JP2015012727A - Regenerative brake device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流電動機の回転速度を回生ブレーキによって減速させる際に発生する回生電力をブレーキ抵抗部で消費する、回生ブレーキ装置に関するものである。 The present invention relates to a regenerative braking device in which regenerative electric power generated when a rotational speed of an AC motor is decelerated by a regenerative brake is consumed by a brake resistance unit.
鉄道車両等が回生ブレーキによって減速する際に、電力変換装置を通じて発生した回生電力をブレーキ抵抗器で消費する回生ブレーキ装置が知られている。 2. Description of the Related Art A regenerative braking device that consumes regenerative power generated through a power conversion device with a brake resistor when a railway vehicle or the like is decelerated by a regenerative brake is known.
図3は、従来の回生ブレーキ装置111の構成例を示すブロック図である。回生ブレーキ装置111は、2つのブレーキ抵抗器102,103を有するブレーキ抵抗部113と、2つのブレーキスイッチング部(ブレーキチョッパ回路)104,105と、フィルタコンデンサ12とを備える。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional regenerative brake device 111. The regenerative braking device 111 includes a brake resistance unit 113 having two
ブレーキ抵抗器102,103はそれぞれ、電線108,110を介して基準電位点(アース)30に接続される。また、ブレーキ抵抗器102,103はそれぞれ、電線107,109を介してブレーキスイッチング部104,105に接続される。ブレーキ抵抗器102,103は、ブレーキスイッチング部104,105のスイッチングによって電流が流れる際に、電力を消費する。ここで示す例では、ブレーキ抵抗器102,103は、流れる電流が同一方向になるように、配置されている。
The
ブレーキスイッチング部104,105は、電力変換装置(インバータ)6の直流側端子に接続される。また上述したように、ブレーキスイッチング部104,105はそれぞれ、ブレーキ抵抗器102,103に接続される。ブレーキスイッチング部104,105はそれぞれ、ブレーキ抵抗器102,103の通流率を制御するフィルタコンデンサ12の電圧と、図示しないスイッチング制御部からの信号とに基づいて、ブレーキ抵抗器102,103の導通状態を制御する。スイッチング制御部は、ブレーキスイッチング部104,105を、それぞれ交互に点弧させる。
The
電力変換装置6は、直流電源1と交流電動機20とに接続される。電力変換装置6は、直流電力を交流電力に変換し、交流電動機20を駆動する。
The
このような回生ブレーキ装置111を動作させると、ブレーキスイッチング部104,105による電流の高調波成分が発生して、車両機器に誘導障害を与えることがある。そこで、特許文献1では、複数並列させたブレーキスイッチング部において、キャリア三角波の位相又は周波数を変化させ、高調波成分を低減させる方法を提案している。この方法によれば、ブレーキスイッチング部それぞれのスイッチングにより発生する高調波成分が互いに打ち消し合うことにより、回生ブレーキ装置で発生する電流の高調波成分を低減させることができる。
When such a regenerative braking device 111 is operated, a harmonic component of a current generated by the
しかしながら、特許文献1に記載された方法では、回生ブレーキ装置で発生する高調波成分を低減させることができるものの、電磁ノイズを更に低減させるために、回生ブレーキ装置に対して磁気遮蔽構造を設けたり、ブレーキ抵抗器に高調波電流を抑制するリアクトルを挿入したりする等の誘導障害対策を施すことが依然として必要であった。 However, although the method described in Patent Document 1 can reduce harmonic components generated in the regenerative brake device, a magnetic shielding structure is provided for the regenerative brake device in order to further reduce electromagnetic noise. It was still necessary to take countermeasures against inductive faults such as inserting a reactor to suppress harmonic current in the brake resistor.
本発明は、上述した問題点を解決するものであって、リアクトル等の特別なノイズ対応部品を設けることなく電磁ノイズを低減させた回生ブレーキ装置を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a regenerative braking device that reduces electromagnetic noise without providing a special noise countermeasure component such as a reactor.
本発明に係る回生ブレーキ装置は、回生ブレーキ時に発生する回生電力を消費する複数のブレーキ抵抗器と、前記ブレーキ抵抗器に直列接続され、前記ブレーキ抵抗器の導通状態を制御するブレーキスイッチング部と、を備え、前記ブレーキ抵抗器の少なくとも2つは、互いに隣接し、かつ、流れる電流の向きが互いに逆向きとなるように配置され、前記ブレーキスイッチング部によって、同時に電流が流れるように制御されることを特徴とする。 A regenerative brake device according to the present invention includes a plurality of brake resistors that consume regenerative power generated during regenerative braking, a brake switching unit that is connected in series to the brake resistor and controls a conduction state of the brake resistor, And at least two of the brake resistors are arranged adjacent to each other and in such a manner that the directions of the flowing currents are opposite to each other, and are controlled by the brake switching unit so that the current flows simultaneously. It is characterized by.
ここで、本発明に係る回生ブレーキ装置は、前記ブレーキ抵抗器の少なくとも2つは、接続される電線の少なくとも一部が互いに隣接し、かつ、前記隣接する部分に流れる電流の向きが互いに逆向きとなるように配置されていることが好ましい。 Here, in the regenerative brake device according to the present invention, at least two of the brake resistors are configured such that at least a part of the connected electric wires are adjacent to each other, and directions of currents flowing through the adjacent parts are opposite to each other. It is preferable to arrange | position so that it may become.
さらに、本発明に係る回生ブレーキ装置は、前記ブレーキ抵抗器は基準電位点に接続されており、前記ブレーキ抵抗器の少なくとも2つは、前記基準電位点との間の配線の少なくとも一部を一本の電線で共用することが好ましい。 Furthermore, in the regenerative braking device according to the present invention, the brake resistor is connected to a reference potential point, and at least two of the brake resistors share at least a part of the wiring between the reference potential point. It is preferable to share with the electric wire of a book.
本発明に係る回生ブレーキ装置によれば、リアクトル等の特別なノイズ対応部品を設けることなく電磁ノイズを低減させることができる。 According to the regenerative braking device according to the present invention, electromagnetic noise can be reduced without providing a special noise countermeasure component such as a reactor.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は、本発明に係る回生ブレーキ装置の第1の実施形態の構成例を示すブロック図である。図1の回生ブレーキ装置11は、2つの(一組の)ブレーキ抵抗器2,3を有するブレーキ抵抗部13と、2つのブレーキスイッチング部4,5と、フィルタコンデンサ12とを備える。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a first embodiment of a regenerative brake device according to the present invention. The
ブレーキ抵抗器2,3はそれぞれ、電線8,10を介して基準電位点30に接続される。また、ブレーキ抵抗器2,3はそれぞれ、電線7,9を介してブレーキスイッチング部4,5に接続される。ブレーキ抵抗器2,3は、ブレーキスイッチング部4,5のスイッチングによって当該ブレーキ抵抗器2,3に電流が流れる際に、電力を消費する。
The brake resistors 2 and 3 are connected to the
そして、図1に示すように、ブレーキ抵抗器2とブレーキ抵抗器3とは互いに平行に隣接している。ブレーキ抵抗器2の中心軸とブレーキ抵抗器3の中心軸との距離は、架線の電圧等によって異なるが、例えば50mmである。 As shown in FIG. 1, the brake resistor 2 and the brake resistor 3 are adjacent to each other in parallel. The distance between the central axis of the brake resistor 2 and the central axis of the brake resistor 3 varies depending on the voltage of the overhead wire and is 50 mm, for example.
また、図1に太い矢印で示すように、ブレーキ抵抗器2,3は、ブレーキ抵抗器2に流れる電流の向きと、ブレーキ抵抗器3に流れる電流の向きとが互いに逆向きになるように配置されている。なお、これらの電流の向きは、完全に逆向きとすることがより好ましい。 Further, as indicated by thick arrows in FIG. 1, the brake resistors 2 and 3 are arranged so that the direction of the current flowing through the brake resistor 2 and the direction of the current flowing through the brake resistor 3 are opposite to each other. Has been. It is more preferable that the directions of these currents are completely reversed.
ブレーキスイッチング部4,5は、電力変換装置6の直流側端子に接続される。また上述したように、ブレーキスイッチング部4,5はそれぞれ、ブレーキ抵抗器2,3に接続される。ブレーキスイッチング部4,5はそれぞれ、ブレーキ抵抗器2,3の通流率を制御するフィルタコンデンサ12の電圧と、図示しないスイッチング制御部からの信号とに基づいて、ブレーキ抵抗器2,3の導通状態を制御する。
The
なお、電力変換装置6及びフィルタコンデンサ12の構成は、上述した図3の電力変換装置6及びフィルタコンデンサ12の構成と同様である。
The configurations of the
そして、スイッチング制御部は、ブレーキ抵抗器2とブレーキ抵抗器3とに実質的に同時に電流が流れるように、信号をブレーキスイッチング部4,5へ伝達する。すなわち、電力変換装置6が回生運転をしている際に、ブレーキスイッチング部4とブレーキスイッチング部5とは実質的に同時に点弧する。
And a switching control part transmits a signal to the
一般に回生ブレーキ装置のブレーキ抵抗器は、導体が空中に暴露しているため、大きな磁界を発生する。これに対し、この実施形態の回生ブレーキ装置11では、動作時に、ブレーキ抵抗器2とブレーキ抵抗器3とには、互いに逆向きの電流が実質的に同時に流れる。そのため、ブレーキ抵抗器2に発生する磁界と、ブレーキ抵抗器3に発生する磁界とが定常的に相殺される。その結果、回生ブレーキ装置11で発生する電磁ノイズを定常的に低減させることができる。そのため、従来の回生ブレーキ装置に比して、誘導障害対策や磁気遮蔽構造を簡略化することができる。
In general, a brake resistor of a regenerative brake device generates a large magnetic field because a conductor is exposed to the air. On the other hand, in the
また、この実施形態の回生ブレーキ装置11のスイッチング制御部で行っている制御は、比較的単純なものであり、リアクトル等の特別なノイズ対応部品を必要としない。そのため、この実施形態の回生ブレーキ装置11は、比較的低コストで製造することができる。
Further, the control performed by the switching control unit of the
さらに本実施形態では、ブレーキ抵抗器2に接続される電線7の一部と、ブレーキ抵抗器3に接続される電線10の一部とが互いに隣接(かつ密着)している。より詳細には、電線7及び電線10は絶縁体で被覆されて、縒り合わせられている。そして、図1に細い矢印で示すように、隣接する部分の一方の電線7に流れる電流の向きと、隣接する部分の他方の電線10に流れる電流の向きとが互いに逆向きとなるように配置されている。なお、これらの電流の向きは、完全に逆向きとすることがより好ましい。
Furthermore, in this embodiment, a part of the
そして、ブレーキ抵抗器2に接続される電線8の一部と、ブレーキ抵抗器3に接続される電線9の一部とについても同様に、絶縁体で被覆されて縒り合わせられて、互いに隣接(かつ密着)している。そして、隣接する部分の一方の電線8に流れる電流の向きと、隣接する部分の他方の電線9に流れる電流の向きとが互いに逆向きとなるように配置されている。
Similarly, a part of the electric wire 8 connected to the brake resistor 2 and a part of the
以上のような電線の配置によって、回生ブレーキ装置11を動作させると、ブレーキ抵抗器2に接続される電線7の一部と、ブレーキ抵抗器3に接続される電線10の一部、及び、ブレーキ抵抗器2に接続される電線8の一部と、ブレーキ抵抗器3に接続される電線9の一部にはそれぞれ、互いに逆向きの電流が実質的に同時に流れる。そのため、電線7に発生する磁界と電線10に発生する磁界とが定常的に相殺され、また、電線8に発生する磁界と電線9に発生する磁界とが定常的に相殺される。その結果、回生ブレーキ装置11で発生する電磁ノイズを定常的に一層低減させることができる。
When the
[第2の実施形態]
図2は、本発明に係る回生ブレーキ装置の第2の実施形態の構成例を示すブロック図である。この実施形態の回生ブレーキ装置21は、ブレーキ抵抗器2と基準電位点30との間の電線と、ブレーキ抵抗器3と基準電位点30との間の電線とを、短絡させて一本の電線22で共用している点を除いて、図1に示す回生ブレーキ装置11と同じである。そのため、ブレーキ抵抗器及びブレーキ抵抗器に接続される電線に流れる電流の大きさや向きは、回生ブレーキ装置11と同様である。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the second embodiment of the regenerative brake device according to the present invention. In the
回生ブレーキ装置21でも、電線7及び9に発生する磁界と、電線22に発生する磁界とを定常的に相殺させることができ、回生ブレーキ装置21で発生する電磁ノイズを定常的に低減させることができる。
Even in the
また回生ブレーキ装置21では、ブレーキ抵抗器2,3と基準電位点30との間の電線を共用しているため、回生ブレーキ装置11よりも配線の本数を削減させることができる。
Further, since the
ここで、上述した回生ブレーキ装置11又は21において、ブレーキ抵抗器2及び3を絶縁体で被覆した上で互いに密着させて配置することが、ブレーキ抵抗器2及び3で発生する磁界をより完全に相殺させて、回生ブレーキ装置11又は21で発生する電磁ノイズをより一層低減させる観点から好ましい。
Here, in the
また、上述した回生ブレーキ装置11又は21において、ブレーキ抵抗器2に流れる電流の大きさと、ブレーキ抵抗器3に流れる電流の大きさとを実質的に等しくすることが、ブレーキ抵抗器2,3で発生する磁界をより完全に相殺させて、回生ブレーキ装置11又は21で発生する電磁ノイズをより一層低減させる観点から好ましい。
Further, in the above-described
なお、上述した回生ブレーキ装置11又は21では、ブレーキ抵抗器を2つ(一組)設けているが、ブレーキ抵抗器を複数組設けて、各組のブレーキ抵抗器それぞれで発生する磁界を相殺させるように構成することもできる。
In the above-described
本発明の回生ブレーキ装置は、鉄道車両に用いることが好適である。特に車両機器に誘導障害を与えるおそれが大きくなる、車両の下部に取り付けられる場合に用いることが好適である。 The regenerative braking device of the present invention is preferably used for a railway vehicle. In particular, it is preferable to use it when it is attached to the lower part of the vehicle, which increases the risk of causing a guidance failure to the vehicle equipment.
1 直流電源
2,3 ブレーキ抵抗器
4,5 ブレーキスイッチング部
6 電力変換装置
7,8,9,10,22 電線
11,21 回生ブレーキ装置
12 フィルタコンデンサ
13 ブレーキ抵抗部
20 交流電動機
30 基準電位点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power source 2,3
Claims (3)
前記ブレーキ抵抗器に直列接続され、前記ブレーキ抵抗器の導通状態を制御するブレーキスイッチング部と、を備え、
前記ブレーキ抵抗器の少なくとも2つは、互いに隣接し、かつ、流れる電流の向きが互いに逆向きとなるように配置され、前記ブレーキスイッチング部によって、同時に電流が流れるように制御されることを特徴とする回生ブレーキ装置。 A plurality of brake resistors that consume regenerative power generated during regenerative braking;
A brake switching unit connected in series to the brake resistor and controlling a conduction state of the brake resistor;
At least two of the brake resistors are adjacent to each other and arranged so that directions of flowing currents are opposite to each other, and controlled so that currents flow simultaneously by the brake switching unit. Regenerative brake device to do.
前記ブレーキ抵抗器の少なくとも2つは、前記基準電位点との間の配線の少なくとも一部を一本の電線で共用することを特徴とする、請求項2に記載の回生ブレーキ装置。
The brake resistor is connected to a reference potential point;
The regenerative braking device according to claim 2, wherein at least two of the brake resistors share at least a part of wiring between the reference potential point and a single electric wire.
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