專利名稱：電車的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有逆變器的電車控制裝置，特別涉及一種對(duì)平滑用電容 器的放電電路進(jìn)行改進(jìn)的裝置。
背景技術(shù)：
在以往的鐵路車輛及電動(dòng)汽車等的電車中，具有由直流電源通過平滑用電 容器變換成交流的逆變器，將通過這樣而得到的輸出提供給負(fù)載即交流電動(dòng) 機(jī)，以進(jìn)行動(dòng)力行駛運(yùn)行，同時(shí)利用上述逆變器將由交流電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的功率 變換成直流，從而進(jìn)行將其向直流電源進(jìn)行再生的再生制動(dòng)或者進(jìn)行在控制電 路內(nèi)使其消耗的發(fā)電制動(dòng)。為此，平滑用電容器與上述逆變器并聯(lián)連接，并且在動(dòng)力行駛運(yùn)行時(shí)，通過充電用電阻對(duì)上述電容器進(jìn)行充電，而在發(fā)電制動(dòng)時(shí) 通過放電用電阻進(jìn)行放電。以往嘗試公用上述充電用電阻與放電用電阻，以簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)(例如，參照專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2)，其典型例子如圖2所示。圖2是利用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)2 個(gè)車輪的電動(dòng)汽車系統(tǒng)中所采用的例子，在圖中，l是作為直流電源的二次電 池，2是異常時(shí)切斷電路的熔斷器，3是主電路開關(guān)，4是例如由3相晶體管逆變 器所構(gòu)成、且其兩端與平滑用電容器5連接的逆變器。6是交流電動(dòng)機(jī)，7是差 動(dòng)裝置，8是車輪。9是與上述主電路開關(guān)3并聯(lián)連接的充電用開關(guān)，IO是公用 充電電阻與制動(dòng)電阻而構(gòu)成的電阻，ll是放電用開關(guān)，這些也都可以用半導(dǎo)體 開關(guān)元件來(lái)構(gòu)成。接著，簡(jiǎn)單地說(shuō)明該電路的工作情況。在初始充電時(shí)，打開主電路開關(guān)3 及放電用開關(guān)ll，如果在該狀態(tài)下閉合充電用開關(guān)9，則從二次電池l通過熔斷 器2、充電用開關(guān)9、公用電阻10向上述平滑用電容器5進(jìn)行充電。充電完成之 后，將充電用開關(guān)9打開，將主電路開關(guān)3閉合，從而通過逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行交 流電動(dòng)機(jī)6的動(dòng)力行駛。另一方面，當(dāng)電動(dòng)汽車進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，使逆變器4作為整 流器來(lái)工作，通過上述主電路開關(guān)3向二次電池1再生功率，直到放電用開關(guān)ll為打開狀態(tài)為止。如果不向二次電池l再生功率，則打開上述主電路開關(guān)3，同時(shí)閉合放電用開關(guān)ll，以使得從平滑用電容器5通過公用電阻10、放電用開關(guān)ll的放電電路進(jìn)行工作，并且將制動(dòng)從再生制動(dòng)切換成發(fā)電制動(dòng)。但是，在這樣的以往的電 車控制裝置中，當(dāng)進(jìn)行上述發(fā)電制動(dòng)時(shí)，必須閉合放電用開關(guān)ll，否則平滑用 電容器的放電電路不能建立。然而，當(dāng)該放電用開關(guān)ll發(fā)生故障而不能閉合時(shí)，存在著不能形成上述平 滑用電容器的放電電路、并且上述平滑用電容器不能進(jìn)行放電致使電車制動(dòng)產(chǎn) 生故障的問題。在這種情況下，必須只利用機(jī)械控制來(lái)使電車停止，也可以認(rèn) 為是在斜面上行駛時(shí)發(fā)生事故的原因。另外，當(dāng)將該系統(tǒng)用于鐵路車輛用的電車中時(shí)，對(duì)上述平滑用電容器5進(jìn) 行充電，達(dá)到從電車線引入的架空線電壓(大約為1500V)左右，如果由于放電用 開關(guān)ll的故障而使得不能進(jìn)行放電，則在檢査，修理時(shí)也成為非常危險(xiǎn)的狀態(tài)。日本專利文獻(xiàn)l:特開平3 — 289362號(hào)公報(bào)日本專利文獻(xiàn)2:特開平6 — 276608號(hào)公報(bào)本發(fā)明是鑒于上述背景而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，目的在于在公用充電用電阻與放電 用電阻以簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)的電車控制裝置中，即使放電用開關(guān)發(fā)生故障，也能夠 利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)確保平滑用電容器的放電電路。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的特征在于，具有由直流電源通過充電用電阻進(jìn)行充電的平滑用 電容器；將對(duì)該平滑用電容器進(jìn)行充電的直流功率變換成交流功率并提供給負(fù) 載的逆變器；以及使得上述平滑用電容器充電的電壓通過放電用電阻進(jìn)行放電 的放電用開關(guān)，并且設(shè)置了公用上述充電用電阻與放電用電阻而插入電路結(jié) 構(gòu)主電路中的主開關(guān)；以及與上述放電用開關(guān)并聯(lián)連接且進(jìn)行與上述主開關(guān)相 反的開閉動(dòng)作的輔助開關(guān)。如上所述，如果采用本發(fā)明，則即使放電用開關(guān)發(fā)生故障，也能夠確實(shí)地 使平滑用電容器放電，具有能夠力圖提高電車控制裝置的可靠性、安全性的效 果。


圖l是表示與本發(fā)明實(shí)施形態(tài)l相關(guān)的鐵路車輛中所實(shí)施的電車控制裝置 的結(jié)構(gòu)例。圖2是表示以往的電動(dòng)汽車系統(tǒng)中所使用的結(jié)構(gòu)例。
具體實(shí)施方式
實(shí)施形態(tài)l下面，采用附圖來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的電車控制裝置的實(shí)施形態(tài)。在圖1中， 表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)l的鐵路車輛中所實(shí)施的電車控制裝置的結(jié)構(gòu)例。這里，在與圖2中所說(shuō)明的以往的結(jié)構(gòu)例相同或相當(dāng)?shù)牟糠稚蠘?biāo)有相同的標(biāo)號(hào)。 在圖中，l是電車線，通過導(dǎo)電弓P引入直流功率。2a是插入上述直流功率提供 電路的最前面的主開關(guān)，是用于使上述提供電路完全電開路的開關(guān)。2b是與放電用開關(guān)ll并聯(lián)連接的輔助開關(guān)，是根據(jù)當(dāng)上述主開關(guān)2a閉合時(shí) 將其打開、而當(dāng)上述主開關(guān)2a打開時(shí)將其閉合的關(guān)系來(lái)構(gòu)成的。上述主開關(guān)2a、 輔助開關(guān)2b利用未圖示的電磁接觸器等而進(jìn)行互相相反的動(dòng)作。12是用插入上 述主開關(guān)2a的后級(jí)的高速斷路器，是相當(dāng)于圖2所示的熔斷器2的部分。從這部 分開始，主電路接觸器3與濾波電抗器13所組成的串聯(lián)電路、和充電用接觸器9 與公用電阻器10所組成的串聯(lián)電路分成兩路。將上述放電用開關(guān)ll插入在上述 充電用開關(guān)9和公用電阻器10的連接點(diǎn)與接地點(diǎn)之間，例如采用帶控制電極的 半導(dǎo)體元件。5是平滑用電容器，4是三相晶體管逆變器，6是作為負(fù)載的交流 電動(dòng)機(jī)。接著，說(shuō)明該鐵路車輛用電車控制裝置的動(dòng)作。首先，使主開關(guān)2a短路。 這時(shí)，輔助開關(guān)2b變成打開。然后，使高速斷路器12短路，之后使充電用接觸 器9短路。這時(shí)，將從電車線1通過導(dǎo)電弓P所引入的直流電壓，通過主開關(guān)2a、 高速斷路器12、充電用接觸器9施加到公用電阻器10上，并對(duì)與其連接的平滑 用電容器5進(jìn)行充電。然后，如果對(duì)平滑用電容器5所充電的電壓到達(dá)規(guī)定電壓，則把充電用接 觸器9打開，并且主電路接觸器3短路。所謂上述規(guī)定電壓被設(shè)定成如下的數(shù)值， 以使得達(dá)到主電路接觸器3短路時(shí)所流過的電流、在根據(jù)平滑用電容器5的電容 值和濾波電抗器13的電感值所得到的諧振電壓的情況下不會(huì)發(fā)生阻尼的程度。然后，通過導(dǎo)電弓P所引入的直流功率再通過主電路接觸器3、濾波電抗器 13而直接對(duì)平滑用電容器5進(jìn)行充電。然后，構(gòu)成逆變器4的開關(guān)元件進(jìn)行逆變器開關(guān)動(dòng)作，以使交流電動(dòng)機(jī)6旋 轉(zhuǎn)，從而能夠進(jìn)行所謂的動(dòng)力行駛。當(dāng)上述交流電動(dòng)機(jī)6在進(jìn)行動(dòng)力行駛動(dòng)作 時(shí)，如果平滑用電容器5的電壓達(dá)到構(gòu)成逆變器4的開關(guān)元件的耐壓以下所設(shè)定 的規(guī)定電壓，則上述放電用開關(guān)ll變成導(dǎo)通狀態(tài)，平滑用電容器5充電的電壓 通過公用電阻器10進(jìn)行放電。通過這樣，施加通常的發(fā)電制動(dòng)。然而，例如由于施加過電壓等的原因而使上述放電用開關(guān)ll產(chǎn)生絕緣破壞 時(shí)，結(jié)果是上述放電用開關(guān)ll變成不能導(dǎo)通的狀態(tài)，不能使上述平滑用電容器 5進(jìn)行放電。如上所述，因?yàn)閷?duì)平滑用電容器5充電1500V左右的電壓，所以在 保持這種狀態(tài)下沒有使平滑用電容器5放電的單元，將在進(jìn)行檢查 修理作業(yè) 時(shí)會(huì)處于非常危險(xiǎn)的狀態(tài)。如果采用本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)l，則因?yàn)樵O(shè)置了與上述放電用開關(guān)ll并聯(lián)且 與主開關(guān)2a進(jìn)行相反動(dòng)作的輔助開關(guān)2b，所以在這種情況下，通過打開主開關(guān) 2a而立即閉合輔助開關(guān)2b，通過它能夠形成上述平滑用電容器5的放電電路。通 過這樣，因?yàn)榧词乖谟捎诜烹娪瞄_關(guān)ll發(fā)生故障而不能變成導(dǎo)通狀態(tài)的情況 下，通過輔助開關(guān)2b也必定能夠使平滑用電容器5放電，所以能夠提高系統(tǒng)的 安全性、可靠性。另外，如果采用本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)l，則僅僅通過對(duì)以往所使用的主開關(guān) 2a附加進(jìn)行與其相反動(dòng)作的輔助開關(guān)2b這樣簡(jiǎn)單且廉價(jià)的方法，也同時(shí)具有能 夠?qū)崿F(xiàn)這樣功能的效果。而且，因?yàn)閷⒃撦o助開關(guān)2b與放電用開關(guān)ll并聯(lián)連接， 所以當(dāng)輔助開關(guān)2b進(jìn)行工作時(shí)，由于能夠利用上述公用電阻器IO，所以不需要 特別準(zhǔn)備放電用電阻器。
權(quán)利要求
1.一種電車控制裝置，其特征在于，具有由直流電源通過充電用電阻進(jìn)行充電的平滑用電容器；將對(duì)該平滑用電容器進(jìn)行充電的直流功率變換成交流功率并提供給負(fù)載的逆變器；以及使得對(duì)所述平滑用電容器進(jìn)行充電的電壓通過放電用電阻進(jìn)行放電的放電用開關(guān)，所述電車控制裝置通過公用所述充電用電阻與放電用電阻從而簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，所述電車控制裝置還設(shè)置了插入由所述直流電源提供直流功率的主電路中的主開關(guān)；以及與所述放電用開關(guān)并聯(lián)連接且進(jìn)行與所述主開關(guān)相反的開閉動(dòng)作的輔助開關(guān)。
2. 如權(quán)利要求l中所述的電車控制裝置，其特征在于，設(shè)置了充電用接觸器，該充電用接觸器形成在起動(dòng)時(shí)從所述直流電源通過公 用電阻器對(duì)所述平滑用電容器進(jìn)行充電的充電電路。
3. 如權(quán)利要求l中所述的電車控制裝置，其特征在于，設(shè)置了主電路接觸器，在檢測(cè)到對(duì)所述平滑用電容器充電達(dá)到規(guī)定電壓之后， 該主電路接觸器切換成由所述直流電源通過濾波電抗器進(jìn)行所述負(fù)載的動(dòng)力行駛。
4. 如權(quán)利要求l中所述的電車控制裝置，其特征在于，所述放電用開關(guān)是半導(dǎo)體開關(guān)元件，并且將其連接在所述充電用接觸器和公 用電阻器的連接點(diǎn)與接地端子之間。
全文摘要
具有由直流電源通過充電用電阻進(jìn)行充電的平滑用電容器；將對(duì)該平滑用電容器進(jìn)行充電的直流功率變換成交流功率并提供給負(fù)載的逆變器；以及使上述平滑用電容器充電的電壓通過放電用電阻進(jìn)行放電的放電用開關(guān)，在公用上述充電用電阻與放電用電阻而簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)的電車控制裝置中，設(shè)置了插入在由上述直流電源提供直流功率的主電路中的主開關(guān)；以及與上述放電用開關(guān)并聯(lián)連接且進(jìn)行與上述主開關(guān)相反的開閉動(dòng)作的輔助開關(guān)。
文檔編號(hào)H02M7/48GK101272928SQ20068003521
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2006年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月12日
發(fā)明者樋口裕, 竹岡俊明 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社