三相交流电动机用驱动装置、具备该驱动装置的铁道车辆以及三相交流电动机的驱动方法制造方法及图纸

具备负载、驱动该负载的逆变器装置(1)、连接在逆变器装置(1)与负载之间且将逆变器装置(1)与负载电气连接或断开的MCOK_A_4、为了检测三相的相间电压而将各端子与至少二相的电路连接的电压检测器(21a)以及检测三相的相电流的电流检测器(11)。在从逆变器装置(1)到负载的连接中，按照逆变器装置(1)、MCOK_A_4、电压检测器(21a)、电流检测器(11)、负载的顺序排列。列。列。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三相交流电动机用驱动装置、具备该驱动装置的铁道车辆以及三相交流电动机的驱动方法


[0001]本专利技术涉及三相交流电动机用驱动装置、具备该驱动装置的铁道车辆以及三相交流电动机的驱动方法。

技术介绍

[0002]在铁道车辆用电动机的驱动装置中，广泛使用三相交流电动机，近年来，为了铁道车辆用驱动系统的小型化、高效化的目的，作为三相交流电动机正在应用永磁型同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor：以下，也使用“PMSM”的简称)。
[0003]PMSM在旋转时由于永磁体磁通在电动机的端子间产生感应电压。因此，在用于驱动PMSM的逆变器装置发生了短路故障等的状态下继续运转时，由于PMSM的感应电压，短路电流持续流过逆变器装置，并且在PMSM中产生制动力。
[0004]当即使在1台逆变器装置中成为这样的状态时，列车的加速性能也会降低，短路事故电流持续流通从而有可能导致设备被烧坏等。因此，由于1台逆变器装置的故障使得列车无法正常运转，所以在驱动PMSM的PMSM驱动装置中，有时设置在逆变器装置发生故障时将PMSM与逆变器装置电气断开的电动机开路用开闭器(Motor Cutout Contacts：以下也使用“MCOK”的简称)。
[0005]另外，驱动PMSM等三相交流电动机的逆变器装置将检测三相的相电流的电流检测器的相电流信息和检测三相的相间电压的电压检测器的线电压信息输入到控制装置，使用该相电流和线电压的信息来进行逆变驱动三相交流电动机的控制运算，或者用作保护检测用的信息，使逆变器装置等停止，负责安全，或者用于防止装置的故障。作为该结构的例子，在专利文献1及专利文献2中公开了装置故障时将PMSM与逆变器装置断开的电路结构例。对于与这些电路结构例相关的技术，在图9中作为比较例1，在图10中作为比较例2在最后进行说明。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2011
‑
78254号公报
[0009]专利文献2：日本特开2013
‑
192300号公报

技术实现思路

[0010]专利技术所要解决的课题
[0011]在专利文献1以及专利文献2所示的电路结构中，例如存在以下2个课题。
[0012]第一，在电压检测器(Alternating Current Potential Transformer：以下也使用“ACPT”的简称)在相间发生了短路故障的情况下，在处于电动机开路用开闭器(MCOK)进行了释放(即开路)的状态时，存在无法用电流检测器检测电压检测器的相间短路电流的课题。与此相对，在为逆变器装置以及电动机为PMSM的情况下，特别是在切断了与该电动机的
连接的情况下，希望通过在逆变器装置侧附设或内置的电流计来检测电动机产生的再生电流。
[0013]第二，在铁道车辆的用途中，多数情况下将逆变器装置晒装在车辆的地板下，此时存在以下的课题：优选配置为从逆变器装置来看相比于MCOK在后段(即靠近电动机的位置)舾装电流检测器和ACPT。其理由例如为以下2点。第一点，由于逆变器装置等驱动装置的尺寸限制，有时无法将电流检测器和ACPT晒装在逆变器装置内。另一点，在采用后安装的方式在逆变器装置内舾装MCOK的情况下，从现有的逆变器装置的电流检测器的舾装位置的观点出发，有时优选构成为在MCOK的后段晒装电流检测器及ACPT。
[0014]例如，为了在对三相交流电动机使用了感应电动机的驱动系统与使用了PSMS的驱动系统之间确保互换性并实现省力化和简单化，也有可能存在上述课题。在实际的铁道车辆中，依次推进将现有的感应电动机更换为PSMS。
[0015]用于解决课题的手段
[0016]用于解决上述课题的本专利技术是一种对负载进行驱动的三相交流电动机用驱动装置，其具备：逆变器装置，其具有组合了电流控制元件与整流元件的多个电流控制部，并将从电源供给的直流电力变换为三相交流电力来驱动所述负载，其中，所述电流控制元件导通或切断在一个方向上流动的电流，所述整流元件与该电流控制元件并联连接且在与该电流控制元件相反的方向上使电流导通；电动机开路用开闭器，其将所述逆变器装置与所述负载电气连接或者切断；电压检测器，其为了检测三相的相间电压而将各端子与至少二相的电路连接；以及电流检测器，其检测三相的相电流，在从所述逆变器装置到所述负载的连接中，按照所述逆变器装置、所述电动机开路用开闭器、所述电压检测器、所述电流检测器以及所述负载的顺序进行排列。
[0017]专利技术效果
[0018]本专利技术的三相交流电动机用驱动装置在电压检测器发生了短路故障的情况下，使电动机开路用开闭器进行释放。通过该电动机开路用开闭器的释放，将逆变器装置与交流电动机电气断开。即使在这样的状态下，也能够利用电流检测器检测在负载与电压检测器的路径中流过的短路电流。
[0019]作为使电动机开路用开闭器释放的情况，例如，在适用于铁道车辆的三相交流电动机用驱动装置的负载是永磁型同步电动机时，除了电压检测器的短路故障以外，逆变器装置的输出降低等故障也符合上述情况。在该情况下，还存在消除永磁型同步电动机的再生制动作用，以其他的剩余动力继续运转这样的由驾驶员等进行的最佳安全应对。
[0020]另外，在将负载从感应电动机换装为永磁型同步电动机时，只要基本设计是将为了避免在上述故障时产生的再生制动作用而需要的电动机开路用开闭器和电压检测器按照这样的顺序配置在逆变器装置的附近即可。为了确保电动机开路用开闭器的空间，将电流检测器配置在负载附近以避开该空间。换言之，即使在当初设计的逆变器装置内不需要电动机开路用开闭器，但如果确保了相应的空间，即使需要后安装也不会困扰。即，无论有无电动机开路用开闭器，都容易确保逆变器装置晒装上的结构和设备配置的互换性。
附图说明
[0021]图1是表示本专利技术实施方式的三相交流电动机用驱动装置(本装置)的一例的结构
图。
[0022]图2是表示电压检测器的连接方式的变形例的结构图。
[0023]图3的(a)是表示逆变器单元结构的一个例子的结构图。图3的(b)是表示逆变器单元结构的另一例的结构图。
[0024]图4的(a)是表示逆变器单元配置的第一比较例的构成图。图4的(b)是表示逆变器单元配置的第二比较例(比较装置61b)的结构图。图4的(c)是表示实施例1(本装置61c)的逆变器单元配置的结构图。
[0025]图5是实施例2的本装置的结构图。
[0026]图6是实施例3的本装置的结构图。
[0027]图7是实施例4的本装置的结构图。
[0028]图8是实施例5的本装置的结构图。
[0029]图9是比较例1的三相交流电动机用驱动装置(比较装置7A)的结构图。
[0030]图10是比较装置72的结构图。
具体实施方式
[0031]以下，使用附图对作为本专利技术实施方式的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种驱动负载的三相交流电动机用驱动装置，其特征在于，具备：逆变器装置，其具有组合了电流控制元件和整流元件的多个电流控制部，将从电源供给的直流电力变换为三相交流电力来驱动所述负载，其中，所述电流控制元件导通或切断在一个方向上流动的电流，所述整流元件与该电流控制元件并联连接且在与该电流控制元件相反的方向上使电流导通；电动机开路用开闭器，其将所述逆变器装置与所述负载电气连接或者切断；电压检测器，其为了检测三相的相间电压而将各端子与至少二相的电路连接；以及电流检测器，其检测三相的相电流，在从所述逆变器装置到所述负载的连接中，按照所述逆变器装置、所述电动机开路用开闭器、所述电压检测器、所述电流检测器以及所述负载的顺序进行了排列。2.根据权利要求1所述的三相交流电动机用驱动装置，其特征在于，所述电动机开路用开闭器连接在所述逆变器装置与所述电压检测器的连接点之间。3.根据权利要求1所述的三相交流电动机用驱动装置，其特征在于，在连接所述电压检测器的两相电路中的一个相的电路中，将所述电动机开路用开闭器与所述电压检测器的连接点和所述电流检测器相连接，在另一相的电路中，将所述电动机开路用开闭器与所述逆变器装置和所述电压检测器的连接点相连接。4.根据权利要求3所述的三相交流电动机用驱动装置，其特征在于，在所述逆变器装置与所述电压检测器的连接点之间具备第一电动机开路用开闭器的相中，将第二电动机开路用开闭器与所述电压检测器的连接点和所述电流检测器相连接。5.根据权利要求1所述的三相交流电动机用驱动装置，其特征在于，在所述电流检测器与所述负载之间具备第二电动机开路用开闭器。6.根据权利要求1所述的三相交流电动机用驱动装置，其特征在于，在所述逆变器装置与所述电流检测器之间，在各相分别具备由第一电动机开路用开闭器和第二电动机开路用开闭器构成的串联两级的开闭器，连接所述电压检测器的二相中的一相的电路连接在所述第一电动机开路用开闭器与所述第二电动机开路用开闭器之间，另一相的电路连接在所述第二电动机开路用开闭器与所述电流检测器之间。7.一种铁道车辆，其特征在于，具备权利要求1～6中的任意一项所述的三相交流电动机用驱动装置。8.一种三相交流电...

【专利技术属性】
技术研发人员：筱宫健志，国广直希，小川和俊，石川胜美，大塚邦晃，白田弘行，金泽友美，高木健雄，寺门秀一，仲田清，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：