专利名称：电动车驱动控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制驱动机车或电动有轨车的列车驱动系 统的电动车驱动控制装置，包括多个永磁体同步电机(图中表示为
"PMSM，，)和多个VVVF (变压变频图中表示为"VVVF，，)逆变器， 每个永磁体同步电机被分别配置为驱动电机，每个逆变器分别适于单 独驱动相应的永磁体同步电机。
背景技术：
根据采用感应电机(图中表示为"IM")作为驱动电机的相关技 术，两个或四个感应电机并联作为一个控制单元受到单个VVVF逆变 器的控制。因此，如果任何感应电机出现故障，则故障感应电机所属 的控制单元中的所有感应电机一起由相关的逆变器断开。
图1示出根据相关技术的电动车驱动控制装置，包括由集电弓 1、高速断路器2、充电电阻3和充电电阻短路接触器4组成并被配置 为从外部dc (直流电)电源接收电流的电源线；包括轮21的地线； 分别由开路接触器5和6、滤波电抗器40和41、滤波电容器7和8 以及VVVF逆变器9和10组成并且并联在电源线和地线之间的两个 逆变器电路；两组分别由VVVF逆变器9和10同时驱动的感应电机 28、 29和30、 31;以及适于分别对VVVF逆变器9和10进行门控制 的两个门控制器26和27。
图2示出根据另一相关技术的电动车驱动控制装置，包括由集 电弓1、高速断路器2、充电电阻3和充电电阻短路接触器4组成并被 配置为从外部dc电源接收电流的电源线；包括轮21的地线；由连接 至电源线的滤波电抗器42和并联在滤波电抗器42和地线之间的滤波 电容器24和VVVF逆变器9组成的单个逆变器电路； 一组由VVVF
逆变器9同时驱动的四个感应电机28、29、30和31;以及适于对VVVF 逆变器9进行门控制的门控制器33,
为了更好地理解，在此将感应电机28、 29、 30和31分别表示为 IM (1) 、 IM ( 2 ) 、 IM (3 )和IM ( 4 )。图1中，感应电机IM (1 )、 IM (2) 、 IM (3)和IM (4)被设置为以两个电机为一个控制单元 进行台车(truck)控制。图2中，感应电机IM (1) 、 IM (2) 、 IM (3)和IM (4)被设置为以四个电机为一个控制单元进行集中式控 制。
如曰本未决/>开专利申请No. 2005 -328619 (日本专利申请号 No. 2004-143577)中所示，可以采用4吏用永磁体的同步电机作为驱 动电机。在此情况下，每个永磁体同步电机需要根据转子的旋转由 VVVF逆变器提供的电压来控制，并且需要为每一个电机提供单个专 用VVVF逆变器，以实现所谓的独立控制。在该独立控制中，如果任 何电机出现故障，则以台车为单位进行开路，形成所谓的独立开路。
因此，需要配置所谓的独立控制，其中VVVF逆变器的开路接触 器以及用于对逆变器进行门控制的门控制器应当与待控制的电机的数 量相同，如图3所示。
图3示出根据另一相关技术，具有永磁体同步电机作为驱动电机 的列车驱动系统中的电动车驱动控制装置，包括由集电弓1、高速 断路器2、充电电阻3和充电电阻短路接触器4组成并被配置为从外 部dc电源接收电流的电源线；包括轮21的地线；分别由开路接触器 5、 6、 38和39、滤波电抗器40、 41、 45和46、滤波电容器7、 8、 43 和44、以及VVVF逆变器9、 10、 11和12组成，并且并联在电源线 和地线之间的四个逆变器电路；分别通过三相栽荷接触器13、 14、 15 和16连接至VVVF逆变器9、 10、 11和12的ac (交流)端以l更由 VVVF逆变器9、 10、 11和12驱动的四个永磁体同步电机17、 18、 19和20;以及适于分别单独对VVVF逆变器9、 10、 11和12进行门 控制的四个门控制器34、 35、 36和37。
就此情况，根据相关技术，在由永磁体同步电机作为驱动电机的
列车驱动系统中，需要独立控制的配置，需要与电机数量相等的用于
VVVF逆变器的开路接触器以及用于对逆变器进行门控制的门控制 器，由于增加成本以及增大安装尺寸而成为问题.
发明内容
本发明是针对相关技术中的这些要点而设计的。因此，本发明的 一个目的是，提供一种由永磁体同步电机作为驱动电机的机车驱动系 统中的电动车驱动控制装置，这样的配置允许一旦任何电机出现故障， 则进行类似感应电机的集中式控制的控制，除非每个电机需要单独开 路，从而使得成本降低并使得系统的安装尺寸最小化。
本发明的一个方面是一种电动车驱动控制装置，包括作为车辆
驱动电机的多个永磁体同步电机；以--对应方式驱动多个永磁体同
步电机的多个VVVF逆变器，所述多个VVVF逆变器被分组成多个控 制单元，每个控制单元分别由两个或更多个VVVF逆变器组成；以及 多个门控制器，为每个控制单元提供一个门控制器。
根据本发明的电动车驱动控制装置，所述多个永磁体同步电机可 以分别由多个VVVF逆变器单独控制，以及多个VVVF逆变器中的两 个或更多个可以由单个门控制器同时控制其每一个，使得可以很好地 实现简单地提供数量上与VVVF逆变器的控制单元分组数量相等的门 控制器，而不需要门控制器与多个VVVF逆变器的数量相等，从而使 得成本降低并使得系统的安装尺寸最小化。
图l是根据相关技术，用于感应电机的台车控制的电动车驱动控 制装置的方框图。
图2是根据另一相关技术，用于感应电机的集中式控制的电动车 驱动控制装置的方框图。
图3是根据另一相关技术，配备有永磁体同步电机的电动车驱动 系统中的电动车驱动控制装置的方框图。
困4是根据本发明的笫一实施例的电动车驱动控制装置的方框
困，
图5是根据本发明的第二实施例的电动车驱动控制装置的方框图。
具体实施例方式
下面将参考附图详细阐述本发明的优选实施例。类似的部件或元 件用类似的附图标记表示。 (第一实施例)
图4示出根据本发明的第一实施例的电动车驱动控制装置的配 置。在此情况下，所述电动车驱动控制装置包括由集电弓1、高速 断路器2、充电电阻3和充电电阻短路接触器4组成并被配置为从外 部dc (直流电)电源接收电流的电源线；包括轮21的地线；分别由 开路接触器5和6、滤波电抗器40和41、滤波电容器7和8以及两组 VVVF逆变器9、 lO和ll、 12组成，并且并联在电源线和地线之间的 两个逆变器电路；分别通过三相栽荷接触器13、 14、 15和16连接至 VVVF逆变器9、 10、 11和12的ac (交流)端以^更分别由逆变器9、 10、 11和12驱动的四个永磁体同步电机17、 18、 19和20;以及适于 通过两个逆变器为一组的控制单元对VVVF逆变器9、 10、 11和12 进行门控制的两个门控制器22和23。所述门控制器22和23、滤波电 容器7和8、以及开路接触器5和6与滤波电抗器40和41的组合分 别对于两组VVVF逆变器9、 lO和ll、 12是乂>共的。注意，所述门 控制器22和23的CPU(中央处理单元)适于分别单独控制两组VVVF 逆变器9、 lO和ll、 12。
在上述电动车驱动控制装置中，门控制器22被设置为控制VVVF 逆变器组9和10的门电路。在一个控制单元的任一个逆变器(例如逆 变器9)出现故障的情况下，门控制器22工作以开路与那个控制单元 相关的开路接触器5，从而停止构成所述控制单元的两个VVVF逆变 器9、 10,同时断开两个永磁体同步电机17、 18。也就是说，根据本
实施例的电动牟驱动控制装置适于实现一种台车开路的控制.
相对于根椐相关技术的采用永v^体同步电机的电动车驱动控制
装置，根据本发明，可以将门控制器的数量以及开路接触器的数量减 少至控制单元分组数量，即一半，从而使得主要的电路配置，甚至对 于使用永磁体的同步电机，都更倾向于感应电机的台车控制，使得成 本降低并使得系统的安装尺寸最小化。
注意，在本实施例中，已经将CPU用于门控制器22和23，每 个CPU能够控制多个电机，并适于车轮防滑和刹车控制，以实现四电 机速度的快速识别，使得通过那些电机之间的速度差别的瞬时检测来 执行高速车轮防滑和刹车控制。 (第二实施例)
图5示出根据本发明的第二实施例的电动车驱动控制装置。在此 实施例中，所述电动车驱动控制装置包括由集电弓1、高速断路器2、 充电电阻3和充电电阻短路接触器4组成并被配置为从外部dc (直流 电)电源接收电流的电源线；包括轮21的地线；由连接至电源线的滤 波电抗器42和并联在滤波电抗器42和地线之间的单个滤波电容器24 和四个VVVF逆变器9、 10、 11和12的组合组成的单个逆变器电路； 分别通过三相载荷接触器13、 14、 15和16连接至VVVF逆变器9、 10、 11和12的ac端以^更分别由逆变器9、 10、 11和12驱动的四个 ^c磁体同步电机17、 18、 19和20;以及适于通过一组四个逆变器的 控制单元对VVVF逆变器9、 10、 11和12进行门控制的单个门控制 器25。也就是，所述门控制器25和滤波电容器24对于四个VVVF逆 变器9、 10、 11、 12是公共的。而且，在本实施例中，对于四个VVVF 逆变器9、 10、 11、 12，集电弓1、高速断路器2、充电电阻3和充电 电阻短路接触器4是公共的，并且在此实施例中，滤波电抗器42也是 公共的。在图5中未示出公共的开路接触器。
在本实施例中，单个门控制器25被配置为具有并入的CPU,其 适于单独控制四个VVVF逆变器9到12。
在根据本实施例的电动车驱动控制装置中，将单个门控制器25
配置为控制所述控制单元中的四个VVVF逆变器9到12的每一个的 门电路.在此情况下，如果控制单元中的任何一个VVVF逆变器(例 如逆变器9)出现故障，则接下来通过控制操作断开不具有开路接触 器的整个系统。也就是，在此实施例中，所述电动车驱动控制装置适 于实现一种集中式控制。
根据该电动车驱动控制装置的实施例，可以将门控制器的数量减 少至相关技术中的四分之一，从而使得主要的电路配置甚至对于使用 永磁体的同步电机，都更倾向于感应电机的集中式控制，使得成本降 低并使得系统的安装尺寸最小化。
虽然已经使用特定术语描述了本发明的优选实施例，但是这样的 描述旨在说明目的，可以理解的是，可以进行修改和变化，而不脱离 所附权利要求书的范围。
权利要求
1、一种电动车驱动控制装置，包括作为车辆驱动电机提供的多个永磁体同步电机；以一一对应方式单独驱动所述多个永磁体同步电机的多个VVVF逆变器，所述多个VVVF逆变器被分组为多个控制单元，每个控制单元分别由两个或更多个VVVF逆变器组成；以及多个门控制器，为每个控制单元提供一个门控制器。
2、 如权利要求1所述的电动车驱动控制装置，还包括多个逆变 器开路接触器，为VVVF逆变器的每个控制单元提供一个逆变器开路 接触器，以及每个逆变器开路接触器分别适于从电源同时断开VVVF 逆变器的相应控制单元。
3、 如权利要求1所述的电动车驱动控制装置，其中，所述多个 VVVF逆变器被分组为多个控制单元，每个控制单元分别由两个 VVVF逆变器组成。
4、 如权利要求1所述的电动车驱动控制装置，其中，所述多个 VVVF逆变器被分组为多个控制单元，每个控制单元分别由四个 VVVF逆变器组成。
全文摘要
提供了一种在具有永磁体同步电机作为驱动电机的列车驱动系统中的电动车驱动控制装置，使得这种配置允许进行类似感应电机的集中式控制的控制，从而使得成本降低并使得系统的安装尺寸最小化，多个永磁体同步电机(17-20)提供作为驱动电机，多个VVVF逆变器(9-12)适于以一一对应的方式单独驱动多个永磁体同步电机，所述多个VVVF逆变器被分组为多个控制单元，每个控制单元分别由两个或更多个VVVF逆变器组成，以及提供了多个门控制器(22，23)，为每个控制单元提供一个门控制器。
文档编号B60L15/00GK101100173SQ200710127458
公开日2008年1月9日 申请日期2007年7月5日 优先权日2006年7月5日
发明者中泽洋介, 安冈育雄, 戸田伸一 申请人:株式会社东芝