[发明专利]功率变换器的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及控制由电压可变、频率可变逆变器来驱动感应电动机的功率变换器的装置，尤其涉及在直流电源侧具备具有蓄电装置的直流电压产生机构，利用该直流电压产生机构所产生的功率来驱动的功率变换器的控制装置。 

背景技术

在通过电压可变、频率可变(VVVF)逆变器控制来驱动感应电动机的所谓逆变器铁道车辆中，在停止间隙不使用空气制动器(air brake)而采用仅靠电能的制动力来使铁道车辆停止的全电气停止制动器已被实际应用。 

不依赖于空气制动器而仅通过电能的制动器来得到停止力这一点，随着抑制制动靴(brake shoe)的磨耗而对于减少车辆的维修有效果，并且由于没有空气制动器的上升延迟，因此也有助于停止精度的提高。 

由此，相对于以往使用的空气制动器来说，仅通过电气制动器使铁道车辆停止有很多优点，因此如果能在铁道车辆的所有速度区域中将空气制动器置换为电气制动器，则能对制动靴的磨耗方面具有较大优点。 

但是，逆变器控制中的感应电动机的交流侧的最大输出电压由直流侧即逆变器的输入电压决定，铁道车辆中的感应电动机，如图2、图3的实线所示，使用在高速的区域交流输出电压为最大的特性，因此仅通过电能的制动会有得不到所需要的制动力的问题。 

因此，通过在制动时使感应电动机侧的电压上升，从而进行使制动力增加的试验。例如为插入电阻或电容器等的阻抗的装置，但存在不仅浪费制动时的再生能量，而且也不能得到电压的连续性的缺点。在专利文献1中所公开的例子中，没有再生能量的浪费，但也没有电压的连续性。 

专利文献1：日本特开2002-369304号公报 

发明内容

本发明的课题在于，鉴于上述情况，提供一种通过不使再生能量浪费并且也保持电压的连续性而得到必要的电气制动力的铁道车辆的驱动控制装置。 

上述课题，能够通过将具有能够处理在逆变器中流入或流出的电流的容量的蓄电装置的直流电压源串联地插入到逆变器的输入的接地侧，而实现从零开始连续地控制所产生的输出电压。 

本发明的功率变换器，从架线供给直流电力，通过具有主电路元件的电压可变、频率可变逆变器来驱动感应电动机，所述功率变换器的特征在于，具有直流电压源，该直流电压源具有插入到所述逆变器的输入侧的接地侧的可充电·放电的电力蓄电装置，该电力蓄电装置的电压施加方向与所述架线的电压施加方向相同，该直流电压源具有：在该电力蓄电装置的正极和负极间串联连接的开关元件；与该开关元件的每一个并联连接的续流二极管；和在该开关元件及该续流二极管的中点连接的电抗器，该电力蓄电装置的正极与所述架线的接地侧连接，所述电抗器与所述逆变器的输入侧的接地侧连接，按照流入到该逆变器或者从该逆变器流出的电流的方向，在使该开关元件的一方断开的状态下，通过对另一方的开关元件的接通断开的导通率进行控制，从而从零开始连续地控制该直流电压源的输出电压，控制流入到该逆变器或者从该逆变器流出的方向的电流，将该直流电压源的输出电压与该架线电压相加，作为该逆变器的输入电压进行施加。 

本发明的另一种功率变换器，从架线供给直流电力，通过具有主电路元件的电压可变、频率可变逆变器来驱动感应电动机，所述功率变换器的特征在于，具有直流电压源，该直流电压源具有插入到所述逆变器的输入侧的接地侧的可充电·放电的电力蓄电装置，该电力蓄电装置的电压施加方向与所述架线的电压施加方向相同，该直流电压源具有：在该电力蓄电装置的正极和负极间串联连接的开关元件；与该开关元件的每一个并联连接的续流二极管；和在该开关元件及该续流二极管的中点连接的电抗器，该电力蓄电装置的正极与所述逆变器的输入侧的接地侧连接，所述电抗器与所述架线的接地侧连接，按照流入到该逆变器或者从该逆变器流出的电流的方向，在使该开关元件的一方断开的状态下，通过对另一方的开关元件的接通断开的导通率进行控制，从而从零开始连续地控制该直流电压源的输出电压，控制流入到该逆变器或者从该逆变器流出的方向的电流，将该直流电压源的输出电压与该架线电压相加，作为该逆变器的输入电压进行施加。 

通过本发明，由于能够在高速侧扩大感应电动机的特性，因此实现电气制动范围扩大，制动靴的磨耗降低。此外制动力的增大也会产生再生能量的增大，电能的再生率提高，结果可实现节省能量。进而动力运行侧的特性也在高速侧扩大，从而能够期待控制性能的提高。在逆变器的接地侧插入直流电压源，具有也可不使用与架线电压对应的高压部件作为使用于电压源的部件的效果。 

附图说明