[go: up one dir, main page]

RU2401504C1 - Electric power converter - Google Patents

Electric power converter Download PDF

Info

Publication number
RU2401504C1
RU2401504C1 RU2009118614/09A RU2009118614A RU2401504C1 RU 2401504 C1 RU2401504 C1 RU 2401504C1 RU 2009118614/09 A RU2009118614/09 A RU 2009118614/09A RU 2009118614 A RU2009118614 A RU 2009118614A RU 2401504 C1 RU2401504 C1 RU 2401504C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
converter
capacitor
switching elements
inverter
Prior art date
Application number
RU2009118614/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Хидетоси КИТАНАКА (JP)
Хидетоси КИТАНАКА
Original Assignee
Мицубиси Электрик Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мицубиси Электрик Корпорейшн filed Critical Мицубиси Электрик Корпорейшн
Priority to RU2009118614/09A priority Critical patent/RU2401504C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2401504C1 publication Critical patent/RU2401504C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y02T10/7241

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: hereunder is description of specific abnormalities and fault details as well as corrective measures against them which could possibly occur in electric power converters that actuate and control permanent-magnet synchronous motors. Electric power converter capable to work stably has protective function and takes adequate measures against such faults that could possibly occur. ^ EFFECT: reliability improvement. ^ 3 cl, 4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к преобразователям электрической мощности, которые приводят в действие и управляют синхронными двигателями с постоянным магнитом.The present invention relates to electric power converters that drive and control permanent magnet synchronous motors.

Уровень техникиState of the art

Синхронные электродвигатели с постоянным магнитом (далее упоминаемые просто как "электродвигатели") известны как высокоэффективные электродвигатели, по сравнению с наиболее часто используемыми обычными асинхронными электродвигателями, поскольку магнитное поле устанавливается с помощью постоянного магнита, который приводит к устранению необходимости в токе возбуждения, и ток не протекает через ротор, что приводит к отсутствию вторичных потерь в меди. В то время как асинхронные электродвигатели обычно используются в электромоторных железнодорожных вагонах, применение синхронных электродвигателей с постоянным магнитом в электромоторных железнодорожных вагонах, как выяснилось в последние годы, улучшает их эффективность.Permanent magnet synchronous motors (hereinafter referred to simply as “electric motors”) are known as highly efficient electric motors compared to the most commonly used conventional asynchronous electric motors, since the magnetic field is set using a permanent magnet, which eliminates the need for an excitation current, and the current is not flows through the rotor, which leads to the absence of secondary losses in copper. While induction motors are commonly used in electric rail cars, the use of permanent magnet synchronous motors in rail cars has been shown to improve their efficiency in recent years.

В преобразователях электрической мощности, используемых в контроллерах электромоторных железнодорожных вагонов, которые приводят в действие и управляют синхронными электродвигателями с постоянным магнитом, требуется стабильная работа, при которой возможность приостановки работы из-за отказа или поломки сводится до экстремально малой степени, для обеспечения стабильной работы электромоторных железнодорожных вагонов. Для удовлетворения такого требования, то, как защитить контроллеры силовых цепей, является наиболее важным вопросом при применении синхронных электродвигателей с постоянным магнитом в электромоторных железнодорожных вагонах. Другими словами, необходимо выяснить аномальные явления, которые могли бы, возможно, происходить в преобразователях электрической мощности, и принять соответствующие меры против этих аномалий с тем, чтобы устранить чрезвычайные приостановки работы преобразователей мощности и поддерживать преобразователи мощности без поломок.In electric power converters used in controllers of electromotor railway cars that drive and control permanent magnet synchronous motors, stable operation is required, in which the possibility of suspension of work due to failure or breakdown is reduced to an extremely small degree, to ensure stable operation of electromotor railway wagons. To meet this requirement, how to protect power circuit controllers is the most important issue when using permanent magnet synchronous motors in electric rail cars. In other words, it is necessary to find out anomalous phenomena that could possibly occur in electric power converters, and take appropriate measures against these anomalies in order to eliminate emergency suspensions of power converters and to maintain power converters without breakage.

Преобразователь электрической мощности изготавливают из большого количества электрических/электронных частей, например электронных частей, таких как датчики и микропроцессор, полупроводниковых частей, таких как переключающие элементы, электропроводящих элементов, таких как кабели и электрические шины, которые соединяют эти детали друг с другом, и изолирующих элементов. По этой причине отказ или неправильное функционирование может в принципе происходить в составляющем элементе, то есть в каждой из частей, составляющих преобразователь электрической мощности, и, в этом случае, в цепях происходят аномальные явления, такие как перегрузка по току и перегрузка по напряжению. В дополнение к этому временная перегрузка по току или перегрузка по напряжению может иногда происходить в цепях из-за колебания питающего напряжения, специфичного для электрических железных дорог, или из-за различных возмущений, связанных с вибрацией железнодорожного вагона и вибрацией рельсов.An electric power converter is made of a large number of electrical / electronic parts, for example electronic parts, such as sensors and a microprocessor, semiconductor parts, such as switching elements, conductive elements such as cables and busbars that connect these parts to each other, and insulating elements. For this reason, failure or malfunctioning can in principle occur in the constituent element, i.e. in each of the parts making up the electric power converter, and, in this case, abnormal phenomena occur in the circuits, such as overcurrent and voltage overload. In addition to this, temporary overcurrent or voltage overload can sometimes occur in circuits due to fluctuations in the supply voltage specific to electric railways, or due to various disturbances associated with vibration of a railway carriage and vibration of rails.

Кроме того, синхронные электродвигатели с постоянным магнитом, отличные от асинхронных электродвигателей, которые используются чаще всего, всегда генерируют напряжение во время вращения посредством взаимодействия с магнитным полем встроенных постоянных электромагнитов, даже без подаваемой извне электрической энергии.In addition, permanent magnet synchronous motors, other than the most commonly used asynchronous motors, always generate voltage during rotation by interacting with the magnetic field of the built-in permanent electromagnets, even without externally supplied electrical energy.

Как правило, электромоторные железнодорожные вагоны движутся вместе, с множеством вагонов, соединенных в виде поезда, и множество преобразователей электрической мощности и электродвигателей, каждый, распределенно устанавливаются на множестве вагонов. Таким образом, даже когда, например, один из преобразователей электрической мощности, среди множества преобразователей электрической мощности на поезде, случайно останавливается из-за отказа, железнодорожные вагоны могут продолжать движение с помощью других нормальных электродвигателей. С другой стороны, электродвигатель, соединенный с остановленным преобразователем электрической мощности, по-прежнему принуждается к непрерывному вращению колесами, с генерированием напряжения, пропорционального скорости его вращения.Typically, electromotor rail cars move together, with a plurality of cars connected in the form of a train, and a plurality of electric power converters and electric motors, each, are distributed on a plurality of cars. Thus, even when, for example, one of the electric power converters, among the plurality of electric power converters on a train, accidentally stops due to a failure, railway cars can continue to move using other normal electric motors. On the other hand, an electric motor connected to a stopped electric power converter is still forced to rotate the wheels continuously, generating a voltage proportional to its rotation speed.

Соответственно, в зависимости от типов отказов, происходящих в преобразователе электрической мощности во время движения железнодорожных вагонов, ток непрерывно подается к поврежденной части посредством генерируемого электродвигателем напряжения, так что поврежденная часть может дополнительно повреждаться, или это может вызывать накопление тепла.Accordingly, depending on the types of failures occurring in the electric power converter during the movement of railroad cars, current is continuously supplied to the damaged part by means of a voltage generated by the electric motor, so that the damaged part may be further damaged, or this may cause heat accumulation.

Для такого случая необходима защитная функция для предотвращения поломки преобразователя электрической мощности таким образом, что контроллер системы отслеживает сигналы от датчика напряжения, датчика тока или чего-либо подобного, предусмотренного в преобразователе электрической мощности, и, когда отслеживаемое значение, например, превосходит заранее заданное значение или что-либо подобное, контроллер системы определяет, что произошло аномальное явление, и отключает внутренние контакторы и переключающие элементы в соответствии с заранее заданными логическими правилами.For such a case, a protective function is required to prevent breakage of the electric power converter in such a way that the system controller monitors the signals from the voltage sensor, current sensor or the like provided in the electric power converter, and when the monitored value, for example, exceeds a predetermined value or something similar, the system controller determines that an abnormal phenomenon has occurred, and disconnects the internal contactors and switching elements in accordance with previously specified logical rules.

Однако неправильно отключать все контакторы и переключающие элементы в преобразователе электрической мощности, когда происходит аномальное явление, поскольку тратится время на перезапуск преобразователя электрической мощности, что замедляет временно работу железнодорожных вагонов, и количество операций контакторов и тому подобное увеличивается без необходимости, что ускоряет износ их движущихся частей. Кроме того, повреждение аномальных участков может увеличиться, если предпринимаются неправильные меры. По этой причине преобразователь электрической мощности должен иметь защитную функцию, которая делает возможным принятие правильных мер против различных типов аномальных явлений и отказов, происходящих в преобразователе электрической мощности, для предотвращения поломки преобразователя, в то же время предотвращая излишние приостановки его работы.However, it is wrong to disconnect all contactors and switching elements in the electric power converter when an abnormal phenomenon occurs, since time is spent restarting the electric power converter, which temporarily slows down the operation of railway cars, and the number of contactor operations and the like increases unnecessarily, which accelerates the wear of their moving parts. In addition, damage to abnormal areas may increase if improper measures are taken. For this reason, the electric power converter must have a protective function, which makes it possible to take the right measures against various types of abnormal phenomena and failures occurring in the electric power converter, in order to prevent the converter from breaking, while at the same time preventing unnecessary suspension of its operation.

Один из способов описывается как известный из литературы в Патентном документе 1, в котором рассматривают случай, где отказ происходит в инверторе, который приводит в действие и управляет синхронным электродвигателем с постоянным магнитом, в то время как электромоторные железнодорожные вагоны движутся, предусматриваются контакторы для отключения соединения между инвертором и синхронным электродвигателем с постоянным магнитом с тем, чтобы не вызывать дополнительного повреждения инвертора генерируемой электродвигателем электрической энергией, при этом инвертор и синхронный электродвигатель с постоянным магнитом изолируются друг от друга с помощью контакторов, когда детектируется отказ инвертора.One of the methods is described as known from the literature in Patent Document 1, in which a case is considered where a failure occurs in an inverter that drives and controls a permanent magnet synchronous electric motor while electric rail cars move, contactors are provided for disconnecting the connection between the inverter and the permanent magnet synchronous motor so as not to cause additional damage to the inverter electrically generated by the electric motor energy, while the inverter and the permanent magnet synchronous motor are isolated from each other by contactors when an inverter failure is detected.

Патентный документ 1: выложенная заявка на патент Японии №H08-182105.Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. H08-182105.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Проблемы, которые должно решать изобретениеProblems to be Solved by the Invention

В соответствии со способом Патентного документа 1, поскольку инвертор и синхронный электродвигатель с постоянным магнитом могут изолироваться друг от друга с помощью контакторов, когда детектируется отказ инвертора, можно предотвращать дальнейшее повреждение поврежденного участка, как описано выше, от электрической энергии, генерируемой электродвигателем при движении. Патентный документ 1, цитируемый выше, описывает, что контакторы, расположенные между инвертором и электродвигателем, отключаются, когда инвертор ломается, но не описывает никаких конкретных аномальных явлений, которые могли бы, возможно, происходить в каждой части, включая инвертор, преобразователь электрической мощности, ни то, как принимать меры против деталей индивидуальных аномальных явлений.According to the method of Patent Document 1, since the inverter and the permanent magnet synchronous motor can be isolated from each other by contactors when an inverter failure is detected, further damage to the damaged portion, as described above, from electric energy generated by the electric motor during movement can be prevented. Patent Document 1, cited above, describes that contactors located between the inverter and the motor are disconnected when the inverter breaks, but does not describe any specific abnormal phenomena that could possibly occur in every part, including the inverter, the electric power converter, nor how to take action against the details of individual anomalous phenomena.

Как описано выше, для стабильной службы электромоторных железнодорожных вагонов является критически важным предусмотреть наперед защитную функцию принятия правильных мер против конкретных аномальных явлений, которые могли бы, возможно, происходить в преобразователях электрической мощности. Однако с помощью предмета изобретения Патентного документа 1 является невозможным принятие мер против конкретных аномальных явлений, которые могли бы, возможно, происходить в преобразователях электрической мощности.As described above, for the stable service of electromotor railcars, it is critical to provide in advance the protective function of taking the right measures against specific anomalous phenomena that could possibly occur in electric power converters. However, using the subject matter of Patent Document 1, it is not possible to take measures against specific abnormal phenomena that could possibly occur in electric power converters.

Настоящее изобретение предназначено для решения проблемы, описанной выше, и целью настоящего изобретения является обеспечение преобразователя электрической мощности, имеющего защитную функцию, которая делает возможным принятие мер против различных аномальных явлений, которые могли бы, возможно, происходить в преобразователе электрической мощности, который приводит в действие и управляет синхронным электродвигателем с постоянным магнитом.The present invention is intended to solve the problem described above, and the aim of the present invention is to provide an electric power converter having a protective function that makes it possible to take measures against various abnormal phenomena that might possibly occur in an electric power converter that drives and controls a permanent magnet synchronous motor.

Средства для решения проблемProblem Solving Tools

Предусматривается преобразователь электрической мощности в соответствии с настоящим изобретением с преобразователем, имеющим переключающие элементы, для преобразования энергии переменного тока от источника питания переменного тока в энергию постоянного тока; с конденсатором, присоединенным параллельно на стороне постоянного тока преобразователя; с инвертором, имеющим переключающие элементы, соединенным параллельно с конденсатором, для приведения в действие и управления синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; с цепью разряда, соединенной параллельно с указанным конденсатором; с переключателем на стороне источника питания, расположенным между источником питания переменного тока и стороной переменного тока преобразователя; с переключателем на стороне электродвигателя, расположенным между инвертором и синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; с датчиком напряжения источника питания для измерения напряжения источника питания переменного тока; с датчиком напряжения на конденсаторе для измерения напряжения на конденсаторе; с датчиком входного тока для измерения переменного тока на преобразователе; с датчиком выходного тока для измерения переменного тока от инвертора; и с контроллером системы для управления переключателем на стороне источника питания, преобразователем, цепью разряда, инвертором и переключателем на стороне электродвигателя посредством приема входных сигналов от датчика напряжения источника питания, датчика напряжения на конденсаторе, датчика входного тока и датчика выходного тока, при этом контроллер системы, когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем первое заранее заданное значение, отключает все переключающие элементы преобразователя и все переключающие элементы инвертора; и когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем второе заранее заданное значение, которое является меньшим, чем первое заранее заданное значение, отключает переключатель на стороне источника питания; при этом второе заранее заданное значение устанавливается меньшим, чем первое заранее заданное преобразователем, имеющим переключающие элементы, для преобразования энергии переменного тока от источника питания переменного тока в энергию постоянного тока; с конденсатором, соединенным параллельно со стороной постоянного тока преобразователя; с инвертором, имеющим переключающие элементы и соединенным параллельно с конденсатором, для приведения в действие и управления синхронного электродвигателя с постоянным магнитом; с цепью разряда, соединенной параллельно с конденсатором; с переключателем на стороне источника питания, расположенным между источником питания переменного тока и стороной переменного тока преобразователя; с переключателем на стороне электродвигателя, расположенным между инвертором и синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; с датчиком напряжения питания для измерения напряжения источника питания переменного тока; с датчиком напряжения на конденсаторе для измерения напряжения на конденсаторе; с датчиком входного тока для измерения переменного тока в преобразователе; с датчиком выходного тока для измерения переменного тока от инвертора; и с контроллером системы для управления переключателем на стороне источника питания, преобразователем, цепью разряда, указанным и переключателем на стороне электродвигателя посредством приема входных сигналов от датчика напряжения питания, датчика напряжения на конденсаторе, датчика входного тока и датчика выходного тока, где контроллер системы, когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем первое заранее заданное значение, отключает все переключающие элементы преобразователя и все переключающие элементы инвертора; и когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или большим, чем второе заранее заданное значение, которое меньше, чем первое заранее заданное значение, отключает переключатель на стороне электродвигателя; и при этом второе заранее заданное значение устанавливается меньшим, чем первое заранее заданное значение для уменьшения количества операций переключения контактора на стороне электродвигателя.An electric power converter is provided in accordance with the present invention with a converter having switching elements for converting AC energy from an AC power source to DC energy; with a capacitor connected in parallel on the DC side of the converter; with an inverter having switching elements connected in parallel with a capacitor for driving and controlling a permanent magnet synchronous motor; with a discharge circuit connected in parallel with said capacitor; with a switch on the side of the power source located between the AC power source and the AC side of the converter; with a switch on the motor side located between the inverter and the permanent magnet synchronous motor; with a voltage sensor of the power source for measuring the voltage of the AC power source; with capacitor voltage sensor for measuring capacitor voltage; with an input current sensor for measuring alternating current on the converter; with an output current sensor for measuring alternating current from the inverter; and with a system controller for controlling the switch on the power supply side, the converter, the discharge circuit, the inverter and the switch on the motor side by receiving input signals from the voltage sensor of the power source, the voltage sensor on the capacitor, the input current sensor and the output current sensor, wherein the system controller when the voltage measured by the voltage sensor on the capacitor becomes equal to or less than the first predetermined value, it turns off all switching elements eobrazovatelya and all the switching elements of the inverter; and when the voltage measured by the capacitor voltage sensor becomes equal to or less than the second predetermined value, which is less than the first predetermined value, turns off the switch on the power supply side; wherein the second predetermined value is set smaller than the first predetermined converter having switching elements for converting alternating current energy from an alternating current power source to direct current energy; with a capacitor connected in parallel with the DC side of the converter; with an inverter having switching elements and connected in parallel with a capacitor for actuating and controlling a permanent magnet synchronous motor; with a discharge circuit connected in parallel with a capacitor; with a switch on the side of the power source located between the AC power source and the AC side of the converter; with a switch on the motor side located between the inverter and the permanent magnet synchronous motor; with a voltage sensor for measuring the voltage of the AC power source; with capacitor voltage sensor for measuring capacitor voltage; with an input current sensor for measuring alternating current in the converter; with an output current sensor for measuring alternating current from the inverter; and with a system controller for controlling a switch on the power supply side, a converter, a discharge circuit, and a switch on the motor side by receiving input signals from a supply voltage sensor, a capacitor voltage sensor, an input current sensor and an output current sensor, where the system controller when the voltage measured by the voltage sensor across the capacitor becomes equal to or less than the first predetermined value, turns off all switching elements of the converter and all switching elements of the inverter; and when the voltage measured by the voltage sensor on the capacitor becomes equal to or greater than the second predetermined value, which is less than the first predetermined value, turns off the switch on the motor side; and wherein the second predetermined value is set smaller than the first predetermined value to reduce the number of switching operations of the contactor on the motor side.

Эффект настоящего изобретенияThe effect of the present invention

Предусматривается преобразователь электрической мощности в соответствии с настоящим изобретением с преобразователем, имеющим переключающие элементы, для преобразования энергии переменного тока от источника питания переменного тока в энергию постоянного тока; с конденсатором, присоединенным параллельно на стороне постоянного тока преобразователя; с инвертором, имеющим переключающие элементы и соединенным параллельно с конденсатором, для приведения в действие и управления синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; с цепью разряда, соединенной параллельно с конденсатором; с переключателем на стороне источника питания, расположенным между источником питания переменного тока и стороной переменного тока преобразователя; с переключателем на стороне электродвигателя, расположенным между инвертором и синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; с датчиком напряжения источника питания для измерения напряжения источника питания переменного тока; с датчиком напряжения на конденсаторе для измерения напряжения на конденсаторе; с датчиком входного тока для измерения переменного тока для преобразователя; с датчиком выходного тока для измерения переменного тока от инвертора; и с контроллером системы для управления переключателем на стороне источника питания, преобразователем, цепью разряда, инвертором и переключателем на стороне электродвигателя посредством приема входных сигналов от датчика напряжения источника питания, датчика напряжения на конденсаторе, датчика входного тока и датчика выходного тока, где контроллер системы, когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем первое заранее заданное значение, отключает все переключающие элементы преобразователя и все переключающие элементы указанного инвертора; когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем второе заранее заданное значение, которое меньше, чем первое заранее заданное значение, отключает переключатель на стороне источника питания; и при этом второе заранее заданное значение является меньшим, чем первое заранее заданное значение вследствие уменьшения количества операций переключения контактора на стороне источника питания. По этой причине может быть достигнута надежная работа по защите в случае короткого замыкания и в то же время предотвращаются ненужные переключения переключателя на стороне источника питания.An electric power converter is provided in accordance with the present invention with a converter having switching elements for converting AC energy from an AC power source to DC energy; with a capacitor connected in parallel on the DC side of the converter; with an inverter having switching elements and connected in parallel with a capacitor for actuating and controlling a permanent magnet synchronous motor; with a discharge circuit connected in parallel with a capacitor; with a switch on the side of the power source located between the AC power source and the AC side of the converter; with a switch on the motor side located between the inverter and the permanent magnet synchronous motor; with a voltage sensor of the power source for measuring the voltage of the AC power source; with capacitor voltage sensor for measuring capacitor voltage; with an input current sensor for measuring alternating current for the converter; with an output current sensor for measuring alternating current from the inverter; and with a system controller for controlling a switch on the power supply side, a converter, a discharge circuit, an inverter and a switch on the electric motor side by receiving input signals from a voltage source voltage sensor, a capacitor voltage sensor, an input current sensor and an output current sensor, where the system controller, when the voltage measured by the voltage sensor on the capacitor becomes equal to or less than the first predetermined value, it turns off all switching elements of the converter the selector and all switching elements of the specified inverter; when the voltage measured by the voltage sensor on the capacitor becomes equal to or less than the second predetermined value, which is less than the first predetermined value, turns off the switch on the side of the power source; and the second predetermined value is smaller than the first predetermined value due to the reduction in the number of switching operations of the contactor on the side of the power source. For this reason, reliable protection work in the event of a short circuit can be achieved and at the same time unnecessary switching of the switch on the power supply side is prevented.

Преобразователь электрической мощности в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предусматривается с преобразователем, имеющим переключающие элементы, для преобразования энергии переменного тока от источника питания переменного тока в энергию постоянного тока; с конденсатором, соединенным параллельно со стороной постоянного тока преобразователя; с инвертором, имеющим переключающие элементы и соединенным параллельно с конденсатором, для приведения в действие и управления синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; с цепью разряда, соединенной параллельно с конденсатором; с переключателем на стороне источника питания, расположенным между источником питания переменного тока и стороной переменного тока преобразователя; с переключателем на стороне электродвигателя, расположенным между инвертором и синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; с датчиком напряжения питания для измерения напряжения источника питания переменного тока; с датчиком напряжения на конденсаторе для измерения напряжения на конденсаторе; с датчиком входного тока для измерения переменного тока в преобразователе; с датчиком выходного тока для измерения переменного тока от инвертора; и с контроллером системы для управления переключателем на стороне источника питания, преобразователем, цепью разряда, инвертором и переключателем на стороне электродвигателя посредством приема входных сигналов от датчика напряжения питания, датчика напряжения на конденсаторе, датчика входного тока и датчика выходного тока, где контроллер системы, когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем первое заранее заданное значение, отключает все переключающие элементы преобразователя и все переключающие элементы инвертора; и когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем второе заранее заданное значение, которое меньше, чем первое заранее заданное значение, отключает переключатель на стороне электродвигателя; и при этом второе заранее заданное значение является меньшим, чем первое заранее заданное значение вследствие уменьшения количества операций переключения контактора на стороне электродвигателя. По этой причине может быть достигнута надежная работа по защите в случае короткого замыкания и в то же время предотвращаются ненужные переключения переключателя на стороне электродвигателя.An electric power converter in accordance with another aspect of the present invention is provided with a converter having switching elements for converting AC energy from an AC power source to DC energy; with a capacitor connected in parallel with the DC side of the converter; with an inverter having switching elements and connected in parallel with a capacitor for actuating and controlling a permanent magnet synchronous motor; with a discharge circuit connected in parallel with a capacitor; with a switch on the side of the power source located between the AC power source and the AC side of the converter; with a switch on the motor side located between the inverter and the permanent magnet synchronous motor; with a voltage sensor for measuring the voltage of the AC power source; with capacitor voltage sensor for measuring capacitor voltage; with an input current sensor for measuring alternating current in the converter; with an output current sensor for measuring alternating current from the inverter; and with a system controller for controlling a switch on a power supply side, a converter, a discharge circuit, an inverter and a switch on a motor side by receiving input signals from a supply voltage sensor, a capacitor voltage sensor, an input current sensor and an output current sensor, where the system controller when the voltage measured by the voltage sensor on the capacitor becomes equal to or less than the first predetermined value, disconnects all switching elements of the converter and all switching elements of the inverter; and when the voltage measured by the capacitor voltage sensor becomes equal to or less than the second predetermined value, which is less than the first predetermined value, turns off the switch on the motor side; and wherein the second predetermined value is smaller than the first predetermined value due to the reduction in the number of switching operations of the contactor on the motor side. For this reason, reliable protection work in the event of a short circuit can be achieved and at the same time unnecessary switching of the switch on the motor side is prevented.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 представляет собой схему, иллюстрирующую пример конфигурации преобразователя электрической мощности, применяемую для контроллера электромоторного железнодорожного вагона, в соответствии с одним из вариантов осуществления 1 настоящего изобретения;Figure 1 is a diagram illustrating an example configuration of an electric power converter applicable to an electric motor rail car controller in accordance with one embodiment 1 of the present invention;

фиг.2 представляет собой схему, иллюстрирующую пример конфигурации контактора на стороне источника питания и контактора на стороне электродвигателя в соответствии с одним из вариантов осуществления 1;2 is a diagram illustrating an example configuration of a contactor on a power supply side and a contactor on a motor side in accordance with one embodiment 1;

фиг.3 представляет собой схему, иллюстрирующую систему заземления преобразователя электрической мощности в соответствии с одним из вариантов осуществления 1 при нормальных условиях; и3 is a diagram illustrating an earthing system of an electric power converter in accordance with one embodiment 1 under normal conditions; and

фиг.4 представляет собой схему, иллюстрирующую систему заземления преобразователя электрической мощности в соответствии с вариантом осуществления 1 в условиях замыкания на землю его главной цепи.4 is a diagram illustrating the grounding system of an electric power converter in accordance with Embodiment 1 under conditions of an earth fault of its main circuit.

Ссылочные номераReference Numbers

1: воздушный провод1: air wire

2: токоприемник2: current collector

3: колеса3: wheels

4: рельсы4: rails

5: прерыватель5: breaker

6: трансформатор6: transformer

10, 10u, 10v: контактор на стороне источника питания10, 10u, 10v: contactor on the side of the power supply

11: главный контакт11: main contact

12: электромагнитная катушка12: electromagnetic coil

13: вспомогательный контакт13: auxiliary contact

20: преобразователь20: converter

21-24: переключающие элементы21-24: switching elements

30: конденсатор30: capacitor

40: цепь заземления40: ground circuit

41, 42, 43: элемент импеданса41, 42, 43: impedance element

44: детектор замыкания на землю44: ground fault detector

50: цепь разряда50: discharge circuit

51: резистор51: resistor

52: переключающее устройство52: switching device

60: инвертор60: inverter

61-66: переключающие элементы61-66: switching elements

70, 70u, 70v, 70w: контактор на стороне электродвигателя70, 70u, 70v, 70w: motor-side contactor

80: синхронный электродвигатель с постоянным магнитом (электродвигатель)80: permanent magnet synchronous motor (electric motor)

90: датчик напряжения90: voltage sensor

91: датчик тока91: current sensor

92: датчик напряжения92: voltage sensor

93-95: датчики тока93-95: current sensors

96: датчик вращения96: rotation sensor

100: контроллер системы и100: system controller and

200: корпус преобразователя электрической мощности/корпус железнодорожного вагона.200: electric power converter housing / railway carriage housing.

Наилучший способ осуществления изобретенияBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Вариант осуществления 1Embodiment 1

Фиг.1 представляет собой схему, иллюстрирующую пример конфигурации преобразователя электрической мощности, применяемую для контроллера электромоторного железнодорожного вагона, в соответствии с вариантом осуществления 1 настоящего изобретения. Как показано на фиг.1, электрическая энергия подается в главную цепь преобразователя мощности от воздушного провода 1 (его напряжение переменного тока, как правило, равно 20-25 кВ) через токоприемник 2 и подводится на первичную сторону трансформатора 6 через прерыватель 5. Другой конец трансформатора 6 соединен с рельсами 4 с потенциалом земли через колеса 3. Отметим, что прерыватель 5 имеет способность прерывания тока повреждения, генерируемого, когда происходит короткое замыкание; с другой стороны, контактор 10 на стороне источника питания и контактор 70 на стороне электродвигателя, которые будут описываться далее, не имеют способности прерывания такого тока повреждения.1 is a diagram illustrating an example configuration of an electric power converter applicable to an electric motor railcar controller in accordance with Embodiment 1 of the present invention. As shown in figure 1, electric energy is supplied to the main circuit of the power converter from the air wire 1 (its AC voltage, as a rule, is equal to 20-25 kV) through the current collector 2 and is supplied to the primary side of the transformer 6 through the chopper 5. The other end the transformer 6 is connected to the rails 4 with the ground potential through the wheels 3. Note that the chopper 5 has the ability to interrupt the fault current generated when a short circuit occurs; on the other hand, the contactor 10 on the side of the power source and the contactor 70 on the side of the motor, which will be described later, do not have the ability to interrupt such a fault current.

Трансформатор 6 ступенчато понижает напряжение, поступающее в его первичную обмотку, для вывода на его вторичной и третичной обмотках соответствующих ступенчато пониженных напряжений. Напряжение с вторичной обмотки подается на вход преобразователя 20 через контактор 10 на стороне источника питания, который представляет собой переключатель на стороне источника питания, и через датчик 91 тока, который измеряет ток, поступающий на вход преобразователя. С другой стороны, напряжение третичной обмотки измеряется как напряжение источника питания переменного тока VS с помощью датчика 90 напряжения и поступает на вход контроллера 100 системы.The transformer 6 stepwise reduces the voltage supplied to its primary winding to output corresponding stepwise reduced voltages to its secondary and tertiary windings. The voltage from the secondary winding is supplied to the input of the converter 20 through the contactor 10 on the side of the power source, which is a switch on the side of the power source, and through a current sensor 91, which measures the current supplied to the input of the converter. On the other hand, the voltage of the tertiary winding is measured as the voltage of the AC power source VS using the voltage sensor 90 and is supplied to the input of the system controller 100.

Здесь отмечается, что датчик 90 напряжения предусматривается с целью измерения напряжения воздушного провода 1. Датчик 90 напряжения, хотя он предпочтительно располагается на стороне третичной обмотки трансформатора 6, как показано на фиг.1, из-за ослабления влияния высших гармоник от преобразователя 20, а также для простоты изоляции может располагаться не только на стороне источника питания переменного тока, то есть на стороне вторичной обмотки контактора 10 на стороне источника питания, но также и на стороне первичной обмотки трансформатора 6.It is noted here that the voltage sensor 90 is provided for measuring the voltage of the air wire 1. The voltage sensor 90, although it is preferably located on the tertiary side of the transformer 6, as shown in figure 1, due to the weakening of the influence of higher harmonics from the Converter 20, and also, for ease of isolation, it can be located not only on the side of the AC power source, that is, on the secondary side of the contactor 10 on the side of the power source, but also on the side of the primary winding a 6.

Контактор 10 на стороне источника питания располагается между вторичной обмоткой трансформатора 6 и преобразователем 20. Операция переключения контактора может управляться с помощью контроллера 100 системы по сигналу K, выводимому из него, и его рабочее состояние подводится к контроллеру 100 системы по сигналу FK. Хотя фиг.1 иллюстрирует такую конфигурацию, что две входные линии переменного тока, обе, переключаются с помощью контакторов 10u и 10v на стороне источника питания, контактор может предусматриваться на любой одной из входных линий переменного тока. Подробно конфигурация этих контакторов будет описываться позднее.The contactor 10 on the side of the power source is located between the secondary winding of the transformer 6 and the converter 20. The switching operation of the contactor can be controlled by the system controller 100 by the signal K output from it, and its operating state is supplied to the system controller 100 by the signal FK. Although FIG. 1 illustrates such a configuration that two input AC lines, both are switched by contactors 10u and 10v on the power supply side, a contactor may be provided on any one of the input AC lines. The configuration of these contactors will be described in detail later.

Датчик 91 тока измеряет входной ток IS преобразователя 20 для вывода измеренного значения на вход контроллера 100 системы. Преобразователь 20 состоит из мостовой схемы, сформированной с помощью переключающих элементов 21, 22, 23 и 24, и преобразует входное напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока посредством управления с помощью импульсно-широтной модуляции (PWM) каждого переключающего элемента в ответ на сигнал CG от контроллера 100 системы для получения на выходе преобразованного напряжения. Состояние каждого переключающего элемента вводится обратно в контроллер 100 системы по сигналу CGF. Когда происходит перегрузка по току в одном из переключающих элементов, когда управляющее напряжение для переключающих элементов уменьшается, когда детектируется избыточная температура в одном из переключающих элементов и когда работа переключающихся элементов не соответствует сигналу CG, эта информация вводится в контроллер 100 системы по сигналу CGF.A current sensor 91 measures the input current IS of the converter 20 to output the measured value to the input of the system controller 100. Converter 20 consists of a bridge circuit formed by switching elements 21, 22, 23 and 24, and converts the input AC voltage to DC voltage by means of pulse-width-modulation (PWM) control of each switching element in response to a CG signal from a system controller 100 for receiving converted voltage at the output. The state of each switching element is input back to the system controller 100 by a CGF signal. When current overload occurs in one of the switching elements, when the control voltage for the switching elements decreases, when an excessive temperature is detected in one of the switching elements, and when the operation of the switching elements does not correspond to the CG signal, this information is input to the system controller 100 by the CGF signal.

Переключающие элементы 21-24 предпочтительно изготавливают из элементов биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) или элементов модуля интеллектуального управления электропитанием (IPM), в каждый из которых встраивается антипараллельный диод. Поскольку способы управления преобразователем 20 и его конфигурации описаны подробно в различных источниках известного уровня техники, их подробные описания опускаются. Преобразователь 20, хотя на фиг.1 он показан как схема двухуровневого преобразователя, может представлять собой схему преобразователя с тремя уровнями или более.The switching elements 21-24 are preferably made from elements of insulated gate bipolar transistors (IGBTs) or elements of an intelligent power management module (IPM), in each of which an antiparallel diode is embedded. Since the control methods of the converter 20 and its configuration are described in detail in various sources of the prior art, their detailed descriptions are omitted. The converter 20, although shown in FIG. 1 as a two-level converter circuit, may be a converter circuit with three or more levels.

Выходная сторона преобразователя 20 соединяется параллельно с конденсатором 30 для сглаживания напряжения постоянного тока. Напряжение VDC конденсатора 30 измеряется с помощью датчика 92 напряжения для подачи на контроллер 100 системы.The output side of the converter 20 is connected in parallel with the capacitor 30 to smooth the DC voltage. The voltage VDC of the capacitor 30 is measured using a voltage sensor 92 for supplying to the system controller 100.

Выходная сторона преобразователя 20 дополнительно соединяется с цепью 40 заземления. Цепь 40 заземления разделяет напряжение постоянного тока VDC преобразователя 20 с помощью элементов 41 и 42 импеданса, и точка соединения элементов 41 и 42 импеданса заземляется на корпус 200 преобразователя электрической мощности/корпус железнодорожного вагона через элемент 43 импеданса. Напряжение на элементе 43 импеданса или ток через него отслеживают с помощью детектора 44 замыкания на землю, и отслеживаемое значение подается на вход контроллера 100 системы по сигналу IGS. Элементы 41 и 42 импеданса, каждый, состоят из конденсатора и резистора, или из их сочетания. Элемент 43 импеданса предпочтительно состоит из резистора.The output side of the converter 20 is additionally connected to the ground circuit 40. The ground circuit 40 separates the DC voltage of the VDC of the converter 20 using the impedance elements 41 and 42, and the connection point of the impedance elements 41 and 42 is grounded to the electric power converter housing 200 / railroad car body through the impedance element 43. The voltage on the impedance element 43 or the current through it is monitored by an earth fault detector 44, and the monitored value is supplied to the input of the system controller 100 by an IGS signal. The impedance elements 41 and 42 each consist of a capacitor and a resistor, or a combination thereof. The impedance element 43 preferably consists of a resistor.

Цепь 50 разряда, которая представляет собой средство разряда, состоящее из резистора 51 и переключающего устройства 52, предусматривается для разрядки конденсатора 30. Переключающее устройство 52 включается и отключается с помощью контроллера 100 системы по сигналу OVG на его выходе, и рабочие состояния переключателя подводятся к контроллеру 100 системы по сигналу OVF. Переключающее устройство 52 предпочтительно состоит из переключающего элемента, такого как тиристор, IGBT или IPM.The discharge circuit 50, which is a discharge means consisting of a resistor 51 and a switching device 52, is provided for discharging the capacitor 30. The switching device 52 is turned on and off by the system controller 100 at the OVG signal at its output, and the operating states of the switch are supplied to the controller 100 systems by OVF signal. The switching device 52 preferably consists of a switching element, such as a thyristor, IGBT or IPM.

Инвертор 60 предусматривается для приема напряжения постоянного тока от конденсатора 30 и преобразования его в заданное напряжение переменного тока, имеющее заданную частоту, на выходе. Инвертор 60 состоит из мостовой схемы, сформированной с помощью переключающих элементов 61, 62, 63, 64, 65 и 66, для осуществления управления с помощью PWM (импульсно-широтной модуляции) каждого переключающего элемента на основе сигнала IG от контроллера 100 системы. Состояние каждого переключающего элемента вводится обратно в контроллер 100 системы по сигналу IGF. Когда происходит перегрузка по току в одном из переключающих элементов, когда управляющее напряжение для переключающих элементов уменьшается, когда детектируется избыточная температура в одном из переключающих элементов или когда работа переключающих элементов не соответствует сигналу IG, эта информация подводится к контроллеру 100 системы по сигналу IGF.An inverter 60 is provided for receiving a DC voltage from a capacitor 30 and converting it to a predetermined AC voltage having a predetermined frequency at the output. The inverter 60 consists of a bridge circuit formed by switching elements 61, 62, 63, 64, 65, and 66, for controlling with PWM (pulse-width modulation) each switching element based on an IG signal from the system controller 100. The state of each switching element is input back to the system controller 100 by an IGF signal. When current overload occurs in one of the switching elements, when the control voltage for the switching elements decreases, when an excess temperature is detected in one of the switching elements, or when the operation of the switching elements does not correspond to the IG signal, this information is supplied to the system controller 100 by the IGF signal.

Переключающие элементы 61-66 предпочтительно состоят из элементов IGBT или элементов IPM, в каждый из которых встроен антипараллельный диод. Поскольку способы управления инвертором 60 и его конфигурации описаны подробно в различных источниках известного уровня техники, их подробные описания опускаются. Инвертор 60, хотя он показан как схема двухуровневого инвертора на фиг.1, может представлять собой схему инвертора с тремя уровнями или более.The switching elements 61-66 preferably consist of IGBT elements or IPM elements, in each of which an antiparallel diode is integrated. Since the control methods of the inverter 60 and its configuration are described in detail in various sources of the prior art, their detailed descriptions are omitted. The inverter 60, although shown as a two-level inverter circuit in FIG. 1, may be an inverter circuit with three or more levels.

Датчики 93, 94 и 95 тока, которые измеряют выходные токи от инвертора 60, предусматриваются на его выходной стороне. Значения, измеряемые каждым датчиком тока, подводятся к контроллеру 100 системы как ток IU U-фазы, ток IV V-фазы и ток IW W-фазы.Current sensors 93, 94 and 95, which measure the output currents from the inverter 60, are provided on its output side. The values measured by each current sensor are supplied to the system controller 100 as U-phase IU current, V-phase IV current and W-phase IW current.

Контактор 70 на стороне электродвигателя, который представляет собой переключатель на стороне электродвигателя, предусматривается на выходной стороне датчиков 93, 94 и 95 тока для переключения электродвигателя. Контактор 70 на стороне электродвигателя состоит из контактора 70u U-фазы, контактора 70v V-фазы и контактора 70w W-фазы, и каждая из их операций переключения управляется контроллером 100 системы по его выходному сигналу MMK, и рабочее состояние каждого контактора поступает на вход контроллера 100 системы по сигналу MMKF. Подробно конфигурация этих контакторов будет описываться позднее.A contactor 70 on the motor side, which is a switch on the motor side, is provided on the output side of the current sensors 93, 94 and 95 for switching the electric motor. The contactor 70 on the motor side consists of a U-phase contactor 70u, a V-phase contactor 70v, and a W-phase contactor 70w, and each of their switching operations is controlled by the system controller 100 by its output signal MMK, and the operational state of each contactor is input to the controller 100 systems by MMKF signal. The configuration of these contactors will be described in detail later.

Выходная сторона контактора 70 на стороне электродвигателя соединяется с синхронным электродвигателем 80 с постоянным магнитом ("электродвигателем"), который приводит в действие электромоторный железнодорожный вагон. Положение ротора электродвигателя измеряется с помощью датчика 96 вращения и поступает на вход контроллера 100 системы как сигнал положения θ. Бездатчиковое управление, которое вычисляет сигнал положения θ по напряжению и току электродвигателя 80, может использоваться без предусмотренного датчика 96 вращения.The output side of the contactor 70 on the motor side is connected to the synchronous electric motor 80 with a permanent magnet (“electric motor”), which drives an electric motor railroad car. The position of the rotor of the electric motor is measured using the sensor 96 of rotation and is input to the controller 100 of the system as a signal of position θ. A sensorless control that calculates the position signal θ from the voltage and current of the motor 80 can be used without the rotation sensor 96 provided.

Контакторы 10u и 10v на стороне источника питания и контакторы 70u, 70v и 70w на стороне электродвигателя описываются здесь подробно. Фиг.2 представляет собой схему, иллюстрирующую пример конфигурации контакторов 10u и 10v на стороне источников питания и контакторов 70u, 70v и 70w на стороне электродвигателя варианта осуществления 1. Как показано на фиг.2, каждый из этих контакторов состоит из главного контакта 11, который включает и выключает главную цепь, электромагнитной катушки 12, которая приводит в действие главный контакт 11, и вспомогательного контакта 13, который механически соединяет главный контакт так, чтобы он замыкался синхронно с замыканием главного контакта 11 и размыкался синхронно с его высвобождением.The power supply side contactors 10u and 10v and the motor side contactors 70u, 70v and 70w are described in detail here. FIG. 2 is a diagram illustrating an example configuration of contactors 10u and 10v on the side of power supplies and contactors 70u, 70v and 70w on the motor side of Embodiment 1. As shown in FIG. 2, each of these contactors consists of a main contact 11, which turns on and off the main circuit, the electromagnetic coil 12, which drives the main contact 11, and the auxiliary contact 13, which mechanically connects the main contact so that it closes synchronously with the closure of the main contact 11 and opens repented simultaneously with his release.

Электромагнитная катушка 12 включается и выключается в ответ на сигнал K или сигнал MMK, подводимый от контроллера 100 системы, так что главный контакт 11 замыкается и размыкается с помощью движущей силы катушки. Посредством обеспечения двух различных электромагнитных катушек операции размыкания и замыкания главного контакта 11 могут осуществляться с помощью индивидуальных катушек, соответственно, или посредством обеспечения одной электромагнитной катушки, главный контакт 11 может замыкаться с помощью силы, производимой посредством запитывания катушки, и размыкаться с помощью устройства для высвобождения главного контакта, такого как пружина, когда нет силы, создаваемой посредством питания катушки.The electromagnetic coil 12 is turned on and off in response to a signal K or a signal MMK supplied from the system controller 100, so that the main contact 11 closes and opens using the driving force of the coil. By providing two different electromagnetic coils, the opening and closing operations of the main contact 11 can be carried out using individual coils, respectively, or by providing a single electromagnetic coil, the main contact 11 can be closed by the force produced by energizing the coil, and opened using a release device a main contact, such as a spring, when there is no force created by powering the coil.

Относительно контакторов 70u, 70v и 70w на стороне электродвигателя, они предпочтительно конфигурируются таким образом, чтобы главный контакт 11 размыкался не под действием движущей силы электромагнитной катушки 12, но под действием силы пружины или чего-либо подобного, имея в виду ситуацию, когда подача питания на катушку 12 прекращается. Это обеспечивает изоляцию электродвигателя 80 от инвертора 60, даже в случае, когда управление источником питания контроллера 100 системы становится недоступным, как будет описано ниже. Рабочее состояние главного контакта 11, детектируемое через вспомогательный контакт 13, поступает на вход контроллера 100 системы по сигналу FK или сигналу MMFK.Regarding the motor side contactors 70u, 70v and 70w, they are preferably configured so that the main contact 11 is not opened by the driving force of the electromagnetic coil 12, but by the force of a spring or the like, bearing in mind the situation when the power supply to coil 12 is terminated. This ensures that the motor 80 is isolated from the inverter 60, even when the power source control of the system controller 100 becomes unavailable, as will be described below. The operating state of the main contact 11, detected through the auxiliary contact 13, is input to the system controller 100 by the signal FK or signal MMFK.

В то время как контакторы 10u и 10v на стороне источника питания и контакторы 70u, 70v и 70w на стороне электродвигателя описываются выше как контакторы механического типа, каждый из контакторов не ограничивается ими, постольку-поскольку он работает при переключении (включении и отключении) цепи и способен проверять работу, и может представлять собой, например, бесконтактный переключатель полупроводникового типа. Кроме того, хотя вспомогательный контакт 13 конфигурируется для синхронного замыкания с замыканием главного контакта 11 и синхронного размыкания с его размыканием, вспомогательный контакт, в противоположность этому, может конфигурироваться для синхронного размыкания с замыканием главного контакта 11 и синхронного замыкания с его размыканием. Таким образом, посредством подведения состояния вспомогательного контакта 13 на вход контроллера 100 системы, операции контакторов 10u и 10v на стороне источника питания и контакторов 70u, 70v и 70w на стороне электродвигателя могут отслеживаться постоянно, как будет описываться ниже, с помощью контроллера 100 системы, что дает возможность для детектирования аномалий контакторов.While the contactors 10u and 10v on the power supply side and the contactors 70u, 70v and 70w on the motor side are described above as mechanical type contactors, each of the contactors is not limited to them, insofar as it works when the circuit is switched (on and off) and capable of checking operation, and may, for example, be a semiconductor type proximity switch. In addition, although the auxiliary contact 13 is configured to synchronously close with the closure of the main contact 11 and synchronously open with its opening, the auxiliary contact, in contrast, can be configured to synchronously open with the closure of the main contact 11 and synchronously close with its opening. Thus, by summing the status of the auxiliary contact 13 to the input of the system controller 100, the operations of the contactors 10u and 10v on the power supply side and the contactors 70u, 70v and 70w on the motor side can be continuously monitored, as will be described below, by the system controller 100, which makes it possible to detect contactor anomalies.

Здесь описывается контроллер 100 системы. Контроллер 100 системы принимает извне, например из кабины водителя (не показано) электромоторного железнодорожного вагона или чего-либо подобного, сигналы, включая каждую команду режима работы для движения вперед, движения назад, движения с потреблением энергии и рекуперативного движения, команды прекращения движения и команды тормозного усилия, для управления каждым компонентом преобразователя электрической мощности, описанного выше. Контроллер 100 системы также принимает от каждого компонента сигналы, показывающие их рабочие состояния, как описано выше. С помощью такого конфигурирования контроллера 100 системы каждый компонент преобразователя электрической мощности может оптимально управляться в ответ на сигналы из кабины водителя или чего-либо подобного.A system controller 100 is described herein. The controller 100 of the system receives, from outside, for example, from a driver’s cabin (not shown) an electric railcar or the like, signals, including each operation mode command for moving forward, moving backward, moving with energy consumption and regenerative movement, stop motion commands and commands braking force to control each component of the electric power converter described above. The system controller 100 also receives signals from each component indicating their operating states, as described above. By such a configuration of the system controller 100, each component of the electric power converter can be optimally controlled in response to signals from a driver's cab or the like.

Хотя фиг.1 показывает такую конфигурацию, что одна схема преобразователя 20 соединяется со второй обмоткой трансформатора 6, и другая схема инвертора 60 соединяется с выходной стороной преобразователя 20, может конфигурироваться множеством схем, каждая из которых имеет преобразователь 20, который соединяется с вторичной обмоткой трансформатора 6, и множеством схем, каждая из которых имеет инвертор 60, который соединяется параллельно на выходной стороне преобразователя 20. Такая конфигурация может также применяться, когда вторичная обмотка трансформатора 6 разделяется на множество обмоток, к которым преобразователь 20 и инвертор 60 присоединяются индивидуально.Although FIG. 1 shows such a configuration that one circuit of the converter 20 is connected to the second winding of the transformer 6, and another circuit of the inverter 60 is connected to the output side of the converter 20, a plurality of circuits can be configured, each of which has a converter 20 that connects to the secondary winding of the transformer 6, and a plurality of circuits, each of which has an inverter 60, which is connected in parallel on the output side of the converter 20. This configuration can also be applied when the secondary winding tr nsformatora 6 is divided into a plurality of windings to which the converter 20 and inverter 60 are attached individually.

При такой конфигурации преобразователя электрической мощности детали аномальных явлений, которые могут, вероятно, происходить, и соответствующие меры, которые должны предприниматься, если происходят аномальные явления, будут описываться ниже.With this configuration of the electric power converter, the details of the anomalous phenomena that are likely to occur, and the corresponding measures that should be taken if anomalous events occur, will be described below.

Здесь аномальные явления классифицируются на следующие три категории для принятия различных мер в соответствии с важностью аномалий и с тем, являются ли аномалии кратковременными или нет, после того как работа преобразователя мощности прекращается посредством отключения переключающих элементов, контактора 10 на стороне источника питания, контактора 70 на стороне электродвигателя или чего-либо подобного.Here, anomalous phenomena are classified into the following three categories for taking various measures in accordance with the importance of the anomalies and whether the anomalies are short-term or not, after the operation of the power converter is stopped by disconnecting the switching elements, the contactor 10 on the side of the power source, the contactor 70 on side of an electric motor or the like.

Категория A: аномалия, которая дает возможность для автоматического перезапуска преобразователя мощности при условии, что прошло заранее заданное время (примерно несколько секунд) после исчезновения ситуации, которая определяется как аномалия;Category A: an anomaly that makes it possible to automatically restart the power converter, provided that a predetermined time has passed (about several seconds) after the disappearance of a situation that is defined as an anomaly;

Категория B: аномалия, которая дает возможность для перезапуска преобразователя мощности при условии, что исчезла ситуация, которая определяется как аномалия, а также проделывается манипуляция вручную, такая как манипулирование кнопкой перезагрузки; иCategory B: an anomaly that makes it possible to restart the power converter, provided that the situation that is defined as an anomaly disappears, and manual manipulation is also performed, such as manipulating the reset button; and

Категория C: аномалия, которая запрещает перезапуск как таковой.Category C: An anomaly that prohibits restarting as such.

Описываются причины для классификации аномалий по Категории A, Категории B и Категории C. Категория A означает аномалии, которые, как считается, происходят временно, под действием возмущения, такого как колебание напряжения воздушного провода 1, влияние или рабочие условия других электромоторных железнодорожных вагонов и проскальзывание колес. Поскольку такие аномалии не приводят к непосредственной поломке преобразователя мощности, разрешается автоматический перезапуск, который устраняет ухудшение рабочих характеристик движения электромоторного железнодорожного вагона из-за остановки преобразователя мощности.The reasons for classifying anomalies by Category A, Category B and Category C are described. Category A means anomalies that are thought to occur temporarily under the influence of disturbances such as voltage fluctuation of the overhead wire 1, the influence or operating conditions of other electromotor rail cars, and slippage wheels. Since such anomalies do not lead to a direct breakdown of the power converter, an automatic restart is allowed, which eliminates the deterioration in the performance of the movement of the electric motor railway car due to the stop of the power converter.

Категория B означает аномалии, которые, вероятно, не происходят под действием рассмотренного выше возмущения, но происходят, вероятно, под действием аномалии в самом преобразователе мощности и могут дополнительно увеличить его повреждение при автоматическом перезапуске. По этой причине разрешается перезапуск посредством манипуляции вручную, то есть только тогда, когда некое лицо в явном виде выбирает перезапуск.Category B means anomalies that probably do not occur under the influence of the above disturbance, but occur, probably, under the influence of anomalies in the power converter itself and can further increase its damage during automatic restart. For this reason, a restart is allowed through manual manipulation, that is, only when a person explicitly chooses a restart.

Категория C означает аномалии, которые очевидно увеличивают повреждение преобразователя мощности при перезапуске, и поэтому запрещает перезапуск сам по себе.Category C means anomalies that obviously increase damage to the power converter during a restart, and therefore prohibits restarting by itself.

Кроме того, если аномалия, классифицируемая по Категории A, происходит заранее заданное количество раз в течение заранее заданного интервала времени, эта аномалия предпочтительно рассматривается как Категория B. Например, если аномалия Категории A происходит два раза подряд в течение трех минут, считается, что аномалия, вероятно, происходит не из-за возмущения, но в самой схеме. Поскольку повторение автоматического перезапуска может повредить преобразователь мощности, в этом случае аномалия относится к Категории B, то есть преобразователь мощности предпочтительно перезапускается при условии, что проделывается манипуляция вручную, такая как манипуляция кнопкой перезагрузки (не показана), предусмотренной в кабине водителя, или что-либо подобное, после того как преобразователь мощности останавливается при возникновении аномалии посредством отключения переключающих элементов, контактора 10 на стороне источника питания, контактора 70 на стороне электродвигателя и тому подобное.Furthermore, if an anomaly classified by Category A occurs a predetermined number of times during a predetermined time interval, this anomaly is preferably considered Category B. For example, if a Category A anomaly occurs twice in a row within three minutes, it is considered that the anomaly probably not due to disturbance, but in the circuit itself. Since repeating an automatic restart can damage the power converter, in this case the anomaly is Category B, that is, the power converter is preferably restarted provided that manual manipulation is performed, such as manipulating the reset button (not shown) provided in the driver's cab, or or the like, after the power converter stops when an anomaly occurs by switching off the switching elements, the contactor 10 on the source side Power, contactor 70 on the side of the electric motor and the like.

Классификация каждой из аномалий перечисляется ниже.The classification of each of the anomalies is listed below.

Категория ACategory A

(1) Перегрузка по напряжению на входе (сокращение: VSOV)(1) Input overload (abbreviation: VSOV)

(2) Понижение напряжения на входе (сокращение: VSLV)(2) Input voltage reduction (abbreviation: VSLV)

(3) Перегрузка по току на входе преобразователя (сокращение: ISOC)(3) Current overload at the input of the converter (abbreviation: ISOC)

(4) Перегрузка по напряжению конденсатора (сокращение: FCOV)(4) Capacitor voltage overload (abbreviation: FCOV)

(5) Понижение напряжения на конденсаторе (сокращение: FCLV)(5) Undervoltage on the capacitor (abbreviation: FCLV)

(6) Перегрузка по току электродвигателя (сокращение: MMOC)(6) Motor overcurrent (abbreviation: MMOC)

Категория BCategory B

(7) Аномалия цепи разряда (сокращение: OVCRFF)(7) Discharge Circuit Anomaly (abbreviation: OVCRFF)

(8) Аномалия зарядки (сокращение: CHGF)(8) Charging anomaly (abbreviation: CHGF)

(9) Аномалия микрокомпьютера (сокращение: WDT)(9) Microcomputer Anomaly (abbreviation: WDT)

(10) Аномалия управляемого источника питания (сокращение: PSLV)(10) Controlled Power Supply Anomaly (abbreviation: PSLV)

(11) Дисбаланс тока электродвигателя (сокращение: PUB)(11) Motor current imbalance (abbreviation: PUB)

(12) Аномалия датчика вращения (сокращение: RSD)(12) Rotation Sensor Anomaly (abbreviation: RSD)

(13) Замыкание на землю главной цепи (сокращение: GD)(13) Ground fault of the main circuit (abbreviation: GD)

(14) Аномалия контактора (сокращение: KD)(14) Contactor Anomaly (abbreviation: KD)

Категория CCategory C

(15) Аномалия переключающего элемента преобразователя (сокращение: IPMFDC)(15) Converter Switch Element Anomaly (Short: IPMFDC)

(16) Аномалия переключающего элемента инвертора (сокращение: IPMFDI)(16) Inverter switching element anomaly (abbreviation: IPMFDI)

Способы определения каждой аномалии и принятие мер против них будут описываться ниже.Methods for determining each anomaly and taking action against them will be described below.

(1) Перегрузка по напряжению на входе (сокращение: VSOV)(1) Input overload (abbreviation: VSOV)

Когда значение напряжения VS, измеренное датчиком 90 напряжения, становится равным или более высоким, чем заранее заданное значение, контроллер 100 системы определяет напряжение как перегрузку по напряжению на входе (далее упоминается как "VSOV"). Считается, что это явление происходит из-за временного увеличения напряжения в связи с возмущением на стороне источника питания.When the voltage value VS measured by the voltage sensor 90 becomes equal to or higher than a predetermined value, the system controller 100 determines the voltage as an overload by the input voltage (hereinafter referred to as "VSOV"). It is believed that this phenomenon occurs due to a temporary increase in voltage due to a disturbance on the side of the power source.

Контроллер 100 системы, когда детектирует "VSOV", отключает переключающие элементы 21-24 преобразователя 20 по сигналу CG для остановки их операций переключения, для предотвращения их повреждения. В то же время, контроллер системы также отключает переключающие элементы 61-66 инвертора 60 по сигналу IG, поскольку отключение переключающих элементов 21-24 не дает конденсатору 30 поддерживать напряжение VDC.The system controller 100, when it detects a “VSOV,” disables the switching elements 21-24 of the converter 20 by a signal CG to stop their switching operations, to prevent damage to them. At the same time, the system controller also turns off the switching elements 61-66 of the inverter 60 by the IG signal, since turning off the switching elements 21-24 prevents the capacitor 30 from supporting the VDC voltage.

Если преобразователь 20 продолжает оставаться в своем остановленном состоянии, напряжение VDC конденсатора 30 может упасть ниже максимального напряжения, генерируемого электродвигателем 80. В этом случае конденсатор 30 заряжается посредством напряжения, генерируемого электродвигателем 80, через диоды переключающих элементов 61-66, так что напряжение VDC становится равным максимальному генерируемому напряжению. Однако, поскольку максимальное генерируемое напряжение электродвигателя 80 при максимальной скорости электромоторного железнодорожного вагона, как правило, устанавливается как более низкое, чем максимальное приемлемое значение напряжения VDC, определяемое по напряжению, которое могут выдерживать переключающие элементы 21-24 и переключающие элементы 61-66, преобразователь мощности не получает повреждений. Соответственно, контактор 70 на стороне электродвигателя может оставаться в состоянии 'включено'.If the converter 20 continues to remain in its stopped state, the voltage VDC of the capacitor 30 may drop below the maximum voltage generated by the electric motor 80. In this case, the capacitor 30 is charged by the voltage generated by the electric motor 80 through the diodes of the switching elements 61-66, so that the voltage VDC becomes equal to the maximum generated voltage. However, since the maximum generated voltage of the electric motor 80 at the maximum speed of the electric motor railway car is usually set to lower than the maximum acceptable voltage VDC, determined by the voltage that the switching elements 21-24 and the switching elements 61-66 can withstand, the converter power does not get damaged. Accordingly, the contactor 70 on the motor side can remain in the on state.

В этом случае контактор 70 на стороне электродвигателя может, разумеется, отключаться. Однако это не является предпочтительным, поскольку контактор 70 осуществляет механическое действие, и, следовательно, частое переключение контактора приводит к износу его контактов и приводного механизма, сокращая срок его использования. Отключение контактора 70 также не является предпочтительным, поскольку шаги для его включения, необходимые для перезапуска преобразователя мощности, делают время перезапуска больше.In this case, the contactor 70 on the motor side can, of course, be switched off. However, this is not preferable, since the contactor 70 performs a mechanical action, and therefore, frequent switching of the contactor leads to wear of its contacts and the drive mechanism, shortening its useful life. Disconnecting the contactor 70 is also not preferable, since the steps for turning it on necessary to restart the power converter make the restart time longer.

Если максимальное напряжение, генерируемое электродвигателем 80 при максимальной скорости электромоторного железнодорожного вагона, выше, чем максимальное приемлемое значение напряжения VDC конденсатора 30, определяемое по напряжению, которое могут выдерживать переключающие элементы 21-24 и переключающие элементы 61-66, контактор 70 на стороне электродвигателя отключается.If the maximum voltage generated by the electric motor 80 at the maximum speed of the electric railcar is higher than the maximum acceptable voltage VDC of the capacitor 30, determined by the voltage that the switching elements 21-24 and the switching elements 61-66 can withstand, the contactor 70 on the motor side is turned off .

(2) Понижение напряжения на входе (сокращение: VSLV)(2) Input voltage reduction (abbreviation: VSLV)

Когда значение напряжения VS, измеряемое датчиком 90 напряжения, становится равным или меньшим, чем заранее заданное значение, контроллер 100 системы определяет, что происходит отказ питания в воздушном проводе 1, и определяет напряжение как понижение напряжения на входе (далее упоминается как "VSLV"). Считается, что это явление происходит из-за повреждения питания или аномального падения напряжения воздушного провода 1.When the voltage value VS measured by the voltage sensor 90 becomes equal to or less than a predetermined value, the system controller 100 determines that a power failure occurs in the overhead wire 1, and determines the voltage as an input voltage reduction (hereinafter referred to as "VSLV") . It is believed that this phenomenon occurs due to power failure or an abnormal voltage drop in the overhead wire 1.

Контроллер 100 системы, когда детектируется "VSLV", принимает меры, сходные с мерами против "VSOV", для предотвращения обратного приложения воздушного провода 1 с напряжением от преобразователя 20. Контактор 70 на стороне электродвигателя может также оставаться в состоянии 'включено', подобно случаю с "VSOV".The system controller 100, when "VSLV" is detected, takes measures similar to the measures against "VSOV" to prevent the reverse application of the air wire 1 with voltage from the converter 20. The contactor 70 on the motor side can also remain in the on state, similar to the case with "VSOV".

(3) Перегрузка по току на входе преобразователя (сокращение: ISOC)(3) Current overload at the input of the converter (abbreviation: ISOC)

Когда значение тока IS, измеренное датчиком 91 тока, становится равным или большим, чем заранее заданное значение, контроллер 100 системы определяет входной ток преобразователя 20 как избыточно большой и определяет ток как перегрузку по току на входе преобразователя (далее упоминается как "ISOC"). Считается, что это явление происходит из-за возмущения, такого как внезапное изменение напряжения воздушного провода 1, аномалия в управлении преобразователем 20, аномалия переключающих элементов 21-24 и отказ из-за короткого замыкания в части главной цепи вокруг входного и выходного узлов преобразователя 20.When the current value IS measured by the current sensor 91 becomes equal to or greater than a predetermined value, the system controller 100 determines the input current of the converter 20 as excessively large and determines the current as current overload at the input of the converter (hereinafter referred to as “ISOC”). It is believed that this phenomenon occurs due to a disturbance, such as a sudden change in the voltage of the air wire 1, an anomaly in the control of the converter 20, an anomaly in the switching elements 21-24 and a failure due to a short circuit in the main circuit around the input and output nodes of the converter 20 .

Контроллер 100 системы, когда детектируется "ISOC", отключает переключающие элементы 21-24 преобразователя 20 по сигналу CG для остановки их операций переключения, так что они не выходят из строя из-за перегрузки по току. Контроллер системы также отключает переключающие элементы 61-66 инвертора 60 по сигналу IG, поскольку отключение переключающих элементов 21-24 не дает конденсатору 30 поддерживать напряжение VDC. Контроллер системы также отключает контактор 10 на стороне источника питания по сигналу K, если перегрузка по току вызывается неправильным функционированием переключающих элементов 21-24 (в состоянии, не позволяющем работу для переключения в соответствии с сигналом CG), из-за короткого замыкания в них или из-за повреждения из-за короткого замыкания в части главной цепи вокруг входного и выходного узлов преобразователя 20, поскольку является сложным надежное предотвращение перегрузки по току только посредством отключения переключающих элементов 21-24.The system controller 100, when "ISOC" is detected, disables the switching elements 21-24 of the converter 20 by the CG signal to stop their switching operations, so that they do not fail due to overcurrent. The system controller also turns off the switching elements 61-66 of the inverter 60 according to the IG signal, since turning off the switching elements 21-24 prevents the capacitor 30 from supporting the VDC voltage. The system controller also disconnects the contactor 10 on the side of the power source by signal K, if overcurrent is caused by the malfunctioning of switching elements 21-24 (in a state that does not allow operation for switching in accordance with the signal CG), due to a short circuit in them or due to damage due to a short circuit in the main circuit around the input and output nodes of the converter 20, since it is difficult to reliably prevent overcurrent only by disconnecting the switching elements ntov 21-24.

Считается, что "ISOC" вызывается в основном таким возмущением, как внезапное изменение напряжения воздушного провода 1. Поскольку оба конца конденсатора 30 не замыкаются накоротко, за исключением случая, когда короткое замыкание происходит одновременно в переключающем элементе в верхнем плече и в переключающем элементе в нижнем плече преобразователя 20, или когда отказ из-за короткого замыкания происходит на его выходной стороне, ток не протекает в преобразователь со стороны электродвигателя 80. По этой причине контактор 70 на стороне электродвигателя не отключается.It is believed that "ISOC" is caused mainly by such a disturbance as a sudden change in voltage of the air wire 1. Since both ends of the capacitor 30 are not short-circuited, unless a short circuit occurs simultaneously in the switching element in the upper arm and in the switching element in the lower the shoulder of the converter 20, or when a fault due to a short circuit occurs on its output side, no current flows to the converter from the motor 80. For this reason, the contactor 70 on the electric side vigatelya not disabled.

В случае если короткое замыкание происходит одновременно в переключающем элементе в верхнем плече и в переключающем элементе в нижнем плече преобразователя 20, или отказ из-за короткого замыкания происходит на его выходной стороне, напряжение VDC конденсатора 30 быстро уменьшается, как описывается далее. Поскольку контактор 70 на стороне электродвигателя отключается при детектировании такого резкого уменьшения, преобразователь мощности может быть защищенным даже в такой ситуации.In the event that a short circuit occurs simultaneously in the switching element in the upper arm and in the switching element in the lower arm of the converter 20, or a failure due to a short circuit occurs on its output side, the voltage VDC of the capacitor 30 decreases rapidly, as described below. Since the contactor 70 on the motor side is turned off when such a sharp decrease is detected, the power converter can be protected even in such a situation.

Хотя напряжение VDC конденсатора 30 может упасть ниже максимального напряжения, генерируемого электродвигателем 80, если преобразователь 20 продолжает оставаться в его остановленном состоянии, контактор 70 на стороне электродвигателя может оставаться в состоянии 'включено', как рассмотрено выше.Although the voltage VDC of the capacitor 30 may drop below the maximum voltage generated by the motor 80, if the converter 20 continues to remain in its stopped state, the contactor 70 on the motor side may remain in the on state, as discussed above.

(4) Перегрузка по напряжению конденсатора (сокращение: FCOV)(4) Capacitor voltage overload (abbreviation: FCOV)

Когда значение напряжения VDC, измеряемое датчиком 92 напряжения, становится равным или большим, чем заранее заданное значение, контроллер 100 системы определяет напряжение конденсатора 30 как избыточно большое и определяет напряжение как перегрузку по напряжению конденсатора (далее упоминается как "FCOV"). Считается, что это явление происходит, когда напряжение VDC конденсатора 30 не может нормально управляться из-за аномального управления преобразователем 20, или происходит из-за временного возмущения со стороны источника питания.When the voltage value VDC measured by the voltage sensor 92 becomes equal to or greater than a predetermined value, the system controller 100 determines the voltage of the capacitor 30 as excessively large and determines the voltage as an overload by the voltage of the capacitor (hereinafter referred to as “FCOV”). It is believed that this phenomenon occurs when the voltage VDC of the capacitor 30 cannot be controlled normally due to the abnormal control of the converter 20, or occurs due to a temporary disturbance on the part of the power source.

Контроллер 100 системы, когда детектируется "FCOV", отключает переключающие элементы 21-24 преобразователя 20 и переключающие элементы 61-66 инвертора 60 по сигналу CG и сигналу IG, соответственно, для остановки их операций переключения, так что они не выходят из строя под действием напряжения конденсатора VDC, если оно превышает напряжения, которые могут выдержать эти элементы. В это же время, контроллер системы включает цепь 50 разряда по сигналу OVG для разрядки конденсатора 30 через переключающее устройство 52 и резистор 51.The system controller 100, when “FCOV” is detected, disables the switching elements 21-24 of the converter 20 and the switching elements 61-66 of the inverter 60 by the CG signal and the IG signal, respectively, to stop their switching operations, so that they do not fail under the action VDC capacitor voltage, if it exceeds the voltage that these elements can withstand. At the same time, the system controller includes a discharge circuit 50 by an OVG signal to discharge the capacitor 30 through a switching device 52 and a resistor 51.

В этом случае, когда напряжение VDC конденсатора 30 становится ниже, чем напряжение на стороне источника питания преобразователя 20, ток протекает в конденсатор 30 и включенную цепь 50 разряда со стороны источника питания через антипараллельные диоды, встроенные в переключающие элементы 21-24 преобразователя 20, при этом резистор 51 мог бы быть поврежден из-за нагрева. По этой причине контактор 10 на стороне источника питания отключается по сигналу K.In this case, when the voltage VDC of the capacitor 30 becomes lower than the voltage on the power supply side of the converter 20, current flows into the capacitor 30 and the connected discharge circuit 50 from the power supply side through antiparallel diodes built into the switching elements 21-24 of the converter 20, at this, the resistor 51 could be damaged due to heat. For this reason, the contactor 10 on the side of the power source is turned off by signal K.

Подобным же образом, когда напряжение VDC становится ниже, чем максимальное напряжение, генерируемое электродвигателем 80, ток протекает в конденсатор 30 и цепь 50 разряда со стороны электродвигателя 80 через антипараллельные диоды, встроенные в переключающие элементы 61-66 инвертора 60, при этом резистор 51 мог бы быть поврежден из-за нагрева. По этой причине контактор 70 на стороне электродвигателя отключается по сигналу MMK.Similarly, when the voltage VDC becomes lower than the maximum voltage generated by the motor 80, current flows into the capacitor 30 and the discharge circuit 50 from the side of the motor 80 through antiparallel diodes built into the switching elements 61-66 of the inverter 60, while the resistor 51 could would be damaged due to heat. For this reason, the contactor 70 on the motor side is switched off by the signal MMK.

(5) Понижение напряжения конденсатора (сокращение: FCLV)(5) Undervoltage of the capacitor (abbreviation: FCLV)

Когда значение напряжения VDC, измеряемое датчиком 92 напряжения, становится равным или более низким, чем первое заранее заданное значение, контроллер 100 системы определяет напряжение VDC конденсатора 30 как избыточно низкое и определяет напряжение как понижение напряжения конденсатора (далее упоминается как "FCLV"). Считается, что это явление происходит в основном в ситуациях, где напряжение воздушного провода 1 падает из-за большого значения его импеданса, например, когда электромоторный железнодорожный вагон движется далеко от трансформаторной подстанции, которая подает энергию на воздушный провод 1, или когда, одновременно, другой электромоторный железнодорожный вагон при движении с потреблением энергии находится на том же воздушном проводе, от которого вагон получает электрическую энергию.When the value of the VDC voltage measured by the voltage sensor 92 becomes equal to or lower than the first predetermined value, the system controller 100 determines the voltage VDC of the capacitor 30 as excessively low and determines the voltage as a voltage reduction of the capacitor (hereinafter referred to as "FCLV"). It is believed that this phenomenon occurs mainly in situations where the voltage of the overhead wire 1 drops due to the high value of its impedance, for example, when an electromotor railway car moves far from the transformer substation that supplies energy to the overhead wire 1, or when, simultaneously, another electromotor railway carriage, when driving with energy consumption, is located on the same air wire from which the carriage receives electric energy.

Контроллер 100 системы, когда детектируется "FCLV", отключает переключающие элементы 21-24 и переключающие элементы 61-66 по сигналу CG и сигналу IG, соответственно, для остановки их операций переключения, для предотвращения дальнейшего падения напряжения конденсатора VDC, и подавляет падение напряжения VDC конденсатора 30 посредством уменьшения потребления энергии электродвигателем 80.The system controller 100, when "FCLV" is detected, disables the switching elements 21-24 and the switching elements 61-66 by the CG signal and the IG signal, respectively, to stop their switching operations, to prevent further voltage drop of the capacitor VDC, and suppresses the voltage drop VDC capacitor 30 by reducing energy consumption of the electric motor 80.

Когда падение напряжения VDC конденсатора 30 вызывается изменением импеданса воздушного провода 1, как рассмотрено выше, падение напряжения конденсатора VDC может подавляться с помощью рассмотренной выше операции. Однако если короткое замыкание происходит на обоих концах конденсатора 30 или по соседству с ними, а затем напряжение VDC конденсатора 30 уменьшается из-за разрядки, даже рассмотренная выше операция не может исключить падение напряжения конденсатора VDC. В этом случае напряжение VDC дополнительно понижается ниже, чем первое заранее заданное значение. Когда напряжение конденсатора VDC понижается ниже напряжения со стороны источника питания преобразователя 20, ток протекает в конденсатор 30 со стороны источника питания через внутренние антипараллельные диоды переключающих элементов 21-24 преобразователя 20, при этом ток поступает на короткозамкнутый участок, так что преобразователь мощности мог бы быть поврежден из-за нагрева. По этой причине, когда напряжение конденсатора VDC понижается ниже, чем второе заранее заданное значение, которое устанавливается более низким, чем первое заранее заданное значение, контактор 10 на стороне источника питания также отключается по сигналу K.When the voltage drop VDC of the capacitor 30 is caused by a change in the impedance of the air wire 1, as discussed above, the voltage drop of the capacitor VDC can be suppressed using the above operation. However, if a short circuit occurs at or adjacent to both ends of the capacitor 30, and then the voltage VDC of the capacitor 30 decreases due to discharge, even the above operation cannot preclude the voltage drop of the capacitor VDC. In this case, the voltage VDC is further reduced lower than the first predetermined value. When the voltage of the VDC capacitor drops below the voltage from the power supply side of the converter 20, current flows into the capacitor 30 from the power supply side through the internal antiparallel diodes of the switching elements 21-24 of the converter 20, while the current flows to the short-circuited section, so that the power converter could be damaged due to heat. For this reason, when the voltage of the capacitor VDC drops lower than the second predetermined value, which is set lower than the first predetermined value, the contactor 10 on the side of the power supply is also turned off by the signal K.

Кроме того, если напряжение VDC конденсатора 30 понижается ниже, чем максимальное напряжение, генерируемое электродвигателем 80, ток протекает в конденсатор 30 со стороны электродвигателя 80 через внутренние антипараллельные диоды переключающих элементов 61-66 инвертора 60, при этом ток поступает на короткозамкнутый участок, так что преобразователь мощности может быть поврежден из-за нагрева. По этой причине, когда напряжение конденсатора VDC понижается ниже, чем второе заранее заданное значение, контактор 70 на стороне электродвигателя также отключается по сигналу MMK.In addition, if the voltage VDC of the capacitor 30 drops lower than the maximum voltage generated by the electric motor 80, the current flows into the capacitor 30 from the motor 80 through the internal anti-parallel diodes of the switching elements 61-66 of the inverter 60, while the current flows to the short-circuited section, so The power converter may be damaged due to heat. For this reason, when the voltage of the capacitor VDC drops lower than the second predetermined value, the contactor 70 on the motor side is also turned off by the signal MMK.

Второе заранее заданное значение для отключения контактора 10 со стороны источника питания и значение для отключения контактора 70 на стороне электродвигателя могут устанавливаться как значения, отличные друг от друга. Кроме того, условия, необходимые для отключения контактора 10 на стороне источника питания и контактора 70 на стороне электродвигателя, могут изменяться, основываясь на напряжении со стороны источника питания VS или на скорости вращения электродвигателя 80. Например, когда электродвигатель 80 вращается при низкой скорости, второе заранее заданное значение устанавливается как более низкое значение, поскольку низкое напряжение, генерируемое электродвигателем 80, делает возможным соответствующее низкое значение напряжения конденсатора VDC, при котором контактор 70 на стороне электродвигателя должен отключаться. С помощью такого способа количество операций переключения контактора 10 на стороне источника питания и контактора 70 на стороне электродвигателя может быть уменьшено из-за уменьшения случаев, когда они должны работать, делая возможным подавление износа движущихся частей контакторов и, по этой причине, продление их сроков работы.The second predetermined value for disabling the contactor 10 on the power supply side and the value for disabling the contactor 70 on the motor side can be set as values different from each other. In addition, the conditions necessary to turn off the contactor 10 on the side of the power supply and the contactor 70 on the side of the electric motor can vary based on the voltage from the side of the power supply VS or the rotational speed of the electric motor 80. For example, when the electric motor 80 rotates at low speed, the second the predetermined value is set to a lower value since the low voltage generated by the motor 80 makes it possible to correspondingly low the voltage of the capacitor VDC, pr which contactor 70 on the side of the motor must be switched off. Using this method, the number of switching operations of the contactor 10 on the side of the power supply and the contactor 70 on the side of the motor can be reduced due to the reduction of the cases when they should work, making it possible to suppress the wear of the moving parts of the contactors and, for this reason, extend their service life .

(6) Перегрузка по току электродвигателя (сокращение: MMOC)(6) Motor overcurrent (abbreviation: MMOC)

Когда любое значение токов IU, IV и IW, измеренное датчиками 93, …, 95 тока, становится заранее заданным значением или превышает его, контроллер 100 системы определяет ток электродвигателя как избыточно большой и определяет ток как перегрузку по току электродвигателя (далее упоминается как "MMOC"). Считается, что это явление происходит из-за временного возмущения, такого как короткое замыкание между выходными линиями инвертора 60, короткого замыкания обмоток электродвигателя 80, нарушения функционирования управления инвертором 60 и внезапного изменения напряжения источника питания.When any value of currents IU, IV, and IW, measured by current sensors 93, ..., 95, becomes a predetermined value or exceeds it, the system controller 100 determines the current of the motor as excessively large and determines the current as current overload of the motor (hereinafter referred to as "MMOC "). It is believed that this phenomenon occurs due to a temporary disturbance, such as a short circuit between the output lines of the inverter 60, a short circuit of the motor windings 80, a malfunction of the control of the inverter 60, and a sudden change in the voltage of the power source.

Когда контроллер 100 системы детектирует "MMOC", в частности, если это вызывается коротким замыканием между выходными линиями инвертора 60, ток, вызываемый напряжением, генерируемым электродвигателем 80, мог бы протекать в короткозамкнутом участке и увеличивать ее повреждение. По этой причине контроллер системы отключает переключающие элементы 61-66 инвертора 60 по сигналу IG для остановки их операций переключения и затем отключает контактор 70 на стороне электродвигателя по сигналу MMK.When the system controller 100 detects an “MMOC”, in particular if this is caused by a short circuit between the output lines of the inverter 60, a current caused by the voltage generated by the electric motor 80 could flow in the short-circuited section and increase its damage. For this reason, the system controller disconnects the switching elements 61-66 of the inverter 60 by the IG signal to stop their switching operations and then disconnects the contactor 70 on the motor side by the MMK signal.

Переключающие элементы 21-24 преобразователя 20 и контактора 10 на стороне источника питания могут также отключаться по сигналу CG и сигналу K, соответственно, для остановки их операций переключения.The switching elements 21-24 of the converter 20 and the contactor 10 on the side of the power supply can also be switched off by a signal CG and a signal K, respectively, to stop their switching operations.

(7) Аномалия цепи разряда (сокращение: OVCRFF)(7) Discharge Circuit Anomaly (abbreviation: OVCRFF)

Контроллер 100 системы, когда сигнал обратной связи OVF поступает на его вход от переключающего устройства 52 цепи 50 разряда, показывает аномалию переключающего устройства 52, определяет аномалию как аномалию цепи разряда (далее упоминается как "OVCRFF"). Аномалия переключающего устройства 52 обозначает любую ситуацию, когда происходит перегрузка по току во внутреннем переключающем элементе, встроенном в него (не показано), управляющее напряжение для переключающего элемента уменьшается, детектируется избыточная температура в переключающем элементе, и детектируется разница между операцией, осуществляемой переключающим элементом и командой 'включить'/'выключить'.The system controller 100, when the feedback signal OVF is input from the switching device 52 of the discharge circuit 50, shows an anomaly of the switching device 52, defines the anomaly as an anomaly of the discharge circuit (hereinafter referred to as “OVCRFF”). The anomaly of the switching device 52 denotes any situation where current overload occurs in an internal switching element embedded in it (not shown), the control voltage for the switching element is reduced, an excess temperature in the switching element is detected, and a difference between the operation performed by the switching element and is detected the command 'enable' / 'disable'.

Когда контроллер 100 системы детектирует "OVCRFF", считается, что напряжение конденсатора VDC может потерять возможность разрядиться, или операция разряда может потерять возможность для остановки, прогнозируя ситуацию, где переключающее устройство 52 не может быть включено или не может быть выключено, в то же время оставаясь в состоянии 'включено'.When the system controller 100 detects “OVCRFF”, it is believed that the voltage of the VDC capacitor may lose the ability to discharge, or the discharge operation may lose the ability to stop, predicting a situation where the switching device 52 cannot be turned on or cannot be turned off at the same time staying on.

Когда напряжение конденсатора VDC не может разрядиться из-за невозможности включения переключающего устройства 52, напряжение конденсатора VDC может превышать напряжения, которые могут выдержать переключающие элементы 21-24 преобразователя 20 и переключающие элементы 61-66 инвертора 60, и вывести из строя эти переключающие элементы. Соответственно, контроллер системы отключает эти переключающие элементы 21-24 и 61-66 для остановки их операций переключения по сигналу CG и сигналу IG. В это же время контроллер системы изолирует сторону источника питания и сторону электродвигателя от цепи 50 разряда посредством отключения контактора 10 на стороне источника питания и контактора 70 на стороне электродвигателя по сигналу K и сигналу MMK соответственно, чтобы при этом устранить возможность роста напряжения конденсатора 30 из-за втекающего тока.When the voltage of the VDC capacitor cannot be discharged due to the impossibility of turning on the switching device 52, the voltage of the VDC capacitor can exceed the voltages that the switching elements 21-24 of the converter 20 and the switching elements 61-66 of the inverter 60 can withstand and disable these switching elements. Accordingly, the system controller disconnects these switching elements 21-24 and 61-66 to stop their switching operations on the signal CG and signal IG. At the same time, the system controller isolates the power supply side and the motor side from the discharge circuit 50 by disconnecting the contactor 10 on the power supply side and the contactor 70 on the motor side according to the signal K and the signal MMK, respectively, so as to eliminate the possibility of the voltage rise of the capacitor 30 from for flowing current.

Когда операция разряда переключающего устройства 52 теряет возможность для остановки из-за невозможности ее отключения, при этом оставаясь в состоянии 'включено', напряжение VDC конденсатора 30 падает до нуля. В этом случае ток протекает в цепь разряда 50 со стороны источника питания через внутренние антипараллельные диоды переключающих элементов 21-24 преобразователя 20, при этом резистор 51 может быть поврежден из-за нагрева. Чтобы предотвратить это, контактор 10 на стороне источника питания отключается.When the discharge operation of the switching device 52 loses the ability to stop due to the inability to turn it off while remaining in the on state, the voltage VDC of the capacitor 30 drops to zero. In this case, current flows into the discharge circuit 50 from the power source through the internal antiparallel diodes of the switching elements 21-24 of the converter 20, while the resistor 51 may be damaged due to heating. To prevent this, the contactor 10 on the side of the power supply is turned off.

Кроме того, ток протекает в цепь 50 разряда со стороны электродвигателя 80 через внутренние антипараллельные диоды переключающих элементов 61-66 инвертора 60, при этом резистор 51 может быть поврежден из-за нагрева. Чтобы предотвратить это, контактор 70 на стороне электродвигателя также отключается.In addition, current flows into the discharge circuit 50 from the motor 80 through the internal antiparallel diodes of the switching elements 61-66 of the inverter 60, and the resistor 51 may be damaged due to heating. To prevent this, the contactor 70 on the motor side is also turned off.

(8) Аномалия зарядки (сокращение: CHGF)(8) Charging anomaly (abbreviation: CHGF)

При зарядке конденсатора 30, когда зарядка конденсатора 30 не завершается в пределах заранее заданного интервала времени, контроллер системы определяет эту неполноту как аномалию зарядки (далее упоминается как "CHGF"). В то время как конденсатор 30 заряжен, при запуске и перезапуске преобразователя электрической мощности, от третичной обмотки трансформатора 6 или с выхода вспомогательного источника питания (не показано) через зарядное устройство (не показано), которое состоит из трансформатора и выпрямителя, "CHGF" детектируется при условии, что значение напряжения VDC конденсатора 30 не достигает заранее заданного значения при прохождении заранее заданного промежутка времени после начала зарядки.When charging the capacitor 30, when the charging of the capacitor 30 does not complete within a predetermined time interval, the system controller determines this incompleteness as a charging anomaly (hereinafter referred to as "CHGF"). While the capacitor 30 is charged, when starting and restarting the electric power converter, from the tertiary winding of the transformer 6 or from the output of an auxiliary power source (not shown) through a charger (not shown), which consists of a transformer and a rectifier, "CHGF" is detected provided that the voltage value VDC of the capacitor 30 does not reach a predetermined value when passing a predetermined period of time after the start of charging.

Когда детектируется "CHGF", замыкание на землю или короткое замыкание, вероятно, происходит в конденсаторе 30 или в части схемы вокруг него. Контроллер 100 системы, по этой причине, отключает переключающие элементы 21-24 и переключающие элементы 61-66 по сигналу CG и сигналу IG, соответственно, для остановки их операций переключения. В это же время контроллер системы отключает контактор 10 на стороне источника питания и контактор 70 на стороне электродвигателя по сигналу K и сигналу MMK, соответственно, для изоляции стороны источника питания и стороны электродвигателя от конденсатора 30, при этом предотвращается протекание тока в короткозамкнутом участке цепи со стороны источника питания или стороны электродвигателя 80.When "CHGF" is detected, an earth fault or short circuit is likely to occur in the capacitor 30 or in part of the circuit around it. The system controller 100, for this reason, disables the switching elements 21-24 and the switching elements 61-66 by the signal CG and the signal IG, respectively, to stop their switching operations. At the same time, the system controller disconnects the contactor 10 on the side of the power source and the contactor 70 on the side of the motor according to the signal K and the signal MMK, respectively, to isolate the side of the power source and the side of the motor from the capacitor 30, while preventing the flow of current in the short-circuited section of the circuit with power supply side or motor side 80.

(9) Аномалия микрокомпьютера (сокращение: WDT)(9) Microcomputer Anomaly (abbreviation: WDT)

Когда аномалия внутреннего микрокомпьютера (далее упоминается как "миком") детектируется детектором аномалии микома (не показан), контроллер 100 системы определяет аномалию как аномалию микома (далее упоминается как "WDT").When an abnormality of the internal microcomputer (hereinafter referred to as “mikom”) is detected by the mikomu abnormality detector (not shown), the system controller 100 determines the abnormality as a mikomu abnormality (hereinafter referred to as “WDT”).

Поскольку в известном уровне техники имеются различные способы детектирования аномалии микома, их подробные описания опускаются. Детектор аномалии микома состоит из компонентов аппаратного обеспечения, отличных от компонентов исполнительного программного обеспечения микома, и конфигурируется так, чтобы иметь возможность для отключения, не через миком, контактора 10 на стороне источника питания, контактора 70 на стороне электродвигателя, преобразователя 20 и инвертора 60 и включения цепи разряда 50. Считается, что аномальное явление микома возникает из-за аномального результата работы программного обеспечения микома под действием временного шума, при остановке работы программного обеспечения со стороны микома, которое останавливается из-за повреждения частей и тому подобное, на печатной плате, где установлен миком, или аппаратной ошибки и тому подобное в программном обеспечении, исполняемом микомом.Since there are various methods for detecting mycoma anomalies in the prior art, their detailed descriptions are omitted. The mikoma anomaly detector consists of hardware components other than the mikoma execution software components and is configured to be able to disable, not through the mikom, the contactor 10 on the side of the power supply, the contactor 70 on the side of the electric motor, converter 20 and inverter 60 and switching on the discharge circuit 50. It is believed that the abnormal phenomenon of the mycoma occurs due to the anomalous result of the operation of the mycoma software under the influence of temporary noise, when the work stops s software by Mick is stopped due to the damage of parts and the like on the circuit board, wherein Mick installed, or a hardware fault and the like in software executed by Mick.

Когда детектируется "WDT", программное обеспечение могло бы исполняться аномально, так что контроллер 100 системы мог бы выдавать неправильный выходной сигнал преобразователю 20, инвертору 60, цепи 50 разряда, контактору 10 на стороне источника питания или контактору 70 на стороне электродвигателя, которые могут привести к выводу из строя переключающих элементов 21-24 и переключающих элементов 61-66. По этой причине детектор аномалии микома по сигналу CG, сигналу IG и сигналу OVG, а не через миком, отключает переключающие элементы 21-24 и переключающие элементы 61-66 для остановки их операций переключения и в то же время включает цепь 50 разряда для разряда конденсатора 30, при этом предотвращается приложение напряжения к этим переключающим элементам. Поскольку напряжение конденсатора 30 уменьшается при разрядке, ток протекает в цепи 50 разряда со стороны источника питания через внутренние антипараллельные диоды переключающих элементов 21-24 преобразователя 20, при этом резистор 51 мог бы быть поврежден из-за нагрева. По этой причине контактор 10 на стороне источника питания отключается по сигналу K. Подобным же образом, ток может также протекать в цепи 50 разряда со стороны электродвигателя 80 через внутренние антипараллельные диоды переключающих элементов 61-66 инвертора 60, при этом резистор 51 мог бы быть поврежден из-за нагрева. Контактор 70 на стороне электродвигателя по этой причине отключается по сигналу MMK.When "WDT" is detected, the software could run abnormally, so that the system controller 100 could give an incorrect output to the converter 20, inverter 60, discharge circuit 50, contactor 10 on the power supply side, or contactor 70 on the motor side, which could cause to the failure of the switching elements 21-24 and the switching elements 61-66. For this reason, the mycoma anomaly detector by the CG signal, the IG signal and the OVG signal, and not through the mikom, turns off the switching elements 21-24 and switching elements 61-66 to stop their switching operations and at the same time turns on the discharge circuit 50 for discharging the capacitor 30, thereby preventing the application of voltage to these switching elements. Since the voltage of the capacitor 30 decreases during discharge, the current flows in the discharge circuit 50 from the power source through the internal antiparallel diodes of the switching elements 21-24 of the converter 20, while the resistor 51 could be damaged due to heating. For this reason, the contactor 10 on the side of the power source is turned off by signal K. Similarly, current can also flow in the discharge circuit 50 from the motor 80 through the internal antiparallel diodes of the switching elements 61-66 of the inverter 60, while the resistor 51 could be damaged due to heating. The contactor 70 on the motor side is therefore switched off by the MMK signal.

(10) Аномалия управляемого источника питания (сокращение: PSLV)(10) Controlled Power Supply Anomaly (abbreviation: PSLV)

Когда детектируется такая аномалия, что напряжение встроенного управляемого источника питания (не показан), которое выходит из заранее заданного диапазона, детектируется детектором аномалии управляемого источника питания (не показан) - низковольтный источник питания, который, как правило, выдает напряжения 15 В, 5 В и тому подобное для микома и электронных схем, - контроллер 100 системы определяет аномалию как аномалию управляемого источника питания (далее упоминается как "PSLV"). Когда возникает такая ситуация, где напряжение источника питания для каждой электромагнитной катушки 12 контактора 10 на стороне источника питания и контактора 70 на стороне электродвигателя и напряжение источника питания для приведения в действие переключающих элементов преобразователя 20 и переключающих элементов инвертора 60 падает до соответствующих заранее заданных значений или ниже, контроллер системы также определяет эти низкие напряжения как PSLV.When such an anomaly is detected that the voltage of the built-in controlled power supply (not shown) that goes out of a predetermined range, the anomaly detector of the controlled power supply (not shown) is detected - a low-voltage power supply, which, as a rule, produces voltages of 15 V, 5 V and the like for mikoma and electronic circuits, the system controller 100 defines the anomaly as an anomaly of a controlled power supply (hereinafter referred to as "PSLV"). When a situation arises where the voltage of the power source for each electromagnetic coil 12 of the contactor 10 on the side of the power source and the contactor 70 on the motor side and the voltage of the power source for driving the switching elements of the converter 20 and the switching elements of the inverter 60 drops to the corresponding predetermined values or below, the system controller also defines these low voltages as PSLV.

Когда детектируется "PSLV", миком мог бы не работать нормально, и переключающие элементы 21-24 и переключающие элементы 61-66 могли бы выйти из строя из-за уменьшения напряжения, если напряжение источника питания для приведения в действие переключающих элементов преобразователя 20 и переключающих элементов инвертора 60 уменьшается. В этом случае контроллер 100 системы непосредственно отключает переключающие элементы 21-24 и переключающие элементы 61-66 для остановки их операций переключения и в то же время включает цепь 50 разряда для разряда конденсатора 30, при этом предотвращается приложение напряжения к этим переключающим элементам. Поскольку напряжение конденсатора 30 уменьшается при разрядке, ток протекает в цепь 50 разряда со стороны источника питания через внутренние антипараллельные диоды переключающих элементов 21-24 преобразователя 20, при этом резистор 51 мог бы быть поврежден из-за нагрева. Контактор 10 на стороне источника питания по этой причине отключается по сигналу K. Подобным же образом, ток протекает также в цепь 50 разряда со стороны электродвигателя 80 через внутренние антипараллельные диоды переключающих элементов 61-66 инвертора 60, при этом резистор 51 мог бы быть поврежден из-за нагрева. Контактор 70 на стороне электродвигателя по этой причине отключается по сигналу MMK.When “PSLV” is detected, the mikom might not work normally, and switching elements 21-24 and switching elements 61-66 could fail due to voltage reduction if the voltage of the power supply to drive the switching elements of the converter 20 and the switching elements of the inverter 60 is reduced. In this case, the system controller 100 directly turns off the switching elements 21-24 and the switching elements 61-66 to stop their switching operations and at the same time turns on the discharge circuit 50 for discharging the capacitor 30, thereby preventing the application of voltage to these switching elements. Since the voltage of the capacitor 30 decreases during discharge, current flows into the discharge circuit 50 from the power source through the internal antiparallel diodes of the switching elements 21-24 of the converter 20, while the resistor 51 could be damaged due to heating. The contactor 10 on the side of the power supply is therefore turned off by signal K. Similarly, current also flows into the discharge circuit 50 from the motor 80 through the internal antiparallel diodes of the switching elements 61-66 of the inverter 60, while the resistor 51 could be damaged from due to heating. The contactor 70 on the motor side is therefore switched off by the MMK signal.

Поскольку цепь 50 разряда должна надежно включаться даже в ситуации, где подача энергии от управляемого источника питания полностью обрывается, контроллер 100 системы и цепь 50 разряда, каждый, имеют схему резервного источника питания (не показана), состоящую из элемента для аккумулирования энергии, такого как электролитический конденсатор, для поддержания напряжения управляемого источника питания после остановки подачи энергии от управляемого источника питания и для поддержания состояния 'включено' переключающего устройства 52 до завершения разряда (обычно в течение примерно трех секунд). При указанной выше конфигурации, даже если подача энергии от управляемого источника питания внезапно обрывается во время работы, конденсатор 30 может надежно разряжаться, и контактор 10 на стороне источника питания и контактор 70 на стороне электродвигателя могут отключаться, так что может быть предотвращен выход из строя преобразователя электрической мощности, включающего переключающие элементы 21-24 и переключающие элементы 61-66.Since the discharge circuit 50 must be reliably turned on even in a situation where the power supply from the controlled power source is completely interrupted, the system controller 100 and the discharge circuit 50 each have a backup power supply circuit (not shown) consisting of an energy storage element such as electrolytic capacitor, to maintain the voltage of the controlled power source after stopping the supply of energy from the controlled power source and to maintain the state of the "on" of the switching device 52 until complete Nia discharge (usually for about three seconds). With the above configuration, even if the power supply from the controlled power source is suddenly cut off during operation, the capacitor 30 can be reliably discharged, and the contactor 10 on the side of the power supply and the contactor 70 on the motor side can be turned off, so that a converter failure can be prevented. electrical power, including switching elements 21-24 and switching elements 61-66.

(11) Дисбаланс тока электродвигателя (сокращение: PUD)(11) Motor current imbalance (abbreviation: PUD)

Когда значение дисбаланса между токами электродвигателя IU, IV и IW, измеренное датчиками 93-95 тока, становится больше, чем заранее заданное значение, контроллер 100 системы определяет дисбаланс как дисбаланс тока электродвигателя (далее упоминается как "PUD").When the imbalance value between the motor currents IU, IV and IW, measured by the current sensors 93-95, becomes larger than the predetermined value, the system controller 100 determines the imbalance as the imbalance of the motor current (hereinafter referred to as "PUD").

Когда детектируется "PUD", может происходить выход из строя обмотки электродвигателя 80 или потеря фазы переключающим элементом (отказ включения). В этом случае контроллер 100 системы определяет, что продолжение работы преобразователя мощности является сложным, и отключает переключающие элементы 21-24 и переключающие элементы 61-66 для остановки их операций переключения, и отключает контактор 10 на стороне источника питания и контактор 70 на стороне электродвигателя по сигналу K и сигналу MMK соответственно.When a “PUD” is detected, a winding of the motor 80 or a phase loss by the switching element (failure to turn on) may occur. In this case, the system controller 100 determines that the operation of the power converter is difficult, and turns off the switching elements 21-24 and switching elements 61-66 to stop their switching operations, and turns off the contactor 10 on the side of the power source and the contactor 70 on the side of the electric motor signal K and signal MMK, respectively.

(12) Аномалия датчика вращения (сокращение: RSD)(12) Rotation Sensor Anomaly (abbreviation: RSD)

Когда сигнал положения θ, измеряемый датчиком 96 вращения, является аномальным, контроллер системы 100 определяет аномалию как аномалию датчика вращения (далее упоминается как "RSD"). Поскольку способы детектирования аномалии сигнала положения θ имеются в известном уровне техники, их описание здесь опускается.When the position signal θ measured by the rotation sensor 96 is abnormal, the controller of the system 100 determines the anomaly as an anomaly of the rotation sensor (hereinafter referred to as “RSD”). Since methods for detecting anomalies of the position signal θ are available in the prior art, their description is omitted here.

Когда детектируется "RSD", управление током электродвигателя 80 не осуществляется нормально, и считается, что это явление представляет собой перегрузку по току электродвигателя из-за неправильного функционирования управления и повреждения переключающего элемента, связанного с этим, и перегрузки по напряжению напряжения конденсатора VDC из-за электрической энергии, генерируемой электродвигателем 80, протекающей в конденсаторе 30. По этой причине контроллер системы определяет, что продолжение работы преобразователя мощности является сложным, и отключает переключающие элементы 21-24 и переключающие элементы 61-66 для остановки их операций переключения, и отключает контактор 10 на стороне источника питания и контактор 70 на стороне электродвигателя по сигналу К и сигналу ММК соответственно.When "RSD" is detected, the current control of the motor 80 is not carried out normally, and this phenomenon is considered to be an overcurrent of the electric motor due to improper operation of the control and damage to the switching element associated with this, and the voltage overload of the capacitor VDC due to for the electric energy generated by the electric motor 80 flowing in the capacitor 30. For this reason, the system controller determines that the continuation of the power converter is difficult m, and turns off the switching elements 21-24 and switching elements 61-66 to stop their switching operations, and turns off the contactor 10 on the side of the power source and the contactor 70 on the side of the electric motor according to the signal K and the signal MMK, respectively.

(13) Замыкание на землю главной цепи (сокращение: GD)(13) Ground fault of the main circuit (abbreviation: GD)

Контроллер системы 100, когда сигнал IGS, поступающий на его вход от детектора 44 замыкания на землю, предусмотренного в цепи 40 заземления, показывает замыкание на землю главной цепи, определяет указание как замыкание на землю главной цепи (далее упоминается как "GD").The controller of the system 100, when the IGS signal supplied to its input from the ground fault detector 44 provided in the ground circuit 40, shows a ground fault of the main circuit, defines the indication as a ground fault of the main circuit (hereinafter referred to as "GD").

Здесь будет выполнено описание системы заземления преобразователя электрической мощности в соответствии с настоящим изобретением и явления замыкания на землю главной цепи. Фиг.3 представляет собой схему, иллюстрирующую систему заземления преобразователя электрической мощности для варианта осуществления 1 при нормальных условиях. Как показано на фиг.3, система заземления конфигурируется таким образом, что напряжение VDC конденсатора 30 разделяется элементами 41 и 42 импеданса, включенными в цепь 40 заземления, для заземления потенциала, промежуточного по отношению к напряжению VDC, на корпус 200 преобразователя электрической мощности/корпус железнодорожного вагона через элемент 43 импеданса. В такой конфигурации, поскольку большой ток, за исключением тока высокой частоты, связанного с операциями переключающих элементов 21-24 и переключающих элементов 61-66, не проходит через элемент 43 импеданса при нормальных условиях, сигнал IGS на входе в контроллер 100 системы от детектора 44 замыкания на землю показывает отсутствие большого замыкания на землю главной цепи.Here, a description will be made of the grounding system of the electric power converter in accordance with the present invention and the earth fault phenomenon of the main circuit. FIG. 3 is a diagram illustrating a ground system of an electric power converter for Embodiment 1 under normal conditions. As shown in FIG. 3, the grounding system is configured such that the voltage VDC of the capacitor 30 is separated by impedance elements 41 and 42 included in the grounding circuit 40 to ground a potential intermediate with respect to the voltage VDC to the power converter body 200 / housing railway carriage through impedance element 43. In this configuration, since a large current, with the exception of the high frequency current associated with the operations of the switching elements 21-24 and the switching elements 61-66, does not pass through the impedance element 43 under normal conditions, the IGS signal at the input to the system controller 100 from the detector 44 earth fault indicates the absence of a large earth fault in the main circuit.

Фиг.4 представляет собой схему, иллюстрирующую систему заземления преобразователя электрической мощности для варианта осуществления 1 при состоянии замыкания на землю главной цепи. На фиг.4 показан случай, как пример, в котором одна из трех линий фаз электродвигателя 80 заземлена на корпус 200 преобразователя электрической мощности/корпус железнодорожного вагона. В этом случае ток замыкания на землю протекает через элемент 43 импеданса, через корпус 200 преобразователя электрической мощности/корпус железнодорожного вагона, как показано с помощью прерывистой линии на фиг.4, и детектор 44 замыкания на землю информирует на этой основе контроллер 100 системы о замыкании на землю главной цепи по сигналу IGS, поступающему на вход контроллера.4 is a diagram illustrating a ground system of an electric power converter for Embodiment 1 in a state of earth fault of a main circuit. Figure 4 shows a case, as an example, in which one of the three phase lines of the motor 80 is grounded to the body 200 of the electric power converter / body of a railway carriage. In this case, the earth fault current flows through the impedance element 43, through the electric power converter housing 200 / railway car body, as shown by the broken line in FIG. 4, and the earth fault detector 44 informs the system controller 100 on this basis of the fault to ground of the main circuit by the IGS signal supplied to the controller input.

Когда электромоторный железнодорожный вагон движется, в этом случае, даже несмотря на то что переключающие элементы 61-66 инвертора 60 отключены, ток замыкания на землю продолжает протекать через внутренние диоды переключающих элементов 61-66 из-за напряжения, генерируемого от вращения электродвигателя 80, повреждая преобразователь мощности. По этой причине контактор 70 на стороне электродвигателя должен быть отключен.When the electric motor railway car moves, in this case, even though the switching elements 61-66 of the inverter 60 are disconnected, the earth fault current continues to flow through the internal diodes of the switching elements 61-66 due to the voltage generated from the rotation of the electric motor 80, damaging power converter. For this reason, the contactor 70 on the motor side must be disconnected.

В случае, когда электромоторный железнодорожный вагон движется, даже несмотря на то что переключающие элементы 61-66 инвертора 60 отключены, ток замыкания на землю продолжает протекать через внутренние диоды переключающих элементов 61-66 из-за напряжения, генерируемого от вращения электродвигателя 80, повреждая преобразователь мощности. По этой причине контактор 70 на стороне электродвигателя должен быть отключен.In the case where the electric motor railway car moves, even though the switching elements 61-66 of the inverter 60 are disconnected, the earth fault current continues to flow through the internal diodes of the switching elements 61-66 due to the voltage generated from the rotation of the electric motor 80, damaging the converter power. For this reason, the contactor 70 on the motor side must be disconnected.

Когда происходит замыкание на землю, вокруг входного и выходного узлов преобразователя 20, иное, чем путь замыкания на землю, показанный на фиг.4, контактор 10 на стороне источника питания также должен отключаться для прерывания тока замыкания на землю на стороне источника питания. Кроме того, цепь 50 разряда включается для разряда конденсатора 30, который в ином случае мог бы представлять собой источник тока повреждения.When an earth fault occurs around the input and output nodes of the converter 20, other than the earth fault path shown in FIG. 4, the contactor 10 on the power supply side must also be turned off to interrupt the earth fault current on the power supply side. In addition, the discharge circuit 50 is turned on to discharge the capacitor 30, which otherwise could be a fault current source.

Как описано выше, контроллер 100 системы, когда детектирует "GD", отключает переключающие элементы 21-24 и переключающие элементы 61-66 и включает цепь 50 разряда по сигналу OVG для разряда конденсатора 30, и также выключает контактор 10 на стороне источника питания и контактор 70 на стороне электродвигателя по сигналу K и сигналу MMK соответственно.As described above, the system controller 100, when it detects “GD,” turns off the switching elements 21-24 and switching elements 61-66 and turns on the discharge circuit 50 by the OVG signal to discharge the capacitor 30, and also turns off the contactor 10 on the power supply side and the contactor 70 on the motor side by signal K and signal MMK, respectively.

(14) Аномалия контактора (сокращение: KD)(14) Contactor Anomaly (abbreviation: KD)

Когда случается следующая ситуация: хотя контроллер системы командует контактору 10 на стороне источника питания или контактору 70 на стороне электродвигателя включение по сигналу K или сигналу MMK соответственно, соответствующие главные контакты 11 и вспомогательные контакты 13, синхронизованные с ними, не включаются, и в результате такое состояние продолжается в течение заранее заданного интервала времени, когда сигнал обратной связи KF или сигнал обратной связи MMKF не показывают их состояния 'включено',When the following situation occurs: although the system controller commands the contactor 10 on the side of the power supply or the contactor 70 on the motor side to turn on by signal K or signal MMK, respectively, the corresponding main contacts 11 and auxiliary contacts 13 synchronized with them are not turned on, and as a result the state continues for a predetermined time interval when the feedback signal KF or the feedback signal MMKF do not show their 'on' status,

или, хотя контроллер командует любому из контакторов отключение по сигналу K или сигналу MMK, соответствующие главные контакты 11 и вспомогательные контакты 13, синхронизованные с ними, не отключаются, и в результате такое состояние продолжается в течение заранее заданного интервала времени, когда сигнал обратной связи KF или сигнал обратной связи MMKF не показывает их состояние 'отключено',or, although the controller instructs any of the contactors to trip on signal K or signal MMK, the corresponding main contacts 11 and auxiliary contacts 13 synchronized with them are not disabled, and as a result, this state continues for a predetermined time interval when the feedback signal KF or MMKF feedback signal does not show their status is 'disabled',

контроллер 100 системы определяет ситуацию как неправильное функционирование контактора 10 на стороне источника питания или контактора 70 на стороне электродвигателя и определяет ситуацию как аномалию контактора (далее упоминается как "KD"). Это связано с тем, что определение аномалии контактора осуществляется посредством детектирования возникновения конкретного явления, при котором время работы контакторов продлевается более заданного значения времени. С помощью детектирования, таким образом, такой аномалии могут приниматься меры до дальнейшего развития аномалии для достижения ситуации, где контактор не работает от команды для него.the system controller 100 determines the situation as a malfunctioning of the contactor 10 on the side of the power supply or the contactor 70 on the motor side and defines the situation as an anomaly of the contactor (hereinafter referred to as "KD"). This is due to the fact that the determination of the contactor anomaly is carried out by detecting the occurrence of a specific phenomenon, in which the operating time of the contactors is extended over a predetermined time value. By detecting, therefore, such an anomaly, measures can be taken before the further development of the anomaly in order to achieve a situation where the contactor is not working from a team for him.

В дополнение к этому детектирование такой аномалии контакта может осуществляться на основе блока контактора 10 на стороне источника питания и контактора 70 на стороне электродвигателя или осуществляться индивидуально для контактора 10u и 10v на стороне источника питания и контактора 70u, 70v и 70w на стороне электродвигателя.In addition, the detection of such an anomaly of contact can be carried out on the basis of the block of the contactor 10 on the side of the power source and the contactor 70 on the side of the electric motor or individually for the contactor 10u and 10v on the side of the power supply and the contactor 70u, 70v and 70w on the side of the electric motor.

Когда детектируется "KD", не только главная цепь не может работать нормально, но также электродвигатель 80 не может быть изолирован от инвертора 60, или преобразователь 20 не может быть изолирован на стороне источника питания, даже если такая изоляция необходима при возникновении каждой из аномалий, которые описаны, что может приводить преобразователь мощности в более поврежденное состояние.When "KD" is detected, not only the main circuit cannot operate normally, but also the motor 80 cannot be isolated from the inverter 60, or the converter 20 cannot be isolated on the side of the power supply, even if such isolation is necessary when each of the anomalies occurs, which are described, which can lead the power converter to a more damaged state.

По этой причине контроллер системы отключает переключающие элементы 21-24 и переключающие элементы 61-66 по сигналам CG и IG соответственно для остановки их операций переключения и включает цепь 50 разряда по сигналу OVG для разряда конденсатора 30, и отключает контактор 10 на стороне источника питания и контактор 70 на стороне электродвигателя по сигналам K и MMK соответственно.For this reason, the system controller disconnects the switching elements 21-24 and the switching elements 61-66 according to the signals CG and IG, respectively, to stop their switching operations and turns on the discharge circuit 50 by the OVG signal to discharge the capacitor 30, and disconnects the contactor 10 on the side of the power supply and a contactor 70 on the motor side according to the signals K and MMK, respectively.

В дополнение к этому, по отношению к контакторам, рассмотренным здесь, считается, что они могут включаться и отключаться, но их операции занимают более продолжительное время. Соответственно, по отношению к контактору 10 на стороне источника питания и контактору 70 на стороне электродвигателя считается, что они могут быть отключены. Когда детектируется аномалия контактора 10 на стороне источника питания, прерыватель 5 может также отключаться, принимая во внимание ситуацию, где контактор 10 на стороне источника питания не может отключаться.In addition to this, with respect to the contactors discussed here, it is believed that they can turn on and off, but their operations take a longer time. Accordingly, with respect to the contactor 10 on the side of the power source and the contactor 70 on the side of the motor, it is believed that they can be disconnected. When an anomaly of the contactor 10 on the power supply side is detected, the chopper 5 may also trip, taking into account the situation where the contactor 10 on the power supply side cannot be turned off.

(15) Аномалия переключающего элемента преобразователя (сокращение: IPMFDC)(15) Converter Switch Element Anomaly (Short: IPMFDC)

Контроллер 100 системы отслеживает сигнал CGF, подаваемый на его вход от преобразователя 20, и, когда сигнал CGF показывает любую ситуацию, где происходит перегрузка по току в одном из переключающих элементов, уменьшается управляющее напряжение для переключающих элементов, детектируется избыточная температура в одном из переключающих элементов и детектируется несоответствие между состоянием 'включено'/'выключено' переключающих элементов и командой 'включить'/'выключить' для них, контроллер определяет ситуацию как аномалию переключающего элемента преобразователя (далее упоминается как "IPMFDC"). Любое из этих явлений могло бы привести к выводу из строя переключающих элементов.The system controller 100 monitors the signal CGF supplied to its input from the converter 20, and when the signal CGF shows any situation where current overload occurs in one of the switching elements, the control voltage for the switching elements is reduced, an excess temperature is detected in one of the switching elements and a mismatch between the on / off state of the switching elements and the on / off switch for them is detected, the controller defines the situation as an anomaly of the switching elec ment converter (hereinafter referred to as "IPMFDC"). Any of these phenomena could lead to the failure of the switching elements.

Контроллер 100 системы, когда детектируется "IPMFDC", отключает переключающие элементы 21-24 преобразователя 20 по сигналу CG для остановки их операций переключения, так что они не выходят из строя, и в то же время включает цепь 50 разряда по сигналу OVG для разряда конденсатора 30 через переключающее устройство 52 и резистор 51. Кроме того, контроллер одновременно отключает переключающие элементы 61-66 инвертора 60 по сигналу IG для остановки их операций переключения.The system controller 100, when an “IPMFDC” is detected, disables the switching elements 21-24 of the converter 20 by the CG signal to stop their switching operations, so that they do not fail, and at the same time turns on the discharge circuit 50 by the OVG signal to discharge the capacitor 30 through a switching device 52 and a resistor 51. In addition, the controller simultaneously turns off the switching elements 61-66 of the inverter 60 by an IG signal to stop their switching operations.

В этом случае, когда напряжение VDC конденсатора 30 падает ниже напряжения на стороне источника тока преобразователя 20, ток протекает в конденсаторе 30 и в цепи 50 разряда со стороны источника питания через внутренние антипараллельные диоды переключающих элементов 21-24 преобразователя 20, при этом резистор 51 может быть поврежден из-за нагрева. Контактор 10 на стороне источника питания по этой причине отключается по сигналу K. Подобным же образом, когда напряжение VDC падает ниже максимального напряжения, генерируемого электродвигателем 80, ток протекает в конденсаторе 30 и в цепи 50 разряда со стороны электродвигателя 80 через внутренние антипараллельные диоды переключающих элементов 61-66 инвертора 60, при этом резистор 51 мог бы быть поврежден из-за нагрева. Контактор 70 на стороне электродвигателя по этой причине отключается по сигналу MMK.In this case, when the voltage VDC of the capacitor 30 drops below the voltage on the current source side of the converter 20, current flows in the capacitor 30 and in the discharge circuit 50 from the power source through the internal antiparallel diodes of the switching elements 21-24 of the converter 20, while the resistor 51 can be damaged due to heat. For this reason, the contactor 10 on the power supply side is switched off by signal K. Similarly, when the voltage VDC drops below the maximum voltage generated by the electric motor 80, current flows in the capacitor 30 and in the discharge circuit 50 from the electric motor 80 through the internal antiparallel diodes of the switching elements 61-66 of the inverter 60, while the resistor 51 could be damaged due to heating. The contactor 70 on the motor side is therefore switched off by the MMK signal.

(16) Аномалия переключающего элемента инвертора (сокращение: IPMFDI)(16) Inverter switching element anomaly (abbreviation: IPMFDI)

Контроллер 100 системы отслеживает сигнал IGF, поступающий на его вход от инвертора 60, а когда сигнал IGF показывает любую ситуацию, где перегрузка по току происходит в одном из переключающих элементов, управляющее напряжение для переключающих элементов уменьшается, детектируется избыточная температура в одном из переключающих элементов и детектируется несоответствие между состоянием 'включено'/'выключено' переключающих элементов и командой 'включить'/'выключить' для них, контроллер определяет ситуацию как аномалию переключающего элемента инвертора (далее упоминается как "IPMFDI"). Любое из этих явлений могло бы привести к выходу из строя переключающих элементов.The system controller 100 monitors the IGF signal received at its input from the inverter 60, and when the IGF signal shows any situation where current overload occurs in one of the switching elements, the control voltage for the switching elements decreases, an excess temperature is detected in one of the switching elements and a mismatch between the on / off state of the switching elements and the on / off switch for them is detected, the controller defines the situation as an anomaly of the switching element inverter (hereinafter referred to as "IPMFDI"). Any of these phenomena could lead to the failure of the switching elements.

Контроллер 100 системы, когда детектирует "IPMFDI", отключает переключающие элементы 61-66 инвертора 60 по сигналу IG для остановки их операций переключения, так что они не выходят из строя, и в то же время включает цепь 50 разряда по сигналу OVG для разряда конденсатора 30 через переключающее устройство 52 и резистор 51. Кроме того, контроллер одновременно отключает переключающие элементы 21-24 преобразователя 20 по сигналу CG для остановки их операций переключения.The system controller 100, when detecting "IPMFDI", disables the switching elements 61-66 of the inverter 60 on the IG signal to stop their switching operations, so that they do not fail, and at the same time turns on the discharge circuit 50 according to the OVG signal for discharging the capacitor 30 through a switching device 52 and a resistor 51. In addition, the controller simultaneously turns off the switching elements 21-24 of the converter 20 by the signal CG to stop their switching operations.

В этом случае, когда напряжение VDC конденсатора 30 падает ниже напряжения на стороне источника питания преобразователя 20, ток протекает в конденсаторе 30 и в цепи 50 разряда со стороны источника питания через внутренние антипараллельные диоды переключающих элементов 21-24 преобразователя 20, при этом резистор 51 мог бы быть поврежден из-за нагрева. Контактор 10 на стороне источника питания по этой причине отключается по сигналу K. Подобным же образом, когда напряжение VDC падает ниже максимального напряжения, генерируемого электродвигателем 80, ток протекает в конденсаторе 30 и в цепи 50 разряда со стороны электродвигателя 80 через внутренние антипараллельные диоды переключающих элементов 61-66 инвертора 60, при этом резистор 51 мог бы быть поврежден из-за нагрева. Контактор 70 на стороне электродвигателя по этой причине отключается по сигналу MMK.In this case, when the voltage VDC of the capacitor 30 drops below the voltage on the power supply side of the converter 20, current flows in the capacitor 30 and in the discharge circuit 50 from the power supply side through the internal antiparallel diodes of the switching elements 21-24 of the converter 20, while the resistor 51 could would be damaged due to heat. For this reason, the contactor 10 on the power supply side is switched off by signal K. Similarly, when the voltage VDC drops below the maximum voltage generated by the electric motor 80, current flows in the capacitor 30 and in the discharge circuit 50 from the electric motor 80 through the internal antiparallel diodes of the switching elements 61-66 of the inverter 60, while the resistor 51 could be damaged due to heating. The contactor 70 on the motor side is therefore switched off by the MMK signal.

На этом месте заканчивается описание способов детектирования каждого аномального явления и мер, которые должны приниматься против них. В дополнение к этому, контроллер 100 системы выполнен с возможностью регистрации в нем деталей, рассмотренных выше аномальных явлений, когда происходит любое из них, и в то же время информирует об аномалии внешнее устройство, предусмотренное в кабине водителя, или что-либо подобное. Такая конфигурация делает возможным быстрое выяснение причин аномальных явлений.At this point, a description of the methods for detecting each anomalous phenomenon and the measures that should be taken against them ends. In addition, the system controller 100 is configured to register in it the details of the above-mentioned anomalous phenomena when any of them occurs, and at the same time informs about the anomaly of an external device provided in the driver's cab, or something similar. This configuration makes it possible to quickly determine the causes of abnormal phenomena.

Когда конкретно происходит одна из аномалий, перечисленных ниже, главная цепь подвергается, вероятно, короткому замыканию или замыканию на землю, что может приводить к появлению большого тока повреждения. По этой причине прерыватель 5 дополнительно отключается.When one of the anomalies listed below specifically occurs, the main circuit is likely to undergo a short circuit or ground fault, which can lead to a large fault current. For this reason, the chopper 5 is further turned off.

(8) Аномалия зарядки (сокращение: CHGF)(8) Charging anomaly (abbreviation: CHGF)

(13) Замыкание на землю главной цепи (сокращение: GD)(13) Ground fault of the main circuit (abbreviation: GD)

(15) Аномалия переключающего элемента преобразователя (сокращение: IPMFDC)(15) Converter Switch Element Anomaly (Short: IPMFDC)

(16) Аномалия переключающего элемента инвертора (сокращение: IPMFDI)(16) Inverter switching element anomaly (abbreviation: IPMFDI)

С другой стороны, следующие аномалии:The following anomalies, on the other hand:

(11) Дисбаланс тока электродвигателя (сокращение: PUD)(11) Motor current imbalance (abbreviation: PUD)

(12) Аномалия датчика вращения (сокращение: RSD)(12) Rotation Sensor Anomaly (abbreviation: RSD)

не происходили бы, или они оказывают малое влияние, если происходят во время движения железнодорожного вагона по инерции. Соответственно, процессы детектирования обеих аномалий могут быть остановлены с тем, чтобы не детектировать их во время движения по инерции железнодорожного вагона (то есть когда преобразователь 20 и инвертор 60 останавливаются).would not have occurred, or they have little effect if they occur during the movement of a railway carriage by inertia. Accordingly, the detection processes of both anomalies can be stopped so as not to detect them while driving by the inertia of the railway car (that is, when the converter 20 and the inverter 60 are stopped).

Как описано выше, приводятся описания конкретных аномалий и деталей отказов, которые могут, возможно, происходить в преобразователе электрической мощности, который приводит в действие и управляет синхронным электродвигателем с постоянным магнитом, и производятся меры против конкретных деталей. Посредством создания контроллера системы, имеющего защитную функцию, который может предпринимать соответствующие меры против отказов, которые могут, возможно, происходить, можно предотвратить, например, сокращение срока работы контакторов из-за увеличения количества действий переключения, из-за избыточных операций защиты при возникновении аномалий, которые предусматривают время для перезапуска преобразователя мощности в связи со временем, необходимым для перезамыкания контакторов и зарядки конденсатора, и возмущающего обслуживания железнодорожного вагона из-за частых остановок преобразователя электрической мощности. Кроме того, может быть предотвращено увеличение повреждения аномального участка из-за несоответствующих мер. По этой причине может быть получен преобразователь электрической мощности, который может работать стабильно.As described above, descriptions are given of specific anomalies and failure details that may possibly occur in an electric power converter that drives and controls a permanent magnet synchronous motor, and measures are taken against specific details. By creating a system controller with a protective function that can take appropriate measures against failures that may possibly occur, it is possible to prevent, for example, shortening the life of contactors due to an increase in the number of switching operations, due to excessive protection operations in the event of anomalies which provide time for restarting the power converter in connection with the time required to reconnect the contactors and charge the capacitor, and disturbing maintenance rail car due to frequent stops the electric power converter. In addition, an increase in damage to the abnormal area due to inappropriate measures can be prevented. For this reason, an electric power converter can be obtained that can operate stably.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, является возможным создание преобразователя электрической мощности, который может осуществлять способ принятия мер против конкретных аномальных явлений, которые могли бы, возможно, происходить в преобразователях электрической мощности, которые приводят в действие и управляют синхронными электродвигателями с постоянным магнитом, и также имеют защитную функцию, имея возможность принятия соответствующих мер против различных аномальных явлений, которые могли бы, возможно, происходить.Thus, in accordance with the present invention, it is possible to create an electric power converter that can carry out a method of taking measures against specific abnormal phenomena that could possibly occur in electric power converters that drive and control permanent magnet synchronous motors , and also have a protective function, having the ability to take appropriate measures against various abnormal phenomena that could possibly occur it.

Конфигурация, описанная в приведенном варианте осуществления, представляет собой пример предмета изобретения и может объединяться с другой технологией, известной из уровня техники, а также может модифицироваться, например частично опускаться, в рамках настоящего изобретения.The configuration described in the above embodiment is an example of the subject matter of the invention and may be combined with other technology known in the art and may also be modified, for example partially omitted, within the scope of the present invention.

Хотя предметы настоящего изобретения описаны в описании для случая, когда преобразователь электрической мощности применяется для контроллера для электромоторного железнодорожного вагона, области применения не ограничиваются этим. Настоящее изобретение может также применяться в различных родственных областях, таких как электромобили и грузоподъемники.Although the objects of the present invention are described in the description for the case where an electric power converter is used for a controller for an electric motor railway car, the scope is not limited to this. The present invention can also be applied in various related fields, such as electric vehicles and forklifts.

Claims (3)

1. Преобразователь электрической мощности, содержащий: преобразователь, имеющий переключающие элементы, для преобразования энергии переменного тока от источника питания переменного тока в энергию постоянного тока; конденсатор, соединенный параллельно с преобразователем на стороне постоянного тока; инвертор, имеющий переключающие элементы и соединенный параллельно с конденсатором, для приведения в действие и управления синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; цепь разряда, соединенную параллельно с указанным конденсатором; переключатель на стороне источника питания, расположенный между источником питания переменного тока и стороной переменного тока указанного преобразователя; переключатель на стороне электродвигателя, расположенный между указанным инвертором и синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; датчик напряжения источника питания для измерения напряжения источника питания переменного тока;
датчик напряжения на конденсаторе для измерения напряжения на указанном конденсаторе; датчик входного тока для измерения переменного тока в преобразователе; датчик выходного тока для измерения переменного тока от инвертора и контроллер системы для управления переключателем на стороне источника питания, преобразователем, цепью разряда, инвертором и переключателем на стороне электродвигателя посредством приема входных сигналов от датчика напряжения источника питания, датчика напряжения на конденсаторе, датчика входного тока и указанного датчика выходного тока, при этом, когда напряжение, измеряемое указанным датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем первое заранее заданное значение, контроллер системы отключает все переключающие элементы преобразователя и все переключающие элементы указанного инвертора; и когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем второе заранее заданное значение, которое меньше, чем первое заранее заданное значение, отключает переключатель на стороне источника питания; и при этом второе заранее заданное значение устанавливается меньше, чем первое заранее заданное значение для уменьшения количества операций переключения контактора на стороне источника питания.
1. An electric power converter, comprising: a converter having switching elements for converting AC energy from an AC power source to DC energy; a capacitor connected in parallel with the converter on the DC side; an inverter having switching elements and connected in parallel with a capacitor for actuating and controlling a permanent magnet synchronous motor; a discharge circuit connected in parallel with said capacitor; a switch on the side of the power source, located between the AC power source and the AC side of the specified Converter; a switch on the motor side located between said inverter and a permanent magnet synchronous electric motor; a power source voltage sensor for measuring an AC power source voltage;
a capacitor voltage sensor for measuring a voltage on said capacitor; input current sensor for measuring alternating current in the converter; an output current sensor for measuring alternating current from the inverter and a system controller for controlling a switch on the power supply side, a converter, a discharge circuit, an inverter and a switch on the motor side by receiving input signals from a voltage source sensor, a voltage sensor on a capacitor, an input current sensor, and the specified output current sensor, while when the voltage measured by the specified voltage sensor on the capacitor becomes equal to or less than the first previously set value, the system controller turns off all the switching elements of the converter and all switching elements of said inverter; and when the voltage measured by the voltage sensor on the capacitor becomes equal to or less than the second predetermined value, which is less than the first predetermined value, turns off the switch on the side of the power source; and wherein the second predetermined value is set smaller than the first predetermined value to reduce the number of switching operations of the contactor on the power supply side.
2. Преобразователь электрической мощности, содержащий: преобразователь, имеющий переключающие элементы, для преобразования энергии переменного тока от источника питания переменного тока в энергию постоянного тока; конденсатор, соединенный параллельно на стороне постоянного тока преобразователя; инвертор, имеющий переключающие элементы и соединенный параллельно с конденсатором, для приведения в действие и управления синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; цепь разряда, соединенную параллельно с конденсатором; переключатель на стороне источника питания, расположенный между источником питания переменного тока и стороной переменного тока преобразователя; переключатель на стороне электродвигателя, расположенный между инвертором и синхронным электродвигателем с постоянным магнитом; датчик напряжения источника питания для измерения напряжения источника питания переменного тока;
датчик напряжения на конденсаторе для измерения напряжения на указанном конденсаторе; датчик входного тока для измерения переменного тока от преобразователя; датчик выходного тока для измерения переменного тока от инвертора; и контроллер системы для управления переключателем на стороне источника питания преобразователя, цепью разряда, инвертором и переключателем на стороне электродвигателя посредством приема входных сигналов от датчика напряжения источника питания, датчика напряжения на конденсаторе, датчика входного тока и датчика выходного тока, где
контроллер системы, когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем первое заранее заданное значение, отключает все переключающие элементы преобразователя и все переключающие элементы инвертора; и когда напряжение, измеряемое датчиком напряжения на конденсаторе, становится равным или меньшим, чем второе заранее заданное значение, которое меньше, чем первое заранее заданное значение, отключает переключатель на стороне электродвигателя; и при этом второе заранее заданное значение устанавливается меньшим, чем первое заранее заданное значение для уменьшения количества операций переключения контактора на стороне электродвигателя.
2. An electric power converter, comprising: a converter having switching elements for converting AC energy from an AC power source to DC energy; a capacitor connected in parallel on the DC side of the converter; an inverter having switching elements and connected in parallel with a capacitor for actuating and controlling a permanent magnet synchronous motor; a discharge circuit connected in parallel with a capacitor; a switch on the side of the power source located between the AC power source and the AC side of the converter; a switch on the motor side located between the inverter and the permanent magnet synchronous motor; a power source voltage sensor for measuring an AC power source voltage;
a capacitor voltage sensor for measuring a voltage on said capacitor; input current sensor for measuring alternating current from the converter; output current sensor for measuring alternating current from the inverter; and a system controller for controlling a switch on the side of the power source of the converter, a discharge circuit, an inverter and a switch on the side of the electric motor by receiving input signals from a voltage sensor of the power source, a voltage sensor on the capacitor, an input current sensor and an output current sensor, where
the system controller, when the voltage measured by the voltage sensor on the capacitor becomes equal to or less than the first predetermined value, it turns off all switching elements of the converter and all switching elements of the inverter; and when the voltage measured by the capacitor voltage sensor becomes equal to or less than the second predetermined value, which is less than the first predetermined value, turns off the switch on the motor side; and wherein the second predetermined value is set smaller than the first predetermined value to reduce the number of switching operations of the contactor on the motor side.
3. Преобразователь электрической мощности по п.1 или 2, в котором контроллер системы устанавливает второе заранее заданное значение на основе напряжений, измеренных датчиком напряжения источника питания, или на основе частоты выходного напряжения инвертора. 3. The electric power converter according to claim 1 or 2, in which the system controller sets a second predetermined value based on the voltages measured by the voltage sensor of the power source, or based on the frequency of the output voltage of the inverter.
RU2009118614/09A 2006-10-19 2006-10-19 Electric power converter RU2401504C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009118614/09A RU2401504C1 (en) 2006-10-19 2006-10-19 Electric power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009118614/09A RU2401504C1 (en) 2006-10-19 2006-10-19 Electric power converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2401504C1 true RU2401504C1 (en) 2010-10-10

Family

ID=44024935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009118614/09A RU2401504C1 (en) 2006-10-19 2006-10-19 Electric power converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2401504C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2581612C1 (en) * 2012-08-03 2016-04-20 Абб Текнолоджи Аг Limitation of overload when operating at peak power

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005218186A (en) * 2004-01-28 2005-08-11 Hitachi Ltd AC electric vehicle control device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005218186A (en) * 2004-01-28 2005-08-11 Hitachi Ltd AC electric vehicle control device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2581612C1 (en) * 2012-08-03 2016-04-20 Абб Текнолоджи Аг Limitation of overload when operating at peak power

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8049455B2 (en) Electric power converter
US8688301B2 (en) Power converter
US6486568B1 (en) Power system using a multi-functional power interface unit
KR101517461B1 (en) Safety devices that detect inadequate electrical braking and switching to safety brakes
US6239566B1 (en) Drive system for a permanently excited electric motor having at least one phase winding
JP5352570B2 (en) Rotating machine control device, rotating machine system, vehicle, electric vehicle or power generation system
JP4776743B2 (en) Drive control system
US11070161B2 (en) Electric-motor driving device and refrigeration-cycle application apparatus including electric-motor driving device
RU2457122C2 (en) Providing auxiliary drives of rail vehicles with electric energy
RU2401504C1 (en) Electric power converter
US12407161B2 (en) Method for controlling an inverter comprising selecting a safety mode
JP7177610B2 (en) RAIL VEHICLE DRIVING SYSTEM, ACTIVE FILTER DEVICE IN SAME SYSTEM, AND RAIL VEHICLE DRIVING METHOD
EP3985863B1 (en) Three-phase ac motor drive device, rail vehicle equipped with same, and three-phase ac motor drive method
JPWO2020250561A5 (en)
US20250007437A1 (en) Inverter for controlling an electrical machine, method of operating the inverter and safety control device
HK1134592B (en) Power converter
KR20070067180A (en) Electric vehicle controller

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20140815

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191020