JP2009011075A - インバータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】三相負荷接触器に対する投入指令を制御シーケンスに組み込むことにより、三相負荷接触器のアンサー信号がないシーケンスにおいて負荷選択遮断成功の誤検知を回避できるインバータ制御装置を提供する。
【解決手段】静止型インバータ１と、当該静止型インバータの出力に接続される負荷６Ａ〜６Ｃとの接続線３上に設置された三相負荷接触器４と、静止型インバータと三相負荷接触器との間に設置されたインバータ出力電圧検出器５と、静止型インバータと三相負荷接触器とを制御するインバータ制御部２とを備え、インバータ制御部２は、出力過電流検知のために静止型インバータ１を停止し、三相負荷接触器４を開放し、かつ、インバータ出力電圧検出器５の検出電圧が正常値であり、かつ、三相負荷接触器４に対する投入指令があった時に負荷選択遮断成功と判断するインバータ制御装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、鉄道車両に搭載される静止型インバータ（ＳＩＶ）を制御するインバータ制御装置に関する。

従来、静止型インバータ制御装置では、鉄道車両に搭載される静止型インバータ（ＳＩＶ）に対して、その交流出力電圧を検出する電圧検出手段を備え、インバータ出力にて駆動される負荷群―例えば、照明装置、空調機、コンプレッサ等―のいずれかの負荷短絡あるいは地絡が発生した場合にはその負荷に備えられているノーヒューズブレーカをトリップさせることができる程度の電流を流して該当する負荷のノーヒューズブレーカを選択的にトリップさせて切り離し、他の正常な負荷群に対してインバータから電力を供給し続ける制御、つまり、負荷選択遮断制御を行っている。

このような従来のインバータ制御装置では、負荷群のいずれかに短絡故障が発生すればインバータ出力電圧は０Ｖに近い値を示すが、該当する負荷のノーヒューズブレーカのトリップに成功して該当する負荷が切り離されると、インバータ出力電圧が所定の電圧まで回復する。

しかしながら、静止型インバータと負荷群とを接続する出力線上に三相負荷接触器が設置され、さらに、インバータと三相負荷接触器との間にインバータ出力電圧を検出する電圧検出手段が設置されている場合、負荷短絡による過電流によって静止型インバータが停止し、三相負荷接触器が開放されることで短絡点と静止型インバータとが切り離される。このように三相負荷接触器が開放され、短絡点と静止型インバータとの間が切り離されてしまうと、負荷短絡状態は継続しているにもかかわらず電圧検出手段による電圧検出値は正常値に復帰してしまう。そして電圧検出手段の電圧検出値が正常値に復帰したことを確認するとインバータ制御装置側は負荷選択遮断成功と誤検知してしまい、負荷選択遮断モードに切り替わらない。

このような場合のために、三相負荷接触器のアンサー信号を制御系に取り込むようにしておけば、負荷短絡によりその負荷に過電流が流れ、三相負荷接触器が開放された時にはこの三相負荷接触器からのアンサー信号が送出されるので、このアンサー信号を受信している場合に負荷選択遮断モードに移行することで容易に回避できる。

しかしながら、静止型インバータと負荷群とを接続する出力線上に三相負荷接触器が設置され、さらに、インバータと三相負荷接触器との間にインバータ出力電圧を検出する電圧検出手段が設置されているインバータ制御装置にあって、三相負荷接触器にはアンサー信号を出力しないもの、あるいはアンサー信号を制御系に取り込む構成にしていないものがある。そのような場合には、上述した負荷選択遮断成功を誤検知する問題点は解消されない。このような場合、三相負荷接触器のアンサー信号の代用として、三相負荷接触器の投入指令を利用することで、アンサー信号を利用するシステムと同様に負荷選択遮断成功の誤検知を回避することができる。
特開２０００−５０４１０号公報 特開２００３−１７４７０１号公報

本発明は、上述した従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、三相負荷接触器に対する投入指令を制御シーケンスに組み込むことにより、三相負荷接触器のアンサー信号がないシーケンスにおいて負荷選択遮断成功の誤検知を回避することができるインバータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、静止型インバータと、当該静止型インバータの出力に接続される負荷との接続線上に設置された三相負荷接触器と、前記静止型インバータと三相負荷接触器との間に設置されたインバータ出力電圧検出器と、前記静止型インバータと三相負荷接触器とを制御するインバータ制御部とを備え、前記インバータ制御部は、出力過電流若しくはインバータ過電流検知のために前記静止型インバータを停止し、前記三相負荷接触器を開放し、かつ、前記インバータ出力電圧検出器の検出電圧が正常値であり、かつ、三相負荷接触器に対する投入指令があった時に、負荷選択遮断成功と判断するインバータ制御装置を特徴とする。

負荷選択遮断成功により短絡故障が発生した負荷へ短絡電流が流れることがなくなり、インバータ出力電圧が回復する。そこで、本発明のインバータ制御装置によれば、出力過電流若しくはインバータ過電流検知のために静止型インバータを停止し、三相負荷接触器を開放し、かつ、インバータ出力電圧検出器の検出電圧が正常値であり、かつ、三相負荷接触器に対する投入指令があった時に、負荷選択遮断成功と判断することで、三相負荷接触器のアンサー信号がないシーケンスにおいて負荷選択遮断成功の誤検知を回避することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。

（第１の実施の形態）図１は、本発明の１つの実施の形態のインバータ制御装置の回路構成を示している。本実施の形態のインバータ制御装置は、鉄道車両に対する補助電源装置として照明装置、空調機、空調機用コンプレッサ等の補助機器に電力を供給する静止型インバータ１、この静止型インバータ１を定電圧定周波数動作させるインバータ制御部２、静止型インバータ１と負荷群とを接続する三相交流線３上に設置され、インバータ出力を負荷群６Ａ〜６Ｃへ給電し、またそれを遮断開放する三相負荷接触器４、静止型インバータ１と三相負荷接触器４との間において三相交流線３の線間電圧を検出する電圧検出器５、三相負荷接触器４の出力側に設置された負荷群を構成する補助機器群―例えば、空調機コンプレッサ６Ａ、空調機６Ｂ、照明装置６Ｃ等―から構成されている。そして負荷群６Ａ〜６Ｃのそれぞれにはノーヒューズブレーカ７Ａ〜７Ｃそれぞれが設けられている。

ノーヒューズブレーカ７Ａ〜７Ｃそれぞれは、負荷６Ａ〜６Ｃそれぞれが短絡故障して短絡電流が流れ込んできた時にその短絡電流の流入を遮断する働きをする。インバータ制御部２は、三相交流線３の線間電圧が過電流になれば三相負荷接触器４を開放動作させてインバータ出力が負荷群６Ａ〜６Ｃに入力されるのを防止する。

上記構成のインバータ制御装置による負荷選択遮断制御動作と三相負荷接触器の復帰動作について説明する。インバータ制御部２は、静止型インバータ１の三相交流出力電流の電圧を監視している。そしてある負荷（ここでは、例として照明装置６Ｃとする）が短絡あるいは地絡した場合、短絡電流が流れるのでインバータ１の出力電圧はほぼ０Ｖとなる。電圧検出器５の検出電圧を監視していて、インバータ制御部２は低電圧となれば短絡故障発生と判断して三相負荷接触器４を遮断動作させ、静止型インバータ１の動作を停止させる。

インバータ制御部２は、この後、静止型インバータ１を再起動させ、三相負荷接触器４を復帰させ、短絡故障が発生した照明装置６Ｃのノーヒューズブレーカ７Ｃにトリップできる程度の電流を流し込んでトリップさせ、インバータの負荷群から切り離す。そして負荷選択遮断が成功すれば、静止型インバータ１を本来の性能で動作させ、健全な負荷群に対する電源として動作再開する。

そして、上記の負荷選択遮断の成功の成否の判断は、図２のフローチャートに示す処理による。出力過電流を検出することでインバータ動作を停止させる（ステップＳ１，Ｓ２）。そして負荷選択遮断制御に移行する（ステップＳ３）。静止型インバータ１を再起動させ、電圧検出器５の検出する電圧が回復すると、三相負荷接触器４の投入指令を出力して三相負荷接触器４が投入されていることが確認できれば、負荷選択遮断制御が成功したものと判断する（ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６）。

他方、静止型インバータ１の出力電圧が回復しない時は、ステップＳ４でＮＯに分岐して負荷選択遮断制御失敗と判断する（ステップＳ４，Ｓ７）。また、静止型インバータ１の出力電圧が回復し、ステップＳ４でＹＥＳに分岐しても、三相負荷接触器４の投入指令が出ていない時にも、ステップＳ５でＮＯに分岐して負荷選択遮断制御失敗と判断する（ステップＳ５，Ｓ７）。

本実施の形態のインバータ制御装置によれば、出力過電流検知のために静止型インバータ１を停止し、三相負荷接触器４を開放し、かつ、インバータ出力電圧検出器５の検出電圧が正常値であり、かつ、三相負荷接触器４に対する投入指令があった時に、負荷選択遮断成功と判断することで、三相負荷接触器４のアンサー信号がないシーケンスにおいて負荷選択遮断成功の誤検知を回避することができる。

（第２の実施の形態）本発明の第２の実施の形態のインバータ制御装置について、図３を用いて説明する。本実施の形態の回路構成は、第１の実施の形態と同様で図１に示すものである。本実施の形態の特徴は、第１の実施の形態とは異なり、三相負荷接触器４の投入指令の出力後一定時間経過した時にインバータ制御部２の負荷選択遮断制御の成否の判定する点にある。

すなわち、図３に示すように、インバータ制御部２は、出力過電流を検出することでインバータ動作を停止させる（ステップＳ１，Ｓ２）。そして負荷選択遮断制御に移行する（ステップＳ３）。静止型インバータ１を再起動させ、電圧検出器５の検出する電圧が回復すると、三相負荷接触器４の投入指令を出力した後さらに一定時間が経過（三相負荷接触器４の動作時間程度が経過）していることが確認できれば、負荷選択遮断制御が成功したものと判断する（ステップＳ４，Ｓ５′，Ｓ６）。

他方、静止型インバータ１の出力電圧が回復しない時は、ステップＳ４でＮＯに分岐して負荷選択遮断制御失敗と判断する（ステップＳ４，Ｓ７）。また、静止型インバータ１の出力電圧が回復し、ステップＳ４でＹＥＳに分岐しても、三相負荷接触器４の投入指令が出ていない時、また出ていても一定時間経過していない時には、ステップＳ５′でＮＯに分岐して負荷選択遮断制御失敗と判断する（ステップＳ５′，Ｓ７）。

本実施の形態のインバータ制御装置によれば、出力過電流検知のために静止型インバータ１を停止し、三相負荷接触器４を開放し、かつ、インバータ出力電圧検出器５の検出電圧が正常値であり、かつ、三相負荷接触器４に対する投入指令が出力された後一定時間が経過した時に負荷選択遮断成功と判断することで、三相負荷接触器４のアンサー信号がないシーケンスにおいて負荷選択遮断成功の誤検知を回避することができる。

本発明の第１、第２の実施の形態のインバータ制御装置のブロック図。 本発明の第１の実施の形態のインバータ制御装置におけるインバータ制御部による負荷選択遮断制御の成功の成否を判定する処理のフローチャート。 本発明の第２の実施の形態のインバータ制御装置におけるインバータ制御部による負荷選択遮断制御の成功の成否を判定する処理のフローチャート。

符号の説明

１ 静止型インバータ
２ インバータ制御部
３ 三相交流線
４ 三相負荷接触器
５ 電圧検出器
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 負荷
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ ノーヒューズブレーカ

Claims (2)

1. 静止型インバータと、当該静止型インバータの出力に接続される負荷との接続線上に設置された三相負荷接触器と、前記静止型インバータと三相負荷接触器との間に設置されたインバータ出力電圧検出器と、前記静止型インバータと三相負荷接触器とを制御するインバータ制御部とを備え、
   前記インバータ制御部は、前記静止型インバータの出力過電流検知のために前記静止型インバータを停止し、前記三相負荷接触器を開放し、かつ、前記インバータ出力電圧検出器の検出電圧が正常値であり、かつ、三相負荷接触器に対する投入指令があった時に、負荷選択遮断成功と判断することを特徴とするインバータ制御装置。
2. 前記インバータ制御部は、前記三相負荷接触器に対する投入指令があった時に、その一定時間後に負荷選択遮断成功と判断することを特徴とする請求項１に記載のインバータ制御装置。

Images