JPH01218301A - Protective unit for controller of electric rolling stock - Google Patents
Protective unit for controller of electric rolling stockInfo
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- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電気車の制御装置に係り、主電動機の電圧、
電流を直接制御するスイッチインク素子として自己しゃ
断能力をもつパワースイッチインク素子を用いた電気車
用制御装置の改良に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a control device for an electric vehicle, and the present invention relates to a control device for an electric vehicle.
This invention relates to an improvement of a control device for an electric vehicle using a power switch element having a self-shutoff ability as a switch element that directly controls current.
特開昭５７−２０３３３１号公報などで知られている公
知技術は電源トランスの二次側にＰ形スイッチインク素
子から構成されるオンゲート電流供給回路と、Ｎ形スイ
ッチインク素子から構成されるオフゲート電流供給回路
とを設け、これらに与える指令はオン指令のみで、これ
らの回路の負荷に接続されるパワースイッチインク素子
をオンまたはオフする制御が行われ、かつ、パワースイ
ッチインク素子をオン、または、オフするための電源と
、Ｐ形及びＮ形スイッチインク素子を制御する制御回路
電源が分離されるとともに、電源トランス−台でパワー
スイッチング素子をオン、または、オフするための電源
を得ることができるなど小形軽量化が図られている。A known technique known from Japanese Patent Laid-Open No. 57-203331 etc. is an on-gate current supply circuit consisting of a P-type switch element and an off-gate current supply circuit consisting of an N-type switch element on the secondary side of a power transformer. supply circuits, and the command given to these circuits is only an ON command, and control is performed to turn on or off the power switch elements connected to the loads of these circuits, and the power switch elements connected to the loads of these circuits are turned on or, The power supply for turning off the power switching element and the control circuit power supply for controlling the P-type and N-type switching elements are separated, and the power supply for turning the power switching element on or off can be obtained from the power transformer stand. Efforts are being made to make it smaller and lighter.
しかし、この方式では電源トランスを高周波で動作させ
て二次側に交流電圧を発生させるための回路が記載され
ていない。However, this method does not describe a circuit for operating the power transformer at high frequency to generate alternating current voltage on the secondary side.
上記従来技術には電源トランスを高周波で動作させて二
次側に交流電圧を発生させるための回路が記載されてい
ないが、電源トランスの一次巻線の中点に正の直流端子
を、一次巻線の両端と負の直流端子との間に一対のスイ
ッチインク素子をそれぞれ接続し、この一対のスイッチ
インク素子を交互に開閉して電源トランスの二次側に高
周波の交流電圧を発生させると、二巻線で構成される一
次巻線の巻き方により漏洩リアクタンスなどに相違が生
じるため、一対のスイッチインク素子のそれぞれに流れ
る電流に差が生じ、一対のスイッチインク素子のそれぞ
れのオフ時にそれぞれに印加される電圧に差が生じるな
どの問題が発生する。Although the above conventional technology does not describe a circuit for operating a power transformer at high frequency to generate AC voltage on the secondary side, a positive DC terminal is connected to the midpoint of the primary winding of the power transformer. When a pair of switch ink elements are connected between both ends of the line and the negative DC terminal, and the pair of switch ink elements are alternately opened and closed to generate a high frequency AC voltage on the secondary side of the power transformer, Due to differences in leakage reactance etc. due to the winding method of the primary winding, which consists of two windings, a difference occurs in the current flowing through each of the pair of switch ink elements, and when each of the pair of switch ink elements is turned off, Problems such as differences in applied voltages occur.
本発明の目的は、漏洩リアクタンスなどの相違により生
じる一対のスイッチインク素子のそれぞれに流れる電流
の差で発生する一対のスイッチインクのそれぞれのオフ
時に印加される電圧が許容値以上になったときスイッチ
インク素子が破壊されることを防止する電気車用制御装
置の保護装置を提供することにある。The purpose of the present invention is to prevent the switch from switching when the voltage applied when each of the pair of switch ink elements is turned off, which is generated due to the difference in current flowing through each of the pair of switch ink elements due to a difference in leakage reactance, etc. An object of the present invention is to provide a protection device for an electric vehicle control device that prevents ink elements from being destroyed.
上記目的は、電源トランスの一次巻線の中点と正の直流
端子の間に接点を設け、正の直流端子から流出される電
流と所定値を比較器で比較し、電流が所定値以上になっ
た場合、比較器の出力で接点を開放して電源トランスの
一次巻線に接続された一対のスイッチインク素子のそれ
ぞれに流れる電流に差が生じた場合の一対のスイッチイ
ンク素子のそれぞれのオフ時に印加される電圧が許容値
以上になったスイッチインク素子が破壊されることを阻
止するように構成して達成される。The above purpose is to provide a contact point between the middle point of the primary winding of the power transformer and the positive DC terminal, and use a comparator to compare the current flowing out from the positive DC terminal with a predetermined value, and when the current exceeds the predetermined value. , the contacts are opened at the output of the comparator, and each of the pair of switch elements connected to the primary winding of the power transformer is turned off when a difference occurs in the current flowing through each of the pair of switch elements connected to the primary winding of the power transformer. This is achieved by configuring the switch ink element to prevent it from being destroyed when the applied voltage exceeds a permissible value.
電源トランスの一次巻線の中点と正の直流端子の間に接
点を設け、正の直流端子から流出される電流と所定値と
を比較器で比較し、電流が所定値以上になった場合、比
較器の出力で接点を開放して電源トランスの一次巻線に
接続された一対のスイッチインク素子のそれぞれに流れ
る電流に差が生じた場合、一対のスイッチインク素子の
それぞれのオフ時に印加される電圧が許容値以上になっ
たスイッチインク素子が破壊されることを阻止する。A contact point is provided between the midpoint of the primary winding of the power transformer and the positive DC terminal, and a comparator compares the current flowing out from the positive DC terminal with a predetermined value, and if the current exceeds the predetermined value. , when the contacts are opened at the output of the comparator and a difference occurs in the current flowing through each of the pair of switch ink elements connected to the primary winding of the power transformer, the current applied when each of the pair of switch ink elements is off is To prevent a switch ink element from being destroyed when the voltage exceeds a permissible value.
第１図は本発明の実施例を示す結線図で、１は主直流電
源、２はパワースイッチインク素子で、例えば、自己し
ゃ断能力をもつ素子、３は電気車駆動用主電動機、５は
一次巻線５１及び二次巻線５２〜５５から構成される電
源トランス、６は電源トランス５を高周波で動作させる
ためのスイッチインク素子９１．９２のゲート信号発生
回路、７は直流電源、８は平滑用コンデンサ、１１はパ
ワースイッチインク素子２をオンオフするためのオンオ
フ制御回路で、ゲート制御装置１０から信号が発生した
場合には指令回路１７を介してＰ形制御スイッチインク
素子１３１，１３２を導通させ、ゲート制御装置１０か
ら信号がない場合には。FIG. 1 is a wiring diagram showing an embodiment of the present invention, in which 1 is a main DC power supply, 2 is a power switch element, for example, an element with self-shutoff ability, 3 is a main motor for driving an electric vehicle, and 5 is a primary motor. A power transformer consisting of a winding 51 and secondary windings 52 to 55, 6 a gate signal generation circuit for switch ink elements 91 and 92 for operating the power transformer 5 at high frequency, 7 a DC power supply, and 8 a smoothing circuit. The capacitor 11 is an on/off control circuit for turning on and off the power switch element 2, and when a signal is generated from the gate control device 10, it conducts the P-type control switch elements 131 and 132 via the command circuit 17. , if there is no signal from the gate control device 10.
指令回路１７を介してＮ形制御スイッチインク素子１３
３，１３４を導通させるように切換動作を行う。N type control switch ink element 13 via command circuit 17
A switching operation is performed to make the terminals 3 and 134 conductive.
１２はＰ形制御スイッチインク素子１３１゜１３２とＮ
形制御スイッチインク素子１３３゜１３４のそれぞれの
電源で、パワースイッチインク素子２をオン、オフする
ための電源とは電源トランス５の二次巻線５２〜５４．
５５で分離独立した回路にしている。12 is a P type control switch ink element 131, 132 and N
The power sources for turning on and off the power switch element 2 with the respective power sources of the control switch elements 133 and 134 are the secondary windings 52 to 54 of the power transformer 5.
55 makes it a separate and independent circuit.
１４は主直流電源７から流出する電流Ｉｓｏを検出する
電流検出器、１５は開閉制御装置１６の出力でオンオア
する接点、１７はフォトカプラ１１５をオンオフする指
令回路で、否定回路１７１．論理和回路１７２．電流制
限用抵抗１７３．スイッチインク素子１７４、及び、直
流電源ＤＣから構成される。14 is a current detector that detects the current Iso flowing out from the main DC power supply 7; 15 is a contact that is turned on or off by the output of the switching control device 16; 17 is a command circuit that turns on and off the photocoupler 115; OR circuit 172. Current limiting resistor 173. It is composed of a switch ink element 174 and a DC power supply DC.
まず、パワースイッチインク素子２の動作について説明
する。ゲート制御装置１０より信号がない場合（指定回
路１７の出力も零になるからフォトカプラ１１５に信号
がない場合）、オンオフ制御回路１１のＮ形スイッチイ
ンク素子１１１゜１１３が導通し、オンオフ制御回路１
１の出力線１１６が正にバイアスされる。First, the operation of the power switch ink element 2 will be explained. When there is no signal from the gate control device 10 (the output of the designated circuit 17 is also zero, so there is no signal from the photocoupler 115), the N-type switch ink elements 111 and 113 of the on/off control circuit 11 are conductive, and the on/off control circuit is turned on. 1
1 output line 116 is positively biased.
その結果、Ｎ形制御スイッチインク素子１３３゜１３４
が導通し、パワースイッチインク素子２のゲートは導バ
イアスされる。As a result, the N type control switch ink element 133°134
becomes conductive, and the gate of the power switch ink element 2 is biased to conduct.
次に、ゲート制御装置１０から信号が発生すると、指令
回路１７が出力してフォトカプラ１１５が導通するので
、オンオフ制御回路１１のＰ形スイッチインク素子１１
２，１１４が導通し、オンオフ制御回路１１の出力線は
零になり、出力線１１７が負にバイアスされる。Next, when a signal is generated from the gate control device 10, the command circuit 17 outputs and the photocoupler 115 becomes conductive.
2, 114 becomes conductive, the output line of the on/off control circuit 11 becomes zero, and the output line 117 is negatively biased.
その結果、Ｐ形制御スイッチインク素子１３１゜１３２
が導通する。As a result, the P type control switch ink element 131°132
conducts.
二次巻線５２からはパワースイッチインク素子２を導通
させるための狭幅パルスが、また、二次巻線５３からは
広幅パルスが、それぞれ、供給されてパワースイッチイ
ンク素子２が導通する。A narrow pulse for making the power switch ink element 2 conductive is supplied from the secondary winding 52, and a wide pulse is supplied from the secondary winding 53 to make the power switch ink element 2 conductive.
一方、ゲート制御装置１０からの信号がなくなると指令
回路１７の出力も零になるから、前述したように、Ｐ形
制御スイッチインク素子１３１゜１３２がオフし、Ｎ形
制御スイッチインク素子１３３．１３４が導通するため
、オンオフ制御回路１１の出力線１１６からパワースイ
ッチインク素子２を消弧するためのオフゲート電流が供
給され、パワースイッチインク素子２を消弧する。ゲー
ト制御装置１０からの信号がない間はこの状態を維持す
る。On the other hand, when the signal from the gate control device 10 disappears, the output of the command circuit 17 also becomes zero, so as mentioned above, the P-type control switch elements 131 and 132 turn off, and the N-type control switch elements 133 and 134 turn off. conducts, an off-gate current for extinguishing the power switch ink element 2 is supplied from the output line 116 of the on/off control circuit 11, thereby extinguishing the power switch ink element 2. This state is maintained as long as there is no signal from the gate control device 10.
すなわち、ゲート制御装置１０より信号が発生すると、
指令回路１７も出力するからオンオフ制御回路１１の出
力線１１７が出力してＰ形制御スイッチインク素子１３
１，１３２を導通状態にしてパワースイッチインク素子
を導通させる。That is, when a signal is generated from the gate control device 10,
Since the command circuit 17 also outputs, the output line 117 of the on/off control circuit 11 outputs the P-type control switch ink element 13.
1 and 132 are brought into conduction to make the power switch ink element conductive.
次に、ゲート制御装置１０からの信号がなくなると、指
令回路１７の出力も零になるからオンオフ制御回路１１
の出力線１１６が出力してＮ形制御スイッチインク素子
１３３，１３３を導通状態にし、Ｐ形制御スイッチイン
ク素子１３１ 、１３２を非導通状態にしてパワースイ
ッチインク素子２を消弧させる。Next, when the signal from the gate control device 10 disappears, the output of the command circuit 17 also becomes zero, so the on/off control circuit 11
The output line 116 outputs an output to make the N-type control switch elements 133, 133 conductive, and the P-type control switch elements 131, 132 non-conductive, thereby extinguishing the power switch element 2.
以上は過電圧検出装置１８の出力線１１０が零の場合に
ついて説明したものである。The above description is based on the case where the output line 110 of the overvoltage detection device 18 is zero.
次に、接点１５．開閉制御装置１６．指令回路１７及び
過電圧検出装置１８をそれぞれ設けない場合のスイッチ
インク素子９１．９２の動作を第２図に示し、た動作波
形図を用いて説明する。Next, contact 15. Opening/closing control device 16. The operation of the switch ink elements 91 and 92 in the case where the command circuit 17 and the overvoltage detection device 18 are not provided is shown in FIG. 2, and will be explained using an operation waveform diagram.
第１図において、電気車駆動用主電動機３を加速させる
には、パワースイッチインク素子２の動作周波数を高め
ることになるが、そうなると電源トランス５の二次巻線
５２〜５５から多くの電流がパワースイッチインク素子
２に流れるので、二巻線５１１，５１２で構成される電
源トランス５の一次電線５１の書き方により生じる漏洩
リアクタンスなどの相違で一対のスイッチインク素子９
１．９２のそれぞれに流れる電流Ｉｅｔ＊ Ｉｓｔに第
２図の（１）、 （２）に示したように差が生じる。In FIG. 1, in order to accelerate the main motor 3 for driving an electric vehicle, the operating frequency of the power switch ink element 2 must be increased, but in this case, a large amount of current flows from the secondary windings 52 to 55 of the power transformer 5. Since the current flows to the power switch ink element 2, the difference in leakage reactance caused by the way the primary wire 51 of the power transformer 5 composed of two windings 511 and 512 is drawn causes a difference in leakage reactance between the pair of switch ink elements 9.
As shown in (1) and (2) of FIG. 2, a difference occurs in the current Iet*Ist flowing in each of the 1.92 and 1.92.
第２図は１例えば、スイッチインク素子９１が接続され
る一次巻線５１１側が一対のスイッチインク素子９１，
９２の切換付近で飽和する状態を示したが、一次巻線５
１１の飽和によりスイッチインク素子９２に流れる電流
Ｉｅｚが急激に増加するため、スイッチインク素子９２
のオフ時に過大な電圧が印加され、スイッチインク素子
９２を破壊する恐れがある。FIG. 2 shows 1, for example, a pair of switch ink elements 91 on the primary winding 511 side to which the switch ink elements 91 are connected,
Although the state of saturation was shown near the switching of 92, the primary winding 5
11, the current Iez flowing through the switch ink element 92 increases rapidly.
An excessive voltage may be applied when the switch ink element 92 is turned off, and the switch ink element 92 may be destroyed.
電源トランス５の一次巻線５１１，６１２に漏洩リアク
タンスなどの相違がない場合のスイッチインク素子９１
，９２のそれぞれに流れる電流Ｉ８１゜Ｉｅｚは同程度
になるため、このときにスイッチインク素子９１，９２
のそれぞれのオフ時に印加される電圧は直流電源７の二
倍程度であるからこめ電圧に耐える素子を使用している
が、第２図（１）。Switch ink element 91 when there is no difference in leakage reactance between the primary windings 511 and 612 of the power transformer 5
, 92 are approximately the same, so at this time, the switching ink elements 91, 92
Since the voltage applied when each is turned off is about twice that of the DC power supply 7, elements that can withstand this voltage are used, as shown in FIG. 2 (1).
（２）に示したようにスイッチインク素子９１゜９２の
それぞれに流れる電流Ｉ ９１． Ｉ ｅｘにアンバラ
ンスが生じると、より多く流れた素子側のオフ時に過大
な電圧が印加されることになり、破壊される恐れがある
。As shown in (2), the current I91. flowing through each of the switch ink elements 91 and 92. If an imbalance occurs in I ex, an excessive voltage will be applied during off-time to the element side where a larger amount of current flows, and there is a risk of destruction.
次に、接点１５．開閉制御装置１６．指令回路１７及び
過電圧検出装置１８をそれぞれ設けた場合の第１図の結
線図の動作を説明する。まず、開閉制御装置１６及び過
電圧検出装置１８の具体的な構成図を示した第３図の回
路について説明する。Next, contact 15. Opening/closing control device 16. The operation of the connection diagram in FIG. 1 when the command circuit 17 and overvoltage detection device 18 are provided will be described. First, the circuit shown in FIG. 3, which shows a specific configuration diagram of the opening/closing control device 16 and the overvoltage detection device 18, will be described.
第３図の回路において、１４１は電流検出器１４の負荷
抵抗、１５１は接点１５を開閉する継電器、９１１，９
１２及び９２１，９２２はスイッチインク素子９１．９
２のそれぞれのサージアブソーバを構成する抵抗とコン
デンサ、９１３゜９２３は、例えば、直流電源７の２．
５倍程度の電圧をもつツェナーダイオード、９１４，９
２４はツェナーダイオード９１３，９２３導通時の電流
制限用抵抗、９１５，９１６及び９２５，９２６は電流
制限用抵抗９１４，９２４のそれぞれに印加された電圧
を分圧するための抵抗、９１７゜９２７は論理積回路、
９００は論理和回路、１１０は論理和回路９００の出力
線、１６０は、例えば、パワースイッチインク素子２が
最大動作周波数で動作している場合の直流電源７から流
出される電流Ｉｅｏの２０％増の所定値、１６１は比較
器、１６２は増幅器、１６３は平滑用コンデンサ。In the circuit shown in FIG. 3, 141 is a load resistance of the current detector 14, 151 is a relay that opens and closes the contact 15, and 911, 9
12, 921, 922 are switch ink elements 91.9
For example, the resistors and capacitors 913 and 923 constituting the respective surge absorbers of 2.
Zener diode with about 5 times the voltage, 914,9
24 is a current limiting resistor when the Zener diodes 913 and 923 are conductive, 915, 916 and 925, 926 are resistors for dividing the voltage applied to each of the current limiting resistors 914 and 924, and 917° and 927 are logical products. circuit,
900 is an OR circuit, 110 is an output line of the OR circuit 900, and 160 is, for example, a 20% increase in the current Ieo flowing out from the DC power supply 7 when the power switch ink element 2 is operating at the maximum operating frequency. 161 is a comparator, 162 is an amplifier, and 163 is a smoothing capacitor.
１６４は指令回路１７の出力１２０を反転する否定回路
、１６５は論理積回路、１６６は論理積回路１６５が出
力をだしたときに記憶する記憶回路、１６７は記憶回路
１６６の出力を反転する否定回路、１６８，１６９は時
定数調整用抵抗とコンデンサである。164 is a NOT circuit that inverts the output 120 of the command circuit 17, 165 is an AND circuit, 166 is a memory circuit that stores the output when the AND circuit 165 outputs, and 167 is a NOT circuit that inverts the output of the memory circuit 166. , 168, 169 are time constant adjusting resistors and capacitors.
パワースイッチインク素子２の動作周波数が高くなると
、スイッチインク素子９１．９２のそれぞれの電流Ｉ
９１ｅ Ｉ １１２が電源トランス５の一次巻線５１１
，５１２のそれぞれの漏洩リアクタンスなどの相違によ
り、例えば、第２図（１）、 （２）に示したようにア
ンバランスするため、スイッチインク素子９２のオフ時
に第２図（４）に示したような電圧が印加される。この
電圧が、例えば、直流電源７の２．５倍以上になった場
合、ツェナーダイオード９２３が導通するから抵抗′９
２４に電圧が加わるので、論理和回路９００が出力をだ
す。As the operating frequency of the power switch ink elements 2 increases, the current I in each of the switch ink elements 91,92 increases.
91e I 112 is the primary winding 511 of the power transformer 5
, 512, resulting in unbalance as shown in FIG. 2 (1) and (2), for example, when the switch ink element 92 is turned off, the Such a voltage is applied. If this voltage becomes, for example, 2.5 times or more of the DC power supply 7, the Zener diode 923 becomes conductive, so the resistor '9
Since a voltage is applied to 24, the OR circuit 900 outputs an output.
いま、ゲート制御装置１０の出力１００が零であるとす
ると、論理和回路９００の出力に関係なく、指令回路１
７の出力１２０は零であるため、過電圧検出装置１８の
否定回路１６４は出力をだすので、ある時間経過後、論
理積回路９２７が出力をだす。Now, assuming that the output 100 of the gate control device 10 is zero, regardless of the output of the OR circuit 900, the command circuit 1
Since the output 120 of No. 7 is zero, the NOT circuit 164 of the overvoltage detection device 18 outputs an output, and therefore, after a certain period of time, the AND circuit 927 outputs an output.
論理積回路９２７が出力をだすと、スイッチインク素子
９２を強制的に導通させて電源短絡を発売させ、これに
より直流電源７の電流１ｅｏが所定値１６０よりも増加
するため、比較器１６２が出力し、増幅器１６３が出力
する。増幅器１６３が出力をだすと、否定回路１６４は
出力をだしているから、否定回路１６７の出力が零にな
って継電器１５１が釈放され、これにより接点１５が開
放されるからスイッチインク素子９２の破壊を防ぐこと
ができる。When the AND circuit 927 outputs an output, the switch ink element 92 is forcibly made conductive to short-circuit the power supply, and as a result, the current 1eo of the DC power supply 7 increases more than the predetermined value 160, so the comparator 162 outputs an output. The amplifier 163 outputs the signal. When the amplifier 163 outputs an output, the inverter 164 outputs an output, so the output of the inverter 167 becomes zero and the relay 151 is released, which opens the contact 15 and destroys the switch ink element 92. can be prevented.
一方、第１図の結線図において、ゲート制御装置１０の
出力１００が零の場合には指令回路１７の出力１２０も
零であるからパワースイッチインク素子２にオフゲート
電流が流れてパワースイッチインク素子２を消弧してい
るので、電源トランス５が動作を停止しても問題はない
。On the other hand, in the wiring diagram of FIG. 1, when the output 100 of the gate control device 10 is zero, the output 120 of the command circuit 17 is also zero, so an off-gate current flows to the power switch ink element 2. Since the arc is extinguished, there is no problem even if the power transformer 5 stops operating.
すなわち、スイッチインク素子９２に印加される電圧が
許容値（例えば、直流電源７の２．５倍）を越えた場合
、指令回路１７の出力１２０が零であることを確認した
のち、スイッチインク素子９２を強制的に導通させて接
点１５を開放するため、パワースイッチインク素子２は
異常な動作を行うことがない。That is, if the voltage applied to the switch ink element 92 exceeds a permissible value (for example, 2.5 times the DC power supply 7), after confirming that the output 120 of the command circuit 17 is zero, the switch ink element Since the contact 15 is opened by forcibly conducting the power switch 92, the power switch ink element 2 does not operate abnormally.
次に、ゲート制御装置１０が出力をだし、かつ、過電圧
検出装置１８が出力をだしていない場合の第１図の結線
図の動作を説明する。この場合、指令回路１７の否定回
路１７１の出力と過電圧検出装置１８の出力１１０がと
もに零であるから論理和回路１７２の出力も零であるた
め、スイッチインク素子１７４が出力し、オンオフ制御
回路１１のフォトカプラ１１５が導通してパワースイッ
チインク素子２にオンゲート電流を与えてパワースイッ
チインク素子２を導通させる。Next, the operation of the connection diagram of FIG. 1 when the gate control device 10 outputs an output and the overvoltage detection device 18 does not output will be explained. In this case, since the output of the NOT circuit 171 of the command circuit 17 and the output 110 of the overvoltage detection device 18 are both zero, the output of the OR circuit 172 is also zero, so the switch ink element 174 outputs, and the on/off control circuit 11 The photocoupler 115 becomes conductive and applies an on-gate current to the power switch ink element 2, thereby making the power switch ink element 2 conductive.
一方、スイッチインク素子１７４が出力をだしている場
合は開閉制御装置１６の否定回路１６４の出力が零であ
るから、否定回路１６７は出力をだしており、論理積回
路９１７，９２７の出力はともに零であるため、電源ト
ランス５及びスイッチング素子９１．９２とも正常に動
作していることになる。On the other hand, when the switch ink element 174 is outputting, the output of the NOT circuit 164 of the opening/closing control device 16 is zero, so the NOT circuit 167 is outputting, and the outputs of the AND circuits 917 and 927 are both Since it is zero, it means that both the power transformer 5 and the switching elements 91 and 92 are operating normally.
次に、ゲート制御装置１０が出力をだしているときに１
例えば、スイッチインク素子９２に第２図（４）に示し
たような電圧が印加されて過電圧検出装置１０が出力を
だした場合の第１図、及び、第３図の回路の動作につい
て説明する。 。Next, when the gate control device 10 is outputting an output,
For example, the operation of the circuits shown in FIGS. 1 and 3 when a voltage as shown in FIG. 2 (4) is applied to the switch ink element 92 and the overvoltage detection device 10 outputs an output will be explained. . .
この場合、過電圧検出装置１８が出力をだしているから
指令回路１７の論理和回路１７２が出力してスイッチイ
ンク素子１７４が導通するため、パワースイッチインク
素子２にはオフゲート電流が流れてパワースイッチイン
ク素子２は直ちに消弧される。In this case, since the overvoltage detection device 18 is outputting, the OR circuit 172 of the command circuit 17 outputs and the switch ink element 174 becomes conductive, so an off-gate current flows through the power switch ink element 2 and the power switch ink Element 2 is immediately extinguished.
一方、指令回路１７のスイッチインク素子１７４の出力
１２０が零になったことにより開閉制御装置１６の否定
回路１６４は出力をだすが、ある時間経過後、例えば、
パワースイッチインク素子２が完全にオフ状態になった
のち、過電圧検出装置１８の論理積回路９２７が出力し
てスイッチインク素子９２を強制的に導通させて電源短
絡を発生させ、これにより直流電源７の電流Ｉ＠ｏが所
定値１６０よりも増加するため、比較器１６２が出力し
、増幅器１６３が出力する。増幅器１６３が出力をだす
と、否定回路１６４は出力をだしているから、否定回路
１６７の出力が零になって継電器１５１が釈放され、こ
れにより接点１５が開放されるからスイッチインク素子
９２が破壊されることはない。On the other hand, since the output 120 of the switch ink element 174 of the command circuit 17 becomes zero, the negative circuit 164 of the opening/closing control device 16 outputs an output, but after a certain period of time, for example,
After the power switch ink element 2 is completely turned off, the AND circuit 927 of the overvoltage detection device 18 outputs an output to forcibly conduct the switch ink element 92 to generate a short circuit of the power supply. Since the current I@o increases from the predetermined value 160, the comparator 162 outputs and the amplifier 163 outputs. When the amplifier 163 outputs an output, the inverter 164 outputs an output, so the output of the inverter 167 becomes zero and the relay 151 is released, which opens the contact 15 and destroys the switch ink element 92. It will not be done.
すなわち、ゲート制御装置１ｏが出力をだしているとき
に過電圧検出装置１８が出力をだした場合には、まず、
パワースイッチインク素子２に強制的にオフゲート電流
を与えてパワースイッチインク素子２が完全にオフ状態
になったのち、スイッチインク素子９１，９２のうち過
電圧が印加された素子を強制的に導通させて電源短絡を
発生させ、これによって増加する直流電源７の電流Ｉｓ
。That is, if the overvoltage detection device 18 outputs an output while the gate control device 1o outputs an output, first,
After the power switch ink element 2 is completely turned off by forcibly applying an off-gate current to the power switch ink element 2, the element to which the overvoltage has been applied among the switch ink elements 91 and 92 is forcibly made conductive. The current Is of the DC power supply 7 increases due to the occurrence of a power supply short circuit.
.
で接点１５を開放するため、パワースイッチインク素子
２及びスイッチインク素子９１．９２とも破壊されるこ
とはない。Since the contact 15 is opened at , neither the power switch ink element 2 nor the switch ink elements 91 and 92 will be destroyed.
第１図の実施例によれば、電源トランスの一次巻線の中
点と直流電源の間に接点を設け、電源トランスの一次巻
線の両端に接続された一対のスイッチインク素子のいず
れかに過電圧が印加された場合、その素子を強制的に導
通させて電源短絡を発生させ、これによって増加した直
流電源の電流で継電器を釈放して接点を開放し、スイッ
チインク素子の破、壊を防ぎ、パワースイッチインク素
子がオフ時に一対のスイッチインク素子のいずれかに過
電圧が印加された場合には、直ちにその素子を強制的に
導通させて保護し、パワースイッチインク素子がオン時
にスイッチインク素子のいずれかに過電圧が印加された
場合には、まず、パワースイッチインク素子を強制的に
オフ状態にし、その後、過電圧が印加されたスイッチイ
ンク素子を強制的に導通させてパワースイッチインク素
子と過電圧が印加されたスイッチインク素子とを保護す
るようにし、これらを簡単な回路構成で行うことができ
るなどの効果がある。According to the embodiment shown in FIG. 1, a contact point is provided between the midpoint of the primary winding of the power transformer and the DC power supply, and a contact point is provided between the midpoint of the primary winding of the power transformer and the DC power supply, and a contact point is provided between the midpoint of the primary winding of the power transformer and one of a pair of switch ink elements connected to both ends of the primary winding of the power transformer. When overvoltage is applied, the element is forced to conduct and a short circuit occurs in the power supply, which causes the increased DC power current to release the relay and open the contacts, preventing damage to the switch ink element. If overvoltage is applied to one of the pair of switch ink elements when the power switch ink element is off, that element is immediately forcibly made conductive to protect it, and when the power switch ink element is on, the switch ink element is If overvoltage is applied to either of them, first the power switch ink element is forcibly turned off, and then the switch ink element to which the overvoltage has been applied is forcibly brought into conduction to disconnect the power switch ink element and the overvoltage. The switch ink element to which the voltage is applied can be protected, and this can be done with a simple circuit configuration.
また、一対のスイッチインク素子のオフ時の電圧に関係
なく、電源トランスの二次巻線側で短絡故障が発生した
場合、あるいは、パワースイッチインク素子が故障して
電源トランスの二次巻線から多くの電流が流れる場合に
も接点が開放されて電源トランスなどを保護することが
できるなどの効果がある。In addition, regardless of the voltage when a pair of switch ink elements are off, if a short-circuit failure occurs on the secondary winding side of the power transformer, or if the power switch ink element fails and the secondary winding of the power transformer Even when a large amount of current flows, the contacts are opened and the power transformer can be protected.
本発明の実施例によれば電源トランスの一次巻線の中点
と直流電源の間に接点を設け、電源トランスの一次巻線
の両端に接続された一対のスイッチインク素子に流れる
電流が電源トランスの一次巻線の漏洩リナクタンスなど
で差が生じて、一対のスイッチインク素子のオフ時に印
加される電圧に差が生じ、一対のスイッチインク素子の
いずれかに過電圧が印加された場合、その素子を強制的
に導通させて電源短絡を発生させ、これにより増加した
直流電源電流で継電器を釈放して接点を開放してスイッ
チインクの破壊を保護することができ、かつ、パワース
イッチインク素子がオフ時に一対のスイッチインク素子
のいずれかに過電圧が印加された場合には、直ちにその
素子を強制的に導通させて保護し、パワースイッチイン
ク素子がオン時に一対のスイッチインク素子のいずれか
に過電圧が印加された場合にはまず、パワースイッチイ
ンク素子を強制的にオフ状態にし、しかるのち、過電圧
が印加されたスイッチインク素子を強制的に導通させて
パワースイッチインク素子と過電圧が印加されたスイッ
チインク素子とを保護することができ、また、一対のス
イッチインク素子のオフ時の電圧に関係なく、′電源ト
ランスの二次巻線側で短絡故障が発生した場合、あるい
は、パワースイッチインク素子が故障して直流電源から
所定値以上の電流が流出した場合には、接点を開放して
電源トランスなどを簡単な回路構成で保護することがで
きる。According to the embodiment of the present invention, a contact point is provided between the midpoint of the primary winding of the power transformer and the DC power supply, and the current flowing through the pair of switch ink elements connected to both ends of the primary winding of the power transformer is If there is a difference in the voltage applied when a pair of switch ink elements is turned off due to a difference in leakage reductance of the primary winding, etc., and an overvoltage is applied to one of the pair of switch ink elements, that element will be Forced conduction to generate a power supply short circuit, which allows the increased DC power supply current to release the relay and open the contacts to protect the switch ink from destruction, and when the power switch ink element is turned off. If overvoltage is applied to either of the pair of switch ink elements, that element is immediately forcibly made conductive to protect it, and when the power switch ink element is on, overvoltage is applied to either of the pair of switch ink elements. In this case, first, the power switch ink element is forcibly turned off, and then the switch ink element to which the overvoltage has been applied is forcibly brought into conduction to disconnect the power switch ink element and the switch ink element to which the overvoltage has been applied. In addition, regardless of the off-state voltage of a pair of switch elements, if a short-circuit failure occurs on the secondary winding side of the power transformer, or if the power switch element fails, If a current exceeding a predetermined value flows out from the DC power source, the contacts can be opened to protect the power transformer and the like with a simple circuit configuration.
なお、第１図の主直流電源１の代りにパワースイッチイ
ンク素子で構成されたインバータを使用し、電気車駆動
用主電動機３として三相誘導電動機を使用した方式及び
インバータの上・下アームを一台の電源トランスでゲー
トパルス発生回路を構成する方式などにも本発明が適用
できることは云うまでもない。In addition, an inverter composed of power switch ink elements is used instead of the main DC power supply 1 in Fig. 1, and a three-phase induction motor is used as the main motor 3 for driving the electric vehicle, and the upper and lower arms of the inverter are used. It goes without saying that the present invention can also be applied to systems in which a gate pulse generation circuit is configured with one power transformer.
本発明によれば、オフ時に印加される電圧が許容値以上
になったとき、スイッチインク素子が破壊されるのを防
ぐことができる。According to the present invention, it is possible to prevent the switch ink element from being destroyed when the voltage applied during off-time exceeds a permissible value.
第１図は本発明の一実施例の結線図、第２図は従来の動
作波形図、第３図は第１図の回路構成図である。
１・・・主直流電源、２・・・パワースイッチインク素
子、第１図FIG. 1 is a wiring diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a conventional operation waveform diagram, and FIG. 3 is a circuit configuration diagram of FIG. 1. 1... Main DC power supply, 2... Power switch ink element, Fig. 1
Claims (1)
と、前記一次巻線の両端と負の直流端子との間に接続さ
れた一対のスイッチインク素子と、前記スイッチインク
素子を交互に開閉する指令で前記スイッチインク素子を
開閉して前記電源トランスの二次側に電圧を発生させ、
前記電圧で電気車駆動用主電動機の速度制御を行う主回
路を構成するパワースイッチインク素子として自己しや
断能力をもつ素子を用いた場合、前記素子を開閉制御す
る制御装置において、前記一次巻線の中点と正の直流端
子の間に接点を設け、前記正の直流端子から流出される
電流と所定値を比較器で比較し、前記電流が前記所定値
以上になつた場合、前記比較器の出力で前記接点を開放
するように構成したことを特徴とする電気車用制御装置
の保護装置。 ２、前記電流は、前記スイッチインク素子のそれぞれの
オフ時にそれぞれに印加される電圧が許容値以上になつ
た場合、これを検出して印加電圧が許容値以上になつた
前記スイッチインク素子側を強制的にオンさせて電源短
絡を発生させ、前記電源短絡で生じた電流であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気車用制御装
置の保護装置。 ３、前記電流は、前記パワースイッチインク素子が通弧
するか、あるいは、前記電源トランスの二次側に接続さ
れた回路が短絡した場合の前記正の直流端子から流出さ
れる電流であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の電気車用制御装置の保護装置。 ４、前記印加電圧が許容値以上になつた前記スイッチン
グ素子を強制的にオンさせる場合、前記パワースイッチ
インク素子がオン状態ならこれをオフ状態にすることを
優先させ、前記パワースイッチインク素子がオフ状態な
ら前記スイッチインク素子を強制的にオンさせるような
回路構成にしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の電気車用制御装置の保護装置。[Scope of Claims] 1. A power transformer having a positive DC terminal at the midpoint of a primary winding, a pair of switch ink elements connected between both ends of the primary winding and a negative DC terminal; Opening and closing the switch ink element with a command to open and close the switch ink element alternately to generate a voltage on the secondary side of the power transformer,
When an element having a self-shrinking ability is used as a power switch ink element constituting a main circuit that controls the speed of a main motor for driving an electric vehicle using the voltage, in a control device that controls opening and closing of the element, the primary winding A contact point is provided between the midpoint of the line and the positive DC terminal, and a comparator compares the current flowing out from the positive DC terminal with a predetermined value, and when the current exceeds the predetermined value, the comparison 1. A protection device for an electric vehicle control device, characterized in that said contact is opened by an output from a device. 2. When the voltage applied to each of the switch ink elements exceeds a permissible value when the switch ink elements are turned off, this is detected and the current is applied to the side of the switch ink element where the applied voltage exceeds the permissible value. 2. The protection device for an electric vehicle control device according to claim 1, wherein the protection device is forcibly turned on to cause a power supply short circuit, and the current is the current generated by the power supply short circuit. 3. The current is a current flowing out from the positive DC terminal when the power switch ink element is turned on or a circuit connected to the secondary side of the power transformer is short-circuited. A protection device for an electric vehicle control device according to claim 1. 4. When forcibly turning on the switching element for which the applied voltage has exceeded the allowable value, if the power switch element is in the on state, priority is given to turning it off, and the power switch element is turned off. 3. The protection device for an electric vehicle control device according to claim 2, wherein the circuit is configured to forcibly turn on the switch ink element if the switch ink element is in the state.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63042023A JPH01218301A (en) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | Protective unit for controller of electric rolling stock |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63042023A JPH01218301A (en) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | Protective unit for controller of electric rolling stock |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01218301A true JPH01218301A (en) | 1989-08-31 |
Family
ID=12624569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63042023A Pending JPH01218301A (en) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | Protective unit for controller of electric rolling stock |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01218301A (en) |
-
1988
- 1988-02-26 JP JP63042023A patent/JPH01218301A/en active Pending
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