JP2002159102A - 電気車制御装置 - Google Patents
電気車制御装置Info
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- 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
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- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、正側出力端子・負側出力端子を備
え、中性点接地された直流電源を使用した可変電圧可変
周波数インバータで交流電動機を制御する構成において
も、その可変電圧可変周波数インバータ内の直流ライン
地絡及び交流電動機側の地絡を安定して確実に検出する
ことを目的とする。 【解決手段】 可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ内
の直流ライン地絡時に接地抵抗４ｂを介して流れる地絡
電流と通常時に可変電圧可変周波数インバータ１０Ａの
正側又は負側に流れる入力直流電源との差を検出する直
流側地絡検出手段１８を有することを特徴とする。
え、中性点接地された直流電源を使用した可変電圧可変
周波数インバータで交流電動機を制御する構成において
も、その可変電圧可変周波数インバータ内の直流ライン
地絡及び交流電動機側の地絡を安定して確実に検出する
ことを目的とする。 【解決手段】 可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ内
の直流ライン地絡時に接地抵抗４ｂを介して流れる地絡
電流と通常時に可変電圧可変周波数インバータ１０Ａの
正側又は負側に流れる入力直流電源との差を検出する直
流側地絡検出手段１８を有することを特徴とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気車の駆動用電
動機を制御する電気車制御装置に関する。
動機を制御する電気車制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４（ａ）は、電気車制御装置の第１の
従来技術を示している。変電所１内の直流電源２には正
側出力端子３が備えられ、その直流電力供給系統は正側
ラインとゼロＶラインで行われるようになっている。こ
の直流電源２からの直流出力を入力直流電力とする可変
電圧可変周波数インバータ６には、遮断器８、フィルタ
リアクトル９、フィルタコンデンサ１１、自己消弧型半
導体素子１２を使用したインバータ本体部が備えられて
いる。１４は断流器、１５は充電抵抗器、１６は充電接
触器である。そして、直流架線より集電器５を介して集
電された直流電源２からの直流電力が、遮断器８、フィ
ルタリアクトル９を介してインバータ本体部へ供給さ
れ、可変電圧可変周波数の交流電力に変換されて誘導電
動機又はリニア誘導電動機（ＬＩＭ）からなる交流電動
機１７を制御するようになっている。
従来技術を示している。変電所１内の直流電源２には正
側出力端子３が備えられ、その直流電力供給系統は正側
ラインとゼロＶラインで行われるようになっている。こ
の直流電源２からの直流出力を入力直流電力とする可変
電圧可変周波数インバータ６には、遮断器８、フィルタ
リアクトル９、フィルタコンデンサ１１、自己消弧型半
導体素子１２を使用したインバータ本体部が備えられて
いる。１４は断流器、１５は充電抵抗器、１６は充電接
触器である。そして、直流架線より集電器５を介して集
電された直流電源２からの直流電力が、遮断器８、フィ
ルタリアクトル９を介してインバータ本体部へ供給さ
れ、可変電圧可変周波数の交流電力に変換されて誘導電
動機又はリニア誘導電動機（ＬＩＭ）からなる交流電動
機１７を制御するようになっている。
【０００３】このような電気車制御装置において、いま
可変電圧可変周波数インバータ６内の主回路で地絡が発
生した場合は直接ゼロＶラインと接触し正側出力端子３
からの短絡電流で遮断器８を開き、装置を保護するよう
になっている。
可変電圧可変周波数インバータ６内の主回路で地絡が発
生した場合は直接ゼロＶラインと接触し正側出力端子３
からの短絡電流で遮断器８を開き、装置を保護するよう
になっている。
【０００４】図４（ｂ）は、電気車制御装置の第２の従
来技術を示している。この従来技術では、直流電源２と
して正側出力端子３ａ、負側出力端子３ｂを備え、この
正側出力端子３ａ及び負側出力端子３ｂから接地抵抗４
ａ，４ｂを介して中性点接地された構成のものが用いら
れている。これに対応して可変電圧可変周波数インバー
タ７の入力側も、正・負の直流ライン間に接地コンデン
サ１３ａ，１３ｂが接続され、接続中点が接地されてい
る。
来技術を示している。この従来技術では、直流電源２と
して正側出力端子３ａ、負側出力端子３ｂを備え、この
正側出力端子３ａ及び負側出力端子３ｂから接地抵抗４
ａ，４ｂを介して中性点接地された構成のものが用いら
れている。これに対応して可変電圧可変周波数インバー
タ７の入力側も、正・負の直流ライン間に接地コンデン
サ１３ａ，１３ｂが接続され、接続中点が接地されてい
る。
【０００５】この構成の直流電源を使用する可変電圧可
変周波数インバータ７においては、地絡したときの電流
は微小であり、且つ可変電圧可変周波数インバータ７出
力については自己消弧型半導体素子１２のオン・オフに
て、この地絡電流発生が左右されるため地絡検出が困難
である。
変周波数インバータ７においては、地絡したときの電流
は微小であり、且つ可変電圧可変周波数インバータ７出
力については自己消弧型半導体素子１２のオン・オフに
て、この地絡電流発生が左右されるため地絡検出が困難
である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の正側出力端子、
負側出力端子を備え、この正側出力端子及び負側出力端
子から接地抵抗を介して中性点接地された直流電源を使
用した可変電圧可変周波数インバータで交流電動機を制
御する構成の電気車制御装置では、地絡したときの電流
は微小であり且つ、その地絡電流は自己消弧型半導体素
子のオン・オフに左右されるため地絡検出が困難である
という問題点があった。
負側出力端子を備え、この正側出力端子及び負側出力端
子から接地抵抗を介して中性点接地された直流電源を使
用した可変電圧可変周波数インバータで交流電動機を制
御する構成の電気車制御装置では、地絡したときの電流
は微小であり且つ、その地絡電流は自己消弧型半導体素
子のオン・オフに左右されるため地絡検出が困難である
という問題点があった。
【０００７】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
正側出力端子・負側出力端子を備え、この出力端子から
接地抵抗を介して中性点接地された直流電源を使用した
可変電圧可変周波数インバータで交流電動機を制御する
構成においても、その可変電圧可変周波数インバータ内
の直流ライン地絡及び交流電動機側の地絡を安定して確
実に検出することができ、地絡の多重化を防いで変電所
の停止等といった鉄道運用上に大きな支障の発生するの
を未然に防止することができる電気車制御装置を提供す
ることを目的とする。
正側出力端子・負側出力端子を備え、この出力端子から
接地抵抗を介して中性点接地された直流電源を使用した
可変電圧可変周波数インバータで交流電動機を制御する
構成においても、その可変電圧可変周波数インバータ内
の直流ライン地絡及び交流電動機側の地絡を安定して確
実に検出することができ、地絡の多重化を防いで変電所
の停止等といった鉄道運用上に大きな支障の発生するの
を未然に防止することができる電気車制御装置を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、正側出力端子及び負側出力
端子を備え、この正側出力端子及び負側出力端子から接
地抵抗を介して中性点接地された直流電源の直流出力を
入力直流電力とする可変電圧可変周波数インバータによ
り駆動用の交流電動機を制御する電気車制御装置におい
て、前記可変電圧可変周波数インバータ内の直流ライン
地絡時に前記接地抵抗を介して流れる地絡電流と通常時
に前記可変電圧可変周波数インバータの正側又は負側に
流れる入力直流電流との差を検出する直流側地絡検出手
段を有することを要旨とする。この構成により、正側出
力端子・負側出力端子を備え、この出力端子から接地抵
抗を介して中性点接地された直流電源を使用した可変電
圧可変周波数インバータ内で、その直流ラインが地絡し
た場合、地絡電流は正側出力端子から直流側地絡検出手
段を介して接地点に流れ、接地抵抗を経由して負側出力
端子に戻る。したがって、直流側地絡検出手段の出力に
より可変電圧可変周波数インバータ内の直流ライン地絡
が検出される。
に、請求項１記載の発明は、正側出力端子及び負側出力
端子を備え、この正側出力端子及び負側出力端子から接
地抵抗を介して中性点接地された直流電源の直流出力を
入力直流電力とする可変電圧可変周波数インバータによ
り駆動用の交流電動機を制御する電気車制御装置におい
て、前記可変電圧可変周波数インバータ内の直流ライン
地絡時に前記接地抵抗を介して流れる地絡電流と通常時
に前記可変電圧可変周波数インバータの正側又は負側に
流れる入力直流電流との差を検出する直流側地絡検出手
段を有することを要旨とする。この構成により、正側出
力端子・負側出力端子を備え、この出力端子から接地抵
抗を介して中性点接地された直流電源を使用した可変電
圧可変周波数インバータ内で、その直流ラインが地絡し
た場合、地絡電流は正側出力端子から直流側地絡検出手
段を介して接地点に流れ、接地抵抗を経由して負側出力
端子に戻る。したがって、直流側地絡検出手段の出力に
より可変電圧可変周波数インバータ内の直流ライン地絡
が検出される。
【０００９】請求項２記載の発明は、正側出力端子及び
負側出力端子を備え、この正側出力端子及び負側出力端
子から接地抵抗を介して中性点接地された直流電源の直
流出力を入力直流電力とし自己消弧型半導体素子を構成
要素とする可変電圧可変周波数インバータにより駆動用
の交流電動機を制御する電気車制御装置において、前記
交流電動機側が地絡した場合前記自己消弧型半導体素子
がオンしたときに前記可変電圧可変周波数インバータ内
の接地コンデンサに流れる地絡電流分を検出する交流側
地絡検出手段を有することを要旨とする。この構成によ
り、正側出力端子・負側出力端子を備え、この出力端子
から接地抵抗を介して中性点接地された直流電源を使用
した可変電圧可変周波数インバータで交流電動機を制御
するとき、その交流電動機側が地絡した場合、地絡電流
は自己消弧型半導体素子がオンしたときに正側出力端子
から交流側地絡検出手段、交流電動機を介して接地点に
流れ、可変電圧可変周波数インバータ内の接地コンデン
サに充電電流が流れる。したがって、交流側地絡検出手
段の出力により交流電動機側の地絡が検出される。
負側出力端子を備え、この正側出力端子及び負側出力端
子から接地抵抗を介して中性点接地された直流電源の直
流出力を入力直流電力とし自己消弧型半導体素子を構成
要素とする可変電圧可変周波数インバータにより駆動用
の交流電動機を制御する電気車制御装置において、前記
交流電動機側が地絡した場合前記自己消弧型半導体素子
がオンしたときに前記可変電圧可変周波数インバータ内
の接地コンデンサに流れる地絡電流分を検出する交流側
地絡検出手段を有することを要旨とする。この構成によ
り、正側出力端子・負側出力端子を備え、この出力端子
から接地抵抗を介して中性点接地された直流電源を使用
した可変電圧可変周波数インバータで交流電動機を制御
するとき、その交流電動機側が地絡した場合、地絡電流
は自己消弧型半導体素子がオンしたときに正側出力端子
から交流側地絡検出手段、交流電動機を介して接地点に
流れ、可変電圧可変周波数インバータ内の接地コンデン
サに充電電流が流れる。したがって、交流側地絡検出手
段の出力により交流電動機側の地絡が検出される。
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の直
流側地絡検出手段及び請求項２記載の交流側地絡検出手
段を備え、前記直流側地絡検出手段の検出信号又は前記
交流側地絡検出手段の検出信号の何れかにより地絡部位
を限定することを要旨とする。この構成により、正側出
力端子・負側出力端子を備え、この出力端子から接地抵
抗を介して中性点接地された直流電源を使用した可変電
圧可変周波数インバータで交流電動機を制御する場合に
おいて、直流側地絡検出手段の出力があったときは可変
電圧可変周波数インバータ内の直流ライン地絡発生と判
定され、交流側地絡検出手段の出力があったときは交流
電動機側の地絡発生と判定される。
流側地絡検出手段及び請求項２記載の交流側地絡検出手
段を備え、前記直流側地絡検出手段の検出信号又は前記
交流側地絡検出手段の検出信号の何れかにより地絡部位
を限定することを要旨とする。この構成により、正側出
力端子・負側出力端子を備え、この出力端子から接地抵
抗を介して中性点接地された直流電源を使用した可変電
圧可変周波数インバータで交流電動機を制御する場合に
おいて、直流側地絡検出手段の出力があったときは可変
電圧可変周波数インバータ内の直流ライン地絡発生と判
定され、交流側地絡検出手段の出力があったときは交流
電動機側の地絡発生と判定される。
【００１１】請求項４記載の発明は、正側出力端子及び
負側出力端子を備え、この正側出力端子及び負側出力端
子から接地抵抗を介して中性点接地された直流電源に、
それぞれ自己消弧型半導体素子を構成要素とし前記直流
電源の直流出力を入力直流電力として駆動用の交流電動
機を制御する可変電圧可変周波数インバータの複数個を
並列接続してなる電気車制御装置において、前記各可変
電圧可変周波数インバータに対し、前記交流電動機側が
地絡した場合前記自己消弧型半導体素子がオンしたとき
に当該可変電圧可変周波数インバータ内の接地コンデン
サに流れる地絡電流分を検出する交流側地絡検出手段
と、当該可変電圧可変周波数インバータの正側直流入力
線、負側直流入力線及び接地線を一括して１次側とし当
該可変電圧可変周波数インバータ内の直流ライン地絡時
に前記接地抵抗を介して流れる地絡電流分を検出する直
流側地絡検出手段とを設けてなることを要旨とする。こ
の構成により、直流電源に複数個並列接続された可変電
圧可変周波数インバータによる交流電動機の制御系にお
いて、或る１つの制御系における交流電動機側が地絡し
た場合、前記請求項２記載の発明の作用と同様に、自己
消弧型半導体素子がオンしたときの交流側地絡検出手段
の出力により交流電動機側の地絡が検出される。このと
き、他の制御系における健全な可変電圧可変周波数イン
バータは、地絡した可変電圧可変周波数インバータにお
ける自己消弧型半導体素子がオンしたときの電源電圧変
動で中性点電圧が変動し、接地点から直流側地絡検出手
段を介して接地コンデンサを通る充電電流が生じ、その
充電電流が再び直流側地絡検出手段を経由して正側出力
端子に流れる。しかし、直流側地絡検出手段は正側直流
入力線、負側直流入力線及び接地線が一括して１次側と
されているため、この１次側を流れる接地コンデンサの
充電電流は相殺されて健全な可変電圧可変周波数インバ
ータについての地絡誤検出が防止される。
負側出力端子を備え、この正側出力端子及び負側出力端
子から接地抵抗を介して中性点接地された直流電源に、
それぞれ自己消弧型半導体素子を構成要素とし前記直流
電源の直流出力を入力直流電力として駆動用の交流電動
機を制御する可変電圧可変周波数インバータの複数個を
並列接続してなる電気車制御装置において、前記各可変
電圧可変周波数インバータに対し、前記交流電動機側が
地絡した場合前記自己消弧型半導体素子がオンしたとき
に当該可変電圧可変周波数インバータ内の接地コンデン
サに流れる地絡電流分を検出する交流側地絡検出手段
と、当該可変電圧可変周波数インバータの正側直流入力
線、負側直流入力線及び接地線を一括して１次側とし当
該可変電圧可変周波数インバータ内の直流ライン地絡時
に前記接地抵抗を介して流れる地絡電流分を検出する直
流側地絡検出手段とを設けてなることを要旨とする。こ
の構成により、直流電源に複数個並列接続された可変電
圧可変周波数インバータによる交流電動機の制御系にお
いて、或る１つの制御系における交流電動機側が地絡し
た場合、前記請求項２記載の発明の作用と同様に、自己
消弧型半導体素子がオンしたときの交流側地絡検出手段
の出力により交流電動機側の地絡が検出される。このと
き、他の制御系における健全な可変電圧可変周波数イン
バータは、地絡した可変電圧可変周波数インバータにお
ける自己消弧型半導体素子がオンしたときの電源電圧変
動で中性点電圧が変動し、接地点から直流側地絡検出手
段を介して接地コンデンサを通る充電電流が生じ、その
充電電流が再び直流側地絡検出手段を経由して正側出力
端子に流れる。しかし、直流側地絡検出手段は正側直流
入力線、負側直流入力線及び接地線が一括して１次側と
されているため、この１次側を流れる接地コンデンサの
充電電流は相殺されて健全な可変電圧可変周波数インバ
ータについての地絡誤検出が防止される。
【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１記載の電
気車制御装置において、前記直流側地絡検出手段の検出
信号を所定時間保持した後、地絡発生と判定するための
時素を設けてなることを要旨とする。この構成により、
直流側地絡検出手段による可変電圧可変周波数インバー
タ内の直流ライン地絡検出において、交流電動機として
例えばリニア誘導電動機が適用されている場合、そのリ
アクションプレートの継ぎ目等の外乱で発生するサージ
電流等による地絡の誤検出が防止される。
気車制御装置において、前記直流側地絡検出手段の検出
信号を所定時間保持した後、地絡発生と判定するための
時素を設けてなることを要旨とする。この構成により、
直流側地絡検出手段による可変電圧可変周波数インバー
タ内の直流ライン地絡検出において、交流電動機として
例えばリニア誘導電動機が適用されている場合、そのリ
アクションプレートの継ぎ目等の外乱で発生するサージ
電流等による地絡の誤検出が防止される。
【００１３】請求項６記載の発明は、請求項２記載の電
気車制御装置において、前記交流側地絡検出手段からの
少なくとも２発目の検出信号があったときに地絡発生と
判定することを要旨とする。この構成により、交流側地
絡検出手段による交流電動機側の地絡検出において、そ
の交流電動機として例えばリニア誘導電動機が適用され
ている場合、そのリアクションプレートの継ぎ目等の外
乱で発生するサージ電流等による地絡の誤検出が防止さ
れる。
気車制御装置において、前記交流側地絡検出手段からの
少なくとも２発目の検出信号があったときに地絡発生と
判定することを要旨とする。この構成により、交流側地
絡検出手段による交流電動機側の地絡検出において、そ
の交流電動機として例えばリニア誘導電動機が適用され
ている場合、そのリアクションプレートの継ぎ目等の外
乱で発生するサージ電流等による地絡の誤検出が防止さ
れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１５】図１は、本発明の第１の実施の形態を示す
図である。なお、図１及び後述の第２の実施の形態以下
の各実施の形態を示す図２、図３において前記図４にお
ける構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符
号を以って示し、重複した説明を省略する。本実施の形
態では、自己消弧型半導体素子としてＩＧＢＴが適用さ
れている。図１は、可変電圧可変周波数インバータ１０
Ａ内の直流ラインが地絡した場合を示している。本実施
の形態では、地絡用電流検出器として、可変電圧可変周
波数インバータ１０Ａの直流側に直流側地絡検出手段と
しての直流側地絡検出器１８、交流側には交流側地絡検
出手段としての交流側地絡検出器１９が備えられてい
る。直流側地絡検出器１８の検出信号出力線は、直流側
地絡検知処理部２０に接続されている。直流側地絡検知
処理部２０には、直流側地絡検出器１８の検出信号出力
が所定の設定値を越えた場合に地絡検知と判定するため
の比較器２１及び主回路外乱等の影響による誤検知を防
止するため直流側地絡検出器１８の検出信号を所定時間
保持した後に地絡発生と判定するための時素２２が備え
られている。
図である。なお、図１及び後述の第２の実施の形態以下
の各実施の形態を示す図２、図３において前記図４にお
ける構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符
号を以って示し、重複した説明を省略する。本実施の形
態では、自己消弧型半導体素子としてＩＧＢＴが適用さ
れている。図１は、可変電圧可変周波数インバータ１０
Ａ内の直流ラインが地絡した場合を示している。本実施
の形態では、地絡用電流検出器として、可変電圧可変周
波数インバータ１０Ａの直流側に直流側地絡検出手段と
しての直流側地絡検出器１８、交流側には交流側地絡検
出手段としての交流側地絡検出器１９が備えられてい
る。直流側地絡検出器１８の検出信号出力線は、直流側
地絡検知処理部２０に接続されている。直流側地絡検知
処理部２０には、直流側地絡検出器１８の検出信号出力
が所定の設定値を越えた場合に地絡検知と判定するため
の比較器２１及び主回路外乱等の影響による誤検知を防
止するため直流側地絡検出器１８の検出信号を所定時間
保持した後に地絡発生と判定するための時素２２が備え
られている。
【００１６】このような構成の電気車制御装置におい
て、いま可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ内の直流
ラインが地絡した場合、地絡電流は、正側出力端子３ａ
から直流側地絡検出器１８、フィルタリアクトル９ａを
介して接地点へ流れ、直流電源２部の負側接地抵抗４ｂ
を経由して負側出力端子３ｂに戻る。このとき、直流側
地絡検出器１８には、この地絡電流分が差電流となり直
流側地絡検出器１８により検出信号が出力される。直流
側地絡検知処理部２０は、比較器２１により直流側地絡
検出器１８の検出信号出力が所定の設定値を越えた場
合、及び交流電動機１７として例えばリニア誘導電動機
が用いられている場合そのリアクションプレートの継ぎ
目等の外乱で発生するサージ電流等による地絡の誤検知
を防止するため時素２２により検出信号を所定時間保持
した後に可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ内直流ラ
インの地絡発生と判定する。地絡電流差の検知レベルは
次式により計算できる。
て、いま可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ内の直流
ラインが地絡した場合、地絡電流は、正側出力端子３ａ
から直流側地絡検出器１８、フィルタリアクトル９ａを
介して接地点へ流れ、直流電源２部の負側接地抵抗４ｂ
を経由して負側出力端子３ｂに戻る。このとき、直流側
地絡検出器１８には、この地絡電流分が差電流となり直
流側地絡検出器１８により検出信号が出力される。直流
側地絡検知処理部２０は、比較器２１により直流側地絡
検出器１８の検出信号出力が所定の設定値を越えた場
合、及び交流電動機１７として例えばリニア誘導電動機
が用いられている場合そのリアクションプレートの継ぎ
目等の外乱で発生するサージ電流等による地絡の誤検知
を防止するため時素２２により検出信号を所定時間保持
した後に可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ内直流ラ
インの地絡発生と判定する。地絡電流差の検知レベルは
次式により計算できる。
【００１７】 ＩDC＝ＥＳ／Ｒ …（１） ＥＳ；検出することができる電源電圧値 Ｒ ；直流電源部の接地抵抗の抵抗値 （正側又は負側） そして、判定後の地絡検知信号により遮断器８及び可変
電圧可変周波数インバータ１０Ａの停止をする。これに
より、直流ラインが地絡した可変電圧可変周波数インバ
ータ１０Ａは動作を停止し直流架線より切り離される。
電圧可変周波数インバータ１０Ａの停止をする。これに
より、直流ラインが地絡した可変電圧可変周波数インバ
ータ１０Ａは動作を停止し直流架線より切り離される。
【００１８】上述したように、本実施の形態によれば、
正側出力端子３ａ・負側出力端子３ｂを備え、この両出
力端子３ａ，３ｂから接地抵抗４ａ，４ｂを介して中性
点接地された直流電源を使用した可変電圧可変周波数イ
ンバータ１０Ａ内で、その直流ラインが地絡した場合で
も、直流側地絡検出器１８の検出信号出力により、その
直流ライン地絡を安定して確実に検知することができ
る。したがって、その検知信号により遮断器８をオフし
て地絡した可変電圧可変周波数インバータ１０Ａの動作
を停止させ、直流架線から切り離すことができ、変電所
１の停止等といった鉄道運用上に大きな支障の発生する
のを未然に防止することができる。
正側出力端子３ａ・負側出力端子３ｂを備え、この両出
力端子３ａ，３ｂから接地抵抗４ａ，４ｂを介して中性
点接地された直流電源を使用した可変電圧可変周波数イ
ンバータ１０Ａ内で、その直流ラインが地絡した場合で
も、直流側地絡検出器１８の検出信号出力により、その
直流ライン地絡を安定して確実に検知することができ
る。したがって、その検知信号により遮断器８をオフし
て地絡した可変電圧可変周波数インバータ１０Ａの動作
を停止させ、直流架線から切り離すことができ、変電所
１の停止等といった鉄道運用上に大きな支障の発生する
のを未然に防止することができる。
【００１９】図２には、本発明の第２の実施の形態を示
す。図２は、可変電圧可変周波数インバータ１０Ｂの交
流側、即ち交流電動機１７側が地絡した場合を示してい
る。本実施の形態では、交流側地絡検出器１９の検出信
号出力線が、交流側地絡検知処理部２３に接続されてい
る。交流側地絡検知処理部２３には、交流側地絡検出器
１９の検出信号出力が所定の設定値を越えた場合に地絡
検知と判定するための比較器２１、主回路外乱等の影響
による誤検知を防止するため２発目以降の交流側地絡検
出器１９の検出信号をもって地絡発生と判定するための
ＲＳフリップフロップ２４，２５、遅延回路２６及びＡ
ＮＤゲート２７からなる構成の処理回路が備えられてい
る。
す。図２は、可変電圧可変周波数インバータ１０Ｂの交
流側、即ち交流電動機１７側が地絡した場合を示してい
る。本実施の形態では、交流側地絡検出器１９の検出信
号出力線が、交流側地絡検知処理部２３に接続されてい
る。交流側地絡検知処理部２３には、交流側地絡検出器
１９の検出信号出力が所定の設定値を越えた場合に地絡
検知と判定するための比較器２１、主回路外乱等の影響
による誤検知を防止するため２発目以降の交流側地絡検
出器１９の検出信号をもって地絡発生と判定するための
ＲＳフリップフロップ２４，２５、遅延回路２６及びＡ
ＮＤゲート２７からなる構成の処理回路が備えられてい
る。
【００２０】このような構成の電気車制御装置におい
て、いま交流電動機１７側が地絡した場合、地絡電流
は、自己消弧型半導体素子１２がオンした時に正側出力
端子３ａから交流側地絡検出器１９、交流電動機１７を
介して接地点へ流れ、可変電圧可変周波数インバータ１
０Ｂ内の負側接地コンデンサ１３ｂに充電電流が流れ
る。この時、交流側地絡検出器１９には、この地絡電流
分が差電流となり交流側地絡検出器１９により検出信号
が出力される。交流側地絡検知処理部２３は、比較器２
１により交流側地絡検出器１９の検出信号出力が所定の
設定値を越えた場合、及び交流電動機１７として例えば
リニア誘導電動機が用いられている場合そのリアクショ
ンプレートの継ぎ目等の外乱で発生するサージ電流等に
よる地絡の誤検知を防止するため２発目以降の交流側地
絡検出器１９の検出信号をもって地絡発生と判定する。
地絡電流差の検知レベルは次式により計算できる。
て、いま交流電動機１７側が地絡した場合、地絡電流
は、自己消弧型半導体素子１２がオンした時に正側出力
端子３ａから交流側地絡検出器１９、交流電動機１７を
介して接地点へ流れ、可変電圧可変周波数インバータ１
０Ｂ内の負側接地コンデンサ１３ｂに充電電流が流れ
る。この時、交流側地絡検出器１９には、この地絡電流
分が差電流となり交流側地絡検出器１９により検出信号
が出力される。交流側地絡検知処理部２３は、比較器２
１により交流側地絡検出器１９の検出信号出力が所定の
設定値を越えた場合、及び交流電動機１７として例えば
リニア誘導電動機が用いられている場合そのリアクショ
ンプレートの継ぎ目等の外乱で発生するサージ電流等に
よる地絡の誤検知を防止するため２発目以降の交流側地
絡検出器１９の検出信号をもって地絡発生と判定する。
地絡電流差の検知レベルは次式により計算できる。
【００２１】 ＩAC＝ＥＳ／√（Ｌ／Ｃ） …（２） ＥＳ；検出することができる電源電圧値 Ｌ ；負荷（交流電動機）のインダクタンス Ｃ ；接地コンデンサの容量 例えば、ＥＳが４８０Ｖ、Ｌが１．５５ｍＨ、Ｃが４μ
Ｆとした場合、ＩACは２２Ａピークであり、この時間は
非常に少ないため、交流側地絡検知処理部２３としては
Ｈ／Ｗ系なみの回路構成が必要である。
Ｆとした場合、ＩACは２２Ａピークであり、この時間は
非常に少ないため、交流側地絡検知処理部２３としては
Ｈ／Ｗ系なみの回路構成が必要である。
【００２２】そして、判定後の交流側地絡検知信号によ
り遮断器８及び可変電圧可変周波数インバータ１０Ｂの
停止をする。これにより、交流側が地絡した可変電圧可
変周波数インバータ１０Ｂは動作を停止し直流架線より
切り離される。
り遮断器８及び可変電圧可変周波数インバータ１０Ｂの
停止をする。これにより、交流側が地絡した可変電圧可
変周波数インバータ１０Ｂは動作を停止し直流架線より
切り離される。
【００２３】図３には、本発明の第３の実施の形態を示
す。本実施の形態では、正側出力端子３ａ・負側出力端
子３ｂを備え、この両出力端子３ａ，３ｂから接地抵抗
４ａ，４ｂを介して中性点接地された直流電源２に、前
記図１又は図２と同様の構成の可変電圧可変周波数イン
バータ１０Ａ1 ，１０Ａ2 による交流電動機１７の制御
系が複数個並列接続されている。各可変電圧可変周波数
インバータ１０Ａ1 ，１０Ａ2 における直流側地絡検出
器１８は、当該可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ1
又は１０Ａ2 の正側直流入力線、負側直流入力線及び接
地線が一括して１次側となっている。
す。本実施の形態では、正側出力端子３ａ・負側出力端
子３ｂを備え、この両出力端子３ａ，３ｂから接地抵抗
４ａ，４ｂを介して中性点接地された直流電源２に、前
記図１又は図２と同様の構成の可変電圧可変周波数イン
バータ１０Ａ1 ，１０Ａ2 による交流電動機１７の制御
系が複数個並列接続されている。各可変電圧可変周波数
インバータ１０Ａ1 ，１０Ａ2 における直流側地絡検出
器１８は、当該可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ1
又は１０Ａ2 の正側直流入力線、負側直流入力線及び接
地線が一括して１次側となっている。
【００２４】このような構成の電気車制御装置におい
て、いま可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ1 の交流
電動機１７側が地絡した場合、前記第２の実施の形態の
作用と同様に、自己消弧型半導体素子１２がオンしたと
きの交流側地絡検出器１９の検出信号出力により交流電
動機１７側の地絡が検出される。このとき、他の制御系
における健全な可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ2
は、地絡した可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ1 に
おける自己消弧型半導体素子１２がオンしたときの電源
電圧変動で中性点電圧が変動し正側出力端子３ａ電圧・
負側出力端子３ｂ電圧に差が生じる。この現象で、接地
点から直流側地絡検出器１８を介して接地コンデンサ１
３ａ、フィルタリアクトル９ａを通り再び直流側地絡検
出器１８を経由して遮断器８、正側出力端子３ａへ接地
コンデンサ１３ａの放電電流が流れる。しかし、直流側
地絡検出器１８は正側直流入力線、負側直流入力線及び
接地線が一括して１次側とされているため、この１次側
を流れる接地コンデンサ１３ａの放電電流は相殺されて
健全な可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ2 について
の地絡誤検出が防止される。
て、いま可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ1 の交流
電動機１７側が地絡した場合、前記第２の実施の形態の
作用と同様に、自己消弧型半導体素子１２がオンしたと
きの交流側地絡検出器１９の検出信号出力により交流電
動機１７側の地絡が検出される。このとき、他の制御系
における健全な可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ2
は、地絡した可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ1 に
おける自己消弧型半導体素子１２がオンしたときの電源
電圧変動で中性点電圧が変動し正側出力端子３ａ電圧・
負側出力端子３ｂ電圧に差が生じる。この現象で、接地
点から直流側地絡検出器１８を介して接地コンデンサ１
３ａ、フィルタリアクトル９ａを通り再び直流側地絡検
出器１８を経由して遮断器８、正側出力端子３ａへ接地
コンデンサ１３ａの放電電流が流れる。しかし、直流側
地絡検出器１８は正側直流入力線、負側直流入力線及び
接地線が一括して１次側とされているため、この１次側
を流れる接地コンデンサ１３ａの放電電流は相殺されて
健全な可変電圧可変周波数インバータ１０Ａ2 について
の地絡誤検出が防止される。
【００２５】本発明の第４の実施の形態を説明する。電
気車制御装置は、前記図１又は図２に示したように、地
絡用電流検出器として、可変電圧可変周波数インバータ
の直流側に直流側地絡検出器１８、交流側には交流側地
絡検出器１９が備えられている。このような構成におい
て、直流側地絡検出器１８の検出信号出力があったとき
は可変電圧可変周波数インバータ内の直流ライン地絡発
生と判定され、交流側地絡検出器１９の検出信号出力が
あったときは交流電動機側の地絡発生と判定される。し
たがって、正側出力端子３ａ・負側出力端子３ｂを備
え、この両出力端子３ａ，３ｂから接地抵抗４ａ，４ｂ
を介して中性点接地された直流電源を使用した可変電圧
可変周波数インバータで交流電動機１７を制御する場合
において、地絡部位を早期且つ確実に限定することがで
きる。
気車制御装置は、前記図１又は図２に示したように、地
絡用電流検出器として、可変電圧可変周波数インバータ
の直流側に直流側地絡検出器１８、交流側には交流側地
絡検出器１９が備えられている。このような構成におい
て、直流側地絡検出器１８の検出信号出力があったとき
は可変電圧可変周波数インバータ内の直流ライン地絡発
生と判定され、交流側地絡検出器１９の検出信号出力が
あったときは交流電動機側の地絡発生と判定される。し
たがって、正側出力端子３ａ・負側出力端子３ｂを備
え、この両出力端子３ａ，３ｂから接地抵抗４ａ，４ｂ
を介して中性点接地された直流電源を使用した可変電圧
可変周波数インバータで交流電動機１７を制御する場合
において、地絡部位を早期且つ確実に限定することがで
きる。
【００２６】なお、本発明は、上述した各実施の形態に
限定されることなく、その主旨を変更しない範囲で変形
して実施できるのは当然である。例えば、各実施の形態
では可変電圧可変周波数インバータ１台で１個の交流電
動機（誘導電動機又はリニア誘導電動機）を制御するよ
うに説明したが、対象となる可変電圧可変周波数インバ
ータ、交流電動機の数は各々任意である。
限定されることなく、その主旨を変更しない範囲で変形
して実施できるのは当然である。例えば、各実施の形態
では可変電圧可変周波数インバータ１台で１個の交流電
動機（誘導電動機又はリニア誘導電動機）を制御するよ
うに説明したが、対象となる可変電圧可変周波数インバ
ータ、交流電動機の数は各々任意である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可変電圧可変周波数インバータ内の直流ライン地絡時に
接地抵抗を介して流れる地絡電流と通常時に前記可変電
圧可変周波数インバータの正側又は負側に流れる入力直
流電流との差を検出する直流側地絡検出手段を具備させ
たため、正側出力端子・負側出力端子を備え、この出力
端子から接地抵抗を介して中性点接地された直流電源を
使用した可変電圧可変周波数インバータ内で、その直流
ラインが地絡した場合でも、直流側地絡検出手段の出力
により、その直流ライン地絡を確実に検出することがで
きる。したがって、その検出信号により遮断器等をオフ
して地絡した可変電圧可変周波数インバータの動作を停
止させ、架線から切り離すことができ、変電所の停止等
といった鉄道運用上に大きな支障の発生するのを未然に
防止することができる。
可変電圧可変周波数インバータ内の直流ライン地絡時に
接地抵抗を介して流れる地絡電流と通常時に前記可変電
圧可変周波数インバータの正側又は負側に流れる入力直
流電流との差を検出する直流側地絡検出手段を具備させ
たため、正側出力端子・負側出力端子を備え、この出力
端子から接地抵抗を介して中性点接地された直流電源を
使用した可変電圧可変周波数インバータ内で、その直流
ラインが地絡した場合でも、直流側地絡検出手段の出力
により、その直流ライン地絡を確実に検出することがで
きる。したがって、その検出信号により遮断器等をオフ
して地絡した可変電圧可変周波数インバータの動作を停
止させ、架線から切り離すことができ、変電所の停止等
といった鉄道運用上に大きな支障の発生するのを未然に
防止することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態である電気車制御装
置の回路図である。
置の回路図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の回路図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の回路図である。
【図４】従来の電気車制御装置の回路図である。
２ 直流電源 ３ａ，３ｂ 正側出力端子及び負側出力端子 ４ａ，４ｂ 直流電源の中性点接地用の接地抵抗 ８ 遮断器 １０Ａ，１０Ａ1 ，１０Ｂ 可変電圧可変周波数インバ
ータ １０Ａ2 健全な可変電圧可変周波数インバータ １２ 自己消弧型半導体素子 １３ａ，１３ｂ 可変電圧可変周波数インバータ入力側
の接地コンデンサ １７ 交流電動機 １８ 直流側地絡検出器（直流側地絡検出手段） １９ 交流側地絡検出器（交流側地絡検出手段） ２０ 直流側地絡検知処理部 ２１ 比較器 ２２ 時素 ２３ 交流側地絡検知処理部
ータ １０Ａ2 健全な可変電圧可変周波数インバータ １２ 自己消弧型半導体素子 １３ａ，１３ｂ 可変電圧可変周波数インバータ入力側
の接地コンデンサ １７ 交流電動機 １８ 直流側地絡検出器（直流側地絡検出手段） １９ 交流側地絡検出器（交流側地絡検出手段） ２０ 直流側地絡検知処理部 ２１ 比較器 ２２ 時素 ２３ 交流側地絡検知処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 氏家 昭彦 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 Ｆターム(参考） 2G014 AA04 AB23 AC18 5G004 AA02 AB02 BA01 DA02 DC01 EA01 5H115 PA08 PC02 PG01 PI03 PU09 PV09 PV22 SE03 TU02 TU20 TW10 TZ03 TZ04
Claims (6)
- 【請求項１】 正側出力端子及び負側出力端子を備え、
この正側出力端子及び負側出力端子から接地抵抗を介し
て中性点接地された直流電源の直流出力を入力直流電力
とする可変電圧可変周波数インバータにより駆動用の交
流電動機を制御する電気車制御装置において、前記可変
電圧可変周波数インバータ内の直流ライン地絡時に前記
接地抵抗を介して流れる地絡電流と通常時に前記可変電
圧可変周波数インバータの正側又は負側に流れる入力直
流電流との差を検出する直流側地絡検出手段を有するこ
とを特徴とする電気車制御装置。 - 【請求項２】 正側出力端子及び負側出力端子を備え、
この正側出力端子及び負側出力端子から接地抵抗を介し
て中性点接地された直流電源の直流出力を入力直流電力
とし自己消弧型半導体素子を構成要素とする可変電圧可
変周波数インバータにより駆動用の交流電動機を制御す
る電気車制御装置において、前記交流電動機側が地絡し
た場合前記自己消弧型半導体素子がオンしたときに前記
可変電圧可変周波数インバータ内の接地コンデンサに流
れる地絡電流分を検出する交流側地絡検出手段を有する
ことを特徴とする電気車制御装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の直流側地絡検出手段及び
請求項２記載の交流側地絡検出手段を備え、前記直流側
地絡検出手段の検出信号又は前記交流側地絡検出手段の
検出信号の何れかにより地絡部位を限定することを特徴
とする電気車制御装置。 - 【請求項４】 正側出力端子及び負側出力端子を備え、
この正側出力端子及び負側出力端子から接地抵抗を介し
て中性点接地された直流電源に、それぞれ自己消弧型半
導体素子を構成要素とし前記直流電源の直流出力を入力
直流電力として駆動用の交流電動機を制御する可変電圧
可変周波数インバータの複数個を並列接続してなる電気
車制御装置において、前記各可変電圧可変周波数インバ
ータに対し、前記交流電動機側が地絡した場合前記自己
消弧型半導体素子がオンしたときに当該可変電圧可変周
波数インバータ内の接地コンデンサに流れる地絡電流分
を検出する交流側地絡検出手段と、当該可変電圧可変周
波数インバータの正側直流入力線、負側直流入力線及び
接地線を一括して１次側とし当該可変電圧可変周波数イ
ンバータ内の直流ライン地絡時に前記接地抵抗を介して
流れる地絡電流分を検出する直流側地絡検出手段とを設
けてなることを特徴とする電気車制御装置。 - 【請求項５】 前記直流側地絡検出手段の検出信号を所
定時間保持した後、地絡発生と判定するための時素を設
けてなることを特徴とする請求項１記載の電気車制御装
置。 - 【請求項６】 前記交流側地絡検出手段からの少なくと
も２発目の検出信号があったときに地絡発生と判定する
ことを特徴とする請求項２記載の電気車制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000349559A JP3910357B2 (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 電気車制御装置 |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009033938A (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-12 | Toshiba Corp | 電気車制御装置 |
| JP2012065438A (ja) * | 2010-09-15 | 2012-03-29 | Toshiba Corp | 電気車制御装置 |
| JP2013116017A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Toshiba Corp | 車両用駆動制御装置 |
| JP2014241681A (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-25 | 株式会社東芝 | 車両用制御装置 |
| JP2015033180A (ja) * | 2013-07-31 | 2015-02-16 | 株式会社東芝 | 車両用制御装置及び車両用制御方法 |
| CN105467236A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-04-06 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种数字量信号监测装置 |
| CN111969560A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-11-20 | 华帝股份有限公司 | 直流变频电流环控制电路 |
| CN113619503A (zh) * | 2020-05-07 | 2021-11-09 | 采埃孚股份公司 | 电气组件 |
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-
2000
- 2000-11-16 JP JP2000349559A patent/JP3910357B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JP2014241681A (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-25 | 株式会社東芝 | 車両用制御装置 |
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| CN105467236A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-04-06 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种数字量信号监测装置 |
| CN113619503A (zh) * | 2020-05-07 | 2021-11-09 | 采埃孚股份公司 | 电气组件 |
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