本发明专利技术涉及一种包括牵引系统的铁路车辆，该牵引系统包括异步电动机或由逆变器或斩波器型电子驱动系统可操作的同步DC电动机。所述铁路车辆还包括电子控制单元，该电子控制单元耦接至所述牵引系统并且被配置为：接收表示铁路车辆以及牵引系统的运行状态的信号/数据/命令；基于所接收的信号/数据/命令确定出现铁路车辆的滑行状态以及出现从铁路车辆的滑行状态脱离的状态(方框66)；如果确定出现铁路车辆的滑行状态，则控制电子驱动系统的操作以便使电动机经历磁通量减少(方框67)，并且在电动机的所述磁通量减少期间，监控电动机的磁通量(方框67)，确定电动机的磁通量是否减小为低于磁通量阈值(方框68)，并且如果确定电动机的磁通量减小为低于所述磁通量阈值，则断开电子驱动系统(方框69)；如果确定出现从铁路车辆的滑行状态脱离的状态，则确定电子驱动系统是打开还是关闭的(方框44)；如果确定出现从铁路车辆的滑行状态脱离的状态并且还确定电子驱动系统是打开的，则使电动机的扭矩开始增大(方框65)；如果确定出现从铁路车辆的滑行状态脱离的状态并且还确定电子驱动系统是关闭的，则接通电子驱动系统，控制电子驱动系统的操作使得电动机经历磁通量减少(方框63)，并且在电动机的所述磁通量减少期间，监控电动机的磁通量(方框63)，确定电动机的磁通量是否超过所述磁通量阈值(方框64)，并且如果确定电动机的磁通量超过所述磁通量阈值，则使电动机的扭矩开始增大(方框65)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在铁路车辆（raiIway vehicle)或火车出现所谓的惯性滑行 (freewheeling)或滑行状态时（即，在这个或这些牵引系统停止驱动铁路车辆或火车的驱 动轮时）控制和管理所述铁路车辆或所述火车的一个或多个牵引系统的操作。 特别地，本专利技术有利地但非排他地用于控制和管理铁路车辆或火车的牵引系统的 操作，其牵引系统包括由逆变器型电子驱动系统操作的异步电动机或者由斩波器型电子驱 动系统操作的直流（DC)电动机。 在这方面，在不失一般性的前提下，在以下描述中明确提及控制和管理逆变器型 驱动系统的操作，该逆变器型驱动系统用于操作用于牵引铁路车辆的异步电动机，将理解 的是，本专利技术同样可以用于控制和管理斩波器型电子驱动系统的操作，该斩波器型电子驱 动系统用于操作用于牵引铁路车辆的同步DC电动机（即，非永磁体型），或者更一般地，用 于基于任何类型的铁路车辆或火车的（非永磁体型）电动机控制和管理一个或多个牵引系 统的操作。 此外，值得注意的是，本专利技术的特定方面可以有利地用于控制和管理任何类型的 火车的多个牵引系统的操作，这些牵引系统还可以基于永磁电动机。
技术介绍
永磁电动机的磁通量的控制技术是众所周知的。例如，欧洲专利申请EP 2 048 772 Al描述了一种系统，该系统包括：基于永磁体的电动机；逆变器，用于驱动所述电动 机；以及磁化装置，用于生成磁化电流，用于控制永磁体的磁通量。所述永磁体是可变磁通 磁体，磁通量密度根据逆变器提供的磁化电流而变化。磁化装置生成超过所使用的可变磁 通的磁性材料的磁化饱和区域的磁化电流。根据EP 2 048 772 Al的所述系统允许提高可 变磁通磁体的磁通量可重复性以及电动机扭矩的精确度。 此外，欧洲专利申请EP 2 192 684 Al描述了一种系统，该系统包括：具有可变通 量电动机的可变磁通电动机，其是低矫顽力永磁体；逆变器，驱动所述可变磁通电动机；磁 化单元，用于生成磁化电流并且控制可变磁通磁体的磁通量；以及助推单元，用于将输入的 DC电压增大为预定的目标值并且将该电压提供给逆变器。根据EP 2 192 684 Al的所述系 统允许获得缩减的尺寸和高的效率，同时在可变磁通磁体的磁通量控制期间确保供应磁化 电流所需要的电压。 此外，日本专利申请JP 2001 103610 A描述了用于管理和控制在混合式电动机 中的永磁电动机的磁通量的技术，以便限制电动机处于高速时的空载电压以及电池充电电 流。 众所周知，在铁路领域中，铁路车辆在正常运行期间的能耗与主要部件（尤其是 牵引系统）的运行状态密切相关，这些主要部件的功能、特征以及性能密切地取决于所使 用的相应的控制算法。 目前，在火车的滑行阶段，火车的牵引力由通过逆变器操作的异步电动机形成，仅 仅由于磁化电流，所述电动机在所有情况下仍经历磁通量，因此在逆变器中和电动机本身 中存在磁通量损耗。 在速度增大达到在用于重型牵引车辆在全功率时出现的损耗的几乎50%时，这种 损耗增大。 图1示出了表示用于操作用于牵引火车的的异步电动机的逆变器的操作的控制 单元（整体上由数字10表示）的典型架构的功能方框图。 特别地，如图1中所示，控制单元10被设计为接收表示以下内容的输入信号和/ 或数据： ?表示输入滤波器电压的滤波器电压VFIL ; ?应变参考（strain reference)rateRefIn(方便地由火车运行的主控制单元生 成，为了简单说明而未示出在图1中）； ?火车的本地转向架（local bogie) IoadX的重量； ?火车的非机动转向架的重量IoadC ; ?异步电动机的转子的电气旋转频率fmot ; ?异步电动机的转子的旋转频率的加速度dfmot ;以及 ?火车速度carSpeed(方便地由火车速度控制单元计算，为了简单说明而未示出 在图1中）； 方便地，控制单元10连接至火车的多功能车辆总线（MVB)，用于接收表示应变参 考rateRefln、本地转向架IoadX的重量以及非机动转向架的重量IoadC的输入信号和/或 数据。 特别地，在图1中示出的控制单元10包括参考扭矩计算模块11，该参考扭矩计算 模块被设计为： ?接收表示滤波器电压vFIL、应变参考rateRefln、本地转向架IoadX的重量、非机 动转向架的重量IoadC以及异步电动机的转子的旋转频率fmot的输入信号和/或数据；以 及 ?基于所接收的信号/数据计算异步电动机的第一扭矩参考值TorqueReq。 如已知的，借助于合适的速度传感器测量电动机的转子轴的旋转频率并且电动机 的扭矩保持恒定直到达到最大功率。在电动机的旋转频率增大时，扭矩减小以便保持功率 恒定。因此，功率通过线性的方式增大至最大功率，然后保持恒定，并且在某些情况下在更 高的频率时减小。 此外，控制单元10还包括滑动（slip)或滑行（slide)控制模块12,该滑动或滑行 控制模块被设计为： ?接收表示异步电动机的旋转频率fmot、异步电动机的旋转频率的加速度dfmot 以及火车速度carSpeed的输入信号和/或数据； ?从参考扭矩计算模块11接收表示异步电动机的驱动扭矩的第一参考值 TorqueReq的信号和/或数据；以及 ?基于所接收的信号/数据计算异步电动机的第二扭矩参考值TorqueAsk。 此外，控制单元10还包括参考磁通量计算模块13,该参考磁通量计算模块被设计 为： ?接收表示滤波器电压VFIL的输入信号和/或数据； ?还接收表示异步电动机的电源频率freal的输入信号和/或数据；以及 ?基于所接收的信号/数据计算异步电动机的磁通量的参考值FcL 特别地，在使用期间，参考磁通量计算模块13计算电动机的转子的磁通量的参考 值，保持该参考值直至达到在电动机端子的最大电压值（六步模式（six step mode)或方 波模式）。详细地说，在六步模式中，磁通量增大为l/freal，其中，如上所述，freal是电动 机的基础电源频率。如果火车从停止启动，则在磁通量值达到预定标称值的20%时，扭矩开 始增大。通常，在IOOms内达到磁通量标称值的20%。 再次参考图1，控制单元10还包括逆变器向量控制模块14,该逆变器向量控制模 块被设计为： ?分别从参考通量计算模块13和滑动/滑行控制模块12接收表示异步电动机的 磁通量参考值Fd以及异步电动机的第二驱动扭矩参考值TorqueAsk的输入信号和/或数 据；以及 ?基于所接收的信号/数据计算： -逆变器的控制电流的直流分量iDrif的参考值，这样使得促使异步电动机的磁 通量采用上述参考值Fd， -逆变器的控制电流的正交分量iQrif的参考值，这样使得促使异步电动机的磁 通量采用上述第二参考值TorqueAsk，以及 -获得所需要的扭矩所需的滑差（slip frequency) fs。 如图1中所示，通过将滑差fs加入转子的旋转频率fmot中，获得异步电动机的电 源频率freal。 此外，控制单元10还包括电流/电压转换器（I/V) 15,该电流/电压转换器被设计 为： ?从逆变器向量控制模块14接收表示逆变器的控制电流的直流分量iDrif以及正 交分量iQrif的参考值的输入信号和/或数本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铁路车辆，包括：·牵引系统，所述牵引系统包括能够由电子驱动系统操作的电动机；其中，所述电动机是异步电动机并且所述电子驱动系统是逆变器型系统，或者所述电动机是同步DC电动机并且所述电子驱动系统是斩波器型系统；以及·电子控制单元，耦接至所述牵引系统，其中，所述电子控制单元被配置为：·接收表示所述铁路车辆和所述牵引系统的运行状态的信号/数据/命令；·基于接收到的信号/数据/命令，确定出现所述铁路车辆的滑行状态以及出现从所述铁路车辆的滑行状态脱离的状态(方框66)；·如果确定出现所述铁路车辆的滑行状态，则控制所述电子驱动系统的操作，以便使所述电动机经历磁通量减少(方框67)，并且在所述电动机的所述磁通量减少期间，‑监控所述电动机的磁通量(方框67)；‑确定所述电动机的磁通量是否减小为低于磁通量阈值(方框68)；以及‑如果检测到所述电动机的磁通量减小为低于所述磁通量阈值，则断开所述电子驱动系统(方框69)，·如果确定出现从所述铁路车辆的滑行状态脱离的状态，则确定所述电子驱动系统是打开还是关闭的(方框64)；·如果确定出现从所述铁路车辆的滑行状态脱离的状态并且还确定所述电子驱动系统是打开的，则使所述电动机的扭矩开始增大(方框65)；·如果确定出现从所述铁路车辆的滑行状态脱离的状态并且还确定所述电子驱动系统是关闭的，则接通所述电子驱动系统，控制所述电子驱动系统的操作使得所述电动机经历磁通量增加(方框63)，并且在所述电动机的所述磁通量增加期间，‑监控所述电动机的磁通量(方框63)；‑确定所述电动机的磁通量是否超过所述磁通量阈值(方框64)；以及‑如果确定所述电动机的磁通量超过所述磁通量阈值，则使所述电动机的扭矩开始增大(方框65)。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：奇罗·纳波，路易吉·阿卡尔多，温琴佐·蒙吉圭拉，法比奥·沃恰，古格利莫·纳瓦拉，
申请(专利权)人：安萨多伯瑞德公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT
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