成。此外，雖然圖示了對(duì)變壓器連接1臺(tái)第一電力變換裝置，但也可以為連接多臺(tái)第一電力變換裝置的構(gòu)成，在此情況下，只要對(duì)每個(gè)第一電力變換裝置并聯(lián)連接充電電阻和電磁接觸器即可。
[0052]【實(shí)施例3】
[0053]圖7中示出本發(fā)明的鐵道車輛用驅(qū)動(dòng)裝置中的第三實(shí)施例。與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，是在直流架線區(qū)間也能夠行駛的交直流車輛這一點(diǎn)。
[0054]首先對(duì)設(shè)備的構(gòu)成進(jìn)行說明。關(guān)于與圖1通用的設(shè)備，設(shè)為相同編號(hào)而省略說明。直流架線用導(dǎo)電弓15僅在行駛于直流架線區(qū)間時(shí)與架線相接，從導(dǎo)電弓15經(jīng)由高速阻斷器16和濾波電抗器19對(duì)直流級(jí)部供給直流電力。
[0055]在高速阻斷器16與濾波電抗器19之間，連接有斷流器18和直流用充電電阻17。在此，在圖7中，濾波電抗器19的輸出側(cè)連接于濾波電路7的中間部，但這是為了使構(gòu)成濾波電路7的電抗器具有與濾波電抗器19相同的功能，也可以將濾波電抗器的輸出側(cè)與直流級(jí)的高壓側(cè)直接連接。在行駛于直流架線區(qū)間的情況下，開關(guān)3、電磁接觸器6和12被斷開，電磁接觸器13被接通。在行駛于交流架線區(qū)間時(shí)高速阻斷器16和斷流器18被斷開。
[0056]此外，直流架線用導(dǎo)電弓15也可以與交流架線用導(dǎo)電弓2通用化，在此情況下如圖8那樣，在導(dǎo)電弓2與開關(guān)3以及高速阻斷器16之間，設(shè)置開關(guān)20，在交流區(qū)間和直流區(qū)間對(duì)電流的路徑進(jìn)行切換。在圖8那樣的構(gòu)成中，在行駛于直流架線區(qū)間的情況下，開關(guān)20與高速阻斷器16側(cè)連接，開關(guān)3、電磁接觸器6和12被斷開，電磁接觸器13被接通。在行駛于交流架線區(qū)間時(shí)開關(guān)20與開關(guān)3側(cè)連接，高速阻斷器16和斷流器18被斷開。
[0057]接著，對(duì)圖7以及圖8所示的驅(qū)動(dòng)裝置的具體的動(dòng)作進(jìn)行說明。
[0058]首先，對(duì)行駛于交流架線區(qū)間的情況進(jìn)行說明。在行駛于交流架線區(qū)間的情況下阻斷器16和斷流器18被斷開(進(jìn)而，在圖8的情況下，開關(guān)20連接于開關(guān)3側(cè))，成為與實(shí)施例1相同的主電路構(gòu)成，因此成為與實(shí)施例1相同的動(dòng)作。在此，對(duì)用于利用充電電阻5來防止從架線向?yàn)V波電容器8流入過電流的動(dòng)作進(jìn)行說明。控制裝置11若確認(rèn)接通了開關(guān)3，則僅接通開關(guān)12。此時(shí)，電流經(jīng)由充電電阻5流向?yàn)V波電容器8，因此即使在濾波電容器8未被充電的狀態(tài)下，也會(huì)防止過電流的流動(dòng)。接著，在濾波電容器8的電壓超過了規(guī)定值時(shí)使開關(guān)6接通。使開關(guān)6接通的電壓既可以設(shè)為固定值，也可以根據(jù)變壓器的二次電壓而發(fā)生變化。
[0059]接著，對(duì)行駛于直流架線區(qū)間的情況進(jìn)行說明。在行駛于直流架線區(qū)間的情況下，第一電力變換裝置1能夠始終作為制動(dòng)斬波器裝置而執(zhí)行動(dòng)作，因此作為制動(dòng)斬波器的動(dòng)作與實(shí)施例1相同。此外，即使在車輛再生中探測(cè)到了導(dǎo)電弓的離線、通過死區(qū)段、行駛于不許可使電力返回架線的路線中的任意一種狀況的情況下，關(guān)于高速阻斷器16和斷流器18，即使不斷開也不會(huì)對(duì)第一電力變換裝置1的斬波器動(dòng)作產(chǎn)生影響，因此不需要斷開。另夕卜，在本實(shí)施例這種構(gòu)成時(shí)，在探測(cè)到了架線電壓的規(guī)定值以上的上升的情況下有時(shí)控制裝置11會(huì)進(jìn)行輕載再生動(dòng)作，因此最好使高速阻斷器16和斷流器18斷開。
[0060]此外，也可以如實(shí)施例2那樣將變壓器4的二次側(cè)繞組作為制動(dòng)電抗器來使用，圖9中示出該情況下的電路構(gòu)成。除了沒有電磁接觸器13和制動(dòng)電抗器14以外，成為與圖7相同的構(gòu)成。
[0061]在直流架線區(qū)間的情況下，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)而存在不許可將再生制動(dòng)所產(chǎn)生的再生電力送出到架線的路線。在行駛于這種路線的情況下，由于無法始終使電力返回架線，因此也可以設(shè)置制動(dòng)斬波器模式這種模式，在相應(yīng)的區(qū)間由第二電力變換裝置9開始制動(dòng)動(dòng)作，同時(shí)使第一電力變換裝置1作為制動(dòng)斬波器裝置而執(zhí)行動(dòng)作。
[0062]像這樣，通過利用第一電力變換裝置1、變壓器4和充電電阻5來構(gòu)成制動(dòng)斬波器，能夠減少設(shè)備的追加，使制動(dòng)斬波器系統(tǒng)小型化。在實(shí)施例3的圖7?9中圖示了對(duì)1臺(tái)三相電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但也可以為對(duì)多臺(tái)三相電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的構(gòu)成。此外，雖然圖示了對(duì)變壓器連接1臺(tái)第一電力變換裝置，但也可以為連接多臺(tái)第一電力變換裝置的構(gòu)成，在此情況下，只要對(duì)每個(gè)第一電力變換裝置并聯(lián)連接充電電阻和電磁接觸器即可。
[0063]符號(hào)說明
[0064]1、9電力變換裝置
[0065]2、15 導(dǎo)電弓
[0066]3、20 開關(guān)
[0067]4變壓器
[0068]5、17充電電阻
[0069]6、12、13電磁接觸器
[0070]7諧振濾波器
[0071]8濾波電容器
[0072]10三相電動(dòng)機(jī)
[0073]11控制裝置
[0074]14制動(dòng)電抗器
[0075]16高速阻斷器
[0076]18斷流器
[0077]19濾波電抗器
[0078]13?1(1開關(guān)元件
[0079]控制信號(hào)
【權(quán)利要求】
1.一種鐵道車輛用驅(qū)動(dòng)裝置，具有: 集電裝置，其對(duì)交流電力進(jìn)行集電； 變壓器，其對(duì)從所述集電裝置輸入的交流電力進(jìn)行變壓； 第一電力變換裝置，其將由所述變壓器變壓后的交流電力變換為直流電力； 第二電力變換裝置，其將從所述第一電力變換裝置供給的直流電力變換為三相交流電力并對(duì)三相交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；和 濾波電容器，其設(shè)置在所述第一電力變換裝置與所述第二電力變換裝置之間，一方連接于高壓側(cè)而另一方連接于低壓側(cè)， 所述鐵道車輛用驅(qū)動(dòng)裝置的特征在于， 還具有充電電阻，所述充電電阻設(shè)置在所述第一電力變換裝置與所述變壓器之間，限制從所述變壓器向所述濾波電容器流入的充電電流， 所述第一電力變換裝置，在車輛制動(dòng)時(shí)將由所述三相交流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的再生電力提供給所述充電電阻，通過所述充電電阻來消耗所述再生電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵道車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 還具備: 第I接觸器，其與所述充電電阻并聯(lián)連接； 串聯(lián)電路，其與所述變壓器并聯(lián)連接，且將制動(dòng)電抗器和第2接觸器串聯(lián)連接；和 第3接觸器，其配置在所述串聯(lián)電路與所述變壓器之間， 在車輛制動(dòng)時(shí)，成為所述第2接觸器被接通、所述第I以及第3接觸器被斷開的狀態(tài)，再生電流流過所述充電電阻和所述制動(dòng)電抗器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵道車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 還具備第I接觸器，所述第I接觸器與所述充電電阻并聯(lián)連接， 在車輛制動(dòng)時(shí)，成為所述第I接觸器被斷開的狀態(tài)，再生電流流過所述充電電阻和所述變壓器的二次側(cè)繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的鐵道車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 所述第一電力變換裝置具有4個(gè)開關(guān)元件，第I開關(guān)元件與第2開關(guān)元件被串聯(lián)連接的中間點(diǎn)與所述變壓器的二次側(cè)繞組的一側(cè)連接，第3開關(guān)元件與第4開關(guān)元件被串聯(lián)連接的中間點(diǎn)與所述變壓器的二次側(cè)繞組的另一側(cè)連接， 所述充電電阻連接在所述第I開關(guān)元件與第2開關(guān)元件被串聯(lián)連接的中間點(diǎn)和所述變壓器的二次側(cè)繞組的一側(cè)之間， 所述第一電力變換裝置具有在將再生電力提供給所述充電電阻時(shí)，對(duì)使所述第I以及第4開關(guān)元件通流的第I通流路徑、和使所述第2以及第3開關(guān)元件通流的第2通流路徑進(jìn)行切換的單元， 在所述第一電力變換裝置向所述充電電阻供給了再生電力的動(dòng)作次數(shù)、或動(dòng)作時(shí)間、或流過所述充電電阻的電流的總量中的至少一個(gè)超過了規(guī)定值的情況下，對(duì)所述通流路徑進(jìn)行切換。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的鐵道車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 所述第一電力變換裝置具有4個(gè)開關(guān)元件，第I開關(guān)元件與第2開關(guān)元件被串聯(lián)連接的中間點(diǎn)與所述變壓器的二次側(cè)繞組的一側(cè)連接，第3開關(guān)元件與第4開關(guān)元件被串聯(lián)連接的中間點(diǎn)與所述變壓器的二次側(cè)繞組的另一側(cè)連接， 所述充電電阻連接在所述第I開關(guān)元件與第2開關(guān)元件被串聯(lián)連接的中間點(diǎn)和所述變壓器的二次側(cè)繞組的一側(cè)之間， 所述第一電力變換裝置，在將再生電力提供給所述充電電阻時(shí)，對(duì)所述多個(gè)開關(guān)元件中的至少任意一個(gè)開關(guān)元件的通流率進(jìn)行控制，來調(diào)整向所述充電電阻供給的再生電力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵道車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 所述第一電力變換裝置具有在經(jīng)由使所述第I以及第4開關(guān)元件通流的第I通流路徑將再生電力提供給所述充電電阻時(shí)，對(duì)第I模式和第2模式進(jìn)行切換的單元，其中所述第I模式使所述第I開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作來控制通流率，所述第2模式使第4開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作來控制通流率， 在一方的所述模式下，在向所述充電電阻供給了再生電力的動(dòng)作次數(shù)、或動(dòng)作時(shí)間、或流過所述充電電阻的電流的總量中的至少一者超過了規(guī)定值的情況下，對(duì)所述模式進(jìn)行切換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的鐵道車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 所述第一電力變換裝置，在車輛的制動(dòng)時(shí)，在探測(cè)到了導(dǎo)電弓的離線、通過死區(qū)段、行駛于不許可使電力返回架線的路線、架線電壓的規(guī)定值以上的上升中的任意一種狀況的情況下，將由所述三相交流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的再生電力提供給所述充電電阻，通過所述充電電阻來消耗所述再生電力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的鐵道車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 還具備: 直流電力集電裝置，其對(duì)直流電力進(jìn)行集電；和 第二充電電阻，其設(shè)置在所述第一電力變換裝置與所述第二電力變換裝置之間的直流部和所述直流電力集電裝置之間，限制從所述直流電力集電裝置向所述濾波電容器流入的充電電流， 在所述車輛行駛于交流架線區(qū)間的過程中，經(jīng)由所述集電裝置取入交流電力，在所述車輛行駛于直流架線區(qū)間的過程中，經(jīng)由所述直流電力集電裝置取入直流電力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的鐵道車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 還具備: 開關(guān)，其將所述集電裝置與直流部和所述變壓器中的任意一者連接，其中該直流部位于所述第一電力變換裝置與所述第二電力變換裝置之間；和 第二充電電阻，其設(shè)置在所述直流部與所述開關(guān)之間，在通過所述開關(guān)連接了所述集電裝置與所述直流部的情況下，限制從所述集電裝置向所述濾波電容器流入的充電電流，在所述車輛行駛于交流架線區(qū)間的過程中，通過所述開關(guān)連接所述集電裝置與所述變壓器，經(jīng)由所述集電裝置將交流電力提供給所述變壓器，在所述車輛行駛于直流架線區(qū)間的過程中，通過所述開關(guān)連接所述集電裝置與所述直流部，經(jīng)由所述集電裝置將直流電力提供給所述直流部。
10.一種鐵道車輛，其搭載了權(quán)利要求1?9中任一項(xiàng)所述的鐵道車輛用驅(qū)動(dòng)裝置。
【文檔編號(hào)】H02M5/40GK104467450SQ201410379900
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】綾田昌高, 野崎雄一郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所