JP2002271906A - 交流電気車の駆動制御装置 - Google Patents
交流電気車の駆動制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 架線側電力変換装置で発生する高調波電流の
発生周波数と、線路側の信号周波数との競合を避けるこ
とができる交流電気車の駆動制御装置を得ることであ
る。 【解決手段】 交流架線から単相交流電力変圧器で降圧
させ、降圧された単相二次電圧を、架線側電力変換装置
で搬送波の位相をずらしてＰＷＭ制御により直流電圧に
変換する。この場合の搬送波は、パルスモード切換部で
切り換えられて選択された周波数の搬送波である。そし
て、駆動側電力変換装置は、架線側電力変換装置により
変換された直流電圧を三相交流に変換し、誘導電動機に
供給する。これにより、架線側電力変換装置の主回路素
子のスイッチングによって発生する高調波電流の発生周
波数をずらす。
発生周波数と、線路側の信号周波数との競合を避けるこ
とができる交流電気車の駆動制御装置を得ることであ
る。 【解決手段】 交流架線から単相交流電力変圧器で降圧
させ、降圧された単相二次電圧を、架線側電力変換装置
で搬送波の位相をずらしてＰＷＭ制御により直流電圧に
変換する。この場合の搬送波は、パルスモード切換部で
切り換えられて選択された周波数の搬送波である。そし
て、駆動側電力変換装置は、架線側電力変換装置により
変換された直流電圧を三相交流に変換し、誘導電動機に
供給する。これにより、架線側電力変換装置の主回路素
子のスイッチングによって発生する高調波電流の発生周
波数をずらす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単相交流電力を一
旦直流に変換しさらに三相交流電力に変換して交流電気
車を駆動制御する交流電気車の駆動制御装置に関する。
旦直流に変換しさらに三相交流電力に変換して交流電気
車を駆動制御する交流電気車の駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】交流電気車では交流架線から電力の供給
を受け、架線側電力変換装置にて単相交流電力を直流電
力に変換し、駆動側電力変換装置にて直流電力を三相交
流電力に変換して、複数台の誘導電動機を駆動してい
る。
を受け、架線側電力変換装置にて単相交流電力を直流電
力に変換し、駆動側電力変換装置にて直流電力を三相交
流電力に変換して、複数台の誘導電動機を駆動してい
る。
【０００３】図５は、そのような交流電気車の駆動制御
装置のブロック図である。交流架線からパンタグラフ１
０を介して単相交流電力を変圧器１１の一次側へ入力す
る。変圧器１１の二次巻線には架線側電力変換装置１２
が接続され、変圧器１１で降圧された単相二次電圧を直
流電圧に変換する。図５では２個の二次巻線が設けら
れ、一つの変圧器１１から２個の架線側電力変換装置１
２に単相交流電力が供給されているものを示している。
装置のブロック図である。交流架線からパンタグラフ１
０を介して単相交流電力を変圧器１１の一次側へ入力す
る。変圧器１１の二次巻線には架線側電力変換装置１２
が接続され、変圧器１１で降圧された単相二次電圧を直
流電圧に変換する。図５では２個の二次巻線が設けら
れ、一つの変圧器１１から２個の架線側電力変換装置１
２に単相交流電力が供給されているものを示している。
【０００４】架線側電力変換装置１２により変換された
直流電圧は駆動側電力変換装置１３で三相交流に変換さ
れ、誘導電動機１４に供給される。これにより、交流電
気車が駆動される。
直流電圧は駆動側電力変換装置１３で三相交流に変換さ
れ、誘導電動機１４に供給される。これにより、交流電
気車が駆動される。
【０００５】架線側電力変換装置１２ではパルス幅変調
制御（ＰＷＭ制御）による電力変換制御を行っており、
主回路素子にＧＴＯサイリスタやＩＧＢＴ素子を使用し
てスイッチング制御している。一般に、主回路素子のス
イッチング周波数（搬送波周波数）は架線周波数の整数
倍に設定されており、主回路素子からの発生損失や電流
制御能力、スイッチングにより発生する帰線電流高調波
発生周波数により各条件を満足するように決定してい
る。
制御（ＰＷＭ制御）による電力変換制御を行っており、
主回路素子にＧＴＯサイリスタやＩＧＢＴ素子を使用し
てスイッチング制御している。一般に、主回路素子のス
イッチング周波数（搬送波周波数）は架線周波数の整数
倍に設定されており、主回路素子からの発生損失や電流
制御能力、スイッチングにより発生する帰線電流高調波
発生周波数により各条件を満足するように決定してい
る。
【０００６】また、帰線電流高調波はＰＷＭ制御を行う
電力変換装置として、高調波発生周波数をｆｈ、搬送波
周波数をｆｃ，架線電源周波数をｆｓとすると、理論的
に次の周波数が現れる。
電力変換装置として、高調波発生周波数をｆｈ、搬送波
周波数をｆｃ，架線電源周波数をｆｓとすると、理論的
に次の周波数が現れる。
【０００７】ｆｈ＝ｎ・ｆｃ±ｍ・ｆｓ （ｎ＝偶
数、ｍ＝奇数） 例えば、ｎ＝２、ｍ＝１とし、搬送波周波数ｆｃを５０
０Ｈｚにすると、高調波発生周波数ｆｈは１０００Ｈｚ
となり、１０００Ｈｚ付近での高調波電流値が最大値と
なる。
数、ｍ＝奇数） 例えば、ｎ＝２、ｍ＝１とし、搬送波周波数ｆｃを５０
０Ｈｚにすると、高調波発生周波数ｆｈは１０００Ｈｚ
となり、１０００Ｈｚ付近での高調波電流値が最大値と
なる。
【０００８】ここで、交流電気車では１台の主変圧器１
１と複数個Ｎの巻線（図５ではＮ＝２）に接続された架
線側電力変換装置１２にて構成されるグループ（以下１
ユニットとする）内で架線側電力変換装置１２の搬送波
位相差を複数台Ｎの回路間にて均等間隔にずらして多重
動作を行っている。すなわち、変圧器１１で降圧された
単相二次電圧を、搬送波の位相をずらしてＰＷＭ制御に
より直流電圧に変換している。この場合には、高調波電
流値の高調波発生周波数はｆｈ×Ｎ倍を中心に現れる。
つまり、図５のように、Ｎ＝２である場合には２０００
Ｈｚとなる。
１と複数個Ｎの巻線（図５ではＮ＝２）に接続された架
線側電力変換装置１２にて構成されるグループ（以下１
ユニットとする）内で架線側電力変換装置１２の搬送波
位相差を複数台Ｎの回路間にて均等間隔にずらして多重
動作を行っている。すなわち、変圧器１１で降圧された
単相二次電圧を、搬送波の位相をずらしてＰＷＭ制御に
より直流電圧に変換している。この場合には、高調波電
流値の高調波発生周波数はｆｈ×Ｎ倍を中心に現れる。
つまり、図５のように、Ｎ＝２である場合には２０００
Ｈｚとなる。
【０００９】一方、線路側においては、電力供給以外に
も所定の周波数帯の信号電流を流して保安情報等を車両
に伝えるようにしている。この周波数は、ｌｋＨｚ〜５
ｋＨｚの領域が多い。この周波数帯は架線側電力変換装
置１２の多重運転の周波数領域と競合するため、架線側
電力変換装置１２では、発生高調波周波数がこの信号周
波数領域の特定周波数を避けるように、搬送波周波数を
予め決定している。
も所定の周波数帯の信号電流を流して保安情報等を車両
に伝えるようにしている。この周波数は、ｌｋＨｚ〜５
ｋＨｚの領域が多い。この周波数帯は架線側電力変換装
置１２の多重運転の周波数領域と競合するため、架線側
電力変換装置１２では、発生高調波周波数がこの信号周
波数領域の特定周波数を避けるように、搬送波周波数を
予め決定している。
【００１０】図６は、従来の架線側電力変換装置１２の
制御ブロック図である。架線側電力変換装置１２は交流
電力を直流電力に変換するために、以下に示すパルス幅
変調制御（ＰＷＭ制御）を行っている。
制御ブロック図である。架線側電力変換装置１２は交流
電力を直流電力に変換するために、以下に示すパルス幅
変調制御（ＰＷＭ制御）を行っている。
【００１１】電圧制御部１５は、直流電力を求めるため
に、出力直流電圧検出値ＶＤと直流電圧指令値ＶＤＲと
の偏差をとり交流入力電流値Ｉｍを演算する。この交流
入力電流値量Ｉｍは電流制御部１６に入力される。電流
制御部１６では、交流入力電流値量Ｉｍに位相同期部１
７からの架線電圧ＶＳに同期したｓｉｎ波が乗算され二
次電流指令値ＩｍＲを求め、さらに、この二次電流指令
値ＩｍＲと入力電流検出値ＩＳとの偏差を求めて出力電
圧指令値ＶＣＲを得る。出力電圧指令値ＶＣＲはＰＷＭ
信号生成部１８に入力される。
に、出力直流電圧検出値ＶＤと直流電圧指令値ＶＤＲと
の偏差をとり交流入力電流値Ｉｍを演算する。この交流
入力電流値量Ｉｍは電流制御部１６に入力される。電流
制御部１６では、交流入力電流値量Ｉｍに位相同期部１
７からの架線電圧ＶＳに同期したｓｉｎ波が乗算され二
次電流指令値ＩｍＲを求め、さらに、この二次電流指令
値ＩｍＲと入力電流検出値ＩＳとの偏差を求めて出力電
圧指令値ＶＣＲを得る。出力電圧指令値ＶＣＲはＰＷＭ
信号生成部１８に入力される。
【００１２】一方、位相同期部１７では、架線電圧ＶＳ
を電源位相同期信号演算手段１９に入力し、架線電圧の
電源位相の同期信号を取り出して位相同期信号ｓｙｎを
演算し、架線電圧ＶＳと電流制御の位相を同期させる。
この位相同期信号ｓｙｎによりｓｉｎ波生成部２０にて
ｓｉｎ波を発生させ、電流制御部１６で交流入力電流値
量Ｉｍに乗じて二次電流指令値ＩｍＲを得る。
を電源位相同期信号演算手段１９に入力し、架線電圧の
電源位相の同期信号を取り出して位相同期信号ｓｙｎを
演算し、架線電圧ＶＳと電流制御の位相を同期させる。
この位相同期信号ｓｙｎによりｓｉｎ波生成部２０にて
ｓｉｎ波を発生させ、電流制御部１６で交流入力電流値
量Ｉｍに乗じて二次電流指令値ＩｍＲを得る。
【００１３】また、搬送波の演算は以下のように行われ
る。架線電圧検出値ＶＳから求めた位相同期信号ｓｙｎ
にパルスモードＰＭを乗じ、基準搬送波演算手段２１に
より基準搬送波ｆｃＲｅｆを求める。編成内の各号車の
位相は号車認識コード等により行われ、位相設定部２２
は号車設定を入力すると、編成内のＮ台の架線側電力変
換装置１２の各々の位相角設定値を演算する。この各位
相設定値ｃａｒと基準搬送波ｆｃＲｅｆとにより搬送波
ｆｃＲを演算する。ＰＷＭ信号生成部１８は、この搬送
波ｆｃＲと出力電圧指令値ＶＣＲによりＰＷＭ制御を行
い、主回路素子のスイッチング論理を得る。
る。架線電圧検出値ＶＳから求めた位相同期信号ｓｙｎ
にパルスモードＰＭを乗じ、基準搬送波演算手段２１に
より基準搬送波ｆｃＲｅｆを求める。編成内の各号車の
位相は号車認識コード等により行われ、位相設定部２２
は号車設定を入力すると、編成内のＮ台の架線側電力変
換装置１２の各々の位相角設定値を演算する。この各位
相設定値ｃａｒと基準搬送波ｆｃＲｅｆとにより搬送波
ｆｃＲを演算する。ＰＷＭ信号生成部１８は、この搬送
波ｆｃＲと出力電圧指令値ＶＣＲによりＰＷＭ制御を行
い、主回路素子のスイッチング論理を得る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、編成内
の交流電気車の架線側電力変換装置１２の何らかの故障
により、多重運転での搬送波位相差の均等性が崩れる
と、高調波電流値の増加に繋がる。この場合には、残っ
た架線側電力変換装置１２にて、再度、等間隔にて変調
波位相差を再設定することになる。
の交流電気車の架線側電力変換装置１２の何らかの故障
により、多重運転での搬送波位相差の均等性が崩れる
と、高調波電流値の増加に繋がる。この場合には、残っ
た架線側電力変換装置１２にて、再度、等間隔にて変調
波位相差を再設定することになる。
【００１５】主変圧器１１と複数個の架線側電力変換装
置１２で構成される１ユニット単位での架線側電力変換
装置１２の数や架線側電力変換装置１２の搬送波周波数
の設定値によっては、避けられない周波数帯もあった。
置１２で構成される１ユニット単位での架線側電力変換
装置１２の数や架線側電力変換装置１２の搬送波周波数
の設定値によっては、避けられない周波数帯もあった。
【００１６】本発明の目的は、架線側電力変換装置で発
生する高調波電流の発生周波数と線路側の信号周波数と
の競合を避けることができる交流電気車の駆動制御装置
を得ることである。
生する高調波電流の発生周波数と線路側の信号周波数と
の競合を避けることができる交流電気車の駆動制御装置
を得ることである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
交流電気車の駆動制御装置は、交流架線から単相交流電
力を一次側へ入力し降圧する主変圧器と、前記主変圧器
の複数個の二次巻線に接続され、前記変圧器で降圧され
た単相二次電圧を搬送波の位相をずらしてＰＷＭ制御に
より直流電圧に変換する架線側電力変換装置と、前記架
線側電力変換装置により変換された直流電圧を三相交流
に変換する駆動側電力変換装置と、前記駆動側電力変換
装置により変換された三相交流により駆動される誘導電
動機とを備えた交流電気車を駆動制御する交流電気車の
駆動制御装置において、前記架線側電力変換装置のＰＷ
Ｍ制御の搬送波周波数を切り換えるパルスモード切換部
を備えたことを特徴とする。
交流電気車の駆動制御装置は、交流架線から単相交流電
力を一次側へ入力し降圧する主変圧器と、前記主変圧器
の複数個の二次巻線に接続され、前記変圧器で降圧され
た単相二次電圧を搬送波の位相をずらしてＰＷＭ制御に
より直流電圧に変換する架線側電力変換装置と、前記架
線側電力変換装置により変換された直流電圧を三相交流
に変換する駆動側電力変換装置と、前記駆動側電力変換
装置により変換された三相交流により駆動される誘導電
動機とを備えた交流電気車を駆動制御する交流電気車の
駆動制御装置において、前記架線側電力変換装置のＰＷ
Ｍ制御の搬送波周波数を切り換えるパルスモード切換部
を備えたことを特徴とする。
【００１８】請求項１の発明に係わる交流電気車の駆動
制御装置においては、交流架線から単相交流電力変圧器
で降圧させ、降圧された単相二次電圧を、架線側電力変
換装置で搬送波の位相をずらしてＰＷＭ制御により直流
電圧に変換する。この場合の搬送波は、パルスモード切
換部で切り換えられて選択された周波数の搬送波であ
る。そして、駆動側電力変換装置は、架線側電力変換装
置により変換された直流電圧を三相交流に変換し、誘導
電動機に供給する。これにより、架線側電力変換装置の
主回路素子のスイッチングによって発生する高調波電流
の発生周波数をずらす。
制御装置においては、交流架線から単相交流電力変圧器
で降圧させ、降圧された単相二次電圧を、架線側電力変
換装置で搬送波の位相をずらしてＰＷＭ制御により直流
電圧に変換する。この場合の搬送波は、パルスモード切
換部で切り換えられて選択された周波数の搬送波であ
る。そして、駆動側電力変換装置は、架線側電力変換装
置により変換された直流電圧を三相交流に変換し、誘導
電動機に供給する。これにより、架線側電力変換装置の
主回路素子のスイッチングによって発生する高調波電流
の発生周波数をずらす。
【００１９】請求項２の発明に係わる交流電気車の駆動
制御装置は、請求項１の発明において、前記架線側電力
変換装置の故障を検出する故障検出部を設け、前記パル
スモード切換部は、前記故障検出部が前記架線側電力変
換装置の故障を検出したときは正常な前記架線側電力変
換装置のＰＷＭ制御の搬送波周波数を切り換えることを
特徴とする。
制御装置は、請求項１の発明において、前記架線側電力
変換装置の故障を検出する故障検出部を設け、前記パル
スモード切換部は、前記故障検出部が前記架線側電力変
換装置の故障を検出したときは正常な前記架線側電力変
換装置のＰＷＭ制御の搬送波周波数を切り換えることを
特徴とする。
【００２０】請求項２の発明に係わる交流電気車の駆動
制御装置においては、請求項１の発明の作用に加え、故
障検出部が架線側電力変換装置の故障を検出したとき
は、パルスモード切換部は、自動的に正常な架線側電力
変換装置のＰＷＭ制御の搬送波周波数を切り換える。
制御装置においては、請求項１の発明の作用に加え、故
障検出部が架線側電力変換装置の故障を検出したとき
は、パルスモード切換部は、自動的に正常な架線側電力
変換装置のＰＷＭ制御の搬送波周波数を切り換える。
【００２１】請求項３の発明に係わる交流電気車の駆動
制御装置は、請求項１または請求項２の発明において、
前記パルスモード切換部は、前記架線側電力変換装置の
主回路素子のスイッチングにより発生する高調波電流周
波数が前記交流電気車の線路側にて使用している信号周
波数帯から外れるように、ＰＷＭ制御の搬送波周波数を
切り換えることを特徴とする。
制御装置は、請求項１または請求項２の発明において、
前記パルスモード切換部は、前記架線側電力変換装置の
主回路素子のスイッチングにより発生する高調波電流周
波数が前記交流電気車の線路側にて使用している信号周
波数帯から外れるように、ＰＷＭ制御の搬送波周波数を
切り換えることを特徴とする。
【００２２】請求項３の発明に係わる交流電気車の駆動
制御装置は、請求項１または請求項２の発明の作用に加
え、架線側電力変換装置の主回路素子のスイッチングに
より発生する高調波電流周波数が前記交流電気車の線路
側にて使用している信号周波数帯から外れるように、Ｐ
ＷＭ制御の搬送波周波数を切り換える。
制御装置は、請求項１または請求項２の発明の作用に加
え、架線側電力変換装置の主回路素子のスイッチングに
より発生する高調波電流周波数が前記交流電気車の線路
側にて使用している信号周波数帯から外れるように、Ｐ
ＷＭ制御の搬送波周波数を切り換える。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の実施の形態に係わる交流電気車の
駆動制御装置のブロック図である。この実施の形態は、
図５に示した従来例に対し、架線側電力変換装置１２内
にＰＷＭ制御の搬送波周波数を切り換えるパルスモード
切換部２３を設けたものである。
する。図１は本発明の実施の形態に係わる交流電気車の
駆動制御装置のブロック図である。この実施の形態は、
図５に示した従来例に対し、架線側電力変換装置１２内
にＰＷＭ制御の搬送波周波数を切り換えるパルスモード
切換部２３を設けたものである。
【００２４】図１では、主変圧器１１の２個の二次巻線
にそれぞれか線側電力変換装置１２が接続された１ユニ
ット単位の構成を示している。このような１ユニット単
位では、交流架線１０からの交流電力を主変圧器１１に
て降圧し、２個の架線側電力変換装置１２に電力を供給
し、それぞれ直流電力に変換する。それぞれの架線側電
力変換装置１２には、ＰＷＭ制御の搬送波周波数を切り
換えるパルスモード切換部２３が設けられており、いず
れかの架線側電力変換装置１２に故障が生じた場合に
は、正常な架線側電力変換装置１２のパルスモード切換
部２３にて搬送波周波数を切り換える。
にそれぞれか線側電力変換装置１２が接続された１ユニ
ット単位の構成を示している。このような１ユニット単
位では、交流架線１０からの交流電力を主変圧器１１に
て降圧し、２個の架線側電力変換装置１２に電力を供給
し、それぞれ直流電力に変換する。それぞれの架線側電
力変換装置１２には、ＰＷＭ制御の搬送波周波数を切り
換えるパルスモード切換部２３が設けられており、いず
れかの架線側電力変換装置１２に故障が生じた場合に
は、正常な架線側電力変換装置１２のパルスモード切換
部２３にて搬送波周波数を切り換える。
【００２５】図２は、本発明の実施の形態における架線
側電力変換装置１２の制御ブロック図である。電圧制御
部１５は、直流出力電圧をその指令値に追従させるもの
であり、出力直流電圧検出値ＩＤと直流電圧指令値ＶＤ
Ｒとの電圧偏差を演算し、交流入力電流値Ｉｍとして電
流制御部１６に出力する。
側電力変換装置１２の制御ブロック図である。電圧制御
部１５は、直流出力電圧をその指令値に追従させるもの
であり、出力直流電圧検出値ＩＤと直流電圧指令値ＶＤ
Ｒとの電圧偏差を演算し、交流入力電流値Ｉｍとして電
流制御部１６に出力する。
【００２６】電流制御部１６では、電圧制御部１５から
の交流入力電流値量Ｉｍに位相同期部１７からの架線電
圧ＶＳに同期したｓｉｎ波を乗算し、二次電流指令値Ｉ
ｍＲを求め、さらに、この二次電流指令値ＩｍＲと入力
電流検出値ＩＳとの偏差を求めて出力電圧指令値ＶＣＲ
を得る。出力電圧指令値ＶＣＲはＰＷＭ信号生成部１８
に入力される。
の交流入力電流値量Ｉｍに位相同期部１７からの架線電
圧ＶＳに同期したｓｉｎ波を乗算し、二次電流指令値Ｉ
ｍＲを求め、さらに、この二次電流指令値ＩｍＲと入力
電流検出値ＩＳとの偏差を求めて出力電圧指令値ＶＣＲ
を得る。出力電圧指令値ＶＣＲはＰＷＭ信号生成部１８
に入力される。
【００２７】一方、位相同期部１７は交流入力電流と架
線電圧との位相を同期させると共に、搬送波周波数を演
算するものである。すなわち、位相同期部１７では、架
線電圧ＶＳを電源位相同期信号演算手段１９に入力し、
架線電圧の電源位相の同期信号を取り出して位相同期信
号ｓｙｎを演算し、架線電圧ＶＳと電流制御の位相を同
期させる。この位相同期信号ｓｙｎによりｓｉｎ波生成
部２０にてｓｉｎ波を発生させ、電流制御部１６で交流
入力電流値量Ｉｍに乗じて二次電流指令値ＩｍＲを得
る。
線電圧との位相を同期させると共に、搬送波周波数を演
算するものである。すなわち、位相同期部１７では、架
線電圧ＶＳを電源位相同期信号演算手段１９に入力し、
架線電圧の電源位相の同期信号を取り出して位相同期信
号ｓｙｎを演算し、架線電圧ＶＳと電流制御の位相を同
期させる。この位相同期信号ｓｙｎによりｓｉｎ波生成
部２０にてｓｉｎ波を発生させ、電流制御部１６で交流
入力電流値量Ｉｍに乗じて二次電流指令値ＩｍＲを得
る。
【００２８】また、位相同期部１７の基準搬送波演算手
段２１は、架線電圧検出値ＶＳから求めた位相同期信号
ｓｙｎにパルスモード切換部２３からのパルスモードＰ
Ｍを乗じ、基準搬送波演算手段２１により基準搬送波ｆ
ｃＲｅｆを求める。
段２１は、架線電圧検出値ＶＳから求めた位相同期信号
ｓｙｎにパルスモード切換部２３からのパルスモードＰ
Ｍを乗じ、基準搬送波演算手段２１により基準搬送波ｆ
ｃＲｅｆを求める。
【００２９】パルスモード切換部２３は、基準搬送波ｆ
ｃＲｅｆの周波数を決定するものであり、複数個のパル
スモードＰＭの設定値を持ち、１ユニット内の各号車の
運転状況により、搬送波周波数の切り換えを可能として
いる。すなわち、同一編成内において、他号車の架線側
電力変換装置１２が故障したときには、そのパルス数を
切り換えることによって、架線側電力変換装置１２の主
回路素子のスイッチングによって発生する高調波電流の
発生周波数ををずらす。
ｃＲｅｆの周波数を決定するものであり、複数個のパル
スモードＰＭの設定値を持ち、１ユニット内の各号車の
運転状況により、搬送波周波数の切り換えを可能として
いる。すなわち、同一編成内において、他号車の架線側
電力変換装置１２が故障したときには、そのパルス数を
切り換えることによって、架線側電力変換装置１２の主
回路素子のスイッチングによって発生する高調波電流の
発生周波数ををずらす。
【００３０】これにより、架線側電力変換装置１２の主
回路素子のスイッチングによって発生する高調波電流の
発生周波数を、保安情報等を車両に伝える信号電流の周
波数とずらすようにしている。
回路素子のスイッチングによって発生する高調波電流の
発生周波数を、保安情報等を車両に伝える信号電流の周
波数とずらすようにしている。
【００３１】位相設定部２２は、編成内の自号車を認識
してその号車の初期位相を設定するものであり、編成内
の各号車の位相は号車認識コード等により行われ、位相
設定部２２は号車設定を入力すると、編成内のＮ台の架
線側電力変換装置１２の各々の位相角設定値を演算す
る。この各位相設定値ｃａｒと基準搬送波ｆｃＲｅｆと
により搬送波ｆｃＲを演算する。ＰＷＭ信号生成部１８
は、この搬送波ｆｃＲと出力電圧指令値ＶＣＲによりＰ
ＷＭ制御を行い、主回路素子のスイッチング論理を得
る。
してその号車の初期位相を設定するものであり、編成内
の各号車の位相は号車認識コード等により行われ、位相
設定部２２は号車設定を入力すると、編成内のＮ台の架
線側電力変換装置１２の各々の位相角設定値を演算す
る。この各位相設定値ｃａｒと基準搬送波ｆｃＲｅｆと
により搬送波ｆｃＲを演算する。ＰＷＭ信号生成部１８
は、この搬送波ｆｃＲと出力電圧指令値ＶＣＲによりＰ
ＷＭ制御を行い、主回路素子のスイッチング論理を得
る。
【００３２】ここで、図３に示すように、架線側電力変
換装置１２にその故障を検出する故障検出部２４を設
け、他号車の故障検出部２４がその架線側電力変換装置
１２の故障を検出したときは自号車の正常な架線側電力
変換装置１２のパルスモード切換部１２に故障信号を送
信して、ＰＷＭ制御の搬送波周波数を切り換えるように
しても良い。
換装置１２にその故障を検出する故障検出部２４を設
け、他号車の故障検出部２４がその架線側電力変換装置
１２の故障を検出したときは自号車の正常な架線側電力
変換装置１２のパルスモード切換部１２に故障信号を送
信して、ＰＷＭ制御の搬送波周波数を切り換えるように
しても良い。
【００３３】すなわち、それぞれの架線側電力変換装置
１２で互いの故障信号を入力して、搬送波周波数を切り
換える。これにより、パルスモード切換部２３の切換を
自動切換と、ユニット内の他号車の故障信号を入力した
ときは、パルスモードＰＭを自動的に切り換える。
１２で互いの故障信号を入力して、搬送波周波数を切り
換える。これにより、パルスモード切換部２３の切換を
自動切換と、ユニット内の他号車の故障信号を入力した
ときは、パルスモードＰＭを自動的に切り換える。
【００３４】図４は、本発明の実施の形態に係わる交流
電気車の監視制御装置の特性を示す特性図である。図４
（ａ）は、ユニット内の２個の架線側電力変換装置１２
が両者とも健全な状態での帰線電流高調波の発生状態を
示す。
電気車の監視制御装置の特性を示す特性図である。図４
（ａ）は、ユニット内の２個の架線側電力変換装置１２
が両者とも健全な状態での帰線電流高調波の発生状態を
示す。
【００３５】いま、架線周波数ｆｓを５０Ｈｚとし、パ
ルスモードＰＭを３０パルスとし（搬送波周波数ｆｃ＝
ｆｓ×ＰＭ＝５０×３０＝１５００Ｈｚ）、ｎ＝２、ｍ
＝１であるとする。また、線路側の保安信号の周波数帯
が３ｋＨｚ付近に設定されているとする。２台の架線側
電力変換装置１２（Ｎ＝２）であるから、発生高調波ｆ
ｈは、下式で示される。
ルスモードＰＭを３０パルスとし（搬送波周波数ｆｃ＝
ｆｓ×ＰＭ＝５０×３０＝１５００Ｈｚ）、ｎ＝２、ｍ
＝１であるとする。また、線路側の保安信号の周波数帯
が３ｋＨｚ付近に設定されているとする。２台の架線側
電力変換装置１２（Ｎ＝２）であるから、発生高調波ｆ
ｈは、下式で示される。
【００３６】 ｆｈ＝（ｎｆＣ±ｍｆｓ）・Ｎ ＝（２・１５００Ｈｚ±１・５０Ｈｚ）・２ ＝６ｋＨｚ 従って、発生高調波ｆｈは６ｋＨｚを中心に発生し、線
路側の保安信号の周波数帯が３ｋＨｚ付近に設定されて
いるので、２台の架線側電力変換装置１２は線路側の保
安信号の周波数帯と競合することはない。
路側の保安信号の周波数帯が３ｋＨｚ付近に設定されて
いるので、２台の架線側電力変換装置１２は線路側の保
安信号の周波数帯と競合することはない。
【００３７】この状態で、ユニット内の１台の架線側電
力変換装置１２が故障等により停止した場合には、帰線
電流高調波の発生状態は、図４（ｂ）に示すように、３
ｋＨｚを中心に発生することになる。従って、１台の架
線側電力変換装置１２が停止すると、帰線電流高調波は
３ｋＨｚを中心に発生することになり、帰線電流高調波
と保安信号の周波数とが一致して、保安信号に障害を与
える可能性がある。
力変換装置１２が故障等により停止した場合には、帰線
電流高調波の発生状態は、図４（ｂ）に示すように、３
ｋＨｚを中心に発生することになる。従って、１台の架
線側電力変換装置１２が停止すると、帰線電流高調波は
３ｋＨｚを中心に発生することになり、帰線電流高調波
と保安信号の周波数とが一致して、保安信号に障害を与
える可能性がある。
【００３８】そこで、このような場合に、パルスモード
切替部４にてパルスモードＰＭを３０パルスから２５パ
ルスに切り換える。従って、図４（ｃ）に示すように、
発生する帰線電流高調波が２．５ｋＨｚとなり、線路側
の保安信号周波数との競合が回避できる。
切替部４にてパルスモードＰＭを３０パルスから２５パ
ルスに切り換える。従って、図４（ｃ）に示すように、
発生する帰線電流高調波が２．５ｋＨｚとなり、線路側
の保安信号周波数との競合が回避できる。
【００３９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、架
線側電力変換装置の故障によって、架線側電力変換装置
の搬送波周波数を切り換えるので、高調波電流の発生周
波数帯を変化させることができ、線路側の信号周波数と
の競合を避けることができる。従って、高調波電流によ
る悪影響を避けることができる。
線側電力変換装置の故障によって、架線側電力変換装置
の搬送波周波数を切り換えるので、高調波電流の発生周
波数帯を変化させることができ、線路側の信号周波数と
の競合を避けることができる。従って、高調波電流によ
る悪影響を避けることができる。
【図１】本発明の実施の形態に係わる交流電気車の駆動
制御装置のブロック図。
制御装置のブロック図。
【図２】本発明の実施の形態における架線側電力変換装
置の制御ブロック図。
置の制御ブロック図。
【図３】本発明の実施の形態におけるパルスモード切換
装置を故障検出部の故障信号で切り換える場合の説明
図。
装置を故障検出部の故障信号で切り換える場合の説明
図。
【図４】本発明の実施の形態に係わる交流電気車の監視
制御装置の特性を示す特性図。
制御装置の特性を示す特性図。
【図５】従来の交流電気車の駆動制御装置のブロック
図。
図。
【図６】従来の架線側電力変換装置の制御ブロック図。
１０…パンタグラフ、１１…主変圧器、１２…架線側電
力変換装置、１３…駆動側電力変換装置、１４…誘導電
動機、１５…電圧制御部、１６…電流制御部、１７…位
相同期部、１８…ＰＷＭ信号生成部、１９…電源位相同
期信号演算手段、２０…ｓｉｎ波生成部、２１…基準搬
送波演算手段、２２…位相設定部、２３…パルスモード
切換部、２４…故障検出部
力変換装置、１３…駆動側電力変換装置、１４…誘導電
動機、１５…電圧制御部、１６…電流制御部、１７…位
相同期部、１８…ＰＷＭ信号生成部、１９…電源位相同
期信号演算手段、２０…ｓｉｎ波生成部、２１…基準搬
送波演算手段、２２…位相設定部、２３…パルスモード
切換部、２４…故障検出部
フロントページの続き (72)発明者 長沼 克範 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） 5H007 AA08 BB06 CA05 CB02 CC12 CC23 DA03 DA06 DB01 DC05 EA04 EA14 FA12 5H115 PA04 PC01 PG01 PI02 PU09 PV07 PV09 PV28 QN08 QN10 RB23 SE03 SJ11 TO13 5H576 AA01 BB05 CC05 DD02 DD04 EE12 GG06 HB02 HB05 LL24 MM11
Claims (3)
- 【請求項１】 交流架線から単相交流電力を一次側へ入
力し降圧する主変圧器と、前記主変圧器の複数個の二次
巻線に接続され、前記変圧器で降圧された単相二次電圧
を搬送波の位相をずらしてＰＷＭ制御により直流電圧に
変換する架線側電力変換装置と、前記架線側電力変換装
置により変換された直流電圧を三相交流に変換する駆動
側電力変換装置と、前記駆動側電力変換装置により変換
された三相交流により駆動される誘導電動機とを備えた
交流電気車を駆動制御する交流電気車の駆動制御装置に
おいて、前記架線側電力変換装置のＰＷＭ制御の搬送波
周波数を切り換えるパルスモード切換部を備えたことを
特徴とする交流電気車の駆動制御装置。 - 【請求項２】 前記架線側電力変換装置の故障を検出す
る故障検出部を設け、前記パルスモード切換部は、前記
故障検出部が前記架線側電力変換装置の故障を検出した
ときは正常な前記架線側電力変換装置のＰＷＭ制御の搬
送波周波数を切り換えることを特徴とする請求項１に記
載の交流電気車の駆動制御装置。 - 【請求項３】 前記パルスモード切換部は、前記架線側
電力変換装置の主回路素子のスイッチングにより発生す
る高調波電流周波数が前記交流電気車の線路側にて使用
している信号周波数帯から外れるように、ＰＷＭ制御の
搬送波周波数を切り換えることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の交流電気車の駆動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001064221A JP2002271906A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | 交流電気車の駆動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001064221A JP2002271906A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | 交流電気車の駆動制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002271906A true JP2002271906A (ja) | 2002-09-20 |
Family
ID=18923072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001064221A Pending JP2002271906A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | 交流電気車の駆動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002271906A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009100548A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-07 | Hitachi Ltd | 電気車制御装置 |
| JPWO2016129125A1 (ja) * | 2015-02-13 | 2017-04-27 | 三菱電機株式会社 | 電動機駆動装置および車両駆動システム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06351106A (ja) * | 1993-06-04 | 1994-12-22 | Central Japan Railway Co | コンバータ制御装置 |
| JPH0739005A (ja) * | 1993-07-23 | 1995-02-07 | Toshiba Corp | 電気車の電力変換装置 |
| JPH0833339A (ja) * | 1994-07-21 | 1996-02-02 | Mitsubishi Electric Corp | コンバータ装置 |
-
2001
- 2001-03-08 JP JP2001064221A patent/JP2002271906A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06351106A (ja) * | 1993-06-04 | 1994-12-22 | Central Japan Railway Co | コンバータ制御装置 |
| JPH0739005A (ja) * | 1993-07-23 | 1995-02-07 | Toshiba Corp | 電気車の電力変換装置 |
| JPH0833339A (ja) * | 1994-07-21 | 1996-02-02 | Mitsubishi Electric Corp | コンバータ装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009100548A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-07 | Hitachi Ltd | 電気車制御装置 |
| JPWO2016129125A1 (ja) * | 2015-02-13 | 2017-04-27 | 三菱電機株式会社 | 電動機駆動装置および車両駆動システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050318 |
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| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050325 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060904 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090721 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090924 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100309 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100713 |