專利名稱：電車控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及對電車的感應電動機進行驅動控制的電車控制裝置。
背景技術：
以往的具有三電平(PWM)變換器的功率變換裝置，在與三電平變換器的直流側連接的兩個濾波器電容器中具備檢測各自電壓的兩個直流電壓檢測器。然后，根據兩個直流電壓檢測器檢測的濾波器電容器的電壓，對三電平變換器進行PWM控制(例如參照專利文獻1)。
但是，若由于負載的急劇變動等原因，濾波器電容器兩端電壓高于通常值，則將對三電平變換器的半導體元件加上異常電壓。
另外，為了防止上述那樣的問題，有一種方法是與兩個濾波器電容器并聯連接由過電壓抑制用電阻器及晶閘管構成的過電壓抑制電路。它的動作原理是這樣的，若濾波器電容器的兩端電壓高于規定值，則過電壓檢測器檢測該過電壓，使晶閘管觸發導通，從而通過電壓抑制用電阻器，將濾波器電容器短路，放出濾波器電容器中儲存的能量，在規定時間后，斷開三電平變換器的電源側的交流開關，切斷續流(例如參照專利文獻2)。
但是，在該方法中，在交流開關由于故障等不能進行正常的斷開動作時，為了不導致過電壓抑制用電阻器的加熱燒壞，而必須要檢測過電壓抑制用電阻器的電流的電流檢測器，將使裝置過大。
因此，為了解決上述那樣的問題，在具有三電平(PWM))逆變器的電車控制裝置中，有一種方法是，與晶閘管并聯連接第1電壓傳感器，檢測中間直流全電壓，同時對晶閘管的誤觸發導通進行檢測。這里，與三電平逆變器的端子的負極側連接的濾波器電容器并聯連接第2電壓傳感器，檢測濾波器電容器的端電壓即下半部電壓。然后，使用由第1及第2電壓傳感器檢測的電壓值來控制三電平逆變器的脈沖寬度，使得中間直流電壓的上半部電壓與下半部電壓的值相等(例如參照專利文獻3)。
在這種情況下，與三電平逆變器的正極側連接的濾波器電容器的端電壓即上半部電壓是從與晶閘管并聯連接的第1電壓傳感器檢測出的全電壓減去與三電平逆變器的端子的負極側連接的濾波器電容器并聯連接的第2電壓傳感器檢測的下半部電壓而得到的值。但是，在第1電壓傳感器的分辨率低于第2電壓傳感器的分辨率時，根據該兩臺電壓傳感器檢測的電壓計算的上半部電壓的精度低于直接檢測的下半部電壓，其結果控制精度也降低。因此，為了利用該電壓檢測方式進行控制，則必須使電壓傳感器的分辨率按照低的分辨率。另外，對于三電平變換器也可以說是同樣的。
專利文獻1特開平11-113263號公報專利文獻2特開平7-154974號公報專利文獻3特開平8-33102號公報在以往的電車控制裝置中，為了防止對三電平逆變器及三電平變換器的半導體元件加上異常電壓，設置了過電壓抑制電路。但是，若設置過電壓抑制電路，則必須要檢測過電壓抑制用電阻器的電流的電流檢測器。另外，為了不使用電流檢測器，有一種方法是，與晶閘管并聯連接第1電壓傳感器，檢測中間直流全電壓，同時進行晶閘管誤觸發導通的檢測。但是，這種方法中的問題是，必須使電壓傳感器的分辨率按照低的分辨率。
發明內容
本發明有關的電車控制裝置，是利用從架空線供給的功率來驅動感應電動機的電車控制裝置，包括具有最大電位端及中間電位端及最小電位端、并具有連接在最大電位端與中間電位端之間的上位側電容器及連接在中間電位端與最小電位端之間的下位側電容器的直流電源裝置；具有電阻器及晶閘管、并連接在最大電位端與最小電位端之間的過電壓抑制單元；在中間電位端與最小電位端之間串聯連接的下位電壓傳感器；在電阻器和晶閘管的連接點與中間電位端之間連接的上位電壓傳感器；以及與最大電位端及中間電位端及最小電位端連接、并對感應電動機供應交流功率的三電平逆變器，利用下位電壓傳感器及上位電壓傳感器檢測的電壓，控制三電平逆變器。
根據本發明，則能夠使檢測直流電壓的上位電壓及下位電壓的兩個電壓傳感器的分辨率相同，使電壓檢測精度提高，同時能夠進行高精度的控制。
圖1所示為本發明實施形態1有關的電車控制裝置的電路構成圖(實施例1)。
圖2所示為本發明實施形態2有關的電車控制裝置的電路構成圖(實施例2)。
具體實施例方式
本發明正為了解決上述那樣的問題而提出的，目的在于提供使直流電壓的檢測精度提高的電車控制裝置。
實施例1圖1所示為本發明實施形態1的電車控制裝置的電路構成圖。在圖1中，從架空線1利用受電弓2集電的直流功率輸入到具有最大電位端A及中間電位端B及最小電位端C的三電平逆變器3，變換為交流功率，來驅動感應電動機4。另外，與三電平逆變器3并聯連接將端子間的直流電壓進行兩分壓的濾波器電容器電路5。濾波器電容器電路5由串聯連接的上位濾波器電容器6(上位側電容器)及下位濾波器電容器7(下位側電容器)構成。上位濾波器電容器6連接在三電平逆變器3的最大電位端A與中間電位端B之間，下位濾波器電容器7連接在三電平逆變器3的中間電位端B與最小電位端C之間。
這里，在圖1的構成中，由于從架空線得到直流功率，因此僅僅由串聯連接的上位濾波器電容器6及下位濾波器電容器7，構成直流電源裝置。在從架空線得到交流功率時，直流電源裝置具有變換器。
另外，在三電平逆變器3的端子側，在最大電位端A與最小電位端C之間連接具有串聯連接的電阻器8及晶閘管9的過電壓抑制單元。該單元連接成使得電阻器8位于三電平逆變器3的端子的正極側，晶閘管9位于三電平逆變器3的負極側。通過這樣，過電壓抑制單元與濾波器電容器電路5并聯連接。這里，三電平逆變器3的構成及動作與以往裝置相同。
下位電壓傳感器10連接在三電平逆變器3的端子的中間電位端B與最小電位端C之間。另外，上位電位傳感器11連接在電阻器8和晶閘管9的連接點與上位濾波器電容器6和下位濾波器電容器7的連接點之間。這里，下位電壓傳感器10和上位電壓傳感器11的連接點與三電平逆變器3的中間電位端B連接。
在這樣的電車控制裝置的電壓檢測方式中，由于電阻器8與下位電壓傳感器10及上位電壓傳感器11的內阻相比是足夠小，因此從架空線1供給的直流電壓在電阻器8上的電壓降實際上可以看作為0，可以說全電壓施加在晶閘管9上。因而，可以將下位電壓傳感器10及上位電壓傳感器11檢測的電壓值之和，看作為近似于圖1的電路中所施加的全電壓。
另外，由于下位電壓傳感器10和上位電壓傳感器11的連接點設置在三電平逆變器3的中間電位端B。因此下半部電壓施加在下位電壓傳感器10上，上半部電壓施加在上位電壓傳感器11上。該上半部電壓與上位濾波器電容器6的端子間電壓近似相等。
在因晶閘管9的故障或誤觸發導通而晶閘管9處于短路狀態時，由于濾波器電容器電路5中儲存的電荷產生放電，因此上位電壓傳感器11檢測的上半部電壓降低，所以通過監視上位電壓傳感器11檢測的上半部電壓，能夠檢測晶閘管9的故障或誤觸發導通。
為了將這樣串聯連接的兩臺電壓傳感器與晶閘管9并聯連接來檢測直流全電壓并且檢測半電壓，將與晶閘管9并聯連接的兩臺電壓傳感器的連接點與上位濾波器電容器6和下位濾波器電容器7的連接點進行連接，從而能夠使兩臺電壓傳感器的分辨率相等。
再有，不需要另外設置晶閘管9的誤觸發導通用的電流傳感器，能夠使裝置小型化。
實施例2圖2所示為本發明實施形態2的電車控制裝置的電路構成圖。在圖2中，從架空線1供給的交流功率通過變壓器12輸入到三電平變換器13，將從最大電位端及中間電位端及最小電位端輸出的直流功率，輸入到逆變器14。其它構成與實施形態1的構成相同。
在三電平變換器13中，為了將這樣串聯連接的兩臺電壓傳感器與晶閘管9并聯連接來檢測直流全電壓并且檢測半電壓，將與晶閘管9并聯連接的兩臺電壓傳感器的連接點與上位濾波器電容器6和下位濾波器電容器7的連接點進行連接，從而與實施形態1的三電平逆變器3中使用的情況相同，能夠使電壓傳感器的分辨率相同。再有，不需要設置晶閘管9的誤觸發導通用的傳感器，能夠使裝置小型化。
權利要求
1.一種電車控制裝置，利用從架空線供給的功率來驅動感應電動機，其特征在于，包括具有將所述功率進行變換后供給直流功率的最大電位端及中間電位端及最小電位端、并具有連接在所述最大電位端與所述中間電位端之間的上位側電容器及連接在所述中間電位端與所述最小電位端之間的下位側電容器的直流電源裝置；具有電阻器及晶閘管、并連接在所述最大電位端與所述最小電位端之間的過電壓抑制單元；在所述中間電位端與所述最小電位端之間串聯連接的下位電壓傳感器；在所述電阻器和所述晶閘管的連接點與所述中間電位端之間連接的上位電壓傳感器；以及與所述最大電位端及所述中間電位端及所述最小電位端連接、并對感應電動機供給交流功率的三電平逆變器，利用所述下位電壓傳感器及所述上位電壓傳感器檢測的電壓，控制所述三電平逆變器。
2.一種電車控制裝置，利用從架空線供給的功率來驅動感應電動機，其特征在于，包括將架空線供給的交流功率變換為直流功率的、具有最大電位端及中間電位端及最小電位端的三電平變換器；連接在所述最大電位端與所述中間電位端之間的上位側電容器；連接在所述中間電位端與所述最小電位端之間的下位側電容器；具有電阻器及晶閘管、并連接在所述最大電位端與所述最小電位端之間的過電壓抑制單元；在所述中間電位端與所述最小電位端之間串聯連接的下位電壓傳感器；在所述電阻器和所述晶閘管的連接點與所述中間電位端之間連接的上位電壓傳感器；以及至少與所述最大電位端及所述最小電位端連接、并對感應電動機供給交流功率的逆變器，利用所述下位電壓傳感器及所述上位電壓傳感器檢測的電壓，控制所述三電平變換器。
全文摘要
在對感應電動機進行驅動的電車控制裝置中，使直流電壓的檢測精度提高。包括具有最大電位端A及中間電位端B及最小電位端C、在最大電位端A與中間電位端B之間的上位側電容器6、以及在中間電位端B與最小電位端C之間的下位側電容器7的直流電源裝置。另外，包括具有在最大電位端A與最小電位端C之間的電阻器8及晶閘管9的過電壓抑制單元。再有，包括和在中間電位端B與最小電位端C之間的下位電壓傳感器10、電阻器8與晶閘管9的連接點、在與中間電位端B之間的上位電壓傳感器11、以及最大電位端A及中間電位端B及最小電位端C連接、并對感應電動機供給交流功率的三電平逆變器3，利用下位電壓傳感器10及上位電壓傳感器11的檢測電壓，控制三電平逆變器3。
文檔編號H02M7/12GK1878685SQ20058000120
公開日2006年12月13日 申請日期2005年4月1日 優先權日2004年8月9日
發明者永塚吉生, 松本武郎, 河本祥一 申請人:三菱電機株式會社