JP2000343987A - 電力回生インバータの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定な電力回生制御を可能とし、信頼性を向
上させる。 【解決手段】 電気車の回生電力を電力系統に回生する
電力回生インバータ６において、電気車の回生制動によ
ってき電線電圧Ｅｄが一定値以上，回生電流Ｉｄが一定
値以上の少なくとも一方の条件が成立する場合は電力回
生インバータ６を運転し、き電線電圧が一定値以下で、
かつ回生電流が一定値以下になる場合は電力回生インバ
ータ６を停止させることで、き電線電圧Ｅｄだけに着目
する従来方式よりも安定性を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電気車からの回
生電力を電力系統に回生する電力回生インバータの制御
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２に電力回生インバータが設置される
電力系統例図を示す。同図において、１，８は電力系
統、２，７，９は変圧器、３は整流器、４はき電線、５
は直流電車、６は電力回生インバータ、１４はリアクト
ルである。すなわち、同図には直流電車５の力行電力を
電力系統１から供給するための整流器３と、直流電車５
からの回生電力を電力系統８に回生する電力回生インバ
ータ６とが示されている。電力系統１から直流電車５へ
電力を供給する場合、電力系統１から変圧器２を介し整
流器３で交流から直流に変換し、き電線４を介して直流
電車５へ直流電力を供給する。

【０００３】直流電車５では図３のように，き電線４か
らの直流電力をパンタグラフ１０，コンデンサ１１を介
して電力変換器１２をインバータ動作させることによ
り、モータ１３を駆動する。また、直流電車５が減速す
る場合はモータ１３を発電動作させ、電力変換器１２を
整流器動作させて、き電線４に電力を回生する（回生ブ
レーキ）。

【０００４】ここで、直流電車５からの回生電力は他の
直流電車に供給されることが多いが、他の直流電車が電
力を必要としない場合は、この回生電力によって直流電
圧が上昇することで回生ブレーキ失効となり問題となる
ため、電力回生インバータ６で交流に変換し、変圧器７
を介して電力系統８に回生する。

【０００５】図４,図５に電力回生インバータの構成例
を示す。図４はサイリスタ１５ａ〜１５ｂで構成された
他励式インバータの例であり、また、図５はＧＴＯやＩ
ＧＢＴのような自己消弧型半導体素子２２ａ〜２２ｂ、
ダイオード２３ａ〜２３ｆおよびコンデンサ２４等で構
成された自励式インバータの例である。

【０００６】電力回生インバータの制御回路例を図６に
示す。同図は、電力回生インバータが自励式インバータ
の場合の制御回路例である。ここで、電力系統１から直
流電車５に電力を供給している場合は、調節器３４を零
ホールドして電力回生インバータ６を停止している。次
に、直流電車５の回生電力を電力系統８に回生する場合
は、直流電車５の回生ブレーキによりき電電圧Ｅｄが上
昇し運転開始電圧Ｅｄｏｎに達すると、電力回生インバ
ータ６は運転を開始し、調節器３４の零ホールドを解除
して、直流電圧がＥｄ^*となるような出力電流指令値Ｉ^*
を演算することで、直流電車５からの回生電力を電力系
統８に回生する。そして、直流電車５からの回生電力が
なくなり、き電電圧ＥｄがＥｄｏｎ以下になると、調節
器３４を零ホールドして電力回生インバータ６は停止す
ることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図６のリアクトル１４
は、電力回生インバータの内部短絡事故時の電流変化率
（ｄｉ／ｄｔ）を抑制するとともに、入力フィルタとし
て設けられているため、電力回生インバータの運転停止
はき電電圧Ｅｄで制御し、電力回生インバータはＥｄｉ
を制御することになる。このように、制御対象であるき
電電圧と制御するＥｄｉはリアクトルを介することで同
値にはならず、回生電流によってはき電電圧Ｅｄが運転
開始電圧Ｅｄｏｎより高くなったり、低くなったりする
ことがあり、電力回生インバータ６は回生電流があるに
も関わらず停止することがあり、安定に電力系統８に回
生することができないという問題がある。したがって、
この発明の課題は電力回生時の動作を安定に行ない得る
ようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明では、電気車からの回生電力を電力系
統に回生する電力回生インバータを制御するに当たり、
前記電気車の回生制動によってき電線電圧が一定値以上
になるか、または回生電流が一定値以上になった時は電
力回生インバータを運転させ、き電線電圧が一定値以下
で、かつ回生電流が一定値以下になった時は電力回生イ
ンバータを停止させるように制御することを特徴とす
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施の形態を示
す構成図である。同図からも明らかなように、図６に示
すものに対しコンパレータ３６、オア（ＯＲ）回路３
７、電流検出器３８および設定器３９等を付加して構成
される。すなわち、電流検出器３８で回生電流Ｉｄを検
出し、これをコンパレータ３６において、設定器３９に
設定された設定値Ｉｄｏｎと大小比較するとともに、電
圧検出器３１でき電電圧Ｅｄを検出し、これをコンパレ
ータ３５において、設定器３３に設定された設定値Ｅｄ
ｏｎと大小比較し、これらの比較結果をＯＲ回路３７に
入力して運転指令を演算する。ここでは、回生電流Ｉｄ
が設定値Ｉｄｏｎより大きい場合は“Ｈ”を、き電電圧
Ｅｄが設定値Ｅｄｏｎより大きい場合は“Ｈ”をそれぞ
れ出力し、電力回生インバータ６は“Ｈ”で運転、
“Ｌ”で停止するものとする。

【００１０】したがって、検出された回生電流Ｉｄが設
定値Ｉｄｏｎより大きい、検出されたき電電圧Ｅｄが設
定値Ｅｄｏｎより大きい、の少なくとも一方が成立すれ
ば、ＯＲ回路３７により運転指令が演算され、調節器３
４の零ホールドを解除して運転することで、直流電圧Ｅ
ｄがＥｄ^*となるように制御され、たとえき電電圧Ｅｄ
が設定値Ｅｄｏｎ以下となっても、ＯＲ回路３７にて運
転指令が演算される限りは、運転が継続される。そし
て、回生電流Ｉｄが設定値Ｉｄｏｎより小さい、検出さ
れたき電電圧Ｅｄが設定値Ｅｄｏｎより小さい、の双方
がともに成立すれば調節器３４を零ホールドして停止す
ることになる。このように、電力回生インバータ６の運
転，停止をき電電圧と回生電流にもとづき制御すること
により、回生電力を安定に電力系統８に回生することが
可能となる。

【００１１】

【発明の効果】この発明によれば、電力回生インバータ
の運転，停止をき電電圧と回生電流にもとづき制御する
ようにしたので、回生電流があるにも関わらず電力回生
インバータ６を停止させるような不都合を回避すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示す構成図である。

【図２】電力回生インバータシステムの一般的な例を示
す構成図である。

【図３】従来の直流電車の例を示す概要図である。

【図４】電力回生インバータの一般的な例を示す回路図
である。

【図５】電力回生インバータの別の一般的な例を示す回
路図である。

【図６】従来の電力回生インバータの制御回路例を示す
構成図である。

【符号の説明】

１，８…電力系統、２，７，９…変圧器、１０…パンタ
グラフ、３…整流器、４…き電線、５…直流電車、６…
電力回生インバータ、６ａ…他励式インバータ、６ｂ…
自励式インバータ、１１，２４…コンデンサ、１２…電
力変換器、１３…モータ、１４…リアクトル、１５ａ〜
１５ｂ…サイリスタ、２２ａ〜２２ｂ…自己消弧型半導
体素子、２３ａ〜２３ｆ…ダイオード、３０，３１…直
流電圧検出器、３２…減算器、３３，３９…設定器、３
４…調節器、３５，３６…コンパレータ、３７…オア
（ＯＲ）回路、３８…電流検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気車からの回生電力を電力系統に回生
   する電力回生インバータを制御するに当たり、 前記電気車の回生制動によってき電線電圧が一定値以上
   になるか、または回生電流が一定値以上になった時は電
   力回生インバータを運転させ、き電線電圧が一定値以下
   で、かつ回生電流が一定値以下になった時は電力回生イ
   ンバータを停止させるように制御することを特徴とする
   電力回生インバータの制御方法。