JP2009033938A - Electric vehicle controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、架線から供給される電力を変換する電力変換装置により交流電動機を駆動する電気車制御装置において、電力変換装置の例えば交流電動機側配線が地絡した場合に、電力変換装置を架線から切り離し、地絡電流により電力変換装置が拡大故障することを防止する電気車制御装置に関する。 The present invention relates to an electric vehicle control device that drives an AC motor by a power conversion device that converts power supplied from an overhead wire. For example, when the AC motor side wiring of the power conversion device has a ground fault, the power conversion device is disconnected from the overhead wire. The present invention relates to an electric vehicle control device that is separated and prevents an electric power converter from causing an extended failure due to a ground fault current.
架線からの電力を変換する電力変換装置を備えた電気車制御装置において、電力変換装置の例えば交流電動機側配線が地絡した場合に、架線から電力変換装置を経て地絡点に流れ込む過大な地絡電流は、電力変換装置に使用している半導体素子の故障の原因となっていた。 In an electric vehicle control device equipped with a power conversion device that converts power from an overhead wire, if an AC motor side wiring of the power conversion device has a ground fault, an excessive ground that flows from the overhead wire to the ground fault point via the power conversion device The fault current has caused a failure of the semiconductor element used in the power conversion device.
そこで従来は地絡を検知した場合、電力変換装置の拡大故障を防ぐために、電力変換器の動作を停止させていた(特許文献1及び2)。
地絡あるいは他の理由で電力変換装置の半導体素子が故障した場合は、その故障を検知して運転台に警告表示すると共に電力変換装置を停止することで、電力変換装置の拡大故障を防ぐことができる。 When a semiconductor element of the power converter fails due to a ground fault or other reasons, the failure is detected, a warning is displayed on the cab, and the power converter is stopped to prevent an extended failure of the power converter. Can do.
このような電力変換装置の動作停止及び警告表示は、地絡による半導体素子故障に限らず、例えば電力変換装置の入力電圧(き電電圧)が過大に上昇したときも、半導体素子を保護するために行なわれる。運転台からのリセット指令を受け付けることで、電力変換装置の動作を再開させることが可能である。 Such an operation stop and warning display of the power converter is not limited to a semiconductor element failure due to a ground fault. For example, in order to protect the semiconductor element even when an input voltage (feed voltage) of the power converter is excessively increased. To be done. By accepting a reset command from the cab, it is possible to restart the operation of the power converter.
運転台からは、この警告表示が電力変換装置の半導体素子故障に起因しているかどうかという判別はできないので、半導体素子故障検知後すぐにリセット操作が行なわれてしまうことがある。この結果、電力変換装置の動作は再開され、地絡が発生している場合には、再度地絡電流が電力変換装置に流れ込んでしまい、その地絡電流は拡大故障の原因となっていた。 From the cab, it cannot be determined whether or not the warning display is caused by a semiconductor element failure of the power conversion device, and therefore a reset operation may be performed immediately after the semiconductor element failure is detected. As a result, the operation of the power converter is resumed, and when a ground fault occurs, the ground fault current flows again into the power converter, and the ground fault current causes an extended failure.
そこで本発明は、地絡による電力変換装置の半導体故障を確実に検出し、電力変換装置の拡大故障を防止することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to reliably detect a semiconductor failure of a power conversion device due to a ground fault and prevent an extended failure of the power conversion device.
本発明は、電力変換装置の半導体素子故障検知のほかに、電力変換装置の架線入力側あるいは交流電動機側に取り付けられた電流検出器を使用し、電流検出器から検出された電流値が所定値を超えた場合に地絡と判断する機能を有し、半導体素子故障と地絡を両方検知した場合、自動的に電力変換装置を入力側の架線から切り離し、運転台からのリセット指令を受け付けない構成とすることで、電力変換装置が再度動作することによる拡大故障を防止する。 The present invention uses a current detector attached to the overhead wire input side or the AC motor side of the power conversion device in addition to the semiconductor element failure detection of the power conversion device, and the current value detected from the current detector is a predetermined value. It has a function to determine a ground fault when exceeding the limit, and when both a semiconductor element failure and a ground fault are detected, the power converter is automatically disconnected from the input overhead line and does not accept a reset command from the cab By adopting the configuration, an extended failure due to the power converter operating again is prevented.
地絡による電力変換装置の半導体故障を確実に検出し、電力変換装置の拡大故障を防止できる。又、地絡が発生して電力変換装置が停止した後、電力変換装置が動作を再開し故障が拡大してしまうことを防止できる。 It is possible to reliably detect a semiconductor failure of the power conversion device due to a ground fault and prevent an extended failure of the power conversion device. In addition, after the ground fault occurs and the power conversion device stops, it is possible to prevent the power conversion device from restarting operation and expanding the failure.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施例)
図1は本発明による電気車制御装置の第1実施例の構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of an electric vehicle control apparatus according to the present invention.
パンタグラフ17から供給される電圧は、電磁接触器9、10を通過した後フィルタリアクトル11、12、フィルタコンデンサ13、16によりノイズ除去され、インバータ装置1、2の正入力端に供給される。インバータ装置1、2は入力直流電圧を三相交流電圧に変換し、交流電動機7、8を駆動する。電磁接触器9、10は、事故あるいは車輌故障時に開放され、インバータ装置1、2への電力供給を遮断する。インバータ装置1、2の負入力端は入力電流検出器15、16を通り車輪及びレール(図示されず)を介して接地されている。
The voltage supplied from the
インバータ装置1、2と交流電動機7、8との間にはU相電流検出器3、5、W相電流検出器4、6が設けられ、検出された電流値は比較回路23aに入力される。比較回路(地絡検知手段)23aは、U相電流検出器3、5、W相電流検出器4、6により検出された電流値及び地絡電流検知セット値IS1(後述される)に基づいて、地絡検知信号GS1を出力する。
U-phase
インバータ装置1は、半導体素子18と逆並列ダイオード20をそれぞれ接続した複数のスイッチング回路をブリッジ接続して構成される。又インバータ装置1は、インバータ制御回路(図示されず)からのゲート指令信号により、複数の半導体素子18がオン/オフ制御され、所望の大きさ及び周波数の3相交流電圧を発生する。故障検出部55aは、ゲート指令信号に応じて各半導体素子18が正常にオン/オフ動作しているか否か確認する。例えば故障検出部55aは、ある半導体素子18へのゲート指令信号がオンを示しているのにもかかわらず、当該半導体素子がオフのときのように、動作に不具合が生じている半導体素子を故障と判断する。このように故障した半導体素子が存在する場合、故障検出部55aは半導体素子故障信号MS1(例えばハイレベル信号)を開放処理部24aに出力する。インバータ装置2は、インバータ装置1と同様に構成されている。故障検出部55bも故障検出部55aと同様に構成されており、動作不良の半導体素子19が存在する場合に故障と判定し、半導体素子故障信号MS2を開放処理部24aに出力する。
The
開放処理部24aは、半導体素子故障信号MS1、MS2及び地絡検知信号GS1に基づいて、開放指令信号(例えばハイレベル信号)OS1、OS2を出力する。開放指令信号OS1により、電磁接触器9が開放すると共に、インバータ装置1を構成する複数の半導体素子18は全てOFF状態となる。又、開放指令信号OS2により、電磁接触器10が開放すると共に、インバータ装置2を構成する複数の半導体素子19は全てOFF状態となる。
The
次に、地絡電流検知セット値について説明する。 Next, the ground fault current detection set value will be described.
地絡電流検知セット値とは、地絡が発生したか否か判断するための電流基準値である。この地絡電流検知セット値を超えて電流が流れた場合、地絡発生と判断する。例えばインバータ装置と交流電動機の間で地絡が発生した場合、インバータ装置の出力側インダクタンス及び抵抗成分は、インバータ装置と地絡点との間の配線によるものだけとなる。 The ground fault current detection set value is a current reference value for determining whether or not a ground fault has occurred. When a current flows exceeding the ground fault current detection set value, it is determined that a ground fault has occurred. For example, when a ground fault occurs between the inverter device and the AC motor, the output side inductance and resistance component of the inverter device are only due to the wiring between the inverter device and the ground fault point.
地絡が発生し半導体素子故障を検知したときに、電流検出器に流れ込む地絡電流Iは、インバータ装置の直流入力電圧と地絡点との電位差Eと、出力側配線あるいは交流電動機巻線のインダクタンスL及び抵抗成分R、半導体素子故障を検知するまでの時間tを用いて次式(1)から求まる。 When a ground fault occurs and a semiconductor element failure is detected, the ground fault current I flowing into the current detector is the potential difference E between the DC input voltage of the inverter device and the ground fault point, the output side wiring or the AC motor winding. Using the inductance L, the resistance component R, and the time t until the semiconductor element failure is detected, the following equation (1) is obtained.
I=E/R(1−ε−(R/L)*t) …(1)
すなわち、図2に示すような従来回路にて、地絡点22のように実験的に地絡を発生させ、各配線の抵抗成分R及びインダクタンスLを測定する。測定したR及びLを地絡電流の式(1)に代入し、地絡電流特性を推定する。この電流特性から例えばt=10μ秒で1000Aの電流が推定された場合、地絡電流検知セット値を1000Aとする。このようにして、インバータ装置と交流電動機の間で地絡が発生した場合の地絡電流検知セット値が決定される。
I = E / R (1−ε− (R / L) * t ) (1)
That is, in the conventional circuit as shown in FIG. 2, a ground fault is experimentally generated like the
次に図1に示す電気車制御装置の第1実施例に関する動作を説明する。 Next, the operation relating to the first embodiment of the electric vehicle control apparatus shown in FIG. 1 will be described.
例えばインバータ装置1と交流電動機7間のいずれかの相の配線で地絡が発生した場合、U相電流検出器3又はW相電流検出器4から大電流が検出される。比較回路23aでは、検出された大電流と地絡電流検知セット値IS1を比較し、セット値IS1を超える大電流が流れた場合は地絡発生を検知する。地絡が発生するとインバータ装置1の半導体素子18が一般に故障し、開放処理部24aは素子故障信号MS1を入力してインバータ装置1を停止する。
For example, when a ground fault occurs in any phase wiring between the
すなわち比較回路23aは、U相電流検出器3、5、W相電流検出器4、6により検出された電流値の内いずれか1つの電流値が地絡電流検知セット値IS1を超えている場合、地絡検知信号GS1(例えばハイレベル信号)を出力する。開放処理部24aは地絡検知信号GS1を入力すると、半導体素子故障信号MS1又はMS2を出力しているインバータ装置を停止する(全てのゲート信号をローレベルに落とす)と共に、対応する電磁接触器9又は10を開放状態とする。
In other words, the
以上のように、U相電流検出器又はW相電流検出器による地絡検知と素子故障を同時に検知すると、開放処理部24aは対応する電磁接触器を開き、故障したインバータ装置は直流入力側から自動開放される。
As described above, when the ground fault detection by the U-phase current detector or the W-phase current detector and the element failure are detected at the same time, the
このような構成とすることにより、例えばインバータ装置1と交流電動機7の間で地絡が発生した場合に、インバータ装置1を自動開放し、インバータ装置1の再起動(後述される)及び拡大故障を防止することができる。
With such a configuration, for example, when a ground fault occurs between the
(第2実施例)
図3は本発明による電気車制御装置の第2実施例の構成を示すブロック図である。この第2実施例では、インバータ装置の入力電流値に基づいて地絡が検知される。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the electric vehicle control apparatus according to the present invention. In the second embodiment, the ground fault is detected based on the input current value of the inverter device.
上記第1実施例と同様に、例えばインバータ装置1と交流電動機7の間で地絡が発生した場合、入力電流検出器15から大電流が検出される。比較回路23bでは、検出された大電流と地絡電流検知セット値IS2を比較し、セット値IS2を超える大電流が流れた場合は地絡発生を検知する。地絡が発生するとインバータ装置1の半導体素子18が一般に故障し、開放処理部24bは半導体素子故障を検知してインバータ装置1を停止する。
Similar to the first embodiment, for example, when a ground fault occurs between the
すなわち、地絡が発生した場合に比較回路23bは、電流検出器15により検出された電流値が地絡電流検知セット値IS2より大きい時、地絡検出信号GS2(例えばハイレベル信号)を出力し、電流検出器16により検出された電流値が地絡電流検知セット値IS2より大きい時、地絡検出信号GS3を出力する。
That is, when a ground fault occurs, the
開放処理部24bは地絡検知信号GS2と半導体素子故障信号MS1の論理積(AND)を開放指令信号OS1として出力し、地絡検知信号GS3と半導体素子故障信号MS2の論理積を開放指令信号OS2として出力する。
The
従って、入力電流検出器15又は16による地絡検知と半導体素子故障を同時に検知すると、開放処理部24bは対応する電磁接触器を開き、故障したインバータ装置のゲート信号を全てローレベルに落としその動作を停止させる。
Therefore, when the ground fault detection by the input
このような構成とすることにより、インバータ装置の直流入力側に設けられた入力電流検出器からでも、インバータ装置の交流側出力と交流電動機の間で地絡が発生したことを判断できる。故障したインバータ装置は自動開放され、インバータ装置の再起動及び拡大故障を防止することができる。 By adopting such a configuration, it can be determined that a ground fault has occurred between the AC output of the inverter device and the AC motor even from an input current detector provided on the DC input side of the inverter device. The failed inverter device is automatically opened, and it is possible to prevent the inverter device from restarting and expanding.
(第3実施例)
図4は本発明による電気車制御装置の第3実施例の構成を示すブロック図である。この第3実施例では、インバータ装置の入力電流値ならびに出力電流値に基づいて地絡を検知する構成、及び比較回路23及び開放処理部24の具体例を説明する。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a third embodiment of the electric vehicle control apparatus according to the present invention. In the third embodiment, a configuration for detecting a ground fault based on an input current value and an output current value of an inverter device, and specific examples of the comparison circuit 23 and the open processing unit 24 will be described.
比較器30a〜30d、論理和回路31a、31bは比較回路23cを構成し、論理積回路32a、32b、SRフリップフロップ35a、35b、反転回路53a、53b、論理積回路54a、54bは開放処理部24cを構成する。
The
比較器30a、30cは、インバータ装置1、2の入力電流と地絡電流検知セット値IS2をそれぞれ比較し、地絡電流セット値IS2を超える電流を検出した場合に、論理和回路31a、31bへ地絡検知信号を出力する。比較器30b、30dは、インバータ装置1、2の出力電流と地絡電流検知セット値IS1をそれぞれ比較し、地絡電流セット値IS1を超える電流を検出した場合に、論理和回路31a、31bへ地絡検知信号を出力する。
The
インバータ装置1側とインバータ装置2側は独立に地絡検知可能である。例えば、インバータ装置1側が地絡を検知し(論理和回路31a出力:ハイレベル)、同時に半導体素子故障信号MS1が出力されると、論理積回路32aによりSRフリップフロップ35aがセットされ、開放指令信号OS1が出力される。
The ground fault can be detected independently on the
このように、SRフリップフロップ35aがセットされ、出力端子Qからハイレベル信号が出力されると、反転回路53a及び論理積回路54aにより、SRフリップフロップ35aのリセット端子R側は、ローレベルに保持される。この結果、SRフリップフロップ35aは運転台リセットを受け付けない、あるいは無効とするため、開放指令OS1がクリアされることはない。この動作はインバータ装置2側についても同様である。すなわち、地絡と半導体故障の両方が検知されると(論理積回路32b出力:ハイレベル)、SRフリップフロップ35bがセットされ開放指令OS2が出力されるが、この開放指令OS2は運転台リセットが入力されてもクリアされない。
Thus, when the SR flip-
開放指令OS1が出力されると、半導体素子18がオフ状態となり、インバータ装置1が停止する。また電磁接触器9が開き、インバータ装置1は直流入力側の架線から切り離される。同様に、開放指令S2が出力されると、半導体素子19がオフ状態となり、インバータ装置2が停止する。また電磁接触器10が開き、インバータ装置2が直流入力側の架線から切り離される。
When the release command OS1 is output, the
このように本実施例によれば、地絡と半導体故障が検知されると、インバータ装置が直流入力側の架線から自動的に切り離され、その後運転台リセット信号により開放指令がリセットされないことから、インバータ装置の再起動を防止できる。従って、インバータ装置を構成している半導体素子の拡大故障を防止することができる。 Thus, according to the present embodiment, when a ground fault and a semiconductor failure are detected, the inverter device is automatically disconnected from the overhead wire on the DC input side, and then the release command is not reset by the cab reset signal. Restart of the inverter device can be prevented. Therefore, it is possible to prevent an extended failure of the semiconductor elements constituting the inverter device.
(第4実施例)
図5は本発明による電気車制御装置の第4実施例の構成を示すブロック図である。この第4実施例は交流き電システムに適用される電気車制御装置である。すなわち、この電気車制御装置は、パンタグラフ17からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置36と、コンバータ装置36の直流出力を交流に変換して交流電動機47を駆動するインバータ装置37を含む。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a fourth embodiment of the electric vehicle control apparatus according to the present invention. The fourth embodiment is an electric vehicle control device applied to an AC feeding system. That is, the electric vehicle control device includes a
交流電流検出器40、直流電流検出器41、インバータ出力電流検出器42から検出される電流値に基づいて、インバータ装置37により交流電動機47を駆動しているときに、コンバータ装置36から交流電動機47までの間で発生する地絡が、上記第1実施例〜第3実施例と同様の方法で検知される。地絡が発生するとコンバータ装置36の半導体素子48及びインバータ装置37の半導体素子50が故障し、その故障を検知するとコンバータ装置36及びインバータ装置37は停止される。
Based on the current values detected from the AC
すなわち、比較回路23dは交流電流検出器40、直流電流検出器41、インバータ出力電流検出器42にて検出される電流値と、地絡電流検知セット値IS3とを比較し、地絡電流検知セット値IS3より大きな電流値を検出すると、対応する地絡検知信号GS4、GS5又はGS6を出力する。開放処理部24dは地絡検知信号GS4〜GS6のうち1つの信号及び半導体素子故障信号MSC又はMSIを同時に入力すると、開放指令信号OS3を出力する。この結果、電磁接触器38が開放状態となり、半導体素子48及び半導体素子50は全てOFF状態となり、コンバータ装置36及びインバータ装置37が停止する。
That is, the comparison circuit 23d compares the current value detected by the AC
このように、交流電流検出器40又は直流電流検出器41又はインバータ出力電流検出器42による地絡検知と、半導体素子故障を同時に検知すると、開放処理部24dは電磁接触器38を開き、コンバータ装置36及びインバータ装置37を停止させ、以後運転台からのリセットは図4で説明したように受け付けない。
As described above, when the ground fault detection by the AC
この第4実施例によれば、交流電流検出器40によりコンバータ装置36の直流側出力から交流電動機47までの間で発生する地絡を判断でき、直流電流検出器41及びインバータ出力電流検出器42により、インバータ装置37の出力と交流電動機47の間で発生する地絡を検知できる。地絡を検知すると、コンバータ装置36及びインバータ装置37は自動開放され、再起動による拡大故障を防止することができる。
According to the fourth embodiment, the AC
尚、本実施例では、コンバータ装置とインバータ装置を含む電力変換装置が1つの交流電動機を駆動する構成となっているが、コンバータ装置とインバータ装置をそれぞれ含む複数の電力変換装置が複数の交流電動機を各々駆動する構成であってもよい。その場合、各電力変換装置には電流検出器40、41、42が図5と同様に設けられ、比較回路は各電流検出器により検出された電流値と地絡電流検知セット値IS1とを比較し、開放処理部は比較回路及び複数の故障検知部の検知結果に基づいて、架線と各電力変換装置間を独立に遮断する。
In this embodiment, the power conversion device including the converter device and the inverter device is configured to drive one AC motor. However, a plurality of power conversion devices each including the converter device and the inverter device are a plurality of AC motors. May be configured to drive each. In that case, each power converter is provided with
(第5実施例)
図6は本発明の第5実施例の概念を示す図である。
(5th Example)
FIG. 6 is a diagram showing the concept of the fifth embodiment of the present invention.
この第5実施例では、電気車制御装置の制御ソフトウェア部29から、複数の地絡電流検知セット値IS4〜IS6が比較回路に出力される。制御ソフトウェア部29は、複数の地絡電流検知セット値IS4〜IS6をそれぞれ任意の値に設定できる。
In the fifth embodiment, a plurality of ground fault current detection set values IS4 to IS6 are output from the
図7は図5で示した電気車制御装置に、第5実施例を適用した構成を示す。 FIG. 7 shows a configuration in which the fifth embodiment is applied to the electric vehicle control apparatus shown in FIG.
制御ソフトウェア部29から、インバータ装置37の入力側地絡電流検知セット値IS4及び出力側地絡電流検知セット値IS5を任意の値に設定できる。又、制御ソフトウェア部29から、コンバータ装置36の入力側地絡電流検知セット値IS6を任意の値に設定できる。
From the
又、この第5実施例を図1あるいは図3に示した電気車制御装置に適用し、地絡電流セット値IS1、IS2を任意に設定できる構成とすることができる。その場合、U相電流検出器3、5、W相電流検出器4、6、入力電流検出器15、16で検出する地絡以外の検知設定値が変更となった場合に、比較回路23a、23bのハードウェアを変更することなく、地絡電流検知セット値を任意に変更することができる。この地絡以外の検知設定値とは、例えばインバータ装置あるいはコンバータ装置を保護するための過電流保護電流設定値である。つまり、過電流保護回路(図示されず)にて、例えばU相電流及びW相電流の過電流保護電流設定値が当初800Aに設定され、地絡電流検知セット値が900Aに設定されていたものが、交流電動機変更などの理由から過電流保護電流設定値が900Aに変更された場合、地絡電流セット値も容易に1100A等の値に変更可能である。
Further, the fifth embodiment can be applied to the electric vehicle control device shown in FIG. 1 or FIG. 3 so that the ground fault current set values IS1 and IS2 can be arbitrarily set. In that case, when the detection set values other than the ground fault detected by the U-phase
(第6実施例)
図8は本発明による電気車制御装置の第6実施例の構成を示すブロック図である。この第6実施例は、図1又は図5のU相電流検出器3、5、W相電流検出器4、6、インバータ出力電流検出器42を使用し、半導体素子18、19、50が故障に至らないために、地絡電流検知セット値よりも低い電流値を検知して交流電動機を過電流から保護する。
(Sixth embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the sixth embodiment of the electric vehicle control apparatus according to the present invention. The sixth embodiment uses the U-phase
比較回路23fは、図1のU相電流検出器3、5、W相電流検出器4、6、又は図5のインバータ出力電流検出器42等から得られる電流検出値が、交流電動機過電流保護設定値AMSを超えている場合、過電流検知信号GS7(例えばハイレベル信号)を出力する。この交流電動機過電流保護設定値AMSは、交流電動機の最大許容電流値に基づいて設定される値である。開放処理部24fは過電流検知信号GS7及び半導体素子故障信号MS3を入力すると、開放指令信号OS4を出力する。この結果、インバータ装置、コンバータ装置の動作が停止すると共に、対応する電磁接触器が開放状態となる。このように開放処理部24fは、交流電動機過電流検知信号GS7と半導体素子故障信号MS3を同時に検知した場合、電磁接触器9、10又は電磁接触器38及び39を開き、インバータ装置1、2又はインバータ装置36及びコンバータ装置36は架線から切り離され自動開放される。この開放状態は、運転台リセット信号によりリセットされることはない。
The comparison circuit 23f has a current detection value obtained from the U-phase
すなわち本第6実施例は、例えば図1あるいは図5の構成において、地絡電流検知セット値の代わりに、交流電動機過電流保護設定値を比較回路に設定する構成と等価である。このように地絡電流ではなく交流電動機過電流を検知することで、地絡検知のために比較回路を新たに設けることなく、つまり従来の過電流保護回路の比較回路を使用してインバータ装置及び/又はコンバータ装置の開放処理を行なうことができる。 That is, the sixth embodiment is equivalent to a configuration in which, for example, in the configuration of FIG. 1 or FIG. 5, the AC motor overcurrent protection set value is set in the comparison circuit instead of the ground fault current detection set value. By detecting the AC motor overcurrent instead of the ground fault current in this way, an inverter device and a conventional overcurrent protection circuit comparison circuit can be used without newly providing a comparison circuit for ground fault detection. The converter device can be opened.
以上の説明はこの発明の実施の形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができるものである。 The above description is an embodiment of the present invention, and does not limit the apparatus and method of the present invention, and various modifications can be easily implemented.
1、2…インバータ装置、3、5…U相電流検出器、4、6…W相電流検出器、7、8…交流電動機、9、10…電磁接触器、11、12…フィルタリアクトル、13、14…フィルタコンデンサ、15、16…入力電流検出器、17…パンタグラフ、18、19…半導体素子、20、21…逆並列ダイオード、23a〜23f…比較回路、24a〜24f…開放処理部、29…制御ソフトウェア部、30a〜30d…比較器、31a、31b…論理和回路、32a、32b…論理積回路、35a、35b…SRフリップフロップ、36、37…インバータ装置、38、39…電磁接触器、40…交流電流検出器、41…直流電流検出器、42…インバータ出力電流検出器42、43…フィルタリアクトル、44…フィルタコンデンサ、47…交流電動機、48…半導体素子、49、51…逆並列ダイオード、50…半導体素子、52…変圧器。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
複数の半導体素子を構成要素とし、前記複数の半導体素子を制御して前記直流電力を前記交流電力に変換する電力変換装置と、
前記電力変換装置の前記交流電動機出力側に備えられた電流検出器と、
前記電流検出器にて検知された電流値と基準値を比較し、該比較結果に基づいて、前記電力変換装置の前記交流電動機側配線の地絡を検知する地絡検知手段と、
前記電力変換装置を構成している前記半導体素子の故障を検知する故障検知手段と、
前記パンタグラフと前記電力変換装置の間に備えられた断流器と、
前記地絡検知手段による地絡検知及び前記故障検知手段による故障検知が同時に発生した場合、前記断流器により架線と前記電力変換装置間を遮断する遮断手段と、
を有したことを特徴とする電気車制御装置。 In the electric vehicle control device that converts the DC power supplied from the overhead line through the pantograph into AC power and drives the AC motor,
A power conversion device that includes a plurality of semiconductor elements as components and controls the plurality of semiconductor elements to convert the DC power into the AC power;
A current detector provided on the AC motor output side of the power converter;
A ground fault detection means for comparing a current value detected by the current detector with a reference value, and detecting a ground fault of the AC motor side wiring of the power converter based on the comparison result;
Failure detection means for detecting a failure of the semiconductor element constituting the power conversion device;
A current breaker provided between the pantograph and the power converter;
When the ground fault detection by the ground fault detection means and the failure detection by the failure detection means occur at the same time, a shut-off means for shutting off the overhead wire and the power converter by the breaker,
An electric vehicle control device comprising:
複数の半導体素子を構成要素とし、前記複数の半導体素子を制御して前記直流電力を前記交流電力に変換する電力変換装置と、
前記電力変換装置の直流入力側に備えられた電流検出器と、
前記電流検出器にて検出された電流値と基準値とを比較し、該比較結果に基づいて、前記電力変換装置の前記交流電動機側配線の地絡を検知する地絡検知手段と、
前記電力変換装置を構成している前記半導体素子の故障を検知する故障検知手段と、
前記パンタグラフと前記電力変換装置の間に備えられた断流器と、
前記地絡検知手段による地絡検知及び前記故障検知手段による故障検知が同時発生した場合、前記断流器により架線と前記電力変換装置間を遮断する遮断手段と、
を有したことを特徴とする電気車制御装置。 In the electric vehicle control device that converts the DC power supplied from the overhead line through the pantograph into AC power and drives the AC motor,
A power conversion device that includes a plurality of semiconductor elements as components and controls the plurality of semiconductor elements to convert the DC power into the AC power;
A current detector provided on the DC input side of the power converter;
A ground fault detection means for comparing the current value detected by the current detector with a reference value, and detecting a ground fault of the AC motor side wiring of the power converter, based on the comparison result;
A failure detection means for detecting a failure of the semiconductor element constituting the power converter;
A current breaker provided between the pantograph and the power converter;
When the ground fault detection by the ground fault detection means and the failure detection by the failure detection means occur at the same time, a shut-off means for shutting off the overhead wire and the power converter by the breaker,
An electric vehicle control device comprising:
前記電流検出器、前記故障検知手段及び前記断流器は各電力変換装置について設けられ、
前記地絡検知手段は各電流検出器により検出された電流値と前記基準値とを比較し、
前記遮断手段は、前記地絡検知手段及び複数の故障検知手段の検知結果に基づいて、前記架線と各電力変換装置間を独立に遮断することを特徴とする請求項1又は2記載の電気車制御装置。 The electric vehicle control device has a plurality of power conversion devices,
The current detector, the failure detection means and the breaker are provided for each power converter,
The ground fault detection means compares the current value detected by each current detector with the reference value,
The electric vehicle according to claim 1 or 2, wherein the shut-off means shuts off the overhead wire and each power converter independently based on detection results of the ground fault detection means and the plurality of failure detection means. Control device.
前記インバータ装置の前記交流電動機出力側に備えられた第1電流検出器と、
前記コンバータ装置と前記インバータ装置の間に備えられた第2電流検出器と、
前記コンバータ装置の交流入力側に備えられた第3電流検出器と、
前記第1乃至第3電流検出器にて検出された各電流値と基準値とを比較し、該比較結果に基づいて、前記電力変換装置の地絡を検知する地絡検知手段と、
前記インバータ装置の故障を検知する第1故障検知手段と、
前記コンバータ装置の故障を検知する第2故障検知手段と、
前記パンタグラフと前記コンバータ装置の間に備えられた断流器と、
前記地絡検知手段による地絡検知と、前記第1又は第2故障検知手段による故障検知が同時に発生した場合、前記断流器により架線と前記電力変換装置間を遮断する遮断手段と、
を有したことを特徴とする電気車制御装置。 A power conversion device comprising: a converter device that converts AC power supplied from an overhead line through a pantograph into DC power; and an inverter device that is connected to a DC output side of the converter device and converts the DC power into AC power. An electric vehicle control device for driving an AC motor by the inverter device,
A first current detector provided on the AC motor output side of the inverter device;
A second current detector provided between the converter device and the inverter device;
A third current detector provided on the AC input side of the converter device;
A ground fault detection means for comparing each current value detected by the first to third current detectors with a reference value, and detecting a ground fault of the power converter based on the comparison result;
First failure detection means for detecting a failure of the inverter device;
Second failure detection means for detecting a failure of the converter device;
A current breaker provided between the pantograph and the converter device;
When ground fault detection by the ground fault detection means and failure detection by the first or second failure detection means occur at the same time, a shut-off means for shutting off the overhead wire and the power converter by the breaker,
An electric vehicle control device comprising:
を有したことを特徴とする請求項6記載の電気車制御装置。 After the interruption means and the power converter are interrupted by the interruption means, and the operation of the inverter device and the converter apparatus is stopped, the reset command for canceling the interruption state by the interruption means input from the cab of the electric vehicle is invalidated And means to
The electric vehicle control device according to claim 6, further comprising:
前記第1乃至第3基準値をそれぞれ任意に設定する手段を更に有したことを特徴とする請求項6記載の電気車制御装置。 The ground fault detection means compares the current value detected by the first to third current detectors with the first to third reference values, respectively.
7. The electric vehicle control device according to claim 6, further comprising means for arbitrarily setting the first to third reference values.
前記第1乃至第3電流検出器、前記第1及び第2故障検知手段及び前記断流器は前記複数の電力変換装置のそれぞれについて設けられ、
前記地絡検知手段は各電流検出器により検出された電流値と基準値とを比較し、
前記遮断手段は、前記地絡検知手段及び前記複数の故障検知手段の検知結果に基づいて、架線と各電力変換装置間を独立に遮断することを特徴とする請求項6記載の電気車制御装置。 The electric vehicle control device has a plurality of power conversion devices each composed of a converter device and an inverter device,
The first to third current detectors, the first and second failure detection means, and the breaker are provided for each of the plurality of power conversion devices,
The ground fault detection means compares the current value detected by each current detector with a reference value,
The electric vehicle control device according to claim 6, wherein the shut-off means shuts off the overhead line and each power converter independently based on detection results of the ground fault detection means and the plurality of failure detection means. .
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