JP7163128B2 - Power converter and control system - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両用の電力変換装置及び制御システムに関するものである。 The present invention relates to a power conversion device and control system for railway vehicles.
鉄道車両の主電動機は、車両の加速を行う電動機動作と、車両の減速を行う発電動作とを備えている。 A traction motor of a railroad vehicle has an electric motor operation for accelerating the vehicle and a power generation operation for decelerating the vehicle.
鉄道車両のブレーキには、摩擦力により車輪の回転を抑制する機械ブレーキと、上記の主電動機の発電動作による電気ブレーキとの2種類がある。一般に、電気ブレーキは車両の速度状態やき電状態により、動作できない領域が存在する。そのため、特許文献1に開示されているように、車両として必要なブレーキ力から電気ブレーキで負担できる力を引いた力を機械ブレーキ力とすることが一般的である。 There are two types of brakes for railway vehicles: mechanical brakes that suppress the rotation of wheels by frictional force, and electric brakes that are generated by the traction motor. In general, the electric brake has a range in which it cannot operate depending on the vehicle speed and traction. Therefore, as disclosed in Patent Literature 1, it is common to use the mechanical braking force as the force obtained by subtracting the force that can be borne by the electric brake from the braking force necessary for the vehicle.
一方、近年の半導体電力変換装置の高度化に伴い、電気ブレーキが高度化され、システムによっては機械ブレーキに頼らず停止まで電気ブレーキが負担し、速度が0となった時点で瞬間的に機械ブレーキが動作するようなシステムもある。このようなシステムの場合、車輪の踏面が制輪子(ブレーキシュー)に当たる時間及び力はごく僅かであり、特に制輪子により車輪踏面を削るような動作は行われない。また、急激に電気ブレーキが動作できなくなる回生失効状態に陥った場合、機械ブレーキが動作してブレーキ力を負担し始めるまでの応答遅れが発生する。 On the other hand, with the advancement of semiconductor power converters in recent years, electric brakes have become more sophisticated. There are systems that work as well. In such a system, the time and force with which the wheel tread is in contact with the brake shoe is negligible and, in particular, the brake shoe does not scrape the wheel tread. In addition, when the electric brake suddenly becomes unable to operate, a response delay occurs until the mechanical brake operates and begins to bear the braking force.
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、ごく低速まで電気ブレーキが動作するシステムにおいて、機械ブレーキの制御を変更することなく電気ブレーキの制御を変更するだけで、車輪の踏面を清掃(研磨)するとともに、機械ブレーキの応答性を速めることが可能な電力変換装置及び制御システムを提供することにある。 The object of the present invention, which has been made in view of such circumstances, is to clean (polish) the tread surface of a wheel in a system in which the electric brake operates up to a very low speed, only by changing the control of the electric brake without changing the control of the mechanical brake. ) and to provide a power converter and a control system capable of speeding up the responsiveness of the mechanical brake.
上記課題を解決するため、本発明に係る電力変換装置は、鉄道車両に搭載される主電動機を制御する電力変換装置であって、前記主電動機の出力トルクに対する指令であるトルク指令を生成するトルク指令生成部と、前記鉄道車両の速度が閾値以上である場合には、前記主電動機に流れる電流の値から算出される実際の電気ブレーキ力よりも低い値を示す電気ブレーキ力フィードバック信号を出力し、前記鉄道車両の速度が前記閾値未満である場合には、前記電気ブレーキ力の値を示す電気ブレーキ力フィードバック信号を出力する電気ブレーキ力通知部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a power conversion device according to the present invention is a power conversion device that controls a main motor mounted on a railroad vehicle, and is a power conversion device that generates a torque command that is a command for the output torque of the main motor. a command generation unit for outputting an electric braking force feedback signal indicating a lower value than the actual electric braking force calculated from the value of the current flowing through the traction motor when the speed of the railway vehicle is equal to or higher than a threshold; and an electric braking force notification unit that outputs an electric braking force feedback signal indicating the value of the electric braking force when the speed of the railway vehicle is less than the threshold value .
さらに、本発明に係る電力変換装置において、前記電気ブレーキ力通知部は、前記鉄道車両の速度が前記閾値以上である場合には、前記電気ブレーキ力に0.5以上1未満の係数を乗じた値を示す電気ブレーキ力フィードバック信号を出力することを特徴とする。 Furthermore, in the power converter according to the present invention, the electric braking force notification unit multiplies the electric braking force by a coefficient of 0.5 or more and less than 1 when the speed of the railway vehicle is equal to or higher than the threshold value . It is characterized by outputting an electric braking force feedback signal indicating a value.
また、上記課題を解決するため、本発明に係る制御システムは、上記電力変換装置と、機械ブレーキ制御装置とを備える制御システムであって、前記機械ブレーキ制御装置は、前記電気ブレーキ力フィードバック信号に基づき、鉄道車両の制動に必要となる機械ブレーキ力を算出し、該機械ブレーキ力を示す機械ブレーキ力指令を、該機械ブレーキ力指令に従って制輪子を車輪の踏面に押し付けるブレーキ装置に出力することを特徴とする。 Further, in order to solve the above problems, a control system according to the present invention is a control system comprising the power conversion device and a mechanical brake control device, wherein the mechanical brake control device responds to the electric brake force feedback signal by Based on this, the mechanical braking force required for braking the railway vehicle is calculated, and a mechanical braking force command indicating the mechanical braking force is output to the brake device that presses the brake shoe against the wheel tread according to the mechanical braking force command. Characterized by
本発明によれば、鉄道車両の制動時における車輪の踏面の清掃、及び機械ブレーキの応答性の向上を実現することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to implement|achieve the cleaning of the tread of a wheel at the time of braking of a railway vehicle, and the improvement of the response of a mechanical brake.
以下、本発明の一実施形態について、図1を参照して詳細に説明する。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.
図1は、制動時に機械ブレーキ及び電気ブレーキがブレンディングして動作する鉄道車両1の一例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an example of a railway vehicle 1 in which a mechanical brake and an electric brake operate in a blended manner during braking.
制御システム2は、電力変換装置10と、機械ブレーキ制御装置20とを備え、主電動機40を発電機動作させてブレーキ力を得る電気ブレーキと、摩擦力による機械ブレーキとの協調制御を行う。なお、図1では1つの電力変換装置10が2つの電力変換部12を備える例を示しているが、1つの電力変換装置10が1つの電力変換部12を備える構成であってもよい。
The
電力変換装置10は、主電動機40に電力を出力し、主電動機40を制御する。電力変換装置10は、トルク指令生成部11と、電力変換部12(12-1,12-2)と、電気ブレーキ力通知部13とを備える。
The power converter 10 outputs electric power to the main motor 40 and controls the main motor 40 . The
機械ブレーキ制御装置20は、ブレーキ装置50を動作させ、車輪30に対し制動動作を行う。機械ブレーキ制御装置20は、電気ブレーキ力算出部21と、機械ブレーキ力指令算出部22とを備える。
The mechanical
電気ブレーキ力算出部21は、主幹制御器(マスターコントローラー)からブレーキ指令が入力されると、主電動機40を発電機動作させて鉄道車両1を制動するために必要となる電気ブレーキ力を算出し、電気ブレーキ力指令をトルク指令生成部11及び機械ブレーキ力指令算出部22に出力する。
When a braking command is input from a main controller (master controller), the electric braking
トルク指令生成部11は、鉄道車両1の車両速度と、電気ブレーキ力算出部21から入力された電気ブレーキ力とに基づいて、主電動機40の出力トルクに対する指令であるトルク指令を生成し、電力変換部12に出力する。
The torque
電力変換部12は、電力用半導体素子を有しており、電力用半導体素子をスイッチングすることにより、集電した直流電力を三相交流電力に変換して主電動機40に出力する。その際、電力変換部12は、主電動機40の出力トルクが、トルク指令生成部11から入力されたトルク指令と一致するように、主電動機40を制御する。
The power conversion unit 12 has a power semiconductor element, and by switching the power semiconductor element, converts the collected DC power into three-phase AC power and outputs the three-phase AC power to the traction motor 40 . At that time, the power conversion unit 12 controls the main electric motor 40 so that the output torque of the main electric motor 40 matches the torque command input from the torque
主電動機40は、台車60に搭載される。主電動機40により生成された回転力は、歯車装置及び車軸(図示は省略)を介して車輪30に伝えられる。
The traction motor 40 is mounted on the
電気ブレーキ力通知部13は、主電動機40に流れる電流の電流値を取得又は推定し、該電流値から実際の電気ブレーキ力Feを算出する。そして、電気ブレーキ力通知部13は、算出した電気ブレーキ力Feよりも低い電気ブレーキ力Fe’を示す電気ブレーキ力フィードバック信号を機械ブレーキ制御装置20に出力する。例えば、電気ブレーキ力通知部13は、電気ブレーキ力Fe’の値を、電気ブレーキ力Feに1未満の係数Kを乗じた値とする。ここで、機械ブレーキよりも電気ブレーキの負担を主体とするため、係数Kは0.5以上(例えば0.9)とする。すなわち、電気ブレーキ力通知部13は、電気ブレーキ力指令に対応する電気ブレーキ力よりも低い値を示す電気ブレーキ力フィードバック信号を機械ブレーキ制御装置20に出力する。
The electric braking
電気ブレーキ力通知部13は、電気ブレーキ力フィードバック信号が示す値を、電気ブレーキ力Feよりも常に低くする必要はない。例えば、電気ブレーキ力通知部13は、鉄道車両1の速度が閾値以上である場合にのみ、電気ブレーキ力Feよりも低い電気ブレーキ力Fe’を示す電気ブレーキ力フィードバック信号を出力し、鉄道車両1の速度が閾値未満である場合には、電気ブレーキ力Feの値を示す電気ブレーキ力フィードバック信号を出力するようにしてもよい。
The electric braking
機械ブレーキ力指令算出部22は、電気ブレーキ力通知部13から入力された電気ブレーキ力フィードバック信号に基づき、鉄道車両1の制動に必要となる機械ブレーキ力を算出し、該機械ブレーキ力を示す機械ブレーキ力指令をブレーキ装置50に出力する。具体的には、機械ブレーキ力指令算出部22は、電気ブレーキ力算出部21により算出された電気ブレーキ力と、電気ブレーキ力フィードバック信号により示される電気ブレーキ力Fe’との差分を、機械ブレーキ力とする。
The mechanical braking force
ブレーキ装置50は、制輪子51を有する。ブレーキ装置50は、機械ブレーキ力指令算出部22から入力された機械ブレーキ力指令に従って、空気圧又は油圧で制輪子51を車輪30の踏面に押し付ける。
The brake device 50 has a brake shoe 51 . The braking device 50 presses the brake shoe 51 against the tread surface of the wheel 30 with air pressure or hydraulic pressure in accordance with the mechanical braking force command input from the mechanical braking
現代のインバータ制御の鉄道車両においては、電力変換装置で大半の電気ブレーキ力を負担することができるため、機械ブレーキは動作せず結果的に制輪子は停止直前の一瞬しか動作しないことが多くなる場合がある。比較的高速であれば機械ブレーキが動作して制輪子が車輪の踏面に当たることにより、踏面の清掃効果が得られるが、停止直前の一瞬の動作では車輪全体に制輪子が当たる前に車両が停止してしまい、踏面の清掃効果を得られない。その結果、騒音が発生したり、乗り心地に影響したりする場合がある。 In modern inverter-controlled railway vehicles, the electric power converter can bear most of the electric braking force, so the mechanical brake does not operate, and as a result, the brake shoe often operates only momentarily just before stopping. Sometimes. At relatively high speeds, the mechanical brake operates and the brake shoe hits the wheel tread surface, cleaning the tread surface. and the cleaning effect of the tread cannot be obtained. As a result, noise may occur and the ride comfort may be affected.
一方、本発明に係る電力変換装置10は、上述したように電力変換装置10の電気ブレーキ力フィードバックを電気ブレーキ力指令よりも低くして出力する。そのため、機械ブレーキ力指令算出部22が算出する機械ブレーキ力が0となることはなくなり、ブレーキ装置50を動作させて制輪子51が常に車輪30の踏面に接触する状況を作り出し、車輪30の踏面を清掃することができる。さらに、回生失効状態に陥った場合でも、既にブレーキ装置50は動作しているため、ブレーキ装置50の応答遅れを防止することができる。
On the other hand, the
また、制輪子51は鋳鉄制輪子であることが好適である。鋳鉄制輪子は合成制輪子よりも粗さが大きため、制輪子51を車輪30の踏面に押し当てることにより、車輪30の踏面を清掃すると同時に、踏面の粗さを適度に保ち、踏面の鏡面化を防ぐことができる。 Also, the brake shoe 51 is preferably a cast iron brake shoe. Since the cast iron brake shoe is rougher than the synthetic brake shoe, by pressing the brake shoe 51 against the tread surface of the wheel 30, the tread surface of the wheel 30 can be cleaned and at the same time, the roughness of the tread surface can be kept moderate and the tread surface can be made into a mirror surface. can be prevented.
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを1つに組み合わせたり、あるいは1つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。 Although the above embodiments have been described as representative examples, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications and substitutions may be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as limited by the embodiments described above, and various modifications and changes are possible without departing from the scope of the appended claims. For example, it is possible to combine a plurality of configuration blocks described in the configuration diagrams of the embodiments into one, or divide one configuration block.
本発明は、鉄道車両に利用可能であり、機械ブレーキの搭載機能にかかわらず、一定の機械ブレーキの機能を電力変換装置の機能変更のみで再現することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to railway vehicles, and regardless of the installed function of the mechanical brake, it is possible to reproduce a certain function of the mechanical brake only by changing the function of the power converter.
1 鉄道車両
2 制御システム
10 電力変換装置
11 トルク指令生成部
12 電力変換部
13 電気ブレーキ力通知部
20 機械ブレーキ制御装置
21 電気ブレーキ力算出部
22 機械ブレーキ力指令算出部
30 車輪
40 主電動機
50 ブレーキ装置
51 制輪子
60 台車
1
Claims (3)
前記主電動機の出力トルクに対する指令であるトルク指令を生成するトルク指令生成部と、
前記主電動機の出力トルクが前記トルク指令と一致するように前記主電動機を制御する電力変換部と、
前記鉄道車両の速度が閾値以上である場合には、前記主電動機に流れる電流の値から算出される実際の電気ブレーキ力よりも低い値を示す電気ブレーキ力フィードバック信号を出力し、前記鉄道車両の速度が前記閾値未満である場合には、前記電気ブレーキ力の値を示す電気ブレーキ力フィードバック信号を出力する電気ブレーキ力通知部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device for controlling a traction motor mounted on a railway vehicle,
a torque command generation unit that generates a torque command that is a command for the output torque of the main electric motor;
a power conversion unit that controls the main electric motor so that the output torque of the main electric motor matches the torque command;
When the speed of the railway vehicle is equal to or higher than a threshold, an electric braking force feedback signal indicating a lower value than the actual electric braking force calculated from the value of the current flowing through the traction motor is output , an electric braking force notification unit that outputs an electric braking force feedback signal indicating the value of the electric braking force when the speed is less than the threshold ;
A power conversion device comprising:
前記機械ブレーキ制御装置は、前記電気ブレーキ力フィードバック信号に基づき、鉄道車両の制動に必要となる機械ブレーキ力を算出し、該機械ブレーキ力を示す機械ブレーキ力指令を、該機械ブレーキ力指令に従って制輪子を車輪の踏面に押し付けるブレーキ装置に出力することを特徴とする制御システム。 A control system comprising the power conversion device according to claim 1 or 2 and a mechanical brake control device,
The mechanical brake control device calculates a mechanical brake force required for braking the railway vehicle based on the electric brake force feedback signal, and controls a mechanical brake force command indicating the mechanical brake force according to the mechanical brake force command. A control system characterized by outputting to a brake device that presses the wheel against the tread of the wheel.
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JPS63125462A (en) * | 1986-11-17 | 1988-05-28 | Nippon Air Brake Co Ltd | Electric instruction type brake control method |
| JPH0829702B2 (en) * | 1992-08-06 | 1996-03-27 | 株式会社ナブコ | Electric command type brake control device |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000177587A (en) | 1998-12-16 | 2000-06-27 | Railway Technical Res Inst | Vehicle braking / driving method and vehicle braking / driving device |
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