[发明专利]交流电气机车的控制装置

说明书

本发明涉及包括变换器或者逆变器的故障检测电路的交流电气机车的控制装置。特别涉及借助于在变换器或者逆变器发生故障时仅使故障的一方的控制停止并继续另一方的动作，改善交流电气机车性能的交流电气机车的控制装置。

图5是表示日本特开平7-31001号公报所记载的以往的交流电气机车的控制装置的方框结构图。

在图5中，沿着电气机车的轨道预先设置交流架线1，交流电气机车的导电弓架2与交流架线1接触。

主变压器3通过导电弓架对从交流架线受电的交流电压进行变压，并取入到车载电路中。

将脉冲宽度调制变换器(下面，简单地称为“变换器”)4连接到主变压器3的次级线圈上，并将通过导电弓架2和主变压器3从交流架线1输入的第1交流电压Va1变换成第1直流电压Vd1

滤波电容器5构成中间直流电路，并对第1直流电压Vd1进行滤波，生成第2直流电压Vd2。

逆变器6由第2直流电压Vd2生成规定频率的第2交流电压Va2，利用第2交流电压Va2驱动电机7。

变换器4和逆变器6分别内装故障检测器8和9。利用例如电流计或者电压计构成故障检测器8和9，并输出由电流值或者电压值组成的检测信号D1和D2。

故障检测电路10根据来自各故障检测器8和9的检测信号D1和D2，检测变换器4和逆变器6的故障，并在故障发生时输出故障检测信号E。

控制电路11响应于各种运转指令(未图示)和故障检测信号E，输出动作指令信号C，控制变换器4和逆变器6。

下面，对图5所示的以往的交流电气机车的控制装置的动作进行说明。

首先，从交流架线1通过导电弓架2施加在主变压器3上的交流电压，通过变压器3的次级线圈降压，并作为第1交流电压Va1输入到变换器4中。

借助于对于第1交流电压Va1进行脉冲宽度调制控制，变换器4使功率因数基本上保持在1，同时输出第1直流电压Vd1，并将第1直流电压Vd1控制成固定值。

连接在第1直流电压Vd1的输出侧上的滤波电容器5用作生成第2直流电压Vd2的直流电压源。

逆变器6根据第2直流电压Vd2，输出电压可变频率可变(VVVF)的第2交流电压Va2，驱动控制电机7。

另一方面，收装在变换器4和逆变器6中的故障检测器8和9将变换器4或者逆变器6的电流值或者电压值等的检测信号D1和D2输入到故障检测电路10中。

故障检测电路10在检测信号D1和D2表示异常值的场合，看作为发生了故障，并将故障检测信号E输入到控制电路11中。

控制电路11响应于故障检测信号E，立即断开对于变换器4和逆变器6的动作指令信号C，使交流电气机车的控制装置的动作停止。

这时，即使在变换器4或者逆变器6的仅仅任何一方发生故障的场合，也因由于动作指令信号C的断开，变换器4和逆变器6的两方的动作都停止，所以控制装置整体成为停止状态。

因此，在1列编组的电气列车中装载多台控制装置的场合，由于1台控制装置完全停止，车辆性能就降低，或者，在仅用1台控制装置运行电气列车的场合，列车自身陷入不能运行。

此外，如日本特开平8-50703号公报所示，提出了在1列编组列车的交流电气机车中装载多台与图5相同结构的控制装置，借助于在各变换器4的每个脉冲宽度调制控制中持有相位差(在2个的场合为谐波的波长λ的1／2)，在列车整体上使从各变换器4发生的谐波相互抵消，抑制对交流架线1上的交流电压的影响的技术。

但是，在这种谐波相互抵消的装载中，如果多台中的1台控制装置动作停止，则不能相互抵消由列车整体发生的谐波，谐波大幅度地增加，对交流架线1上的交流电压产生坏的影响。

此外，为了在1台控制装置故障停止的场合使谐波相互抵消，有必要重新再次设定在其余的控制装置内的各变换器4中设定的脉冲宽度调制控制的相位差。

以往的交流电气机车的控制装置如前所述、例如日本特开平7-31001号公报所记载的装置的场合，因即使仅变换器4或者逆变器6的任何一方发生故障，变换器4和逆变器6两方都停止工作，所以有车辆性能降低或者列车自身不能运行的问题。

此外，例如日本特开平8-50703号公报所记载的装置那样，在将由多台控制装置发生的谐波相互抵消那样结构的场合，当1台控制装置的动作停止时，由列车整体发生的谐波大幅度地增加，有对交流架线1的交流电压产生坏的影响的问题。

此外，为了使谐波的抵消功能恢复，有必须再次重新设定没有故障停止的其它的变换器4的脉冲宽度调制控制的相位差的问题。