电力机车的驱动控制装置的制作方法

专利名称：电力机车的驱动控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种供电力机车的推动控制的驱动控制装置。
背景技术：
通常，电カ机车的结构为，由集电装置取入来自架空线的电力，使用该取入的电力，由使用了逆变器电路等的驱动控制装置来驱动交流电机(AC rotating machine)而行驶。另外，当对车辆进行刹车时，使用将交流电机再生运转而得到刹车カ的所谓再生刹车。此时发生的再生电カ经架空线或第三轨供给本车附近存在的其它动カ车辆或本车车辆的负载，于是其被消耗。 但是，在早、晚或列车的运行线数少的空闲线路区，也有本车附近不存在其它车辆的情况，这种情况下，由于再生负载不足，所以由再生刹车产生的再生电カ会未被充分消耗。当本车的再生电カ变得比其它车辆所消耗的电カ大时，架空线电压就上升，使连接于架空线上的各种设备因过电压而跳闸，或存在被损坏的隐患。因此，搭载于电カ机车的逆变器电路的结构为，具有检测架空线电压等(架空线电压或相当于架空线电压的例如逆变器电路的输入侧的滤波电容器电压)的电压检测部，还有在逆变器电路的输入侧连接作为过电压抑制部的切換元件及过电压抑制电阻的主电路结构，在架空线电压等上升并超过规定值的情况下，使逆变器电路的动作停止，与架空线连接的开闭部成为开，同时将过电压抑制部的切換元件作为连续导通状态，执行将充电到滤波电容器的电荷进行放电的控制，完成设备的过电压保护(例如专利文献I)。专利文献I :特开2008-189198 (3 5页、图2)。根据图5来说明这样的主电路结构的系统的动作。当由再生负载的不足导致的架空线电压等(EFC)超过了规定的开放电压(V3)时，逆变器电路(INV)的动作立即停止(OFF)，作为断流器(LB)成为开(OFF)，与架空线切离，同吋，过电压抑制部的切換元件(SW)成为连续导通状态(ON)，充电到滤波电容器的电荷被放电。虽然再生刹车(BT)直到架空线电压等超过规定值为止发挥作用，但由于超过该规定值时逆变器电路(INV)停止动作，所以交流电机的电流(頂)及再生刹车カ(BT)会瞬间丧失。电カ机车为如下构造，即优先使用再生刹车，在相对来自驾驶台的刹车指令而再生刹车不足的情况下，计算该不足量，该不足量由机械刹车(BM)来补充。但是，由于机械刹车是利用空气压将制动片压在车轮等上，并利用摩擦力得到刹车カ的结构，所以机械刹车在直到充分发挥作用为止需要时间。虽然在通常的电カ机车的驾驶中，当关闭(OFF)再生刹车转移到机械刹车时，通过使再生刹车カ逐渐减少，在此期间机械刹车力逐渐起作用，能保持作为电カ机车的刹车カ基本恒定，但是，如上所述的那样，在再生刹车カ瞬间丧失的情况下，由于在机械刹车直到发挥作用为止的期间中电力机车的综合刹车カ(Btotal)不足，所以发生减速度急剧下降的现象。在这样的情况下，存在因减速度的变动引起的车辆的乘坐感恶化、制动距离延长的问题。

发明内容
本发明是为了解决上述问题而做出的发明，其目的在于，提供一种即便在再生刹车动作中再生负载不足的情况下，也能减小电力机车的减速度的变动来改善乘坐感的电カ机车的驱动控制装置。涉及本发明的电カ机车的驱动控制装置具备开闭部，进行直流电的连接或开放；电カ变换部，经开闭部向输入侧的2端子间输入直流电，并且通过切换动作，将直流电变换为交流电，驱动连接于输出侧的交流电机；以及电压检测部，检测所述2端子间的电压。另外，其特征在于，具备电カ控制部，以在电压检测部的检测电压超过规定的开放电压时，设所述开闭部为开，由具有比0长的斜面(ramp)降低期间的规定的降低模式，使交流电机产生的再生刹车カ降低的方式，来控制电カ变换部。发明效果
根据涉及本发明的电カ机车的驱动控制装置，由于电カ控制部以在电压检测部的检测电压超过规定的开放电压时，由具有比0长的斜面降低期间的规定的降低模式，使交流电机产生的再生刹车カ降低的方式，来控制电カ变换部，所以能在该降低期间，机械刹车产生的刹车カ起作用，因此即便在再生刹车动作中再生负载不足的情况下，也能减小电カ机车的减速度的变动，改善乘坐感。


图I是表示基于本发明实施方式I的电カ机车的驱动控制装置的结构例的 图2是表示基于本发明实施方式I的电カ机车的驱动控制装置中电カ控制部的结构例
的 图3是表示基于本发明实施方式I的电カ机车的驱动控制装置中检测电压(EFC)上升时的各设备的动作的 图4是表示改变了再生刹车(BT)的斜面降低期间时的再生刹车カ(BT)、机械刹车力(BM)及综合刹车カ(Btotal)的动作的 图5是表示现有的电カ机车的驱动控制装置中检测电压(EFC)上升时的各设备的动作的图。
具体实施例方式实施方式I
图I是表示基于本发明实施方式I的电カ机车的驱动控制装置I的结构例的图。如图I所示，使集电装置3接触到架空线2，将来自未图示的变电站的直流电输入到驱动控制装置I。所述直流电经作为执行该直流电的连接或开放的开闭部的断流器4，输入到作为电カ变换部的逆变器电路5。来自驱动控制装置I的返回电流经由车轮6流过轨道7，返回到未图示的变电站的负侧。在驱动控制装置I中设置有由电抗器8和滤波电容器9构成的输入滤波器；以及，用于在再生刹车动作中再生负载不足且输入电压异常上升的情况下，保护逆变器电路5，同时，即便在输入电压上升时断流器4为开的情况下，也保持逆变器电路5动作的电压的电容器电压调整部10，该电容器电压调整部10由连接于电抗器8的次级的切換元件11和放电电阻器12构成。另外，作为电カ变换部的逆变器电路5，最好是电压形PWM逆变器电路，但由于其电路结构是公知的，所以省略详细说明。逆变器电路5利用切换动作，将直流电变换为交流电，驱动连接于输出侧的交流电机13。另外，逆变器电路5与交流电机13的组合使交流电机13作为发电机动作，将动能变换为电能后回收，从而也能用作向电カ机车施加制动的再生刹车。在驱动控制装置I中设置有电カ控制部14，至少输入从电压检测部15输出的施加于滤波电容器9的检测电压EFC、及交流电机13的电流IM，输出断流器4的控制信号L0N、向切换元件11的控制信号0V、向逆变器电路5内部的切换元件的控制信号GI、向刹车控制部16的再生刹车カ信号BT。这里，施加于滤波电容器9的电压EFC等于逆变器电路5的输入端子间电压。另外，再生刹车カ信号BT表示使再生刹车动作期间中的交流电机13的输出状态。关于向切換元件11的控制信号OV及向逆变器电路5内部的切換元件的控制信号GI的生成方法，在后面详细说明。
刹车控制部16使用来自未图示的外部的驾驶台的刹车カ指令信号BREF和来自电力控制部14的再生刹车カ信号BT，在相对来自驾驶台的刹车カ指令信号BREF再生刹车カ信号BT不足的情况下，计算不足的刹车力，由机械刹车使朝向车轮6的机械刹车力发挥作用。由于机械刹车使用空气压来发挥作用，所以通常刹车カ充分上升需要空气压变化在空气配管内传播的时间。虽然该时间随着空气配管的长度等而变化，但通常是200毫秒 2秒左右。下面，详细说明作为本发明特征的电カ控制部14的结构。图2是表示涉及本发明实施方式的电カ机车的驱动控制装置I中的电カ控制部14的结构例的图。首先，说明该电力控制部14中涉及施加于滤波电容器9的电压EFC即施加于逆变器电路5的输入侧端子间的电压的调整的结构。如图2所示，由电压检测部15检测出的检测电压EFC输入到电カ控制部14的电压判定部17。电压判定部17由第I比较器18和第2比较器19构成。这里，对涉及本实施方式的电カ机车的驱动控制装置，先定义特征电压。虽然电力控制部14以使检测电压EFC变为第I电压(Vl)以上、第2电压(V2)以下的方式来控制电容器电压调整部10的切換元件11，但是，在这里作为Vl使用作为电カ变换部的逆变器电路5能进行动作的动作下限电压，作为V2能使用该逆变器电路5的最高使用电压。虽然动作下限电压及最高使用电压是基于使用的逆变器电路5所预定的电压，但是作为架空线2的额定电压为DC1500V的电カ铁道中使用的逆变器电路5，例如可例示出作为动作下限电压，典型的电压为90V，作为最高使用电压为1900V。另外，在后面详细说明，在再生刹车动作完成的时刻，滤波电容器9中全部的电荷未能被放电而被充电某个规定量的电荷，将此时的充电电压设为第3电压(保持电压)。V3必须高于第I电压Vl (逆变器电路5的动作下限电压)、小于第2电压V2 (最高使用电压)，将能确保再生刹车的性能的电压设定为基准，例如1800V。在本实施方式中，第3电压V3也用作使断流器4为开的开放电压，当然也可将该开放电压设定为与第3电压V3不同的电压。 将来自电压检测部15的检测电压EFC输入到第I比较器18，与第3电压V3比较。若EFC >V3，则输出信号CMl为高电平(第I状态)。同吋，还将检测电压EFC输入到第2比较器19，与第2电压V2比较。若EFC > V2，则输出信号CM2为高电平(第2状态)。将信号CM1、CM2输入到切换元件控制信号生成部20。该切换元件控制信号生成部20生成用于将电容器电压调整部10的切换元件11进行断续控制的开关(0N/0FF)控制信号0V，由CH控制器21、ON控制器22、OR电路23构成。向切换元件控制信号生成部20的CH控制器21输入来自第I比较器18的CMl信号和占空因子(duty factor) M，输出CH信号。另外，向ON控制器22输入来自第2比较器19的CM2信号和异常信号ERR，输出ON信号。进而，将来自CH控制器21的CH信号和来自ON控制器22的ON信号输入到OR电路23，取两信号的逻辑或，作为OV信号输出。CH控制器21将CMl信号为高电平(第I状态)作为条件，生成作为切换信号(开关信号)的CH信号。CH信号以在PWM控制的一周期中所占的ON时间的比率变为由占空因子M(0<M< I)指定的值的方式来生成。在本实施方式中，占空因子M例如由下述的式子来确定。 (a) EFC 彡 V3 时，M=O
(b)EFC > V3 吋，M=G(EFC - V3) =G A V这里，G :增益，A V=EFC — V3 电压偏差。另外，M并不限于上式，也可以是在EFC彡V3时，M=0，在EFOV3的情况下，也可以是以随着电压偏差(AV)变大占空因子(M)也变大的方式所确定的值。输入到ON控制器22的异常信号ERR是在驱动控制装置I内的控制电源电压比规定值低的情况下、或构成逆变器电路5的未图示的切換元件异常的情况下，由未图示的保护电路所生成的信号。在生成了该异常信号ERR的情况下，由于存在逆变器电路5的内部的切換元件被损坏的隐患，所以必须迅速減少施加于切换元件上的电压(即，施加于滤波电容器9的电压EFC)。ON控制部22将CM2信号或ERR信号为高电平作为条件，生成ON信号。ON信号不是时间上重复进行开关的信号，而是在信号CM2或ERR信号为高电平期间继续ON状态的信号。OR电路23中生成取断续信号CH与连续信号ON的逻辑或的OV信号，利用该OV信号控制切换元件11，由此，切换元件11的控制状态根据检测电压EFC被分为如下情况。(a) EFC ( V3时，连续开放状态。(b)V3 < EFC < V2时，对应了占空因子M的断续控制状态。(c)EFC彡V2，连续导通状态。接着，说明电カ控制部14中与交流电机13的扭矩控制关联的结构。从第I比较器18输出的CMl信号分支后，还用于开关24的切換中。根据来自未图示的驾驶台的指令，由外部控制系统进行运算，作为向交流电机13的要求扭矩的基本扭矩指令PTRO被输入到开关24的ー个端子，向另ー个端子输入0 (零)。也可不是零，而是相对来自驾驶台的基本扭矩指令PTRO充分小的值也无妨。在本实施方式中，如下所述，利用规定的降低模式使所述交流电机13产生的再生刹车的扭矩降低，但该开关24的输入值(PTR0或零)成为由该降低模式降低后的目标值(目标扭矩)。因此，在CMl信号为高电平时，以使其输出为零的方式来选择开关24，从而再生刹车的扭矩根据规定的降低模式从初始扭矩PTRO降低到零。另ー方面，在信号CMl为低电平吋，以使其输出为基本扭矩指令PTRO的方式来选择开关24，从而再生刹车的扭矩保持初始扭矩PTRO恒定不变。开关24的输出被输入到斜面处理部25。向斜面处理部25输入使再生刹车的扭矩降低时的斜面降低期间RMPL( > 0)，在该斜面降低期间RMPL中，使扭矩从作为初始扭矩的PTRO降低到作为目标扭矩的零。此时的降低模式既可使扭矩从初始扭矩直线地降低到目标扭矩，也可使扭矩如指数函数等那样曲线地降低。如上所述，斜面处理部25以根据具有比0长的斜面降低期间RMPL的规定的降低模式缓慢降低扭矩的方式，作为数据串输出时时刻刻的交流电机13的输出扭矩指令值即扭矩指令PTR(k) [k=l n]。将时时刻刻的扭矩指令PTR(k)的数据串输入到扭矩控制部26。扭矩控制部根据扭矩指令PTR (k)和交流电机13的电流IM，以便将交流电机13输出与扭矩指令PTR (k) —致的扭矩的电压和电流由逆变器电路5输出的方式，生成并输出内置于逆变器电路5中的切換元件的控制信号即GI。另外，扭矩控制部26根据交流电机13的电流IM，运算交流电机13输出的扭矩，输出再生刹车カ信号BT。 将扭矩指令PTR (k)输入到比较器27，比较器27将扭矩指令PTR (k)与事先设定的栅极截止电平GOFL进行比较，在PTR(k) < GOFKl < k < n)的情况下，将输出信号TCT作为高电平，输出到OR电路28。由此，扭矩指令在变为PTR(k) < GOFL为止，一直减少，将开关29作为断开，控制信号GI作为断开，停止逆变器电路5的动作。这里，栅极截止电平GOFL通常为扭矩指令PTR(k)的最大值的10%以下程度的值。另外，CM2信号也输入到OR电路28，即便在CM2信号为高电平即检测电压EFC高于第2电压V2的情况下，通过将开关29作为断开，控制信号GI作为断开，也停止逆变器电路5的动作。将以上进行总结，基于逆变器电路5的交流电机13的扭矩控制状态根据检测电压EFC被分为如下情况。(a) EFC 彡 V3 时
扭矩指令值仍为初始扭矩PTR0，将控制信号GI输出到逆变器电路5。(b) V3 < EFC < V2 时
根据规定的降低模式，生成扭矩指令PTR(k) [k=l n]。直到变为PTR(k) < GOFLJf控制信号GI输出到逆变器电路5。(c) EFC 彡 V2 时
断开控制信号GI，停止逆变器电路5。最后，说明电力控制部14中与断流器4的控制关联的结构。将由上位控制系统生成、用于连接断流器4中的直流电カ的断流器投入基本指令LONl输入到开关30。利用由OR电路31生成的CMl信号与CM2信号的逻辑或信号，来选择开关30，当逻辑或为高电平吋，开关30断开，作为断流器4的控制信号的LON信号为断开，即断流器为开。即，当EFC (检测电压)>V3(第3电压)时，或EFC>V2(第2电压)时，断流器为开，但是由于V2 > V3，所以结果是在EFC > V3的情况下，断流器4为开，从架空线2切离驱动控制装置I。下面说明上述构成的电カ机车的驱动控制装置I的动作。以电カ机车施加再生刹车的状态、即驱动控制装置I将交流电机13再生运转的情况进行说明。来自交流电机13的再生电カ从驱动控制装置I流到输入侧，并将再生电カ向架空线2进行再生。此时，在架空线2上存在的其它加速中的车辆中断加速等、消耗的再生电カ(再生负载)減少，再生负载比交流电机13的再生电カ变得还小的情况下，作为驱动变换装置I的输入电压的检测电压EFC上升。图3是表示本发明实施方式I中的检测电压上升时的动作例的图。如图3所示，当检测电压(EFC)超过作为规定的开放电压的第3电压(V3)吋，断流器4(LB)为开(0FF)，切换元件Il(SW)根据占空因子M进行断续(0N/0FF)控制。由于被设定成电压偏差A V (=EFC — V3)为0吋，占空因子M为0，随着A V变大，占空因子M变大，所以最初从逆变器电路5(INV)输出的再生电流(頂)的大半就成为对滤波电容器9进行充电，从而EFC进ー步连续上升。之后，由于电压偏差A V变大时占空因子M也变大，所以流入滤波电容器9的电流減少，流过放电电阻器12的电流比例増加，另外，由于随着再生刹车カ(BT)以规定的降低 模式降低，再生电流总量也減少，所以大半的再生电流流入放电电阻器12。之后，还从相对地变为高电压的滤波电容器9，充电的电荷被放电，EFC转变为减少。随着再生刹车カ、再生电流根据规定的降低模式接近0，占空因子M渐近为0，EFC渐近为V3。在断续控制切換元件11的期间，使交流电机13的扭矩指令PTR(k) [k=l n]根据具有比0长的斜面降低期间RMPL的规定的降低模式降低至零。与之相伴，再生刹车カ信号(BT)也降低。在锁定再生刹车カ之后，逆变器电路5 (INV)断开，但由于占空因子M为0，所以切換元件11变为OFF，EFC保持在第3电压V3。在本实施方式中，由于再生刹车カ(BT)根据规定的降低模式缓慢降低，所以机械刹车(BM)产生的刹车カ能充分追随，不会发生电カ机车整体的刹车カ(Btotal)不足、或刹车减速度下降的现象。因此，不会因减速度的变动引起车辆的乘坐感恶化、或刹车距离延长。图4中示出了相对于机械刹车(BM)开始起作用至来自驾驶台的刹车指令的时间，使再生刹车(BT)的斜面降低期间RMPL变化时的电カ机车的综合刹车カ(Btotal)即减速度的变动(AB)的状态。若RMPL即便比机械刹车开始起作用的期间短，也具有比0长的期间，在该期间机械刹车能无数次起作用(參照图4b)，与再生刹车瞬间丧失的情况(參照图4a)相比，能减小减速度的变动(A B)。但是，若将RMPL设定为比机械刹车开始起作用的时间长的时间，则由于确实能由机械刹车补充再生刹车降低的部分，所以能做到几乎没有减速度的变化(參照图4c)。虽然机械刹车的响应也依赖于空气路径的结构，但由于是200毫秒 2秒左右，所以最好将斜面降低期间RMPL也设定成从200毫秒至2秒。另外，即便在再生负载不足，通常使电カ机车停止的情况下，当得不到充分的再生刹车カ的情况下，再生刹车锁定为斜面状，由机械刹车来补充，但最好将此时的斜面降低期间(定义为通常时的斜面降低期间)与本实施方式中的斜面降低期间(RMPL)设定成不同的值。这是因为如下理由，由于制动片与车轮的摩擦系数随着温度变化，所以机械刹车的响应时间产生差异。为了降低这种因机械刹车的响应时间的差异所造成的减速度变动的影响，将通常时的斜面降低期间设定成具有余裕，且较长。另ー方面，当本实施方式中的RMPL设定得较长时，由于该期间中向放电电阻器12断续地进行通电，所以必须増大放电电阻器12的电容。由于从配置空间的制约等来看，对放电电阻器12的电容也有限制，所以本实施方式中的RMPL变成设定得比通常时的斜面降低期间短，最好能将通常时的斜面降低期间与本实施方式中的RMPL设定为不同的值。另夕卜，如上所述那样，在将RMPL设定成从200毫秒至2秒的情况下，再生电力量小，放电电阻器12的电容与现有的电容相比不会变得很大。如上所述的那样，由于设定成在检测电压EFC高于第3电压V3的情况下，随着电压偏差AV(EFC —V3)变大，占空因子(M)变大，所以在滤波电容器9的充电量过大的情况下，再生电流能经切换元件11流入放电电阻器12侧。因此，检测电压EFC不会高于第2电压V2，稍高于V3的电压即可。这样，根据本实施方式的电カ机车的驱动控制装置，即便在再生刹车动作中再生负载不足的情况下，也由于能控制为检测电压EFC达不到第2电压，所以不会发生电カ机车整体的刹车力不足、或刹车减速度下降的现象。因此，不会发生因减速度的变动引起的车辆的乘坐感恶化、或刹车延长的问题。但是，因某种因素检测电压EFC进ー步上升，且高于第2电压V2的情况下，或发生异常信号ERR的情况下(驱动控制装置I内的控制电源电压比规定值低的情况或构成逆变器电路5的未图示的切換元件异常的情况下)，由于存在逆变器电路5内的切換元件被损坏的隐患，所以必须迅速减小施加于逆变器电路5的电压EFC。 如上所述，根据本实施方式的电カ机车的驱动控制装置1，由于电カ控制部14以在电压检测部15的检测电压EFC超过规定的开放电压V3吋，由具有比0长的斜面降低期间RMPL的规定的降低模式，使交流电机13产生的再生刹车カBT降低的方式，来控制作为电カ变换部的逆变器电路5，所以，由于在该降低期间中机械刹车产生的刹车カBM开始起作用，所以即便在再生刹车动作中再生负载不足的情况下，也能减小电力机车的减速度的变动A B，改善乘坐感。另外，根据本实施方式的电カ机车的驱动控制装置1，由于具备滤波电容器9，连接于逆变器电路5的输入侧的2端子间；电容器电压调整部10，与所述滤波电容器9并联连接于所述2端子间且具有切換元件11，电カ控制部14在斜面降低期间RMPL中，以使所述检测电压EFC变为第I电压Vl以上、第2电压V2以下的方式，断续控制所述切换元件11来调整所述滤波电容器9的充电量，所以即便在驱动控制装置I与架空线2切断的斜面降低期间RMPL中，也能通过使逆变器电路5动作，将交流电机13的电流经逆变器电路5进行直流变换并消耗，能在该斜面降低期间RMPL中使再生刹车稳定动作。另外，在本实施方式中，例示出如下电路结构，即，通过将滤波电容器9与电容器电压调整部10的并联电路连接于逆变器电路5的输入部，可将逆变器电路5的输入电压控制在第I电压Vl以上、第2电压V2以下，但不用说只要是能通过利用从逆变器电路5输出的再生电流，将逆变器电路5的输入电压控制在Vl以上V2以下的电路，则即便是使用蓄电池等的其它方式，也能实现同样的效果。并且，根据本实施方式的电カ机车的驱动控制装置1，由于电カ控制部14进行控制，以使在从检测电压EFC中减去高于第I电压Vl且小于第2电压V2的第3电压V3之后的电压偏差A V为0或负的情况下,切换元件11的占空因子M为0,在电压偏差A V为正的情况下，随着电压偏差变大，占空因子M变大，所以在滤波电容器9的充电量过大的情况下，再生电流能经切换元件11流入放电电阻器12侧，检测电压EFC不高于第2电压V2，能使逆变器电路5稳定动作。进而，直到EFC变为V3以下为止不会将滤波电容器9充电的电荷进行放电，在滤波电容器9中能保持停留在V3的电荷，所以能限制流过放电电阻器12的电流，并且放电电阻器12的电容能采用小的电容。根据本实施方式的电カ机车的驱动控制装置1，由于电カ控制部14进行控制，以在检测电压EFC为所述第2电压V2以上的情况下，所述占空因子为1，或在驱动控制装置I内的控制电源电压比规定值低的情况下，或构成逆变器电路5的切換元件异常的情况下，所述占空因子为1，所以不存在逆变器电路5内的切換元件被损坏的隐患，能提供可靠性高的驱动控制装置I。根据本实施方式的电カ机车的驱动控制装置1，由于具备以在输入表示交流电机13的输出状态的再生刹车カ信号BT和刹车カ指令BREF并且相对刹车力指令BREF再生刹车カ信号BT不足的情况下，补充该不足的量的方式，来控制机械刹车力BM的刹车控制部16，所以能抑制电カ机车整体的刹车力不足及刹车减速度的下降。另外，由于电カ控制部14的特征在于，所述斜面降低期间RMPL比所述机械刹车カBM开始起作用至所述刹车指令BREF所需的时间长，所以确实能以机械刹车来补充再生刹车降低的部分，所以能做到几乎没有减速度的变化。
实施方式2
涉及本实施方式的电カ机车的驱动控制装置使用了蓄电池来代替电容器电压调整部10的放电电阻器12。此外的设备的结构、动作与实施方式I ー样,所以省略记载。根据本实施方式的电カ机车的驱动控制装置，除具有实施方式I的驱动控制装置I实现的效果外，还具有如下效果，即在再生刹车动作中再生负载不足的情况下，由再生电流对蓄电池进行充电，由于充电到该蓄电池的电カ能用于使电力机车动カ行驶的情况，所以能提高电力机车行驶时的能量利用效率。以上实施方式所不的结构表不本发明的内容的一例，也能与其它公知技术组合，在适用于使用直流电机的电カ机车或不脱离本发明要g的范围下，不言而喻，也能省略部分等，变更构成。符号说明
I驱动控制装置 4断流器(开闭部)
5逆变器电路(电カ变换部)
9滤波电容器
10电容器电压调整部
11切换元件
12放电电阻器
13交流电机
14电カ控制部
15电压检测部
16刹车控制部
17电压判定部
18第I比较器
19第2比较器
20切換元件控制信号生成部21CH控制器
22ON控制器
23OR电路24开关
25斜面处理部26扭矩控制部。
权利要求
1.一种电カ机车的驱动控制装置，其特征在于，具备 开闭部，进行直流电的连接或开放； 电カ变换部，经所述开闭部向输入侧的2端子间输入所述直流电，并且通过切换动作，将所述直流电变换为交流电，驱动连接于输出侧的交流电机； 电压检测部，检测所述2端子间的电压；以及 电カ控制部，以在所述电压检测部的检测电压超过规定的开放电压时，设所述开闭部为开，由具有比O长的斜面降低期间的规定的降低模式，使所述交流电机产生的再生刹车力降低的方式，来控制所述电カ变换部。
2.根据权利要求I所述的电力机车的驱动控制装置，其特征在干， 具备 滤波电容器，连接于所述2端子间；以及 电容器电压调整部，与所述滤波电容器并联连接于所述2端子间且具有切換元件， 所述电カ控制部在所述斜面降低期间，以所述检测电压变为第I电压以上第2电压以下的方式，断续控制所述切换元件，调整所述滤波电容器的充电量。
3.根据权利要求2所述的电力机车的驱动控制装置，其特征在干， 所述电カ控制部的所述第I电压为所述电カ变换部的动作下限电压，所述第2电压是所述电カ变换部的最高使用电压。
4.根据权利要求2所述的电力机车的驱动控制装置，其特征在干， 所述电カ控制部以在从所述检测电压减去高于所述第I电压且小于所述第2电压的第3电压之后的电压偏差为O或负的情况下，所述切换元件的占空因子为O，在所述电压偏差为正的情况下，随着所述电压偏差变大所述占空因子变大的方式进行控制。
5.根据权利要求4所述的电力机车的驱动控制装置，其特征在干， 所述电カ控制部以在所述检测电压为所述第2电压以上的情况下，所述占空因子变为I的方式进行控制。
6.根据权利要求4所述的电力机车的驱动控制装置，其特征在干， 所述电カ控制部以在所述驱动控制装置内的控制电源电压比规定值低的情况下或构成所述电カ变换部的切換元件异常的情况下，所述占空因子变为I的方式进行控制。
7.根据权利要求5所述的电力机车的驱动控制装置，其特征在干， 所述电カ控制部具备 电压判定部，具有第I比较器，在所述检测电压为所述第3电压以上的情况下，生成作为第I状态的CMl信号；和第2比较器，在所述检测电压为所述第2电压以上的情况下，生成作为第2状态的CM2信号；以及 切換元件控制信号生成部，具有CH控制器，在所述CMl信号为所述第I状态的情况下，根据所述占空因子生成变为开的断续信号即CH信号；0N控制器，在所述CM2信号为所述第2状态的情况下，生成ON信号；和OR电路，生成所述CH信号和所述ON信号的逻辑或信号， 通过所述逻辑或信号来控制所述切换元件。
8.根据权利要求4所述的电力机车的驱动控制装置，其特征在干， 所述电カ控制部在所述检测电压为所述第3电压以下的情况下，以所述交流电机的扭矩输出維持来自驾驶台指令的初始扭矩的方式，来控制所述电カ变换部， 在所述检测电压高于所述第3电压小于所述第2电压的情况下，以所述交流电机的扭矩输出根据所述规定的降低模式从初始扭矩开始降低的方式，控制所述电カ变换部， 在所述检测电压为所述第2电压以上的情况下，停止所述电カ变换部。
9.根据权利要求8所述的电力机车的驱动控制装置，其特征在干， 所述电カ控制部具备 开关，根据所述检测电压，执行目标扭矩的选择； 斜面处理部，输入所述斜面降低期间，根据所述规定的降低模式，生成从所述初始扭矩降低到所述目标扭矩的扭矩指令；以及 扭矩控制部，输入所述交流电机的电流IM，根据该电流IM，以所述交流电机输出与所·述扭矩指令一致的扭矩的方式，生成对电カ变换部的控制信号， 通过所述控制信号控制所述电カ变换部。
10.根据权利要求2所述的电力机车的驱动控制装置，其特征在干， 所述电容器电压调整部具有所述切换元件和放电电阻器的串联体。
11.根据权利要求2所述的电力机车的驱动控制装置，其特征在干， 所述电容器电压调整部具有所述切换元件和蓄电池的串联体。
12.根据权利要求2所述的电力机车的驱动控制装置，其特征在干， 具备 刹车控制部，在输入表示所述交流电机的输出状态的再生刹车カ信号和刹车カ指令，且相对所述刹车力指令所述再生刹车カ信号不足的情况下，以补充该不足的量的方式，控制机械刹车力。
13.根据权利要求12所述的电力机车的驱动控制装置，其特征在干， 所述电カ控制部输入比所述机械刹车カ起作用至所述刹车指令值所需的时间长的所述斜面降低期间。
14.根据权利要求13所述的电力机车的驱动控制装置，其特征在干， 所述电カ控制部输入200毫秒以上2秒以下的所述斜面降低期间。
全文摘要
即便在再生刹车动作中再生负载不足的情况下，也减小电力机车的减速度的变动，改善乘坐感。涉及本发明的电力机车的驱动控制装置(1)具备开闭部(4)，进行直流电的连接或开放；电力变换部(5)，经开闭部向输入侧的2端子间输入直流电，并且通过切换动作，将直流电变换为交流电，驱动连接于输出侧的交流电机(13)；以及电压检测部(15)，检测所述2端子间的电压。另外，其特征在于，具备电力控制部(14)，以在电压检测部的检测电压超过规定的开放电压时，设开闭部为开，由具有比0长的斜面降低期间的规定的降低模式，使交流电机产生的再生刹车力降低的方式，来控制电力变换部。
文档编号B60L7/24GK102791514SQ20098016303
公开日2012年11月21日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者草野健一 申请人:三菱电机株式会社