车辆驱动系统技术方案

本发明专利技术提供沿设置有提供第一单相交流电的第一电车线的路线和设置有提供频率比第一单相交流电高的第二单相交流电的第二电车线的路线行驶的车辆的车辆驱动系统，车辆驱动系统能够通过如下结构来实现：第一电力变换装置，将从第一电车线或第二电车线提供的单相交流电变换为直流电，并输出到直流电力线；第二电力变换装置，将输出到直流电力线的直流电变换为三相交流电；车辆驱动用的电动机，被提供该三相交流电；谐振滤波器，与第一电力变换装置并联地连接于直流电力线，在第一单相交流电的二倍的频带具有谐振点；电压检测器，检测直流电力线的电压；脉动抑制单元，根据电压检测器的检测值来控制第二电力变换装置的输出，抑制叠加于三相交流电的脉动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车辆的驱动系统，特别是涉及抑制发生在交流电车的主变换器的跳动(ビ一ト)现象的控制技术。
技术介绍
以从交流架线供给的电力为输入的铁道车辆的驱动系统由将单相交流电变换为直流电的转换器、将由转换器所输出的直流电变换为任意频率的三相交流电的逆变器、以及通过由逆变器输出的交流电而驱动的主电动机构成。此外，将连接转换器与逆变器的直流电路称作直流级。直流级的电压由于对从架线供给的单相交流电压进行全波整流而生成，因此具有交流架线频率的2倍的频率叠加的性质。另一方面，若由逆变器将直流电压变换为交流电压，则在逆变器的输出电压中出现逆变器基波的频率和所述直流电压的振动频率的和与差的分量。特别是关于频率的差的分量，已知逆变器基波的频率与直流电压的振动频率越接近则该差的频率分量越低，与此相应地主电动机的阻抗也下降，因而主电动机的电流在该差的频率下出现脉动。该脉动一般被称为跳动现象。作为抑制上述跳动现象的方法，存在设置以交流架线的2倍的频率为谐振点的谐振滤波器的方法、通过逆变器的开关动作控制对逆变器的输出电压的频率进行调节来抑制逆变器的输出电压的跳动现象的频率分量的无拍频(beatless)控制等方法。设置谐振滤波器的方法在专利文献1(EP1288060A)中已被公开，而关于无拍频控制，在专利文献2(JP特开平11-164565)中公开了其构成。专利文献专利文献1：EP1288060A专利文献2：JP特开平11-164565号公报
技术实现思路
但是上述各专利文献1、2所记载的抑制跳动现象的技术中存在以下所述的课题。首先，在使用专利文献1所记载的谐振滤波器的情况下，沿由交流架线的频率不同的多个区间构成的路线进行行驶，以多个频率的交流电为电源的交流电车需要搭载与各个频率相匹配的谐振滤波器，有车上设备(谐振滤波器)大型化这样的问题。另一方面，在使用专利文献2所记载的无拍频控制的情况下，若在从频率低的交流电源接受电力供给时，不使直流级的对转换器与逆变器进行并联连接的平滑电容器的静电电容足够大，则不能抑制逆变器的输出电压的脉动。因此，在从频率低的交流电源接受电力供给的情况下，为了使输出的交流电压稳定，需要增大直流级的平滑电容器的静电电容，有车上设备(平滑电容器)大型化这样的问题。用于解决课题的手段为了解决上述课题，采用专利请求范围所记载的构成。一种车辆的车辆驱动系统，所述车辆沿设置有提供第一单相交流电的第一电车线的路线、和设置有提供频率比所述第一单相交流电的频率高的第二单相交流电的第二电车线的路线行驶，所述车辆驱动系统的特征在于，具备：第一电力变换装置，其将从所述第一电车线或者所述第二电车线提供的单相交流电变换为直流电，并输出到直流电力线；第二电力变换装置，其将输出到所述直流电力线的所述直流电变换为三相交流电；车辆驱动用的电动机，其被提供该三相交流电；谐振滤波器，其与所述第一电力变换装置并联地连接于直流电力线，在所述第一单相交流电的二倍的频带具有谐振点；电压检测器，其检测所述直流电力线的电压；和脉动抑制单元，其根据所述电压检测器的检测值来控制所述第二电力变换装置的输出，抑制叠加于所述三相交流电的脉动。专利技术效果根据本专利技术，能够实现使沿频率不同的多个区间运行的交流电车的车上设备小型化。附图说明图1是表示第一实施例中的驱动系统的构成的图。图2是表示第二实施例的构成的图。图3是表示第三实施例的构成的图。图4是表示第一实施例中的电源频率与平滑电容器静电电容的关系的图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。【实施例1】使用图1来说明本专利技术中的第1实施例。图1中示出本实施例中的车辆驱动系统的构成。1是集电装置，2是变压器，5是转换器，构成转换器5的5a、5b、5c、5d是转换器5的开关元件，6是谐振滤波器电路，构成谐振滤波器电路6的6a是谐振电抗器，6b是谐振电容器，8是平滑电容器，9是逆变器，构成逆变器9的9a、9b、9c、9d、9e、9f是逆变器9的开关元件，11是电动机，21是车轮。此外，3是测量变压器2的二次侧电压的电压检测器，4是测量变压器2的二次侧电流的电流检测器，7是测量平滑电容器8的两端电压的电压检测器，10是测量主电动机11的电流的电流检测器。进而，22是第一交流电源，23是频率与第一交流电源22不同的第二交流电源，24是将第一交流电源22的电力供给到车辆的第一电车线，25是将第二交流电源23的电力供给到车辆的第二电车线，26是对第一电车线24和第二电车线25进行绝缘的无电化区间，27是车辆的轨道。在本实施例中，作为一例，转换器5设为了2电平单相全桥的电力变换装置，逆变器9设为了2电平三相全桥的电力变换装置，但转换器以及逆变器也能够由除此以外的形态的电力变换装置例如三电平电路来构成。本驱动系统是用于使车辆加速以及减速的装置，车辆使从第一交流电源22供给的交流电经由电车线24和轨道27、或者从第二交流电源23供给的交流电经由电车线25和轨道27而从集电装置1以及车轮21输入。在加速时，将该输入的交流电由主变压器2进行降压，由转换器5变换为直流电。变换为直流的电力由平滑电容器8进行平滑之后，由逆变器9逆变换为交流电，供给到主电动机11，由此通过可变速驱动使车辆加速。此外在减速时，通过主电动机11的再生制动而产生的交流电由逆变器9变换为直流电。变换为直流的电力由平滑电容器8进行平滑之后，由转换器5逆变换为交流电，由主变压器2升压之后，从集电装置返回到电车线24或者电车线25。从该频率不同的电车线24与电车线25的哪一方正在接受电力的供给的识别能够通过探测基于电压检测器3的电压的频率来进行，此外也可以使用车辆的位置检测技术。作为该位置检测单元，可以应用使用了未图示的轨道电路的检测单元、使用了累计车辆的速度信息而求得的行驶距离信息的检测单元、或使用了GPS的检测单元。后述的基于谐振滤波器以及无拍频控制部的跳动抑制功能，能够根据通过这样的电压检测器、位置检测技术而识别出的电源进行切换。假设电车线24的电源频率低于电车线25的电源频率的情况下，在判断为从电车线25正在接受电力供给的情况下，使无拍频控制部进行动作，进行基于无拍频控制的脉动抑制。此外，在判断为从电车线24正在接受电力供给的情况下，通过谐振滤波器来进行脉动抑制。在进行基于谐振滤波器的脉动抑制的情况下，由于不需要无拍频控制，因此可以使无拍频控制停止，但也可以不停止而照旧使其动作。接下来，该图的100是进行转换器5的电力变换控制的转换器控制装置。101是电源相位检测器，102是正弦波产生器，103和106、108是减法器，104是电压控制器，105是乘法器，107是电流控制器，109是PWM控制器。转换器控制装置100由电压检测器3来检测主变压器2的二次侧电压，由电源相位检测器101来检测其电气角。正弦波产生器102基于该电气角的信息以与电源电压相同相位生成振幅为1的正弦波。与此并行地，由电压检测器7来检测平滑电容器8的直流电压Ed，由减法器103从直流电压指令Ed＊中减去直流电压Ed。电压控制器104基于该减法运算结果，生成用于使直流电压Ed与指令值Ed＊一致的二次电流有效值指令Is＊。由乘法器105对该指令Is＊与正弦波产生器102所产生的正弦波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆的车辆驱动系统，所述车辆沿设置有提供第一单相交流电的第一电车线的路线、和设置有提供频率比所述第一单相交流电的频率高的第二单相交流电的第二电车线的路线行驶，所述车辆驱动系统的特征在于，具备：第一电力变换装置，其将从所述第一电车线或者所述第二电车线提供的单相交流电变换为直流电，并输出到直流电力线；第二电力变换装置，其将输出到所述直流电力线的所述直流电变换为三相交流电；车辆驱动用的电动机，其被提供该三相交流电；谐振滤波器，其与所述第一电力变换装置并联地连接于直流电力线，在所述第一单相交流电的二倍的频带具有谐振点；电压检测器，其检测所述直流电力线的电压；和脉动抑制单元，其根据所述电压检测器的检测值来控制所述第二电力变换装置的输出，抑制叠加于所述三相交流电的脉动。

【技术特征摘要】
2015.02.17 JP 2015-0281511.一种车辆的车辆驱动系统，所述车辆沿设置有提供第一单相交流电的第一电车线的路线、和设置有提供频率比所述第一单相交流电的频率高的第二单相交流电的第二电车线的路线行驶，所述车辆驱动系统的特征在于，具备：第一电力变换装置，其将从所述第一电车线或者所述第二电车线提供的单相交流电变换为直流电，并输出到直流电力线；第二电力变换装置，其将输出到所述直流电力线的所述直流电变换为三相交流电；车辆驱动用的电动机，其被提供该三相交流电；谐振滤波器，其与所述第一电力变换装置并联地连接于直流电力线，在所述第一单相交流电的二倍的频带具有谐振点；电压检测器，其检测所述直流电力线的电压；和脉动抑制单元，其根据所述电压检测器的检测值来控制所述第二电力变换装置的输出，抑制叠加于所述三相交流电的脉动。2.根据权利要求1所述的车辆驱动系统，其特征在于，所述谐振滤波器吸收叠加于所述直流电的所述第一单相交流电的二倍的频率分量的脉动，并且，所述脉动抑制单元控制所述第二电力变换装置的输出，使得抑制叠加于所述三相交流电的所述第二单相交流电的二倍的频率分量的脉动。3.根据权利要求2所述的车辆驱动系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉浦彻，野崎雄一郎，立原周一，绫田昌高，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP