特表2024-540758高速列車給電伝動システム、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータ、及びその制御方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-01
(54)【発明の名称】高速列車給電伝動システム、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータ、及びその制御方法
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20241025BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 E
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024529644
(86)(22)【出願日】2022-11-16
(85)【翻訳文提出日】2024-05-17
(86)【国際出願番号】 CN2022132247
(87)【国際公開番号】W WO2023088302
(87)【国際公開日】2023-05-25
(31)【優先権主張番号】202111372257.6
(32)【優先日】2021-11-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】516379320
【氏名又は名称】西南交通大学
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】李 群湛
(72)【発明者】
【氏名】▲呉▼ 波
(72)【発明者】
【氏名】郭 ▲カイ▼
(72)【発明者】
【氏名】黄 小▲紅▼
(72)【発明者】
【氏名】▲張▼ ▲偉▼▲鵬▼
【テーマコード（参考）】
5H770
【Ｆターム（参考）】
5H770BA03
5H770CA02
5H770DA03
5H770DA10
5H770DA33
5H770DA41
5H770HA03Z
5H770JA17Z
(57)【要約】
三相給電伝動モードと単相給電伝動モードがあり、この２つのモードでの給電容量が等しい、高速列車給電伝動システムを提供する。自動識別又は運転室での遠隔制御により、地上トラクション給電システムが三相給電方式である場合、高速列車給電伝動システムは三相給電伝動モードに自動的に切り替わり、地上トラクション給電システムが単相給電方式である場合、高速列車給電伝動システムは単相給電伝動モードに自動的に切り替わる。地上トラクション給電システムの三相給電方式及び単相給電方式に合わせてモードを切り替えることによって、高速列車の三相給電伝動システムと単相給電伝動システムの両方に簡便且つ効果的に対応する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
地上トラクション給電システムにより給電される高速列車給電伝動システムであって、三相給電伝動モードと単相給電伝動モードであって、前記地上トラクション給電システムが三相給電方式である場合、前記高速列車給電伝動システムは三相給電伝動モードで動作し、前記地上トラクション給電システムが単相給電方式である場合、前記高速列車給電伝動システムは単相給電伝動モードで動作する、三相給電伝動モードと単相給電伝動モードと、
前記地上トラクション給電システムが三相給電方式であると検出した場合、前記三相給電伝動モードで動作するように前記高速列車給電伝動システムを制御し、前記地上トラクション給電システムが単相給電方式であると検出した場合、前記単相給電伝動モードで動作するように前記高速列車給電伝動システムを制御する計測コントローラＣＴＬと、
２本の給電バスの間に並列接続されて、三相給電バスのうちの２本を並列接続して残りのバスと単相回路を形成する、給電伝動モードを切り替えるトランスファスイッチＫと、を含む、ことを特徴とする高速列車給電伝動システム。
【請求項2】
トラクションモータＭ１に電気的に接続されたＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１と、三相給電バスのうち異なる２相の間の電圧をそれぞれ検出する電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、及び電圧変成器ＰＴＣＡと、をさらに含み、前記電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、及び電圧変成器ＰＴＣＡの出力端子は前記計測コントローラＣＴＬの計測端子に接続され、前記計測コントローラＣＴＬの出力端子は前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の制御端子及びトランスファスイッチＫの制御端子に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の高速列車給電伝動システム。
【請求項3】
集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢ、集電装置ＣＣ、集電ケーブルＬＡ０、集電ケーブルＬＢ０、集電ケーブルＬＣ０、集電スイッチＫＬＡ、集電スイッチＫＬＢ、集電スイッチＫＬＣ給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣ、フィードアウトスイッチＫＱＡ１、フィードアウトスイッチＫＱＢ１、フィードアウトスイッチＫＱＣ１、フィードアウトケーブルＬＮＡ１、フィードアウトケーブルＬＮＢ１、フィードアウトケーブルＬＮＣ１、及びそのアウトレットケーブルＭＡ１、アウトレットケーブルＭＢ１、アウトレットケーブルＭＣ１、並びにトラクションモータＭ１をさらに含み、前記三相給電バスは、給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣであり、前記集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢ、集電装置ＣＣの接触端子は地上トラクション給電システムに接続され、集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢ、集電装置ＣＣの結線端子は、それぞれ、集電ケーブルＬＡ０、集電ケーブルＬＢ０、集電ケーブルＬＣ０の先端に接続され、集電ケーブルＬＡ０、集電ケーブルＬＢ０、集電ケーブルＬＣ０の末端は、それぞれ、集電スイッチＫＬＡ、集電スイッチＫＬＢ、集電スイッチＫＬＣを介して給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣに接続され、給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣはさらに、それぞれ、給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣに接続され、フィードアウトケーブルＬＮＡ１、フィードアウトケーブルＬＮＢ１、フィードアウトケーブルＬＮＣ１の先端は、それぞれ、フィードアウトスイッチＫＱＡ１、フィードアウトスイッチＫＱＢ１、フィードアウトスイッチＫＱＣ１を介して、給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣに接続され、フィードアウトケーブルＬＮＡ１、フィードアウトケーブルＬＮＢ１、フィードアウトケーブルＬＮＣ１の末端は、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子に接続され、前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の出力端子は、アウトレットケーブルＭＡ１、アウトレットケーブルＭＢ１、アウトレットケーブルＭＣ１を経てトラクションモータＭ１に接続され、
前記トランスファスイッチＫは、前記給電バスＭＡと給電バスＭＢとの間に並列接続され、前記電圧変成器ＰＴＡＢは、前記給電バスＭＡと給電バスＭＢとの間に設けられ、前記電圧変成器ＰＴＢＣは、前記給電バスＭＢと給電バスＭＣとの間に設けられ、前記電圧変成器ＰＴＣＡは、前記給電バスＭＣと給電バスＭＡとの間に設けられる、ことを特徴とする請求項２に記載の高速列車給電伝動システム。
【請求項4】
前記地上トラクション給電システムには、給電機構ＴＡ及び給電機構ＴＢが設けられており、前記集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢの接触端子は、それぞれ、地上トラクション給電システムの給電機構ＴＡ及び給電機構ＴＢに接触して受電し、集電装置ＣＣの接触端子はレールＲに接触して受電する、ことを特徴とする請求項３に記載の高速列車給電伝動システム。
【請求項5】
ｎ組のＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータとｎ個のトラクションモータを含み、ｎ組のＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ２、…、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳｉ、…、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳｎと記し、ｎ個のトラクションモータは、トラクションモータＭ１、トラクションモータＭ２、…、トラクションモータＭｉ、…、トラクションモータＭｎと記し、給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣは、それぞれ、フィードアウトスイッチＫＱＡｉ、フィードアウトスイッチＫＱＢｉ、フィードアウトスイッチＫＱＣｉによって、フィードアウトケーブルＬＮＡｉ、フィードアウトケーブルＬＮＢｉ、フィードアウトケーブルＬＮＣｉの先端に接続され、フィードアウトケーブルＬＮＡｉ、フィードアウトケーブルＬＮＢｉ、フィードアウトケーブルＬＮＣｉの末端は、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳｉの入力端子に接続され、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳｉの出力端子は、アウトレットケーブルＭＡｉ、アウトレットケーブルＭＢｉ、アウトレットケーブルＭＣｉを介してトラクションモータＭｉに接続され、ｉ＝１、２、．．．、ｎである、ことを特徴とする請求項３に記載の高速列車給電伝動システム。
【請求項6】
地上トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式か単相給電方式かを判断するステップと、地上トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式である場合、三相給電伝動モードで動作するように高速列車給電伝動システムを制御するステップと、
地上トラクション給電システムの給電方式が単相給電方式である場合、単相給電伝動モードで動作するように高速列車給電伝動システムを制御するステップと、を含む、ことを特徴とする請求項２～５のいずれか１項に記載の高速列車給電伝動システムの制御方法。
【請求項7】
前記判断は、さらに、前記高速列車給電伝動システムの計測コントローラＣＴＬは、前記電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、及び電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された電圧値をそれぞれ取得し、
電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された電圧値が等しい場合、地上トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式であると判定し、電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された３つの電圧値のうちの２つの電圧値を加算したものが残りの電圧値に等しい場合、地上トラクション給電システムの給電方式が単相給電方式であると判定することである、ことを特徴とする請求項６に記載の制御方法。
【請求項8】
前記高速列車給電伝動システムは、給電伝動モードを切り替えるトランスファスイッチＫをさらに含み、三相給電伝動モードで動作するように高速列車給電伝動システムを制御する前記ステップは、さらに、
前記計測コントローラＣＴＬは、トランスファスイッチＫを制御して切断し、三相整流回路で動作するように高速列車給電伝動システムのＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子を制御することであり、
前記高速列車給電伝動システムが単相給電伝動モードで動作するように制御する前記ステップは、さらに、
前記計測コントローラＣＴＬは、トランスファスイッチＫを制御して閉じ、単相整流回路で動作するようにＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子を制御することである、ことを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
【請求項9】
請求項２～５のいずれか１項に記載の高速列車給電伝動システム用のＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータであって、入力側インダクタＩＮＡ１、インダクタＩＮＢ１、インダクタＩＮＣ１、入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１、バスコンデンサＢＵＳＣ１、出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１を含み、入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１、バスコンデンサＢＵＳＣ１、出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１は、正極直流バスＢＵＳ＋と負極直流バスＢＵＳ－との間に並列接続され、入力側インダクタＩＮＡ１、インダクタＩＮＢ１、インダクタＩＮＣ１は、一端がＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力端子となり、他端がそれぞれ入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１に接続され、出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１から引き出される三相出力端子は、アウトレットケーブルＭＡ１、アウトレットケーブルＭＢ１、アウトレットケーブルＭＣ１を介してトラクションモータＭ１の入力端子に接続され、
三相給電伝動モードでの給電容量と単相給電伝動モードでの給電容量とが等しく、高速列車給電伝動システムの給電ケーブルＬＡの定格電流はＩであり、給電ケーブルＬＢの定格電流はＩであり、給電ケーブルＬＣの定格電流は１．７３２Ｉであり、前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣコンバータＴＤＳ１の入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１の定格電流＝パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１の定格電流の１．７３２倍＝パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１の定格電流の１．７３２倍である、ことを特徴とするＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータ。
【請求項10】
前記高速列車給電伝動システムのすべてのデバイス及びケーブルは、定格電圧Ｕｅ＝３０００Ｖで絶縁設計を行い、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの正極直流バスＢＵＳ＋と負極直流バスＢＵＳ－との間の直流電圧の定格値は、パワーチューブブリッジアーム直流耐圧よりも小さく、十分な安全マージンを残す前提で最高値を取る、ことを特徴とする請求項９に記載のＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータ。
【請求項11】
前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１、及び出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１は、すべてＩ型３レベル回路である、ことを特徴とする請求項９に記載のＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータ。
【請求項12】
請求項２～５のいずれか１項に記載の高速列車給電伝動システムのＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの制御方法であって、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの定格電圧をＵｅ、トラクションモータの定格パワーをＰｅとし、トラクションの動作条件において、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～１．１Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、トラクションモータの出力定格パワーをＰｅに制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～０．７Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０．８Ｐｅに直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．７Ｕｅ～０．６Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、０．８Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が１．１Ｕｅ～１．１５Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、を含み、
地上トラクション給電システムの設計において、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子は、最小電圧値が０．６Ｕｅの１．１倍以上、最大電圧値が１．２Ｕｅの０．９倍以下であることを満たす、ことを特徴とする制御方法。
【請求項13】
回生の動作条件において、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～１．１Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、トラクションモータの回生パワーをＰｅに制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～０．７Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０．８Ｐｅに直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．７Ｕｅ～０．６Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、０．８Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が１．１Ｕｅ～１．２Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、を含む、ことを特徴とする請求項１２に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本願は、２０２１年１１月１９日に提出された、中国特許出願２０２１１１３７２２５７．６の利益を主張しており、当該出願の内容は、引用により本明細書に組み込まれている。
本願は、２０２１年１１月１９日に提出された、中国特許出願２０２１１１３７２２５７．６の利益を主張しており、当該出願の内容は、引用により本明細書に組み込まれている。
【0002】
本発明は、軌道交通の技術分野に関し、特に高速列車給電伝動システム、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータ、及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【0003】
従来の地下鉄やライトレールなどの軌道交通用のトラクション給電には、ほとんど直流１５００Ｖ方式が使用されている。直流方式は、給電が無相で、列車がスムーズで運転するなどの利点があるが、トラクションエネルギー消費量の約３０～５０％を占める回生エネルギーを直接又は間接的に利用することが難しいため、高価なインバータ装置やエネルギー貯蔵装置を増設する必要があり、また、インバータ装置やエネルギー貯蔵装置が動作しなくなり、列車の回生ブレーキが効かなくなり空気ブレーキに切り替わり、運転の安全が脅かされる場合がある。さらに、存在する迷走電流は周囲の金属パイプや建物の鋼構造物に電気化学的腐食を引き起こし、迷走電流はこれまでに解決されておらず、広範囲かつ長期的な被害を引き起こしてしまう。
【0004】
このため、より高速化、より多くの輸送量が求められる中、一部の大都市の軌道交通では、幹線鉄道に単相電源周波数交流２５ｋＶ方式を利用するようになり、その利点としては、給電能力が高く、システムの構成が簡単であり、その欠点としては、車載変圧器が重く、かさばるため、高速列車の貴重なスペースを占有し、軸重量が増加し、乗客の輸送効率に影響を与える。
【0005】
現在、幹線鉄道を代表とした交流トラクション給電には、単相電源周波数交流給電が主流であるが、同じ給電容量（能力）のもとで、三相発電機、電動機、変圧器、送電線がすべて、単相の同様のコンポーネントの製造や建設よりも材料を節約し、かつ、構造が簡単で、優れた性能を持ち、三相電力のパワーの瞬時値は一定に保たれる。中国特許出願第ＺＬ２０１７２１６７５４３２．８号（三相トラクション給電システム）は、地上三相トラクション給電及び車載三相給電システムを提案している。この技術手段では、地上三相トラクション給電及び車載三相給電システムのソリューションしか実現できないため、車載三相給電伝動と単相給電伝動との互換性をいかに実現し、地上トラクション給電により柔軟に対応し、給電システムをより適応性のあるものにするかが今後の技術的課題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的の１つは、車載三相給電伝動と単相給電伝動との互換性を効果的に解決し、給電システムの適用性を向上させることができる、高速列車給電伝動システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の技術的課題を解決するために、本発明に採用される技術案は、具体的には、以下の通りである。
【0008】
地上トラクション給電システムにより給電される高速列車給電伝動システムであって、三相給電伝動モードと単相給電伝動モードであって、前記地上トラクション給電システムが三相給電方式である場合、前記高速列車給電伝動システムは三相給電伝動モードで動作し、前記地上トラクション給電システムが単相給電方式である場合、前記高速列車給電伝動システムは単相給電伝動モードで動作する、三相給電伝動モードと単相給電伝動モードを含む。
【0009】
さらに、前記高速列車給電伝動システムは、前記地上トラクション給電システムが三相給電方式であると検出した場合、前記三相給電伝動モードで動作するように前記高速列車給電伝動システムを制御し、前記地上トラクション給電システムが単相給電方式であると検出した場合、前記単相給電伝動モードで動作するように前記高速列車給電伝動システムを制御する計測コントローラＣＴＬをさらに含む。
【0010】
さらに、前記高速列車給電伝動システムは、トラクションモータＭ１に電気的に接続されたＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１と、給電伝動モードを切り替えるトランスファスイッチＫと、をさらに含み、給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣの２組の給電バスのうち異なる２相の間の電圧をそれぞれ検出する電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、及び電圧変成器ＰＴＣＡをさらに含み、前記電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、及び電圧変成器ＰＴＣＡの出力端子は前記計測コントローラＣＴＬの計測端子に接続され、前記計測コントローラＣＴＬの出力端子は前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の制御端子及びトランスファスイッチＫの制御端子に接続される。
【0011】
さらに、前記高速列車給電伝動システムは、集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢ、集電装置ＣＣ、集電ケーブルＬＡ０、集電ケーブルＬＢ０、集電ケーブルＬＣ０、集電スイッチＫＬＡ、集電スイッチＫＬＢ、集電スイッチＫＬＣ、給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣ、給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣ、フィードアウトスイッチＫＱＡ１、フィードアウトスイッチＫＱＢ１、フィードアウトスイッチＫＱＣ１、フィードアウトケーブルＬＮＡ１、フィードアウトケーブルＬＮＢ１、フィードアウトケーブルＬＮＣ１、及びそのアウトレットケーブルＭＡ１、アウトレットケーブルＭＢ１、アウトレットケーブルＭＣ１、並びにトラクションモータＭ１をさらに含み、
前記集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢ、集電装置ＣＣの接触端子は地上トラクション給電システムに接続され、集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢ、集電装置ＣＣの結線端子は、それぞれ、集電ケーブルＬＡ０、集電ケーブルＬＢ０、集電ケーブルＬＣ０の先端に接続され、集電ケーブルＬＡ０、集電ケーブルＬＢ０、集電ケーブルＬＣ０の末端は、それぞれ、集電スイッチＫＬＡ、集電スイッチＫＬＢ、集電スイッチＫＬＣによって給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣに接続され、給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣはさらに、それぞれ、給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣに接続され、フィードアウトケーブルＬＮＡ１、フィードアウトケーブルＬＮＢ１、フィードアウトケーブルＬＮＣ１の先端は、それぞれ、フィードアウトスイッチＫＱＡ１、フィードアウトスイッチＫＱＢ１、フィードアウトスイッチＫＱＣ１によって給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣに接続され、フィードアウトケーブルＬＮＡ１、フィードアウトケーブルＬＮＢ１、フィードアウトケーブルＬＮＣ１の末端は、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子に接続され、前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の出力端子は、アウトレットケーブルＭＡ１、アウトレットケーブルＭＢ１、アウトレットケーブルＭＣ１を経てトラクションモータＭ１に接続され、
前記トランスファスイッチＫは、前記給電バスＭＡと給電バスＭＢとの間に並列接続され、前記電圧変成器ＰＴＡＢは、前記給電バスＭＡと給電バスＭＢとの間に設けられ、前記電圧変成器ＰＴＢＣは、前記給電バスＭＢと給電バスＭＣとの間に設けられ、前記電圧変成器ＰＴＣＡは、前記給電バスＭＣと給電バスＭＡとの間に設けられる。
前記集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢ、集電装置ＣＣの接触端子は地上トラクション給電システムに接続され、集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢ、集電装置ＣＣの結線端子は、それぞれ、集電ケーブルＬＡ０、集電ケーブルＬＢ０、集電ケーブルＬＣ０の先端に接続され、集電ケーブルＬＡ０、集電ケーブルＬＢ０、集電ケーブルＬＣ０の末端は、それぞれ、集電スイッチＫＬＡ、集電スイッチＫＬＢ、集電スイッチＫＬＣによって給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣに接続され、給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣはさらに、それぞれ、給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣに接続され、フィードアウトケーブルＬＮＡ１、フィードアウトケーブルＬＮＢ１、フィードアウトケーブルＬＮＣ１の先端は、それぞれ、フィードアウトスイッチＫＱＡ１、フィードアウトスイッチＫＱＢ１、フィードアウトスイッチＫＱＣ１によって給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣに接続され、フィードアウトケーブルＬＮＡ１、フィードアウトケーブルＬＮＢ１、フィードアウトケーブルＬＮＣ１の末端は、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子に接続され、前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の出力端子は、アウトレットケーブルＭＡ１、アウトレットケーブルＭＢ１、アウトレットケーブルＭＣ１を経てトラクションモータＭ１に接続され、
前記トランスファスイッチＫは、前記給電バスＭＡと給電バスＭＢとの間に並列接続され、前記電圧変成器ＰＴＡＢは、前記給電バスＭＡと給電バスＭＢとの間に設けられ、前記電圧変成器ＰＴＢＣは、前記給電バスＭＢと給電バスＭＣとの間に設けられ、前記電圧変成器ＰＴＣＡは、前記給電バスＭＣと給電バスＭＡとの間に設けられる。
【0012】
さらに、地上トラクション給電システムには、給電機構ＴＡ及び給電機構ＴＢが設けられており、前記集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢの接触端子は、それぞれ、地上トラクション給電システムの給電機構ＴＡ及び給電機構ＴＢに接触して受電し、集電装置ＣＣの接触端子はレールＲに接触して受電する。
【0013】
さらに、前記高速列車給電伝動システムは、ｎ組のＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータとｎ個のトラクションモータを含み、ｎ組のＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ２、…、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳｉ、…、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳｎと記し、ｎ個のトラクションモータは、トラクションモータＭ１、トラクションモータＭ２、…、トラクションモータＭｉ、…、トラクションモータＭｎと記し、給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣは、それぞれ、フィードアウトスイッチＫＱＡｉ、フィードアウトスイッチＫＱＢｉ、フィードアウトスイッチＫＱＣｉによって、フィードアウトケーブルＬＮＡｉ、フィードアウトケーブルＬＮＢｉ、フィードアウトケーブルＬＮＣｉの先端に接続され、フィードアウトケーブルＬＮＡｉ、フィードアウトケーブルＬＮＢｉ、フィードアウトケーブルＬＮＣｉの末端は、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳｉの入力端子に接続され、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳｉの出力端子は、アウトレットケーブルＭＡｉ、アウトレットケーブルＭＢｉ、アウトレットケーブルＭＣｉを介してトラクションモータＭｉに接続され、ｉ＝１、２、．．．、ｎである。
【0014】
本発明の別の目的は、上記の高速列車給電伝動システムの制御方法であって、
地上トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式か単相給電方式かを判断し、トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式である場合、ステップＢを行い、トラクション給電システムの給電方式が単相給電方式である場合、ステップＣを行うステップＡと、
三相給電伝動モードで動作するように高速列車給電伝動システムを制御するステップＢと、
単相給電伝動モードで動作するように高速列車給電伝動システムを制御するステップＣと、を含む、制御方法を提供することである。
地上トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式か単相給電方式かを判断し、トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式である場合、ステップＢを行い、トラクション給電システムの給電方式が単相給電方式である場合、ステップＣを行うステップＡと、
三相給電伝動モードで動作するように高速列車給電伝動システムを制御するステップＢと、
単相給電伝動モードで動作するように高速列車給電伝動システムを制御するステップＣと、を含む、制御方法を提供することである。
【0015】
さらに、前記ステップＡは、さらに、
前記高速列車給電伝動システムの計測コントローラＣＴＬは、前記電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、及び電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された電圧値をそれぞれ取得し、電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された電圧値が等しい場合、地上トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式であると判定し、次に、ステップＢを行い、電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された３つの電圧値のうちの２つの電圧値を加算したものが残りの電圧値に等しい場合、地上トラクション給電システムの給電方式が単相給電方式であると判定し、次に、ステップＣを行うことである。
前記高速列車給電伝動システムの計測コントローラＣＴＬは、前記電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、及び電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された電圧値をそれぞれ取得し、電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された電圧値が等しい場合、地上トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式であると判定し、次に、ステップＢを行い、電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された３つの電圧値のうちの２つの電圧値を加算したものが残りの電圧値に等しい場合、地上トラクション給電システムの給電方式が単相給電方式であると判定し、次に、ステップＣを行うことである。
【0016】
さらに、前記高速列車給電伝動システムは、給電伝動モードを切り替えるトランスファスイッチＫを含み、前記ステップＢは、さらに、
前記計測コントローラＣＴＬは、トランスファスイッチＫを制御して切断し、三相整流回路で動作するように高速列車給電伝動システムのＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子を制御することであり、前記ステップＣはさらに、
前記計測コントローラＣＴＬは、トランスファスイッチＫを制御して閉じ、単相整流回路で動作するようにＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子を制御する。
前記計測コントローラＣＴＬは、トランスファスイッチＫを制御して切断し、三相整流回路で動作するように高速列車給電伝動システムのＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子を制御することであり、前記ステップＣはさらに、
前記計測コントローラＣＴＬは、トランスファスイッチＫを制御して閉じ、単相整流回路で動作するようにＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子を制御する。
【0017】
本発明のさらに別の目的は、上記の高速列車給電伝動システム用のＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータを提供することである。
【0018】
前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、入力側インダクタＩＮＡ１、インダクタＩＮＢ１、インダクタＩＮＣ１、入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１、バスコンデンサＢＵＳＣ１、出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１を含み、入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１、バスコンデンサＢＵＳＣ１、出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１は、正極直流バスＢＵＳ＋と負極直流バスＢＵＳ－との間に並列接続され、入力側インダクタＩＮＡ１、インダクタＩＮＢ１、インダクタＩＮＣ１は、一端がＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータ入力端子となり、他端が、それぞれ、入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１に接続され、出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１から引き出される三相出力端子は、アウトレットケーブルＭＡ１、アウトレットケーブルＭＢ１、アウトレットケーブルＭＣ１を介して、トラクションモータＭ１の入力端子に接続される。
【0019】
さらに、前記高速列車給電伝動システムのすべてのデバイス及びケーブルは、定格電圧Ｕｅ＝３０００Ｖで絶縁設計を行い、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの正極直流バスＢＵＳ＋と負極直流バスＢＵＳ－との間の直流電圧の定格値は、パワーチューブブリッジアーム直流耐圧よりも小さく、十分な安全マージンを残す前提で最高値を取る。
【0020】
さらに、前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１、及び出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１は、すべてＩ型３レベル回路である。
【0021】
さらに、三相給電伝動モードでの給電容量と単相給電伝動モードでの給電容量とが等しく、高速列車給電伝動システムの給電ケーブルＬＡの定格電流はＩであり、給電ケーブルＬＢの定格電流はＩであり、給電ケーブルＬＣの定格電流は１．７３２Ｉであり、前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣコンバータＴＤＳ１の入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１の定格電流＝パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１の定格電流の１．７３２倍＝パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１の定格電流の１．７３２倍である。
【0022】
本発明の更なる目的は、高速列車給電伝動システムのＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの制御方法であって、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの定格電圧をＵｅ、トラクションモータの定格パワーをＰｅとし、トラクションの動作条件において、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～１．１Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、トラクションモータの出力定格パワーをＰｅに制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～０．７Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０．８Ｐｅに直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．７Ｕｅ～０．６Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、０．８Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が１．１Ｕｅ～１．１５Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、を含み、
地上トラクション給電システムの設計において、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子は、最小電圧値が０．６Ｕｅの１．１倍以上、最大電圧値が１．２Ｕｅの０．９倍以下であることを満たす、制御方法を提供する。
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～１．１Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、トラクションモータの出力定格パワーをＰｅに制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～０．７Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０．８Ｐｅに直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．７Ｕｅ～０．６Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、０．８Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が１．１Ｕｅ～１．１５Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、を含み、
地上トラクション給電システムの設計において、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子は、最小電圧値が０．６Ｕｅの１．１倍以上、最大電圧値が１．２Ｕｅの０．９倍以下であることを満たす、制御方法を提供する。
【0023】
さらに、回生の動作条件において、前記方法は、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～１．１Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、トラクションモータの回生パワーをＰｅに制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～０．７Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０．８Ｐｅに直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．７Ｕｅ～０．６Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、０．８Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が１．１Ｕｅ～１．２Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、を含む。
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～１．１Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、トラクションモータの回生パワーをＰｅに制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～０．７Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０．８Ｐｅに直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．７Ｕｅ～０．６Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、０．８Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が１．１Ｕｅ～１．２Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、を含む。
【0024】
本発明の作動原理は以下の通りである。
【0025】
三相給電バス（給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣ）のうちの２本を並列接続して残りの１つと単相回路を形成し、並列接続した２本を分離すると残りの１つとともに三相回路にすることができ、このプロセスは、バイパストランスファスイッチ（トランスファスイッチＫ）により実現され得る。給電ケーブル及びＡＣ－ＤＣ－ＡＣコンバータパワーチューブの容量は、三相給電伝動モードと単相給電伝動モードの２つのモードを満たすように設定されなければならず、この２つのモードでの給電容量が等しいとすれば、給電ケーブルの利用率が最適になり、この２つのモードでの伝動容量が等しいとすれば、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣコンバータパワーチューブの容量利用率が最適になる。三相給電バスの２つずつの線間電圧の値の大きさの関係から、三相給電バスによる給電の対象となる地上トラクション給電システムが三相給電方式か単相給電方式かを判定し、それによって、トランスファスイッチを制御して、車載三相給電伝動モードと単相給電伝動モードとを自動的に切り替えることができる。
【発明の効果】
【0026】
従来技術と比べて、本発明の有益な効果は以下の通りである。
１．本発明による高速列車給電伝動システムは、地上三相トラクション給電システム又は地上単相トラクション給電システムに適用することができ、かつ、この２つの異なる給電方式の間の柔軟な変換に自動的に対応することができる。本発明は、三相の場合給電能力が高いことと単相の場合給電が簡単であるという２つの利点を利用して、高速列車伝動システムにおける単相給電方式と三相給電方式の互換性を実現し、給電プランの設計をより柔軟にし、線路の応用場面を大幅に広げる。
２．給電容量が等しいことを前提として、三相モードと単相モードの定格容量を設定することによって、給電ケーブルやＡＣ－ＤＣ－ＡＣコンバータパワーチューブの容量利用率を最適にすることができる。
３．３０００Ｖは国家標準の電圧等級であるので、高速列車の給電伝動電圧と国家標準の電圧等級が一致し、それによって、関連設備、電化製品のコストを大幅に下げ、信頼性を高めることができる。
４．既存の高速列車伝動システムと比べ、車載トラクション変圧器を省略し、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータが給電母線から直接電力を取り受けられるようにし、それによって、高速列車の軸重量を大幅に軽減し、高速列車の有効積載スペースを増やし、運転エネルギー消費を節約し、運転効率を向上させる。
５．本発明は、幹線鉄道だけでなく、都市軌道や都市鉄道にも使用することができる。
６．システムの給電容量が等しい前提の下で、車載三相給電伝動モード又は単相給電伝動モードの間の切り替えを付加することによって、これらのモードをそれぞれ地上トラクション給電システムの三相給電方式又は単相給電方式に対応させることにより、高速列車における三相給電伝動と単相給電伝動システムの互換性を便利かつ効果的に実現でき、しかも、モードの切り替えが簡単で、技術が信頼でき、性能が優れており、実施しやすい。
１．本発明による高速列車給電伝動システムは、地上三相トラクション給電システム又は地上単相トラクション給電システムに適用することができ、かつ、この２つの異なる給電方式の間の柔軟な変換に自動的に対応することができる。本発明は、三相の場合給電能力が高いことと単相の場合給電が簡単であるという２つの利点を利用して、高速列車伝動システムにおける単相給電方式と三相給電方式の互換性を実現し、給電プランの設計をより柔軟にし、線路の応用場面を大幅に広げる。
２．給電容量が等しいことを前提として、三相モードと単相モードの定格容量を設定することによって、給電ケーブルやＡＣ－ＤＣ－ＡＣコンバータパワーチューブの容量利用率を最適にすることができる。
３．３０００Ｖは国家標準の電圧等級であるので、高速列車の給電伝動電圧と国家標準の電圧等級が一致し、それによって、関連設備、電化製品のコストを大幅に下げ、信頼性を高めることができる。
４．既存の高速列車伝動システムと比べ、車載トラクション変圧器を省略し、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータが給電母線から直接電力を取り受けられるようにし、それによって、高速列車の軸重量を大幅に軽減し、高速列車の有効積載スペースを増やし、運転エネルギー消費を節約し、運転効率を向上させる。
５．本発明は、幹線鉄道だけでなく、都市軌道や都市鉄道にも使用することができる。
６．システムの給電容量が等しい前提の下で、車載三相給電伝動モード又は単相給電伝動モードの間の切り替えを付加することによって、これらのモードをそれぞれ地上トラクション給電システムの三相給電方式又は単相給電方式に対応させることにより、高速列車における三相給電伝動と単相給電伝動システムの互換性を便利かつ効果的に実現でき、しかも、モードの切り替えが簡単で、技術が信頼でき、性能が優れており、実施しやすい。
【図面の簡単な説明】
【0027】
添付の図面は、本発明の実施例の更なる理解を提供するために使用され、明細書の一部を構成し、以下の発明を実施するための形態と共に本発明の実施例を説明するために使用されるが、本発明の実施例を限定するものではない
【0028】
【図1】本発明の基本構造の模式図である。
【図2】本発明の実施例の拡張構造の模式図である。
【図3】本発明の制御のフローチャートである。
【図4】本発明のＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの構造模式図である。
【図5】本発明のトラクション制御の模式図である。
【図6】本発明のブレーキ制御の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
本発明の構想をよりよく理解するために、以下の実施例を通じて本発明の作動原理をさらに説明する。
【0030】
実施例１
本実施例は、地上トラクション給電システムにより給電される高速列車給電伝動システムであって、三相給電伝動モードと単相給電伝動モードであって、前記地上トラクション給電システムが三相給電方式である場合、前記高速列車給電伝動システムは三相給電伝動モードで動作し、前記地上トラクション給電システムが単相給電方式である場合、前記高速列車給電伝動システムは単相給電伝動モードで動作する、三相給電伝動モードと単相給電伝動モードを含む高速列車給電伝動システムを提供する。
本実施例は、地上トラクション給電システムにより給電される高速列車給電伝動システムであって、三相給電伝動モードと単相給電伝動モードであって、前記地上トラクション給電システムが三相給電方式である場合、前記高速列車給電伝動システムは三相給電伝動モードで動作し、前記地上トラクション給電システムが単相給電方式である場合、前記高速列車給電伝動システムは単相給電伝動モードで動作する、三相給電伝動モードと単相給電伝動モードを含む高速列車給電伝動システムを提供する。
【0031】
ここで、地上トラクション給電システムには三相給電と単相給電の２つの方式が存在することを考慮して、本実施例による高速列車給電伝動システムは、三相給電伝動モードと単相給電伝動モードを含み、高速列車給電伝動システムの作動モードは地上トラクション給電システムの給電方式に応じて選択され、それによって、高速列車給電伝動システムと地上トラクション給電システムとを一致させ、１つの給電伝動モードしかない従来の高速列車給電伝動システムと比べ、本実施例による高速列車給電伝動システムは、単相給電伝動モード及び三相給電伝動モードの両方に対応することができる。また、給電伝動モードを切り替える際には、自動検出により切り替えてもよいし、手動により切り替えてもよい（トランスファスイッチＫを手動で閉じるか又は切断する）。
【0032】
高速列車給電伝動システムが三相給電伝動モードでも単相給電伝動モードでも動作するような技術的目的は、本実施例で後述する好ましい形態によって達成されてもよいし、２つの個別の伝動システム（三相給電伝動システムと単相給電伝動システム）を利用して異なる給電伝動モードを切り替えてもよいが、コストや負荷重量を考慮して、本実施例では、２つの個別の伝動システムの場合については説明しない。
【0033】
好ましくは、本実施例では、高速列車給電伝動システムは、地上トラクション給電システムが三相給電方式であると検出した場合、三相給電伝動モードで動作するように前記高速列車給電伝動システムを制御し、地上トラクション給電システムが単相給電方式であると検出した場合、三相給電伝動モードで動作するように前記高速列車給電伝動システムを制御する計測コントローラＣＴＬをさらに含む。
【0034】
好ましくは、図１に示すように、本実施例では、高速列車給電伝動システムは、トラクションモータＭ１に電気的に接続されたＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１と、給電伝動モードを切り替えるトランスファスイッチＫと、を含み、給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣの三相給電バスのうち異なる２相の間の電圧をそれぞれ検出する電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、及び電圧変成器ＰＴＣＡをさらに含み、前記電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、及び電圧変成器ＰＴＣＡの出力端子は、前記計測コントローラＣＴＬの計測端子に接続され、前記計測コントローラＣＴＬの出力端子は、前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の制御端子及びトランスファスイッチＫの制御端子に接続される。ここで、トランスファスイッチＫは主に給電伝動モードを切り替えるものである。
【0035】
ここで、三相給電バスとは、本実施例で後述する給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣであり、三相給電バスは、地上トラクション給電システムから電力を取り受け、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１へ電気エネルギーを供給する。
【0036】
好ましくは、図１に示すように、本実施例では、高速列車給電伝動システムは、集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢ、集電装置ＣＣ、集電ケーブルＬＡ０、集電ケーブルＬＢ０、集電ケーブルＬＣ０、集電スイッチＫＬＡ、集電スイッチＫＬＢ、集電スイッチＫＬＣ、給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣ、給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣ、フィードアウトスイッチＫＱＡ１、フィードアウトスイッチＫＱＢ１、フィードアウトスイッチＫＱＣ１、フィードアウトケーブルＬＮＡ１、フィードアウトケーブルＬＮＢ１、フィードアウトケーブルＬＮＣ１、及びそのアウトレットケーブルＭＡ１、アウトレットケーブルＭＢ１、アウトレットケーブルＭＣ１、並びにトラクションモータＭ１を含み、
前記集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢ、集電装置ＣＣの接触端子は、地上トラクション給電システムに接続され、集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢ、集電装置ＣＣの結線端子は、それぞれ、集電ケーブルＬＡ０、集電ケーブルＬＢ０、集電ケーブルＬＣ０の先端に接続され、集電ケーブルＬＡ０、集電ケーブルＬＢ０、集電ケーブルＬＣ０の末端は、それぞれ、集電スイッチＫＬＡ、集電スイッチＫＬＢ、集電スイッチＫＬＣを介して給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣに接続され、給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣはさらに、それぞれ、給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣに接続され、フィードアウトケーブルＬＮＡ１、フィードアウトケーブルＬＮＢ１、フィードアウトケーブルＬＮＣ１の先端は、それぞれ、フィードアウトスイッチＫＱＡ１、フィードアウトスイッチＫＱＢ１、フィードアウトスイッチＫＱＣ１を介して給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣに接続され、フィードアウトケーブルＬＮＡ１、フィードアウトケーブルＬＮＢ１、フィードアウトケーブルＬＮＣ１の末端は、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子に接続され、前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の出力端子は、アウトレットケーブルＭＡ１、アウトレットケーブルＭＢ１、アウトレットケーブルＭＣ１を経てトラクションモータＭ１に接続され、
前記トランスファスイッチＫは、前記給電バスＭＡと給電バスＭＢとの間に並列接続され、前記電圧変成器ＰＴＡＢは、前記給電バスＭＡと給電バスＭＢとの間に設けられ、前記電圧変成器ＰＴＢＣは、前記給電バスＭＢと給電バスＭＣとの間に設けられ、前記電圧変成器ＰＴＣＡは、前記給電バスＭＣと給電バスＭＡとの間に設けられる。
前記集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢ、集電装置ＣＣの接触端子は、地上トラクション給電システムに接続され、集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢ、集電装置ＣＣの結線端子は、それぞれ、集電ケーブルＬＡ０、集電ケーブルＬＢ０、集電ケーブルＬＣ０の先端に接続され、集電ケーブルＬＡ０、集電ケーブルＬＢ０、集電ケーブルＬＣ０の末端は、それぞれ、集電スイッチＫＬＡ、集電スイッチＫＬＢ、集電スイッチＫＬＣを介して給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣに接続され、給電バスＭＡ、給電バスＭＢ、給電バスＭＣはさらに、それぞれ、給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣに接続され、フィードアウトケーブルＬＮＡ１、フィードアウトケーブルＬＮＢ１、フィードアウトケーブルＬＮＣ１の先端は、それぞれ、フィードアウトスイッチＫＱＡ１、フィードアウトスイッチＫＱＢ１、フィードアウトスイッチＫＱＣ１を介して給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣに接続され、フィードアウトケーブルＬＮＡ１、フィードアウトケーブルＬＮＢ１、フィードアウトケーブルＬＮＣ１の末端は、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子に接続され、前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の出力端子は、アウトレットケーブルＭＡ１、アウトレットケーブルＭＢ１、アウトレットケーブルＭＣ１を経てトラクションモータＭ１に接続され、
前記トランスファスイッチＫは、前記給電バスＭＡと給電バスＭＢとの間に並列接続され、前記電圧変成器ＰＴＡＢは、前記給電バスＭＡと給電バスＭＢとの間に設けられ、前記電圧変成器ＰＴＢＣは、前記給電バスＭＢと給電バスＭＣとの間に設けられ、前記電圧変成器ＰＴＣＡは、前記給電バスＭＣと給電バスＭＡとの間に設けられる。
【0037】
好ましくは、地上トラクション給電システムには、給電機構ＴＡ及び給電機構ＴＢが設けられており、前記集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢの接触端子は、それぞれ、地上トラクション給電システムの給電機構ＴＡ及び給電機構ＴＢに接触して受電し、集電装置ＣＣの接触端子は、レールＲに接触して受電する。
【0038】
ここで、地上トラクション給電システムは、給電機構ＴＡと給電機構ＴＢを含んでもよく、また、接地するレールＲをさらに含んでもよく、高速列車給電伝動システムの給電バスＭＡ及び給電バスＭＢは、それぞれ、給電機構ＴＡ及び給電機構ＴＢから電力を受け取ることができ、給電バスＭＣはレールＲに電気的に接続され、地上トラクション給電システムの給電機構ＴＡ及び給電機構ＴＢ及びレールＲによる三相給電の場合、本実施例のトランスファスイッチＫ１は切断され、給電機構ＴＡ又は給電機構ＴＢが個別に給電する場合、給電機構ＴＡ又は給電機構ＴＢは、レールＲと単相給電を行い、本実施例のトランスファスイッチＫは閉じられる。
【0039】
本実施例では、集電装置ＣＡ、集電装置ＣＢにおいて、給電機構ＴＡ及び給電機構ＴＢに接触する端部は接触端子であり、集電ケーブルＬＡ０、集電ケーブルＬＢ０に接続された端部は結線端子であり、集電装置ＣＣにおいて、レールＲに接触する端部は接触端子であり、集電ケーブルＬＣ０に接続された端部は結線端子である。
【0040】
好ましくは、図２に示すように、本実施例では、高速列車給電伝動システムは、ｎ組のＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータと、ｎ個のトラクションモータと、を含んでもよく、ｎ組のＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ２、…、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳｉ、…、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳｎと記し、ｎ個のトラクションモータは、トラクションモータＭ１、トラクションモータＭ２、…、トラクションモータＭｉ、…、トラクションモータＭｎと記し、給電ケーブルＬＡ、給電ケーブルＬＢ、給電ケーブルＬＣは、それぞれ、フィードアウトスイッチＫＱＡｉ、フィードアウトスイッチＫＱＢｉ、フィードアウトスイッチＫＱＣｉによって、フィードアウトケーブルＬＮＡｉ、フィードアウトケーブルＬＮＢｉ、フィードアウトケーブルＬＮＣｉの先端に接続され、フィードアウトケーブルＬＮＡｉ、フィードアウトケーブルＬＮＢｉ、フィードアウトケーブルＬＮＣｉの末端は、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳｉの入力端子に接続され、ｉ＝１、２、．．．、ｎである。
【0041】
以上より、本発明の実施例は以下の利点を持つ。
１．本発明による高速列車給電伝動システムは、地上三相トラクション給電システム又は地上単相トラクション給電システムに適用することができ、かつ、この２つの異なる給電方式の間の柔軟な変換に自動的に対応することができる。本発明は、三相の場合給電能力が高いことと単相の場合給電が簡単であるという２つの利点を利用して、高速列車伝動システムにおける単相給電方式と三相給電方式の互換性を実現し、給電プランの設計をより柔軟にし、線路の応用場面を大幅に広げる。
２．給電容量が等しいことを前提として、三相モードと単相モードの定格容量を設定することによって、給電ケーブルやＡＣ－ＤＣ－ＡＣコンバータパワーチューブの容量利用率を最適にすることができる。
３．３０００Ｖは国家標準の電圧等級であるので、高速列車の給電伝動電圧と国家標準の電圧等級が一致し、それによって、関連設備、電化製品のコストを大幅に下げ、信頼性を高めることができる。
４．既存の高速列車伝動システムと比べ、車載トラクション変圧器を省略し、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータが給電母線から直接電力を取り受けられるようにし、それによって、高速列車の軸重量を大幅に軽減し、高速列車の有効積載スペースを増やし、運転エネルギー消費を節約し、運転効率を向上させる。
５．本発明は、幹線鉄道だけでなく、都市軌道や都市鉄道にも使用することができる。
６．システムの給電容量が等しい前提の下で、車載三相給電伝動モード又は単相給電伝動モードの間の切り替えを付加することによって、これらのモードをそれぞれ地上トラクション給電システムの三相給電方式又は単相給電方式に対応させることにより、高速列車における三相給電伝動と単相給電伝動システムの互換性を便利かつ効果的に実現でき、しかも、モードの切り替えが簡単で、技術が信頼でき、性能が優れており、実施しやすい。
１．本発明による高速列車給電伝動システムは、地上三相トラクション給電システム又は地上単相トラクション給電システムに適用することができ、かつ、この２つの異なる給電方式の間の柔軟な変換に自動的に対応することができる。本発明は、三相の場合給電能力が高いことと単相の場合給電が簡単であるという２つの利点を利用して、高速列車伝動システムにおける単相給電方式と三相給電方式の互換性を実現し、給電プランの設計をより柔軟にし、線路の応用場面を大幅に広げる。
２．給電容量が等しいことを前提として、三相モードと単相モードの定格容量を設定することによって、給電ケーブルやＡＣ－ＤＣ－ＡＣコンバータパワーチューブの容量利用率を最適にすることができる。
３．３０００Ｖは国家標準の電圧等級であるので、高速列車の給電伝動電圧と国家標準の電圧等級が一致し、それによって、関連設備、電化製品のコストを大幅に下げ、信頼性を高めることができる。
４．既存の高速列車伝動システムと比べ、車載トラクション変圧器を省略し、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータが給電母線から直接電力を取り受けられるようにし、それによって、高速列車の軸重量を大幅に軽減し、高速列車の有効積載スペースを増やし、運転エネルギー消費を節約し、運転効率を向上させる。
５．本発明は、幹線鉄道だけでなく、都市軌道や都市鉄道にも使用することができる。
６．システムの給電容量が等しい前提の下で、車載三相給電伝動モード又は単相給電伝動モードの間の切り替えを付加することによって、これらのモードをそれぞれ地上トラクション給電システムの三相給電方式又は単相給電方式に対応させることにより、高速列車における三相給電伝動と単相給電伝動システムの互換性を便利かつ効果的に実現でき、しかも、モードの切り替えが簡単で、技術が信頼でき、性能が優れており、実施しやすい。
【0042】
実施例２
図３に示すように、本実施例は、実施例１による高速列車給電伝動システムの制御方法のプロセスを提供し、このプロセスは、
地上トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式か単相給電方式かを判断し、トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式である場合、ステップＢを行い、トラクション給電システムの給電方式が単相給電方式である場合、ステップＣを行うステップＡと、
三相給電伝動モードで動作するように高速列車給電伝動システムを制御するステップＢと、
単相給電伝動モードで動作するように高速列車給電伝動システムを制御するステップＣと、を含む。
図３に示すように、本実施例は、実施例１による高速列車給電伝動システムの制御方法のプロセスを提供し、このプロセスは、
地上トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式か単相給電方式かを判断し、トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式である場合、ステップＢを行い、トラクション給電システムの給電方式が単相給電方式である場合、ステップＣを行うステップＡと、
三相給電伝動モードで動作するように高速列車給電伝動システムを制御するステップＢと、
単相給電伝動モードで動作するように高速列車給電伝動システムを制御するステップＣと、を含む。
【0043】
前記ステップＡは、さらに、
前記高速列車給電伝動システムの計測コントローラＣＴＬは、前記電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、及び電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された電圧値をそれぞれ取得し、電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された電圧値が等しい場合、地上トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式であると判定し、次に、ステップＢを行い、電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された３つの電圧値のうちの２つの電圧値を加算したものが残りの電圧値に等しい場合、地上トラクション給電システムの給電方式が単相給電方式であると判定し、次に、ステップＣを行うことである。
前記高速列車給電伝動システムの計測コントローラＣＴＬは、前記電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、及び電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された電圧値をそれぞれ取得し、電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された電圧値が等しい場合、地上トラクション給電システムの給電方式が三相給電方式であると判定し、次に、ステップＢを行い、電圧変成器ＰＴＡＢ、電圧変成器ＰＴＢＣ、電圧変成器ＰＴＣＡにより計測された３つの電圧値のうちの２つの電圧値を加算したものが残りの電圧値に等しい場合、地上トラクション給電システムの給電方式が単相給電方式であると判定し、次に、ステップＣを行うことである。
【0044】
好ましくは、前記高速列車給電伝動システムは、給電伝動モードを切り替えるトランスファスイッチＫを含み、前記ステップＢは、さらに、
前記計測コントローラＣＴＬは、トランスファスイッチＫを制御して切断し、三相整流回路で動作するように高速列車給電伝動システムのＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子を制御することであり、前記ステップＣはさらに、前記計測コントローラＣＴＬは、トランスファスイッチＫを制御して閉じ、単相整流回路で動作するようにＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子を制御する。
前記計測コントローラＣＴＬは、トランスファスイッチＫを制御して切断し、三相整流回路で動作するように高速列車給電伝動システムのＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子を制御することであり、前記ステップＣはさらに、前記計測コントローラＣＴＬは、トランスファスイッチＫを制御して閉じ、単相整流回路で動作するようにＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子を制御する。
【0045】
なお、トランスファスイッチＫは、計測コントローラＣＴＬにより自動的に制御されてもよく、運転者が運転室で遠隔制御してもよい。
【0046】
ここで、地上トラクション給電システムには三相給電と単相給電の２つの方式が存在することを考慮して、本実施例による高速列車給電伝動システムの制御方法は、まず、地上トラクション給電システムの給電方式を判定し、次に、高速列車給電伝動システムの作動モードを制御し、それによって、高速列車給電伝動システムと地上トラクション給電システムをマッチングさせる。
【0047】
実施例３
図４に示すように、本実施例は、入力側インダクタＩＮＡ１、インダクタＩＮＢ１、インダクタＩＮＣ１、入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１、バスコンデンサＢＵＳＣ１、出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１を含み、入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１、バスコンデンサＢＵＳＣ１、出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１は、正極直流バスＢＵＳ＋と負極直流バスＢＵＳ－との間に並列接続され、入力側インダクタＩＮＡ１、インダクタＩＮＢ１、インダクタＩＮＣ１は、一端がＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力端子となり、他端がそれぞれ入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１に接続され、出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１から引き出される三相出力端子は、アウトレットケーブルＭＡ１、アウトレットケーブルＭＢ１、アウトレットケーブルＭＣ１を介してトラクションモータＭ１の入力端子に接続される、実施例１による高速列車給電伝動システム用のＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータを提供する。
図４に示すように、本実施例は、入力側インダクタＩＮＡ１、インダクタＩＮＢ１、インダクタＩＮＣ１、入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１、バスコンデンサＢＵＳＣ１、出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１を含み、入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１、バスコンデンサＢＵＳＣ１、出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１は、正極直流バスＢＵＳ＋と負極直流バスＢＵＳ－との間に並列接続され、入力側インダクタＩＮＡ１、インダクタＩＮＢ１、インダクタＩＮＣ１は、一端がＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力端子となり、他端がそれぞれ入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１に接続され、出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１から引き出される三相出力端子は、アウトレットケーブルＭＡ１、アウトレットケーブルＭＢ１、アウトレットケーブルＭＣ１を介してトラクションモータＭ１の入力端子に接続される、実施例１による高速列車給電伝動システム用のＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータを提供する。
【0048】
本実施例では、上記の高速列車給電伝動システム用の定格電圧が提供され、好ましくは、前記高速列車給電伝動システムのすべてのデバイス及びケーブルは、定格電圧Ｕｅ＝３０００Ｖで絶縁設計を行い、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの正極直流バスＢＵＳ＋と負極直流バスＢＵＳ－との間の直流電圧の定格値は、パワーチューブブリッジアーム直流耐圧よりも小さく、十分な安全マージンを残す前提で最高値を取る。
【0049】
好ましくは、前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１、及び出力側パワーチューブブリッジアームＭＢＡ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＢ１、パワーチューブブリッジアームＭＢＣ１は、すべてＩ型３レベル回路である。ここで、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１としてＩ型３レベル回路の三相バックツーバックコンバータが使用され、それにより、三相給電伝動システムへの適用が可能になり、一方、コンバータの電圧レベルが向上し、３０００Ｖ入力電圧の要件を満たすようになり、これは、入力電圧レベル３０００Ｖに応じて選択される最適な回路形態である。
【0050】
本実施例はまた、前記給電ケーブルの定格電流の選択方法、及びＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータのパワーチューブブリッジアームの定格電流の選択方法を提供する。好ましくは、三相給電伝動モードでの給電容量と単相給電伝動モードでの給電容量とが等しく、高速列車給電伝動システムの給電ケーブルＬＡの定格電流はＩであり、給電ケーブルＬＢの定格電流はＩであり、給電ケーブルＬＣの定格電流は１．７３２Ｉであり、前記ＡＣ－ＤＣ－ＡＣコンバータＴＤＳ１の入力側パワーチューブブリッジアームＬＢＣ１の定格電流＝パワーチューブブリッジアームＬＢＡ１の定格電流の１．７３２倍＝パワーチューブブリッジアームＬＢＢ１の定格電流の１．７３２倍である。このような定格容量を設定することにより、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣコンバータＴＤＳ１の容量利用率を最適にすることができる。
【0051】
実施例４
本実施例は、実施例１による高速列車給電伝動システムのＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの制御方法を提供し、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの定格電圧はＵｅと記し、トラクションモータの定格パワーはＰｅと記し、図５に示すように、トラクションの動作条件において、前記方法は、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～１．１Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータはトラクションモータの出力定格パワーをＰｅに制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～０．７Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０．８Ｐｅに直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．７Ｕｅ～０．６Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、０．８Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が１．１Ｕｅ～１．１５Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、を含み、
地上トラクション給電システムの設計において、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子は、最小電圧値が０．６Ｕｅの１．１倍以上、最大電圧値が１．２Ｕｅの０．９倍以下であることを満たす。
本実施例は、実施例１による高速列車給電伝動システムのＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの制御方法を提供し、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの定格電圧はＵｅと記し、トラクションモータの定格パワーはＰｅと記し、図５に示すように、トラクションの動作条件において、前記方法は、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～１．１Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータはトラクションモータの出力定格パワーをＰｅに制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～０．７Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０．８Ｐｅに直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．７Ｕｅ～０．６Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、０．８Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が１．１Ｕｅ～１．１５Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの出力パワーを制御するステップと、を含み、
地上トラクション給電システムの設計において、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータＴＤＳ１の入力端子は、最小電圧値が０．６Ｕｅの１．１倍以上、最大電圧値が１．２Ｕｅの０．９倍以下であることを満たす。
【0052】
図６に示すように、回生の動作条件において、前記方法は、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～１．１Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、トラクションモータの回生パワーをＰｅに制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～０．７Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０．８Ｐｅに直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．７Ｕｅ～０．６Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、０．８Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が１．１Ｕｅ～１．２Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、を含む。
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～１．１Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、トラクションモータの回生パワーをＰｅに制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．８Ｕｅ～０．７Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０．８Ｐｅに直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が０．７Ｕｅ～０．６Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、０．８Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、
ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータの入力側電圧が１．１Ｕｅ～１．２Ｕｅの間である場合、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣトラクションコンバータは、Ｐｅから０に直線的に低下するようにトラクションモータの回生パワーを制御するステップと、を含む。
【0053】
以上は、本発明の好ましい実施形態に過ぎず、上記の好ましい実施形態は本発明に対する制限とみなすべきではなく、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で定められた範囲に準じるものである。当業者は、本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲で、いくつかの改良及び修正を加えることもでき、これらの改良及び修正もまた、本発明の保護範囲とみなされるものとする。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【国際調査報告】