专利名称：电车控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电车控制装置，尤其涉及探测出将直流电源作为电源的直流电车等的停电的电车控制装置。
背景技术：
直流电车等电车一般利用导电弓从架空线或利用集电靴从第3轨道汇集直流电以进行行驶。将架空线或第3轨道构成划分为多个区。各区通常从变电所获得供电，但存在由于电源设备异常或车辆异常、或者为了架空线施工等，使某区停电的情况(下文记为停电区)。以再生制动状态通过此停电区的期间，根据架空线连接的负载的状态，发生架空线电压升高或接地故障。
因而，已有的电车驱动控制装置中，在架空线电压超过规定值时，判断为车辆正在通过停电区(例如参考专利文献1)。
专利文献1特开2002-95299号公报上述已有电车控制装置中，根据再生制动时架空线电压高于规定值，判断为正在通过停电区，但架空线电压升高是一种即使非处于停电也在架空线连接的负载为轻负载时发生的现象，所以负载轻时有可能误测为停电区。而且，即便是停电区，也由于架空线连接的负载的状态，架空线电压不升高，存在不能探测出停电的问题。
又，电车进入停电区时，该车辆正在进行再生制动操作的情况下，在动力运行时以无供电的状态运转，因此滤波电容器电压瞬时降低，滤波电容器低压检测电路工作，使主电路开路，并且在惰力运行中，架空线电压检测器的输入(Es)减小，因此架空线电压降低检测电路工作，使主电路开路。再生制动状态下，由于停电区连接的负载状态，再生状态有可能连续，对停电区施加电压。停电区原本构成用于因轨道或架空线存在某些异常而停止供电，不希望不顾这点，由再生制动对架空线施加电压。存在不期望的问题。
本发明是为解决该问题而完成的，其目的在于提供一种能不拘负载状态地准确检测出停电区、并在检测出停电时用短时间就停止对架空线施加电压的电车控制装置。
发明内容
本发明的电车控制装置，对电车进行控制，具有通过架空线接受供电、且同时在制动操作中通过该架空线再生电力的逆变器；以及由所述逆变器驱动的感应电动机，其中具有检测出所述架空线的架空线电压的架空线电压检测单元；检测出所述架空线电压检测单元检测出的所述架空线电压包含的波纹分量的波纹分量检测单元；设定规定的第1基准值、并将所述波纹分量检测单元输出的波纹分量的电平与该第1基准值进行比较的第1比较单元；在所述第1比较单元的比较结果为所述波纹分量小于所述第1基准值时，判断为停电并将所述架空线与所述逆变器之间电切断的断流单元；设定大于所述第1基准值的规定的第2基准值，并将所述波纹分量的电平与该第2基准值进行比较的第2比较单元；以及所述第2比较单元的比较结果为所述波纹分量小于所述第2基准值时，抑制所述架空线电压升高的架空线电压抑制单元。
由于本发明是一种电车控制装置，对电车进行控制，具有通过架空线接受供电、且同时在制动操作中通过该架空线再生电力的逆变器；以及由所述逆变器驱动的感应电动机，其中具有检测出所述架空线的架空线电压的架空线电压检测单元；检测出所述架空线电压检测单元检测出的所述架空线电压包含的波纹分量的波纹分量检测单元；设定规定的第1基准值、并将所述波纹分量检测单元输出的波纹分量的电平与该第1基准值进行比较的第1比较单元；在所述第1比较单元的比较结果为所述波纹分量小于所述第1基准值并且持续规定时间时，判断为停电并将所述架空线与所述逆变器之间电切断的断流单元；设定大于所述第1基准值的规定的第2基准值，并将所述波纹分量的电平与该第2基准值进行比较的第2比较单元；以及所述第2比较单元的比较结果为所述波纹分量小于所述第2基准值时，抑制所述架空线电压升高的架空线电压抑制单元，因此能不拘负载状态地准确检测出停电区，并在检测出停电时，用短时间就停止对架空线施加电压。
图1是示出本发明实施方式1的电车控制装置的组成的框图。
图2是说明架空线电压波形的图。
图3是示出本发明实施方式1的电车控制装置的组成的框图。
具体实施例方式
实施方式1图1是示出本发明实施方式1的电车控制装置的组成的框图。如图1所示，将架空线1连接在变电所供电的电源侧，并且电接触架空线1的集电器(导电弓)2，从架空线1汇集直流电。集电器2通过断流器3连接构成输入滤波器的滤波电抗器4和滤波电容器5。滤波电容器5连接将直流电压输入变换成交流的3相VVVF逆变器6。VVVF逆变器6通过架空线1接受供电，同时还在再生制动操作中通过架空线1再生电力。VVVF逆变器6连接感应电动机7，并由VVVF逆变器6驱动该感应电动机7。感应电动机7连接车辆中设置的车轮(未图示)。由上述各部分构成主电路。
本实施方式中，如图1所示，主电路中添加制动期间进行工作的制动断续器8。制动断续器8上串联制动电阻器9。将制动断续器8和制动电阻器9与滤波电容器5并联。还设置检测出滤波电容器5的电压的滤波电容器电压检测器10，并且制动断续器控制电路17根据检测出的滤波电容器电压控制制动断续器8。
这里，简单说明制动断续器8的功用。制动断续器控制电路17通过对制动断续器8内设置的开关元件(未图示)进行驱动控制，控制导通率，使得检测出的滤波电容器电压与电压指令值一致。这时，制动断续器8消耗VVVF逆变器6的再生能量，因此即使制动期间输入侧为轻负载，也能不依赖于负载状态地得到规定的电制动力(即电制动力矩)。这是制动断续器8的一般工作。本实施方式中，为了在常规电源区中波纹分量不因负载状态而消失，制动断续器控制电路17在波纹分量小于规定的基准值时，使制动断续器8工作，提高导通率，抑制架空线电压升高，从而防止电源的波纹分量消失。
返回图1的说明。本实施方式中，如图1所示，设置检测出架空线1的电压用的架空线电压检测器11和检测出输入到集电器2的电流用的输入电流检测器12。架空线电压检测器11连接带通滤波器13。带通滤波器13检测出架空线电压包含的波纹分量。带通滤波器13连接将带通滤波器输出的电压电平与规定的基准值Vref1和Vref2比较用的2个比较器14、15(下文记为比较器1和比较器2)。比较器1(符号14)连接控制断流器3用的断流器控制电路16。断流器控制电路16在比较器1(符号14)的比较结果为带通滤波器13输出的波纹分量的电平小于规定的基准值Vref1且经过规定时间的情况下，将断流器3开路。比较器2(符号15)连接上述制动断续器控制电路17。制动断续器控制电路17通过控制制动断续器8内的开关元件(未图示)，控制制动断续器8的导通率。制动断续器控制电路17在比较器2(符号15)的比较结果为带通滤波器13输出的波纹分量的电平小于规定的基准值Vref2时，使制动断续器8工作，提高导通率。
接着，说明运作。本实施方式的电车控制装置如上文所述那样构成，并根据对交流电源进行整流时产生的波纹分量的消失，探测出停电。
直流电车的电源通常对常规商用频率的交流电源进行全波整流。因此，例如6相整流电路的情况下，其输出产生频率为商用频率的6倍的波纹。有的情况下，也有12相的整流电路。该情况产生12倍频的波纹。图2(a)示出产生波纹的状态的架空线电压波形的例子。可根据有没有该波纹分量进行电源是否从变电所供给的判断。即，存在来自变电所的电压输出时，检测出商用频率的6倍或12倍的电源波纹；停电时，波纹消失。
图1中，将架空线电压的带通滤波器13的中心频率设定成电源频率50赫的情况下，6相整流电路时为300赫，12相整流电路时为600赫；电源频率60赫的情况下，6相整流电路时为360赫，12相整流电路时为720赫。
在比较器1(符号14)确认架空线电压的所述波纹分量是否大于等于规定的基准值Vref1。小于等于规定的基准值Vref1时，判断为停电区，并且在规定时间后，由断流器控制电路16将断流器3开路，把架空线1和主电路分开。
本实施方式中，电车接入停电区时，即使该车辆正在进行再生制动操作，也根据仅依赖于供电、停电的电源波纹分量探测出停电，不用受负载状态影响的架空线电压，不受负载状态影响。因此，能不拘停电区的负载状态地探测出停电。
再者，z1常规电源区中，使再生制动工作的情况下，由于再生负载不充分，架空线电压升高，形成超过变电所送出的电压的状态，则有时虽然不是停电区，但电源波纹确消失，如图2(b)所示。本实施方式中，在这种情况下，为了防止误测为停电，设置制动断续器8，并且在波纹分量小于规定的基准值Vref2时，使制动断续器8工作，提高导通率，抑制架空线电压升高，从而能防止波纹分量消失，连续进行停电检测。下面，对其详况进行说明。
图1中，将比较器1(符号14)和比较器2(符号15)中设定的基准值Vref1、Vref2设定成Vref1＜Vref2。常规电源状态下，再生操作使架空线电压升高，电源的波纹分量的电平减小，并由比较器2(符号15)判断为小于Vref2的电平时，制动断续器控制电路17根据该值使制动断续器8工作，加大导通率。另一方面，电源的波纹分量的电平大于Vref2时，制动断续器控制电路17减小制动断续器8的导通率，再者，将Vref1设定为探测出无架空线波纹分量(即停电)并极力接近零伏且符合带通滤波器13的残留特性的能可靠检测出停电的设定值。架空线为常规状态时，架空线电压升高，使波纹分量减小，但减小到Vref2的电平时，使制动断续器8工作，抑制架空线电压升高。这时，必须能用制动断续器8进行控制，使停电检测不工作，即不使波纹分量减小到Vref1的电平后保持原样经历规定时间。因此，将Vref2设定为具有探测出波纹分量变成Vref2的值后制动断续器8工作并且能再次恢复到波纹分量大于Vref2的电平的控制余量的设定值。
利用上述制动断续器8的工作，即使再生负载为轻负载的状态下，再生制动操作中，也能工作得架空线电压的波纹分量的电平不减小到Vref1并持续规定时间，从而可连续控制电制动，不探测停电。
再者，万一在常规电源区停止来自变电所的供电从而发生停电时，电压波纹电平瞬时减小到小于等于Vref1，所以能探测出停电。
综上所述，本实施方式中，根据有没有电源的波纹分量检测出停电区，因此能不拘负载状态地高精度检测出停电区。而且，常规电源区中，能不拘再生负载状态且不误测为停电区地准确探测出停电，同时还能在探测停电时将主电路暂时开路，防止对架空线1施加电压。
实施方式2图3示出本发明实施方式2的电车控制装置的组成。如图3所示，本实施方式的电车控制装置的组成中，符号1～7和10～16与上述实施方式1相同，所以这里省略说明。本实施方式与实施方式1不同的组成为设置架空线电压限幅器电路18，以代替实施方式1的制动断续器8、制动电阻器9、制动断续器控制电路17。因此，本实施方式中，作为防止再生制动操作中的电源波纹消失的单元，不是使制动断续器8工作，而是使架空线电压限幅器18工作。
架空线电压限幅器电路18根据比较器2(符号15)的输出，输出用于抑制外部输入的再生制动力指令值的校正量。如图3所示，在架空线电压限幅器18的后级设置减法器，并从外部输入的再生制动力指令值减去架空线电压限幅器电路18的校正量。将这样由架空线电压限幅器电路18校正的校正后的该再生制动力指令值输入到VVVF逆变器6，并且VVVF逆变器6根据该指令值进行再生制动操作。
进一步详细说明。图3中，将比较器1(符号14)和比较器2(符号15)的基准值Vref1、Vref2设定成Vref1＜Vref2。常规电源状态中，再生负载为轻负载的情况下，再生操作使架空线电压升高，电源波纹分量的电平减小，并且小于比较器2(符号15)的基准值Vref2的电平时，架空线电压限幅器18根据该值使输出增加。由此，抑制再生制动力指令，并抑制再生制动力，从而抑制架空线电压升高。虽然抑制再生制动力，但常规车辆系统中，用空气制动补足不够的部分，所以作为充当车辆的制动力，没有问题。又，在电源波纹分量的电平大于Vref2的情况下，减小架空线电压限幅器18的输出。
利用上述操作，即使再生负载为轻负载的状态，再生制动操作中，也能工作得架空线电压波纹分量的电平不减小到Vref1的电平并持续规定时间，从而可连续控制电制动，不探测停电。
此外，万一发生停电时，波纹分量的电平瞬时降低到小于等于Vref1，所以能探测出停电。
综上所述，本实施方式中，根据有没有电源的波纹分量检测出停电区，因此能不拘负载状态地高精度检测出停电区。而且，常规电源区中，能不拘再生负载状态且不误测为停电区地在万一探测出停电时，将主电路暂时开路，防止对架空线1施加电压。
权利要求
1.一种电车控制装置，对电车进行控制，具有通过架空线接受供电、且同时在制动操作中通过该架空线再生电力的逆变器；以及由所述逆变器驱动的感应电动机，其特征在于，具有检测出所述架空线的架空线电压的架空线电压检测单元；检测出所述架空线电压检测单元检测出的所述架空线电压包含的波纹分量的波纹分量检测单元；设定规定的第1基准值、并将所述波纹分量检测单元输出的波纹分量的电平与该第1基准值进行比较的第1比较单元；在所述第1比较单元的比较结果为所述波纹分量小于所述第1基准值时，判断为停电并将所述架空线与所述逆变器之间电切断的断流单元；设定大于所述第1基准值的规定的第2基准值，并将所述波纹分量的电平与该第2基准值进行比较的第2比较单元；以及所述第2比较单元的比较结果为所述波纹分量小于所述第2基准值时，抑制所述架空线电压升高的架空线电压抑制单元。
2.如权利要求1中所述的电车控制装置，其特征在于，所述架空线电压抑制单元具有与所述逆变器并联的制动断续器；以及所述波纹分量小于所述第2基准值时，根据所述波纹分量的值控制所述制动断续器的导通率的制动断续器控制电路。
3.如权利要求1中所述的电车控制装置，其特征在于，所述架空线电压抑制单元具有输入再生制动力指令值的再生制动力指令值输入单元；以及所述波纹分量小于所述第2基准值时，根据所述波纹分量的值对输入到所述再生制动力指令值输入单元的所述再生制动力指令值进行减法运算的再生制动力指令值校正单元。
全文摘要
能不拘负载状态地准确地检测出停电区，并且在检测出停电时在短时间内就停止对架空线施加电压。其中具有架空线电压检测器(11)、检测出架空线电压包含的波纹分量的带通滤波器、将检测出的波纹分量的电平与规定的基准值Vref1比较的比较器1、在比较器1的比较结果为波纹分量小于基准值Vref1时判断为停电并将架空线(1)与VVVF逆变器(6)之间电切断的断流器控制电路(16)和断流器(3)、对大于基准值Vref1的基准值Vref2和波纹分量的电平进行比较的比较器2、以及比较器2的比较结果为波纹分量小于基准值Vref2时进行工作以抑制架空线电压升高的制动断续器(8)和制动断续器控制电路(17)。
文档编号B60L3/00GK101040432SQ200580034830
公开日2007年9月19日 申请日期2005年1月25日 优先权日2005年1月25日
发明者枌原秀树 申请人:三菱电机株式会社