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JP4594958B2 - 電気車制御装置 - Google Patents

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JP4594958B2 JP2007128319A JP2007128319A JP4594958B2 JP 4594958 B2 JP4594958 B2 JP 4594958B2 JP 2007128319 A JP2007128319 A JP 2007128319A JP 2007128319 A JP2007128319 A JP 2007128319A JP 4594958 B2 JP4594958 B2 JP 4594958B2
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inverter circuit
inverter
electric vehicle
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circuit
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達弥 佐藤
育雄 安岡
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明は、電気車制御装置に関する。
従来の電気車制御装置について、図を参照し詳細に説明する。図10は、従来の電気車制
御装置の構成図である。図11は、従来の電気車制御装置に設けられたコンデンサに印加
される電圧値の一例である。尚、図11において、(a)は、架線電圧値,(b)は架線
電流値,(c)はコンデンサ電圧である。
従来の電気車制御装置は、サービス電源となる定電圧定周波電力(例えばAC440V、
60Hz)を供給する定周波インバータシステム1と電気車を駆動する電動機を制御する
発電ブレーキチョッパを含む可変電圧可変周波数インバータシステム2から構成される。
このように構成された電気車制御装置において、定周波インバータシステム1は、フイ
ルタリアクトル3を介し、それぞれ独立した2群のインバータシステムから構成される。
それぞれ独立した2群のインバータシステムは、直流側開放スイッチ4,直流側開放スイ
ッチ5と半導体素子で構成される2群のインバータ回路8,インバータ回路9とリアクト
ル10及びコンデンサ11,リアクトル13及びコンデンサ14からなるフィルタ回路、
トランス12,トランス15及び交流側開放スイッチ16、開放スイッチ17から構成さ
れる。
このように構成された電気車制御装置において、2群のインバータシステムは同期運転さ
れる。即ち、インバータ回路8及びインバータ回路9の半導体素子はスイッチング位相を
同期させた並列運転制御される。
このように構成された電気車制御装置において、可変電圧可変周波インバータシステム2
は、開放スイッチ21,開放スイッチ22とフィルタリアクトル23、フィルタリアクト
ル24を介してインバータ回路25,インバータ回路26によりそれぞれ交流電動機31
,交流電動機32を制御する。また、回生負荷が少ない場合、回生ブレーキ力が不足する
ので、これを補償するため発電ブレーキ用チョッパ41,発電ブレーキ用チョッパ42と
抵抗43,抵抗44を有する。
特開2000-245155号公報
しかし、このように構成された電気車制御装置において、パンタグラフ18が高速領域で
離線した場合に、パンタグラフ18が再着線すると、直流フィルタコンデンサ6及び直流
フィルタコンデンサ7は、フィルタリアクトル3のエネルギーのために過充電するので、
インバータ回路8及びインバータ回路9に過電圧が印加され、2群とも動作停止する(図
11参照)。この事象が短時間の間に繰り返し発生すると、2群のインバータシステムは
両群ともロックアウトし、再起動不能となり、システムダウンに至る。
また、定電圧定周波インバータ1は、インバータ回路8,インバータ回路9以外にLCフ
ィルタ回路10、LCフィルタ回路11、LCフィルタ回路13、LCフィルタ回路14
及びトランス12、トランス15に関して全て2組の独立したハードウエアが必要となり
、装置として大型化してしまう。
また、可変電圧可変周波インバータシステム2においても、インバータ回路25,インバ
ータ回路26及びチョッパ回路41,チョッパ回路42は2式の別個のハードウエアで構
成されているため、装置が大型化してしまう。
そこで、本発明の目的は、冗長性があり、小形化することの出来る電気車制御装置を提供
することである。
上記目的は、パンタグラフと接続され、直流電力を定電圧定周波数の交流電力に変換する第1のインバータ回路と、前記パンタグラフと接続されるとともに、前記第1のインバータ回路と並列に接続され、直流電力を定電圧定周波数の交流電力に変換する第2のインバータ回路と、前記パンタグラフと、前記第1のインバータ回路の直流側と前記第2のインバータ回路の直流側に共通に設けられたフィルタリアクトルと、前記フィルタリアクトルと前記第1のインバータ回路の間に設けられた第1の接触器と、前記フィルタリアクトルと前記第2のインバータ回路の間に設けられた第2の接触器と、前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の交流側に設けられた1台の交流フィルターと、前記交流フィルターと接続された1台のトランスと、前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の交流側と前記交流フィルターとの間に各々設けられた接触器とを有し、前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路は、一方のインバータ回路が動作中は、他方のインバータ回路は動作しないものであって、前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路を構成する半導体素子を冷却する冷却器を共用化したことによって達成することができる。
本発明により、冗長性があり、小形化することの出来る電気車制御装置を提供することが
できる。
(第1の実施の形態)
本発明に基づく第1の実施の形態の電気車制御装置について、図を参照し詳細に説明する
。図1は本発明に基づく第1の実施の形態の定電圧定周波インバータの構成図である。図
2は、尚図10に記載したものと、構造上同一のものについては、同符号を付して説明を
省略する。
本発明に基づく第1の実施の形態の電気車制御装置は、インバータ回路8及びインバータ
回路9の交流側に開放スイッチ51,開放スイッチ52を設けており、開放スイッチ51
及び開放スイッチ52と負荷との間に、リアクトル10、コンデンサ11及びトランス1
2を1組のハードウエアで構成し、設置している。開放スイッチ51及び開放スイッチ5
2の補助接点信号53及び補助接点信号54を2群のインバータ回路のゲートスタート指
令論理へ入力する。それぞれ開放スイッチがオンで『H』論理、オフで『L』論理とする
ここで例えば、インバータ回路8を動作させる時は、開放スイッチ51をオンし、52は
オフ状態とする。開放スイッチの補助接点信号54によりインバータ回路9の半導体素子
へのゲートスタート指令を停止するので、2群のインバータは同時に起動することはない
。そのため、高速領域でパンタグラフ18の離線、再着線が発生し、インバータ回路8の
入力電圧が過電圧になるような保護動作が短時間に繰り返され、インバータ回路8がロッ
クアウトした場合、開放スイッチ4と開放スイッチ51をオフした後、開放スイッチ5と
開放スイッチ52をオンさせてインバータ回路9を起動させる。
このように構成された電気車制御装置は、2群のインバータ構成に関して、部品点数の少
ない構成で、冗長性の高い定電圧定周波インバータが実現できる。また、パンタグラフの
離線後の再着線に対してもシステムダウンしにくい、信頼性の高い電源システムが可能で
ある。更に、2群のインバータ回路の冷却器を一体化し、更に相毎に分離した部品構成と
することにより、電気車のサービス電源として必須の定電圧定周波インバータ、電動機駆
動用としての可変電圧可変周波インバータ、発電ブレーキ用としてのチョッパに共通使用
できる小型な部品が提供できる。
(第2の実施の形態)
本発明に基づく第2の実施の形態の電気車制御装置について、図を参照し詳細に説明する
。図3は本発明に基づく第2の実施の形態の定電圧定周波インバータの斜視図である。図
4は本発明に基づく第2の実施の形態の定電圧定周波インバータの冷却器の斜視図である
。図5は、本発明に基づく第2の実施の形態の電気車制御装置の定電圧定周波インバータ
の冷却器の正面図である。図6は、本発明に基づく第2の実施の形態の電気車制御装置の
定電圧定周波インバータの冷却器の左側面図である。図7は、本発明に基づく第2の実施
の形態の電気車制御装置の定電圧定周波インバータの回路構成図である。尚図1に記載し
たものと、構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第2の実施の形態の電気車制御装置は、部品81,部品82,部品83から
構成されている。部品81,部品82,部品83はインバータ回路8及びインバータ回路9
の1相分となっている。部品81において、冷却器60の受熱部の一面にインバータ回路
8の1相分の半導体素子(例えばU相半導体素子84,U相半導体素子85)を取り付け
る。この冷却器60の他方の片面にインバータ回路9の1相分の半導体素子(例えばU相
半導体素子94,U相半導体素子95)を取り付ける(図7参照)。また、サーミスタの
ような温度センサ100を冷却器60に設置する。
このように構成された電気車制御装置において、インバータ回路8とインバータ回路9は
同時に動作することはないので、冷却器60は1群、1相分の半導体素子の損失熱に対応
する冷却能力を有すればよいため、インバータ回路は上記1相分の冷却器を3個組み合わ
せることで構成でき、しいては装置を小形化することが出来る。
このように構成された電気車制御装置は、2群のインバータ構成に関して、部品点数の少
ない構成で、冗長性の高い定電圧定周波インバータが実現できる。また、パンタグラフの
離線後の再着線に対してもシステムダウンしにくい、信頼性の高い電源システムが可能で
ある。更に、2群のインバータ回路の冷却器を一体化し、更に相毎に分離した部品構成と
することにより、電気車のサービス電源として必須の定電圧定周波インバータ、電動機駆
動用としての可変電圧可変周波インバータ、発電ブレーキ用としてのチョッパに共通使用
できる小型な部品が提供できる。
(第3の実施の形態)
本発明に基づく第3の実施の形態の電気車制御装置について、図を参照し詳細に説明する
。図8は本発明に基づく第3の実施の形態の定電圧定周波インバータの構成図である。図
9は、本発明に基づく第3の実施の形態の定電圧定周波数インバータの発電ブレーキチョ
ッパのブロック図である。尚図1乃至図7に記載したものと、構造上同一のものについて
は、同符号を付して説明を省略する。
本発明に係る第三の実施形態の電気車制御装置の可変電圧可変周波数インバータシステ
ム2は、交流電動機31及び交流電動機32を制御するインバータ回路25及びインバー
タ回路26と発電ブレーキ用チョッパ回路41及び発電ブレーキ用チョッパ回路42を有
することを特徴のひとつとしている。インバータ回路25及びインバータ回路26を構成
する相毎の部品251、部品252,部品253は、相毎に2群の半導体素子を冷却器の
両面に取り付けた構成とし、ブレーキチョッパ回路の部品411も同じ構成とする。
通常の電気車では、定電圧定周波インバータ容量のほうが、交流電動機1台駆動する可変
電圧可変周波インバータ容量より大きいので、定電圧定周波インバータを構成する部品8
1、部品82、部品83は可変電圧可変周波インバータを構成する部品251,部品25
2,部品253として共通使用が可能である。また、通勤電車等では朝夕のラッシュ時は
、乗車率が高く、列車密度も高いので電気ブレーキエネルギーは大半が架線電源側に回生
される。これに対して閑散時間帯は、列車密度も低いが、乗車率も低いので、架線電源側
に回生されない発電ブレーキエネルギーも小さくなるので、チョッパ回路の部品411は
、インバータ回路の部品251、部品252、部品253と同一にできる。万一、過負荷
となった場合は、温度センサ100より過温度を検出し、チョッパ通流率を例えば、0.
97⇒0.5に制限することにより、発電パワー を絞るかチョッパ動作を停止する(図
9参照)。
このように構成された電気車制御装置は、2群のインバータ構成に関して、部品点数の少
ない構成で、冗長性の高い定電圧定周波インバータが実現できる。また、パンタグラフの
離線後の再着線に対してもシステムダウンしにくい、信頼性の高い電源システムが可能で
ある。更に、2群のインバータ回路の冷却器を一体化し、更に相毎に分離した部品構成と
することにより、電気車のサービス電源として必須の定電圧定周波インバータ、電動機駆
動用としての可変電圧可変周波インバータ、発電ブレーキ用としてのチョッパに共通使用
できる小型な部品が提供できる。
本発明に基づく第1の実施の形態の定電圧定周波インバータの構成図である 本発明に基づく第1の実施の形態の定電圧定周波インバータの構成図である 本発明に基づく第2の実施の形態の定電圧定周波インバータの斜視図である。 本発明に基づく第2の実施の形態の定電圧定周波インバータの冷却器の斜視図である。 本発明に基づく第2の実施の形態の電気車制御装置の定電圧定周波インバータの冷却器の正面図である。 本発明に基づく第2の実施の形態の電気車制御装置の定電圧定周波インバータの冷却器の左側面図である。 本発明に基づく第2の実施の形態の電気車制御装置の定電圧定周波インバータの回路構成図である。 本発明に基づく第3の実施の形態の定電圧定周波インバータの構成図である。 本発明に基づく第3の実施の形態の定電圧定周波数インバータの発電ブレーキチョッパのブロック図である。 従来の電気車制御装置の構成図である。 従来の電気車制御装置動作時の一例である。
符号の説明
1・・・定周波インバータシステム
2・・・可変電圧可変周波数インバータシステム
3・・・フィルタリアクトル
4・・・直流側開放スイッチ
5・・・直流側開放スイッチ
8・・・インバータ回路
9・・・インバータ回路
10・・・リアクトル
11・・・コンデンサ
12・・・トランス
13・・・リアクトル
14・・・コンデンサ
15・・・トランス
16・・・交流側開放スイッチ
17・・・開放スイッチ
18・・・パンタグラフ
21・・・開放スイッチ
22・・・開放スイッチ
23・・・フィルタリアクトル
24・・・フィルタリアクトル
25・・・インバータ回路
26・・・インバータ回路
31・・・交流電動機
32・・・交流電動機
41・・・発電ブレーキ用チョッパ
42・・・発電ブレーキ用チョッパ
43・・・抵抗
44・・・抵抗
51・・・開放スイッチ
52・・・開放スイッチ
53・・・補助接点信号
54・・・補助接点信号
60・・・冷却器
81・・・部品
82・・・部品
83・・・部品
94・・・U相半導体素子
95・・・U相半導体素子
100・・・温度センサ
251・・・部品
252・・・部品
253・・・部品
411・・・部品

Claims (1)

  1. パンタグラフと接続され、直流電力を定電圧定周波数の交流電力に変換する第1のインバータ回路と、
    前記パンタグラフと接続されるとともに、前記第1のインバータ回路と並列に接続され、直流電力を定電圧定周波数の交流電力に変換する第2のインバータ回路と、
    前記パンタグラフと、前記第1のインバータ回路の直流側と前記第2のインバータ回路の直流側に共通に設けられたフィルタリアクトルと、
    前記フィルタリアクトルと前記第1のインバータ回路の間に設けられた第1の接触器と、
    前記フィルタリアクトルと前記第2のインバータ回路の間に設けられた第2の接触器と、
    前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の交流側に設けられた1台の交流フィルターと、
    前記交流フィルターと接続された1台のトランスと、
    前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路の交流側と前記交流フィルターとの間に各々設けられた接触器とを有し、
    前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路は、一方のインバータ回路が動作中は、他方のインバータ回路は動作しないものであって、
    前記第1のインバータ回路と前記第2のインバータ回路を構成する半導体素子を冷却する冷却器を共用化したことを特徴とする電気車制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5404310B2 (ja) * 2009-10-27 2014-01-29 株式会社東芝 電源装置
JP6191785B2 (ja) * 2014-11-20 2017-09-06 日本精工株式会社 電子部品搭載用放熱基板

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6380797A (ja) * 1986-09-22 1988-04-11 Toshiba Corp ヒステリシス電動機駆動用電源システム
JPH0564455A (ja) * 1991-08-26 1993-03-12 Mitsubishi Electric Corp 車両用補助電源装置
JPH06217553A (ja) * 1993-01-20 1994-08-05 Toshiba Corp インバータ装置
JPH0833336A (ja) * 1994-07-20 1996-02-02 Hitachi Ltd 電力変換装置
JPH1014133A (ja) * 1996-06-26 1998-01-16 Mitsubishi Electric Corp 車両用電源バックアップ装置
JPH10191691A (ja) * 1996-12-25 1998-07-21 Denso Corp 電力制御装置
JPH1169501A (ja) * 1997-08-26 1999-03-09 Toshiba Transport Eng Kk 電気車制御装置
JPH11355905A (ja) * 1998-06-04 1999-12-24 Hitachi Ltd 電力変換装置の遮断システム
JP2003174701A (ja) * 2001-12-06 2003-06-20 Toshiba Corp 電気車制御装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6380797A (ja) * 1986-09-22 1988-04-11 Toshiba Corp ヒステリシス電動機駆動用電源システム
JPH0564455A (ja) * 1991-08-26 1993-03-12 Mitsubishi Electric Corp 車両用補助電源装置
JPH06217553A (ja) * 1993-01-20 1994-08-05 Toshiba Corp インバータ装置
JPH0833336A (ja) * 1994-07-20 1996-02-02 Hitachi Ltd 電力変換装置
JPH1014133A (ja) * 1996-06-26 1998-01-16 Mitsubishi Electric Corp 車両用電源バックアップ装置
JPH10191691A (ja) * 1996-12-25 1998-07-21 Denso Corp 電力制御装置
JPH1169501A (ja) * 1997-08-26 1999-03-09 Toshiba Transport Eng Kk 電気車制御装置
JPH11355905A (ja) * 1998-06-04 1999-12-24 Hitachi Ltd 電力変換装置の遮断システム
JP2003174701A (ja) * 2001-12-06 2003-06-20 Toshiba Corp 電気車制御装置

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