一种电动制动系统，用于由电源线路供电的有轨车辆，该电动制动系统包括：集电器，用于将电动制动系统连接到电源线路；直流链路，该直流链路由电源线路通过集电器供电；静态转换器，可以以整流器模式和逆变器模式操作，静态转换器具有AC端子和与直流链路连接的DC端子；感应电机可作为感应电动机和在交流发电机模式下操作，该感应电机可机械连接到轮轴和电连接到静态转换器的AC端子；静态转换器控制单元，用于控制静态转换器；以及电动制动监管单元，用于关断静态转换器，以在紧急制动过程中检测到电动状态后将感应电机与直流链路隔离。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及由感应电动机驱动并由架空线路或输电轨(third rail)供电的有轨车辆。本专利技术特别但不唯一地涉及包括多节车辆且由分布于该车辆长度上的感应电动机驱动的多单元轨道车辆。本专利技术更具体地涉及适于这种车辆的致动系统，尤其是紧急制动系统，并且还涉及相应的制动方法。
技术介绍
传统地，轨道车辆设有若干不同的制动装置，例如机械或电动制动器。机械制动器通常为气动的并将轨道车辆的动能通过摩擦转换为热。电动制动器将车辆的动能转换为电能，该电能可作为热消散于变阻器(电阻制动)或反馈回功率线，例如高架悬链线或输电轨(再生制动)。通常，电动制动器具有电力驱动的轨道车辆的电动机，该电动机用于交流电动机模式。根据所使用的牵引电动机的类型，诸如直流电动机、永磁体交流电动机或感应电动机，电机必须受到控制，以便在制动期间将能量从转子转移至定子。机械和电动制动器适于共同地或单独地用于不同的制动功能，主要用于服务制动和用于紧急制动。对于服务制动而言，机械制动器和电动制动器通常被组合。更具体地，电动制动器供给所需的制动扭矩直至全容量，并且由机械制动器进行补充(如果有必要的话)，以便最小化磨损和优化能量再生。另一方面，电动制动器被认为在紧急制动情况下不够可靠。因此，紧急制动情况下的全部制动扭矩仍由机械制动器提供。为了提供用于紧急制动的充足性能，安装机械制动系统需要若干致动器，但这些致动器不能长久地用于服务制动。这导致所安装的机械制动装置过大却不经常使用的情况。结果是，安装了大量的气动设备导致重量增加、空间增多并且成本增加。在US 20090224706中公开了一种用于电力牵引的车辆的安全制动系统。该安全制动系统包括第一电的、非安全制动器，该第一非安全制动器被并入牵引链中，并且包括能够操作为电压发生器的三相永磁式电动机、能够配置为二极管桥式整流器的牵引逆变器、用于将永磁式电动机连接到逆变器的机电换向器、以及包括斩波器制动电阻、线路滤波器和线路断路器的直流链路。该系统还包括第二安全制动器。根据一个实施方式，安全制动器包括牵引逆变器的二极管桥式整流器、终端负载电阻器、与终端负载电阻器串联连接且在输入处受控的辅助机电继电器，该继电器和电阻器并联插入于斩波器与逆变器之间。在逆变器的直流侧串联安装有电流监控设备，用于监控第一制动器的制动性能。在检测到预定情况后，电流监控设备触发机电继电器以在包括负载电阻器的电路的分支上进行切换。为了避免电动机驱动，还触发线路断路器以开启电源线路。该系统因为包含电的非安全制动器和电的安全制动器而变得复杂。此外，该设计不能容易地适用于感应电动机。因此，需要一种电动制动系统和方法，其具有用于由一个或多个感应电动机驱动的有轨车辆的再生制动的全部优点，g卩，对电源线路的制动能力。
技术实现思路
鉴于上面提及的问题，本专利技术的目的是提出一种电动制动系统，该电动制动系统在紧急制动操作期间不会不加选择地关断再生制动器。根据本专利技术的第一方面，提出了一种用于有轨车辆的电动制动系统，其包括:-集电器，用于将所述电动制动系统连接到所述电源线路；-直流链路，设置有制动斩波器单元，所述直流链路由所述电源线路通过所述集电器供电；-静态转换器，具有AC端子和与所述直流链路连接的DC端子，所述静态转换器能够以整流器模式操作以便将来自所述DC端子的电力传送至所述AC端子，并且能够以逆变器模式操作以便将来自所述AC端子的电力传送至所述DC端子，其中当所述静态转换器以所述逆变器模式操作时，电流从所述直流链路沿着逆变器方向流向所述DC端子；-至少一个感应电机，其能够以电动机模式和生成模式操作，所述感应电机可机械链接到轮轴和电连接到所述静态转换器的所述AC端子；-静态转换器控制单元，用于控制所述静态转换器，以便响应于紧急制动信号，所述静态转换器以所述整流器模式操作并且所述感应电机以所述生成模式操作从而将电力供给回所述直流链路，以及电动制动监管单元，用于关断所述静态转换器，以便在紧急制动过程中检测到电动状态后减少所述静态转换器的所述AC端子之间流动的电流并且使所述感应电机退磁。在极少出现电动状态的情况之外，在紧急制动过程中实施电动制动，所述电动制动可包括对电源线路的再生制动和经由制动斩波器电阻的电阻制动。在紧急制动过程中因静态转换器的故障可能会经受电动驱动。每当在紧急制动操作中检测到电动驱动时，就将感应电机与直流链路隔离。优选地，还在车辆上安装传统的摩擦制动器。这些摩擦制动器的尺寸设计成在紧急情况下提供最大的制动扭矩的摩擦，优选约为制动力(即，与电动制动器相同的最大制动扭矩)的一半。在静态转换器控制单元故障的例外情况下，制动功能仅由摩擦制动器接管。根据一个实施方式，一个以上的感应电机可机械连接到一个轮轴并电连接到静态转换器的AC端子。根据优选的实施方式，电动制动监管单元所检测到的电动状态为这样一种状态，即，静态转换器的DC端子与直流链路之间的电流在预定时间内在逆变器方向上流动，或者在所述预定时间内在与逆变器方向相反的方向上以低于预定阈值的强度流动。因此，电动制动系统可包括在直流链路与静态转换器的DC端子之一之间的电线上的直流电流传感器。所述预定时间限定了静态转换器被关断之前的延迟。该延迟是考虑到系统中的瞬变而构建的。内置的延迟被证明是有用的另一情况为紧急制动期间轮组与轨道之间的夹紧损失。在这种情况下，电动制动功率会突然减至零，而且系统的其它部件诸如回流单元或再充电电路可能导致在不期望的方向上的瞬变电流，如果在系统的逻辑中没有构建延迟，那么这会不必要地触发静态转换器的关断。优选地，在紧急制动信号已被激活后经过初始的时间段前无电动状态被检测到。驱动和制动系统的操作情况在紧急制动命令前是未知的并且在紧急制动操作开始时会导致瞬变。例如，静态转换器可在紧急制动被激活时提供全部的牵引功率。在这种情况下，即使在静态转换器已被切换为整流器模式后电流仍可流入静态转换器中。可在500ms或更少的预定时间段内确保系统在考虑静态转换器跳闸前进入稳定的紧急制动模式。预定阈值可以为零，在这种情况下电流检测器仅检测到从直流链路流到静态转换器的端子之一的电流的方向改变。为了具有再生制动和电阻制动的全部优点，在紧急制动期间直流链路被连接到集电器，使得响应于紧急制动信号以整流器模式操作的静态转换器将电力供给回直流链路(及其制动斩波器单元)和通过直流链路和集电器供给回电源线路，直至停止。电源线路可以为直流线路或通过四象限线变流器连接到直流链路的交流线路。该系统还可包括线路断路器，以将直流链路与电源线路隔离。为了阻止在电源线路断开连接后直流链路中的直流电压下降和在感应电机的转子绕组中的磁通量的连续损失，直流链路可包括与静态转换器的DC端子并联连接的电容器和由用于对电容器充电的电池供电的再充电单元。根据优选的实施方式，制动斩波器单元包括与斩波器串联的电阻。根据优选的实施方式，静态转换器控制单元控制静态转换器以使得在紧急制动过程中电动制动力具有预定的恒定值。电动制动系统还可包括用于测量在被驱动的轮轴上的重量负荷的重量传感器，所述静态转换器控制单元连接到所述重量传感器以使得所述电动制动力的预定的恒定值为被驱动的轮轴上的重量负荷的函数。根据一个实施方式，电动制动监管单元控制重启单元,所述重启单本文档来自技高网...
【技术保护点】
电动制动系统，用于由电源线路（10、100）供电的有轨车辆，所述电动制动系统包括：?集电器（11），用于将所述电动制动系统连接到所述电源线路（10、100）；?直流链路（18），设置有制动斩波器单元（28），所述直流链路（18）由所述电源线路（10、100）通过所述集电器（11）供电；?静态转换器（20），具有AC端子（21）和与所述直流链路（18）连接的DC端子（19），所述静态转换器能够以整流器模式操作以便将来自所述DC端子（19）的电力传送至所述AC端子（21），并且能够以逆变器模式操作以便将来自所述AC端子（21）的电力传送至所述DC端子（19），其中当所述静态转换器（18）以所述逆变器模式操作时，电流从所述直流链路（18）沿着逆变器方向流向所述DC端子（19）；?至少一个感应电机（22），其能够以电动机模式和生成模式操作，所述感应电机可机械链接到轮轴（23）和电连接到所述静态转换器（20）的所述AC端子；?静态转换器控制单元（36），用于控制所述静态转换器（20），以便响应于紧急制动信号，所述静态转换器（20）以所述整流器模式操作并且所述感应电机（22）以所述生成模式操作从而将电力供给回所述直流链路（18），其特征在于，所述电动制动系统还包括电动制动监管单元（36），用于关断所述静态转换器（20），以便在紧急制动过程中检测到电动状态后减少所述静态转换器的所述AC端子之间流动的电流并且使所述感应电机（22）退磁。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：科林·博雷斯，安德斯·罗兴，马丁·童格，詹姆士·威尔逊，詹姆士·巴伯，斯特芬·波拉姆博尔，
申请(专利权)人：巴姆邦德尔运输有限公司，
类型：发明
国别省市：
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