2401504 - Преобразователь электрической мощности

Преобразователь электрической мощности

Иллюстрации

Показать все

Описываются конкретные аномалии и детали отказов, а также меры против них, которые могли бы, возможно, происходить в преобразователях электрической мощности, которые приводят в действие и управляют синхронными электродвигателями с постоянным магнитом. Преобразователь электрической мощности, который может стабильно работать, имеет защитную функцию, предпринимая соответствующие меры против таких отказов, которые могли бы, возможно, происходить. Технический результат - повышение надежности. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к преобразователям электрической мощности, которые приводят в действие и управляют синхронными двигателями с постоянным магнитом.

Уровень техники

Синхронные электродвигатели с постоянным магнитом (далее упоминаемые просто как "электродвигатели") известны как высокоэффективные электродвигатели, по сравнению с наиболее часто используемыми обычными асинхронными электродвигателями, поскольку магнитное поле устанавливается с помощью постоянного магнита, который приводит к устранению необходимости в токе возбуждения, и ток не протекает через ротор, что приводит к отсутствию вторичных потерь в меди. В то время как асинхронные электродвигатели обычно используются в электромоторных железнодорожных вагонах, применение синхронных электродвигателей с постоянным магнитом в электромоторных железнодорожных вагонах, как выяснилось в последние годы, улучшает их эффективность.

В преобразователях электрической мощности, используемых в контроллерах электромоторных железнодорожных вагонов, которые приводят в действие и управляют синхронными электродвигателями с постоянным магнитом, требуется стабильная работа, при которой возможность приостановки работы из-за отказа или поломки сводится до экстремально малой степени, для обеспечения стабильной работы электромоторных железнодорожных вагонов. Для удовлетворения такого требования, то, как защитить контроллеры силовых цепей, является наиболее важным вопросом при применении синхронных электродвигателей с постоянным магнитом в электромоторных железнодорожных вагонах. Другими словами, необходимо выяснить аномальные явления, которые могли бы, возможно, происходить в преобразователях электрической мощности, и принять соответствующие меры против этих аномалий с тем, чтобы устранить чрезвычайные приостановки работы преобразователей мощности и поддерживать преобразователи мощности без поломок.

Преобразователь электрической мощности изготавливают из большого количества электрических/электронных частей, например электронных частей, таких как датчики и микропроцессор, полупроводниковых частей, таких как переключающие элементы, электропроводящих элементов, таких как кабели и электрические шины, которые соединяют эти детали друг с другом, и изолирующих элементов. По этой причине отказ или неправильное функционирование может в принципе происходить в составляющем элементе, то есть в каждой из частей, составляющих преобразователь электрической мощности, и, в этом случае, в цепях происходят аномальные явления, такие как перегрузка по току и перегрузка по напряжению. В дополнение к этому временная перегрузка по току или перегрузка по напряжению может иногда происходить в цепях из-за колебания питающего напряжения, специфичного для электрических железных дорог, или из-за различных возмущений, связанных с вибрацией железнодорожного вагона и вибрацией рельсов.

Кроме того, синхронные электродвигатели с постоянным магнитом, отличные от асинхронных электродвигателей, которые используются чаще всего, всегда генерируют напряжение во время вращения посредством взаимодействия с магнитным полем встроенных постоянных электромагнитов, даже без подаваемой извне электрической энергии.

Как правило, электромоторные железнодорожные вагоны движутся вместе, с множеством вагонов, соединенных в виде поезда, и множество преобразователей электрической мощности и электродвигателей, каждый, распределенно устанавливаются на множестве вагонов. Таким образом, даже когда, например, один из преобразователей электрической мощности, среди множества преобразователей электрической мощности на поезде, случайно останавливается из-за отказа, железнодорожные вагоны могут продолжать движение с помощью других нормальных электродвигателей. С другой стороны, электродвигатель, соединенный с остановленным преобразователем электрической мощности, по-прежнему принуждается к непрерывному вращению колесами, с генерированием напряжения, пропорционального скорости его вращения.

Соответственно, в зависимости от типов отказов, происходящих в преобразователе электрической мощности во время движения железнодорожных вагонов, ток непрерывно подается к поврежденной части посредством генерируемого электродвигателем напряжения, так что поврежденная часть может дополнительно повреждаться, или это может вызывать накопление тепла.

Для такого случая необходима защитная функция для предотвращения поломки преобразователя электрической мощности таким образом, что контроллер системы отслеживает сигналы от датчика напряжения, датчика тока или чего-либо подобного, предусмотренного в преобразователе электрической мощности, и, когда отслеживаемое значение, например, превосходит заранее заданное значение или что-либо подобное, контроллер системы определяет, что произошло аномальное явление, и отключает внутренние контакторы и переключающие элементы в соответствии с заранее заданными логическими правилами.

Однако неправильно отключать все контакторы и переключающие элементы в преобразователе электрической мощности, когда происходит аномальное явление, поскольку тратится время на перезапуск преобразователя электрической мощности, что замедляет временно работу железнодорожных вагонов, и количество операций контакторов и тому подобное увеличивается без необходимости, что ускоряет износ их движущихся частей. Кроме того, повреждение аномальных участков может увеличиться, если предпринимаются неправильные меры. По этой причине преобразователь электрической мощности должен иметь защитную функцию, которая делает возможным принятие правильных мер против различных типов аномальных явлений и отказов, происходящих в преобразователе электрической мощности, для предотвращения поломки преобразователя, в то же время предотвращая излишние приостановки его работы.

Один из способов описывается как известный из литературы в Патентном документе 1, в котором рассматривают случай, где отказ происходит в инверторе, который приводит в действие и управляет синхронным электродвигателем с постоянным магнитом, в то время как электромоторные железнодорожные вагоны движутся, предусматриваются контакторы для отключения соединения между инвертором и синхронным электродвигателем с постоянным магнитом с тем, чтобы не вызывать дополнительного повреждения инвертора генерируемой электродвигателем электрической энергией, при этом инвертор и синхронный электродвигатель с постоянным магнитом изолируются друг от друга с помощью контакторов, когда детектируется отказ инвертора.

Патентный документ 1: выложенная заявка на патент Японии №H08-182105.

Сущность изобретения

Проблемы, которые должно решать изобретение

В соответствии со способом Патентного документа 1, поскольку инвертор и синхронный электродвигатель с постоянным магнитом могут изолироваться друг от друга с помощью контакторов, когда детектируется отказ инвертора, можно предотвращать дальнейшее повреждение поврежденного участка, как описано выше, от электрической энергии, генерируемой электродвигателем при движении. Патентный документ 1, цитируемый выше, описывает, что контакторы, расположенные между инвертором и электродвигателем, отключаются, когда инвертор ломается, но не описывает никаких конкретных аномальных явлений, которые могли бы, возможно, происходить в каждой части, включая инвертор, преобразователь электрической мощности, ни то, как принимать меры против деталей индивидуальных аномальных явлений.

Как описано выше, для стабильной службы электромоторных железнодорожных вагонов является критически важным предусмотреть наперед защитную функцию принятия правильных мер против конкретных аномальных явлений, которые могли бы, возможно, происходить в преобразователях электрической мощности. Однако с помощью предмета изобретения Патентного документа 1 является невозможным принятие мер против конкретных аномальных явлений, которые могли бы, возможно, происходить в преобразователях электрической мощности.

Настоящее изобретение предназначено для решения проблемы, описанной выше, и целью настоящего изобретения является обеспечение преобразователя электрической мощности, имеющего защитную функцию, которая делает возможным принятие мер против различных аномальных явлений, которые могли бы, возможно, происходить в преобразователе электрической мощности, который приводит в действие и управляет синхронным электродвигателем с постоянным магнитом.

Средства для решения проблем

Предусматривается преобразователь электрической мощности в соответствии с настоящим изобретением с преобразователем, имеющим переключающие элементы, для преобразования энергии переменного тока от источника питания переменного тока в энергию постоянного тока; с конденсатором, присоединенным параллельно на стороне постоянного тока преобразователя; с инвертором, имеющим переключающие элементы, соединенным параллельно с конденсатором, для приведения в действие и управления синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; с цепью разряда, соединенной параллельно с указанным конденсатором; с переключателем на стороне источника питания, расположенным между источником питания переменного тока и стороной переменного тока преобразователя; с переключателем на стороне электродвигателя, расположенным между инвертором и синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; с датчиком напряжения источника питания для измерения напряжения источника питания переменного тока; с датчиком напряжения на конденсаторе для измерения напряжения на конденсаторе; с датчиком входного тока для измерения переменного тока на преобразователе; с датчиком выходного тока для измерения переменного тока от инвертора; и с контроллером системы для управления переключателем на стороне источника питания, преобразователем, цепью разряда, инвертором и переключателем на стороне электродвигателя посредством приема входных сигналов от датчика напряжения источника питания, датчика напряжения на конденсаторе, датчика входного тока и датчика выходного тока, при этом контроллер системы, когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем первое заранее заданное значение, отключает все переключающие элементы преобразователя и все переключающие элементы инвертора; и когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем второе заранее заданное значение, которое является меньшим, чем первое заранее заданное значение, отключает переключатель на стороне источника питания; при этом второе заранее заданное значение устанавливается меньшим, чем первое заранее заданное преобразователем, имеющим переключающие элементы, для преобразования энергии переменного тока от источника питания переменного тока в энергию постоянного тока; с конденсатором, соединенным параллельно со стороной постоянного тока преобразователя; с инвертором, имеющим переключающие элементы и соединенным параллельно с конденсатором, для приведения в действие и управления синхронного электродвигателя с постоянным магнитом; с цепью разряда, соединенной параллельно с конденсатором; с переключателем на стороне источника питания, расположенным между источником питания переменного тока и стороной переменного тока преобразователя; с переключателем на стороне электродвигателя, расположенным между инвертором и синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; с датчиком напряжения питания для измерения напряжения источника питания переменного тока; с датчиком напряжения на конденсаторе для измерения напряжения на конденсаторе; с датчиком входного тока для измерения переменного тока в преобразователе; с датчиком выходного тока для измерения переменного тока от инвертора; и с контроллером системы для управления переключателем на стороне источника питания, преобразователем, цепью разряда, указанным и переключателем на стороне электродвигателя посредством приема входных сигналов от датчика напряжения питания, датчика напряжения на конденсаторе, датчика входного тока и датчика выходного тока, где контроллер системы, когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем первое заранее заданное значение, отключает все переключающие элементы преобразователя и все переключающие элементы инвертора; и когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или большим, чем второе заранее заданное значение, которое меньше, чем первое заранее заданное значение, отключает переключатель на стороне электродвигателя; и при этом второе заранее заданное значение устанавливается меньшим, чем первое заранее заданное значение для уменьшения количества операций переключения контактора на стороне электродвигателя.

Эффект настоящего изобретения

Преобразователь электрической мощности в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предусматривается с преобразователем, имеющим переключающие элементы, для преобразования энергии переменного тока от источника питания переменного тока в энергию постоянного тока; с конденсатором, соединенным параллельно со стороной постоянного тока преобразователя; с инвертором, имеющим переключающие элементы и соединенным параллельно с конденсатором, для приведения в действие и управления синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; с цепью разряда, соединенной параллельно с конденсатором; с переключателем на стороне источника питания, расположенным между источником питания переменного тока и стороной переменного тока преобразователя; с переключателем на стороне электродвигателя, расположенным между инвертором и синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; с датчиком напряжения питания для измерения напряжения источника питания переменного тока; с датчиком напряжения на конденсаторе для измерения напряжения на конденсаторе; с датчиком входного тока для измерения переменного тока в преобразователе; с датчиком выходного тока для измерения переменного тока от инвертора; и с контроллером системы для управления переключателем на стороне источника питания, преобразователем, цепью разряда, инвертором и переключателем на стороне электродвигателя посредством приема входных сигналов от датчика напряжения питания, датчика напряжения на конденсаторе, датчика входного тока и датчика выходного тока, где контроллер системы, когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем первое заранее заданное значение, отключает все переключающие элементы преобразователя и все переключающие элементы инвертора; и когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем второе заранее заданное значение, которое меньше, чем первое заранее заданное значение, отключает переключатель на стороне электродвигателя; и при этом второе заранее заданное значение является меньшим, чем первое заранее заданное значение вследствие уменьшения количества операций переключения контактора на стороне электродвигателя. По этой причине может быть достигнута надежная работа по защите в случае короткого замыкания и в то же время предотвращаются ненужные переключения переключателя на стороне электродвигателя.

Краткое описание чертежей

фиг.2 представляет собой схему, иллюстрирующую пример конфигурации контактора на стороне источника питания и контактора на стороне электродвигателя в соответствии с одним из вариантов осуществления 1;

фиг.3 представляет собой схему, иллюстрирующую систему заземления преобразователя электрической мощности в соответствии с одним из вариантов осуществления 1 при нормальных условиях; и

фиг.4 представляет собой схему, иллюстрирующую систему заземления преобразователя электрической мощности в соответствии с вариантом осуществления 1 в условиях замыкания на землю его главной цепи.

Ссылочные номера

1: воздушный провод

2: токоприемник

3: колеса

4: рельсы

5: прерыватель

6: трансформатор

10, 10u, 10v: контактор на стороне источника питания

11: главный контакт

12: электромагнитная катушка

13: вспомогательный контакт

20: преобразователь

21-24: переключающие элементы

30: конденсатор

40: цепь заземления

41, 42, 43: элемент импеданса

44: детектор замыкания на землю

50: цепь разряда

51: резистор

52: переключающее устройство

60: инвертор

61-66: переключающие элементы

70, 70u, 70v, 70w: контактор на стороне электродвигателя

80: синхронный электродвигатель с постоянным магнитом (электродвигатель)

90: датчик напряжения

91: датчик тока

92: датчик напряжения

93-95: датчики тока

96: датчик вращения

100: контроллер системы и

200: корпус преобразователя электрической мощности/корпус железнодорожного вагона.

Наилучший способ осуществления изобретения

Вариант осуществления 1

Фиг.1 представляет собой схему, иллюстрирующую пример конфигурации преобразователя электрической мощности, применяемую для контроллера электромоторного железнодорожного вагона, в соответствии с вариантом осуществления 1 настоящего изобретения. Как показано на фиг.1, электрическая энергия подается в главную цепь преобразователя мощности от воздушного провода 1 (его напряжение переменного тока, как правило, равно 20-25 кВ) через токоприемник 2 и подводится на первичную сторону трансформатора 6 через прерыватель 5. Другой конец трансформатора 6 соединен с рельсами 4 с потенциалом земли через колеса 3. Отметим, что прерыватель 5 имеет способность прерывания тока повреждения, генерируемого, когда происходит короткое замыкание; с другой стороны, контактор 10 на стороне источника питания и контактор 70 на стороне электродвигателя, которые будут описываться далее, не имеют способности прерывания такого тока повреждения.

Трансформатор 6 ступенчато понижает напряжение, поступающее в его первичную обмотку, для вывода на его вторичной и третичной обмотках соответствующих ступенчато пониженных напряжений. Напряжение с вторичной обмотки подается на вход преобразователя 20 через контактор 10 на стороне источника питания, который представляет собой переключатель на стороне источника питания, и через датчик 91 тока, который измеряет ток, поступающий на вход преобразователя. С другой стороны, напряжение третичной обмотки измеряется как напряжение источника питания переменного тока VS с помощью датчика 90 напряжения и поступает на вход контроллера 100 системы.

Здесь отмечается, что датчик 90 напряжения предусматривается с целью измерения напряжения воздушного провода 1. Датчик 90 напряжения, хотя он предпочтительно располагается на стороне третичной обмотки трансформатора 6, как показано на фиг.1, из-за ослабления влияния высших гармоник от преобразователя 20, а также для простоты изоляции может располагаться не только на стороне источника питания переменного тока, то есть на стороне вторичной обмотки контактора 10 на стороне источника питания, но также и на стороне первичной обмотки трансформатора 6.

Контактор 10 на стороне источника питания располагается между вторичной обмоткой трансформатора 6 и преобразователем 20. Операция переключения контактора может управляться с помощью контроллера 100 системы по сигналу K, выводимому из него, и его рабочее состояние подводится к контроллеру 100 системы по сигналу FK. Хотя фиг.1 иллюстрирует такую конфигурацию, что две входные линии переменного тока, обе, переключаются с помощью контакторов 10u и 10v на стороне источника питания, контактор может предусматриваться на любой одной из входных линий переменного тока. Подробно конфигурация этих контакторов будет описываться позднее.

Датчик 91 тока измеряет входной ток IS преобразователя 20 для вывода измеренного значения на вход контроллера 100 системы. Преобразователь 20 состоит из мостовой схемы, сформированной с помощью переключающих элементов 21, 22, 23 и 24, и преобразует входное напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока посредством управления с помощью импульсно-широтной модуляции (PWM) каждого переключающего элемента в ответ на сигнал CG от контроллера 100 системы для получения на выходе преобразованного напряжения. Состояние каждого переключающего элемента вводится обратно в контроллер 100 системы по сигналу CGF. Когда происходит перегрузка по току в одном из переключающих элементов, когда управляющее напряжение для переключающих элементов уменьшается, когда детектируется избыточная температура в одном из переключающих элементов и когда работа переключающихся элементов не соответствует сигналу CG, эта информация вводится в контроллер 100 системы по сигналу CGF.

Переключающие элементы 21-24 предпочтительно изготавливают из элементов биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) или элементов модуля интеллектуального управления электропитанием (IPM), в каждый из которых встраивается антипараллельный диод. Поскольку способы управления преобразователем 20 и его конфигурации описаны подробно в различных источниках известного уровня техники, их подробные описания опускаются. Преобразователь 20, хотя на фиг.1 он показан как схема двухуровневого преобразователя, может представлять собой схему преобразователя с тремя уровнями или более.

Выходная сторона преобразователя 20 соединяется параллельно с конденсатором 30 для сглаживания напряжения постоянного тока. Напряжение VDC конденсатора 30 измеряется с помощью датчика 92 напряжения для подачи на контроллер 100 системы.

Выходная сторона преобразователя 20 дополнительно соединяется с цепью 40 заземления. Цепь 40 заземления разделяет напряжение постоянного тока VDC преобразователя 20 с помощью элементов 41 и 42 импеданса, и точка соединения элементов 41 и 42 импеданса заземляется на корпус 200 преобразователя электрической мощности/корпус железнодорожного вагона через элемент 43 импеданса. Напряжение на элементе 43 импеданса или ток через него отслеживают с помощью детектора 44 замыкания на землю, и отслеживаемое значение подается на вход контроллера 100 системы по сигналу IGS. Элементы 41 и 42 импеданса, каждый, состоят из конденсатора и резистора, или из их сочетания. Элемент 43 импеданса предпочтительно состоит из резистора.

Цепь 50 разряда, которая представляет собой средство разряда, состоящее из резистора 51 и переключающего устройства 52, предусматривается для разрядки конденсатора 30. Переключающее устройство 52 включается и отключается с помощью контроллера 100 системы по сигналу OVG на его выходе, и рабочие состояния переключателя подводятся к контроллеру 100 системы по сигналу OVF. Переключающее устройство 52 предпочтительно состоит из переключающего элемента, такого как тиристор, IGBT или IPM.

Инвертор 60 предусматривается для приема напряжения постоянного тока от конденсатора 30 и преобразования его в заданное напряжение переменного тока, имеющее заданную частоту, на выходе. Инвертор 60 состоит из мостовой схемы, сформированной с помощью переключающих элементов 61, 62, 63, 64, 65 и 66, для осуществления управления с помощью PWM (импульсно-широтной модуляции) каждого переключающего элемента на основе сигнала IG от контроллера 100 системы. Состояние каждого переключающего элемента вводится обратно в контроллер 100 системы по сигналу IGF. Когда происходит перегрузка по току в одном из переключающих элементов, когда управляющее напряжение для переключающих элементов уменьшается, когда детектируется избыточная температура в одном из переключающих элементов или когда работа переключающих элементов не соответствует сигналу IG, эта информация подводится к контроллеру 100 системы по сигналу IGF.

Переключающие элементы 61-66 предпочтительно состоят из элементов IGBT или элементов IPM, в каждый из которых встроен антипараллельный диод. Поскольку способы управления инвертором 60 и его конфигурации описаны подробно в различных источниках известного уровня техники, их подробные описания опускаются. Инвертор 60, хотя он показан как схема двухуровневого инвертора на фиг.1, может представлять собой схему инвертора с тремя уровнями или более.

Датчики 93, 94 и 95 тока, которые измеряют выходные токи от инвертора 60, предусматриваются на его выходной стороне. Значения, измеряемые каждым датчиком тока, подводятся к контроллеру 100 системы как ток IU U-фазы, ток IV V-фазы и ток IW W-фазы.

Контактор 70 на стороне электродвигателя, который представляет собой переключатель на стороне электродвигателя, предусматривается на выходной стороне датчиков 93, 94 и 95 тока для переключения электродвигателя. Контактор 70 на стороне электродвигателя состоит из контактора 70u U-фазы, контактора 70v V-фазы и контактора 70w W-фазы, и каждая из их операций переключения управляется контроллером 100 системы по его выходному сигналу MMK, и рабочее состояние каждого контактора поступает на вход контроллера 100 системы по сигналу MMKF. Подробно конфигурация этих контакторов будет описываться позднее.

Выходная сторона контактора 70 на стороне электродвигателя соединяется с синхронным электродвигателем 80 с постоянным магнитом ("электродвигателем"), который приводит в действие электромоторный железнодорожный вагон. Положение ротора электродвигателя измеряется с помощью датчика 96 вращения и поступает на вход контроллера 100 системы как сигнал положения θ. Бездатчиковое управление, которое вычисляет сигнал положения θ по напряжению и току электродвигателя 80, может использоваться без предусмотренного датчика 96 вращения.

Контакторы 10u и 10v на стороне источника питания и контакторы 70u, 70v и 70w на стороне электродвигателя описываются здесь подробно. Фиг.2 представляет собой схему, иллюстрирующую пример конфигурации контакторов 10u и 10v на стороне источников питания и контакторов 70u, 70v и 70w на стороне электродвигателя варианта осуществления 1. Как показано на фиг.2, каждый из этих контакторов состоит из главного контакта 11, который включает и выключает главную цепь, электромагнитной катушки 12, которая приводит в действие главный контакт 11, и вспомогательного контакта 13, который механически соединяет главный контакт так, чтобы он замыкался синхронно с замыканием главного контакта 11 и размыкался синхронно с его высвобождением.

Электромагнитная катушка 12 включается и выключается в ответ на сигнал K или сигнал MMK, подводимый от контроллера 100 системы, так что главный контакт 11 замыкается и размыкается с помощью движущей силы катушки. Посредством обеспечения двух различных электромагнитных катушек операции размыкания и замыкания главного контакта 11 могут осуществляться с помощью индивидуальных катушек, соответственно, или посредством обеспечения одной электромагнитной катушки, главный контакт 11 может замыкаться с помощью силы, производимой посредством запитывания катушки, и размыкаться с помощью устройства для высвобождения главного контакта, такого как пружина, когда нет силы, создаваемой посредством питания катушки.

Относительно контакторов 70u, 70v и 70w на стороне электродвигателя, они предпочтительно конфигурируются таким образом, чтобы главный контакт 11 размыкался не под действием движущей силы электромагнитной катушки 12, но под действием силы пружины или чего-либо подобного, имея в виду ситуацию, когда подача питания на катушку 12 прекращается. Это обеспечивает изоляцию электродвигателя 80 от инвертора 60, даже в случае, когда управление источником питания контроллера 100 системы становится недоступным, как будет описано ниже. Рабочее состояние главного контакта 11, детектируемое через вспомогательный контакт 13, поступает на вход контроллера 100 системы по сигналу FK или сигналу MMFK.

В то время как контакторы 10u и 10v на стороне источника питания и контакторы 70u, 70v и 70w на стороне электродвигателя описываются выше как контакторы механического типа, каждый из контакторов не ограничивается ими, постольку-поскольку он работает при переключении (включении и отключении) цепи и способен проверять работу, и может представлять собой, например, бесконтактный переключатель полупроводникового типа. Кроме того, хотя вспомогательный контакт 13 конфигурируется для синхронного замыкания с замыканием главного контакта 11 и синхронного размыкания с его размыканием, вспомогательный контакт, в противоположность этому, может конфигурироваться для синхронного размыкания с замыканием главного контакта 11 и синхронного замыкания с его размыканием. Таким образом, посредством подведения состояния вспомогательного контакта 13 на вход контроллера 100 системы, операции контакторов 10u и 10v на стороне источника питания и контакторов 70u, 70v и 70w на стороне электродвигателя могут отслеживаться постоянно, как будет описываться ниже, с помощью контроллера 100 системы, что дает возможность для детектирования аномалий контакторов.

Здесь описывается контроллер 100 системы. Контроллер 100 системы принимает извне, например из кабины водителя (не показано) электромоторного железнодорожного вагона или чего-либо подобного, сигналы, включая каждую команду режима работы для движения вперед, движения назад, движения с потреблением энергии и рекуперативного движения, команды прекращения движения и команды тормозного усилия, для управления каждым компонентом преобразователя электрической мощности, описанного выше. Контроллер 100 системы также принимает от каждого компонента сигналы, показывающие их рабочие состояния, как описано выше. С помощью такого конфигурирования контроллера 100 системы каждый компонент преобразователя электрической мощности может оптимально управляться в ответ на сигналы из кабины водителя или чего-либо подобного.

Хотя фиг.1 показывает такую конфигурацию, что одна схема преобразователя 20 соединяется со второй обмоткой трансформатора 6, и другая схема инвертора 60 соединяется с выходной стороной преобразователя 20, может конфигурироваться множеством схем, каждая из которых имеет преобразователь 20, который соединяется с вторичной обмоткой трансформатора 6, и множеством схем, каждая из которых имеет инвертор 60, который соединяется параллельно на выходной стороне преобразователя 20. Такая конфигурация может также применяться, когда вторичная обмотка трансформатора 6 разделяется на множество обмоток, к которым преобразователь 20 и инвертор 60 присоединяются индивидуально.

При такой конфигурации преобразователя электрической мощности детали аномальных явлений, которые могут, вероятно, происходить, и соответствующие меры, которые должны предприниматься, если происходят аномальные явления, будут описываться ниже.

Здесь аномальные явления классифицируются на следующие три категории для принятия различных мер в соответствии с важностью аномалий и с тем, являются ли аномалии кратковременными или нет, после того как работа преобразователя мощности прекращается посредством отключения переключающих элементов, контактора 10 на стороне источника питания, контактора 70 на стороне электродвигателя или чего-либо подобного.

Категория A: аномалия, которая дает возможность для автоматического перезапуска преобразователя мощности при условии, что прошло заранее заданное время (примерно несколько секунд) после исчезновения ситуации, которая определяется как аномалия;

Категория B: аномалия, которая дает возможность для перезапуска преобразователя мощности при условии, что исчезла ситуация, которая определяется как аномалия, а также проделывается манипуляция вручную, такая как манипулирование кнопкой перезагрузки; и

Категория C: аномалия, которая запрещает перезапуск как таковой.

Описываются причины для классификации аномалий по Категории A, Категории B и Категории C. Категория A означает аномалии, которые, как считается, происходят временно, под действием возмущения, такого как колебание напряжения воздушного провода 1, влияние или рабочие условия других электромоторных железнодорожных вагонов и проскальзывание колес. Поскольку такие аномалии не приводят к непосредственной поломке преобразователя мощности, разрешается автоматический перезапуск, который устраняет ухудшение рабочих характеристик движения электромоторного железнодорожного вагона из-за остановки преобразователя мощности.

Категория B означает аномалии, которые, вероятно, не происходят под действием рассмотренного выше возмущения, но происходят, вероятно, под действием аномалии в самом преобразователе мощности и могут дополнительно увеличить его повреждение при автоматическом перезапуске. По этой причине разрешается перезапуск посредством манипуляции вручную, то есть только тогда, когда некое лицо в явном виде выбирает перезапуск.

Категория C означает аномалии, которые очевидно увеличивают повреждение преобразователя мощности при перезапуске, и поэтому запрещает перезапуск сам по себе.

Кроме того, если аномалия, классифицируемая по Категории A, происходит заранее заданное количество раз в течение заранее заданного интервала времени, эта аномалия предпочтительно рассматривается как Категория B. Например, если аномалия Категории A происходит два раза подряд в течение трех минут, считается, что аномалия, вероятно, происходит не из-за возмущения, но в самой схеме. Поскольку повторение автоматического перезапуска м

Преобразователь электрической мощности

Патент 2401504