一種電動制動系統，用于由電源線路供電的有軌車輛，該電動制動系統包括：集電器，用于將電動制動系統連接到電源線路；直流鏈路，該直流鏈路由電源線路通過集電器供電；靜態轉換器，可以以整流器模式和逆變器模式操作，靜態轉換器具有AC端子和與直流鏈路連接的DC端子；感應電機可作為感應電動機和在交流發電機模式下操作，該感應電機可機械連接到輪軸和電連接到靜態轉換器的AC端子；靜態轉換器控制單元，用于控制靜態轉換器；以及電動制動監管單元，用于關斷靜態轉換器，以在緊急制動過程中檢測到電動狀態后將感應電機與直流鏈路隔離。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及由感應電動機驅動并由架空線路或輸電軌(third rail)供電的有軌車輛。本專利技術特別但不唯一地涉及包括多節車輛且由分布于該車輛長度上的感應電動機驅動的多單元軌道車輛。本專利技術更具體地涉及適于這種車輛的致動系統，尤其是緊急制動系統，并且還涉及相應的制動方法。
技術介紹
傳統地，軌道車輛設有若干不同的制動裝置，例如機械或電動制動器。機械制動器通常為氣動的并將軌道車輛的動能通過摩擦轉換為熱。電動制動器將車輛的動能轉換為電能，該電能可作為熱消散于變阻器(電阻制動)或反饋回功率線，例如高架懸鏈線或輸電軌(再生制動)。通常，電動制動器具有電力驅動的軌道車輛的電動機，該電動機用于交流電動機模式。根據所使用的牽引電動機的類型，諸如直流電動機、永磁體交流電動機或感應電動機，電機必須受到控制，以便在制動期間將能量從轉子轉移至定子。機械和電動制動器適于共同地或單獨地用于不同的制動功能，主要用于服務制動和用于緊急制動。對于服務制動而言，機械制動器和電動制動器通常被組合。更具體地，電動制動器供給所需的制動扭矩直至全容量，并且由機械制動器進行補充(如果有必要的話)，以便最小化磨損和優化能量再生。另一方面，電動制動器被認為在緊急制動情況下不夠可靠。因此，緊急制動情況下的全部制動扭矩仍由機械制動器提供。為了提供用于緊急制動的充足性能，安裝機械制動系統需要若干致動器，但這些致動器不能長久地用于服務制動。這導致所安裝的機械制動裝置過大卻不經常使用的情況。結果是，安裝了大量的氣動設備導致重量增加、空間增多并且成本增加。在US 20090224706中公開了一種用于電力牽引的車輛的安全制動系統。該安全制動系統包括第一電的、非安全制動器，該第一非安全制動器被并入牽引鏈中，并且包括能夠操作為電壓發生器的三相永磁式電動機、能夠配置為二極管橋式整流器的牽引逆變器、用于將永磁式電動機連接到逆變器的機電換向器、以及包括斬波器制動電阻、線路濾波器和線路斷路器的直流鏈路。該系統還包括第二安全制動器。根據一個實施方式，安全制動器包括牽引逆變器的二極管橋式整流器、終端負載電阻器、與終端負載電阻器串聯連接且在輸入處受控的輔助機電繼電器，該繼電器和電阻器并聯插入于斬波器與逆變器之間。在逆變器的直流側串聯安裝有電流監控設備，用于監控第一制動器的制動性能。在檢測到預定情況后，電流監控設備觸發機電繼電器以在包括負載電阻器的電路的分支上進行切換。為了避免電動機驅動，還觸發線路斷路器以開啟電源線路。該系統因為包含電的非安全制動器和電的安全制動器而變得復雜。此外，該設計不能容易地適用于感應電動機。因此，需要一種電動制動系統和方法，其具有用于由一個或多個感應電動機驅動的有軌車輛的再生制動的全部優點，g卩，對電源線路的制動能力。
技術實現思路
鑒于上面提及的問題，本專利技術的目的是提出一種電動制動系統，該電動制動系統在緊急制動操作期間不會不加選擇地關斷再生制動器。根據本專利技術的第一方面，提出了一種用于有軌車輛的電動制動系統，其包括:-集電器，用于將所述電動制動系統連接到所述電源線路；-直流鏈路，設置有制動斬波器單元，所述直流鏈路由所述電源線路通過所述集電器供電；-靜態轉換器，具有AC端子和與所述直流鏈路連接的DC端子，所述靜態轉換器能夠以整流器模式操作以便將來自所述DC端子的電力傳送至所述AC端子，并且能夠以逆變器模式操作以便將來自所述AC端子的電力傳送至所述DC端子，其中當所述靜態轉換器以所述逆變器模式操作時，電流從所述直流鏈路沿著逆變器方向流向所述DC端子；-至少一個感應電機，其能夠以電動機模式和生成模式操作，所述感應電機可機械鏈接到輪軸和電連接到所述靜態轉換器的所述AC端子；-靜態轉換器控制單元，用于控制所述靜態轉換器，以便響應于緊急制動信號，所述靜態轉換器以所述整流器模式操作并且所述感應電機以所述生成模式操作從而將電力供給回所述直流鏈路，以及電動制動監管單元，用于關斷所述靜態轉換器，以便在緊急制動過程中檢測到電動狀態后減少所述靜態轉換器的所述AC端子之間流動的電流并且使所述感應電機退磁。在極少出現電動狀態的情況之外，在緊急制動過程中實施電動制動，所述電動制動可包括對電源線路的再生制動和經由制動斬波器電阻的電阻制動。在緊急制動過程中因靜態轉換器的故障可能會經受電動驅動。每當在緊急制動操作中檢測到電動驅動時，就將感應電機與直流鏈路隔離。優選地，還在車輛上安裝傳統的摩擦制動器。這些摩擦制動器的尺寸設計成在緊急情況下提供最大的制動扭矩的摩擦，優選約為制動力(即，與電動制動器相同的最大制動扭矩)的一半。在靜態轉換器控制單元故障的例外情況下，制動功能僅由摩擦制動器接管。根據一個實施方式，一個以上的感應電機可機械連接到一個輪軸并電連接到靜態轉換器的AC端子。根據優選的實施方式，電動制動監管單元所檢測到的電動狀態為這樣一種狀態，即，靜態轉換器的DC端子與直流鏈路之間的電流在預定時間內在逆變器方向上流動，或者在所述預定時間內在與逆變器方向相反的方向上以低于預定閾值的強度流動。因此，電動制動系統可包括在直流鏈路與靜態轉換器的DC端子之一之間的電線上的直流電流傳感器。所述預定時間限定了靜態轉換器被關斷之前的延遲。該延遲是考慮到系統中的瞬變而構建的。內置的延遲被證明是有用的另一情況為緊急制動期間輪組與軌道之間的夾緊損失。在這種情況下，電動制動功率會突然減至零，而且系統的其它部件諸如回流單元或再充電電路可能導致在不期望的方向上的瞬變電流，如果在系統的邏輯中沒有構建延遲，那么這會不必要地觸發靜態轉換器的關斷。優選地，在緊急制動信號已被激活后經過初始的時間段前無電動狀態被檢測到。驅動和制動系統的操作情況在緊急制動命令前是未知的并且在緊急制動操作開始時會導致瞬變。例如，靜態轉換器可在緊急制動被激活時提供全部的牽引功率。在這種情況下，即使在靜態轉換器已被切換為整流器模式后電流仍可流入靜態轉換器中。可在500ms或更少的預定時間段內確保系統在考慮靜態轉換器跳閘前進入穩定的緊急制動模式。預定閾值可以為零，在這種情況下電流檢測器僅檢測到從直流鏈路流到靜態轉換器的端子之一的電流的方向改變。為了具有再生制動和電阻制動的全部優點，在緊急制動期間直流鏈路被連接到集電器，使得響應于緊急制動信號以整流器模式操作的靜態轉換器將電力供給回直流鏈路(及其制動斬波器單元)和通過直流鏈路和集電器供給回電源線路，直至停止。電源線路可以為直流線路或通過四象限線變流器連接到直流鏈路的交流線路。該系統還可包括線路斷路器，以將直流鏈路與電源線路隔離。為了阻止在電源線路斷開連接后直流鏈路中的直流電壓下降和在感應電機的轉子繞組中的磁通量的連續損失，直流鏈路可包括與靜態轉換器的DC端子并聯連接的電容器和由用于對電容器充電的電池供電的再充電單元。根據優選的實施方式，制動斬波器單元包括與斬波器串聯的電阻。根據優選的實施方式，靜態轉換器控制單元控制靜態轉換器以使得在緊急制動過程中電動制動力具有預定的恒定值。電動制動系統還可包括用于測量在被驅動的輪軸上的重量負荷的重量傳感器，所述靜態轉換器控制單元連接到所述重量傳感器以使得所述電動制動力的預定的恒定值為被驅動的輪軸上的重量負荷的函數。根據一個實施方式，電動制動監管單元控制重啟單元,所述重啟單本文檔來自技高網...
【技術保護點】
電動制動系統，用于由電源線路（10、100）供電的有軌車輛，所述電動制動系統包括：?集電器（11），用于將所述電動制動系統連接到所述電源線路（10、100）；?直流鏈路（18），設置有制動斬波器單元（28），所述直流鏈路（18）由所述電源線路（10、100）通過所述集電器（11）供電；?靜態轉換器（20），具有AC端子（21）和與所述直流鏈路（18）連接的DC端子（19），所述靜態轉換器能夠以整流器模式操作以便將來自所述DC端子（19）的電力傳送至所述AC端子（21），并且能夠以逆變器模式操作以便將來自所述AC端子（21）的電力傳送至所述DC端子（19），其中當所述靜態轉換器（18）以所述逆變器模式操作時，電流從所述直流鏈路（18）沿著逆變器方向流向所述DC端子（19）；?至少一個感應電機（22），其能夠以電動機模式和生成模式操作，所述感應電機可機械鏈接到輪軸（23）和電連接到所述靜態轉換器（20）的所述AC端子；?靜態轉換器控制單元（36），用于控制所述靜態轉換器（20），以便響應于緊急制動信號，所述靜態轉換器（20）以所述整流器模式操作并且所述感應電機（22）以所述生成模式操作從而將電力供給回所述直流鏈路（18），其特征在于，所述電動制動系統還包括電動制動監管單元（36），用于關斷所述靜態轉換器（20），以便在緊急制動過程中檢測到電動狀態后減少所述靜態轉換器的所述AC端子之間流動的電流并且使所述感應電機（22）退磁。...
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：科林·博雷斯，安德斯·羅興，馬丁·童格，詹姆士·威爾遜，詹姆士·巴伯，斯特芬·波拉姆博爾，
申請(專利權)人：巴姆邦德爾運輸有限公司，
類型：發明
國別省市：
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