[發明專利]用于進入和脫離滑行狀態的火車的一個或多個牽引系統的操作的優化控制

在審

• 申請號: 201380040786.3
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN104768797A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 奇羅·納波;路易吉·阿卡爾多;溫琴佐·蒙吉圭拉;法比奧·沃恰;古格利莫·納瓦拉
• 申請（專利權）人: 安薩多伯瑞德公司
• 主分類號: B60L15/02
• 分類號: B60L15/02;H02P21/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及在鐵路車輛(railway?vehicle)或火車出現所謂的慣性滑行(freewheeling)或滑行狀態時(即，在這個或這些牽引系統停止驅動鐵路車輛或火車的驅動輪時)控制和管理所述鐵路車輛或所述火車的一個或多個牽引系統的操作。

特別地，本發明有利地但非排他地用于控制和管理鐵路車輛或火車的牽引系統的操作，其牽引系統包括由逆變器型電子驅動系統操作的異步電動機或者由斬波器型電子驅動系統操作的直流(DC)電動機。

在這方面，在不失一般性的前提下，在以下描述中明確提及控制和管理逆變器型驅動系統的操作，該逆變器型驅動系統用于操作用于牽引鐵路車輛的異步電動機，將理解的是，本發明同樣可以用于控制和管理斬波器型電子驅動系統的操作，該斬波器型電子驅動系統用于操作用于牽引鐵路車輛的同步DC電動機(即，非永磁體型)，或者更一般地，用于基于任何類型的鐵路車輛或火車的(非永磁體型)電動機控制和管理一個或多個牽引系統的操作。

此外，值得注意的是，本發明的特定方面可以有利地用于控制和管理任何類型的火車的多個牽引系統的操作，這些牽引系統還可以基于永磁電動機。

背景技術

永磁電動機的磁通量的控制技術是眾所周知的。例如，歐洲專利申請EP?2?048?772?A1描述了一種系統，該系統包括：基于永磁體的電動機；逆變器，用于驅動所述電動機；以及磁化裝置，用于生成磁化電流，用于控制永磁體的磁通量。所述永磁體是可變磁通磁體，磁通量密度根據逆變器提供的磁化電流而變化。磁化裝置生成超過所使用的可變磁通的磁性材料的磁化飽和區域的磁化電流。根據EP?2?048?772?A1的所述系統允許提高可變磁通磁體的磁通量可重復性以及電動機扭矩的精確度。

此外，歐洲專利申請EP?2?192?684?A1描述了一種系統，該系統包括：具有可變通量電動機的可變磁通電動機，其是低矯頑力永磁體；逆變器，驅動所述可變磁通電動機；磁化單元，用于生成磁化電流并且控制可變磁通磁體的磁通量；以及助推單元，用于將輸入的DC電壓增大為預定的目標值并且將該電壓提供給逆變器。根據EP?2?192?684?A1的所述系統允許獲得縮減的尺寸和高的效率，同時在可變磁通磁體的磁通量控制期間確保供應磁化電流所需要的電壓。

此外，日本專利申請JP?2001?103610?A描述了用于管理和控制在混合式電動機中的永磁電動機的磁通量的技術，以便限制電動機處于高速時的空載電壓以及電池充電電流。

眾所周知，在鐵路領域中，鐵路車輛在正常運行期間的能耗與主要部件(尤其是牽引系統)的運行狀態密切相關，這些主要部件的功能、特征以及性能密切地取決于所使用的相應的控制算法。

目前，在火車的滑行階段，火車的牽引力由通過逆變器操作的異步電動機形成，僅僅由于磁化電流，所述電動機在所有情況下仍經歷磁通量，因此在逆變器中和電動機本身中存在磁通量損耗。

在速度增大達到在用于重型牽引車輛在全功率時出現的損耗的幾乎50％時，這種損耗增大。

圖1示出了表示用于操作用于牽引火車的的異步電動機的逆變器的操作的控制單元(整體上由數字10表示)的典型架構的功能方框圖。

特別地，如圖1中所示，控制單元10被設計為接收表示以下內容的輸入信號和/或數據：

·表示輸入濾波器電壓的濾波器電壓vFIL；

·應變參考(strain?reference)rateRefIn(方便地由火車運行的主控制單元生成，為了簡單說明而未示出在圖1中)；

·火車的本地轉向架(local?bogie)loadX的重量；

·火車的非機動轉向架的重量loadC；

·異步電動機的轉子的電氣旋轉頻率fmot；

·異步電動機的轉子的旋轉頻率的加速度dfmot；以及

·火車速度carSpeed(方便地由火車速度控制單元計算，為了簡單說明而未示出在圖1中)；

方便地，控制單元10連接至火車的多功能車輛總線(MVB)，用于接收表示應變參考rateRefIn、本地轉向架loadX的重量以及非機動轉向架的重量loadC的輸入信號和/或數據。

特別地，在圖1中示出的控制單元10包括參考扭矩計算模塊11，該參考扭矩計算模塊被設計為：

·接收表示濾波器電壓vFIL、應變參考rateRefIn、本地轉向架loadX的重量、非機動轉向架的重量loadC以及異步電動機的轉子的旋轉頻率fmot的輸入信號和/或數據；以及