專利名稱：電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制驅(qū)動(dòng)機(jī)車或電動(dòng)有軌車的列車驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置，包括多個(gè)永磁體同步電機(jī)(圖中表示為
"PMSM，，)和多個(gè)VVVF (變壓變頻圖中表示為"VVVF，，)逆變器， 每個(gè)永磁體同步電機(jī)被分別配置為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，每個(gè)逆變器分別適于單 獨(dú)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的永磁體同步電機(jī)。
背景技術(shù)：
根據(jù)采用感應(yīng)電機(jī)(圖中表示為"IM")作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的相關(guān)技 術(shù)，兩個(gè)或四個(gè)感應(yīng)電機(jī)并聯(lián)作為一個(gè)控制單元受到單個(gè)VVVF逆變 器的控制。因此，如果任何感應(yīng)電機(jī)出現(xiàn)故障，則故障感應(yīng)電機(jī)所屬 的控制單元中的所有感應(yīng)電機(jī)一起由相關(guān)的逆變器斷開。
圖1示出根據(jù)相關(guān)技術(shù)的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置，包括由集電弓 1、高速斷路器2、充電電阻3和充電電阻短路接觸器4組成并被配置 為從外部dc (直流電)電源接收電流的電源線；包括輪21的地線； 分別由開路接觸器5和6、濾波電抗器40和41、濾波電容器7和8 以及VVVF逆變器9和10組成并且并聯(lián)在電源線和地線之間的兩個(gè) 逆變器電路；兩組分別由VVVF逆變器9和10同時(shí)驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)電機(jī) 28、 29和30、 31;以及適于分別對(duì)VVVF逆變器9和10進(jìn)行門控制 的兩個(gè)門控制器26和27。
圖2示出根據(jù)另一相關(guān)技術(shù)的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置，包括由集 電弓1、高速斷路器2、充電電阻3和充電電阻短路接觸器4組成并被 配置為從外部dc電源接收電流的電源線；包括輪21的地線；由連接 至電源線的濾波電抗器42和并聯(lián)在濾波電抗器42和地線之間的濾波 電容器24和VVVF逆變器9組成的單個(gè)逆變器電路； 一組由VVVF
逆變器9同時(shí)驅(qū)動(dòng)的四個(gè)感應(yīng)電機(jī)28、29、30和31;以及適于對(duì)VVVF 逆變器9進(jìn)行門控制的門控制器33,
為了更好地理解，在此將感應(yīng)電機(jī)28、 29、 30和31分別表示為 IM (1) 、 IM ( 2 ) 、 IM (3 )和IM ( 4 )。圖1中，感應(yīng)電機(jī)IM (1 )、 IM (2) 、 IM (3)和IM (4)被設(shè)置為以兩個(gè)電機(jī)為一個(gè)控制單元 進(jìn)行臺(tái)車(truck)控制。圖2中，感應(yīng)電機(jī)IM (1) 、 IM (2) 、 IM (3)和IM (4)被設(shè)置為以四個(gè)電機(jī)為一個(gè)控制單元進(jìn)行集中式控 制。
如曰本未決/>開專利申請(qǐng)No. 2005 -328619 (日本專利申請(qǐng)?zhí)?No. 2004-143577)中所示，可以采用4吏用永磁體的同步電機(jī)作為驅(qū) 動(dòng)電機(jī)。在此情況下，每個(gè)永磁體同步電機(jī)需要根據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)由 VVVF逆變器提供的電壓來控制，并且需要為每一個(gè)電機(jī)提供單個(gè)專 用VVVF逆變器，以實(shí)現(xiàn)所謂的獨(dú)立控制。在該獨(dú)立控制中，如果任 何電機(jī)出現(xiàn)故障，則以臺(tái)車為單位進(jìn)行開路，形成所謂的獨(dú)立開路。
因此，需要配置所謂的獨(dú)立控制，其中VVVF逆變器的開路接觸 器以及用于對(duì)逆變器進(jìn)行門控制的門控制器應(yīng)當(dāng)與待控制的電機(jī)的數(shù) 量相同，如圖3所示。
圖3示出根據(jù)另一相關(guān)技術(shù)，具有永磁體同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī) 的列車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置，包括由集電弓1、高速 斷路器2、充電電阻3和充電電阻短路接觸器4組成并被配置為從外 部dc電源接收電流的電源線；包括輪21的地線；分別由開路接觸器 5、 6、 38和39、濾波電抗器40、 41、 45和46、濾波電容器7、 8、 43 和44、以及VVVF逆變器9、 10、 11和12組成，并且并聯(lián)在電源線 和地線之間的四個(gè)逆變器電路；分別通過三相栽荷接觸器13、 14、 15 和16連接至VVVF逆變器9、 10、 11和12的ac (交流)端以l更由 VVVF逆變器9、 10、 11和12驅(qū)動(dòng)的四個(gè)永磁體同步電機(jī)17、 18、 19和20;以及適于分別單獨(dú)對(duì)VVVF逆變器9、 10、 11和12進(jìn)行門 控制的四個(gè)門控制器34、 35、 36和37。
就此情況，根據(jù)相關(guān)技術(shù)，在由永磁體同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的
列車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，需要獨(dú)立控制的配置，需要與電機(jī)數(shù)量相等的用于
VVVF逆變器的開路接觸器以及用于對(duì)逆變器進(jìn)行門控制的門控制 器，由于增加成本以及增大安裝尺寸而成為問題.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的這些要點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。因此，本發(fā)明的 一個(gè)目的是，提供一種由永磁體同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)車驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)中的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置，這樣的配置允許一旦任何電機(jī)出現(xiàn)故障， 則進(jìn)行類似感應(yīng)電機(jī)的集中式控制的控制，除非每個(gè)電機(jī)需要單獨(dú)開 路，從而使得成本降低并使得系統(tǒng)的安裝尺寸最小化。
本發(fā)明的一個(gè)方面是一種電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置，包括作為車輛
驅(qū)動(dòng)電機(jī)的多個(gè)永磁體同步電機(jī)；以--對(duì)應(yīng)方式驅(qū)動(dòng)多個(gè)永磁體同
步電機(jī)的多個(gè)VVVF逆變器，所述多個(gè)VVVF逆變器被分組成多個(gè)控 制單元，每個(gè)控制單元分別由兩個(gè)或更多個(gè)VVVF逆變器組成；以及 多個(gè)門控制器，為每個(gè)控制單元提供一個(gè)門控制器。
根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置，所述多個(gè)永磁體同步電機(jī)可 以分別由多個(gè)VVVF逆變器單獨(dú)控制，以及多個(gè)VVVF逆變器中的兩 個(gè)或更多個(gè)可以由單個(gè)門控制器同時(shí)控制其每一個(gè)，使得可以很好地 實(shí)現(xiàn)簡單地提供數(shù)量上與VVVF逆變器的控制單元分組數(shù)量相等的門 控制器，而不需要門控制器與多個(gè)VVVF逆變器的數(shù)量相等，從而使 得成本降低并使得系統(tǒng)的安裝尺寸最小化。


圖l是根據(jù)相關(guān)技術(shù)，用于感應(yīng)電機(jī)的臺(tái)車控制的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控 制裝置的方框圖。
圖2是根據(jù)另一相關(guān)技術(shù)，用于感應(yīng)電機(jī)的集中式控制的電動(dòng)車 驅(qū)動(dòng)控制裝置的方框圖。
圖3是根據(jù)另一相關(guān)技術(shù)，配備有永磁體同步電機(jī)的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)中的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置的方框圖。
困4是根據(jù)本發(fā)明的笫一實(shí)施例的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置的方框
困，
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置的方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。類似的部件或元 件用類似的附圖標(biāo)記表示。 (第一實(shí)施例)
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置的配 置。在此情況下，所述電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置包括由集電弓1、高速 斷路器2、充電電阻3和充電電阻短路接觸器4組成并被配置為從外 部dc (直流電)電源接收電流的電源線；包括輪21的地線；分別由 開路接觸器5和6、濾波電抗器40和41、濾波電容器7和8以及兩組 VVVF逆變器9、 lO和ll、 12組成，并且并聯(lián)在電源線和地線之間的 兩個(gè)逆變器電路；分別通過三相栽荷接觸器13、 14、 15和16連接至 VVVF逆變器9、 10、 11和12的ac (交流)端以^更分別由逆變器9、 10、 11和12驅(qū)動(dòng)的四個(gè)永磁體同步電機(jī)17、 18、 19和20;以及適于 通過兩個(gè)逆變器為一組的控制單元對(duì)VVVF逆變器9、 10、 11和12 進(jìn)行門控制的兩個(gè)門控制器22和23。所述門控制器22和23、濾波電 容器7和8、以及開路接觸器5和6與濾波電抗器40和41的組合分 別對(duì)于兩組VVVF逆變器9、 lO和ll、 12是乂>共的。注意，所述門 控制器22和23的CPU(中央處理單元)適于分別單獨(dú)控制兩組VVVF 逆變器9、 lO和ll、 12。
在上述電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置中，門控制器22被設(shè)置為控制VVVF 逆變器組9和10的門電路。在一個(gè)控制單元的任一個(gè)逆變器(例如逆 變器9)出現(xiàn)故障的情況下，門控制器22工作以開路與那個(gè)控制單元 相關(guān)的開路接觸器5，從而停止構(gòu)成所述控制單元的兩個(gè)VVVF逆變 器9、 10,同時(shí)斷開兩個(gè)永磁體同步電機(jī)17、 18。也就是說，根據(jù)本
實(shí)施例的電動(dòng)牟驅(qū)動(dòng)控制裝置適于實(shí)現(xiàn)一種臺(tái)車開路的控制.
相對(duì)于根椐相關(guān)技術(shù)的采用永v^體同步電機(jī)的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制
裝置，根據(jù)本發(fā)明，可以將門控制器的數(shù)量以及開路接觸器的數(shù)量減 少至控制單元分組數(shù)量，即一半，從而使得主要的電路配置，甚至對(duì) 于使用永磁體的同步電機(jī)，都更傾向于感應(yīng)電機(jī)的臺(tái)車控制，使得成 本降低并使得系統(tǒng)的安裝尺寸最小化。
注意，在本實(shí)施例中，已經(jīng)將CPU用于門控制器22和23，每 個(gè)CPU能夠控制多個(gè)電機(jī)，并適于車輪防滑和剎車控制，以實(shí)現(xiàn)四電 機(jī)速度的快速識(shí)別，使得通過那些電機(jī)之間的速度差別的瞬時(shí)檢測來 執(zhí)行高速車輪防滑和剎車控制。 (第二實(shí)施例)
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置。在此 實(shí)施例中，所述電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置包括由集電弓1、高速斷路器2、 充電電阻3和充電電阻短路接觸器4組成并被配置為從外部dc (直流 電)電源接收電流的電源線；包括輪21的地線；由連接至電源線的濾 波電抗器42和并聯(lián)在濾波電抗器42和地線之間的單個(gè)濾波電容器24 和四個(gè)VVVF逆變器9、 10、 11和12的組合組成的單個(gè)逆變器電路； 分別通過三相載荷接觸器13、 14、 15和16連接至VVVF逆變器9、 10、 11和12的ac端以^更分別由逆變器9、 10、 11和12驅(qū)動(dòng)的四個(gè) ^c磁體同步電機(jī)17、 18、 19和20;以及適于通過一組四個(gè)逆變器的 控制單元對(duì)VVVF逆變器9、 10、 11和12進(jìn)行門控制的單個(gè)門控制 器25。也就是，所述門控制器25和濾波電容器24對(duì)于四個(gè)VVVF逆 變器9、 10、 11、 12是公共的。而且，在本實(shí)施例中，對(duì)于四個(gè)VVVF 逆變器9、 10、 11、 12，集電弓1、高速斷路器2、充電電阻3和充電 電阻短路接觸器4是公共的，并且在此實(shí)施例中，濾波電抗器42也是 公共的。在圖5中未示出公共的開路接觸器。
在本實(shí)施例中，單個(gè)門控制器25被配置為具有并入的CPU,其 適于單獨(dú)控制四個(gè)VVVF逆變器9到12。
在根據(jù)本實(shí)施例的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置中，將單個(gè)門控制器25
配置為控制所述控制單元中的四個(gè)VVVF逆變器9到12的每一個(gè)的 門電路.在此情況下，如果控制單元中的任何一個(gè)VVVF逆變器(例 如逆變器9)出現(xiàn)故障，則接下來通過控制操作斷開不具有開路接觸 器的整個(gè)系統(tǒng)。也就是，在此實(shí)施例中，所述電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置適 于實(shí)現(xiàn)一種集中式控制。
根據(jù)該電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置的實(shí)施例，可以將門控制器的數(shù)量減 少至相關(guān)技術(shù)中的四分之一，從而使得主要的電路配置甚至對(duì)于使用 永磁體的同步電機(jī)，都更傾向于感應(yīng)電機(jī)的集中式控制，使得成本降 低并使得系統(tǒng)的安裝尺寸最小化。
雖然已經(jīng)使用特定術(shù)語描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是這樣的 描述旨在說明目的，可以理解的是，可以進(jìn)行修改和變化，而不脫離 所附權(quán)利要求書的范圍。
權(quán)利要求
1、一種電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置，包括作為車輛驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的多個(gè)永磁體同步電機(jī)；以一一對(duì)應(yīng)方式單獨(dú)驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)永磁體同步電機(jī)的多個(gè)VVVF逆變器，所述多個(gè)VVVF逆變器被分組為多個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元分別由兩個(gè)或更多個(gè)VVVF逆變器組成；以及多個(gè)門控制器，為每個(gè)控制單元提供一個(gè)門控制器。
2、 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置，還包括多個(gè)逆變 器開路接觸器，為VVVF逆變器的每個(gè)控制單元提供一個(gè)逆變器開路 接觸器，以及每個(gè)逆變器開路接觸器分別適于從電源同時(shí)斷開VVVF 逆變器的相應(yīng)控制單元。
3、 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置，其中，所述多個(gè) VVVF逆變器被分組為多個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元分別由兩個(gè) VVVF逆變器組成。
4、 如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置，其中，所述多個(gè) VVVF逆變器被分組為多個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元分別由四個(gè) VVVF逆變器組成。
全文摘要
提供了一種在具有永磁體同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的列車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)控制裝置，使得這種配置允許進(jìn)行類似感應(yīng)電機(jī)的集中式控制的控制，從而使得成本降低并使得系統(tǒng)的安裝尺寸最小化，多個(gè)永磁體同步電機(jī)(17-20)提供作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，多個(gè)VVVF逆變器(9-12)適于以一一對(duì)應(yīng)的方式單獨(dú)驅(qū)動(dòng)多個(gè)永磁體同步電機(jī)，所述多個(gè)VVVF逆變器被分組為多個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元分別由兩個(gè)或更多個(gè)VVVF逆變器組成，以及提供了多個(gè)門控制器(22，23)，為每個(gè)控制單元提供一個(gè)門控制器。
文檔編號(hào)B60L15/00GK101100173SQ200710127458
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月5日
發(fā)明者中澤洋介, 安岡育雄, 戸田伸一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝