铁路用电力变换装置制造方法及图纸

实施方式的铁路用电力变换装置具备：转换器，将从架线供给的交流电力变换为直流链路电力而输出；逆变器，将所输入的直流链路电力变换为交流电力而供给到驱动用马达；以及控制部，将驱动用马达的功率或驱动用马达的转速作为评价值，根据评价值来动态地控制直流链路电力的电压，所以能够为了抑制故障率而抑制过电压、过电流、温度过高等的产生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铁路用电力变换装置
本专利技术的实施方式涉及铁路用电力变换装置。
技术介绍
以往，已知从交流架线供给电力，对客车、货车进行牵引或推进的电力机车(交流电车)。在这样的电力机车中，为了对用于驱动该电力机车的马达供给电力而具备主电力变换装置，该主电力变换装置具备IGBT等开关元件。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-215013号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题然而，一般而言，如果施加于主电力变换装置的开关元件的电压上升，则该开关元件的故障率上升。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供能够为了抑制故障率而根据状况使开关元件的施加电压变动的铁路用电力变换装置。解决技术问题的技术方案实施方式的铁路用电力变换装置具备：转换器，将从架线供给的交流电力变换为直流链路电力而输出；逆变器，将输入的直流链路电力变换为交流电力而供给到驱动用马达；以及控制部，将驱动用马达的功率或驱动用马达的转速作为评价值，根据评价值来动态地控制直流链路电力的电压。附图说明图1是实施方式的列车以及架线状态的说明图。图2是实施方式的机车的电力系统的概要结构图。图3是控制部的详细结构框图。图4是第1实施方式的直流链路电压指令运算部的功能结构框图。图5是第2实施方式的直流链路电压指令运算部的功能结构框图。图6是第3实施方式的直流链路电压指令运算部的功能结构框图。图7是第4实施方式的直流链路电压指令运算部的功能结构框图。具体实施方式接下来，参照附图，对优选的实施方式进行说明。图1是实施方式的列车以及架线状态的说明图。列车100具备电力机车(铁路车辆)101、由电力机车101牵引(或从后方推进)的客车(或货车)102。在此，电力机车101具备从架线(馈电线)11被供给交流电力的受电弓12和经由线路13而接地的车轮14。另外，电力机车101具备车辆控制装置21，该车辆控制装置21经由设置于线路13侧的地上信标ET以及设置于该电力机车101的车上信标TT来收发来自地上设备的控制信号等信息，参考获取到的信息来进行电力机车101整体的控制。图2是实施方式的机车的电力系统的概要结构图。如图2所示，实施方式的电力机车101在从架线(馈电线)11被供给交流电力的受电弓12与经由线路13而接地的车轮14之间串联地连接有断路器15以及变压器16的初级绕组(初级线圈)16A。马达18经由主电力变换装置17连接于变压器16的次级绕组(次级线圈)16B。在受电弓12与断路器15之间设置有电压检测器(PT：Potentialtransformer，电压互感器)27，该电压检测器27用于检测架线电压，将检测到的架线电压输出到后述控制部23。主电力变换装置17具备转换器(CNV)31、逆变器(INV)32以及直流电压传感器33。在此，转换器31在正常工作时将从变压器16输入的交流电力变换为直流电力，并且在再生电力供给工作时将从逆变器32输入的直流电力变换为交流电力而供给到变压器16。另外，逆变器32在正常工作时将从转换器31输入的直流电力变换为三相交流电力而供给到马达18，并且将马达18的再生电力(交流电力)变换为直流电力而供给到转换器31。另外，直流电压传感器33检测在转换器31－逆变器32之间输入输出的直流电力的电压(以下称为直流链路电压)Vdc。在上述结构中，断路器15由车辆控制装置21控制。另外，在车辆控制装置21的控制下，控制部23控制构成主电力变换装置17的转换器31以及逆变器32。进而，在次级绕组16B设置有电流传感器24，该电流传感器24用于检测流经次级绕组16B的电流。图3是控制部的详细结构框图。控制部23具备电源电压运算部41、直流链路电压指令运算部42、直流链路电压控制部43、转换器电流指令生成部44、转换器电流控制部45、PWM控制部46、乘法器47、单位换算器48、逆变器电流指令生成部51、逆变器电流控制部52以及PWM控制部53。在此，控制部23的电源电压运算部41根据电压检测器27的输出信号，将架线电压计算为次级绕组16B侧的电压，作为电源电压信号SPW(单位V)输出。另外，直流链路电压指令运算部42根据从车辆控制装置21输入的马达转速信号TV(评价值：单位km/h)或后述输出参照信号PowerRef(评价值：单位kW)中的至少任意一方、以及电源电压信号SPW来生成用于控制在转换器31－逆变器32之间输入输出的直流链路电压的直流链路电压指令信号VdcRef，并进行输出。另外，控制部23的直流链路电压控制部43根据直流电压传感器33输出的直流链路电压(检测信号)Vdc以使直流链路电压成为与直流链路电压指令信号VdcRef相当的电压的方式输出直流链路电压控制信号CVDC。另外，转换器电流指令生成部44根据直流链路电压控制信号CVDC生成转换器电流指令信号IsRef，并进行输出。另外，转换器电流控制部45根据设置于次级绕组16B的电流传感器24输出的电流检测信号Is以及转换器电流指令信号IsRef输出转换器电流控制信号CIC。进而，控制部23的PWM控制部46根据转换器电流控制信号CIC将PWM控制信号PWM1输出到转换器。另外，乘法器47输出马达转速信号TV以及从车辆控制装置21输入的牵引力指令信号TLC(单位F)之积(＝与马达18的输出成比例)。另外，单位换算器48进行乘法器47的乘法结果的单位换算，将输出参照信号PowerRef(单位kW)输出。进而另外，控制部23的逆变器电流指令生成部51根据牵引力指令信号TLC生成作为逆变器电流指令信号的q轴电流指令信号IqRef以及d轴电流指令信号IdRef，并进行输出。另外，逆变器电流控制部52根据q轴电流指令信号IqRef以及d轴电流指令信号IdRef输出逆变器电流控制信号IIC。另外，PWM控制部53根据逆变器电流控制信号IIC将PWM控制信号PWM2输出到逆变器32。[1]第1实施方式图4是第1实施方式的直流链路电压指令运算部的功能结构框图。本第1实施方式是如下第1形态的实施方式：直流链路电压指令运算部42根据从车辆控制装置21输入的马达转速信号TV(单位km/h)以及电源电压信号SPW生成用于控制在转换器31－逆变器32之间输入输出的直流链路电压Vdc的直流链路电压指令信号VdcRef。直流链路电压指令运算部42具备磁滞比较器61、直流链路电压生成部62、开关63、最大值输出部64、上下限限制器65以及变化率限制器66。在此，磁滞比较器61具有预定的磁滞特性，在与输出参照信号PowerRef相当的马达18的输出(＝评价值：参数)为与预定的高输出状态相当的高输出阈值SET_POW_H以上的情况下，输出“H”电平(“1”电平)的比较结果信号，在与输出参照信号PowerRef相当的马达18的输出为与预定的低输出状态相当的低输出阈值SET_POW_L以下的情况下，输出“L”电平(“0”电平)的比较结果信号SW。另外，直流链路电压生成部62生成直流链路电压Vdc的高侧设定值(电压)VLH以及直流链路电压Vdc的低侧设定值(电压)VLL，并进行输出。另外，开关63具有高电位侧端子TH以及低电位侧端子TL，高电位侧端子TH被施加直流链路电压的高侧设定值VLH，低电位侧端子TL被施加直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路用电力变换装置，具备：转换器，将从架线供给的交流电力变换为直流链路电力而输出；逆变器，将输入的所述直流链路电力变换为交流电力而供给到驱动用马达；以及控制部，将所述驱动用马达的功率或所述驱动用马达的转速作为评价值，根据所述评价值来动态地控制所述直流链路电力的电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.02 JP 2015-1968951.一种铁路用电力变换装置，具备：转换器，将从架线供给的交流电力变换为直流链路电力而输出；逆变器，将输入的所述直流链路电力变换为交流电力而供给到驱动用马达；以及控制部，将所述驱动用马达的功率或所述驱动用马达的转速作为评价值，根据所述评价值来动态地控制所述直流链路电力的电压。2.根据权利要求1所述的铁路用电力变换装置，其中，所述控制部将所述评价值作为输入参数，计算所述直流电力的电压，以成为计算出的所述直流电力的电压的方式进行所述控制。3.根据权利要求2所述的铁路用电力变换装置，其中，所述控制部将所述评价值作为参数，限制在预定的最大值以及预定的最小值的范围内，并计算所述直流电力的电压。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的铁路用电力变换装置，其中，所述控制部将所述评价值划分为预定的多个值区域，将所述直流链路电力的电压设定为与所述评价值所属的值区域对应起来的预定值。5.根据权利要求1所述的铁路用电力变换装置，其中，所述控制部将与所述评价值成比例的值作为所述直流链路电力的电压。6.根据权利要求1至5中...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水阳介，结城和明，伊东正尚，林敏，安冈育雄，望月靖文，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝基础设施系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP