專利名稱：用于制動(dòng)由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的有軌車輛的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并由架空線路或輸電軌(third rail)供電的有軌車輛。本發(fā)明特別但不唯一地涉及包括多節(jié)車輛且由分布于該車輛長(zhǎng)度上的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的多單元軌道車輛。本發(fā)明更具體地涉及適于這種車輛的致動(dòng)系統(tǒng)，尤其是緊急制動(dòng)系統(tǒng)，并且還涉及相應(yīng)的制動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，軌道車輛設(shè)有若干不同的制動(dòng)裝置，例如機(jī)械或電動(dòng)制動(dòng)器。機(jī)械制動(dòng)器通常為氣動(dòng)的并將軌道車輛的動(dòng)能通過摩擦轉(zhuǎn)換為熱。電動(dòng)制動(dòng)器將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，該電能可作為熱消散于變阻器(電阻制動(dòng))或反饋回功率線，例如高架懸鏈線或輸電軌(再生制動(dòng))。通常，電動(dòng)制動(dòng)器具有電力驅(qū)動(dòng)的軌道車輛的電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)用于交流電動(dòng)機(jī)模式。根據(jù)所使用的牽引電動(dòng)機(jī)的類型，諸如直流電動(dòng)機(jī)、永磁體交流電動(dòng)機(jī)或感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電機(jī)必須受到控制，以便在制動(dòng)期間將能量從轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)移至定子。機(jī)械和電動(dòng)制動(dòng)器適于共同地或單獨(dú)地用于不同的制動(dòng)功能，主要用于服務(wù)制動(dòng)和用于緊急制動(dòng)。對(duì)于服務(wù)制動(dòng)而言，機(jī)械制動(dòng)器和電動(dòng)制動(dòng)器通常被組合。更具體地，電動(dòng)制動(dòng)器供給所需的制動(dòng)扭矩直至全容量，并且由機(jī)械制動(dòng)器進(jìn)行補(bǔ)充(如果有必要的話)，以便最小化磨損和優(yōu)化能量再生。另一方面，電動(dòng)制動(dòng)器被認(rèn)為在緊急制動(dòng)情況下不夠可靠。因此，緊急制動(dòng)情況下的全部制動(dòng)扭矩仍由機(jī)械制動(dòng)器提供。為了提供用于緊急制動(dòng)的充足性能，安裝機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)需要若干致動(dòng)器，但這些致動(dòng)器不能長(zhǎng)久地用于服務(wù)制動(dòng)。這導(dǎo)致所安裝的機(jī)械制動(dòng)裝置過大卻不經(jīng)常使用的情況。結(jié)果是，安裝了大量的氣動(dòng)設(shè)備導(dǎo)致重量增加、空間增多并且成本增加。在US 20090224706中公開了一種用于電力牽引的車輛的安全制動(dòng)系統(tǒng)。該安全制動(dòng)系統(tǒng)包括第一電的、非安全制動(dòng)器，該第一非安全制動(dòng)器被并入牽引鏈中，并且包括能夠操作為電壓發(fā)生器的三相永磁式電動(dòng)機(jī)、能夠配置為二極管橋式整流器的牽引逆變器、用于將永磁式電動(dòng)機(jī)連接到逆變器的機(jī)電換向器、以及包括斬波器制動(dòng)電阻、線路濾波器和線路斷路器的直流鏈路。該系統(tǒng)還包括第二安全制動(dòng)器。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，安全制動(dòng)器包括牽引逆變器的二極管橋式整流器、終端負(fù)載電阻器、與終端負(fù)載電阻器串聯(lián)連接且在輸入處受控的輔助機(jī)電繼電器，該繼電器和電阻器并聯(lián)插入于斬波器與逆變器之間。在逆變器的直流側(cè)串聯(lián)安裝有電流監(jiān)控設(shè)備，用于監(jiān)控第一制動(dòng)器的制動(dòng)性能。在檢測(cè)到預(yù)定情況后，電流監(jiān)控設(shè)備觸發(fā)機(jī)電繼電器以在包括負(fù)載電阻器的電路的分支上進(jìn)行切換。為了避免電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，還觸發(fā)線路斷路器以開啟電源線路。該系統(tǒng)因?yàn)榘姷姆前踩苿?dòng)器和電的安全制動(dòng)器而變得復(fù)雜。此外，該設(shè)計(jì)不能容易地適用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。因此，需要一種電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)和方法，其具有用于由一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的有軌車輛的再生制動(dòng)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，g卩，對(duì)電源線路的制動(dòng)能力。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上面提及的問題，本發(fā)明的目的是提出一種電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，該電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)在緊急制動(dòng)操作期間不會(huì)不加選擇地關(guān)斷再生制動(dòng)器。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種用于有軌車輛的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其包括:-集電器，用于將所述電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)連接到所述電源線路；-直流鏈路，設(shè)置有制動(dòng)斬波器單元，所述直流鏈路由所述電源線路通過所述集電器供電；-靜態(tài)轉(zhuǎn)換器，具有AC端子和與所述直流鏈路連接的DC端子，所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器能夠以整流器模式操作以便將來(lái)自所述DC端子的電力傳送至所述AC端子，并且能夠以逆變器模式操作以便將來(lái)自所述AC端子的電力傳送至所述DC端子，其中當(dāng)所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器以所述逆變器模式操作時(shí)，電流從所述直流鏈路沿著逆變器方向流向所述DC端子；-至少一個(gè)感應(yīng)電機(jī)，其能夠以電動(dòng)機(jī)模式和生成模式操作，所述感應(yīng)電機(jī)可機(jī)械鏈接到輪軸和電連接到所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的所述AC端子；-靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元，用于控制所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器，以便響應(yīng)于緊急制動(dòng)信號(hào)，所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器以所述整流器模式操作并且所述感應(yīng)電機(jī)以所述生成模式操作從而將電力供給回所述直流鏈路，以及電動(dòng)制動(dòng)監(jiān)管單元，用于關(guān)斷所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器，以便在緊急制動(dòng)過程中檢測(cè)到電動(dòng)狀態(tài)后減少所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的所述AC端子之間流動(dòng)的電流并且使所述感應(yīng)電機(jī)退磁。在極少出現(xiàn)電動(dòng)狀態(tài)的情況之外，在緊急制動(dòng)過程中實(shí)施電動(dòng)制動(dòng)，所述電動(dòng)制動(dòng)可包括對(duì)電源線路的再生制動(dòng)和經(jīng)由制動(dòng)斬波器電阻的電阻制動(dòng)。在緊急制動(dòng)過程中因靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的故障可能會(huì)經(jīng)受電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。每當(dāng)在緊急制動(dòng)操作中檢測(cè)到電動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，就將感應(yīng)電機(jī)與直流鏈路隔離。優(yōu)選地，還在車輛上安裝傳統(tǒng)的摩擦制動(dòng)器。這些摩擦制動(dòng)器的尺寸設(shè)計(jì)成在緊急情況下提供最大的制動(dòng)扭矩的摩擦，優(yōu)選約為制動(dòng)力(即，與電動(dòng)制動(dòng)器相同的最大制動(dòng)扭矩)的一半。在靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元故障的例外情況下，制動(dòng)功能僅由摩擦制動(dòng)器接管。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，一個(gè)以上的感應(yīng)電機(jī)可機(jī)械連接到一個(gè)輪軸并電連接到靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的AC端子。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，電動(dòng)制動(dòng)監(jiān)管單元所檢測(cè)到的電動(dòng)狀態(tài)為這樣一種狀態(tài)，即，靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的DC端子與直流鏈路之間的電流在預(yù)定時(shí)間內(nèi)在逆變器方向上流動(dòng)，或者在所述預(yù)定時(shí)間內(nèi)在與逆變器方向相反的方向上以低于預(yù)定閾值的強(qiáng)度流動(dòng)。因此，電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)可包括在直流鏈路與靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的DC端子之一之間的電線上的直流電流傳感器。所述預(yù)定時(shí)間限定了靜態(tài)轉(zhuǎn)換器被關(guān)斷之前的延遲。該延遲是考慮到系統(tǒng)中的瞬變而構(gòu)建的。內(nèi)置的延遲被證明是有用的另一情況為緊急制動(dòng)期間輪組與軌道之間的夾緊損失。在這種情況下，電動(dòng)制動(dòng)功率會(huì)突然減至零，而且系統(tǒng)的其它部件諸如回流單元或再充電電路可能導(dǎo)致在不期望的方向上的瞬變電流，如果在系統(tǒng)的邏輯中沒有構(gòu)建延遲，那么這會(huì)不必要地觸發(fā)靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的關(guān)斷。
優(yōu)選地，在緊急制動(dòng)信號(hào)已被激活后經(jīng)過初始的時(shí)間段前無(wú)電動(dòng)狀態(tài)被檢測(cè)到。驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)系統(tǒng)的操作情況在緊急制動(dòng)命令前是未知的并且在緊急制動(dòng)操作開始時(shí)會(huì)導(dǎo)致瞬變。例如，靜態(tài)轉(zhuǎn)換器可在緊急制動(dòng)被激活時(shí)提供全部的牽引功率。在這種情況下，即使在靜態(tài)轉(zhuǎn)換器已被切換為整流器模式后電流仍可流入靜態(tài)轉(zhuǎn)換器中?？稍?00ms或更少的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)確保系統(tǒng)在考慮靜態(tài)轉(zhuǎn)換器跳閘前進(jìn)入穩(wěn)定的緊急制動(dòng)模式。預(yù)定閾值可以為零，在這種情況下電流檢測(cè)器僅檢測(cè)到從直流鏈路流到靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的端子之一的電流的方向改變。為了具有再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，在緊急制動(dòng)期間直流鏈路被連接到集電器，使得響應(yīng)于緊急制動(dòng)信號(hào)以整流器模式操作的靜態(tài)轉(zhuǎn)換器將電力供給回直流鏈路(及其制動(dòng)斬波器單元)和通過直流鏈路和集電器供給回電源線路，直至停止。電源線路可以為直流線路或通過四象限線變流器連接到直流鏈路的交流線路。該系統(tǒng)還可包括線路斷路器，以將直流鏈路與電源線路隔離。為了阻止在電源線路斷開連接后直流鏈路中的直流電壓下降和在感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組中的磁通量的連續(xù)損失，直流鏈路可包括與靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的DC端子并聯(lián)連接的電容器和由用于對(duì)電容器充電的電池供電的再充電單元。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，制動(dòng)斬波器單元包括與斬波器串聯(lián)的電阻。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元控制靜態(tài)轉(zhuǎn)換器以使得在緊急制動(dòng)過程中電動(dòng)制動(dòng)力具有預(yù)定的恒定值。電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)還可包括用于測(cè)量在被驅(qū)動(dòng)的輪軸上的重量負(fù)荷的重量傳感器，所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元連接到所述重量傳感器以使得所述電動(dòng)制動(dòng)力的預(yù)定的恒定值為被驅(qū)動(dòng)的輪軸上的重量負(fù)荷的函數(shù)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，電動(dòng)制動(dòng)監(jiān)管單元控制重啟單元,所述重啟單元用于在靜態(tài)轉(zhuǎn)換器已被關(guān)斷后使處于整流器模式的靜態(tài)轉(zhuǎn)換器重啟。該重啟單元監(jiān)控電流流動(dòng)并在其檢測(cè)到直流鏈路電壓變得過低或直流鏈路與靜態(tài)轉(zhuǎn)換器之間的電流變?yōu)榱銜r(shí)開啟計(jì)數(shù)器。在預(yù)定時(shí)間后，重啟單元對(duì)直流鏈路再充電并且靜態(tài)轉(zhuǎn)換器恢復(fù)電動(dòng)制動(dòng)。每當(dāng)在制動(dòng)操作期間檢測(cè)到電動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，就將感應(yīng)電機(jī)與直流鏈路隔離較短的時(shí)間段，該較短的時(shí)間段實(shí)際上不會(huì)超過幾秒，在該時(shí)間段后重啟策略允許恢復(fù)電動(dòng)制動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種使有軌車輛電動(dòng)制動(dòng)的方法，包括:-使與軌道車輛的輪軸機(jī)械連接的感應(yīng)電機(jī)以生成模式操作；-使連接于直流鏈路與所述感應(yīng)電機(jī)之間的靜態(tài)轉(zhuǎn)換器以整流器模式操作；-監(jiān)控所述感應(yīng)電機(jī)的電動(dòng)狀態(tài)；-在檢測(cè)到所述電動(dòng)狀態(tài)后，將所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器關(guān)斷。所述電動(dòng)狀態(tài)優(yōu)選為以下狀態(tài)，即，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)直流電流沿著逆變器方向從直流鏈路流進(jìn)所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的DC端子，或者在所述預(yù)定時(shí)間內(nèi)所述直流電流沿著與所述逆變器方向相反的方向以低于預(yù)定閾值的強(qiáng)度流動(dòng)，其中，所述逆變器方向是當(dāng)所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器以變流器模式操作時(shí)電流在所述直流鏈路與所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器之間流動(dòng)的方向。


現(xiàn)在將僅通過實(shí)施例的方式而不限制于權(quán)利要求的范圍并參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，在附圖中:
-圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式由直流電源線路供電的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的示意圖；-圖2是由圖1的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施的緊急制動(dòng)方法的流程圖；以及-圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式由交流電源線路供電的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。在每副圖中,相應(yīng)的參考標(biāo)號(hào)指示相同或相應(yīng)的部分。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，用于有軌車輛，更具體而言，用于由直流懸鏈線路10或輸電軌供電的軌道車輛的組合式電驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)系統(tǒng)包括集電器11、線路斷路器12以及分離接觸器14，分離接觸器14與充電接觸器和電阻單元16并聯(lián)連接。電驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)系統(tǒng)還包括直流鏈路18，直流鏈路18與靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20的DC端子19連接，用于將直流鏈路的直流電流轉(zhuǎn)換成三相交流電流。靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20具有AC端子21 ,AC端子21連接至感應(yīng)電機(jī)22，感應(yīng)電機(jī)22機(jī)械鏈接至有軌車輛的輪軸23。輪軸23還設(shè)有傳統(tǒng)的摩擦制動(dòng)器(未示出)。輪軸23的鋼輪24使電路閉合并允許電流經(jīng)由與地連接的軌道25流回供給站。直流鏈路18包括回流單元26、制動(dòng)斬波器單元28以及直流鏈路電容器34，回流單元26與靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20并聯(lián)連接，制動(dòng)斬波器單元28包括制動(dòng)斬波器30和與靜態(tài)轉(zhuǎn)換器并聯(lián)連接的制動(dòng)斬波器電阻32，直流鏈路電容器34與制動(dòng)斬波器單元28和靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20的DC端子19均并聯(lián)連接。靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20受靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元36的控制，并且可以交替地以逆變器模式操作以便為感應(yīng)電機(jī)22供電和以整流器模式操作以便將來(lái)自感應(yīng)電機(jī)22的能量供給回直流鏈路18來(lái)操作。靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元36接收來(lái)自緊急制動(dòng)命令38的輸入，例如二進(jìn)制輸入，緊急制動(dòng)命令38與緊急制動(dòng)環(huán)、制動(dòng)管或緊急按鈕連接。靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元36還接收來(lái)自電動(dòng)制動(dòng)監(jiān)管單元42的停機(jī)信號(hào)，電動(dòng)制動(dòng)監(jiān)管單元42包括直流電流傳感器44,用于監(jiān)控從直流鏈路流向靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20的端子之一的電流。當(dāng)靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20以逆變器模式操作并且感應(yīng)電機(jī)22作為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行以推進(jìn)車輛時(shí)，電流在直流鏈路18與靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20的DC端子19之間沿給定的方向46流動(dòng)并且將被任意地認(rèn)為是正電流，給定的方向46被指定為逆變器方向。當(dāng)靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20以整流器模式操作并且感應(yīng)電機(jī)22作為交流發(fā)電機(jī)運(yùn)行以進(jìn)行電動(dòng)制動(dòng)時(shí)，電流通常會(huì)在直流鏈路18與靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20的DC端子19之間沿著與逆變器方向46相反的方向流動(dòng)并且具有負(fù)值。下面將參照?qǐng)D2的流程圖描述系統(tǒng)在緊急制動(dòng)模式下的操作。當(dāng)從緊急制動(dòng)命令38接收到緊急制動(dòng)信號(hào)時(shí)(圖2中的步驟50)，靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元36檢測(cè)緊急制動(dòng)信號(hào)(步驟52)并且使靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20以整流器模式操作，以便使感應(yīng)電機(jī)22作為交流發(fā)電機(jī)運(yùn)行，從而將電力通過靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20傳送至直流鏈路18(步驟54)。靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元36控制靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20的直流電壓達(dá)到并保持在內(nèi)部電動(dòng)制動(dòng)力設(shè)定點(diǎn)。實(shí)際上，該設(shè)定點(diǎn)是重量的函數(shù)，即重量傳感器48所測(cè)量的在輪軸23上的垂直負(fù)載的函數(shù)。該設(shè)定點(diǎn)優(yōu)選在從開始速度降至低速閾值，例如5km/h，或降至停止的緊急制動(dòng)操作過程中是恒定的。該設(shè)定點(diǎn)優(yōu)選由最大運(yùn)行速度處可獲得的電動(dòng)制動(dòng)力來(lái)確定，然后對(duì)緊急制動(dòng)過程中的所有速度保持該設(shè)定點(diǎn)。靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20的DC端子19處的電動(dòng)勢(shì)使得電流在與逆變器方向46相反的方向上經(jīng)過靜態(tài)轉(zhuǎn)換器端子19流回直流電源線路10，以引起再生制動(dòng)?？梢躁P(guān)斷制動(dòng)斬波器30以使得沒有電力消散于制動(dòng)斬波器電阻32，或者可以激活制動(dòng)斬波器30以確保部分電能消散于制動(dòng)斬波器電阻32。電動(dòng)制動(dòng)監(jiān)控單元42檢測(cè)來(lái)自緊急制動(dòng)命令38的緊急制動(dòng)信號(hào)(步驟56)。在第一預(yù)定時(shí)間段T1后(步驟58)，電動(dòng)制動(dòng)監(jiān)控單元42開始監(jiān)控從直流鏈路18朝向靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20的電流流動(dòng)(步驟60)。只要電流在與逆變器方向相反的方向上流動(dòng)并且小于預(yù)定的負(fù)閾值I。，就允許電動(dòng)制動(dòng)。如果在與逆變器方向相反的方向上的電流變得高于預(yù)定閾值Itl或者如果電流改變流動(dòng)方向(步驟62)成為正，那么監(jiān)管單元倒計(jì)時(shí)，直至經(jīng)過第二預(yù)定時(shí)間段T2 (步驟64)。如果在第二時(shí)間段T2結(jié)束時(shí)電流仍在逆變器方向上流動(dòng)，或者在與逆變器方向相反的方向上仍低于預(yù)定閾值I。(步驟66)，那么監(jiān)管單元42向靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元發(fā)送信號(hào)以切斷靜態(tài)轉(zhuǎn)換器點(diǎn)火脈沖(步驟68)。對(duì)來(lái)自監(jiān)管單元42的輸入進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控(步驟70)的靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元36檢測(cè)來(lái)自電動(dòng)制動(dòng)監(jiān)控單元42的信號(hào)(步驟72)，并將觸發(fā)靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20的IGBT的點(diǎn)火脈沖關(guān)斷(步驟74)以隔絕感應(yīng)電機(jī)和避免監(jiān)控。此處的第一預(yù)定時(shí)間段T1是為了確保緊急制動(dòng)操作穩(wěn)定，以及確保當(dāng)靜態(tài)轉(zhuǎn)換器從逆變器模式切換至整流器模式時(shí)出現(xiàn)于緊急制動(dòng)操作的早期階段的可能的瞬變電流已逐漸消失。系統(tǒng)中構(gòu)建第二預(yù)定時(shí)間段T2是為了避免在緊急制動(dòng)過程中軌道經(jīng)受輪夾緊的暫時(shí)性損失的情況下將電動(dòng)制動(dòng)關(guān)斷。T2應(yīng)小于1\。應(yīng)該理解，本發(fā)明并非意在局限于以上僅通過實(shí)施例的方式描述的實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。具體地，一檢測(cè)到低于預(yù)定閾值或者在逆變器方向上的電流，就可以立即關(guān)斷靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20。在這種情況下，可以省略該方法中與第二時(shí)間段T2的倒計(jì)時(shí)有關(guān)的步驟64、66。在與逆變器方向相反的方向上的電流強(qiáng)度閾值Itl可以等于零，在這種情況下，與電流有關(guān)的情況僅為電流在逆變器方向上流動(dòng)。在圖3中示出了本發(fā)明的第二實(shí)施方式。該實(shí)施方式與第一實(shí)施方式的不同之處在于:組合式驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)系統(tǒng)通過主變壓器102和AC-DC線路變流器104由AC懸鏈線路100或輸電軌供電。線路斷路器12位于主變壓器102的原邊處。分離接觸器14、充電接觸器和電阻16優(yōu)選位于主變壓器102的次級(jí)繞組與AC-DC線路變流器104之間。直流鏈路18、靜態(tài)轉(zhuǎn)換器20以及機(jī)械連接至有軌車輛的輪軸23的感應(yīng)電機(jī)22保持不變。
權(quán)利要求
1.動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，用于由電源線路(10、100)供電的有軌車輛，所述電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)包括: -集電器(11)，用于將所述電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)連接到所述電源線路(10、100)； -直流鏈路(18)，設(shè)置有制動(dòng)斬波器單元(28)，所述直流鏈路(18)由所述電源線路(10、100)通過所述集電器(11)供電； -靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(20 )，具有AC端子(21)和與所述直流鏈路(18 )連接的DC端子(19 )，所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器能夠以整流器模式操作以便將來(lái)自所述DC端子(19 )的電力傳送至所述AC端子(21 )，并且能夠以逆變器模式操作以便將來(lái)自所述AC端子(21)的電力傳送至所述DC端子(19)，其中當(dāng)所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(18)以所述逆變器模式操作時(shí)，電流從所述直流鏈路(18)沿著逆變器方向流向所述DC端子(19); -至少一個(gè)感應(yīng)電機(jī)(22)，其能夠以電動(dòng)機(jī)模式和生成模式操作，所述感應(yīng)電機(jī)可機(jī)械鏈接到輪軸(23)和電連接到所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(20)的所述AC端子； -靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元(36)，用于控制所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(20)，以便響應(yīng)于緊急制動(dòng)信號(hào)，所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(20)以所述整流器模式操作并且所述感應(yīng)電機(jī)(22)以所述生成模式操作從而將電力供給回所述直流鏈路(18)， 其特征在于，所述電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)還包括電動(dòng)制動(dòng)監(jiān)管單元(36),用于關(guān)斷所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(20)，以便在緊急制動(dòng)過程中檢測(cè)到電動(dòng)狀態(tài)后減少所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的所述AC端子之間流動(dòng)的電流并且 使所述感應(yīng)電機(jī)(22)退磁。
2.按權(quán)利要求1所述的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電動(dòng)狀態(tài)為這樣一種狀態(tài)，即，在預(yù)定時(shí)間(T1)內(nèi)直流電流從所述直流鏈路(18)沿著所述逆變器方向(46)流向所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(20)的所述DC端子(19)，或者在所述預(yù)定時(shí)間內(nèi)所述直流電流沿著與所述逆變器方向(46)相反的方向以低于預(yù)定閾值的強(qiáng)度流動(dòng)。
3.按權(quán)利要求2所述的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，在所述緊急制動(dòng)信號(hào)已被激活之后，經(jīng)過初始的時(shí)間段(T1)之前沒有檢測(cè)到電動(dòng)狀態(tài)。
4.按權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定閾值(Itl)為零。
5.按權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，在緊急制動(dòng)期間所述直流鏈路(18)連接到所述集電器(11)，使得響應(yīng)于所述緊急制動(dòng)信號(hào)(38)以所述整流器模式操作的所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(20 )將電力通過所述直流鏈路(18 )和所述集電器(11)供給回所述電源線路(10、100)，直至停止。
6.按權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電源線路為直流線路(10)。
7.按權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電源線路為通過四象限線變流器(104)連接到所述直流鏈路(18)的交流線路(100)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流鏈路(18)包括與所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(20)的所述DC端子(19)并聯(lián)連接的電容器(10)和由用于給所述電容器(10)充電的電池供電的再充電單元(6)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述制動(dòng)斬波器單元(28)包括與斬波器(30)串聯(lián)的電阻(32)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元(36)控制所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(20)，以使得在緊急制動(dòng)過程中電動(dòng)制動(dòng)力具有預(yù)定的恒定值。
11.按權(quán)利要求10所述的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)還包括用于測(cè)量被驅(qū)動(dòng)的輪軸(23)上的重量負(fù)荷的重量傳感器(48)，所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元(36)連接到所述重量傳感器(48)，以使得所述電動(dòng)制動(dòng)力的所述預(yù)定的恒定值為所述被驅(qū)動(dòng)的輪軸上的重量負(fù)荷的函數(shù)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電動(dòng)制動(dòng)監(jiān)管單元(38 )控制重啟單元，所述重啟單元用于在所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器已被關(guān)斷后重新啟動(dòng)處于所述整流器模式的所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器。
13.一種輪組，用于設(shè) 置有前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的有軌車輛，其特征在于，所述輪組包括與感應(yīng)電機(jī)(22 )和摩擦制動(dòng)器連接的輪軸(23 )。
14.一種用于電動(dòng)制動(dòng)有軌車輛的方法,包括: -使與軌道車輛的輪軸(23)機(jī)械連接的感應(yīng)電機(jī)(22)以生成模式操作； -使連接于直流鏈路(18 )與所述感應(yīng)電機(jī)(22 )之間的靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(20 )以整流器模式操作； -監(jiān)控所述感應(yīng)電機(jī)(22)的電動(dòng)狀態(tài)； -在檢測(cè)到所述電動(dòng)狀態(tài)后，將所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(20 )關(guān)斷。
15.按權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述電動(dòng)狀態(tài)為這樣一種狀態(tài)，S卩，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)直流電流沿著逆變器方向從直流鏈路流進(jìn)所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(20)的所述DC端子(19)，或者在所述預(yù)定時(shí)間內(nèi)所述直流電流沿著與所述逆變器方向相反的方向以低于預(yù)定閾值的強(qiáng)度流動(dòng)，其中，所述逆變器方向是當(dāng)所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(20)以變流器模式操作時(shí)電流在所述直流鏈路(18)與所述靜態(tài)轉(zhuǎn)換器(20)之間流動(dòng)的方向。
全文摘要
一種電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，用于由電源線路供電的有軌車輛，該電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)包括集電器，用于將電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)連接到電源線路；直流鏈路，該直流鏈路由電源線路通過集電器供電；靜態(tài)轉(zhuǎn)換器，可以以整流器模式和逆變器模式操作，靜態(tài)轉(zhuǎn)換器具有AC端子和與直流鏈路連接的DC端子；感應(yīng)電機(jī)可作為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和在交流發(fā)電機(jī)模式下操作，該感應(yīng)電機(jī)可機(jī)械連接到輪軸和電連接到靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的AC端子；靜態(tài)轉(zhuǎn)換器控制單元，用于控制靜態(tài)轉(zhuǎn)換器；以及電動(dòng)制動(dòng)監(jiān)管單元，用于關(guān)斷靜態(tài)轉(zhuǎn)換器，以在緊急制動(dòng)過程中檢測(cè)到電動(dòng)狀態(tài)后將感應(yīng)電機(jī)與直流鏈路隔離。
文檔編號(hào)B60L7/00GK103085671SQ20121037229
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月5日
發(fā)明者科林·博雷斯, 安德斯·羅興, 馬丁·童格, 詹姆士·威爾遜, 詹姆士·巴伯, 斯特芬·波拉姆博爾 申請(qǐng)人:巴姆邦德爾運(yùn)輸有限公司