車輛驅動系統技術方案

本發明專利技術提供沿設置有提供第一單相交流電的第一電車線的路線和設置有提供頻率比第一單相交流電高的第二單相交流電的第二電車線的路線行駛的車輛的車輛驅動系統，車輛驅動系統能夠通過如下結構來實現：第一電力變換裝置，將從第一電車線或第二電車線提供的單相交流電變換為直流電，并輸出到直流電力線；第二電力變換裝置，將輸出到直流電力線的直流電變換為三相交流電；車輛驅動用的電動機，被提供該三相交流電；諧振濾波器，與第一電力變換裝置并聯地連接于直流電力線，在第一單相交流電的二倍的頻帶具有諧振點；電壓檢測器，檢測直流電力線的電壓；脈動抑制單元，根據電壓檢測器的檢測值來控制第二電力變換裝置的輸出，抑制疊加于三相交流電的脈動。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及車輛的驅動系統，特別是涉及抑制發生在交流電車的主變換器的跳動(ビ一ト)現象的控制技術。
技術介紹
以從交流架線供給的電力為輸入的鐵道車輛的驅動系統由將單相交流電變換為直流電的轉換器、將由轉換器所輸出的直流電變換為任意頻率的三相交流電的逆變器、以及通過由逆變器輸出的交流電而驅動的主電動機構成。此外，將連接轉換器與逆變器的直流電路稱作直流級。直流級的電壓由于對從架線供給的單相交流電壓進行全波整流而生成，因此具有交流架線頻率的2倍的頻率疊加的性質。另一方面，若由逆變器將直流電壓變換為交流電壓，則在逆變器的輸出電壓中出現逆變器基波的頻率和所述直流電壓的振動頻率的和與差的分量。特別是關于頻率的差的分量，已知逆變器基波的頻率與直流電壓的振動頻率越接近則該差的頻率分量越低，與此相應地主電動機的阻抗也下降，因而主電動機的電流在該差的頻率下出現脈動。該脈動一般被稱為跳動現象。作為抑制上述跳動現象的方法，存在設置以交流架線的2倍的頻率為諧振點的諧振濾波器的方法、通過逆變器的開關動作控制對逆變器的輸出電壓的頻率進行調節來抑制逆變器的輸出電壓的跳動現象的頻率分量的無拍頻(beatless)控制等方法。設置諧振濾波器的方法在專利文獻1(EP1288060A)中已被公開，而關于無拍頻控制，在專利文獻2(JP特開平11-164565)中公開了其構成。專利文獻專利文獻1：EP1288060A專利文獻2：JP特開平11-164565號公報
技術實現思路
但是上述各專利文獻1、2所記載的抑制跳動現象的技術中存在以下所述的課題。首先，在使用專利文獻1所記載的諧振濾波器的情況下，沿由交流架線的頻率不同的多個區間構成的路線進行行駛，以多個頻率的交流電為電源的交流電車需要搭載與各個頻率相匹配的諧振濾波器，有車上設備(諧振濾波器)大型化這樣的問題。另一方面，在使用專利文獻2所記載的無拍頻控制的情況下，若在從頻率低的交流電源接受電力供給時，不使直流級的對轉換器與逆變器進行并聯連接的平滑電容器的靜電電容足夠大，則不能抑制逆變器的輸出電壓的脈動。因此，在從頻率低的交流電源接受電力供給的情況下，為了使輸出的交流電壓穩定，需要增大直流級的平滑電容器的靜電電容，有車上設備(平滑電容器)大型化這樣的問題。用于解決課題的手段為了解決上述課題，采用專利請求范圍所記載的構成。一種車輛的車輛驅動系統，所述車輛沿設置有提供第一單相交流電的第一電車線的路線、和設置有提供頻率比所述第一單相交流電的頻率高的第二單相交流電的第二電車線的路線行駛，所述車輛驅動系統的特征在于，具備：第一電力變換裝置，其將從所述第一電車線或者所述第二電車線提供的單相交流電變換為直流電，并輸出到直流電力線；第二電力變換裝置，其將輸出到所述直流電力線的所述直流電變換為三相交流電；車輛驅動用的電動機，其被提供該三相交流電；諧振濾波器，其與所述第一電力變換裝置并聯地連接于直流電力線，在所述第一單相交流電的二倍的頻帶具有諧振點；電壓檢測器，其檢測所述直流電力線的電壓；和脈動抑制單元，其根據所述電壓檢測器的檢測值來控制所述第二電力變換裝置的輸出，抑制疊加于所述三相交流電的脈動。專利技術效果根據本專利技術，能夠實現使沿頻率不同的多個區間運行的交流電車的車上設備小型化。附圖說明圖1是表示第一實施例中的驅動系統的構成的圖。圖2是表示第二實施例的構成的圖。圖3是表示第三實施例的構成的圖。圖4是表示第一實施例中的電源頻率與平滑電容器靜電電容的關系的圖。具體實施方式以下，參照附圖對本專利技術的實施方式進行說明。【實施例1】使用圖1來說明本專利技術中的第1實施例。圖1中示出本實施例中的車輛驅動系統的構成。1是集電裝置，2是變壓器，5是轉換器，構成轉換器5的5a、5b、5c、5d是轉換器5的開關元件，6是諧振濾波器電路，構成諧振濾波器電路6的6a是諧振電抗器，6b是諧振電容器，8是平滑電容器，9是逆變器，構成逆變器9的9a、9b、9c、9d、9e、9f是逆變器9的開關元件，11是電動機，21是車輪。此外，3是測量變壓器2的二次側電壓的電壓檢測器，4是測量變壓器2的二次側電流的電流檢測器，7是測量平滑電容器8的兩端電壓的電壓檢測器，10是測量主電動機11的電流的電流檢測器。進而，22是第一交流電源，23是頻率與第一交流電源22不同的第二交流電源，24是將第一交流電源22的電力供給到車輛的第一電車線，25是將第二交流電源23的電力供給到車輛的第二電車線，26是對第一電車線24和第二電車線25進行絕緣的無電化區間，27是車輛的軌道。在本實施例中，作為一例，轉換器5設為了2電平單相全橋的電力變換裝置，逆變器9設為了2電平三相全橋的電力變換裝置，但轉換器以及逆變器也能夠由除此以外的形態的電力變換裝置例如三電平電路來構成。本驅動系統是用于使車輛加速以及減速的裝置，車輛使從第一交流電源22供給的交流電經由電車線24和軌道27、或者從第二交流電源23供給的交流電經由電車線25和軌道27而從集電裝置1以及車輪21輸入。在加速時，將該輸入的交流電由主變壓器2進行降壓，由轉換器5變換為直流電。變換為直流的電力由平滑電容器8進行平滑之后，由逆變器9逆變換為交流電，供給到主電動機11，由此通過可變速驅動使車輛加速。此外在減速時，通過主電動機11的再生制動而產生的交流電由逆變器9變換為直流電。變換為直流的電力由平滑電容器8進行平滑之后，由轉換器5逆變換為交流電，由主變壓器2升壓之后，從集電裝置返回到電車線24或者電車線25。從該頻率不同的電車線24與電車線25的哪一方正在接受電力的供給的識別能夠通過探測基于電壓檢測器3的電壓的頻率來進行，此外也可以使用車輛的位置檢測技術。作為該位置檢測單元，可以應用使用了未圖示的軌道電路的檢測單元、使用了累計車輛的速度信息而求得的行駛距離信息的檢測單元、或使用了GPS的檢測單元。后述的基于諧振濾波器以及無拍頻控制部的跳動抑制功能，能夠根據通過這樣的電壓檢測器、位置檢測技術而識別出的電源進行切換。假設電車線24的電源頻率低于電車線25的電源頻率的情況下，在判斷為從電車線25正在接受電力供給的情況下，使無拍頻控制部進行動作，進行基于無拍頻控制的脈動抑制。此外，在判斷為從電車線24正在接受電力供給的情況下，通過諧振濾波器來進行脈動抑制。在進行基于諧振濾波器的脈動抑制的情況下，由于不需要無拍頻控制，因此可以使無拍頻控制停止，但也可以不停止而照舊使其動作。接下來，該圖的100是進行轉換器5的電力變換控制的轉換器控制裝置。101是電源相位檢測器，102是正弦波產生器，103和106、108是減法器，104是電壓控制器，105是乘法器，107是電流控制器，109是PWM控制器。轉換器控制裝置100由電壓檢測器3來檢測主變壓器2的二次側電壓，由電源相位檢測器101來檢測其電氣角。正弦波產生器102基于該電氣角的信息以與電源電壓相同相位生成振幅為1的正弦波。與此并行地，由電壓檢測器7來檢測平滑電容器8的直流電壓Ed，由減法器103從直流電壓指令Ed＊中減去直流電壓Ed。電壓控制器104基于該減法運算結果，生成用于使直流電壓Ed與指令值Ed＊一致的二次電流有效值指令Is＊。由乘法器105對該指令Is＊與正弦波產生器102所產生的正弦波本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種車輛的車輛驅動系統，所述車輛沿設置有提供第一單相交流電的第一電車線的路線、和設置有提供頻率比所述第一單相交流電的頻率高的第二單相交流電的第二電車線的路線行駛，所述車輛驅動系統的特征在于，具備：第一電力變換裝置，其將從所述第一電車線或者所述第二電車線提供的單相交流電變換為直流電，并輸出到直流電力線；第二電力變換裝置，其將輸出到所述直流電力線的所述直流電變換為三相交流電；車輛驅動用的電動機，其被提供該三相交流電；諧振濾波器，其與所述第一電力變換裝置并聯地連接于直流電力線，在所述第一單相交流電的二倍的頻帶具有諧振點；電壓檢測器，其檢測所述直流電力線的電壓；和脈動抑制單元，其根據所述電壓檢測器的檢測值來控制所述第二電力變換裝置的輸出，抑制疊加于所述三相交流電的脈動。

【技術特征摘要】
2015.02.17 JP 2015-0281511.一種車輛的車輛驅動系統，所述車輛沿設置有提供第一單相交流電的第一電車線的路線、和設置有提供頻率比所述第一單相交流電的頻率高的第二單相交流電的第二電車線的路線行駛，所述車輛驅動系統的特征在于，具備：第一電力變換裝置，其將從所述第一電車線或者所述第二電車線提供的單相交流電變換為直流電，并輸出到直流電力線；第二電力變換裝置，其將輸出到所述直流電力線的所述直流電變換為三相交流電；車輛驅動用的電動機，其被提供該三相交流電；諧振濾波器，其與所述第一電力變換裝置并聯地連接于直流電力線，在所述第一單相交流電的二倍的頻帶具有諧振點；電壓檢測器，其檢測所述直流電力線的電壓；和脈動抑制單元，其根據所述電壓檢測器的檢測值來控制所述第二電力變換裝置的輸出，抑制疊加于所述三相交流電的脈動。2.根據權利要求1所述的車輛驅動系統，其特征在于，所述諧振濾波器吸收疊加于所述直流電的所述第一單相交流電的二倍的頻率分量的脈動，并且，所述脈動抑制單元控制所述第二電力變換裝置的輸出，使得抑制疊加于所述三相交流電的所述第二單相交流電的二倍的頻率分量的脈動。3.根據權利要求2所述的車輛驅動系統，其特征在于，所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杉浦徹，野崎雄一郎，立原周一，綾田昌高，
申請(專利權)人：株式會社日立制作所，
類型：發明
國別省市：日本;JP