JP2013162695A - 電気車制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】交流電圧を供給されて、車両駆動用の主電動機25を駆動するための交流電圧を生成する電気車制御装置において、供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ20と、コンバータの動作を制御するコンバータ用ゲート制御装置26とを有し、コンバータとコンバータ用ゲート制御装置とが近接して配置されるコンバータユニット33と、コンバータから出力された直流電圧を可変電圧可変周波数の交流電圧に変換するVVVFインバータ21と、VVVFインバータの動作を制御するインバータ用ゲート制御装置27とを有し、VVVFインバータとインバータ用ゲート制御装置とが近接して配置されるインバータユニット34とを備える電気車制御装置である。
【選択図】図1
Description
そこで、電力変換器とゲート制御装置とを一体化して、遮断サージの影響を受け易いゲート信号線の長さを最小限とすることで耐ノイズ性能を向上させることが考えられる。
第1の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。
主電動機25は電気車を駆動する。主回路は架線(不図示)から取り出した交流電力から主電動機25を制御するための交流電力を生成する。コンバータ用ゲート制御装置26は、主回路に含まれるコンバータ(後述する)を制御する。インバータ用ゲート制御装置27は、主回路に含まれるインバータ(後述する)を制御する。上位系制御装置28は、主回路、コンバータ用ゲート制御装置26、インバータ用ゲート制御装置27の動作を統括して制御する。
構成している。中性点接地回路によって、装置の耐圧を確保している。
上位系制御装置28は、運転台(不図示)からの指令に基づき、コンバータ20の入力部に接続された接触器4と充電抵抗接続用接触器5との開閉制御を行うとともに、コンバータ用ゲート制御装置26とインバータ用ゲート制御装置27へのゲートスタート、ストップの指令、インバータ用ゲート制御装置27へのモータ出力トルクの指令をそれぞれに接続された通信線29,30を介して指令する。
コンバータ用ゲート制御装置26はコンバータ入力電流検出器36と接続されている。コンバータ用ゲート制御装置26は、コンバータ入力電流検出器36からの信号に基づきコンバータ20入力の過電流を検知する。コンバータ用ゲート制御装置26は、コンバータ過電流を検知したときは、コンバータ20のゲートをオフするとともに、VVVFインバータ21のゲートを100μs以内にオフするために信号線31を介してコンバータ過電流検知信号を上位系制御装置28へ伝達する。上位系制御装置28は、信号線32を介してコンバータ過電流検知信号をインバータ用ゲート制御装置27へ伝達する。インバータ用ゲート制御装置27は、コンバータ過電流検知信号を受信すると、VVVFインバータ21のゲートをオフする。
上述と同様にインバータ用ゲート制御装置27は、インバータ出力電流検出器37と接続されている。インバータ用ゲート制御装置27は、インバータ出力電流検出器37からの信号に基づきVVVFインバータ21出力の過電流を検知する。インバータ用ゲート制御装置27は、インバータ過電流を検知したときは、VVVFインバータ21のゲートをオフするとともに、コンバータ20のゲートを100μs以内にオフするために信号線32を介してインバータ過電流検知信号を上位系制御装置28へ伝達する。上位系制御装置28は、信号線31を介してインバータ過電流検知信号をコンバータ用ゲート制御装置26へ伝達する。コンバータ用ゲート制御装置26は、インバータ過電流検知信号を受信すると、コンバータ20のゲートをオフする。
図3は、第1の実施の形態の電気車制御装置のコンバータ20のIGBT7の故障を検出する方法を模式的に示す図である。
上述と同様にインバータ用ゲート制御装置27は、VVVFインバータ21のIGBT15の故障を検出する手段を備えている。インバータ用ゲート制御装置27は、IGBT15の破壊を検知したときは、VVVFインバータ21のゲートをオフするとともに、コンバータ20のゲートを100μs以内にオフするために信号線32を介してインバータ素子破壊検知信号を上位系制御装置28へ伝達する。上位系制御装置28は、信号線31を介してインバータ素子破壊検知信号をコンバータ用ゲート制御装置26へ伝達す。コンバータ用ゲート制御装置26は、インバータ素子破壊検知信号を受信すると、コンバータ20のゲートをオフする。
コンバータ用ゲート制御装置26及びインバータ用ゲート制御装置27にはコンバータ20とVVVFインバータ21との間の直流電圧を検知する直流側電圧検出器38がそれぞれ信号線41、42によって接続されている。直流側電圧検出器38が検出する信号に基づき、コンバータ用ゲート制御装置26、インバータ用ゲート制御装置27は直流電圧の過電圧を検出する。
図4は、第2の実施形態の電気車制御装置の主回路の構成と制御装置(コンバータ用ゲート制御装置、インバータ用ゲート制御装置、上位系制御装置)との接続を示す図である。第2の実施の形態では、コンバータ用ゲート制御装置26とコンバータ20との間のゲート信号線が光式のゲート信号線50を用いている点が第1の実施の形態と異なっている。従って、第1の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付して、その詳細の説明は省略する。
以上述べた各実施の形態で構成することにより、コンバータ用のゲート制御装置とインバータ用のゲート制御装置とを分離して、それぞれのゲート制御装置をコンバータ、インバータと一体化して構成することができた。その結果、ゲート制御装置とIGBT間のゲート信号配線を短くすることが可能となり、更に、ゲート信号伝達用信号線として安価な電気式のゲート信号線を用いることが可能となった。
上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
Claims (8)
- 交流電圧を供給されて、車両駆動用の主電動機を駆動するための交流電圧を生成する電気車制御装置において、
供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、前記コンバータの動作を制御するコンバータ用ゲート制御装置とを有し、前記コンバータと前記コンバータ用ゲート制御装置とが近接して配置されるコンバータユニットと、
前記コンバータから出力された直流電圧を可変電圧可変周波数の交流電圧に変換するVVVFインバータと、前記VVVFインバータの動作を制御するインバータ用ゲート制御装置とを有し、前記VVVFインバータと前記インバータ用ゲート制御装置とが近接して配置されるインバータユニットとを備える、電気車制御装置。 - 前記コンバータ用ゲート制御装置と前記インバータ用ゲート制御装置とに電気的に接続してそれぞれのゲート制御装置との間で保護動作と制御動作とに関する信号を授受する上位制御装置を有し、
前記上位制御装置は、通信線を介して通信方式によって前記コンバータ用ゲート制御装置及び前記インバータ用ゲート制御装置と、前記制御動作に関する信号を授受する、
請求項1に記載の電気車制御装置。 - 前記上位制御装置は、前記コンバータ用ゲート制御装置及び前記インバータ用ゲート制御装置と、前記上位制御装置に設けられたハードウエア論理回路を介した信号線によって更に電気的に接続され、
前記信号線を介して前記保護動作に関する信号が授受される、
請求項2に記載の電気車制御装置。 - 前記コンバータのゲートと前記VVVFインバータのゲートを制御するゲート信号が電気式の信号である、請求項1乃至3の内の1項に記載の電気車制御装置。
- 前記コンバータのゲートを制御するゲート信号が光式の信号であり、前記VVVFインバータのゲートを制御するゲート信号が電気式の信号である、請求項1乃至3の内の1項に記載の電気車制御装置。
- 前記コンバータと前記VVVFインバータとの間の回路である直流リンク回路に中性点接地回路を設けた、請求項4又は5に記載の電気車制御装置。
- 前記直流リンク回路は、前記中性点接地回路の前記VVVFインバータ側に設けられて前記直流リンク回路の電圧を所定値以下に抑制する過電圧抑制回路を有する、
請求項6に記載の電気車制御装置。 - 前記上位制御装置は、前記過電圧抑制回路の動作を制御し、
前記過電圧抑制回路の動作を制御する信号線は電気式の信号線である、
請求項7に記載の電気車制御装置。
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