JP2000116031A - 電気車用電力変換装置の電圧制御回路 - Google Patents
電気車用電力変換装置の電圧制御回路Info
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- JP2000116031A JP2000116031A JP10277017A JP27701798A JP2000116031A JP 2000116031 A JP2000116031 A JP 2000116031A JP 10277017 A JP10277017 A JP 10277017A JP 27701798 A JP27701798 A JP 27701798A JP 2000116031 A JP2000116031 A JP 2000116031A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract
(57)【要約】
【課題】交流電気車の電力変換装置として１つの出力側
にバッテリーを接続したコンバータを使用した場合に、
入力停電時に他方の出力電圧の低下の割合を小さくする
ことにある。 【解決手段】電車線から取り入れた交流電力を２つの直
流電圧出力に変換する制御整流回路と矩形波インバータ
と１つの直流出力接続したバッテリー回路において、入
力の交流電圧の停電を検知して、制御整流回路の停止と
矩形波インバータの通流率を１から１未満に切替えるこ
とにより、バッテリーを接続していない他方の直流出力
電圧の低下の割合を小さくするよう構成したものであ
る。
にバッテリーを接続したコンバータを使用した場合に、
入力停電時に他方の出力電圧の低下の割合を小さくする
ことにある。 【解決手段】電車線から取り入れた交流電力を２つの直
流電圧出力に変換する制御整流回路と矩形波インバータ
と１つの直流出力接続したバッテリー回路において、入
力の交流電圧の停電を検知して、制御整流回路の停止と
矩形波インバータの通流率を１から１未満に切替えるこ
とにより、バッテリーを接続していない他方の直流出力
電圧の低下の割合を小さくするよう構成したものであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気車が無電圧区
間に進入した際の電気車用電力変換装置の電圧制御回路
に関するものである。
間に進入した際の電気車用電力変換装置の電圧制御回路
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】交流電気車の電力変換装置は、電車線か
ら変圧器を介して取り入れた交流電圧回路に接続した制
御整流回路と、この出力である直流電圧をスイッチング
素子を用いた矩形波インバータで交番電圧に変換し、変
圧器を介してこの変圧器の２次側、３次側各々に設けた
整流回路と、この出力である直流出力を供給する負荷と
から構成される交流−直流変換コンバータであり、この
制御整流回路は２次側の直流出力を所望の電圧となるよ
うに制御している。
ら変圧器を介して取り入れた交流電圧回路に接続した制
御整流回路と、この出力である直流電圧をスイッチング
素子を用いた矩形波インバータで交番電圧に変換し、変
圧器を介してこの変圧器の２次側、３次側各々に設けた
整流回路と、この出力である直流出力を供給する負荷と
から構成される交流−直流変換コンバータであり、この
制御整流回路は２次側の直流出力を所望の電圧となるよ
うに制御している。
【０００３】鉄道の交流電化区間では、電車線を一定間
隔毎に区分して各区分毎に変電所から給電するため、区
分間を通過する際は一定時間停電することになり、その
期間中は電力変換装置の制御整流回路を停止させ、制御
整流回路出力に並列に接続されたコンテ゛ンサに貯えられた電
荷と矩形波インバータの運転により、電力変換装置の出
力は継続する。
隔毎に区分して各区分毎に変電所から給電するため、区
分間を通過する際は一定時間停電することになり、その
期間中は電力変換装置の制御整流回路を停止させ、制御
整流回路出力に並列に接続されたコンテ゛ンサに貯えられた電
荷と矩形波インバータの運転により、電力変換装置の出
力は継続する。
【０００４】停電期間中は前述の通り、電力変換装置の
出力は継続するが、前記コンテ゛ンサの電荷の減少により出力
電圧は徐々に低下するため、大きな電圧低下が許されな
い負荷が接続された２次側直流出力回路にはバッテリー
を並列に接続している。
出力は継続するが、前記コンテ゛ンサの電荷の減少により出力
電圧は徐々に低下するため、大きな電圧低下が許されな
い負荷が接続された２次側直流出力回路にはバッテリー
を並列に接続している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】停電期間中、バッテリ
ーが接続された２次側直流出力の電圧は、バッテリーの
放電時の端子電圧まで低下した後に一定値に保たれる
が、それまでは前記コンデンサの電荷は両方の直流出力
側に供給されるために放出する電荷量が大きく、バッテ
リーを有しない３次側直流出力の電圧の低下もその分時
間が早くなる。
ーが接続された２次側直流出力の電圧は、バッテリーの
放電時の端子電圧まで低下した後に一定値に保たれる
が、それまでは前記コンデンサの電荷は両方の直流出力
側に供給されるために放出する電荷量が大きく、バッテ
リーを有しない３次側直流出力の電圧の低下もその分時
間が早くなる。
【０００６】この３次側直流出力電圧の低下の割合を小
さくし、電圧継続時間を長くするためには、前記コンデ
ンサの容量を増大すればよいが、質量と体積の増加に制
限を有する電気車用電力変換装置では実施が困難であっ
た。本発明は上述した点に鑑みて創案されたもので、そ
の目的とするところは、これらの課題を解消し、コンデ
ンサの容量を増大すること無しに電圧継続時間を長くす
る電気車用電力変換装置の電圧制御回路を提供するもの
である。
さくし、電圧継続時間を長くするためには、前記コンデ
ンサの容量を増大すればよいが、質量と体積の増加に制
限を有する電気車用電力変換装置では実施が困難であっ
た。本発明は上述した点に鑑みて創案されたもので、そ
の目的とするところは、これらの課題を解消し、コンデ
ンサの容量を増大すること無しに電圧継続時間を長くす
る電気車用電力変換装置の電圧制御回路を提供するもの
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】つまり、その目的を達成
するための手段は、 １．請求項１において、 電車線から変圧器を介して取り入れた交流電圧を直流電
圧に変換する制御整流回路と、該制御整流回路で得られ
た直流電圧にコンテ゛ンサと矩形波インバータを接続して設
け、該インバータ出力で１〜３次巻線を有する変圧器の
１次巻線を励磁し、該変圧器の２次、３次巻線には各々
整流回路と独立した負荷を設け、更に２次側の整流回路
負荷には並列にバッテリを接続するとともに、この２次
側電圧を前記制御整流回路へフィート゛ハ゛ックして２次側電圧
を定電圧制御する電気車用電力変換装置において、前記
交流電圧がある場合は矩形波インバータの通流率を１と
し、前記交流電圧が無い場合には該通流率を１未満とす
る信号パターンを設けて切り替えるよう構成したことを
特徴とする電気車用電力変換装置の電圧制御回路であ
る。
するための手段は、 １．請求項１において、 電車線から変圧器を介して取り入れた交流電圧を直流電
圧に変換する制御整流回路と、該制御整流回路で得られ
た直流電圧にコンテ゛ンサと矩形波インバータを接続して設
け、該インバータ出力で１〜３次巻線を有する変圧器の
１次巻線を励磁し、該変圧器の２次、３次巻線には各々
整流回路と独立した負荷を設け、更に２次側の整流回路
負荷には並列にバッテリを接続するとともに、この２次
側電圧を前記制御整流回路へフィート゛ハ゛ックして２次側電圧
を定電圧制御する電気車用電力変換装置において、前記
交流電圧がある場合は矩形波インバータの通流率を１と
し、前記交流電圧が無い場合には該通流率を１未満とす
る信号パターンを設けて切り替えるよう構成したことを
特徴とする電気車用電力変換装置の電圧制御回路であ
る。
【０００８】２．請求項２において、 矩形波インバータの通流率が１の場合は２次側電圧を所
望の電圧となるよう制御整流回路を運転し、該通流率が
１未満の場合は２次側電圧がバッテリの放電時の端子電
圧より低くなるよう信号パターンの通流率を設定するよ
う構成した請求項１記載の電気車用電力変換装置の電圧
制御回路である。
望の電圧となるよう制御整流回路を運転し、該通流率が
１未満の場合は２次側電圧がバッテリの放電時の端子電
圧より低くなるよう信号パターンの通流率を設定するよ
う構成した請求項１記載の電気車用電力変換装置の電圧
制御回路である。
【０００９】すなわち、本発明による電力変換装置の電
圧制御回路は、入力の交流電圧回路に接続した入力電圧
有無検出器と、該電力変換装置の矩形波インバータを駆
動する信号として通流率１すなわち導通角が180°の信
号パターンと、通流率１未満すなわち180°未満の信号
パターンを有し、交流電圧の有無を判別して該電力変換
装置の制御整流回路の運転停止を切替えると同時に、矩
形波インバータの信号パターンを切替えることを特徴と
するものである。
圧制御回路は、入力の交流電圧回路に接続した入力電圧
有無検出器と、該電力変換装置の矩形波インバータを駆
動する信号として通流率１すなわち導通角が180°の信
号パターンと、通流率１未満すなわち180°未満の信号
パターンを有し、交流電圧の有無を判別して該電力変換
装置の制御整流回路の運転停止を切替えると同時に、矩
形波インバータの信号パターンを切替えることを特徴と
するものである。
【００１０】また、本発明による電力変換装置の電圧制
御回路は、前記の機能により、入力の交流電圧がある場
合は該電力変換装置の制御整流回路を運転して２次側直
流出力電圧を定電圧制御し、矩形波インバータは通流率
１のパターンで運転する。入力の交流電圧が無い場合は
制御整流回路を停止して該定電圧制御をやめ、矩形波イ
ンバータの通流率は１未満のパターンに切替え、交流電
圧が存在し、制御整流回路を運転した時に、２次側直流
出力電圧が、接続されているバッテリーの放電時の端子
電圧より低くなる１未満の通流率を設定することを特徴
とする。
御回路は、前記の機能により、入力の交流電圧がある場
合は該電力変換装置の制御整流回路を運転して２次側直
流出力電圧を定電圧制御し、矩形波インバータは通流率
１のパターンで運転する。入力の交流電圧が無い場合は
制御整流回路を停止して該定電圧制御をやめ、矩形波イ
ンバータの通流率は１未満のパターンに切替え、交流電
圧が存在し、制御整流回路を運転した時に、２次側直流
出力電圧が、接続されているバッテリーの放電時の端子
電圧より低くなる１未満の通流率を設定することを特徴
とする。
【００１１】本発明による電力変換装置の電圧制御回路
は、前記のように構成されているので、交流入力電圧が
停電した場合は、制御整流回路を停止すると同時に矩形
波インバータの通流率が１未満に切替わり、２次側直流
出力電圧がバッテリーの放電時の端子電圧より低くなる
ので、前記コンデンサより２次側にはエネルギーは供給
されず、該出力に接続された負荷への電流は即時に全て
バッテリーから供給されることになるため、該電力変換
装置に内蔵する前記コンデンサの電荷が２次側直流出力
に放出することを阻止出来、前記コンデンサの電荷の全
てを３次側直流出力に供給することになり、前記コンデ
ンサの容量を増大することと同等になり、該直流出力電
圧の低下の割合を小さくすることができる。以下、本発
明の一実施例を、図面に基づいて詳述する。
は、前記のように構成されているので、交流入力電圧が
停電した場合は、制御整流回路を停止すると同時に矩形
波インバータの通流率が１未満に切替わり、２次側直流
出力電圧がバッテリーの放電時の端子電圧より低くなる
ので、前記コンデンサより２次側にはエネルギーは供給
されず、該出力に接続された負荷への電流は即時に全て
バッテリーから供給されることになるため、該電力変換
装置に内蔵する前記コンデンサの電荷が２次側直流出力
に放出することを阻止出来、前記コンデンサの電荷の全
てを３次側直流出力に供給することになり、前記コンデ
ンサの容量を増大することと同等になり、該直流出力電
圧の低下の割合を小さくすることができる。以下、本発
明の一実施例を、図面に基づいて詳述する。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１はサイリスタを使用した制御
整流回路と、スイッチング素子のＩＧＢＴを使用した矩
形波インバータで構成した電力変換装置の電圧制御回路
の一実施例を示す回路図である。図１において、電車線
１から変圧器２を介して取り入れた交流電圧３には、サ
イリスタによる制御整流回路４が接続され、この制御整
流回路４の出力には並列にコンデンサ５が接続され、直
列にＩＧＢＴを使用した矩形波インバータ６が接続され
ている。さらに、矩形波インバータ６の出力により１〜
３次巻線を有する変圧器７の１次側を励磁し、２次、３
次巻線には各々整流回路８、整流回路９及び平滑用のフ
ィルタ１０、フィルタ１１を接続して直流電圧に変換し
て負荷１２及び負荷１３に電流を供給すると共に、負荷
１２には並列にバッテリー１４を接続している。
整流回路と、スイッチング素子のＩＧＢＴを使用した矩
形波インバータで構成した電力変換装置の電圧制御回路
の一実施例を示す回路図である。図１において、電車線
１から変圧器２を介して取り入れた交流電圧３には、サ
イリスタによる制御整流回路４が接続され、この制御整
流回路４の出力には並列にコンデンサ５が接続され、直
列にＩＧＢＴを使用した矩形波インバータ６が接続され
ている。さらに、矩形波インバータ６の出力により１〜
３次巻線を有する変圧器７の１次側を励磁し、２次、３
次巻線には各々整流回路８、整流回路９及び平滑用のフ
ィルタ１０、フィルタ１１を接続して直流電圧に変換し
て負荷１２及び負荷１３に電流を供給すると共に、負荷
１２には並列にバッテリー１４を接続している。
【００１３】又、整流器８の出力電圧は電圧検出器１５
によりフィードバックされ、ゲート制御回路１６により
制御整流回路４のサイリスタが適当な位相で点弧され
る。矩形波インバータ６のＩＧＢＴはその通流率が１、
すなわち導電角αが１８０°となる信号パターン１７又
は通流率が１未満、すなわち導電角αが１８０°以下と
なる信号パターン１８のいづれでも動作可能で有り、切
替えを行うことができる。一方、交流電圧３には電圧の
有無を検出する電圧有無検出器１９を接続して、交流電
圧の有無により制御整流回路４の運転と停止、信号パタ
ーン１７と信号パターン１８の切替えを行なえるように
している。
によりフィードバックされ、ゲート制御回路１６により
制御整流回路４のサイリスタが適当な位相で点弧され
る。矩形波インバータ６のＩＧＢＴはその通流率が１、
すなわち導電角αが１８０°となる信号パターン１７又
は通流率が１未満、すなわち導電角αが１８０°以下と
なる信号パターン１８のいづれでも動作可能で有り、切
替えを行うことができる。一方、交流電圧３には電圧の
有無を検出する電圧有無検出器１９を接続して、交流電
圧の有無により制御整流回路４の運転と停止、信号パタ
ーン１７と信号パターン１８の切替えを行なえるように
している。
【００１４】次に、図１の動作について説明する。交流
電圧３がある場合は電圧有無検出器１９が電圧有りと検
出し、ゲート制御回路１６により制御整流回路４のサイ
リスタを適当な位相で点弧して、フィルタ１０の出力部
電圧を定電圧制御する。この場合、矩形波インバータは
通流率１である信号パターン１７で動作している。
電圧３がある場合は電圧有無検出器１９が電圧有りと検
出し、ゲート制御回路１６により制御整流回路４のサイ
リスタを適当な位相で点弧して、フィルタ１０の出力部
電圧を定電圧制御する。この場合、矩形波インバータは
通流率１である信号パターン１７で動作している。
【００１５】交流電圧３が停電した場合は、電圧有無検
出器１９がこれを検知し、ゲート制御回路１６の信号を
オフして制御整流回路４を停止させ、同時に矩形波イン
バータの動作を通流率１未満の信号パターン１８に切替
える。次に、請求項２においては、信号パターン１８の
実際の通流率を交流電圧３の停電直後の整流回路８の出
力電圧の平均値、すなわちフィルタ１０の出力部電圧が
バッテリー１４の放電時の端子電圧より低くなるように
設定しておく。一例として、フィルタ１０の出力部電圧
を１００Ｖに定電圧制御し、バッテリー１４の放電時の
端子電圧が９０Ｖである場合、信号パターン１８の実際
の通流率を０．８と設定しておけば、交流電圧３の停電
直後のフィルタ１０の出力部電圧は１００×０．８で算
出される値、すなわち８０Ｖとなり、バッテリー１４の
放電時の端子電圧９０Ｖより低くなる。この場合、交流
電圧３の停電直後負荷１２へ流れる電流は全てバッテリ
ー１４より供給され、コンデンサ５に蓄積された電荷の
全てを３次側直流出力の負荷１３に供給することにな
り、負荷１３の両端電圧の低下は本電圧制御回路を実施
しない場合と比較して割合が小さくなる。
出器１９がこれを検知し、ゲート制御回路１６の信号を
オフして制御整流回路４を停止させ、同時に矩形波イン
バータの動作を通流率１未満の信号パターン１８に切替
える。次に、請求項２においては、信号パターン１８の
実際の通流率を交流電圧３の停電直後の整流回路８の出
力電圧の平均値、すなわちフィルタ１０の出力部電圧が
バッテリー１４の放電時の端子電圧より低くなるように
設定しておく。一例として、フィルタ１０の出力部電圧
を１００Ｖに定電圧制御し、バッテリー１４の放電時の
端子電圧が９０Ｖである場合、信号パターン１８の実際
の通流率を０．８と設定しておけば、交流電圧３の停電
直後のフィルタ１０の出力部電圧は１００×０．８で算
出される値、すなわち８０Ｖとなり、バッテリー１４の
放電時の端子電圧９０Ｖより低くなる。この場合、交流
電圧３の停電直後負荷１２へ流れる電流は全てバッテリ
ー１４より供給され、コンデンサ５に蓄積された電荷の
全てを３次側直流出力の負荷１３に供給することにな
り、負荷１３の両端電圧の低下は本電圧制御回路を実施
しない場合と比較して割合が小さくなる。
【００１６】以上はサイリスタとＩＧＢＴを用いた場合
の例であるが、ＧＴＯやトランジなど他の素子を用いた
場合でも応用可能である。又、信号パターンや信号パタ
ーンの切替えがコンピュータのソフトウエアでも実現可
能であることは言うまでもない。
の例であるが、ＧＴＯやトランジなど他の素子を用いた
場合でも応用可能である。又、信号パターンや信号パタ
ーンの切替えがコンピュータのソフトウエアでも実現可
能であることは言うまでもない。
【００１７】なお、図１においてフィルタ１１の出力部
分にＰＷＭインバータやチョッパ装置等、定電圧制御機
能を有した回路を付加すれば、負荷１３の両端電圧の低
下の割合は、更に小さくすることが可能である。
分にＰＷＭインバータやチョッパ装置等、定電圧制御機
能を有した回路を付加すれば、負荷１３の両端電圧の低
下の割合は、更に小さくすることが可能である。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、交
流電気車に搭載された電力変換装置において、電車線の
給電区分間を通過して停電した際に、バッテリーが接続
されていない負荷の直流電圧の低下の割合を小さくで
き、実用上、極めて有用性の高いものである。
流電気車に搭載された電力変換装置において、電車線の
給電区分間を通過して停電した際に、バッテリーが接続
されていない負荷の直流電圧の低下の割合を小さくで
き、実用上、極めて有用性の高いものである。
【図１】図１は本発明の一実施例を示す回路図である。
１ 電車線 ２ 変圧器 ３ 交流電圧 ４ 制御整流回路 ５ コンデンサ ６ 矩形波インバータ ７ １〜３次巻線を有する変圧器 ８ 整流回路 ９ 整流回路 １０ フィルタ １１ フィルタ １２ 負荷 １３ 負荷 １４ バッテリー １５ 電圧検出器 １６ ゲート制御回路 １７ 信号パターン １８ 信号パターン １９ 電圧有無検出器
Claims (2)
- 【請求項１】 電車線から変圧器を介して取り入れた交
流電圧を直流電圧に変換する制御整流回路と、該制御整
流回路で得られた直流電圧にコンテ゛ンサと矩形波インバータ
を接続して設け、該インバータ出力で１〜３次巻線を有
する変圧器の１次巻線を励磁し、該変圧器の２次、３次
巻線には各々整流回路と独立した負荷を設け、更に２次
側の整流回路負荷には並列にバッテリを接続するととも
に、この２次側電圧を前記制御整流回路へフィート゛ハ゛ックし
て２次側電圧を定電圧制御する電気車用電力変換装置に
おいて、前記交流電圧がある場合は矩形波インバータの
通流率を１とし、前記交流電圧が無い場合には該通流率
を１未満とする信号パターンを設けて切り替えるよう構
成したことを特徴とする電気車用電力変換装置の電圧制
御回路。 - 【請求項２】 前記矩形波インバータの通流率が１の場
合は２次側電圧を所望の電圧となるよう制御整流回路を
運転し、該通流率が１未満の場合は２次側電圧がバッテ
リの放電時の端子電圧より低くなるよう信号パターンの
通流率を設定するよう構成した請求項１記載の電気車用
電力変換装置の電圧制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10277017A JP2000116031A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 電気車用電力変換装置の電圧制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10277017A JP2000116031A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 電気車用電力変換装置の電圧制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000116031A true JP2000116031A (ja) | 2000-04-21 |
Family
ID=17577621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10277017A Pending JP2000116031A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 電気車用電力変換装置の電圧制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000116031A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2123485A1 (de) | 2008-05-17 | 2009-11-25 | Continental Aktiengesellschaft | Fahrzeugluftreifen |
-
1998
- 1998-09-30 JP JP10277017A patent/JP2000116031A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2123485A1 (de) | 2008-05-17 | 2009-11-25 | Continental Aktiengesellschaft | Fahrzeugluftreifen |
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