JP3232417B2 - 電気車用インバータ制御装置 - Google Patents
電気車用インバータ制御装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回生運転を行う電気車
用インバータ制御装置に係り、特に、回生負荷遮断時に
地上の保護装置の誤動作を誘発しない電気車用インバー
タ制御装置に関する。
用インバータ制御装置に係り、特に、回生負荷遮断時に
地上の保護装置の誤動作を誘発しない電気車用インバー
タ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的な電気車用のインバータ制御装置
の回路例を図２に示す。従来から電気車においては、地
上の変電所から架線３を経由して、電気車のパンタグラ
フ１１によって電気を集電し、電気車の電源側の断流器
１２、遮断器１３を介し、リアクトル１４、コンデンサ
１７に供給される。このリアクトル１４、コンデンサ１
７はフィルタの役割を担っており、夫々フィルタリアク
トル、フィルタコンデンサと称している。更に６組の自
己消弧型半導体２１とダイオード２２から構成されるイ
ンバータ変換装置は、直流を交流に変換し、交流電動機
２３に給電している。この制御装置を搭載した電気車が
回生運転を行うと、インバータから逆向き即ちインバー
タからパンタグラフ１１方向の電流を発生する。この電
流はフィルタコンデンサ１７及びフィルタリアクトル１
４により安定化され、パンタグラフ１１から架線３に戻
る。このような回生電流が流れるためには、当然この電
流を吸収する負荷２４があることが前提である。図３
に、この状態の回生電流の様子を示す。インバータ制御
装置を搭載した電気車からの回生電流ｉ１は、架線３を
経由し、パンタグラフ１１ａ、断流器１２ａを経て他の
電気車の負荷２４に回生電流ｉ２として吸収される。但
し、この状態が常時継続するとは限らず、インバータ制
御車の動作とは無関係に他車の負荷２４が無くなる可能
性がある。例えば他車が力行中からノッチオフをし、惰
行に入った場合がこのケースに相当する。図４に、この
時の状態を示す。この時、負荷２４で消費されていた電
流ｉ２は急速に減少し、これに伴い他に負荷が無くなっ
たため、インバータ制御車からの電流ｉ１は行き場を失
う。インバータから発生する回生電流は、制御の遅れに
より急速には減衰しないため、行き場を失った回生電流
はｉ３としてフィルタコンデンサ１７に流入する。この
ためフィルタコンデンサ１７は電圧が上昇する。電圧が
上昇すると回路の耐圧上危険な状態になる。なお、ｉ
１’ｉ２’はこのときの回生電流を示す。そこで、この
電圧を監視し、一定値以上に電圧が上昇した場合、電圧
検出器１８がこれを検出し、シーケンス制御装置３０に
より過電圧抑制サイリスタ１６を点弧する。これにより
コンデンサ１７の電荷を過電圧抑制抵抗１５を通じ放電
することによって、電圧を下げる保護方式を採用してい
る。そしてシーケンス制御装置３０により断流器１２、
遮断器１３を切り、回路を開放し、回生動作を終わる。
その後は当該電気車は機械式のブレーキに切り替わり、
車両としてはブレーキが継続する。ここで、このための
従来のシーケンス制御ブロック図を図５に示す。電圧検
出器１８で検出したフィルタコンデンサ電圧信号３３を
比較器４４において比較し、ある値以上になった場合、
過電圧抑制サイリスタ１６を点弧する信号３２を出力
し、コンデンサ１７の電荷を放電させると同時に、断流
器１２、遮断器１３を遮断する指令３１を出力する。ま
た、インバータを構成する各半導体素子２１を点弧する
インバータゲートパルス発生部４２からのゲート信号３
４イ〜ヘを止め、インバータを停止させる。しかし、断
流器１２や遮断器１３は機械式装置であるため、指令に
対し７０から１００ｍｓ程度の遅れがあり、すぐには遮
断できない。従って、コンデンサを放電した後も、図６
に示すように、今度は電源側から過電圧抑制サイリスタ
１６、過電圧抑制抵抗１５を通して電流が流れ続ける。
このため変電所にとっては、見かけ上、この電流ｉ４が
急に現れることになる。すると、変電所の保護装置２が
この急激な電流変化を事故電流と解釈し、遮断器１をト
リップする。そしてこの変電所から給電されている区間
が停電し、列車の運行に支障を来す。すなわち、事故で
はないのにこの区間が遮断されるという不具合が発生す
る。
の回路例を図２に示す。従来から電気車においては、地
上の変電所から架線３を経由して、電気車のパンタグラ
フ１１によって電気を集電し、電気車の電源側の断流器
１２、遮断器１３を介し、リアクトル１４、コンデンサ
１７に供給される。このリアクトル１４、コンデンサ１
７はフィルタの役割を担っており、夫々フィルタリアク
トル、フィルタコンデンサと称している。更に６組の自
己消弧型半導体２１とダイオード２２から構成されるイ
ンバータ変換装置は、直流を交流に変換し、交流電動機
２３に給電している。この制御装置を搭載した電気車が
回生運転を行うと、インバータから逆向き即ちインバー
タからパンタグラフ１１方向の電流を発生する。この電
流はフィルタコンデンサ１７及びフィルタリアクトル１
４により安定化され、パンタグラフ１１から架線３に戻
る。このような回生電流が流れるためには、当然この電
流を吸収する負荷２４があることが前提である。図３
に、この状態の回生電流の様子を示す。インバータ制御
装置を搭載した電気車からの回生電流ｉ１は、架線３を
経由し、パンタグラフ１１ａ、断流器１２ａを経て他の
電気車の負荷２４に回生電流ｉ２として吸収される。但
し、この状態が常時継続するとは限らず、インバータ制
御車の動作とは無関係に他車の負荷２４が無くなる可能
性がある。例えば他車が力行中からノッチオフをし、惰
行に入った場合がこのケースに相当する。図４に、この
時の状態を示す。この時、負荷２４で消費されていた電
流ｉ２は急速に減少し、これに伴い他に負荷が無くなっ
たため、インバータ制御車からの電流ｉ１は行き場を失
う。インバータから発生する回生電流は、制御の遅れに
より急速には減衰しないため、行き場を失った回生電流
はｉ３としてフィルタコンデンサ１７に流入する。この
ためフィルタコンデンサ１７は電圧が上昇する。電圧が
上昇すると回路の耐圧上危険な状態になる。なお、ｉ
１’ｉ２’はこのときの回生電流を示す。そこで、この
電圧を監視し、一定値以上に電圧が上昇した場合、電圧
検出器１８がこれを検出し、シーケンス制御装置３０に
より過電圧抑制サイリスタ１６を点弧する。これにより
コンデンサ１７の電荷を過電圧抑制抵抗１５を通じ放電
することによって、電圧を下げる保護方式を採用してい
る。そしてシーケンス制御装置３０により断流器１２、
遮断器１３を切り、回路を開放し、回生動作を終わる。
その後は当該電気車は機械式のブレーキに切り替わり、
車両としてはブレーキが継続する。ここで、このための
従来のシーケンス制御ブロック図を図５に示す。電圧検
出器１８で検出したフィルタコンデンサ電圧信号３３を
比較器４４において比較し、ある値以上になった場合、
過電圧抑制サイリスタ１６を点弧する信号３２を出力
し、コンデンサ１７の電荷を放電させると同時に、断流
器１２、遮断器１３を遮断する指令３１を出力する。ま
た、インバータを構成する各半導体素子２１を点弧する
インバータゲートパルス発生部４２からのゲート信号３
４イ〜ヘを止め、インバータを停止させる。しかし、断
流器１２や遮断器１３は機械式装置であるため、指令に
対し７０から１００ｍｓ程度の遅れがあり、すぐには遮
断できない。従って、コンデンサを放電した後も、図６
に示すように、今度は電源側から過電圧抑制サイリスタ
１６、過電圧抑制抵抗１５を通して電流が流れ続ける。
このため変電所にとっては、見かけ上、この電流ｉ４が
急に現れることになる。すると、変電所の保護装置２が
この急激な電流変化を事故電流と解釈し、遮断器１をト
リップする。そしてこの変電所から給電されている区間
が停電し、列車の運行に支障を来す。すなわち、事故で
はないのにこの区間が遮断されるという不具合が発生す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、回生
運転を行う電気車において、回生負荷遮断時に発生する
地上の保護装置の不要動作を回避するに好適な電気車用
インバータ制御装置を提供することにある。
運転を行う電気車において、回生負荷遮断時に発生する
地上の保護装置の不要動作を回避するに好適な電気車用
インバータ制御装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的は、電気車駆動
用の交流電動機と、この交流電動機の推進並びに回生運
転を行う機能を備えたインバータ装置と、このインバー
タ装置の直流側の正負両極間に挿入されたコンデンサ
と、このコンデンサの電源側に直列に接続された遮断器
とを有する電気車用制御装置において、前記コンデンサ
の電圧を少なくとも２段階レベルで比較し、低い方の電
圧を超えた場合、前記インバータ装置を停止すると共
に、前記遮断器を遮断し、更に前記コンデンサ電圧が高
い方の電圧を超えた場合、前記コンデンサの放電回路の
半導体スイッチをオンさせることによって、達成され
る。
用の交流電動機と、この交流電動機の推進並びに回生運
転を行う機能を備えたインバータ装置と、このインバー
タ装置の直流側の正負両極間に挿入されたコンデンサ
と、このコンデンサの電源側に直列に接続された遮断器
とを有する電気車用制御装置において、前記コンデンサ
の電圧を少なくとも２段階レベルで比較し、低い方の電
圧を超えた場合、前記インバータ装置を停止すると共
に、前記遮断器を遮断し、更に前記コンデンサ電圧が高
い方の電圧を超えた場合、前記コンデンサの放電回路の
半導体スイッチをオンさせることによって、達成され
る。
【０００５】
【作用】本発明は、インバータ装置の直流側の正負両極
間に挿入されたコンデンサの電圧を少なくとも２段階レ
ベルで比較することにより、回生負荷遮断時、変電所か
らインバータ制御装置の過電圧抑制回路へ電流が流入
し、この電流によって発生する地上変電所の保護装置の
不要動作を未然に防止する。また、回生負荷遮断以外の
原因、例えば制御系の不安定などにより電圧の振動など
が発生し、コンデンサ電圧が一時的に高くなった場合に
も、地上変電所の保護装置の不要動作を未然に防止し、
併せて過電圧抑制回路を作動させて耐圧に起因する故障
を未然に防ぐ。
間に挿入されたコンデンサの電圧を少なくとも２段階レ
ベルで比較することにより、回生負荷遮断時、変電所か
らインバータ制御装置の過電圧抑制回路へ電流が流入
し、この電流によって発生する地上変電所の保護装置の
不要動作を未然に防止する。また、回生負荷遮断以外の
原因、例えば制御系の不安定などにより電圧の振動など
が発生し、コンデンサ電圧が一時的に高くなった場合に
も、地上変電所の保護装置の不要動作を未然に防止し、
併せて過電圧抑制回路を作動させて耐圧に起因する故障
を未然に防ぐ。
【０００６】
【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。図１
は、本発明の一実施例であり、インバータ制御装置の制
御ブロック図を示す。本実施例は、インバータ制御装置
の基本的な回路構成要素は公知例と同様であるが、過電
圧抑制サイリスタの制御方式が異なる。図１において、
電圧検出器１８は、フィルタコンデンサ１７の電圧を検
出し、フィルタコンデンサ電圧信号３３を第１の比較器
４４と第２の比較器４５に出力する。これらの比較器４
４、４５は、フィルタコンデンサ電圧信号３３をそれぞ
れの設定電圧と比較する。比較の結果、第１の比較器４
４は、断流器１２、遮断器１３を遮断する断流器、遮断
器制御信号３１を出力し、またインバータの各半導体素
子２１を点弧するインバータゲートパルス発生部４２か
らのゲート信号３４イ〜ヘを止め、インバータを停止さ
せる。一方、第２の比較器４５は、過電圧抑制サイリス
タ１６を点弧する過電圧抑制サイリスタ用ゲート信号３
２を出力する。ここで、第１の比較器４４の設定電圧
は、従来の過電圧検知レベル、例えば公称１５００Ｖ架
線のシステムにおいて、１８００Ｖ〜２０００Ｖ程度で
あり、この値は使用している部品、例えばコンデンサや
サイリスタ等が絶縁協調上問題とならない範囲でマージ
ンを含んだものとする。また、第２の比較器４５の設定
電圧は、第１の比較器４４の設定電圧より高くし、従来
の過電圧検知レベル、例えば１５００Ｖ架線のシステム
において、２０００Ｖ〜２１００Ｖ程度であり、この値
は他の機器の絶縁協調上問題とならない範囲で、第１の
比較レベルに対しマージンをより少なくとった値とす
る。いま、電気車に回生負荷遮断が発生した場合、フィ
ルタコンデンサ電圧を検出する電圧検出器１８からフィ
ルタコンデンサ電圧信号３３が出力され、第１の比較器
４４と第２の比較器４５において、それぞれの設定電圧
と比較される。フィルタコンデンサ１７の電圧が第１の
比較器４４の設定電圧を超えたとき、第１の比較器４４
は、断流器、遮断器制御信号３１を発して断流器１２、
遮断器１３を遮断すると共に、インバータの各半導体素
子２１のゲート信号３４イ〜ヘを止め、インバータを停
止する。続いて、フィルタコンデンサ１７の電圧が上昇
し、第２の比較器４５の設定電圧を超えたとき、初めて
第２の比較器４５は、過電圧抑制サイリスタ１６を点弧
する過電圧抑制サイリスタ用ゲート信号３２を出力す
る。過電圧抑制サイリスタ１６の点弧により、フィルタ
コンデンサ１７の電荷は過電圧抑制抵抗１５に放電さ
れ、回生エネルギーを消耗する。本実施例によれば、断
流器１２、遮断器１３を完全に開放した後に過電圧抑制
サイリスタ１６を点弧するので、変電所から過電圧抑制
回路に電流が流れ込むことがなく、従来のように変電所
が不要にトリップするのを防ぐことができる。また、回
生負荷遮断以外の原因、例えば制御系の不安定などによ
り電圧の振動などが発生し、コンデンサ電圧が一時的に
高くなった場合にも、変電所の不要なトリップを防ぎ、
過電圧抑制サイリスタ１６を点弧して耐圧に起因する故
障を未然に防ぐことができる。
は、本発明の一実施例であり、インバータ制御装置の制
御ブロック図を示す。本実施例は、インバータ制御装置
の基本的な回路構成要素は公知例と同様であるが、過電
圧抑制サイリスタの制御方式が異なる。図１において、
電圧検出器１８は、フィルタコンデンサ１７の電圧を検
出し、フィルタコンデンサ電圧信号３３を第１の比較器
４４と第２の比較器４５に出力する。これらの比較器４
４、４５は、フィルタコンデンサ電圧信号３３をそれぞ
れの設定電圧と比較する。比較の結果、第１の比較器４
４は、断流器１２、遮断器１３を遮断する断流器、遮断
器制御信号３１を出力し、またインバータの各半導体素
子２１を点弧するインバータゲートパルス発生部４２か
らのゲート信号３４イ〜ヘを止め、インバータを停止さ
せる。一方、第２の比較器４５は、過電圧抑制サイリス
タ１６を点弧する過電圧抑制サイリスタ用ゲート信号３
２を出力する。ここで、第１の比較器４４の設定電圧
は、従来の過電圧検知レベル、例えば公称１５００Ｖ架
線のシステムにおいて、１８００Ｖ〜２０００Ｖ程度で
あり、この値は使用している部品、例えばコンデンサや
サイリスタ等が絶縁協調上問題とならない範囲でマージ
ンを含んだものとする。また、第２の比較器４５の設定
電圧は、第１の比較器４４の設定電圧より高くし、従来
の過電圧検知レベル、例えば１５００Ｖ架線のシステム
において、２０００Ｖ〜２１００Ｖ程度であり、この値
は他の機器の絶縁協調上問題とならない範囲で、第１の
比較レベルに対しマージンをより少なくとった値とす
る。いま、電気車に回生負荷遮断が発生した場合、フィ
ルタコンデンサ電圧を検出する電圧検出器１８からフィ
ルタコンデンサ電圧信号３３が出力され、第１の比較器
４４と第２の比較器４５において、それぞれの設定電圧
と比較される。フィルタコンデンサ１７の電圧が第１の
比較器４４の設定電圧を超えたとき、第１の比較器４４
は、断流器、遮断器制御信号３１を発して断流器１２、
遮断器１３を遮断すると共に、インバータの各半導体素
子２１のゲート信号３４イ〜ヘを止め、インバータを停
止する。続いて、フィルタコンデンサ１７の電圧が上昇
し、第２の比較器４５の設定電圧を超えたとき、初めて
第２の比較器４５は、過電圧抑制サイリスタ１６を点弧
する過電圧抑制サイリスタ用ゲート信号３２を出力す
る。過電圧抑制サイリスタ１６の点弧により、フィルタ
コンデンサ１７の電荷は過電圧抑制抵抗１５に放電さ
れ、回生エネルギーを消耗する。本実施例によれば、断
流器１２、遮断器１３を完全に開放した後に過電圧抑制
サイリスタ１６を点弧するので、変電所から過電圧抑制
回路に電流が流れ込むことがなく、従来のように変電所
が不要にトリップするのを防ぐことができる。また、回
生負荷遮断以外の原因、例えば制御系の不安定などによ
り電圧の振動などが発生し、コンデンサ電圧が一時的に
高くなった場合にも、変電所の不要なトリップを防ぎ、
過電圧抑制サイリスタ１６を点弧して耐圧に起因する故
障を未然に防ぐことができる。
【０００７】ところで、回生負荷遮断時において、フィ
ルタコンデンサ１７の電圧が第１の比較器４４の設定電
圧を超えるものの第２の比較器４５のそれに達しない状
態がある。すなわち、断流器、遮断器制御信号３１を発
して断流器１２、遮断器１３を遮断すると共に、インバ
ータを構成する各半導体素子２１のゲート信号３４イ〜
ヘを止め、インバータを停止するが、過電圧抑制サイリ
スタ１６は点弧しない状態である。このとき、図７に示
すように、回生電流ｉｂは、負荷側２５からフィルタコ
ンデンサ１７に流れ込むと共に、回生負荷遮断の瞬間に
はフィルタリアクトル１４にｉａという電流が流れ、こ
の向きの電流はフィルタコンデンサ１７の電荷を放電す
る効果を持つ。従ってフィルタコンデンサ１７の電圧
は、必ず上昇するというものではなく、このフィルタリ
アクトル１４に蓄えられるエネルギーと負荷側２５から
供給されるエネルギーとの大小関係によって決まるとい
える。このため、過電圧抑制サイリスタ１６を点弧させ
ずに、つまり過電圧抑制回路を不作動としても、回路保
護上支障を来たさない。
ルタコンデンサ１７の電圧が第１の比較器４４の設定電
圧を超えるものの第２の比較器４５のそれに達しない状
態がある。すなわち、断流器、遮断器制御信号３１を発
して断流器１２、遮断器１３を遮断すると共に、インバ
ータを構成する各半導体素子２１のゲート信号３４イ〜
ヘを止め、インバータを停止するが、過電圧抑制サイリ
スタ１６は点弧しない状態である。このとき、図７に示
すように、回生電流ｉｂは、負荷側２５からフィルタコ
ンデンサ１７に流れ込むと共に、回生負荷遮断の瞬間に
はフィルタリアクトル１４にｉａという電流が流れ、こ
の向きの電流はフィルタコンデンサ１７の電荷を放電す
る効果を持つ。従ってフィルタコンデンサ１７の電圧
は、必ず上昇するというものではなく、このフィルタリ
アクトル１４に蓄えられるエネルギーと負荷側２５から
供給されるエネルギーとの大小関係によって決まるとい
える。このため、過電圧抑制サイリスタ１６を点弧させ
ずに、つまり過電圧抑制回路を不作動としても、回路保
護上支障を来たさない。
【０００８】図８に、本実施例のシーケンス制御ブロッ
ク部の詳細回路図を示す。フィルタコンデンサ１７の電
圧は電圧検出器１８により検出され、フィルタコンデン
サ電圧信号３３としてシーケンス制御部３０に入力す
る。演算増幅器（オペアンプ）５２にはこのコンデンサ
電圧信号３３と、これとは独立に与えられる設定電圧レ
ベルが正負入力端子に結ばれている。このオペアンプ５
２はコンパレータとして動作するように組まれており、
コンデンサ１７の電圧が設定レベルを超えた場合、出力
７３は負となり、この結果トランジスタ５６のベースに
は電流が流れず、トランジスタ５６はオフする。すると
信号線７４はＨレベルになり、反転ゲート５７を介した
信号７５はＬレベルになる。一方、ブロック４１は運転
指令や回路の状態によって断流器１２、遮断器１３をオ
ンオフさせる信号を出力する論理回路であり、この信号
と上記信号７５との論理積をＡＮＤゲート５８でとって
いる。上記に述べたように、もしコンデンサ１７の電圧
が上昇すると、ゲート５８出力はブロック４１の無関係
にＬレベルとなり、トランジスタ６０をオフする。その
結果、電磁弁コイル４３は無加圧になり、断流器１２、
遮断器１３がオフする。信号７５はさらに他のＡＮＤゲ
ート５９イ〜５９ヘに入力される。このゲートのもう一
方の端子には、ゲートパルス発生部４２から各々のサイ
リスタに与えられるゲート信号が入力されている。コン
デンサ１７の電圧が上昇した場合、ゲート５９イ〜５９
への出力はＬレベルになり、ゲートパルス発生部４２の
出力に無関係にゲート信号３４イ〜３４へはＬレベルに
なり、インバータの各半導体素子２１はオフ状態にな
る。また、フィルタコンデンサ電圧信号３３は、もう一
つのオペアンプ５１にも入力される。このオペアンプ５
１も同様に他方の端子に設定レベルの信号が入力されて
おり、前述のオペアンプ５２と同様にコンパレータとし
て動作する。なお、この設定レベルは、前述のオペアン
プ５２に与えられていた信号より高くなるように設定す
る。コンデンサ１７の電圧がこのオペアンプ５１の比較
レベルを越えた場合、出力７１は負となり、この結果ト
ランジスタ５３のベースには電流が流れずトランジスタ
５３はオフする。すると信号線７２はＨレベルになり、
トランジスタ５４はオンする。そして、トランス５５に
電流が流れ、この結果トランス５５の２次側にも電流が
流れる。このトランス５５の出力は過電圧抑制サイリス
タ１６のゲートに接続されている。従って、コンデンサ
電圧３３がオペアンプ５１の設定レベルよりも高くなっ
た場合は、過電圧抑制サイリスタ１６にゲート電流が与
えられ、過電圧抑制サイリスタ１６はオンする。
ク部の詳細回路図を示す。フィルタコンデンサ１７の電
圧は電圧検出器１８により検出され、フィルタコンデン
サ電圧信号３３としてシーケンス制御部３０に入力す
る。演算増幅器（オペアンプ）５２にはこのコンデンサ
電圧信号３３と、これとは独立に与えられる設定電圧レ
ベルが正負入力端子に結ばれている。このオペアンプ５
２はコンパレータとして動作するように組まれており、
コンデンサ１７の電圧が設定レベルを超えた場合、出力
７３は負となり、この結果トランジスタ５６のベースに
は電流が流れず、トランジスタ５６はオフする。すると
信号線７４はＨレベルになり、反転ゲート５７を介した
信号７５はＬレベルになる。一方、ブロック４１は運転
指令や回路の状態によって断流器１２、遮断器１３をオ
ンオフさせる信号を出力する論理回路であり、この信号
と上記信号７５との論理積をＡＮＤゲート５８でとって
いる。上記に述べたように、もしコンデンサ１７の電圧
が上昇すると、ゲート５８出力はブロック４１の無関係
にＬレベルとなり、トランジスタ６０をオフする。その
結果、電磁弁コイル４３は無加圧になり、断流器１２、
遮断器１３がオフする。信号７５はさらに他のＡＮＤゲ
ート５９イ〜５９ヘに入力される。このゲートのもう一
方の端子には、ゲートパルス発生部４２から各々のサイ
リスタに与えられるゲート信号が入力されている。コン
デンサ１７の電圧が上昇した場合、ゲート５９イ〜５９
への出力はＬレベルになり、ゲートパルス発生部４２の
出力に無関係にゲート信号３４イ〜３４へはＬレベルに
なり、インバータの各半導体素子２１はオフ状態にな
る。また、フィルタコンデンサ電圧信号３３は、もう一
つのオペアンプ５１にも入力される。このオペアンプ５
１も同様に他方の端子に設定レベルの信号が入力されて
おり、前述のオペアンプ５２と同様にコンパレータとし
て動作する。なお、この設定レベルは、前述のオペアン
プ５２に与えられていた信号より高くなるように設定す
る。コンデンサ１７の電圧がこのオペアンプ５１の比較
レベルを越えた場合、出力７１は負となり、この結果ト
ランジスタ５３のベースには電流が流れずトランジスタ
５３はオフする。すると信号線７２はＨレベルになり、
トランジスタ５４はオンする。そして、トランス５５に
電流が流れ、この結果トランス５５の２次側にも電流が
流れる。このトランス５５の出力は過電圧抑制サイリス
タ１６のゲートに接続されている。従って、コンデンサ
電圧３３がオペアンプ５１の設定レベルよりも高くなっ
た場合は、過電圧抑制サイリスタ１６にゲート電流が与
えられ、過電圧抑制サイリスタ１６はオンする。
【０００９】次に、本発明に関する応用例を図９に示
す。本応用例では、前出の制御回路と同一の構成を持つ
ユニットが一編成内に複数存在する場合を示す。図９で
は、２つの同一ユニットを同一編成内に有する場合を表
わす。同一の構成機能を持ったシーケンス制御装置３０
及び３０ａから各々のユニットの断流器、遮断器や過電
圧抑制サイリスタあるいはインバータを構成する自己消
弧型半導体のゲートを制御する信号を出力している。複
数ユニットの場合、過電圧抑制回路へ流れ込む電流は複
数倍になるため、変電所の保護装置の誤作動がより起こ
り易い状況になる。回生負荷遮断が発生した場合、同一
の機能のユニットであるため、回生負荷の減少に伴って
フィルタコンデンサ電圧が上昇する。そして、比較器の
設定電圧を超えることになる。但し、２つのユニットの
特性の僅かな違いにより、検出のタイミングがユニット
によって若干の差異が生ずる。遮断器を開くタイミング
は、極力早い方がコンデンサの電圧上昇を少なくし、予
め過電圧が予想されるときは、設定レベルまで待たずに
断流器、遮断器を開き、またインバータを停止すること
が望ましい。そこで、本応用例では、図９に示すよう
に、各シーケンス制御装置３０、３０ａ間に信号線３５
ａ、３５ｂを設け、編成内のいずれかのユニットで過電
圧が発生し、そのユニットが動作した場合、その情報を
他のユニットに伝え、それを受けたユニットでは、コン
デンサの電圧に無関係に強制的に信号３１または３１ａ
を出力し、断流器、遮断器を開くと共に、インバータを
停止する。
す。本応用例では、前出の制御回路と同一の構成を持つ
ユニットが一編成内に複数存在する場合を示す。図９で
は、２つの同一ユニットを同一編成内に有する場合を表
わす。同一の構成機能を持ったシーケンス制御装置３０
及び３０ａから各々のユニットの断流器、遮断器や過電
圧抑制サイリスタあるいはインバータを構成する自己消
弧型半導体のゲートを制御する信号を出力している。複
数ユニットの場合、過電圧抑制回路へ流れ込む電流は複
数倍になるため、変電所の保護装置の誤作動がより起こ
り易い状況になる。回生負荷遮断が発生した場合、同一
の機能のユニットであるため、回生負荷の減少に伴って
フィルタコンデンサ電圧が上昇する。そして、比較器の
設定電圧を超えることになる。但し、２つのユニットの
特性の僅かな違いにより、検出のタイミングがユニット
によって若干の差異が生ずる。遮断器を開くタイミング
は、極力早い方がコンデンサの電圧上昇を少なくし、予
め過電圧が予想されるときは、設定レベルまで待たずに
断流器、遮断器を開き、またインバータを停止すること
が望ましい。そこで、本応用例では、図９に示すよう
に、各シーケンス制御装置３０、３０ａ間に信号線３５
ａ、３５ｂを設け、編成内のいずれかのユニットで過電
圧が発生し、そのユニットが動作した場合、その情報を
他のユニットに伝え、それを受けたユニットでは、コン
デンサの電圧に無関係に強制的に信号３１または３１ａ
を出力し、断流器、遮断器を開くと共に、インバータを
停止する。
【００１０】本応用例の制御ブロック図を図１０に示
す。以下、シーケンス制御装置３０のユニットに過電圧
が発生し、そのユニットが動作した場合について説明す
る。なお、（ ）内はシーケンス制御装置３０ａのユニ
ットに過電圧が発生し、そのユニットが動作した場合を
示す。回生負荷遮断が発生した場合、フィルタコンデン
サの電圧検出器により検出されたフィルタコンデンサ電
圧信号３３（３３ａ）を第１の比較器４４の設定電圧と
比較し、フィルタコンデンサの電圧が第１の比較器４４
の設定電圧を超えたとき、第１の比較器４４は、断流
器、遮断器を遮断する指令３１（３１ａ）を発して遮断
すると共に、インバータを構成する各半導体素子を点弧
する６組のゲート信号３４（３４ａ）を止め、インバー
タを停止する。続いて、フィルタコンデンサの電圧が上
昇し、第２の比較器４５の設定電圧を超えたとき、初め
て第２の比較器４５は、過電圧抑制サイリスタを点弧す
る信号３２（３２ａ）を出力する。一方、断流器、遮断
器を遮断する指令３１（３１ａ）を出力すると、それと
同一の条件で信号線３５ａ（３５ｂ）にこの情報を伝え
る。各ユニットのシーケンス制御装置３０ａ（３０）は
この信号を受けると、直接自らの制御出力である信号３
１ａ（３１）を強制的に出力する。信号３１ａ（３１）
は、自ユニットのフィルタコンデンサの過電圧か或いは
他ユニットの過電圧発生を伝えられたかのいずれかの条
件によって起動されるようになっている。なお、各シー
ケンス制御装置間の信号線３５、３５ａは、本応用例で
は、単線の信号線として記述しているが、直列伝送装置
等による信号伝達手段を持っても代用することができ
る。本応用例によれば、回生負荷遮断時に変電所がトリ
ップする可能性がより高くなる複数ユニットの場合に
も、過電圧抑制回路に流れ込む電流を避けることによ
り、変電所のトリップを防止することができる。
す。以下、シーケンス制御装置３０のユニットに過電圧
が発生し、そのユニットが動作した場合について説明す
る。なお、（ ）内はシーケンス制御装置３０ａのユニ
ットに過電圧が発生し、そのユニットが動作した場合を
示す。回生負荷遮断が発生した場合、フィルタコンデン
サの電圧検出器により検出されたフィルタコンデンサ電
圧信号３３（３３ａ）を第１の比較器４４の設定電圧と
比較し、フィルタコンデンサの電圧が第１の比較器４４
の設定電圧を超えたとき、第１の比較器４４は、断流
器、遮断器を遮断する指令３１（３１ａ）を発して遮断
すると共に、インバータを構成する各半導体素子を点弧
する６組のゲート信号３４（３４ａ）を止め、インバー
タを停止する。続いて、フィルタコンデンサの電圧が上
昇し、第２の比較器４５の設定電圧を超えたとき、初め
て第２の比較器４５は、過電圧抑制サイリスタを点弧す
る信号３２（３２ａ）を出力する。一方、断流器、遮断
器を遮断する指令３１（３１ａ）を出力すると、それと
同一の条件で信号線３５ａ（３５ｂ）にこの情報を伝え
る。各ユニットのシーケンス制御装置３０ａ（３０）は
この信号を受けると、直接自らの制御出力である信号３
１ａ（３１）を強制的に出力する。信号３１ａ（３１）
は、自ユニットのフィルタコンデンサの過電圧か或いは
他ユニットの過電圧発生を伝えられたかのいずれかの条
件によって起動されるようになっている。なお、各シー
ケンス制御装置間の信号線３５、３５ａは、本応用例で
は、単線の信号線として記述しているが、直列伝送装置
等による信号伝達手段を持っても代用することができ
る。本応用例によれば、回生負荷遮断時に変電所がトリ
ップする可能性がより高くなる複数ユニットの場合に
も、過電圧抑制回路に流れ込む電流を避けることによ
り、変電所のトリップを防止することができる。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、回生負荷遮断時、変電
所からインバータ制御装置の過電圧抑制回路へ電流が流
入し、この電流によって発生する地上変電所の保護装置
の不要動作を未然に防止することができ、ひいては送電
停止を防ぐことが可能となる。また、回生負荷遮断以外
の原因、例えば制御系の不安定などにより電圧の振動な
どが発生し、コンデンサ電圧が一時的に高くなった場合
にも、地上変電所の保護装置の不要動作を未然に防止
し、併せて過電圧抑制回路を作動させて耐圧に起因する
故障を未然に防ぐことができる。
所からインバータ制御装置の過電圧抑制回路へ電流が流
入し、この電流によって発生する地上変電所の保護装置
の不要動作を未然に防止することができ、ひいては送電
停止を防ぐことが可能となる。また、回生負荷遮断以外
の原因、例えば制御系の不安定などにより電圧の振動な
どが発生し、コンデンサ電圧が一時的に高くなった場合
にも、地上変電所の保護装置の不要動作を未然に防止
し、併せて過電圧抑制回路を作動させて耐圧に起因する
故障を未然に防ぐことができる。
【図１】本発明の一実施例であり、インバータ制御装置
の制御ブロック図
の制御ブロック図
【図２】一般的な電気車の制御回路例
【図３】回生中の負荷遮断動作の説明図
【図４】回生中の負荷遮断動作の説明図
【図５】従来の制御ブロック図
【図６】回生中の負荷遮断動作の説明図
【図７】本発明の回生中の負荷遮断動作の説明図
【図８】図１の制御ブロック図の詳細回路図
【図９】本発明に関する応用例のブロック図
【図１０】本発明に関する応用例の制御ブロック図
１ 遮断器 ２ 保護装置 ３ 架線 １１ パンタグラフ １２ 断流器 １３ 遮断器 １４ フィルタリアクトル １５ 過電圧抑制抵抗 １６ 過電圧抑制サイリスタ １７ フィルタコンデンサ １８ 電圧検出器 １９ 一編成 ２１ 自己消弧型半導体 ２２ ダイオード ２３ 交流電動機 ２４ 負荷 ２５ 負荷 ３０ シーケンス制御装置 ３１ 断流器、遮断器制御信号 ３２ 過電圧抑制サイリスタ用ゲート信号 ３３ フィルタコンデンサ電圧信号 ３４ インバータ素子用ゲート信号 ３５ ユニット間艤装線 ４１ 遮断器制御部 ４２ インバータゲートパルス発生部 ４３ 遮断器投入用コイル ４４ 第１の比較器 ４５ 第２の比較器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 3/04 B60L 7/16 B60L 9/18 H02M 7/48 H02P 3/18
Claims (1)
- 【請求項１】 電気車駆動用の交流電動機と、この交流
電動機の推進並びに回生運転を行う機能を備えたインバ
ータ装置と、このインバータ装置の直流側の正負両極間
に挿入されたコンデンサと、このコンデンサの電源側に
直列に接続された遮断器とを有する電気車用制御装置に
おいて、前記コンデンサの電圧を少なくとも２段階レベ
ルで比較し、低い方の電圧を超えた場合、前記インバー
タ装置を停止すると共に、前記遮断器を遮断し、更に前
記コンデンサ電圧が高い方の電圧を超えた場合、前記コ
ンデンサの放電回路の半導体スイッチをオンさせること
を特徴とする電気車用インバータ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19315992A JP3232417B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 電気車用インバータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19315992A JP3232417B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 電気車用インバータ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0614402A JPH0614402A (ja) | 1994-01-21 |
| JP3232417B2 true JP3232417B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=16303270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19315992A Expired - Fee Related JP3232417B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 電気車用インバータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3232417B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3188357A4 (en) * | 2014-08-25 | 2018-04-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Control device for electric rolling stock |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2737117B1 (fr) * | 1995-07-25 | 1997-09-05 | Oreal | Composition sous forme de pate souple obtenue par extrusion et procede de preparation |
| JP5113682B2 (ja) * | 2008-09-05 | 2013-01-09 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| EP2607143A1 (de) * | 2011-12-19 | 2013-06-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Entladeschaltung für ein Stromrichtermodul in einem Fahrzeug |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP19315992A patent/JP3232417B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3188357A4 (en) * | 2014-08-25 | 2018-04-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Control device for electric rolling stock |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0614402A (ja) | 1994-01-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |