[发明专利]电动车控制装置及感应电动机的控制装置

说明书

本发明涉及由变压变频逆变器驱动感应电动机的电动车的控制装置。

近年来，将直流电变换成变压、变频交流电来驱动感应电动机的VVVF逆变器已广泛地应用在电动车中。这种情况下的输出力矩T可表示成：

TOC（V/F_INV）²·F_S……（1）

T：电动机输出力矩，

V：电动机电压

F_INV：逆变器工作频率

F_S：差频

（1）式意味着通过调整V/F_INV或差频F_S，可以控制电动机输出力矩。

作为电动车的控制方法，普遍进行恒定力矩控制。驱动电动机的普遍方法将控制区域分成V/F_INV及差频F_S分别维持恒定值，得到恒定力矩的区域（恒定力矩区域），在电压V达到最大的恒定值后保持F_S/F_INV（就是说，电动机电流I）一定，使力矩T与逆变器频率F_INV成反比的区域（恒定输出区域），电压V为最大的恒定值而且差频F_S也恒定，使力矩T与逆变器频率F_INV的两次乘方成反比的区域（特性区域）。

特开昭57-166881号公报中记载一种装置，它为了使逆变器配合感应电动机的特性而动作，在恒定力矩区域中，改变V/F_INV的值和恒力矩值本身。

但是，电动车依照其用途和目的来确定性能。例如，跑长距离的电动车和用作快车的电动车选用高速性能佳但加速性能劣的，短距离上下班用的电动车选用高速性能劣但加速性能优的。用作中距离快车的电动车则选择性能居中的车辆。

具有上述性能的电动车用于其相应的用途、目的时，没有什么问题，但是，现在的情况是，具有固定性能的电动车正用于各种用途和目的。例如，短距离上下班型电动车作中长距离快速、快车之用，中长距离快速快车型电动车作短距离上下班之用。

这样，电动车用于和其本来的性能完全相反的用途与目的之中，则第一，电动车用到了其性能差的领域里，第二，因为频繁地在性能差的领域中使用，电动机负载增大。

例如，将短距离上下班型电动车用作为中长距离电动车的情况下，电动机一般有最大容许转数，则齿轮比大的电动车在高速区域中使用的频度增大，就是说，在最大转数附近的使用时间变长。因此，电动机的寿命缩短，由于振动加大，各部件发生松弛等情况。另外，因为在高速区域内电动车的加速性能差，所以非常不经济。

再有，当设定用于中长距离的电动车用在短距离时，因为频繁地使用运行初期的加速，而导致电动机烧坏。这种情况下，通过增加电动机搭载车的比率解决这个问题，但是，这还是很不经济。

本发明的目的在于当同样的电动车用于多种用途、目的时提供一种不使电动机的负载显著增大，并能获得与其用途、目的一致的性能的电动车控制装置。

此外，本发明的另一目的在于提供一种电动车控制装置，它能对应于列车运行条件自动地改变其性能，以适合于其用途、目的。

实现上述目的的本发明的电动车控制装置包括：变压变频逆变器;由该逆变器驱动的感应电动机;调整差频以使电动机电流跟随电流指令的装置;从差频及前述感应电动机的旋转或其等效值产生前述逆变器工作频率的装置;使前述逆变器输出与逆变器工作频率成比例的电压的装置;以及，根据电动车的运行性能改变与前述逆变器工作频率或等效值相对应的前述电动车的牵引力的装置。

另外，为实现上述另一目的，本发明的电动车控制装置包括：变压变频逆变器;由该逆变器驱动的感应电动机;调整差频以使电动机电流跟随电流指令的装置;从该差频和前述感应电动机的转数或等效值产生前述逆变器的工作频率的装置;使前述逆变器输出与这逆变器工作频率成比例的电压的装置;以及具有多个与前述逆变器工作频率与输出电压的比率并产生其中任一比率的电压发生装置;具有多个对应于前述逆变器工作频率的电流指令特性曲线并产生其中任一特性曲线的电流特性曲线发生装置;存储电动车运行路线中的运行特性曲线的存储装置;检测电动车位置的装置;根据该存储装置的输出变换前述逆变器工作频率与输出电压的比率以及电流特性曲线的装置。

从前面的说明看出，通过与用途、目的相应地改变齿轮比来实现上述发明目的是不现实的。

改变与逆变器工作频率或等效值对应的牵引力的装置能够根据电动车的运行性能进行改变。藉此能够得到与用途、使用目的相应的速度-牵引力特性。