[发明专利]电力铁路车辆的控制器

说明书

本发明涉及一种电力铁路车辆的控制器，本发明尤其涉及一种用于通过逆变器，而不使用任何电动机的速度传感器，来控制驱动电力铁路车辆的电动机的控制器。

至今，在通过逆变器对感应电动机的控制中，将矢量控制系统用于控制，这需要控制响应。每一个矢量控制系统都独立地控制电动机电流的激励电流分量和扭矩电流分量。对于矢量控制系统，一般使用差频式矢量控制系统，它控制逆变器的输出频率，是基于将对应于电动机的负载扭矩的差频被加到电动机的转速检测值中。

但是，在电动机上设置速度传感器具有如此的问题，诸如，必须从速度计传感器布线到逆变器的控制器，由此升高了成本，保养传感器所需的时间无法忽略等等，故建议研制一种不需要使用任何速度传感器的控制系统，在JPA9-140200中揭示了一种控制系统的例子，在这个例子中，在得到的激励电流分量、扭矩电流分量、对于命令信号和电动机的电动机常数(它们要被控制)的基础上估算转速。

另外，在JP A-8-80082中揭示了一种为电力铁路车辆而研制的控制系统的例子。控制系统通过电流控制器输出频率的时间变化率的命令，从而逆变器的输出电流的检测值和命令值之间的差值变小，并由输出的时间积分，产生逆变器输出频率命令。但是，它是这样的，从而来自安装在电动机上的速度传感器的检测值设置为其在逆变器启动时输出频率的初值。另外，在铁路的电力铁路车辆中，铁制车轮在铁制铁道上附着地驱动，从而有特殊的现象，即，驱动的车轮滑动或移位。为了实现再次附着控制，以抑制滑动或移位，在电动机上设置速度传感器。

上述JP A9-140200中所揭示的控制系统不将速度传感器用于逆变器的控制，但是，还必须考虑常数的变化，因为对电动机的估算转速的估算是复杂的，并且驱动电动机的电动机常数用于估算中。

另外，在JP A 880082所揭示的控制系统中，速度传感器的输出处于积分器的初始化中，并处于再次附着控制中，由此，系统不完全是无速度传感器的。

本发明的一个目的是提供一种电力铁路车辆的控制器，它完全不需要设置任何安装在用于驱动电力铁路车辆的电动机上的速度传感器或转速计，并且它能够通过一个逆变器，使用简单的结构，估算电动机的转速，实现电动机的加速减速控制以及再次附着控制，这对于电力铁路车辆是必要的。

上述目的是通过电力铁路车辆的控制器达到的，它包含驱动电力铁路车辆的电动机；

将可变电压和可变频率的AC输出到所述电动机的逆变器；用于估算所述电动机的估算转速的速度估算装置；和控制装置，用于根据来自所述速度估算装置的转速的估算值控制所述逆变器，其特征在于，所述电力铁路车辆设置有至少一个自动列车控制装置，用于根据电力铁路车辆的速度信号来自动控制所述电力铁路车辆；转速计，用于检测所述电力铁路车辆的非驱动车轮的转速，以及加速度传感器，用于检测所述电力铁路车辆的加速度，并且所述速度估算装置具有用于电力铁路车辆速度信号或由此得到的检测信号估算所述电动机的转速的装置。

另外，本发明的目的是如此达到的，即，当逆变器重新启动，实现电力运行，或由惯性运作再生工作(以停止逆变器)时，提供了一个用于存储电力铁路车辆进入惯性运作时速度估算装置中的转速的估算值的装置，和一个用于根据存储的转速估算值设定在逆变器重新启动时电动机速度的估算值的装置。

另外，对于再次附着控制，可以通过用于估算电动机的转速的估算值的时间变化量(它由速度估算装置产生，并根据时间而变化)的装置，用于根据时间变化量，减小扭矩分量命令值，或者通过规定的时间函数的图案减小扭矩命令值的装置来实现。

图1是本发明的一个实施例的基本结构的方框图；

图2是本发明的速度估算单元8的结构示图；

图3是本发明的速度估算结构的另一种结构示图；

图4是本发明的速度估算单元的另一种结构示图；

图5(a)，5(b)，5(c)都是在根据本发明的逆变器重新启动时的模拟结果的曲线图；

图6是本发明的再次附着控制器10的结构示图；

图7(a)，7(b)和7(c)是在根据本发明的滑动发生时模拟结果的曲线图。

下面，将参照图1，解释本发明的一个实施例的基本结构。图1所结构由控制器的方框图示出，该控制器控制启动电力铁路车辆在铁路上行驶。虽然在图1中没有示出，一般关联的列车具有多个电力铁路车辆，它们是相互连接的，并且相应于工作/停止命令和扭矩命令通过安装在电力铁路车辆上的LAN等等，从电力铁路车辆的驱动列车的司机室被发送到每一个电力铁路车辆的控制器。