JPH10126904A - Driving system in electric vehicle - Google Patents
Driving system in electric vehicleInfo
- Publication number
- JPH10126904A JPH10126904A JP8275948A JP27594896A JPH10126904A JP H10126904 A JPH10126904 A JP H10126904A JP 8275948 A JP8275948 A JP 8275948A JP 27594896 A JP27594896 A JP 27594896A JP H10126904 A JPH10126904 A JP H10126904A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- converter
- electric vehicle
- voltage
- terminal
- inverters
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電化区間と直
流電化区間を通して運転する電気車の駆動装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive apparatus for an electric vehicle that operates through an AC electrified section and a DC electrified section.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、交流電化区間と直流電化区間を通
して運転できる電気車（以下、交直両用電車という。）
の駆動装置としては変圧器、整流器と平滑リアクトル、
抵抗器及び直流電動機の組み合わせで適用されていた。
近来パワーエレクトロニクスの発展とともに抵抗器と直
流電動機の部分がＰＷＭインバータと誘導電動機に置き
換えられ、さらには、架線に流れる高調波電流の規制が
厳しくなりつつあることもあって整流器と平滑リアクト
ルの部分がＰＷＭコンバータに書き換えられている。2. Description of the Related Art Conventionally, an electric vehicle (hereinafter referred to as an AC / DC train) which can be operated through an AC electrified section and a DC electrified section.
The driving device of the transformer, rectifier and smoothing reactor,
It was applied with a combination of a resistor and a DC motor.
In recent years, with the development of power electronics, resistors and DC motors have been replaced with PWM inverters and induction motors. It has been rewritten as a PWM converter.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ＰＷＭコンバータは原
理的に昇圧装置であり、ＰＷＭコンバータを安定して制
御するためにＰＷＭコンバータの出力電圧は交流入力電
圧の ２倍以上に設定される。一方、ＰＷＭインバータ
は、その入力電圧は直流区間走行時は、架線電圧を直接
印加するため、架線電圧が例えば1500Ｖならばこの1500
Ｖ入力で効率よく運転できることが要求される。したが
って、交直両用電車にＰＷＭコンバータを適用する場合
はＰＷＭコンバータの入力側の主変圧器の定格２次電圧
を1000Ｖ以下に設定する必要がある。The PWM converter is a booster in principle, and the output voltage of the PWM converter is set to be at least twice the AC input voltage in order to stably control the PWM converter. On the other hand, since the input voltage of the PWM inverter is directly applied to the overhead line voltage when the vehicle is traveling in a DC section, if the overhead line voltage is 1500 V, for example, the 1500 V
It is required to be able to operate efficiently with V input. Therefore, when a PWM converter is applied to an AC / DC two-way train, it is necessary to set the rated secondary voltage of the main transformer on the input side of the PWM converter to 1000 V or less.
【０００４】ところで、交流を直流に変換するＰＷＭコ
ンバータの代わりに整流器を適用する場合は、整流器を
位相制御すればその出力電圧は容易に低減できるため、
主変圧器の定格２次電圧は直流区間の定格電圧と同等か
それ以上に設定することができる。このため、ＰＷＭコ
ンバータを適用したシステムは整流器を適用したシステ
ムに比べて、主変圧器の２次電圧が低く、同じパワーを
得ようとする主変圧器の２次電流を増やさねばならず、
また、ＰＷＭコンバータの素子の電流容器も大きくとる
必要があり、主変圧器やＰＷＭコンバータの冷却強化の
ためシステムの外形及び質量が増大する問題点があっ
た。When a rectifier is used instead of a PWM converter for converting AC to DC, the output voltage can be easily reduced by controlling the phase of the rectifier.
The rated secondary voltage of the main transformer can be set equal to or higher than the rated voltage of the DC section. For this reason, the system using the PWM converter has a lower secondary voltage of the main transformer than the system using the rectifier, and the secondary current of the main transformer for obtaining the same power must be increased.
In addition, it is necessary to increase the current container of the elements of the PWM converter, and there is a problem that the external shape and the mass of the system increase due to the enhanced cooling of the main transformer and the PWM converter.
【０００５】そこで本発明は上述した問題点を解決する
ためになされたもので、交直両用電車の主変圧器の２次
電圧を高くとることができる電気車の駆動装置を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a drive apparatus for an electric vehicle which can increase a secondary voltage of a main transformer of an AC / DC train. I do.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、主変圧器で変圧された交流
電圧を直流電圧に変換するコンバータと、このコンバー
タの出力端に接続され、直流電圧を交流電圧に変換する
複数台のインバータと、電気車が交流区間を走行中は、
前記複数台のインバータの入力側を直列に接続して前記
コンバータの出力端に並列に接続し、前記電気車が直流
区間を走行中は、前記複数台のインバータそれぞれの入
力側を前記コンバータの出力端に並列に接続する接続手
段とを有してなる。According to one aspect of the present invention, there is provided a converter for converting an AC voltage transformed by a main transformer into a DC voltage, and a converter connected to an output terminal of the converter. And a plurality of inverters that convert DC voltage to AC voltage, and while the electric vehicle is traveling in the AC section,
The input sides of the plurality of inverters are connected in series and connected in parallel to the output end of the converter, and while the electric vehicle is traveling in the DC section, the input side of each of the plurality of inverters is connected to the output of the converter. Connection means connected in parallel at the ends.
【０００７】請求項２に記載の発明は、交流電圧又は直
流電圧を集電する集電器と、主変圧器で変圧された交流
電圧を直流電圧に変換するコンバータと、このコンバー
タの出力端に接続され、直流電圧を交流電圧に変換する
複数台のインバータと、電気車が交流区間を走行中は、
前記集電器で集電された交流電圧を前記主変圧器の１次
側に供給し、前記電気車が直流区間を走行中は、前記集
電器で集電された直流電圧を前記複数台のインバータに
供給するように切替える転換器と、前記電気車が交流区
間を走行中は、前記転換器の切替動作に連動して、前記
複数台のインバータの入力側を直列に接続して前記コン
バータの出力端に並列に接続し、前記電気車が直流区間
を走行中は、前記転換器の動作に連動して、前記複数台
のインバータそれぞれを前記集電器で集電された直流電
圧に対して並列に接続する接続手段とを有してなる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a current collector for collecting an AC voltage or a DC voltage, a converter for converting an AC voltage transformed by a main transformer into a DC voltage, and a connection to an output terminal of the converter. And a plurality of inverters that convert DC voltage to AC voltage, and while the electric vehicle is traveling in the AC section,
The AC voltage collected by the current collector is supplied to the primary side of the main transformer, and the DC voltage collected by the current collector is supplied to the plurality of inverters while the electric vehicle is traveling in a DC section. And a converter that switches to supply the output of the converter by connecting the input sides of the plurality of inverters in series in conjunction with the switching operation of the converter while the electric vehicle is traveling in the AC section. Connected in parallel to each other, and while the electric vehicle is traveling in the DC section, in conjunction with the operation of the converter, each of the plurality of inverters is connected in parallel to the DC voltage collected by the current collector. Connection means for connection.
【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記コンバータを中性点クランプ方式
で構成し、前記複数台のインバータを２台としたことを
特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the converter is configured by a neutral point clamping system, and the plurality of inverters is two.
【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記接続手段は、一方のインバータの
負側端子を前記コンバータの中性点に接続する第１の端
子、前記一方のインバータの負側端子を他方のインバー
タの正側端子に接続する第２の端子のどちらか一方に切
替える第１の切替手段と、前記他方のインバータの正側
端子を前記コンバータの中性点に接続する第１の端子、
前記他方のインバータの正側端子を前記転換器に接続す
る第２の端子のどちらか一方に切替える第２の切替手段
と、前記第１及び第２の切替手段の各第１の端子を接地
する第１の端子、前記第１及び第２の切替手段の各第２
の端子を接地する第２の端子のどちらか一方に切替える
第３の切替手段を有し、前記電気車が交流区間を走行中
は、前記第１及至第３の切替手段の各第１の端子に切替
え、前記電気車が直流区間を走行中は、前記第１乃至第
３の切替手段の各第２の端子に切替えることを特徴とす
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the connection means includes a first terminal for connecting a negative terminal of one of the inverters to a neutral point of the converter; First switching means for switching the negative terminal of the inverter to one of the second terminals connecting to the positive terminal of the other inverter, and the positive terminal of the other inverter to the neutral point of the converter. A first terminal to be connected,
Second switching means for switching the positive terminal of the other inverter to one of the second terminals connected to the converter, and grounding the first terminals of the first and second switching means. A first terminal, a second terminal of the first and second switching means;
A third terminal for switching one of the terminals to one of a second terminal for grounding, and the first terminal of each of the first to third switching means while the electric vehicle is traveling in the AC section. And switching to the second terminals of the first to third switching means while the electric vehicle is traveling in the DC section.
【００１０】請求項５に記載の発明は請求項３又は請求
項４に記載の発明において、前記電気車が交流区間を走
行中の前記コンバータの出力電圧を、前記電気車が直流
区間を走行中に前記集電器より集電される直流電圧の定
格値の約２倍に制御することを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the third or fourth aspect of the present invention, the output voltage of the converter when the electric vehicle is traveling in an AC section, and the output voltage of the converter while the electric vehicle is traveling in a DC section. The current is controlled to be about twice the rated value of the DC voltage collected by the current collector.
【００１１】請求項６に記載の発明は、請求項１又は請
求項２に記載の発明において、前記複数台のインバータ
のうちいずれかが故障した際に、故障したインバータを
切り離す開放手段を有してなる。According to a sixth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, when any one of the plurality of inverters has a failure, there is provided opening means for disconnecting the failed inverter. It becomes.
【００１２】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の発明において、前記複数台のインバータのうちいずれ
かが故障した際に、前記コンバータの動作を停止し、前
記主変圧器で変圧された交流電圧の整流のみを行うこと
を特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the invention of the sixth aspect, when any one of the plurality of inverters fails, the operation of the converter is stopped and the voltage of the main transformer is reduced. It is characterized in that only the rectification of the obtained AC voltage is performed.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照し詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の
形態を示す電気車の駆動装置の構成図である。パンタグ
ラフ１は真空遮断器２を介して交直転換器３へ接続され
る。交直転換器３の交流出力端子Ａはヒューズ４を介し
て主変圧器５の１次巻線の高圧側端子に接続される。主
変圧器５の１次巻線に低圧側端子はアースブラシ６に接
続される。一方、主変圧器５の２次巻線は中性点クラン
プ方式でアーム構成されたＰＷＭコンバータ10の交流入
力端子に接続される。ＰＷＭコンバータ10の直流出力端
子の＋側と中性点間および直流出力端子の−側と中性点
間にはそれぞれフィルタコンデンサ11、12が接続され
る。そしてＰＷＭコンバータ10の直流出力端子の＋側は
開放用スイッチ18を介してＰＷＭインバータ22の直流入
力端子の＋側に接続される。ＰＷＭインバータ22の直流
入力端子の−側は切替えスイッチ15に接続される。この
切替スイッチ15の端子ＡはＰＷＭコンバータ10の中性点
に接続され、端子ＤはＰＷＭインバータ23の直流入力端
子の−側に接続される。そしてＰＷＭインバータ23の直
流入力端子の＋側は開放用スイッチ19を介して切替えス
イッチ16に接続される。Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a drive device for an electric vehicle according to a first embodiment of the present invention. The pantograph 1 is connected to an AC / DC converter 3 via a vacuum circuit breaker 2. The AC output terminal A of the AC / DC converter 3 is connected to the high voltage side terminal of the primary winding of the main transformer 5 via the fuse 4. The low voltage side terminal of the primary winding of the main transformer 5 is connected to the ground brush 6. On the other hand, a secondary winding of the main transformer 5 is connected to an AC input terminal of a PWM converter 10 which is configured as an arm by a neutral point clamping method. Filter capacitors 11 and 12 are connected between the + side of the DC output terminal of the PWM converter 10 and the neutral point and between the − side of the DC output terminal and the neutral point, respectively. The + side of the DC output terminal of the PWM converter 10 is connected to the + side of the DC input terminal of the PWM inverter 22 via the opening switch 18. The negative side of the DC input terminal of the PWM inverter 22 is connected to the changeover switch 15. The terminal A of the changeover switch 15 is connected to the neutral point of the PWM converter 10, and the terminal D is connected to the negative side of the DC input terminal of the PWM inverter 23. The + side of the DC input terminal of the PWM inverter 23 is connected to the changeover switch 16 via the opening switch 19.
【００１４】又交直転換器３の直流出力端子Ｄは高速度
遮断器７に接続され、この高速度遮断器７の対抗極はリ
アクトル８を介してＰＷＭコンバータ10の直流出力端子
の＋側、およびリアクトル９を介して切替えスイッチ16
の端子Ｄにそれぞれ接続される。切替えスイッチ16の端
子Ａは第１のＰＷＭインバータ22の直流入力端子の−側
に接続される。The DC output terminal D of the AC / DC converter 3 is connected to a high-speed circuit breaker 7, whose opposing pole is connected via a reactor 8 to the + side of the DC output terminal of the PWM converter 10 and Changeover switch 16 via reactor 9
Are connected to the terminal D. The terminal A of the changeover switch 16 is connected to the negative side of the DC input terminal of the first PWM inverter 22.
【００１５】さらにアースブラシ６は切替えスイッチ17
に接続され、切替スイッチ17の端子ＤはＰＷＭインバー
タ23の直流入力端子の−側に接続される。切替スイッチ
17の端子Ａは電流検出器14、抵抗器13を経て、ＰＷＭコ
ンバータ10の中性点に接続される。フィルタコンデンサ
20、21は、それぞれＰＷＭインバータ22、23の直流入力
部に接続される。そしてＰＷＭインバータ22の交流出力
端子には誘導電動機24、25が、ＰＷＭインバータ23の交
流出力端子には誘導電動機26、27が各々接続される。な
お、切替スイッチ15、16、17や開放用スイッチ18、19
は、電磁接触器やカム軸接触器のような機械式のもので
も、半導体スイッチのような無接点式のものでもよい。Further, the earth brush 6 is provided with a changeover switch 17
The terminal D of the changeover switch 17 is connected to the negative side of the DC input terminal of the PWM inverter 23. Selector switch
The terminal A of 17 is connected to the neutral point of the PWM converter 10 via the current detector 14 and the resistor 13. Filter capacitor
20 and 21 are connected to DC input parts of PWM inverters 22 and 23, respectively. Induction motors 24 and 25 are connected to the AC output terminal of the PWM inverter 22, and induction motors 26 and 27 are connected to the AC output terminal of the PWM inverter 23, respectively. Note that the changeover switches 15, 16, 17 and the opening switches 18, 19
May be a mechanical type such as an electromagnetic contactor or a camshaft contactor, or a non-contact type such as a semiconductor switch.
【００１６】これら切替スイッチ15、16、17が接続手段
を構成する。このように構成された電気車の駆動装置に
おいて、例えば直流架線電圧が1500Ｖ、交流架線電圧が
2000Ｖの交直両区間を電気車が走行する場合、電気車が
直流区間を走行するときは、交直転換器３は端子Ｄ側に
切り替わっており、これと連動して切替スイッチ15、1
6、17はいずれも端子Ｄ側に切り換える。又開放用スイ
ッチ18、19は閉じておく。すると、架線に給電された15
00Ｖの直流電圧は、パンタグラフ１→真空遮断器２→交
直転換器３→高速度遮断器７→リアクトル８→開放用ス
イッチ18→フィルタコンデンサ20→切替スイッチ15→切
替スイッチ17→アースブラシ６の経路でＰＷＭインバー
タ22を、パンタグラフ１→真空遮断器２→交直転換器３
→高速度遮断器７→リアクトル９→スイッチ16→開放用
スイッチ19→フィルタコンデンサ→21→切替スイッチ17
→アースブラシ６の経路でＰＷＭインバータ23をそれぞ
れ加圧する。The changeover switches 15, 16, 17 constitute connection means. In the electric vehicle drive device configured as described above, for example, the DC overhead line voltage is 1500 V, and the AC overhead line voltage is
When the electric car travels in both the 2000V AC and DC sections, and when the electric car travels in the DC section, the AC / DC converter 3 is switched to the terminal D side.
6 and 17 are both switched to the terminal D side. The opening switches 18 and 19 are closed. Then, 15
The DC voltage of 00V is applied to the path of the pantograph 1 → the vacuum circuit breaker 2 → the AC / DC converter 3 → the high-speed circuit breaker 7 → the reactor 8 → the opening switch 18 → the filter capacitor 20 → the switching switch 15 → the switching switch 17 → the earth brush 6 To change the PWM inverter 22 from the pantograph 1 → the vacuum circuit breaker 2 → the AC / DC converter 3
→ High-speed circuit breaker 7 → Reactor 9 → Switch 16 → Opening switch 19 → Filter capacitor → 21 → Switch 17
→ Pressurize each of the PWM inverters 23 through the path of the ground brush 6.
【００１７】一方電気車が交流区間を走行するときは、
交直転換器３は端子Ｄ側に切り替え、これと連動して切
替スイッチ15、16、17はいずれも端子Ａ側に切り換え
る。又開放用スイッチ18、19は閉じておく。すると架線
に給電された 20000Ｖの交流電圧は、パンタグラフ１→
真空遮断器２→交直転換器３→主変圧器５の１次巻線→
アースブラシ６の経路で主変圧器５を励磁し、主変圧器
５の２次巻線に1500Ｖの交流電圧を得る。この交流電圧
はＰＷＭコンバータ10の昇圧作用で3000Ｖの直流電圧に
変換される。この3000Ｖの直流電圧は、開放用スイッチ
18→フィルタコンデンサ20→切替スイッチ16→開放用ス
イッチ19→フィルタコンデンサ21の経路でＰＷＭインバ
ータ22、23に印加され、ＰＷＭインバータ22、23、１台
あたり1500Ｖの直流電圧が加圧される。ところで、ＰＷ
Ｍインバータ22、23の直流側を直列に接続すると、それ
ぞれが駆動する車輪の車輪径の差による定常的な負荷ア
ンバランスや空転、滑走のような過渡的負荷アンバラン
スのため、ＰＷＭインバータ22、23間のフィルタコンデ
ンサ20、21の電圧にアンバランスを生じやすい。しかし
ながら本実施の形態のように、ＰＷＭコンバータ10のア
ームを中性点クランプ方式で構成し、ＰＷＭコンバータ
10の中性点とＰＷＭインバータ22、23の直列接続点をス
イッチ15にて接続するため、ＰＷＭコンバータ10の中性
点制御でフィルタコンデンサ20、21の電圧に発生するア
ンバランスを補正することができる。また、切替スイッ
チ17によりＰＷＭコンバータ10の中性点を接地している
ため、ＰＷＭインバータ22の対地電位は最大＋1500Ｖの
直流電位、ＰＷＭインバータ23の対地電位は最大−1500
Ｖの直流電位となる。On the other hand, when the electric car travels in the AC section,
The AC / DC converter 3 switches to the terminal D side, and in conjunction with this, all the changeover switches 15, 16, 17 switch to the terminal A side. The opening switches 18 and 19 are closed. Then, the AC voltage of 20000V supplied to the overhead wire becomes pantograph 1 →
Vacuum circuit breaker 2 → AC / DC converter 3 → Primary winding of main transformer 5 →
The main transformer 5 is excited through the path of the ground brush 6, and an AC voltage of 1500 V is obtained in the secondary winding of the main transformer 5. This AC voltage is converted to a DC voltage of 3000 V by the boosting action of the PWM converter 10. This 3000V DC voltage is a switch for opening
The voltage is applied to the PWM inverters 22 and 23 through the path of 18 → filter capacitor 20 → switch 16 → opening switch 19 → filter capacitor 21 so that a DC voltage of 1500 V is applied to each of the PWM inverters 22 and 23. By the way, PW
When the DC sides of the M inverters 22 and 23 are connected in series, the PWM inverters 22 and 23 may be connected to each other due to a steady load imbalance due to a difference in wheel diameter of each driven wheel or a transient load imbalance such as slipping or sliding. Unbalance is likely to occur in the voltages of the filter capacitors 20 and 21 between 23. However, as in the present embodiment, the arm of the PWM converter 10 is configured by a neutral point clamping method,
Since the neutral point of 10 and the series connection point of the PWM inverters 22 and 23 are connected by the switch 15, it is possible to correct the imbalance generated in the voltage of the filter capacitors 20 and 21 by the neutral point control of the PWM converter 10. it can. Further, since the neutral point of the PWM converter 10 is grounded by the changeover switch 17, the ground potential of the PWM inverter 22 is a DC potential of + 1500V at the maximum, and the ground potential of the PWM inverter 23 is -1500 at the maximum.
V DC potential.
【００１８】このように電気車が直流区間を走行すると
きは、ＰＷＭインバータ22、23はそれぞれリアクトル
８、９を介して直流入力に対して並列に接続され架線よ
り給電される。When the electric vehicle travels in the DC section as described above, the PWM inverters 22 and 23 are connected in parallel to the DC input via the reactors 8 and 9, respectively, and are supplied with power from the overhead wire.
【００１９】一方、電気車が交流区間を走行するとき
は、ＰＷＭインバータ22、23はＰＷＭコンバータ10の出
力に対して直列に接続され、かつＰＷＭインバータ22、
23の接続点はＰＷＭコンバータ10の中性点に接続され
る。またＰＷＭコンバータ10の中性点がアースブラシ６
に接地される。したがって、ＰＷＭコンバータ10の出力
電圧は直流区間の架線電圧の２倍としても、ＰＷＭイン
バータ22、23の入力電圧は直流区間走行時と変わらない
ため、主変圧器５の２次電圧を従来方式の約 1.5倍上げ
ることができる。このため、主変圧器５の２次巻線の電
流、およびＰＷＭコンバータ10の素子電流定格は従来方
式の２／３とすることができる。又通常は、直流リンク
電圧を上昇させるとＰＷＭコンバータ10、ＰＷＭインバ
ータ22、23、誘導電動機24〜27の対地絶縁を強化する必
要があるが、切替スイッチ17の作用でＰＷＭコンバータ
10の中性点がアースブラシ６に接地されているため、Ｐ
ＷＭコンバータ10、ＰＷＭインバータ22、23、誘導電動
機の対地電位は、直流区間を走行するときと変わらず同
一絶縁階級とすることができる。On the other hand, when the electric vehicle travels in the AC section, the PWM inverters 22 and 23 are connected in series to the output of the PWM converter 10, and the PWM inverters 22 and 23 are connected in series.
The connection point 23 is connected to the neutral point of the PWM converter 10. The neutral point of the PWM converter 10 is the earth brush 6.
Grounded. Therefore, even if the output voltage of the PWM converter 10 is twice as high as the overhead line voltage in the DC section, the input voltage of the PWM inverters 22 and 23 is not different from that during the running in the DC section. Can be increased about 1.5 times. For this reason, the current of the secondary winding of the main transformer 5 and the element current rating of the PWM converter 10 can be reduced to 2/3 of the conventional method. Normally, when the DC link voltage is increased, it is necessary to strengthen the ground insulation of the PWM converter 10, the PWM inverters 22 and 23, and the induction motors 24 to 27.
Since the neutral point of 10 is grounded to the ground brush 6, P
The ground potential of the WM converter 10, the PWM inverters 22 and 23, and the induction motor can be the same insulation level as in the case of traveling in a DC section.
【００２０】上述したように本実施の形態によれば、主
変圧器５の２次電圧、ＰＷＭコンバータ10の出力電圧を
従来の 1.5〜２倍とっているにもかかわらず、直流区
間、交流区間いずれにあってもＰＷＭインバータ22、23
の入力直流電圧を1500Ｖ程度とすることができる。ま
た、ＰＷＭコンバータ10、ＰＷＭインバータ22、23、お
よび誘導電動機24〜27の対地絶縁階級を直流電圧1500Ｖ
の回路並とすることができる。As described above, according to the present embodiment, although the secondary voltage of the main transformer 5 and the output voltage of the PWM converter 10 are 1.5 to 2 times as high as those of the related art, the DC section and the AC section are not used. In any case, PWM inverters 22, 23
Can be set to about 1500 V. In addition, the ground insulation class of the PWM converter 10, the PWM inverters 22 and 23, and the induction motors 24 to 27 is changed to a DC voltage of 1500V.
Circuit.
【００２１】次に図２は本発明の第２の実施の形態を示
す電気車の駆動装置の構成図であり、図１の第１の実施
の形態がＰＷＭインバータのアーム構成が２レベル方式
であるのに対して、図２ではＰＷＭインバータ22ａ、23
ａも中性点クランプ方式となっている。このように構成
するとＰＷＭインバータ22ａ、23ａを構成する素子の電
圧定格はＰＷＭコンバータ10側に半分とすることができ
る。Next, FIG. 2 is a configuration diagram of an electric vehicle drive device according to a second embodiment of the present invention. In the first embodiment of FIG. 1, the arm configuration of the PWM inverter is a two-level system. In contrast, in FIG. 2, the PWM inverters 22a, 23
a is also a neutral point clamping system. With such a configuration, the voltage rating of the elements constituting the PWM inverters 22a and 23a can be halved toward the PWM converter 10 side.
【００２２】次に図３は本発明の第３の実施の形態を示
す電気車の駆動装置の構成図であり、図２の第２の実施
の形態に対して、直流回路のリアクトル８ａを１個にし
たものである。本実施の形態によれば、電気車が交流区
間を走行するとき、ＰＷＭインバータ22ａ、23ａのどち
らかが故障したとき、健全側のＰＷＭインバータを直接
ＰＷＭコンバータ10の出力に接続することができる。す
なわち、ＰＷＭインバータ22ａが故障した場合は、開放
用スイッチ18を開成し、切替スイッチ16を端子Ｄ側に接
続、ＰＷＭインバータ23ａが故障した場合は、開放用ス
イッチ19を開成し、切替スイッチ15を端子Ｄ側に接続す
る。なおこのように接続してＰＷＭコンバータ10を動作
させる場合、ＰＷＭインバータ22ａ、又はＰＷＭインバ
ータ23ａの入力電圧が定格を越えてしまうので、ＰＷＭ
コンバータ10を構成する素子はスイッチング動作させ
ず、単に整流器として用いればよい。FIG. 3 is a block diagram of an electric vehicle drive device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, a DC circuit reactor 8a is different from the second embodiment of FIG. It is individualized. According to the present embodiment, when one of the PWM inverters 22a and 23a fails when the electric vehicle travels in the AC section, the healthy PWM inverter can be directly connected to the output of the PWM converter 10. That is, when the PWM inverter 22a fails, the opening switch 18 is opened and the changeover switch 16 is connected to the terminal D side. When the PWM inverter 23a fails, the opening switch 19 is opened and the changeover switch 15 is turned on. Connect to terminal D side. When the PWM converter 10 is operated in such a connection, the input voltage of the PWM inverter 22a or the PWM inverter 23a exceeds the rating.
The elements constituting the converter 10 do not perform a switching operation, and may be used simply as a rectifier.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
交直両用電車に適用する電気車の駆動装置の対地絶縁階
級を変更することなく、主変圧器の２次電圧を上げ、２
次電流を低減し、装置全体の外形、質量を低減する電気
車の駆動装置を提供することができる。As described above, according to the present invention,
Increase the secondary voltage of the main transformer without changing the ground insulation class of the electric vehicle drive device applied to the AC / DC train.
It is possible to provide an electric vehicle drive device that reduces the secondary current and reduces the outer shape and mass of the entire device.
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電気車の駆動
装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an electric vehicle drive device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す電気車の駆動
装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an electric vehicle drive device according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す電気車の駆動
装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an electric vehicle drive device according to a third embodiment of the present invention.
１…パンタグラフ、２…真空遮断器、３…交直転換器、
４…ヒューズ、５…主変圧器、６…アースブラシ、７…
高速度遮断器、８，８ａ，９…リアクトル、10…ＰＷＭ
コンバータ、11，12…フィルタコンデンサ、13…抵抗
器、14…電流検出器、15，16，17…切替スイッチ、18，
19…開放用スイッチ、20，21…フィルタコンデンサ、2
2，22ａ，23ａ…ＰＷＭインバータ、24，25，26，27…
誘導電動機。1: Pantograph, 2: vacuum circuit breaker, 3: AC / DC converter,
4 fuse, 5 main transformer, 6 earth brush, 7
High-speed circuit breaker, 8, 8a, 9 ... reactor, 10 ... PWM
Converters, 11, 12 filter capacitors, 13 resistors, 14 current detectors, 15, 16, 17 changeover switches, 18,
19… Opening switch, 20, 21… Filter capacitor, 2
2, 22a, 23a ... PWM inverter, 24, 25, 26, 27 ...
Induction motor.
Claims (7)
圧に変換するコンバータと、 このコンバータの出力端に接続され、直流電圧を交流電
圧に変換する複数台のインバータと、 電気車が交流区間を走行中は、前記複数台のインバータ
の入力側を直列に接続して前記コンバータの出力端に並
列に接続し、前記電気車が直流区間を走行中は、前記複
数台のインバータそれぞれの入力側を前記コンバータの
出力端に並列に接続する接続手段とを有する電気車の駆
動装置。1. A converter for converting an AC voltage transformed by a main transformer into a DC voltage, a plurality of inverters connected to an output terminal of the converter and converting the DC voltage to an AC voltage, While traveling in the section, the input sides of the plurality of inverters are connected in series and connected in parallel to the output end of the converter, and while the electric vehicle is traveling in the DC section, the input of each of the plurality of inverters is Connection means for connecting the power supply side to the output end of the converter in parallel.
と、 主変圧器で変圧された交流電圧を直流電圧に変換するコ
ンバータと、 このコンバータの出力端に接続され、直流電圧を交流電
圧に変換する複数台のインバータと、 電気車が交流区間を走行中は、前記集電器で集電された
交流電圧を前記主変圧器の１次側に供給し、前記電気車
が直流区間を走行中は、前記集電器で集電された直流電
圧を前記複数台のインバータに供給するように切替える
転換器と、 前記電気車が交流区間を走行中は、前記転換器の切替動
作に連動して、前記複数台のインバータの入力側を直列
に接続して前記コンバータの出力端に並列に接続し、前
記電気車が直流区間を走行中は、前記転換器の動作に連
動して、前記複数台のインバータそれぞれを前記集電器
で集電された直流電圧に対して並列に接続する接続手段
とを有する電気車の駆動装置。2. A current collector for collecting an AC voltage or a DC voltage, a converter for converting an AC voltage transformed by a main transformer into a DC voltage, and a DC voltage connected to an output terminal of the converter. And a plurality of inverters for converting the electric vehicle into an AC section, while supplying the AC voltage collected by the current collector to the primary side of the main transformer, and driving the electric vehicle in the DC section. During, a converter that switches to supply the DC voltage collected by the current collector to the plurality of inverters, While the electric car is traveling in the AC section, in conjunction with the switching operation of the converter The input side of the plurality of inverters is connected in series and connected in parallel to the output end of the converter, and while the electric vehicle is traveling in a DC section, the plurality of inverters are connected in conjunction with the operation of the converter. Each of the inverters is collected by the current collector. Electric vehicle drive device having a connection means for connecting in parallel with the DC voltage.
いて、 前記コンバータを中性点クランプ方式で構成し、前記複
数台のインバータを２台としたことを特徴とする電気車
の駆動装置。3. The electric vehicle drive device according to claim 2, wherein the converter is configured by a neutral point clamp system, and the plurality of inverters is two. .
いて、 前記接続手段は、一方のインバータの負側端子を前記コ
ンバータの中性点に接続する第１の端子、前記一方のイ
ンバータの負側端子を他方のインバータの正側端子に接
続する第２の端子のどちらか一方に切替える第１の切替
手段と、 前記他方のインバータの正側端子を前記コンバータの中
性点に接続する第１の端子、前記他方のインバータの正
側端子を前記転換器に接続する第２の端子のどちらか一
方に切替える第２の切替手段と、 前記第１及び第２の切替手段の各第１の端子を接地する
第１の端子、前記第１及び第２の切替手段の各第２の端
子を接地する第２の端子のどちらか一方に切替える第３
の切替手段を有し、 前記電気車が交流区間を走行中は、前記第１及至第３の
切替手段の各第１の端子に切替え、前記電気車が直流区
間を走行中は、前記第１乃至第３の切替手段の各第２の
端子に切替えることを特徴とする電気車の駆動装置。4. The driving device for an electric vehicle according to claim 3, wherein the connection means includes: a first terminal for connecting a negative terminal of one of the inverters to a neutral point of the converter; First switching means for switching the negative terminal to one of a second terminal connecting the negative terminal to the positive terminal of the other inverter; and a second switching means for connecting the positive terminal of the other inverter to a neutral point of the converter. A second switching means for switching one of the first terminal and the positive terminal of the other inverter to a second terminal connected to the converter; and a first switching means for each of the first and second switching means. A third terminal for switching to one of a first terminal for grounding a terminal and a second terminal for grounding each second terminal of the first and second switching means.
The electric vehicle switches to the first terminals of the first to third switching means while the electric vehicle is traveling in the AC section. The first terminal is switched to the first terminal while the electric vehicle is traveling in the DC section. A driving device for an electric vehicle, wherein the driving device is switched to each of the second terminals of the third switching means.
駆動装置において、 前記電気車が交流区間を走行中の前記コンバータの出力
電圧を、前記電気車が直流区間を走行中に前記集電器よ
り集電される直流電圧の定格値の約２倍に制御すること
を特徴とする電気車の駆動装置。5. The driving apparatus for an electric vehicle according to claim 3, wherein the output voltage of the converter while the electric vehicle is traveling in an AC section and the output voltage of the converter while the electric vehicle is traveling in a DC section. A drive device for an electric vehicle, wherein the drive value is controlled to be about twice the rated value of a DC voltage collected by a current collector.
駆動装置において、 前記複数台のインバータのうちいずれかが故障した際
に、故障したインバータを切り離す開放手段を有する電
気車の駆動装置。6. The electric vehicle drive device according to claim 1, wherein when any one of the plurality of inverters fails, the electric vehicle has opening means for disconnecting the failed inverter. apparatus.
いて、 前記複数台のインバータのうちいずれかが故障した際
に、前記コンバータの動作を停止し、前記主変圧器で変
圧された交流電圧の整流のみを行うことを特徴とする電
気車の駆動装置。7. The electric vehicle drive device according to claim 6, wherein when one of the plurality of inverters fails, the operation of the converter is stopped, and the AC voltage transformed by the main transformer is changed. A driving device for an electric vehicle, which performs only voltage rectification.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27594896A JP3535321B2 (en) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | Electric vehicle drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27594896A JP3535321B2 (en) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | Electric vehicle drive |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003200514A Division JP2004007991A (en) | 2003-07-23 | 2003-07-23 | Drive unit of electric vehicle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10126904A true JPH10126904A (en) | 1998-05-15 |
| JP3535321B2 JP3535321B2 (en) | 2004-06-07 |
Family
ID=17562664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27594896A Expired - Fee Related JP3535321B2 (en) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | Electric vehicle drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3535321B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006238626A (en) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Toshiba Corp | Power conversion device for electric car |
| JP2007181331A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | Inverter system |
| JP2008278577A (en) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | Toshiba Corp | Rolling stock drive control system |
| JP2015142463A (en) * | 2014-01-29 | 2015-08-03 | 株式会社東芝 | vehicle control system |
| JP2018038156A (en) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | 株式会社東芝 | Electric vehicle control device |
-
1996
- 1996-10-18 JP JP27594896A patent/JP3535321B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006238626A (en) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Toshiba Corp | Power conversion device for electric car |
| JP2007181331A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | Inverter system |
| JP4726624B2 (en) * | 2005-12-28 | 2011-07-20 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Inverter system |
| JP2008278577A (en) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | Toshiba Corp | Rolling stock drive control system |
| JP2015142463A (en) * | 2014-01-29 | 2015-08-03 | 株式会社東芝 | vehicle control system |
| JP2018038156A (en) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | 株式会社東芝 | Electric vehicle control device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3535321B2 (en) | 2004-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6637552B2 (en) | Device for charging energy storage | |
| CN101595008B (en) | Power control device and vehicle using the same | |
| JP4861489B2 (en) | Circuit device and vehicle operation system | |
| KR102380810B1 (en) | On-board bi-directional AC fast charger for electric vehicles | |
| JP5528327B2 (en) | Apparatus and method for controlling power shunt, and hybrid vehicle having the same circuit | |
| JPH06217416A (en) | Inverter device able to be constituted again for electric motor-car driving system | |
| JPH0630505A (en) | Electric system for electric automobile | |
| US5546295A (en) | Electrical power converter, power supply, and inverter with series-connected switching circuits | |
| JPH11511949A (en) | High voltage power converter system | |
| JP2013132197A (en) | Electric power conversion system and charging system | |
| US11332028B2 (en) | Alternating voltage charging device and method for the single- or multi-phase alternating current charging of a vehicle | |
| KR20220062832A (en) | Multi input charging system and method using motor driving device | |
| JPH09298840A (en) | Charger of electric vehicle | |
| US7474066B2 (en) | Method and system for supplying electrical power to a supply bus for an electric vehicle, recording medium, and vehicle for this method | |
| JPH10126904A (en) | Driving system in electric vehicle | |
| JP2004007991A (en) | Drive unit of electric vehicle | |
| RU2177883C2 (en) | Method of and electric circuit for converting electric energy | |
| CN116208062A (en) | Motor control system, control method of motor control system and vehicle | |
| JP7103320B2 (en) | Power supply | |
| JPH02142302A (en) | Electric vehicle | |
| JP2980426B2 (en) | AC electric vehicle control device | |
| JPH1169501A (en) | Controller for electric car | |
| JPH06335263A (en) | Inverter apparatus | |
| JP2000092879A (en) | Motor drive | |
| JPH11262104A (en) | Power source unit of electric vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040309 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040311 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080319 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090319 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100319 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100319 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110319 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |