JPH1169501A - 電気車制御装置 - Google Patents
電気車制御装置Info
- Publication number
- JPH1169501A JPH1169501A JP9229867A JP22986797A JPH1169501A JP H1169501 A JPH1169501 A JP H1169501A JP 9229867 A JP9229867 A JP 9229867A JP 22986797 A JP22986797 A JP 22986797A JP H1169501 A JPH1169501 A JP H1169501A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric vehicle
- power converter
- circuit
- main
- switching
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 通常時の補助電力変換器の動作時の騒音を従
来の程度に抑えたまま、主電動機駆動用の主電力変換器
の小形、軽量化を実現し得る電気車制御装置を提供す
る。 【解決手段】 直流電力を可変電圧可変周波数の交流電
力に変換して複数台の電気車駆動電動機に供給する複数
台の主電力変換器と、直流電力を定電圧定周波数の交流
電力に変換して電気車補助回路に供給する補助電力変換
器と、補助電力変換器の異常時に、複数台の主電力変換
器のうちの予め定められた1台の主電力変換器を、電気
車駆動電動機から電気車補助回路に切替接続する切替接
続手段とを備え、複数台の主電力変換器は2レベル方式
の主回路構成とし、補助電力変換器は3レベル方式の主
回路構成としたことを特徴とするものである。
来の程度に抑えたまま、主電動機駆動用の主電力変換器
の小形、軽量化を実現し得る電気車制御装置を提供す
る。 【解決手段】 直流電力を可変電圧可変周波数の交流電
力に変換して複数台の電気車駆動電動機に供給する複数
台の主電力変換器と、直流電力を定電圧定周波数の交流
電力に変換して電気車補助回路に供給する補助電力変換
器と、補助電力変換器の異常時に、複数台の主電力変換
器のうちの予め定められた1台の主電力変換器を、電気
車駆動電動機から電気車補助回路に切替接続する切替接
続手段とを備え、複数台の主電力変換器は2レベル方式
の主回路構成とし、補助電力変換器は3レベル方式の主
回路構成としたことを特徴とするものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電力を可変電
圧可変周波数(VVVF)の交流電力に変換して電気車
駆動電動機に供給する複数台の主電力変換器と、定電圧
定周波数(CVCF)の交流電力に変換して電気車補助
回路に供給する補助電力変換器とを備える電気車制御装
置に関する。
圧可変周波数(VVVF)の交流電力に変換して電気車
駆動電動機に供給する複数台の主電力変換器と、定電圧
定周波数(CVCF)の交流電力に変換して電気車補助
回路に供給する補助電力変換器とを備える電気車制御装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の電気車制御装置において、補助
電力変換器(以下、CVCFインバータとも言う)の異
常時等に、電気車補助回路に対していずれか1台の主電
力変換器(以下、VVVFインバータとも言う)を切替
接続している。この切替接続機能を有する電気車制御装
置の構成を図4に示す。
電力変換器(以下、CVCFインバータとも言う)の異
常時等に、電気車補助回路に対していずれか1台の主電
力変換器(以下、VVVFインバータとも言う)を切替
接続している。この切替接続機能を有する電気車制御装
置の構成を図4に示す。
【0003】同図において、直流1500Vの架線から
パンタグラフ1を介して集電された直流電圧は、それぞ
れ断流器2と、フィルタリアクトル3及びフィルタコン
デンサ4で構成される逆L−Cフィルタとを通して、V
VVFインバータ5a〜5d及びCVCFインバータ9
に供給される。
パンタグラフ1を介して集電された直流電圧は、それぞ
れ断流器2と、フィルタリアクトル3及びフィルタコン
デンサ4で構成される逆L−Cフィルタとを通して、V
VVFインバータ5a〜5d及びCVCFインバータ9
に供給される。
【0004】このうち、VVVFインバータ5a〜5d
はそれぞれ直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に
変換して電気車駆動用電動機(以下、主電動機と略記す
る)6a〜6dに供給するものであり、CVCFインバ
ータ9は直流電力を定電圧定周波数の交流電力に変換
し、三相交流フィルタ回路10及び三相変圧器11を介
して、電気車補助回路に供給するものである。この場
合、VVVFインバータ5dと主電動機6dとが、切替
接触器8の1組の切替設点が端子x側に保持された状態
で接続され、この切替接点がy側に切替えられたとき、
VVVFインバータ5dと三相交流フィルタ回路10と
が接続される構成になっている。また、CVCFインバ
ータ9と三相交流フィルタ回路10とが、切替接触器8
のもう1組の切替接点が端子x側に保持された状態で接
続され、この切替接点がy側に切替えられたとき、CV
CFインバータ9は三相交流フィルタ回路10から切り
離される。切替接触器8はCVCFインバータ9が正常
に動作しているとき、切替接点を端子x側に保持して、
VVVFインバータ5dの出力を主電動機6dに供給す
ると共に、CVCFインバータ9の出力を電気車補助回
路に供給し、CVCFインバータ9の異常時には切替接
点を端子y側に切替えてVVVFインバータ5dの出力
を電気車補助回路に供給する機能を有している。
はそれぞれ直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に
変換して電気車駆動用電動機(以下、主電動機と略記す
る)6a〜6dに供給するものであり、CVCFインバ
ータ9は直流電力を定電圧定周波数の交流電力に変換
し、三相交流フィルタ回路10及び三相変圧器11を介
して、電気車補助回路に供給するものである。この場
合、VVVFインバータ5dと主電動機6dとが、切替
接触器8の1組の切替設点が端子x側に保持された状態
で接続され、この切替接点がy側に切替えられたとき、
VVVFインバータ5dと三相交流フィルタ回路10と
が接続される構成になっている。また、CVCFインバ
ータ9と三相交流フィルタ回路10とが、切替接触器8
のもう1組の切替接点が端子x側に保持された状態で接
続され、この切替接点がy側に切替えられたとき、CV
CFインバータ9は三相交流フィルタ回路10から切り
離される。切替接触器8はCVCFインバータ9が正常
に動作しているとき、切替接点を端子x側に保持して、
VVVFインバータ5dの出力を主電動機6dに供給す
ると共に、CVCFインバータ9の出力を電気車補助回
路に供給し、CVCFインバータ9の異常時には切替接
点を端子y側に切替えてVVVFインバータ5dの出力
を電気車補助回路に供給する機能を有している。
【0005】このため、VVVFインバータ5dの制御
部7は、制御用共通部7aを介して、VVVF制御部7
bから制御信号を出力したり、CVCF制御部7cから
制御信号を出力したりする構成になっている。このた
め、切替接触器8は制御用共通部7aに対して端子x側
に保持してVVVF制御部7bに接続し、CVCFイン
バータ9の異常時には端子y側に切替えてCVCF制御
部7cを接続するもう一つ他の切替接点を有している。
部7は、制御用共通部7aを介して、VVVF制御部7
bから制御信号を出力したり、CVCF制御部7cから
制御信号を出力したりする構成になっている。このた
め、切替接触器8は制御用共通部7aに対して端子x側
に保持してVVVF制御部7bに接続し、CVCFイン
バータ9の異常時には端子y側に切替えてCVCF制御
部7cを接続するもう一つ他の切替接点を有している。
【0006】ここで、VVVFインバータ5a〜5d及
びCVCFインバータ9はそれぞれ還流用ダイオードが
逆並列接続されたGTOサイリスタを三相ブリッジ接続
した構成になっているが、GTOサイリスタの代わりに
IGBTを用いることもできる。また、VVVFインバ
ータ5dの制御部7はVVVF制御部7b及びCVCF
制御部7cの両方を備えているが、VVVFインバータ
5dとCVCFインバータ9とは主回路構成が同一であ
るため、CVCF制御部7cの代わりに図示を省略した
CVCFインバータ9の制御部をそのまま用いても良
い。なおまた、図4には、1台のVVVFインバータが
それぞれ1台の主電動機に駆動電力を供給する構成のも
のを示したが、1台のVVVFインバータが2台の主電
動機に駆動電力を供給する構成とすることもできる。
びCVCFインバータ9はそれぞれ還流用ダイオードが
逆並列接続されたGTOサイリスタを三相ブリッジ接続
した構成になっているが、GTOサイリスタの代わりに
IGBTを用いることもできる。また、VVVFインバ
ータ5dの制御部7はVVVF制御部7b及びCVCF
制御部7cの両方を備えているが、VVVFインバータ
5dとCVCFインバータ9とは主回路構成が同一であ
るため、CVCF制御部7cの代わりに図示を省略した
CVCFインバータ9の制御部をそのまま用いても良
い。なおまた、図4には、1台のVVVFインバータが
それぞれ1台の主電動機に駆動電力を供給する構成のも
のを示したが、1台のVVVFインバータが2台の主電
動機に駆動電力を供給する構成とすることもできる。
【0007】ところで、図4に示したVVVFインバー
タ5a〜5d及びCVCFインバータ9は、説明の簡単
化のためにいずれも主回路素子のスイッチングにより入
力電圧を0Vと1500Vの2通りのパターンで制御す
る、いわゆる、2レベル方式の主回路構成のものを例示
したが、実際にはどちらのインバータも、入力直流電圧
を0Vと1500Vのほかに、その中間の電圧である7
50Vも含めた3通りのパターンで制御する、いわゆ
る、3レベル方式の主回路構成でなるものが主流になっ
ている。
タ5a〜5d及びCVCFインバータ9は、説明の簡単
化のためにいずれも主回路素子のスイッチングにより入
力電圧を0Vと1500Vの2通りのパターンで制御す
る、いわゆる、2レベル方式の主回路構成のものを例示
したが、実際にはどちらのインバータも、入力直流電圧
を0Vと1500Vのほかに、その中間の電圧である7
50Vも含めた3通りのパターンで制御する、いわゆ
る、3レベル方式の主回路構成でなるものが主流になっ
ている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記2レベル方式ある
いは3レベル方式の選択は、主回路素子の耐圧及び最大
スイッチング周波数によるところが大きい。これは特に
CVCFインバータではリアクトル、変圧器などの磁気
騒音の低いことが要求されるためであり、その意味から
もCVCFインバータでは3レベル方式が採用されてい
るのが現状である。主回路素子、例えば、IGBTなど
の耐圧が2000V程度しかないような場合にはVVV
Fインバータにおいても主回路構成は必然的に3レベル
方式を採用せざるを得ないが、主回路素子としておよそ
3300V程度まで耐える性能のものが出現した段階で
は、騒音面で制約を受けるCVCFインバータと比較し
てより制約の少ないVVVFインバータにおいては2レ
ベル方式を採用した方が素子数が削減されるなど、小
形、軽量化において有利である。
いは3レベル方式の選択は、主回路素子の耐圧及び最大
スイッチング周波数によるところが大きい。これは特に
CVCFインバータではリアクトル、変圧器などの磁気
騒音の低いことが要求されるためであり、その意味から
もCVCFインバータでは3レベル方式が採用されてい
るのが現状である。主回路素子、例えば、IGBTなど
の耐圧が2000V程度しかないような場合にはVVV
Fインバータにおいても主回路構成は必然的に3レベル
方式を採用せざるを得ないが、主回路素子としておよそ
3300V程度まで耐える性能のものが出現した段階で
は、騒音面で制約を受けるCVCFインバータと比較し
てより制約の少ないVVVFインバータにおいては2レ
ベル方式を採用した方が素子数が削減されるなど、小
形、軽量化において有利である。
【0009】従来は、上述したような高耐圧の素子がな
かったため、VVVFインバータ、CVCFインバータ
の両方とも3レベル方式を採用せざるを得ず、電力変換
装置の外形形状、質量共に大きいものになっていた。
かったため、VVVFインバータ、CVCFインバータ
の両方とも3レベル方式を採用せざるを得ず、電力変換
装置の外形形状、質量共に大きいものになっていた。
【0010】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、通常時のCVCFインバータの動作時の騒
音を従来の程度に抑えたまま、主電動機駆動用のVVV
Fインバータの小形、軽量化を実現し得る電気車制御装
置を提供することを目的とする。
れたもので、通常時のCVCFインバータの動作時の騒
音を従来の程度に抑えたまま、主電動機駆動用のVVV
Fインバータの小形、軽量化を実現し得る電気車制御装
置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して複
数台の電気車駆動電動機に供給する複数台の主電力変換
器と、直流電力を定電圧定周波数の交流電力に変換して
電気車補助回路に供給する補助電力変換器と、補助電力
変換器の異常時に、複数台の主電力変換器のうちの予め
定められた1台の主電力変換器を、電気車駆動電動機か
ら電気車補助回路に切替接続する切替接続手段と、を備
え、複数台の主電力変換器は2レベル方式の主回路構成
とし、補助電力変換器は3レベル方式の主回路構成とし
たことを特徴とする電気車制御装置である。
直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して複
数台の電気車駆動電動機に供給する複数台の主電力変換
器と、直流電力を定電圧定周波数の交流電力に変換して
電気車補助回路に供給する補助電力変換器と、補助電力
変換器の異常時に、複数台の主電力変換器のうちの予め
定められた1台の主電力変換器を、電気車駆動電動機か
ら電気車補助回路に切替接続する切替接続手段と、を備
え、複数台の主電力変換器は2レベル方式の主回路構成
とし、補助電力変換器は3レベル方式の主回路構成とし
たことを特徴とする電気車制御装置である。
【0012】請求項2に係る発明は、請求項1に記載の
電気車制御装置において、予め定められた1台の主電力
変換器は、主電力変換器用として機能させる第1の制御
部と補助電力変換器用として機能させる第2の制御部と
を有し、切替接続手段はこの主電力変換器を電気車補助
回路に切替接続する場合に、第1の制御部から第2の制
御部に切替えることを特徴とするものである。
電気車制御装置において、予め定められた1台の主電力
変換器は、主電力変換器用として機能させる第1の制御
部と補助電力変換器用として機能させる第2の制御部と
を有し、切替接続手段はこの主電力変換器を電気車補助
回路に切替接続する場合に、第1の制御部から第2の制
御部に切替えることを特徴とするものである。
【0013】請求項3に係る発明は、請求項2に記載の
電気車制御装置において、第2の制御部は、電気車補助
回路に切替接続される主電力変換器のスイッチング周波
数を、切替え前に制御されていた補助電力変換器のスイ
ッチング周波数よりも高いスイッチング周波数で制御す
ることを特徴とするものである。
電気車制御装置において、第2の制御部は、電気車補助
回路に切替接続される主電力変換器のスイッチング周波
数を、切替え前に制御されていた補助電力変換器のスイ
ッチング周波数よりも高いスイッチング周波数で制御す
ることを特徴とするものである。
【0014】請求項4に係る発明は、請求項1ないし3
のいずれかに記載の電気車制御装置において、電気車補
助回路に切替接続される主電力変換器の切替え後の保護
セット値を、切替え前に電気車駆動電動機用として機能
していた時の保護セット値よりも大きい値に変更するこ
とを特徴とするものである。
のいずれかに記載の電気車制御装置において、電気車補
助回路に切替接続される主電力変換器の切替え後の保護
セット値を、切替え前に電気車駆動電動機用として機能
していた時の保護セット値よりも大きい値に変更するこ
とを特徴とするものである。
【0015】請求項5に係る発明は、請求項1ないし4
のいずれかに記載の電気車制御装置において、電気車補
助回路に切替接続される主電力変換器の出力経路に誘導
性のフィルタを接続したことを特徴とするものである。
のいずれかに記載の電気車制御装置において、電気車補
助回路に切替接続される主電力変換器の出力経路に誘導
性のフィルタを接続したことを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明を好適な実施形態に
基づいて詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施形
態の構成を示す回路図である。図中、2レベル方式の主
回転構成でなる従来装置を示す図4と同一の要素には同
一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、電気
車保護回路に三相交流電力を供給する電力変換系統の構
成が図4と構成を異にし、これ以外は図4に示す従来の
装置と同一に構成されている。
基づいて詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施形
態の構成を示す回路図である。図中、2レベル方式の主
回転構成でなる従来装置を示す図4と同一の要素には同
一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、電気
車保護回路に三相交流電力を供給する電力変換系統の構
成が図4と構成を異にし、これ以外は図4に示す従来の
装置と同一に構成されている。
【0017】ここで、電気車保護回路に三相交流電力を
供給する系統には、従来のフィルタコンデンサ4の代わ
りに、容量が同一のフィルタコンデンサ4A,4Bの直
列接続回路が設けられている。また、フィルタコンデン
サ4A,4Bの直列接続回路の両端と、フィルタコンデ
ンサ4A,4Bの相互接続点とをそれぞれ入力端とする
CVCFインバータ9Aが従来のCVCFインバータ9
の代わりに設けられている。
供給する系統には、従来のフィルタコンデンサ4の代わ
りに、容量が同一のフィルタコンデンサ4A,4Bの直
列接続回路が設けられている。また、フィルタコンデン
サ4A,4Bの直列接続回路の両端と、フィルタコンデ
ンサ4A,4Bの相互接続点とをそれぞれ入力端とする
CVCFインバータ9Aが従来のCVCFインバータ9
の代わりに設けられている。
【0018】CVCFインバータ9Aは3レベル方式の
主回路構成としたもので、その詳細な構成を図2に示
す。同図において、フィルタコンデンサ4A,4Bの直
列接続回路の両端から導出される正電圧母線Pと、負電
圧母線Nとの間に耐圧が略等しいGTOサイリスタ
T11,T12,T41,T42の直列接続回路と、GTOサイ
リスタT21,T22,T51,T52の直列接続回路と、GT
OサイリスタT31,T32,T61,T62の直列接続回路と
が並列に接続されている。これらのGTOサイリスタT
11,T12,・・・,T61,T62にはそれぞれ還流用のダ
イオードD11,D12,・・・,D61,D62が逆並列に接
続されている。
主回路構成としたもので、その詳細な構成を図2に示
す。同図において、フィルタコンデンサ4A,4Bの直
列接続回路の両端から導出される正電圧母線Pと、負電
圧母線Nとの間に耐圧が略等しいGTOサイリスタ
T11,T12,T41,T42の直列接続回路と、GTOサイ
リスタT21,T22,T51,T52の直列接続回路と、GT
OサイリスタT31,T32,T61,T62の直列接続回路と
が並列に接続されている。これらのGTOサイリスタT
11,T12,・・・,T61,T62にはそれぞれ還流用のダ
イオードD11,D12,・・・,D61,D62が逆並列に接
続されている。
【0019】一方、フィルタコンデンサ4A,4Bの相
互接続点から中間電圧母線Mが導出され、この中間電圧
母線Mに還流用のダイオードD13、D23,D33の各アノ
ードが接続され、これら還流用のダイオードD13、
D23,D33のカソードがGTOサイリスタT11とT12の
相互接続点、GTOサイリスタT21とT22の相互接続
点、GTOサイリスタT31とT32の相互接続点にそれぞ
れ接続されている。また、中間電圧母線Mに還流用のダ
イオードD43、D53,D63の各カソードが接続され、こ
れら還流用のダイオードD43、D53,D63のアノードが
GTOサイリスタT41とT42の相互接続点、GTOサイ
リスタT51とT52の相互接続点、GTOサイリスタT61
とT62の相互接続点にそれぞれ接続されている。
互接続点から中間電圧母線Mが導出され、この中間電圧
母線Mに還流用のダイオードD13、D23,D33の各アノ
ードが接続され、これら還流用のダイオードD13、
D23,D33のカソードがGTOサイリスタT11とT12の
相互接続点、GTOサイリスタT21とT22の相互接続
点、GTOサイリスタT31とT32の相互接続点にそれぞ
れ接続されている。また、中間電圧母線Mに還流用のダ
イオードD43、D53,D63の各カソードが接続され、こ
れら還流用のダイオードD43、D53,D63のアノードが
GTOサイリスタT41とT42の相互接続点、GTOサイ
リスタT51とT52の相互接続点、GTOサイリスタT61
とT62の相互接続点にそれぞれ接続されている。
【0020】また、GTOサイリスタが4個直列接続さ
れた各中間点、すなわち、GTOサイリスタT12とT41
の相互接続点、GTOサイリスタT22とT51の相互接続
点、GTOサイリスタT32とT61の相互接続点がそれぞ
れ電気車保護回路に三相交流電力を供給する端子U,
V,Wに接続されている。端子U,V,Wは前述の切替
接触器8の切替接点を介して、図2においては、図示を
省略した三相交流フィルタ回路10に接続されている。
れた各中間点、すなわち、GTOサイリスタT12とT41
の相互接続点、GTOサイリスタT22とT51の相互接続
点、GTOサイリスタT32とT61の相互接続点がそれぞ
れ電気車保護回路に三相交流電力を供給する端子U,
V,Wに接続されている。端子U,V,Wは前述の切替
接触器8の切替接点を介して、図2においては、図示を
省略した三相交流フィルタ回路10に接続されている。
【0021】上記のように構成された本実施形態の動作
について、特に従来装置と構成を異にする部分を中心に
して以下に説明する。先ず、CVCFインバータ9Aが
正常である場合、前述した通り、直流1500Vの架線
からパンタグラフ1を介して集電された直流電圧は、そ
れぞれ断流器2とフィルタリアクトル3及びフィルタコ
ンデンサ4で構成される逆L−Cフィルタとを通して、
VVVFインバータ5a〜5dに供給され、さらに、断
流器2とフィルタリアクトル3及びフィルタコンデンサ
4A,4Bで構成される逆L−Cフィルタとを通してC
VCFインバータ9Aに供給される。このうち、VVV
Fインバータ5a〜5dはそれぞれ直流電力を交流電力
に変換して主電動機6a〜6dに供給し、CVCFイン
バータ9Aは直流電力を交流電力に変換し、三相交流フ
ィルタ回路10及び三相変圧器11を介して、電気車補
助回路に供給する。
について、特に従来装置と構成を異にする部分を中心に
して以下に説明する。先ず、CVCFインバータ9Aが
正常である場合、前述した通り、直流1500Vの架線
からパンタグラフ1を介して集電された直流電圧は、そ
れぞれ断流器2とフィルタリアクトル3及びフィルタコ
ンデンサ4で構成される逆L−Cフィルタとを通して、
VVVFインバータ5a〜5dに供給され、さらに、断
流器2とフィルタリアクトル3及びフィルタコンデンサ
4A,4Bで構成される逆L−Cフィルタとを通してC
VCFインバータ9Aに供給される。このうち、VVV
Fインバータ5a〜5dはそれぞれ直流電力を交流電力
に変換して主電動機6a〜6dに供給し、CVCFイン
バータ9Aは直流電力を交流電力に変換し、三相交流フ
ィルタ回路10及び三相変圧器11を介して、電気車補
助回路に供給する。
【0022】次に、CVCFインバータ9Aの異常時に
は、切替接触器8の接点がそれぞれ端子xから端子y側
に切替接続され、VVVFインバータ5dから定電圧定
周波数の三相交流電圧が出力され、三相交流フィルタ回
路10及び三相変圧器11を介して、図示省略の電気車
補助回路に供給される。
は、切替接触器8の接点がそれぞれ端子xから端子y側
に切替接続され、VVVFインバータ5dから定電圧定
周波数の三相交流電圧が出力され、三相交流フィルタ回
路10及び三相変圧器11を介して、図示省略の電気車
補助回路に供給される。
【0023】ところで、上述したVVVFインバータ5
a〜5dは主回路素子をスイッチングすることにより入
力直流電圧を0Vと1500Vの2通りのパターンで制
御する、いわゆる、2レベル方式の主回路構成になって
いるが、CVCFインバータ9Aは、入力直流電圧を0
Vと1500Vの他にその中間の電圧である750Vを
も含めた3通りのパターンで制御する、いわゆる、3レ
ベル方式の主回路構成になっている。この3レベル方式
のインバータは2レベル方式のインバータに対して高調
波の含有率が少ないため、リアクトル等で発生する磁気
騒音が低くなる利点がある。
a〜5dは主回路素子をスイッチングすることにより入
力直流電圧を0Vと1500Vの2通りのパターンで制
御する、いわゆる、2レベル方式の主回路構成になって
いるが、CVCFインバータ9Aは、入力直流電圧を0
Vと1500Vの他にその中間の電圧である750Vを
も含めた3通りのパターンで制御する、いわゆる、3レ
ベル方式の主回路構成になっている。この3レベル方式
のインバータは2レベル方式のインバータに対して高調
波の含有率が少ないため、リアクトル等で発生する磁気
騒音が低くなる利点がある。
【0024】次に、図2を参照して3レベル方式として
のCVCFインバータ9Aの概略動作を説明する。ここ
で、パンタグラフ1によって集電された1500Vの直
流点圧は容量の等しいフィルタコンデンサ4A,4Bに
よって分圧され、中間電圧母線Mに750Vが発生す
る。ここで、電気車補助回路に三相交流電圧を供給する
端子U,V,Wのうち、端子U及びVに着目する。い
ま、GTOサイリスタT11及びT12をオン状態とし、か
つ、GTOサイリスタT51をオン状態にすれば、端子V
から見て端子Uにはフィルタコンデンサ4Aの両端電圧
である+750Vが出力される。この時、負荷電流はフ
ィルタコンデンサ4Aの正極→GTOサイリスタT11→
GTOサイリスタT12→端子U→負荷回路→端子V、G
TOサイリスタT51→ダイオードD53→フィルタコンデ
ンサ4Aの負極の経路で流れる。続いて、GTOサイリ
スタT11及びT12をオン状態としたまま、GTOサイリ
スタT51及びT52をオン状態にすれば、端子Vから見て
端子Uにはフィルタコンデンサ4A,4Bの直列接続回
路の両端電圧である+1500Vが出力される。この
時、負荷電流はフィルタコンデンサ4Aの正極→GTO
サイリスタT11→GTOサイリスタT12→端子U→負荷
回路→端子V、GTOサイリスタT51→GTOサイリス
タT52→フィルタコンデンサ4Bの負極の経路で流れ
る。次に、GTOサイリスタT52をオフ状態にすること
により、端子Vから見て端子Uにフィルタコンデンサ4
Aの両端電圧である+750Vが出力され、上述した経
路で負荷電流が流れる。
のCVCFインバータ9Aの概略動作を説明する。ここ
で、パンタグラフ1によって集電された1500Vの直
流点圧は容量の等しいフィルタコンデンサ4A,4Bに
よって分圧され、中間電圧母線Mに750Vが発生す
る。ここで、電気車補助回路に三相交流電圧を供給する
端子U,V,Wのうち、端子U及びVに着目する。い
ま、GTOサイリスタT11及びT12をオン状態とし、か
つ、GTOサイリスタT51をオン状態にすれば、端子V
から見て端子Uにはフィルタコンデンサ4Aの両端電圧
である+750Vが出力される。この時、負荷電流はフ
ィルタコンデンサ4Aの正極→GTOサイリスタT11→
GTOサイリスタT12→端子U→負荷回路→端子V、G
TOサイリスタT51→ダイオードD53→フィルタコンデ
ンサ4Aの負極の経路で流れる。続いて、GTOサイリ
スタT11及びT12をオン状態としたまま、GTOサイリ
スタT51及びT52をオン状態にすれば、端子Vから見て
端子Uにはフィルタコンデンサ4A,4Bの直列接続回
路の両端電圧である+1500Vが出力される。この
時、負荷電流はフィルタコンデンサ4Aの正極→GTO
サイリスタT11→GTOサイリスタT12→端子U→負荷
回路→端子V、GTOサイリスタT51→GTOサイリス
タT52→フィルタコンデンサ4Bの負極の経路で流れ
る。次に、GTOサイリスタT52をオフ状態にすること
により、端子Vから見て端子Uにフィルタコンデンサ4
Aの両端電圧である+750Vが出力され、上述した経
路で負荷電流が流れる。
【0025】次に、GTOサイリスタT22をオン状態と
し、かつ、GTOサイリスタT41及びT42をオン状態に
すれば、端子Vから見て端子Uにはフィルタコンデンサ
4Bの両端電圧である−750Vが出力される。この
時、負荷電流はフィルタコンデンサ4Bの正極→ダイオ
ードD23→GTOサイリスタT22→端子V→負荷回路→
端子U→、GTOサイリスタT41→GTOサイリスタT
42→フィルタコンデンサ4Bの負極の経路で流れる。続
いて、GTOサイリスタT41及びT42をオン状態とした
まま、GTOサイリスタT21及びT22をオン状態にすれ
ば、端子Vから見て端子Uにはフィルタコンデンサ4
A,4Bの直列接続回路の両端電圧である−1500V
が出力される。この時、負荷電流はフィルタコンデンサ
4Aの正極→GTOサイリスタT21→GTOサイリスタ
T22→端子V→負荷回路→端子U→GTOサイリスタT
41→GTOサイリスタT42→フィルタコンデンサ4Bの
負極の経路で流れる。次に、GTOサイリスタT21をオ
フ状態にすることにより、上述したと同様に、端子Vか
ら見て端子Uにフィルタコンデンサ4Bの両端電圧であ
る−750Vが出力され、上述した経路で負荷電流が流
れる。
し、かつ、GTOサイリスタT41及びT42をオン状態に
すれば、端子Vから見て端子Uにはフィルタコンデンサ
4Bの両端電圧である−750Vが出力される。この
時、負荷電流はフィルタコンデンサ4Bの正極→ダイオ
ードD23→GTOサイリスタT22→端子V→負荷回路→
端子U→、GTOサイリスタT41→GTOサイリスタT
42→フィルタコンデンサ4Bの負極の経路で流れる。続
いて、GTOサイリスタT41及びT42をオン状態とした
まま、GTOサイリスタT21及びT22をオン状態にすれ
ば、端子Vから見て端子Uにはフィルタコンデンサ4
A,4Bの直列接続回路の両端電圧である−1500V
が出力される。この時、負荷電流はフィルタコンデンサ
4Aの正極→GTOサイリスタT21→GTOサイリスタ
T22→端子V→負荷回路→端子U→GTOサイリスタT
41→GTOサイリスタT42→フィルタコンデンサ4Bの
負極の経路で流れる。次に、GTOサイリスタT21をオ
フ状態にすることにより、上述したと同様に、端子Vか
ら見て端子Uにフィルタコンデンサ4Bの両端電圧であ
る−750Vが出力され、上述した経路で負荷電流が流
れる。
【0026】以上、端子U,V間の1サイクル分の電圧
の発生及び電流経路について説明したが、他の端子間の
電圧の発生及び電流経路は、順次隣りのアームの対応す
るGTOサイリスタを同様にオン、オフ制御することに
より説明でき、負の半サイクルにおいては中間電圧母線
Mから見て、反対側の対応するGTOサイリスタをオ
ン、オフ制御することにより説明できるので、以下、そ
の説明を省略する。
の発生及び電流経路について説明したが、他の端子間の
電圧の発生及び電流経路は、順次隣りのアームの対応す
るGTOサイリスタを同様にオン、オフ制御することに
より説明でき、負の半サイクルにおいては中間電圧母線
Mから見て、反対側の対応するGTOサイリスタをオ
ン、オフ制御することにより説明できるので、以下、そ
の説明を省略する。
【0027】ところで、このCVCFインバータ9Aの
異常時に、切替接触器8は制御用共通部7aに対してV
VVF制御部7bとCVCF制御部7cとを切替接続す
る。しかして、3レベル方式のCVCFインバータ9A
から2レベル方式のCVCFインバータに切替えられる
ことになる。このとき、3レベル方式のCVCFインバ
ータ9Aと同一の周波数でVVVFインバータ5dをオ
ン、オフ制御すると磁気騒音は当然のことながら大きく
なる。この実施形態では三相交流フィルタ回路10を構
成するリアクトルや三相変圧器11の温度上昇の許せる
限りスイッチング周波数を増大する方向に制御すること
により、磁気騒音の増大を抑えている。このように、磁
気騒音の増大を抑えたとしても、3レベル方式と比較し
て騒音レベルが若干増加する可能性があるものの、CV
CFインバータ9Aの異常時のみに限定されるため、そ
の影響は少ない。
異常時に、切替接触器8は制御用共通部7aに対してV
VVF制御部7bとCVCF制御部7cとを切替接続す
る。しかして、3レベル方式のCVCFインバータ9A
から2レベル方式のCVCFインバータに切替えられる
ことになる。このとき、3レベル方式のCVCFインバ
ータ9Aと同一の周波数でVVVFインバータ5dをオ
ン、オフ制御すると磁気騒音は当然のことながら大きく
なる。この実施形態では三相交流フィルタ回路10を構
成するリアクトルや三相変圧器11の温度上昇の許せる
限りスイッチング周波数を増大する方向に制御すること
により、磁気騒音の増大を抑えている。このように、磁
気騒音の増大を抑えたとしても、3レベル方式と比較し
て騒音レベルが若干増加する可能性があるものの、CV
CFインバータ9Aの異常時のみに限定されるため、そ
の影響は少ない。
【0028】また、CVCFインバータ9AからVVV
Fインバータ5dへの切替前後には制御方式が異なるた
め、保護動作に関しても、例えば、入力過電圧の保護設
定値がVVVF制御部7bを用いる時の2000Vから
CVCF制御部7cを用いるときに2400Vというよ
うに切替えるようにしている。すなわち、入力電圧が2
000Vの保護レベルを越えたことにより電気車駆動用
電動機が停止に至った場合でも、車内灯、空気調和機等
の動作を継続させることができる。
Fインバータ5dへの切替前後には制御方式が異なるた
め、保護動作に関しても、例えば、入力過電圧の保護設
定値がVVVF制御部7bを用いる時の2000Vから
CVCF制御部7cを用いるときに2400Vというよ
うに切替えるようにしている。すなわち、入力電圧が2
000Vの保護レベルを越えたことにより電気車駆動用
電動機が停止に至った場合でも、車内灯、空気調和機等
の動作を継続させることができる。
【0029】かくして、図1及び図2に示した第一の実
施形態によれば、複数台の電気車駆動電動機に供給する
複数台の主電力変換器を2レベル方式の主回路構成と
し、電気車補助回路に供給する補助電力変換器を3レベ
ル方式の主回路構成としたので、通常時のCVCFイン
バータの動作時の騒音を従来程度に抑えたまま、主電動
機駆動用のVVVFインバータの小形、軽量化を実現す
ることができる。
施形態によれば、複数台の電気車駆動電動機に供給する
複数台の主電力変換器を2レベル方式の主回路構成と
し、電気車補助回路に供給する補助電力変換器を3レベ
ル方式の主回路構成としたので、通常時のCVCFイン
バータの動作時の騒音を従来程度に抑えたまま、主電動
機駆動用のVVVFインバータの小形、軽量化を実現す
ることができる。
【0030】図3は本発明の第2の実施形態の構成を示
す回路図である。図中、図1と同一の要素には同一の符
号を付してその説明を省略する。ここでは、電気車保護
回路に切替接続されるVVVFインバータ5dの出力回
路に、フェライトコアを有するインダクタンスでなる高
調波除去用の誘導性フィルタ12を設けた点が構成上異
なっている。これによって、VVVFインバータ5dを
CVCFインバータとして制御した場合のスイッチング
周波数の違いによる高調波成分を除去することができ
る。
す回路図である。図中、図1と同一の要素には同一の符
号を付してその説明を省略する。ここでは、電気車保護
回路に切替接続されるVVVFインバータ5dの出力回
路に、フェライトコアを有するインダクタンスでなる高
調波除去用の誘導性フィルタ12を設けた点が構成上異
なっている。これによって、VVVFインバータ5dを
CVCFインバータとして制御した場合のスイッチング
周波数の違いによる高調波成分を除去することができ
る。
【0031】なお、上記の実施形態ではVVVFインバ
ータ5a〜5d及びCVCFインバータ9Aの主回路を
構成するスイッチング素子としてGTOサイリスタを用
いたが、GTOサイリスタの代わりにIGBTを用いる
こともできる。
ータ5a〜5d及びCVCFインバータ9Aの主回路を
構成するスイッチング素子としてGTOサイリスタを用
いたが、GTOサイリスタの代わりにIGBTを用いる
こともできる。
【0032】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、請
求項1に係る発明によれば、車両停止時においても、連
続的に電磁騒音を発生する電気車補助回路用の定電圧定
周波数型の補助電力変換器として主回路構成が3レベル
方式のものを採用したので、高調波含有率を低く抑える
ことにより低騒音化が図られ、その一方で複数台の電気
車駆動電動機に可変電圧可変周波数の交流電力を供給す
る複数台の主電力変換器として主回路構成が2レベル方
式のものを採用したので、回路構成が簡易化されるとと
もに、小形、軽量化をも満足させる電気車制御装置が得
られる。
求項1に係る発明によれば、車両停止時においても、連
続的に電磁騒音を発生する電気車補助回路用の定電圧定
周波数型の補助電力変換器として主回路構成が3レベル
方式のものを採用したので、高調波含有率を低く抑える
ことにより低騒音化が図られ、その一方で複数台の電気
車駆動電動機に可変電圧可変周波数の交流電力を供給す
る複数台の主電力変換器として主回路構成が2レベル方
式のものを採用したので、回路構成が簡易化されるとと
もに、小形、軽量化をも満足させる電気車制御装置が得
られる。
【0033】請求項2に係る発明によれば、予め定めら
れた1台の主電力変換器が可変電圧可変周波数の交流電
力に変換する第1の制御部と、定電圧定周波数の交流電
力に変換する第2の制御部とを備えているので、補助電
力変換器の故障等の異常時に即応できる効果もある。
れた1台の主電力変換器が可変電圧可変周波数の交流電
力に変換する第1の制御部と、定電圧定周波数の交流電
力に変換する第2の制御部とを備えているので、補助電
力変換器の故障等の異常時に即応できる効果もある。
【0034】請求項3に係る発明によれば、第2の制御
部は、電気車補助回路に切替接続されるときのスイッチ
ング周波数を、切替え前よりも高くするので、電磁騒音
を低減することができる。
部は、電気車補助回路に切替接続されるときのスイッチ
ング周波数を、切替え前よりも高くするので、電磁騒音
を低減することができる。
【0035】請求項4に係る発明によれば、電気車補助
回路に切替接続される主電力変換器の切替え後の保護セ
ット値を、切替え前に電気車駆動電動機用として機能し
ていた時の保護セット値に対して高い値に変更するの
で、電気車駆動用電動機が停止に至った場合でも、車内
灯、空気調和機等の動作を継続させることができる。
回路に切替接続される主電力変換器の切替え後の保護セ
ット値を、切替え前に電気車駆動電動機用として機能し
ていた時の保護セット値に対して高い値に変更するの
で、電気車駆動用電動機が停止に至った場合でも、車内
灯、空気調和機等の動作を継続させることができる。
【0036】請求項5に係る発明によれば、電気車補助
回路に切替接続される主電力変換器の出力経路に誘導性
のフィルタを接続したので、スイッチング周波数の違い
によるノイズの増大を抑える効果もある。
回路に切替接続される主電力変換器の出力経路に誘導性
のフィルタを接続したので、スイッチング周波数の違い
によるノイズの増大を抑える効果もある。
【図1】本発明の第1の実施形態の構成を示す回路図。
【図2】図1に示した実施形態の主要素の詳細な構成を
示す回路図。
示す回路図。
【図3】本発明の第2の実施形態の構成を示す回路図。
【図4】従来の電気車制御装置の構成を示す回路図。
1 パンタグラフ 2 断流器 3 フィルタリアクトル 4,4A,4B フィルタコンデンサ 5a〜5d 主電力変換器 6a〜6d 主電動機 7 制御部 8 切替接触器 9A 補助電力変換器 10 三相交流フィルタ回路 11 三相変圧器 12 誘導性フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H02M 7/5387 H02M 7/5387 Z H02P 7/63 302 H02P 7/63 302G (72)発明者 山 本 城 二 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内
Claims (5)
- 【請求項1】直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力
に変換して複数台の電気車駆動電動機に供給する複数台
の主電力変換器と、 直流電力を定電圧定周波数の交流電力に変換して電気車
補助回路に供給する補助電力変換器と、 前記補助電力変換器の異常時に、前記複数台の主電力変
換器のうちの予め定められた1台の前記主電力変換器
を、前記電気車駆動電動機から前記電気車補助回路に切
替接続する切替接続手段と、 を備え、前記複数台の主電力変換器は2レベル方式の主
回路構成とし、前記補助電力変換器は3レベル方式の主
回路構成としたことを特徴とする電気車制御装置。 - 【請求項2】予め定められた1台の前記主電力変換器
は、主電力変換器用として機能させる第1の制御部と補
助電力変換器用として機能させる第2の制御部とを有
し、前記切替接続手段はこの主電力変換器を前記電気車
補助回路に切替接続する場合に、前記第1の制御部から
前記第2の制御部に切替えることを特徴とする請求項1
に記載の電気車制御装置。 - 【請求項3】前記第2の制御部は、前記電気車補助回路
に切替接続される前記主電力変換器のスイッチング周波
数を、切替え前に制御されていた前記補助電力変換器の
スイッチング周波数よりも高いスイッチング周波数で制
御することを特徴とする請求項2に記載の電気車制御装
置。 - 【請求項4】前記電気車補助回路に切替接続される前記
主電力変換器の切替え後の保護セット値を、切替え前に
電気車駆動電動機用として機能していた時の保護セット
値よりも大きい値に変更することを特徴とする請求項1
ないし3のいずれかに記載の電気車制御装置。 - 【請求項5】前記電気車補助回路に切替接続される前記
主電力変換器の出力経路に誘導性のフィルタを接続した
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の
電気車制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9229867A JPH1169501A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 電気車制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9229867A JPH1169501A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 電気車制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1169501A true JPH1169501A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16898952
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9229867A Withdrawn JPH1169501A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 電気車制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1169501A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001251702A (ja) * | 2000-03-06 | 2001-09-14 | Toshiba Corp | 電気車制御装置 |
JP2004201500A (ja) * | 2004-03-15 | 2004-07-15 | Toshiba Transport Eng Inc | 電力変換装置 |
CN1308162C (zh) * | 2003-07-09 | 2007-04-04 | 株式会社东芝 | 电车控制装置 |
JP2007209200A (ja) * | 2007-05-14 | 2007-08-16 | Toshiba Corp | 電気車制御装置 |
CN100355175C (zh) * | 2002-05-13 | 2007-12-12 | 新田株式会社 | 室内功率分配系统 |
JP2009072027A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Toshiba Corp | 電気車用電源装置 |
EP2452848A4 (en) * | 2009-07-07 | 2016-10-05 | Toshiba Kk | ELECTRIC VEHICLE CONTROL DEVICE |
-
1997
- 1997-08-26 JP JP9229867A patent/JPH1169501A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001251702A (ja) * | 2000-03-06 | 2001-09-14 | Toshiba Corp | 電気車制御装置 |
JP2008245521A (ja) * | 2000-03-06 | 2008-10-09 | Toshiba Corp | 電気車制御装置 |
CN100355175C (zh) * | 2002-05-13 | 2007-12-12 | 新田株式会社 | 室内功率分配系统 |
CN1308162C (zh) * | 2003-07-09 | 2007-04-04 | 株式会社东芝 | 电车控制装置 |
JP2004201500A (ja) * | 2004-03-15 | 2004-07-15 | Toshiba Transport Eng Inc | 電力変換装置 |
JP2007209200A (ja) * | 2007-05-14 | 2007-08-16 | Toshiba Corp | 電気車制御装置 |
JP4594958B2 (ja) * | 2007-05-14 | 2010-12-08 | 株式会社東芝 | 電気車制御装置 |
JP2009072027A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Toshiba Corp | 電気車用電源装置 |
EP2452848A4 (en) * | 2009-07-07 | 2016-10-05 | Toshiba Kk | ELECTRIC VEHICLE CONTROL DEVICE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6930899B2 (en) | N-point-converter circuit | |
JP3723983B2 (ja) | 直列多重3相pwmサイクロコンバータ | |
JP3663455B2 (ja) | 太陽光電力変換装置 | |
JP4858937B2 (ja) | 発電電力の系統連系装置 | |
US5670851A (en) | Power conversion control system for plural electric motors and auxiliary circuit | |
JP2014100064A (ja) | コンバータ | |
WO2007129469A1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP7446932B2 (ja) | 電力変換装置およびスイッチ装置 | |
JPH09275674A (ja) | 電力変換装置 | |
JPH1169501A (ja) | 電気車制御装置 | |
US7202572B2 (en) | Generator/motor system and method of operating said system | |
US6125045A (en) | Power converter having first and second power conversion units with thyristors | |
JP3937236B2 (ja) | 直列多重3相pwmサイクロコンバータ装置および直列多重3相pwmサイクロコンバータ装置の運転方法および直列多重3相pwm電力変換装置 | |
EP4030616B1 (en) | Motor control system | |
JPH04334977A (ja) | 電力変換装置 | |
JP4069460B2 (ja) | 直列多重3相pwmサイクロコンバータ | |
JP2004007991A (ja) | 電気車の駆動装置 | |
JP2878725B2 (ja) | 電気車制御装置 | |
JP3177085B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP3170368B2 (ja) | インバータ装置 | |
JPH05260757A (ja) | 電動機駆動用インバータ装置 | |
JPH0731158A (ja) | 電力変換装置のスナバエネルギー回収回路 | |
JP7595378B2 (ja) | マルチ直流リンクを有する双方向直流/交流電力変換システム | |
US20250007423A1 (en) | Power converter, electrical machine unit and method for current conversion | |
JP2892982B2 (ja) | 電気車制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040602 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050808 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050812 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20050909 |