JPH0744761B2 - 電気車の制御装置 - Google Patents

電気車の制御装置

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JPH0744761B2
JPH0744761B2 JP14823786A JP14823786A JPH0744761B2 JP H0744761 B2 JPH0744761 B2 JP H0744761B2 JP 14823786 A JP14823786 A JP 14823786A JP 14823786 A JP14823786 A JP 14823786A JP H0744761 B2 JPH0744761 B2 JP H0744761B2
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contactor
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は集電器により交流を入力し、コンバータ回路及
びインバータ回路を用いて、誘導電動機を速度制御する
電気車の制御装置に関する。
(従来の技術) 一般に、単相交流電力を入力とする電気車はサイリスタ
あるいはサイリスタとダイオードの組合せによる位相制
御方式の位相制御コンバータ回路が用いられる。このコ
ンバータ回路により交流を連続可変な直流電力に変換
し、その直流電力をインバータ回路によって所定の周波
数の交流に変換して電気車の主電動機が駆動される。こ
の位相制御コンバータの出力電力をインバータ回路を介
して主電動機に供給する装置において用いられるインバ
ータ回路は電圧形インバータ回路である。電圧形インバ
ータ回路はその特性上、入力側に大容量のコンデンサが
必要となる。
(発明が解決しようとする問題点) このため一定区間毎に交流架線の切目が有って電力中断
を頻繁に生じる場合には、架線の電圧が再印加されるた
びにコンバータ回路のダイオードを通して、インバータ
回路の入力側に設けられたコンデンサに大きな充電電流
が流れ込み、各装置が過電流の影響を受ける。
本発明の目的は、架線からの交流電力の印加および中断
後の再印加による主回路の過電流を抑制し、過電流に対
する保護を可能とした電気車の制御装置を提供すること
にある。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明は、架線より集電器を介して交流電力の供給を受
けるコンバータ回路と、このコンバータ回路の入力側に
設けられる抵抗と並列接続された接触器と、コンバータ
回路の出力側に並列に接続されたコンデンサと、入力側
がコンデンサに接続され、出力側に接続された負荷を駆
動するインバータ回路と、コンデンサの端子間電圧を検
出し、予め設定される第1の基準電圧値と端子間電圧と
を比較して接触器を開閉する第1の電圧比較器と、コン
デンサの端子間電圧を検出し、前記コンバータ回路への
入力電圧に基づき第1の基準電圧値より大きく設定され
る第2の基準電圧値と端子間電圧とを比較して、端子間
電圧が第2の基準電圧値以下となった際に、コンバータ
回路及びインバータ回路を停止させる第2の電圧比較器
とを有してなる。
又本発明は、架線より集電器を介して交流電力の供給を
受けるコンバータ回路と、このコンバータ回路の入力側
に設けられる抵抗と並列接続された接触器と、コンバー
タ回路の出力側に並列に接続されたコンデンサと、入力
側がコンデンサに接続され、出力側に接続された負荷を
駆動するインバータ回路と、コンデンサの端子間電圧を
検出し、予め設定される第1の基準電圧値と端子間電圧
とを比較して、端子間電圧が第1の電圧基準値を越えた
際に、接触器を閉成する第1の電圧比較器と、この第1
の電圧比較器により接触器が閉成された後、コンバータ
回路及びインバータ回路へ起動指令を出力する制御回路
と、コンデンサの端子間電圧を検出し、制御回路から起
動指令が出力されてから所定時間経過した後、コンバー
タ回路への入力電圧に基づき第1の基準電圧値より大き
く設定される第2の基準電圧値と端子間電圧とを比較し
て、端子間電圧が第2の基準電圧値以下へ低下した際
に、コンバータ回路及びインバータ回路を停止させる第
2の電圧比較器とを有してなる。
(作用) 第1の電圧比較器は、コンデンサの端子間電圧が第1の
基準電圧値を越えた際に接触器を閉じ、第1の基準電圧
値以下へ低下した際には接触器を開放する。また第2の
電圧比較器は、コンデンサの端子間電圧が第2の基準電
圧値以下となった際に、コンバータ回路及びインバータ
回路へ起動停止信号を出力してコンバータ回路及びイン
バータ回路を停止させ、架線からの交流電力の印加及び
中断後の再印加による過電流の抑制を行う。
(実施例) 本発明に基づく一実施例を図面を用いて説明する。図面
は本発明による電気車制御装置のブロック図である。
PANは架線(図示せず)に接触して電力を得る集電器で
ある。この集電器PANは主開閉器VCBを介して主変圧器T
の一次側巻線に接続される。主変圧器Tの二次側巻線に
は、抵抗R及び接触器KSよりなる並列回路とリアクトル
Lを介してコンバータ回路CNの交流側端子が接続され
る。コンバータ回路CNはゲートターンオフサイリスタ
(以下、GTOと言う。)G1,G2,G3,G4及びダイオードD1,D
2,D3,D4により構成される。コンバータ回路CNの直流側
端子には、コンデンサCが接続される。このコンデンサ
Cにはインバータ回路INの直流側端子が接続される。又
インバータ回路INの交流側端子には車両用の誘導電動機
IMが接続される。インバータ回路INは、GTOG11,G12,G
13,G14,G15,G16及びダイオードD11,D12,D13
D14,D15,D16で構成される。コンデンサCには電圧検
出器VDが設けられている。第1の電圧比較器(以下、比
較器という。)REF1は電圧検出器VDに接続され、電圧検
出器VDの検出電圧値と可変抵抗器RS1により設定される
第1の基準電圧値V1とを入力する。比較器REF1の出力は
反転器NOT1、増幅器AMPを介してトランジスタTRのベー
ス端子に入力される。接触器KSの駆動コイルKCはトラン
ジスタTRに接続される。
第2の電圧比較器(以下、比較器という。)REF2は電圧
検出器VDに接続され、電圧検出器VDの検出電圧値を入力
すると共に、可変抵抗器RS2により設定される第2の基
準電圧値V2を入力する。比較器REF2の出力はAND回路AD
に入力される。またインバータ回路IN及びコンバータ回
路CNの起動指令SSはタイマ回路TM及び反転器NOT2を介し
てAND回路ADに入力される。AND回路ADの出力側にはコン
バータ制御回路CS及びインバータ制御回路ISが接続され
る。
可変抵抗器RS2により設定される第2の基準電圧値V2は
変圧器Tの二次巻線側に発生する交流電圧の実効値をV3
とすると次式により設定される。
また、可変抵抗器RS1により設定される第1の基準電圧
値V1は第2の基準電圧値V2の値の70%〜80%の値に設定
される。
以上の構成に基づく一実施例の作用を説明する。集電器
PANが架線に接触し主開閉器VCBが投入されると、交流電
力は主変圧器Tを介して抵抗R、リアクトルL及びコン
バータ回路CNのダイオードD1〜D4によって整流され、コ
ンデンサCが充電される。この時の充電電流の値は抵抗
Rによって制限される。
抵抗Rの抵抗値とコンデンサCの容量で決定される時定
数による時間が経過するとコンデンサCの電圧は、コン
バータ回路CNへ入力される交流電圧に応じた値になる。
このコンデンサ電圧は電圧検出器VDによって検出され、
比較器REF1によって第1の基準電圧値V1と比較される。
コンデンサ電圧があらかじめ設定された第1の基準電圧
値V1を越えると、比較器REF1の出力が反転器NOT1を介し
て増幅器AMPにより増幅される。増幅器AMPの出力によっ
てトランジスタTRがオンし接触器KSの駆動コイルKCが励
磁され、接触器KSが閉じると同時に制御回路であるイン
バータ制御回路IS及びコンバータ制御回路CSに起動指令
が与えられる。するとコンバータ回路CNが起動し、集電
器PANより主変圧器Tを介して得られる交流電力は直流
電力に変換されインバータ回路INに供給される。コンバ
ータ回路CNの出力である直流電圧が一定に保たれるとイ
ンバータ回路INはインバータ制御回路ICにより制御さ
れ、誘導電動機IMに交流電力が供給される。
電気車が力行運転中に電源供給が止まったとするとイン
バータ回路INおよび誘導電動機IMは動作中であるため、
コンデンサCの電荷が放電され電源として運転が続けら
れる。この場合、コンバータ回路CNの交流側は停電して
いるためコンバータ回路CNからの電力供給は無い状態と
なる。従ってコンデンサ電圧が放電により低下し、電圧
検出器VDにより検出された検出値は比較器REF2により第
2の基準電圧値V2と比較され、コンデンサ電圧が第2の
基準電圧値V2になると、比較器REF2からAND回路ADを介
してコンバータ制御回路CS及びインバータ制御回路ISに
対して停止指令が出力される。
この停止指令によりコンバータ制御回路CS及びインバー
タ制御回路ISはそれぞれコンバータ回路CN及びインバー
タ回路INを停止させる。コンバータ回路CN及びインバー
タ回路INを停止させることによってコンデンサCの電荷
の放電を抑制する。
次に、停電していた電源が再印加され、図示しない検出
器により電源の再印加が検出されるとコンバータ制御回
路CS及びインバータ制御回路ISに起動指令SSが与えられ
る。起動指令SSが与えられることによってコンバータ回
路CN及びインバータ回路は動作を開始し、誘導電動機IM
に交流電力が供給される。
上述した様に、電源の停電を電圧検出器VDにより検出し
てコンデンサCの電圧が低下しきらない内にコンバータ
回路CN及びインバータ回路INを停止させる。そのため、
電源の再印加によりコンバータ回路CN及びインバータ回
路INを再起動させた際にはコンデンサCには、ほとんど
電流が流れない。よって電源の再印加時のコンデンサC
に過電流を流さずにコンバータ回路CN及びインバータ回
路INを起動させることができる。
次に電源中断時間がある程度長くなった場合について説
明する。
電源が停電すると電圧検出器VD及び比較器REF2の作用に
よりコンバータ回路CN及びインバータ回路INは停止す
る。インバータ回路IN及びコンバータ回路CNの停止後の
経過時間が長いと、その間にコンデンサCの電圧は、イ
ンバータ回路IN及びコンバータ回路CNに設けられている
サージ吸収回路(図示せず)などを通して放電する。こ
の放電にともなって、コンデンサ電圧は低下する。比較
器REF1は電圧検出器VDによる検出値が第1の基準電圧値
V1に等しくなった際に、反転器NOT1及び増幅器AMPを介
してトランジスタTRをオフする。トランジスタTRがオフ
することによって駆動コイルKCに電流が流れず、駆動コ
イルKCは接触器KSを開放する。
次に、停電していた電源が再印加されると主変圧器Tが
加圧され抵抗器R、リアクトルLおよびコンバータ回路
CNのダイオードD1〜D4を通してコンデンサCが充電され
る。コンデンサCの電圧が第1の基準電圧値V1を越える
と、比較器REF1は反転器NOT1及び増幅器AMPを介してト
ランジスタTRをオンする。トランジスタTRがオンすると
駆動コイルKCに電流が流れ、駆動コイルKCは接触器KSを
閉じる。接触器KSが閉じた後、起動指令SSがコンバータ
制御回路CS及びインバータ制御回路ISに与えられ、コン
バータ回路CN及びインバータ回路INは運転を開始する。
電圧検出器VDの検出電圧値が第1の基準電圧値V1から第
2の基準電圧値V2までの間、比較器REF2は信号を出力す
る。この比較器REF2の出力信号はAND回路ADに入力され
る。一方、起動指令を入力するとタイマTMは所定時間
(コンデンサCの電圧が第1の基準電圧値V1から第2の
基準電圧値V2になるのに要する時間)“H"レベルの信号
を反転器N0T2に出力する。反転器NOT2はタイマTMより出
力される“H"レベルの信号を“L"レベルの信号に変換し
て、その変換された信号をAND回路ADに出力する。すな
わち、AND回路ADには比較器REF2より“H"レベルの信号
が入力され、反転器NOT2より“L"レベルの信号が入力さ
れる。したがってAND回路ADはコンバータ制御回路CS及
びインバータ制御回路ISに対して起動停止指令を出力し
ない。
従ってコンバータ回路CNが起動し、集電器PANより主変
圧器Tを介して得られる交流電力は直流電力に変換され
インバータ回路INに供給される。コンバータ回路CNの出
力である直流電圧が一定に保たれるとインバータ回路IN
はインバータ制御回路ISにより制御され、誘導電動機IM
に交流電力が供給される。
起動時及び電源中断後の再起動時にコンデンサ電圧が第
1の基準電圧値V1から第2の基準電圧値V2になるまでの
間、反転器NOT2の出力信号を用いて比較器REF2の出力信
号を打消す。すなわち、比較器REF2がコンデンサ電圧が
第2の基準電圧値V2以下であることを検出して“H"レベ
ルの信号を出力しても反転器NOT2の出力信号によってAN
D回路ADにおいて打消されるため、停止指令は出力され
ない。停止指令が出力されないため起動時及び電源中断
後の再起動時に誤ってコンバータ回路CN及びインバータ
回路INを停止させることを防止できる。
上述した様に電源中断時間が長くなり、コンデンサ電圧
が低下した際に接触器KSを開く。接触器KSを開放したの
で電源の再印加の際には抵抗Rを介してコンデンサCが
充電されるために、コンデンサCに対して過電流の流入
を防止することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、架線交流電力の印加および中断後の再
印加時による主回路に流れる過電流を抑制し、過電流に
対する保護が行なえる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に基づく電気車制御装置のブロック図であ
る。 KS…接触器、R…抵抗 VD…電圧検出器、REF1…第1の比較器 REF2…比較器、CN…コンバータ回路 IN…インバータ回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】架線より集電器を介して交流電力の供給を
    受けるコンバータ回路と、 このコンバータ回路の入力側に設けられる抵抗と並列接
    続された接触器と、 前記コンバータ回路の出力側に並列に接続されたコンデ
    ンサと、 入力側が前記コンデンサに接続され、出力側に接続され
    た負荷を駆動するインバータ回路と、 前記コンデンサの端子間電圧を検出し、予め設定される
    第1の基準電圧値と前記端子間電圧とを比較して前記接
    触器を開閉する第1の電圧比較器と、 前記コンデンサの端子間電圧を検出し、前記コンバータ
    回路への入力電圧に基づき前記第1の基準電圧値より大
    きく設定される第2の基準電圧値と前記端子間電圧とを
    比較して、前記端子間電圧が前記第2の基準電圧値以下
    へ低下した際に、前記コンバータ回路及び前記インバー
    タ回路を停止させる第2の電圧比較器と を有する電気車の制御装置。
  2. 【請求項2】架線より集電器を介して交流電力の供給を
    受けるコンバータ回路と、 このコンバータ回路の入力側に設けられる抵抗と並列接
    続された接触器と、 前記コンバータ回路の出力側に並列に接続されたコンデ
    ンサと、 入力側が前記コンデンサに接続され、出力側に接続され
    た負荷を駆動するインバータ回路と、 前記コンデンサの端子間電圧を検出し、予め設定される
    第1の基準電圧値と前記端子間電圧とを比較して、前記
    端子間電圧が第1の電圧基準値を越えた際に、前記接触
    器を閉成する第1の電圧比較器と、 この第1の電圧比較器により前記接触器が閉成された
    後、前記コンバータ回路及び前記インバータ回路へ起動
    指令を出力する制御回路と、 前記コンデンサの端子間電圧を検出し、前記制御回路か
    ら前記起動指令が出力されてから所定時間経過した後、
    前記コンバータ回路への入力電圧に基づき前記第1の基
    準電圧値より大きく設定される第2の基準電圧値と前記
    端子間電圧とを比較して、前記端子間電圧が前記第2の
    基準電圧値以下へ低下した際に、前記コンバータ回路及
    び前記インバータ回路を停止させる第2の電圧比較器と を有する電気車の制御装置。
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