电车控制装置制造方法及图纸

一种电车控制装置，具备驱动电动机的电力变频器、检测出上述电动机的旋转速度的装置、在上述电动机的旋转速度下降到规定值以下的时刻控制上述电动机的扭矩以规定的变化率减少的上述电力变频器的控制装置，其特征在于，其具有， 当上述电动机的旋转速度在减速过程中达到规定速度以下范围内时，控制上述电动机的扭矩，使其变得比上述电动机的旋转速度达到规定值时刻的扭矩指令值小的装置；将控制构成上述电力变频器的半导体元件时生成ＰＷＭ信号的载波频率，控制为比上述电动机的旋转速度达到规定值时刻的载波频率小的装置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及电车控制装置，特别涉及利用电气制动器停止的电车控制装置。一方面，最近的电车上采用的例子较多的制动器控制方式是，电车停止为止回生(电气)制动器起作用的[全电气制动器终速控制(电气停止制动器控制)]。在该方式下即使速度接近于零也可以确保高精度的转矩反应性，所以对于自动运动时正确停止位置控制的实现极为有效。该全电气制动器终速控制(电气停止制动器控制)的实践方案，比如有特开2001-251701号公报中记载的电车控制装置。在电、空混合制动器控制中，从速度10km/h左右时开始将逐步提高回生(电气)制动器力，至少在速度1km/h时将回生(电气)制动器力完全下降为零。即，在速度不足1km/h接近零的情况下，回生(电气)制动器的力完全不起作用。另一方面，在全电气制动器终速控制(电气停止制动器控制)中，直到速度接近零为止作用期望的回生(电气)制动器力，并从速度接近零开始向零速度迅速施加回生(电气)制动器力。也就是，在速度不足1km/h接近零的情况下，作用回生(电气)制动器力。最近的多数电车进行根据PWM(脉冲调制)变频器控制的电动机扭矩控制，在考虑到回生(电气)制动器力动作时接近零速度的有无制动器力的情况下，可以设想如下问题。停止为止回生(电气)制动器动作的情况下，通过变频器频率零点移向逆向制动器模式(后进/动力运行模式)。有时在该变频器频率通过零点时，可能会发生U、V、W相之间的任何一个开关装置成为高通流率的电流集中。因该电流集中的热损耗导致开关装置的温度急剧上升，促进元件的经年老化，或者根据条件有时还会导致破坏装置。为了解决上述问题，在电动机旋转速度下降到规定值以下的时刻，控制电动机的扭矩以规定的变化率减少的电车控制装置，具有当电动机的旋转速度在减速过程中达到规定速度以下范围内时，控制电动机的扭矩，使其变得比上述电动机的旋转速度达到规定值时刻的扭矩指令值小的装置；和将控制构成电力变频器的半导体元件时生成PWM信号的载波频率，控制为比电动机的旋转速度达到规定值时刻的载波频率小的装置。本专利技术的电车控制装置中，在停止为止回生(电器)制动器动作的情况下，为了使变频器频率通过零点时的开关装置的导通损耗包含在装置固有的性能范围内，而预先将开关装置的电流量减小。另外，为了使通过变频器频率零点时的开关装置的开关损耗在装置固有的性能范围内，而预先将控制开关装置时生成PWM信号的载波频率(载频)减低。图2是表示本专利技术的电流限制器功能的框图。图3是表示本专利技术的电流限制器的输入输出信号的时间关系的波形图。图4是表示本专利技术的载波发生器功能的框图。图5是表示本专利技术的载波发生器的输入输出信号的时间关系的波形图。图6是表示本专利技术的实施例2的框图。图7是表示本专利技术的实施例3的框图。附图说明图1是表示本专利技术的电车控制装置的实施例1的框图。操纵台1输出只启动制动器导通的制动器指令标记B。电流指令运算器2以制动器指令标记BCF、后述的速度运算器3输出的基准旋转速度信号Fr作为输入，输出励磁电流指令Idp、扭矩电流指令(A)Iqp-a。电流限制器4将制动器指令标记BCF、扭矩电流指令(A)Iqp-a、以及由后述的PWM变频器生成的成为交流电压波形基准频率的变频器频率Finv作为输入，输出在扭矩电流指令(A)Iqp-a加以限制的扭矩电流指令(B)Iqp-b。矢量控制运算器5将根据励磁电流指令Idp、扭矩电流指令(B)Iqp-b、根据电流检测器6a、6b、6c的电动机电流检出值iu、iv、iw以及速度运算器3输出的基准旋转速度信号Fr作为输入，输出由变频器输出电压指令Vp及由后述的PWM变频器生成的作为交流电压波形的基准频率的变频器频率Finv。载波发生器8将变频器频率Finv作为输入，输出用于将变频器输出电压指令Vp变换为PWM信号的载波CRW。PWM信号运算器8将变频器输出电压指令Vp与载波CRW作为输入，演算将构成PWM变频器8的主电路进行驱动的开关装置的门信号GP。PWM变频器9，将由直流电源10通过滤波电容器11获得的直流电力变换为三相交流电力，将该电力提供给感应电动机12。旋转速度检测器13检测出感应电动机12的旋转速度，并由速度运算器3变换为基准旋转速度信号Fr。而且，在图1中将用PWM变频器驱动的感应电动机12与检测其旋转速度的旋转速度检测器13在2组中表示，但感应电动机12与旋转速度检测器13的数量并未限定，感应电动机12与旋转速度检测器13可由1组或者3组、4组…构成。电流限制器4限制扭矩电流指令(A)Iqp-a的最大值，使构成PWM变频器8的主电路的开关装置动作时的热损耗不超过规格界限。其主要目的是通过限制流入开关装置中的电流值，抑制装置所产生的导通损耗。该扭矩电流指令(A)Iqp-a的限制值根据对应于开关装置的热损耗的容许值(规格或者测定值)预先导出。另外，扭矩电流指令(A)Iqp-a特别是需要将变频器频率限制为接近零，并将限制值对应变频器频率进行调整，因此，将对应变频器频率的扭矩电流指令(A)Iqp-a的限制值做成列表提供。根据该列表限制扭矩电流指令(A)Iqp-a的最大值，但是该限制是仅限于制动器动作中即制动器指令标记BCF在启动状态时，而在制动器不进行动作的动力运行时或者惰力运行时，不对扭矩电流指令(A)Iqp-a进行限制而原样作为扭矩电流指令(B)Iqp-b输出。根据该扭矩电流指令的限制，虽然发生得不到对应于制动器指令的回生(电气)制动器力的情况，但是如果将对应制动器力指令的回生(电气)制动器力的不足部分，可利用空气制动器等机械制动器装置补充而控制，那么就可确保必要的减速力。载波发生器7是，为了使构成PWM变频器8的主电路的开关装置动作时的热损耗不超过规格界限，将生成控制开关装置的PWM信号的载波频率(载频)，相对平时的频率(载频(A))减低(载波频率(B))。其目的主要是抑制对应开关装置的开/闭动作次数而增加的元件的开关损耗。作为该载波频率的减低值的载波频率(B)虽然是根据对应开关装置的热损耗的容许值(规格或者测定值)预先导出，大概设定为100～500Hz。另外，该载波数频率的减低是在变频器的频率因减速通过而零之前进行。为此，设置检测变频器频率降低为规定值以下的情况的后述的变频器频率检测器19(图4)，在因减速而在变频器频率通过零之前将载波频率从载波频率A确实地减低至载波频率B。该载波频率的减低只限于制动器中即制动器指令标记BCF处于启动状态时，在施力状态下不减低载波频率。图2是表示本实施例的电流限制器性能的框图。在图2中，14表示限制器，15表示控制器值列表，16表示选择器。扭矩电流指令(A)Iqp-a的最大值是由电流限制器14限制。变频器频率Finv在Finv2以上时限制器值为Iqp2，变频器频率Finv在Finv1以下时限制器值为Iqp1，并且随着变频器频率Finv从Finv2向Finv1减低，将限制器值从Iqp2减低至Iqp1。并且，为了抑制变频器频率Finv通过零点时的开关装置的导通损耗，在变频器频率Finv为零时电流限制器14的限制器值需成为Iqp1，因此，Finv1设定为大于零的值。电流限制器14的限制器值是由控制器值列表15根据变频器频率Finv来决定。作为电流限制器14的输出的扭矩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电车控制装置，具备驱动电动机的电力变频器、检测出上述电动机的旋转速度的装置、在上述电动机的旋转速度下降到规定值以下的时刻控制上述电动机的扭矩以规定的变化率减少的上述电力变频器的控制装置，其特征在于，其具有，当上述电动机的旋转速度在减速过程中达到规定速度以下范围内时，控制上述电动机的扭矩，使其变得比上述电动机的旋转速度达到规定值时刻的扭矩指令值小的装置；将控制构成上述电力变频器的半导体元件时生成PWM信号的载波频率，控制为比上述电动机的旋转速度达到规定值时刻的载波频率小的装置。2.一种电车控制装置，具备驱动电动机的电力变频器、检测出上述电动机的旋转速度的装置、在上述电动机的旋转速度下降到规定值以下的时刻控制上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：嶋田基巳，堀江哲，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：