JP2005304156A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device.
新幹線等の高速鉄道車両のように、架線から単相交流を受電し、主電動機を駆動するた
めのコンバータおよびインバータを備えた電力変換装置において、架線電圧が上昇しすぎ
ると、コンバータの出力電圧が飽和し、架線電流の歪みが増加したり、保護動作が働き、
運転を停止する場合がある。逆に、架線電圧が低下しすぎた場合、同一電力を主電動機に
供給するためには有効電流を増加する必要があるが、これがコンバータの電流容量を越え
た場合には、電力制限を行い、主電動機のトルクを制限する。このため、車両の加減速度
が所定値より低下し、運行ダイヤを乱す恐れがある。
In a power converter equipped with a converter and an inverter for receiving a single-phase alternating current from an overhead line and driving a main motor as in a high-speed railway vehicle such as a bullet train, if the overhead line voltage rises too much, the output voltage of the converter Saturation, overhead current distortion increases, protective action works,
Operation may be stopped. Conversely, if the overhead line voltage drops too much, it is necessary to increase the effective current in order to supply the same power to the main motor, but if this exceeds the current capacity of the converter, the power is limited, Limit the torque of the main motor. For this reason, the acceleration / deceleration of the vehicle may be lower than a predetermined value, which may disturb the operation schedule.
この問題に対処するため、従来の電力変換装置では、架線電圧に応じて、架線電圧が上
昇しすぎないように、また、低下しすぎないように、電力変換装置にて力率あるいは無効
電力を調整することが特許文献1に開示されている。
しかし、従来の電力変換装置は、架線電圧に応じて、力率を制御しているので、1つの編
成中に複数の電力変換装置を備える通常の構成を持つ鉄道車両の場合、共通なパンタ点で
の架線電圧に対し、それぞれの電力変換装置ユニットが独立して制御を行うため、架線電
圧の不安定化といった現象を引き起こすことが懸念される。特に、特性の揃わない複数の
メーカ製の電力変換装置が同一編成に搭載される場合や、同一給電区間に全く型式の異な
る電力変換装置を搭載した他の編成がいる場合には、顕著な悪影響が想定される。たとえ
、不安定でなくとも、架線電圧検出器のオフセット等個体差によって、常に特定の電力変
換装置のみが、力率を劣化させ(普通は1)、無効電流が増大するため、電流アンバラン
スが定常的に生じ、電力変換装置の低寿命化を引き起こす恐れがあった。
However, since the conventional power conversion device controls the power factor according to the overhead line voltage, in the case of a railway vehicle having a normal configuration including a plurality of power conversion devices in one formation, a common pant point Since each power conversion device unit controls the overhead line voltage independently, there is a concern that the overhead line voltage may become unstable. In particular, when power converters made by multiple manufacturers with different characteristics are mounted on the same train, or when there are other trains equipped with power converters of completely different types in the same feeding section Is assumed. Even if it is not unstable, due to individual differences such as the offset of the overhead voltage detector, only a specific power conversion device always degrades the power factor (usually 1), and the reactive current increases. There is a possibility that it may occur constantly and cause the life of the power converter to be shortened.
そこで本発明は、電流アンバランスを軽減することが出来、架線電圧を安定化することが
出来る電力変換装置を提供することを目的とする。
Then, an object of this invention is to provide the power converter device which can reduce an electric current imbalance and can stabilize an overhead wire voltage.
上記課題は、架線に主変圧器を介して接続されたコンバータと、当該コンバータの直流側
とフィルタコンデンサを介して接続されたインバータと、前記コンバータの電力又はイン
バータの電力を演算する電力演算手段とを有し、前記コンバータは、前記電力演算手段に
より演算された前記コンバータ又は前記インバータの電力に応じて前記コンバータの交流
側に無効電流を流すことにより達成することが出来る。
The above-described problems include a converter connected to an overhead line via a main transformer, an inverter connected to the DC side of the converter via a filter capacitor, and power calculation means for calculating the power of the converter or the power of the inverter. The converter can be achieved by flowing a reactive current to the AC side of the converter according to the power of the converter or the inverter calculated by the power calculation means.
上記課題は、架線に主変圧器を介して接続されたコンバータと、当該コンバータの直流側
とフィルタコンデンサを介して接続されたインバータと、前記コンバータの交流側の電流
を検出する手段と、前記コンバータの交流側の電流を検出する手段により検出された前記
コンバータの電流が所定の電流指令に一致するように、前記コンバータの出力電圧を調整
する電流制御手段と、前記コンバータの電力又は、インバータの電力を演算する電力演算
手段と、前記電力演算手段により演算された前記コンバータ又は前記インバータの電力に
応じて無効電流指令値を算出する無効電流指令演算手段とを有し、前記電流制御手段は、
前記無効電流指令演算手段により算出された無効電流指令により前記所定の電流指令値を
補正することによって達成することが出来る。
The above-mentioned problems include a converter connected to an overhead wire via a main transformer, an inverter connected to the DC side of the converter via a filter capacitor, means for detecting a current on the AC side of the converter, and the converter Current control means for adjusting the output voltage of the converter so that the current of the converter detected by the means for detecting the current on the alternating current side matches a predetermined current command, and power of the converter or power of the inverter And a reactive current command calculating means for calculating a reactive current command value according to the power of the converter or the inverter calculated by the power calculating means, and the current control means includes:
This can be achieved by correcting the predetermined current command value by the reactive current command calculated by the reactive current command calculating means.
上記課題は、架線に主変圧器を介して接続されたコンバータと、当該コンバータの直流側
とフィルタコンデンサを介して接続されたインバータと、前記コンバータの電力又はイン
バータの電力を演算する電力演算手段とを有し、前記コンバータは、前記電力演算手段に
より演算された前記コンバータ又は前記インバータの電力に応じて前記コンバータの交流
側の力率を調整することによって達成することが出来る。
The above-described problems include a converter connected to an overhead line via a main transformer, an inverter connected to the DC side of the converter via a filter capacitor, and power calculation means for calculating the power of the converter or the power of the inverter. The converter can be achieved by adjusting the power factor on the AC side of the converter according to the power of the converter or the inverter calculated by the power calculation means.
本発明により、電流アンバランスを軽減することが出来、架線電圧を安定化することが出
来る電力変換装置を提供することが出来る。
According to the present invention, it is possible to provide a power conversion device that can reduce current imbalance and stabilize the overhead line voltage.
(第1の実施の形態)
本発明に基づく第1の実施の形態の電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する
。
(First embodiment)
A power converter according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に基づく第1実施の形態の電力変換装置のブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of a power converter according to a first embodiment of the present invention.
本発明に基づく第1の実施の形態の電力変換装置において、変電所より給電される単相
交流電力は、パンタグラフ2によって集電され、3つの巻線を有した主変圧器5を介して
、コンバータ11と接続される。コンバータ11の直流側には、フィルタコンデンサ12
と、主電動機15を駆動及び制御するVVVFインバータ14が接続される。コンバータ
制御手段16は、電圧検出器13によって検出されたフィルタコンデンサ電圧Vdcが所定
値となるように、電流検出器9によって検出された交流側の電流や主変圧器の第3巻線8
に備えられた電圧検出器の出力に基づき、コンバータ11の交流出力電圧Vcを制御するも
のである。コンバータ制御手段16へは、コンバータの交流側の電流である出力電流Icと
、フィルタコンデンサ電圧Vdcと、主変圧器5の第3巻線の電圧である3次電圧Vs3が入力
される。3次電圧Vs3は、架線電圧(パンタ点電圧)Vpの代替として用いられるものであ
り、主変圧器5の第1巻線の電圧である1次電圧を検出したものであってもかまわない。
In the power conversion device according to the first embodiment of the present invention, single-phase AC power fed from a substation is collected by a
And a VVVF inverter 14 for driving and controlling the
The AC output voltage Vc of the
このように構成されたコンバータ制御手段において、ゼロクロス検知手段27では、架
線電圧に相当する3次電圧Vs3に基づきにそのゼロクロスを検知する。位相同期制御手段
28は、3次電圧のゼロクロス点より、電源電圧の位相θsを算出する。ここに位相θsの
ゼロ点は、3次電圧(パンタ点電圧)のゼロクロス点であると定義する。電圧制御手段1
9には、減算器18の出力であるフィルタコンデンサ電圧Vdcとその目標値である直流電
圧指令Vdc*との偏差が入力され、その偏差が零となるように前記の電源電圧位相θsに基
づき、コンバータの有効電流指令値IP*を(1)式のように演算する。ここにIPA*は有効
電流の振幅指令であり、例えば、(2)式のように求められる。
In the converter control means configured as described above, the zero cross detection means 27 detects the zero cross based on the tertiary voltage Vs3 corresponding to the overhead line voltage. The phase synchronization control means 28 calculates the phase θs of the power supply voltage from the zero cross point of the tertiary voltage. Here, the zero point of the phase θs is defined as the zero cross point of the tertiary voltage (punter point voltage). Voltage control means 1
9 is inputted with a deviation between the filter capacitor voltage Vdc output from the
IP* = IPA* × sin(θs)・・(1)
IPA* = (KpAVR+KiAVR/s)×(Vdc* - Vdc)・・(2)
ただし、KpAVR、KiAVRは直流電圧制御の比例ゲイン、積分ゲインである。Sはラプラス演
算子である。
IP * = IPA * x sin (θs) (1)
IPA * = (KpAVR + KiAVR / s) x (Vdc *-Vdc) (2)
However, KpAVR and KiAVR are proportional gain and integral gain of DC voltage control. S is a Laplace operator.
通常、トランスあるいはコンバータの、高効率・小型化・軽量化を狙い、パンタ点での
力率1運転を行う。すなわち、電流指令は(1)式そのもので演算され、無効電流指令=
0である。
Usually, a transformer or converter is operated with a power factor of 1 at the punter point, aiming at high efficiency, miniaturization, and weight reduction. That is, the current command is calculated by the equation (1) itself, and the reactive current command =
0.
ここで本実施の形態の電力変換装置は、コンバータ11の直流電力に応じて、無効電流
指令を前記の電流指令に加算し補正する処理があることを特徴としている。
Here, the power conversion device according to the present embodiment is characterized in that there is a process of adding and correcting the reactive current command to the current command in accordance with the DC power of the
電力演算手段17では、コンバータ11の交流側電流Icと後述するコンバータ出力電圧
指令Vc*より、コンバータ11の電力Pcを算出する。この電力算出は、瞬時の電力という
より、1周期間の平均電力を算出するなど、それが直流量となるように算出する方がよい
。ここで、電力量の符号は、力行(電力が架線から車両へ)でPc>0、回生(電力が車両
から架線へ)でPc<0と定義する。
The power calculation means 17 calculates the power Pc of the
無効電流振幅指令演算手段18では、電力演算手段17の出力であるコンバータ11の
電力Pcに応じて、無効電流振幅指令IQA*を算出し出力する。例えば、(3)式のように、
コンバータの電力Pcに比例する形であったり、
IQA* = K1 × Pc・・(3)
(4)式のように、不感帯を有するものであったりすることができる。ただし、α:不
感帯のセット値(α>0)である。
The reactive current amplitude command calculation means 18 calculates and outputs a reactive current amplitude command IQA * according to the power Pc of the
It is proportional to the converter power Pc,
IQA * = K1 × Pc (3)
(4) It can have a dead zone like a formula. Where α is the dead band set value (α> 0).
IQA*=K2×(Pc-α) if(α<Pc)・・(4)
IQA*=0 if (-α <= Pc <= α)
IQA*=K2×(Pc+α) if (Pc < -α)
この(3)式及び(4)式の設定では、コンバータ11が回生(電力が車両から架線へ
)の場合に架線電圧の増加を抑制し、コンバータ11が力行(電力が架線から車両へ)の
場合に架線電圧の減少を抑制する動作を行う。
IQA * = K2 × (Pc-α) if (α <Pc) (4)
IQA * = 0 if (-α <= Pc <= α)
IQA * = K2 × (Pc + α) if (Pc <-α)
In the settings of the formulas (3) and (4), when the
無効電流指令演算手段18で演算された無効電流の振幅指令IQA*は無効電流指令演算手
段25に入力される。無効電流指令演算手段25では、位相同期制御手段28の出力であ
る電源位相θsとに基づき、無効電流指令IQ*を(5)式のように演算出力する。
The reactive current amplitude command IQA * calculated by the reactive current command calculating means 18 is input to the reactive current command calculating means 25. The reactive current command computing means 25 computes and outputs the reactive current command IQ * as shown in equation (5) based on the power supply phase θs output from the phase synchronization control means 28.
IQ* = IQA* ×cos(θs)・・(5)
加算器20では、従来の電流指令である前記有効電流指令IP*に、無効電流指令IQ*が加
算されコンバータの出力電流指令Ic*を算出する。電流制御手段22では、コンバータの
出力電流指令値Ic*に、検出された出力電流Icが一致するように、(6)式のように出力
電圧補正量Vccmpを算出する。
IQ * = IQA * x cos (θs) (5)
The
Vccmp=KpACR(Ic*-Ic)・・(6)
また、電源電圧FF演算手段26にて、架線電圧のフィードフォワード項VsFFを(7)
式のように算出する。ここにVs*は、架線定格電圧(主変圧器の1次巻線定格電圧)のコ
ンバータ交流側への換算値(主変圧器の2次巻線定格電圧)である。
Vccmp = KpACR (Ic * -Ic) (6)
Further, the power supply voltage FF calculation means 26 sets the feedforward term VsFF of the overhead line voltage to (7)
Calculate as in the equation. Here, Vs * is a conversion value (secondary winding rated voltage of the main transformer) of the overhead wire rated voltage (primary winding rated voltage of the main transformer) to the converter AC side.
VsFF=Vs* sin(θs)・・(7)
加算器23において、架線電圧フィードフォワード項VsFFと出力電圧補正量Vccmpとを
加算することで、コンバータの出力電圧指令値Vc*が算出できる。PWM制御24は、コ
ンバータの出力電圧指令値Vc*に一致した出力電圧が得られるように、コンバータ11へ
のゲートを三角波比較PWM制御等により生成する。
VsFF = Vs * sin (θs) (7)
In the
無効電流指令演算手段25は、電力演算手段17で演算されたコンバータ11の出力電
力に応じて、予め設定された出力電力に対応する無効電流指令を設定する。電流制御器2
2は、無効電流指令に一致した無効電流が(コンバータの交流側に)流れるようにコンバ
ータの出力電圧を調整する。
The reactive current
2 adjusts the output voltage of the converter so that a reactive current corresponding to the reactive current command flows (to the AC side of the converter).
無効電流による架線電圧(パンタ点電圧)への作用は周知であるが、ここに簡単に説明
する。図2は、変電所から電力変換装置までのシステム図である。
Although the action of the reactive current on the overhead line voltage (punter voltage) is well known, it will be briefly described here. FIG. 2 is a system diagram from the substation to the power converter.
図2に記載した架線システムは、変電所29から架線インピーダンス30を介して給電さ
れるもので、電力変換装置側ではパンタグラフ2と車輪4を介して集電する。架線インピ
ーダンス30は、主にリアクタンスLと抵抗Rから構成される。ここで、架線を流れる電
流Isは、変電所29から車両へと流れる向きを正とする。
The overhead line system described in FIG. 2 is fed from the
本発明に基づく第1の実施の形態の電力変換装置の動作について、図3及び図4を参照
し説明する。図3は、力行(電力が変電所から車両へ)の場合のベクトル図である。図4
は、回生(電力が車両から変電所へ)の場合のベクトル図である。
The operation of the power conversion apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a vector diagram in the case of power running (electric power is from a substation to a vehicle). FIG.
These are vector diagrams in the case of regeneration (electric power is from a vehicle to a substation).
本発明に基づく第1の実施の形態の電力変換装置は力行時には、図3(a)の無効電流=
0(力率=1)の状態に対し、図3(b)のように進みの無効電流IsQを流すことで、
架線電圧(パンタ点電圧)を増加させる。一方、回生時には、図4(a)の無効電流=0
(力率=1)の状態に対し、図4(b)のように遅れの無効電流IsQを流すことで、架
線電圧(パンタ点電圧)を減少する。
When the power converter according to the first embodiment of the present invention is powered, the reactive current of FIG.
For the state of 0 (power factor = 1), as shown in FIG.
Increase the overhead line voltage (punter voltage). On the other hand, during regeneration, the reactive current in FIG.
With respect to the state of (power factor = 1), by passing a delayed reactive current IsQ as shown in FIG. 4B, the overhead line voltage (punter point voltage) is decreased.
このように構成された電力変換装置は、コンバータが回生の場合(電力が車両から架線
へ)には、架線電圧を低下させる方向に、力行の場合(電力が架線から車両へ)には、架
線電圧を増加させる方向に、無効電流を流し、架線電圧の変動を抑制することが可能であ
る。
The power conversion device configured as described above is configured to reduce the overhead line voltage when the converter is regenerative (power is from the vehicle to the overhead line), and to the overhead line when power is running (from the overhead line to the vehicle). It is possible to flow a reactive current in the direction of increasing the voltage and suppress the fluctuation of the overhead line voltage.
本実施の形態の電力変換装置では、従来技術のように架線電圧に応じて無効電流を流す
のではなく、自身の電力変換装置での電力(コンバータ電力)に応じて無効電流を設定し
ている。このため、従来技術で懸念されるような、架線電圧を介して他の電力変換装置と
の間で干渉するような問題が生じにくい。よって、不安定化を引き起こすことなく、安定
に架線電圧の変動を抑制することが実現できる。
In the power conversion device according to the present embodiment, the reactive current is set according to the power (converter power) in its own power conversion device, instead of causing the reactive current to flow according to the overhead line voltage as in the prior art. . For this reason, it is hard to produce the problem which interferes with another power converter device via an overhead wire voltage which is a concern in a prior art. Thus, it is possible to stably suppress fluctuations in the overhead line voltage without causing instability.
このように構成された電力変換装置は、他の電力変換装置との干渉による不安定化や、負
荷(無効電流)アンバランスによる過電流・低寿命化などを引き起こすことなく、架線電
圧の変動を抑制することができる。
Power converters configured in this way can reduce overhead voltage fluctuations without causing instability due to interference with other power converters or overcurrent / life reduction due to load (reactive current) imbalance. Can be suppressed.
(第2の実施の形態)
本発明に基づく第2の実施の形態の電力変換装置は、無効電流振幅指令演算手段18の
不感帯の設定を(8)式のようにしたことを特徴としている。
(Second Embodiment)
The power conversion device according to the second embodiment of the present invention is characterized in that the dead band of the reactive current amplitude command calculation means 18 is set as shown in equation (8).
IQA*=0 if(-α<=Pc)・・(8)
IQA*=K3×(Pc+α) if(Pc<-α)
(8)式に記載した、設定では、回生時は架線電圧の増加を抑制するように無効電流を重
畳するものの、力行時には架線電圧の増加を抑制しない。一般に、電力変換装置のインバ
ータ14は、架線電圧に依らず、電動機15の所定の出力が得られるように制御する。よ
って、力行状態で架線電圧が低下した場合、元来、コンバータ11の出力電流は増加する
。そのため、(8)式に記載した設定では、力行状態でコンバータ11の出力電流が増加
していると想定し、力行状態では、敢えて、無効電流を流さないことで、更なる電流値の
増加を引き起こさないようにしている。
IQA * = 0 if (-α <= Pc) (8)
IQA * = K3 × (Pc + α) if (Pc <-α)
In the setting described in the equation (8), the reactive current is superimposed so as to suppress the increase in the overhead line voltage during regeneration, but the increase in the overhead line voltage is not suppressed during power running. In general, the
このように構成された電力変換装置では、回生時は架線電圧の増加を抑制するように無
効電流を流すものの、力行時には架線電圧の増加を抑制しないように作用させることがで
きる。一般に、コンバータの負荷であるインバータは架線電圧に依らず所定の電動機出力
が得られるように制御している。よって、力行で架線電圧が低下した場合、元来、コンバ
ータの出力電流は増加する特徴がある。よって、架線電圧が高くコンバータ出力電流に余
裕があることが想定される回生についてのみ架線電圧の上昇を抑制するように遅れ無効電
流を流し、一方の、架線電圧が低くコンバータ出力電流に余裕がない(過電流になりやす
い、あるいは、電力制限によりインバータ出力、すなわち、電動機出力を制限することに
なってしまう)力行では、電流値が増加する可能性のある無効電流を流さないことで、過
電流による保護や、あるいは、インバータ側の電力制限を引き起こさないようにすること
が可能である。
In the power conversion device configured as described above, the reactive current flows so as to suppress an increase in the overhead line voltage during regeneration, but it can be operated so as not to suppress the increase in the overhead line voltage during power running. In general, an inverter which is a load of a converter is controlled so as to obtain a predetermined motor output regardless of the overhead line voltage. Therefore, when the overhead line voltage decreases due to power running, the output current of the converter originally increases. Therefore, a delay reactive current is allowed to flow so as to suppress an increase in the overhead line voltage only for regeneration that has a high overhead line voltage and a margin in the converter output current. On the other hand, the overhead line voltage is low and the converter output current has no margin. In powering (which tends to cause overcurrent, or that would limit the inverter output, that is, the motor output due to power limitation), avoid overcurrent by not passing reactive current that may increase the current value. It is possible not to cause protection by the inverter or to limit the power on the inverter side.
なお、第1の実施の形態及び第2の実施の形態の電力変換装置では、無効電流の設定は
、コンバータ電力に応じて決定されているが、コンバータ電力でなく、インバータの電力
、あるいは、電動機の電力であっても同様な作用効果を得ることができることは言うまで
もない。
In the power converters according to the first and second embodiments, the reactive current setting is determined according to the converter power, but not the converter power but the inverter power or the electric motor. It goes without saying that the same effect can be obtained even with the power of.
また、第1の実施の形態及び第2の実施の形態の電力変換装置では、無効電流を調整す
ることで、架線電圧の変動を抑制しているが、力率を制御するものであっても同様な作用
効果を得ることができる。
Moreover, in the power converters of the first embodiment and the second embodiment, the fluctuation of the overhead line voltage is suppressed by adjusting the reactive current, but even if the power factor is controlled. Similar effects can be obtained.
(第3の実施の形態)
本発明に基づく第3の実施の形態の電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する
。
(Third embodiment)
A power converter according to a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図5は、本発明に基づく第3の実施の形態の電力変換装置のブロック図である。尚、図1
乃至図4に記載したものと構造上同一のものに関しては同符号を付して説明を省略する。
FIG. 5 is a block diagram of a power conversion device according to a third embodiment of the present invention. In addition, FIG.
Throughout, the same structural elements as those shown in FIG.
本発明に基づく第3の実施の形態の電力変換装置は、第2実施の形態の電力変換装置とは
、無効電流振幅指令演算手段18への入力が異なる。第2実施の形態の電力変換装置では
、無効電流振幅指令演算手段18には、演算されたコンバータ電力が入力されたのに対し
、本実施の形態の電力変換装置では3次電圧Vs3が入力される。
The power conversion device according to the third embodiment based on the present invention is different from the power conversion device according to the second embodiment in input to the reactive current amplitude command calculation means 18. In the power conversion device of the second embodiment, the reactive current amplitude command calculation means 18 receives the calculated converter power, whereas the power conversion device of the present embodiment receives the tertiary voltage Vs3. The
無効電流振幅指令演算手段18では、(9)式のように無効電流振幅指令IQA*を算出し
、出力する。ここにVs3Setは、無効電流を流し始める電圧レベルである。
The reactive current amplitude command calculation means 18 calculates and outputs a reactive current amplitude command IQA * as shown in equation (9). Here, Vs3Set is a voltage level at which a reactive current starts to flow.
IQA*=0 if(Vs3<=Vs3Set)・・(9)
IQA*=K3×(Vs3 -Vs3set) if(Vs3>Vs3Set)
無効電流振幅指令演算手段18の出力以降は、第1の実施の形態の電力変換装置及び第
2実施の形態の電力変換装置と同様である。
IQA * = 0 if (Vs3 <= Vs3Set) ... 9
IQA * = K3 × (Vs3 -Vs3set) if (Vs3> Vs3Set)
Subsequent to the output of the reactive current amplitude command calculation means 18 is the same as that of the power converter of the first embodiment and the power converter of the second embodiment.
このように構成された電力変換装置は、第2実施の形態のように、自身の電力に応じて
無効電流を設定するのではなく、架線電圧に応じて設定するものである。第2実施の形態
の電力変換装置と同様に、回生時は架線電圧の増加を抑制するように無効電流を流し、力
行時には架線電圧の増加を抑制しない。よって、架線電圧が高くコンバータ出力電流に余
裕があることが想定される回生についてのみ架線電圧の上昇を抑制するように遅れ無効電
流を流し、一方の、架線電圧が低くコンバータ出力電流に余裕がない(過電流になりやす
い、あるいは、電力制限によりインバータ出力、すなわち、電動機出力を制限することに
なってしまう)力行では、電流値が増加する可能性のある無効電流を流さないことで、過
電流による保護や、あるいは、インバータ側の電力制限を引き起こさないようにすること
が可能である。
As in the second embodiment, the power conversion device configured as described above sets the reactive current according to the overhead line voltage, not according to its own power. Similarly to the power conversion device of the second embodiment, an invalid current is supplied so as to suppress an increase in the overhead line voltage during regeneration, and an increase in the overhead line voltage is not suppressed during power running. Therefore, a delay reactive current is allowed to flow so as to suppress an increase in the overhead line voltage only for regeneration that has a high overhead line voltage and a margin in the converter output current. On the other hand, the overhead line voltage is low and the converter output current has no margin. In powering (which tends to cause overcurrent, or that would limit the inverter output, that is, the motor output due to power limitation), avoid overcurrent by not passing reactive current that may increase the current value. It is possible not to cause protection by the inverter or to limit the power on the inverter side.
このように構成された電力変換装置は、電流アンバランスの軽減や、架線電圧を安定化
という点では、第1の実施の形態及び第2の実施の形態の電力変換装置に劣るが、従来の
電力変換装置に比べれば、電流アンバランスの軽減することが出来、かつ架線電圧が安定
する。
The power converter configured in this way is inferior to the power converters of the first and second embodiments in terms of reducing current imbalance and stabilizing the overhead line voltage. Compared with the power converter, the current imbalance can be reduced, and the overhead wire voltage is stabilized.
尚、本発明の説明では、電流アンバランスの軽減や架線電圧の安定のため、無効電流を
流すという説明をしているが、本発明に基づく電力変換装置と同じ無効電流が流れるよう
に、力率を調整しても同様の作用効果を得ることが出来るので、力率の調整としても良い
ことは言うまでもない。
In the description of the present invention, it is described that the reactive current flows for the purpose of reducing the current imbalance and stabilizing the overhead line voltage. However, the power is reduced so that the same reactive current as that of the power converter according to the present invention flows. Needless to say, the power factor can be adjusted because the same effect can be obtained by adjusting the rate.
1…架線
2…パンタグラフ
3…レール
4…車輪
5…主変圧器
6…1次巻線
7…2次巻線
8…3次巻線
9…電流検出器
10…電圧検出器
11…単相コンバータ
12…フィルタコンデンサ
13…電圧検出器
14…VVVFインバータ
15…主電動機
16…コンバータ制御手段
17…電力演算手段
18…無効電流振幅指令演算手段
19…直流電圧制御手段
20…加算器
21…減算器
22…電流制御手段
23…加算器
24…PWM制御手段
25…無効電流指令演算手段
26…電源電圧FF演算手段
27…ゼロクロス検知手段
28…位相同期制御手段
29…変電所
30…架線インピーダンス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (6)
当該コンバータの直流側とフィルタコンデンサを介して接続されたインバータと、
前記コンバータの電力又はインバータの電力を演算する電力演算手段とを有し、
前記コンバータは、前記電力演算手段により演算された前記コンバータ又は前記インバー
タの電力に応じて、前記コンバータの交流側に無効電流を流すことを特徴とする電力変換
装置。 A converter connected to the overhead line via the main transformer;
An inverter connected to the DC side of the converter via a filter capacitor;
Power calculating means for calculating the power of the converter or the power of the inverter,
The converter converts an invalid current to the AC side of the converter according to the power of the converter or the inverter calculated by the power calculation means.
当該コンバータの直流側とフィルタコンデンサを介して接続されたインバータと、
前記コンバータの交流側の電流を検出する手段と、
前記コンバータの交流側の電流を検出する手段により検出された前記コンバータの電流が
所定の電流指令に一致するように、前記コンバータの出力電圧を調整する電流制御手段と
、
前記コンバータの電力又は、インバータの電力を演算する電力演算手段と、
前記電力演算手段により演算された前記コンバータ又は前記インバータの電力に応じて無
効電流指令値を算出する無効電流指令演算手段とを有し、
前記電流制御手段は、前記無効電流指令演算手段により算出された無効電流指令により前
記所定の電流指令値を補正することを特徴とする電力変換装置。 A converter connected to the overhead line via the main transformer;
An inverter connected to the DC side of the converter via a filter capacitor;
Means for detecting the current on the AC side of the converter;
Current control means for adjusting the output voltage of the converter so that the current of the converter detected by the means for detecting current on the AC side of the converter matches a predetermined current command;
Power calculating means for calculating the power of the converter or the power of the inverter;
Reactive current command calculation means for calculating a reactive current command value according to the power of the converter or the inverter calculated by the power calculation means,
The power control device, wherein the current control unit corrects the predetermined current command value by a reactive current command calculated by the reactive current command calculation unit.
当該電力変換装置は、力行時には、架線電圧が増加する方向に無効電流を流し、回生時に
は、架線電圧が減少する方向に無効電流を流すことを特徴とする電力変換装置。 In the power converter according to claim 1 and claim 2,
The power converter is characterized in that a reactive current flows in a direction in which the overhead line voltage increases during power running, and a reactive current flows in a direction in which the overhead line voltage decreases during regeneration.
当該電力変換装置は、回生時には、架線電圧が減少する方向に無効電流を流し、力行時に
は、力率が1になるような無効電流を流すことを特徴とする電力変換装置。 In the power converter according to claim 1 and claim 2,
The power conversion device is characterized in that a reactive current flows in a direction in which the overhead line voltage decreases during regeneration, and a reactive current that causes a power factor of 1 to flow during power running.
当該電力変換装置は、架線電圧を検出する手段を有し、
前記架線電圧を検出する手段により検出された架線電圧が高い場合に架線電圧が減少する
方向に無効電流を流し、架線電圧が低い場合には、力率が1になるように無効電流を流す
ことを特徴とする電力変換装置。 In the power converter according to claim 1 and claim 2,
The power converter has a means for detecting an overhead wire voltage,
When the overhead wire voltage detected by the means for detecting the overhead wire voltage is high, a reactive current is caused to flow in a direction in which the overhead wire voltage decreases, and when the overhead wire voltage is low, a reactive current is caused to flow so that the power factor becomes 1. The power converter characterized by this.
当該コンバータの直流側とフィルタコンデンサを介して接続されたインバータと、
前記コンバータの電力又はインバータの電力を演算する電力演算手段とを有し、
前記コンバータは、前記電力演算手段により演算された前記コンバータ又は前記インバー
タの電力に応じて、前記コンバータの交流側の力率を調整することを特徴とする電力変換
装置。 A converter connected to the overhead line via the main transformer;
An inverter connected to the DC side of the converter via a filter capacitor;
Power calculating means for calculating the power of the converter or the power of the inverter,
The converter adjusts the power factor on the AC side of the converter according to the power of the converter or the inverter calculated by the power calculation means.
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