[发明专利]具有交流变直流变换器的电气机车用控制系统

说明书

本发明涉及具有交流变直流变换器（AC-DCConverter）的电气机车用的控制系统，且更具体地涉及控制系统的功率因数控制器。

为了调节电气机车的速度，在交流变直流变换器中所包含的晶闸管由点火信号控制。因为交流变直流变换器产生高谐波频率的电流，该电流形成估量噪声干扰电流，必须提供一个功率因数控制器来减小估量噪声干扰电流及改进电气机车的功率因数。许多较早的提供功率因数控制器的努力方面的例子在参考文献如日本特开昭55-100037号，昭56-19305及56-42819等中已有描述。尽管这些参考文献中的某些文献揭示了有价值的概念，但现在实用的功率因数控制器需要进一步改进。

在EP-001564号专利中曾提供了一种电源变换器的功率因数改进装置，其中包括变压器;具有多个受控整流电路Rf1，Rf2的电源变换器，其交流侧与变压器的各次级绕组相连，而其直流侧则相对于直流负载作串连连接;对多个受控整流电路中的一个进行相位控制的控制装置;及改进电源变换器的功率因数的电容器组（CLC），该电容器组仅与一个次级绕组相连。该装置中首先从最大控制相位角向最小控制相位角控制整流电路Rf1，其结果是Rf1的输出电压增加，同时整流电路Rf2维持在最大控制相位角。当Rf1中的控制相位角到达其最小值时，Rf2中的控制相位角迅速变为其最小值。与此同时Rf1中的控制相位角迅速返回到其最大值，且其后开始再向其最小值进行控制。但由于在Rf1和Rf2中的控制相位角的控制区域中没有重叠的期间，其输出中会产生不希望出现的突然变化。

理想的功率因数控制器应具有三个如下特征：

（1）尺寸小，因为机车的空间很有限;

（2）将估量噪声的干扰电流减少到低于预定值的能力;及

（3）防止过补偿的能力，因过补偿会将滞后的功率因数改变成超前的功率因数。

本发明的目的是提供一种改进的功率因数控制器。

另一目的是提供尺寸小的控制系统。

另一目的是提供能有效地减小估量噪声干扰电流的控制系统。

本发明的另一目的是提供一种通过控制变换器以便能有效地减小估量噪声干扰电流的方法。

如果电气机车装有一种功率因数控制器，该控制器具有从无负载到100%负载状态的过渡期间相当好地去掉估量噪音干扰电流的能力，则功率因数控制器一般在尺寸上很大，且将出现过补偿，因而将功率因数从滞后的功率因数转变为超前的功率因数。在有串联连接的交流变直流变换器的电气机车中，机车的速度由控制变换器的每个相位控制角来进行调节。

因而，在本发明中，不管所有的电容是连到一个变换器，还是在变换器之间作不等量分配，为了有效地去除由变换器的相位控制角所产生的估量噪声干扰电流，应将功率因数控制器连到具有较大相位控制角的变换器上。因为每个变换器是独立地由不同的点火信号产生器供给具有不同相位控制角的点火信号，故当预定的机车状态被满足时转换变换器和点火信号产生器之间的连接。

图1表示本发明的一个实施例的示意图。

图2表示目前实用的交流变直流的变换器的输出电压的特性曲线。

图3表示在图1中所示的最佳实施例中的输出电压的特性曲线的例子。

图4及图5表示说明本发明的一实施例的性能的特性曲线。

图6表示说明一实施例的一些重要部分的波形的时间图。

图7表示本发明的另一实施例的示意图。

图8和图9表示对应于图4及图5，但为图7所示的实施例的一些特性曲线。

图10表示对应于图9的一些特性曲线。

图11及图12表示本发明的另一实施例的主电路部分及控制电路部分的示意图。

图13表示电气机车的工作的模型的一个例子。

图14表示在逆变器工作期间交流变直流变换器的一些特性曲线。

图15表示说明图11及图12所示的实施例的一些重要部分的波形的时间图。

图16及图17表示本发明的其他实施例的主电路部分的示意图。

图18表示图17的电路的交流变直流变换器的输出电压的特性曲线的一个例子。