電車控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的電車控制裝置具備進(jìn)行用于將電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的再生功率反饋至架空線的控制運(yùn)算的輕載再生控制運(yùn)算部(18)，該電動(dòng)機(jī)通過(guò)將累積由架空線提供的電力的濾波電容器的電壓轉(zhuǎn)換成所期望的交流電壓的逆變器來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在這樣的電車控制裝置中，輕載再生控制運(yùn)算部(18)中設(shè)置有：比例控制系統(tǒng)(31)，該比例控制系統(tǒng)(31)基于濾波電容器電壓EFC計(jì)算出抑制電動(dòng)機(jī)的再生轉(zhuǎn)矩的VCEESL；以及再生功率控制系統(tǒng)(32)，該再生控制系統(tǒng)(32)基于使用架空線電壓ES和架空線電流IS計(jì)算出的線路功率、以及作為轉(zhuǎn)矩指令的轉(zhuǎn)矩圖案PTRN計(jì)算出抑制電動(dòng)機(jī)的再生轉(zhuǎn)矩的WEFCLMP，將比例控制系統(tǒng)31的輸出即VCEESL與再生功率控制系統(tǒng)(32)的輸出即WEFCLMP的加法運(yùn)算輸出作為轉(zhuǎn)矩控制量(轉(zhuǎn)矩限定量)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的再生轉(zhuǎn)矩。
【專利說(shuō)明】電車控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電車控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為現(xiàn)有的電車控制裝置，例如在下述專利文獻(xiàn)I所公開的電車控制裝置中，僅將濾波電容器電壓讀入輕載再生控制運(yùn)算部，并將其與電壓目標(biāo)值進(jìn)行比較，由此來(lái)確定控制量。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開平9 - 215105號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004]然而，在上述專利文獻(xiàn)I所公開的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，根據(jù)使再生有效地進(jìn)行動(dòng)作的控制常數(shù)的求取方法，控制系統(tǒng)容易變得不穩(wěn)定，若控制系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，則有時(shí)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)矩振動(dòng)，從而存在乘坐感覺(jué)變差的問(wèn)題。
[0005]此外，根據(jù)變電站的電壓設(shè)定或存在于同一供電區(qū)間的其他編組的運(yùn)行狀況，架空線電壓本身變高，濾波電容器電壓也變高。因此，僅使用濾波電容器電壓的現(xiàn)有控制系統(tǒng)中，不論是否存在再生負(fù)載，均根據(jù)電壓條件來(lái)限定再生轉(zhuǎn)矩，因而存在再生率下降的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種能夠抑制乘坐感覺(jué)變差，同時(shí)還能夠進(jìn)一步提高再生率的電車控制裝置。
解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
[0007]為解決上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明所涉及的電車控制裝置包括:功率轉(zhuǎn)換器，該功率轉(zhuǎn)換器將累積由架空線提供的電力的濾波電容器的直流電壓轉(zhuǎn)換成所期望的交流電壓，并對(duì)負(fù)載即電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；控制部，該控制部對(duì)該功率轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制；以及再生控制運(yùn)算部，該再生控制運(yùn)算部進(jìn)行用于將所述電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的再生功率反饋至所述架空線的控制運(yùn)算，所述電車控制裝置的特征在于，所述再生控制運(yùn)算部設(shè)置有:第一控制系統(tǒng)，該第一控制系統(tǒng)基于所述架空線或所述濾波電容器的電壓計(jì)算出抑制所述電動(dòng)機(jī)的再生轉(zhuǎn)矩的第一轉(zhuǎn)矩抑制量；以及第二控制系統(tǒng)，該第二控制系統(tǒng)基于使用所述架空線或所述濾波電容器中的某一個(gè)電壓和流過(guò)所述架空線的電流而計(jì)算出的線路功率、以及轉(zhuǎn)矩指令，來(lái)計(jì)算出抑制所述電動(dòng)機(jī)的再生轉(zhuǎn)矩的第二轉(zhuǎn)矩抑制量，所述電車控制裝置基于所述第一轉(zhuǎn)矩抑制量和所述第二轉(zhuǎn)矩抑制量對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的再生轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。
發(fā)明效果
[0008]根據(jù)本發(fā)明所涉及的電車控制裝置，可獲得以下效果:乘坐感覺(jué)不會(huì)變差，且能進(jìn)
一步提聞再生率?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是表示具備實(shí)施方式I所涉及的電車控制裝置的電車的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示輕載再生控制運(yùn)算部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例的圖。
圖3是表示過(guò)度限定防止模塊的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例的圖。
圖4是表示實(shí)施方式2所涉及的電車的結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的電車控制裝置進(jìn)行說(shuō)明。另外，本發(fā)明并不局限于以下示出的實(shí)施方式。
[0011]實(shí)施方式1.圖1是表示具備本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的電車控制裝置的電車的結(jié)構(gòu)的圖。圖1中，電車100中，作為電車控制裝置所涉及的主要的結(jié)構(gòu)部(主電路部)，包括:導(dǎo)電弓11，該導(dǎo)電弓11作為通過(guò)滑動(dòng)來(lái)與提供直流電的架空線10進(jìn)行直流電的交換的集電裝置；直流電抗器12，該直流電抗器12插入在從導(dǎo)電弓11到主電路部側(cè)的直流母線20中；濾波電容器13，該濾波電容器13對(duì)經(jīng)由導(dǎo)電弓11和直流電抗器12提供的直流電(電荷)進(jìn)行平滑和累積；以及逆變器14，該逆變器14作為將濾波電容器13的直流電壓轉(zhuǎn)換成所期望的交流電壓，并對(duì)負(fù)載即電動(dòng)機(jī)15進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的功率轉(zhuǎn)換器。
[0012]此外，電車100中，作為各種傳感器，具有:電流檢測(cè)器21，該電流檢測(cè)器21對(duì)從架空線10流入到電車100的電流、或從電車100流出至架空線10的電流(以下稱為“架空線電流”)IS進(jìn)行檢測(cè)；電壓檢測(cè)器22，該電壓檢測(cè)器22對(duì)作為直流電源電壓的導(dǎo)電弓11的電壓(以下稱為“架空線電壓”)ES進(jìn)行檢測(cè)；電壓檢測(cè)器23，該電壓檢測(cè)器23對(duì)濾波電容器13的電壓(濾波電容器電壓)EFC進(jìn)行檢測(cè)；以及速度檢測(cè)器16，該速度檢測(cè)器16對(duì)作為速度信息的電動(dòng)機(jī)15的角速度ω進(jìn)行檢測(cè)或運(yùn)算。
[0013]此外，還包括逆變器控制部17，該逆變器控制部17對(duì)逆變器14的動(dòng)作進(jìn)行控制；以及輕載再生控制運(yùn)算部18，該輕載再生控制運(yùn)算部18進(jìn)行用于使電動(dòng)機(jī)15所產(chǎn)生的再生功率有效且高效地反饋至架空線10側(cè)的控制運(yùn)算(所謂的輕載再生控制運(yùn)算)。詳細(xì)內(nèi)容將在后文中闡述，但輕載再生控制運(yùn)算部18基于架空線電壓ES、架空線電流IS、濾波電容器電壓EFC、電動(dòng)機(jī)15的角速度ω以及逆變器控制部17輸出的轉(zhuǎn)矩圖案(轉(zhuǎn)矩指令)PTRN,生成再生轉(zhuǎn)矩的限定量即轉(zhuǎn)矩抑制量VDTELM，并將其輸出至逆變器控制部17。
[0014]逆變器控制部17基于輕載再生控制運(yùn)算部18生成的轉(zhuǎn)矩抑制量VDTELM，生成用于對(duì)設(shè)置于逆變器14內(nèi)部的開關(guān)元件(省略圖示)進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制的控制信號(hào)GC，并將其輸出至逆變器14。另外，轉(zhuǎn)矩圖案PTRN是通過(guò)將與制動(dòng)指令的大小、電車100的速度V等相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩指令量(轉(zhuǎn)矩指令的大小)圖案化后而得到的，可以以表格的形式保存在處理部?jī)?nèi)，也可以通過(guò)函數(shù)計(jì)算來(lái)求得。
[0015]接下來(lái)，說(shuō)明輕載再生控制運(yùn)算部18的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖2是表示輕載再生控制運(yùn)算部18的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0016]輕載再生控制運(yùn)算部18如圖2所示，構(gòu)成為具有:采用比例控制的輕載再生控制系統(tǒng)(同圖(a)，以下簡(jiǎn)稱為“比例控制系統(tǒng)”、或根據(jù)需要稱為“第一控制系統(tǒng)”)31和采用再生功率的輕載再生控制系統(tǒng)(同圖(b)，以下簡(jiǎn)稱為“再生功率控制系統(tǒng)”、或根據(jù)需要稱為“第二控制系統(tǒng)”)32，這些比例控制系統(tǒng)31的輸出和再生功率控制系統(tǒng)32的輸出在加法器68進(jìn)行加法運(yùn)算，將該加法運(yùn)算值作為轉(zhuǎn)矩抑制量VDTELM (第一轉(zhuǎn)矩抑制量)進(jìn)行輸出。
[0017]如圖2(a)所示，比例控制系統(tǒng)31構(gòu)成為具備減法器41、增益表42、乘法器43、以及一階延遲控制模塊44。減法器41中，從濾波電容器電壓EFC減去開始電壓(基準(zhǔn)電壓)ECMAX,從而計(jì)算出電壓偏差DEFC，增益表42中，使用電動(dòng)機(jī)頻率FM計(jì)算出提供給乘法器43的乘法運(yùn)算系數(shù)VECEG。電壓偏差DEFC在乘法器43中與乘法運(yùn)算系數(shù)VECEG相乘之后通過(guò)一階延遲控制模塊44，作為采用比例控制的輕載再生限制輸出VECESL輸出至加法器68。
[0018]另外，該比例控制系統(tǒng)31中，減法器41的輸出即電壓偏差DEFC與乘法運(yùn)算系數(shù)VECEG相乘后得到的值成為控制量、即轉(zhuǎn)矩抑制量的一個(gè)分量。因此，比例控制系統(tǒng)31作為響應(yīng)相對(duì)較快的控制系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)作。
[0019]另一方面，如圖2(b)所示，再生功率控制系統(tǒng)32構(gòu)成為具備絕對(duì)值運(yùn)算部51、58，過(guò)度限定防止模塊52，乘法器53、56、60，除法器54、59、61，減法器55，逆變器損耗考慮表57，限定增益表62、以及一階延遲控制模塊63。
[0020]乘法器53中，對(duì)架空線電壓ES、除法器59的輸出ISl、以及逆變器損耗考慮表57的輸出α進(jìn)行乘法運(yùn)算。除法器59的輸出ISl是架空線電流IS的絕對(duì)值除以電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)而得到的，是流過(guò)一個(gè)電動(dòng)機(jī)的平均電流值。逆變器損耗考慮表57是定義將逆變器14的損耗量考慮在內(nèi)的損耗增益α (例如，約1.02?1.05)的表，以使得能夠考慮到逆變器14的效率95?98%而追加其損耗量。由于逆變器14的效率依賴于電動(dòng)機(jī)15的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生變動(dòng)，因此在本實(shí)施方式中，設(shè)定為根據(jù)電動(dòng)機(jī)頻率FM來(lái)決定損耗考慮增益α。
[0021]除法器54中，將乘法器53的輸出Pr除以除法器61的輸出com。除法器61的輸出ωπι是將乘法器60的輸出即電動(dòng)機(jī)15的角速度ω ( = 2π XFM:電角速度)除以電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)P而得到的，從而成為電動(dòng)機(jī)15的機(jī)械角速度com。因此，除法器54的輸出PTRNl為一個(gè)電動(dòng)機(jī)的再生轉(zhuǎn)矩。減法器55中，從過(guò)度限定防止模塊52的輸出PTRNE減去除法器54的輸出PTRNl。另外，過(guò)度限定防止模塊52的輸出PTRNE是基于絕對(duì)值運(yùn)算部51運(yùn)算得到的轉(zhuǎn)矩圖案PTRN的絕對(duì)值PTRNABS而生成的。
[0022]除法器55的輸出PTRN2被輸入到乘法器56，在乘法器56中與限定增益表62的輸出即限定增益PTRNLMT相乘后通過(guò)一階延遲控制模塊63，作為采用再生功率的輕載再生限制輸出WEFCLMP (第二轉(zhuǎn)矩抑制量)輸出至加法器68。
[0023]另外，在該再生功率控制系統(tǒng)32中，在進(jìn)行多次重復(fù)上述的乘法運(yùn)算和除法運(yùn)算的處理的同時(shí)，還進(jìn)行由增益表42、逆變器損耗考慮表57以及限定增益表62所執(zhí)行的處理，因此，與比例控制系統(tǒng)31相比，該控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度不快。因此，本實(shí)施方式的輕載再生控制運(yùn)算部18中采用以下結(jié)構(gòu)，即:在加法器68中對(duì)將濾波電容器電壓EFC與基準(zhǔn)電壓之間的偏差作為控制量來(lái)進(jìn)行再生轉(zhuǎn)矩控制的響應(yīng)速度較快的比例控制系統(tǒng)31的輸出、以及雖然響應(yīng)速度較慢但將線路功率作為控制量來(lái)進(jìn)行再生轉(zhuǎn)矩控制的再生功率控制系統(tǒng)32的輸出進(jìn)行加法運(yùn)算，并將該加法運(yùn)算值作為轉(zhuǎn)矩抑制量VDTELM進(jìn)行輸出。由此，根據(jù)本實(shí)施方式的電車控制裝置，能夠以較高的精度且及時(shí)地進(jìn)行再生轉(zhuǎn)矩的限定。[0024]接著，對(duì)限定增益表62進(jìn)行說(shuō)明。限定增益表62在額定架空線電壓以下的區(qū)域內(nèi)，輸出用于抑制不需要的限定的限定增益PTRNLMT。例如，在架空線10的額定電壓(額定架空線電壓)為1500V的情況下，如圖2所示，在架空線電壓ES在1500V以下時(shí)輸出PTRNLMT = 0，在架空線電壓ES為1600V以上時(shí)輸出PTRNLMT = 1，在架空線電壓ES為1500V?1600V的范圍內(nèi)時(shí)，輸出從O到I的斜坡變化的實(shí)數(shù)值。若使用這種限定增益表62，則在架空線電壓ES高于規(guī)定值的情況下，能夠使限定增益充分作用來(lái)進(jìn)行動(dòng)作，在架空線電壓ES低于規(guī)定值的情況下，使限定增益隨著架空線電壓ES的下降而緩慢下降，并且在架空線電壓ES低于規(guī)定電壓的情況下，通過(guò)將限定增益設(shè)定為零，從而能夠使再生轉(zhuǎn)矩的限定量即轉(zhuǎn)矩抑制量隨著架空線電壓ES的下降而緩慢減少。另外，在本結(jié)構(gòu)中，也可以采用輸入濾波電容器電壓EFC來(lái)代替架空線電壓ES的結(jié)構(gòu)。
[0025]接著，對(duì)過(guò)度限定方式模塊52進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示過(guò)度限定防止模塊52的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例的圖。過(guò)度限制防止模塊52如圖3所示，包括單刀雙擲輸入切換器71、以及比較器72。比較器72中，對(duì)轉(zhuǎn)矩圖案的絕對(duì)值PTRNABS(以下簡(jiǎn)稱為“轉(zhuǎn)矩圖案PTRNABS”)與第一規(guī)定值(圖3的示例中為IONm)進(jìn)行比較。在轉(zhuǎn)矩圖案PTRNABS小于第一規(guī)定值的情況下，將切換接點(diǎn)控制為“截止”側(cè)，在轉(zhuǎn)矩圖案PTRNABS大于第一規(guī)定值的情況下，將切換接點(diǎn)控制為“導(dǎo)通”側(cè)。即，從過(guò)度限定方式模塊52的整體的動(dòng)作來(lái)看，當(dāng)轉(zhuǎn)矩PTRNABS上升時(shí)，到轉(zhuǎn)矩圖案PTRNABS達(dá)到第一規(guī)定值(IONm)為止，無(wú)論轉(zhuǎn)矩圖案PTRNABS的值是多少，始終將轉(zhuǎn)矩圖案PTRNE固定為小于第一規(guī)定值的第二規(guī)定值(圖3的示例中為ONm)。另一方面，若轉(zhuǎn)矩圖案PTRNABS超過(guò)第一規(guī)定值(IONm)，則將轉(zhuǎn)矩圖案PTRNABS的值作為轉(zhuǎn)矩圖案PTRNE進(jìn)行輸出。另外，圖3所示的第一、第二規(guī)定值只是一個(gè)示例，當(dāng)然也可以使用其他的值。
[0026]再生功率控制系統(tǒng)32中，由于是檢測(cè)再生功率來(lái)進(jìn)行動(dòng)作的控制系統(tǒng)，因此，若沒(méi)有架空線電流IS流過(guò)，則無(wú)法檢測(cè)出再生功率。另一方面，如上所述，過(guò)度限定方式模塊52在轉(zhuǎn)矩圖案PTRNABS上升時(shí)(即開始再生時(shí))，將輸出至減法器55的轉(zhuǎn)矩圖案PTRNE的值抑制為“0”，因此，能夠抑制開始再生時(shí)的過(guò)度的限定。由此，過(guò)度限定方式模塊52在存在成為再生負(fù)載的其他電車的情況下，能夠準(zhǔn)確且順利地進(jìn)行開始再生時(shí)的再生功率(電流)的檢測(cè)。此外，過(guò)度限定防止模塊52在存在成為再生負(fù)載的其他電車的情況下，能夠及時(shí)地掌握該電車所需的再生功率。
[0027]另外，在本實(shí)施方式中，揭示了使用濾波電容器電壓EFC來(lái)作為比例控制系統(tǒng)31的輸入的結(jié)構(gòu)，但也可以是使用架空線ES來(lái)代替濾波電容器電壓EFC的結(jié)構(gòu)。此外，在本實(shí)施方式中，揭示了使用架空線電壓ES來(lái)作為再生功率控制系統(tǒng)32的輸入的結(jié)構(gòu)，但也可以是使用濾波電容器電壓EFC來(lái)代替架空線電壓ES的結(jié)構(gòu)。
[0028]如上述所說(shuō)明的那樣，根據(jù)實(shí)施方式I所涉及的電車控制裝置，根據(jù)輕載再生限制輸出VECESL和輕載再生限制輸出WEFCLMP，來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)15的再生轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，上述輕載再生限制輸出VECESL是基于架空線電壓ES或?yàn)V波電容器電壓EFC的作為對(duì)電動(dòng)機(jī)15的再生轉(zhuǎn)矩進(jìn)行抑制的第一轉(zhuǎn)矩抑制量，上述輕載再生限制輸出WEFCLMP是基于使用架空線電壓ES或?yàn)V波電容器電壓EFC中的某一個(gè)電壓和架空線電流IS計(jì)算得到的線路功率Pr、及作為轉(zhuǎn)矩指令的轉(zhuǎn)矩圖案PTRN的作為對(duì)電動(dòng)機(jī)15的再生轉(zhuǎn)矩進(jìn)行抑制的第二轉(zhuǎn)矩抑制量，因此能夠得到進(jìn)一步提高再生率的效果。[0029]此外，根據(jù)實(shí)施方式I所涉及的電車控制裝置，構(gòu)成為:基于生成作為第一轉(zhuǎn)矩抑制量的輕載再生限制輸出VECESL的比例控制系統(tǒng)31的輸出、以及生成作為第二轉(zhuǎn)矩抑制量的輕載再生限制輸出WEFCLMP的再生功率控制系統(tǒng)32的輸出，來(lái)生成控制系統(tǒng)整體的轉(zhuǎn)矩抑制量(轉(zhuǎn)矩限定量)，因而能構(gòu)成穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，從而能獲得以下效果，即:能夠抑制轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的產(chǎn)生，并能抑制乘坐感覺(jué)的變差。
[0030]實(shí)施方式2.圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的電車的結(jié)構(gòu)的圖。實(shí)施方式I所涉及的電車控制裝置采用每一臺(tái)逆變器均具有輕載再生控制運(yùn)算部的結(jié)構(gòu)，但實(shí)施方式2所涉及的電車控制裝置采用對(duì)多臺(tái)逆變器(圖4中舉例示出兩臺(tái)逆變器)設(shè)置一個(gè)輕載再生控制運(yùn)算部的結(jié)構(gòu)。具體而言，在圖4所示的結(jié)構(gòu)中，對(duì)于同一直流母線20，構(gòu)成有第一驅(qū)動(dòng)組以及第二驅(qū)動(dòng)組，上述第一驅(qū)動(dòng)組具有直流電抗器12a、濾波電容器13a、逆變器14a和電動(dòng)機(jī)15a、以及對(duì)濾波電容器13a的電壓(濾波電容器電壓)EFCl進(jìn)行檢測(cè)的電壓檢測(cè)器23a，上述第二驅(qū)動(dòng)組具有直流電抗器12b、濾波電容器13b、逆變器14b和電動(dòng)機(jī)15b、以及對(duì)濾波電容器13b的電壓(濾波電容器電壓)EFC2進(jìn)行檢測(cè)的電壓檢測(cè)器23b。另外，關(guān)于其他的結(jié)構(gòu)，與圖1所示的實(shí)施方式I相同，對(duì)相同的結(jié)構(gòu)部標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并省略通用的說(shuō)明。此外，圖4中，雖然省略了逆變器控制部17和輕載再生控制運(yùn)算部18的圖示，但傳感器信號(hào)的輸入形態(tài)、控制信號(hào)的輸入輸出形態(tài)也與實(shí)施方式I相同或等同。
[0031]在圖4的結(jié)構(gòu)中，流過(guò)電動(dòng)機(jī)15a的電流和流過(guò)電動(dòng)機(jī)15b的電流的總和成為架空線電流IS，因此即使只存在一臺(tái)電流檢測(cè)器21也能夠進(jìn)行與實(shí)施方式I同樣的輕載再生控制運(yùn)算。
[0032]如上述所說(shuō)明的那樣，在實(shí)施方式2所涉及的電車控制裝置中，當(dāng)電車具有由多臺(tái)功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)于并非分別對(duì)應(yīng)于各功率轉(zhuǎn)換器設(shè)置而是以共用的方式設(shè)置的再生控制運(yùn)算部，其基于對(duì)應(yīng)于各功率轉(zhuǎn)換器的濾波電容器電壓、電車共用的架空線電壓和架空線電流，來(lái)運(yùn)算電車整體的轉(zhuǎn)矩抑制量(第一、第二轉(zhuǎn)矩抑制量)，因此即使增加電動(dòng)機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器的臺(tái)數(shù)也無(wú)需增加電流檢測(cè)器的臺(tái)數(shù)，從而能夠獲得成本降低的效果。
[0033]實(shí)施方式3.實(shí)施方式1、2具有使用電流檢測(cè)器21來(lái)求得架空線電流IS的結(jié)構(gòu)。另一方面，實(shí)施方式3中，對(duì)不使用電流檢測(cè)器21而通過(guò)計(jì)算求得架空線電流IS的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0034]圖1的結(jié)構(gòu)中，作為控制逆變器14的動(dòng)作的逆變器控制部17，一般進(jìn)行以下矢量控制，即:檢測(cè)出流過(guò)電動(dòng)機(jī)15的各相的電流并進(jìn)行DQ轉(zhuǎn)換，接著進(jìn)行控制使得轉(zhuǎn)換后的電流(D軸電流、Q軸電流)與各電流指令(D軸電流指令、Q軸電流指令)相一致。在利用這種矢量控制系統(tǒng)構(gòu)成逆變器控制部17時(shí)，能夠不設(shè)置架空線電流檢測(cè)器，而使用下式計(jì)算出架空線電流IS。
[0035]IS= (I1QFXE1QR+I1DFXE1DR)/ES...(I)
[0036]在上式中，ES為架空線電壓，IlQF為Q軸電流反饋，IlDF為D軸電流反饋，ElQR為Q軸電壓指令，ElDR為D軸電壓指令。另外，也可以使用濾波電容器電壓來(lái)代替架空線電壓。
[0037]輕載再生控制運(yùn)算部18接受由逆變器控制部17計(jì)算出的架空線電流IS。關(guān)于之后的處理，按上述實(shí)施方式I所說(shuō)明的那樣進(jìn)行。另外，在具有實(shí)施方式2那樣的多個(gè)驅(qū)動(dòng)組的結(jié)構(gòu)的情況下，可以求出各驅(qū)動(dòng)組中每一個(gè)的電流值，計(jì)算該各電流值的總和來(lái)作為架空線電流。
[0038]如上述所說(shuō)明的那樣，實(shí)施方式3所涉及的電車控制裝置中，在逆變器控制部構(gòu)成為具有檢測(cè)出流過(guò)電動(dòng)機(jī)各相的電流并進(jìn)行DQ轉(zhuǎn)換，接著進(jìn)行控制使得轉(zhuǎn)換后的D軸電流和Q軸電流分別與各軸的電流指令即D軸電流指令和Q軸電流指令相一致的矢量控制系統(tǒng)時(shí)，使用D軸電流、Q軸電流、D軸電流指令和Q軸電流指令、以及架空線電壓或?yàn)V波電容器電壓計(jì)算出架空線電流，因此能夠獲得以下效果，即:無(wú)需設(shè)置檢測(cè)電流的電流檢測(cè)器，從而使成本得以降低。
[0039]此外，上述實(shí)施方式I?3所示出的結(jié)構(gòu)是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例，也可以與其它公知技術(shù)進(jìn)行組合，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)當(dāng)然可以對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行變更，例如省略其中一部分等。
工業(yè)上的實(shí)用性
[0040]如上所述，本發(fā)明所涉及的電車控制裝置，作為能夠使乘坐感覺(jué)不會(huì)變差，且能進(jìn)一步提聞再生率的發(fā)明是有用的。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0041]10架空線 11導(dǎo)電弓
12，12a，12b直流電抗器
13，13a，13b濾波電容器
14，14a，14b 逆變器
15,15a, 15b 電動(dòng)機(jī)
16速度檢測(cè)器
17逆變器控制部
18輕載再生控制運(yùn)算部
20直流母線
21電流檢測(cè)器
22，23，23a，23b電壓檢測(cè)器
31比例控制系統(tǒng)(采用比例控制的輕載再生控制系統(tǒng))
32再生功率控制系統(tǒng)(采用再生功率的輕載控制系統(tǒng))
41、55減法器 42增益表 43，53，56，60 乘法器 44，63 —階延遲控制模塊 51，58絕對(duì)值運(yùn)算部 52過(guò)度限定防止模塊 54，59，61除法器 57逆變器損耗考慮表 62限定增益表68加法器71輸入切換器72比較器VDTELM轉(zhuǎn)矩抑制量
VECESL采用比例控制的輕載再生限制輸出WEFCLMP采用再生功率的輕載再生限制輸出
【權(quán)利要求】
1.一種電車控制裝置，包括功率轉(zhuǎn)換器，該功率轉(zhuǎn)換器將累積由架空線提供的電力的濾波電容器的直流電壓轉(zhuǎn)換成所期望的交流電壓，并對(duì)負(fù)載即電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；控制部，該控制部對(duì)該功率轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制；以及再生控制運(yùn)算部，該再生控制運(yùn)算部進(jìn)行用于將所述電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的再生功率反饋至所述架空線的控制運(yùn)算，所述電車控制裝置的特征在于， 所述再生控制運(yùn)算部設(shè)置有:第一控制系統(tǒng)，該第一控制系統(tǒng)基于所述架空線或所述濾波電容器的電壓計(jì)算出抑制所述電動(dòng)機(jī)的再生轉(zhuǎn)矩的第一轉(zhuǎn)矩抑制量；以及 第二控制系統(tǒng)，該第二控制系統(tǒng)基于使用所述架空線或所述濾波電容器中的某一個(gè)電壓和流過(guò)所述架空線的電流而計(jì)算出的線路功率、以及轉(zhuǎn)矩指令，來(lái)計(jì)算出抑制所述電動(dòng)機(jī)的再生轉(zhuǎn)矩的第二轉(zhuǎn)矩抑制量， 所述電車控制裝置基于所述第一轉(zhuǎn)矩抑制量和所述第二轉(zhuǎn)矩抑制量來(lái)對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的再生轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的電車控制裝置，其特征在于， 所述第二控制系統(tǒng)使用所述轉(zhuǎn)矩指令與所述再生功率的差分值來(lái)作為成為所述第二轉(zhuǎn)矩抑制量的基礎(chǔ)的控制量。
3.如權(quán)利要求2所述的電車控制裝置，其特征在于， 所述第二控制系統(tǒng)具有在所述轉(zhuǎn)矩指令上升時(shí)，使所述轉(zhuǎn)矩指令的輸入無(wú)效的控制要素。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的電車控制裝置，其特征在于， 所述第二控制系統(tǒng)具有根據(jù)所述架空線或所述濾波電容器的電壓來(lái)調(diào)整成為所述第二轉(zhuǎn)矩抑制量的基礎(chǔ)的控制量的控制要素。
5.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的電車控制裝置，其特征在于， 所述再生功率是將所述功率轉(zhuǎn)換器的損耗量考慮在內(nèi)而計(jì)算得到的。
6.如權(quán)利要求1所述的電車控制裝置，其特征在于， 在電車具有由多臺(tái)功率轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)時(shí)， 分別與各所述功率轉(zhuǎn)換器相對(duì)應(yīng)地設(shè)置所述控制部和檢測(cè)所述濾波電容器的電壓的電壓檢測(cè)器， 而對(duì)于所述再生控制運(yùn)算部、檢測(cè)所述架空線的電壓的電壓檢測(cè)器和檢測(cè)流過(guò)所述架空線的電流的電流檢測(cè)器，不分別與各所述功率轉(zhuǎn)換器相對(duì)應(yīng)，而以共用的方式進(jìn)行設(shè)置， 所述再生控制運(yùn)算部對(duì)所述電車整體的轉(zhuǎn)矩抑制量進(jìn)行運(yùn)算。
7.如權(quán)利要求1所述的電車控制裝置，其特征在于， 所述控制部構(gòu)成為具有矢量控制系統(tǒng)，該矢量控制系統(tǒng)檢測(cè)流過(guò)所述電動(dòng)機(jī)的各相的電流并進(jìn)行DQ轉(zhuǎn)換，接著進(jìn)行控制使得轉(zhuǎn)換后的D軸電流和Q軸電流分別與各軸的電流指令即D軸電流指令和Q軸電流指令相一致， 使用所述D軸電流、所述Q軸電流、所述D軸電流指令和所述Q軸電流指令、以及所述架空線或?yàn)V波電容器的電壓，來(lái)計(jì)算出流過(guò)所述架空線的電流。
【文檔編號(hào)】B60L7/14GK104039583SQ201280066743
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月12日
【發(fā)明者】山下良范 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社