JP2014212621A - 電気機関車制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】客車・貨車牽引用電気機関車の駆動電動機(7a、8a、・・・)を制御する電力を供給する複数の第1の変換装置(2a、3a、・・・)と、客車用の電力を供給する複数の第2の変換装置(6a、6b)と、特定の第1の変換装置の電力を、絶縁トランス(24)を介して、前記客車用の電力に変換する電力変換回路(21)と、一台の前記第2の変換装置が故障した際に、前記第1の変換装置のうちの一台を前記駆動電動機から切り離して前記電力変換回路に接続して、代替として使用するように制御する制御部(30)と、を備える電気機関車制御装置(100)である。
【選択図】図1
Description
第1の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。なお、以下では駆動用電動機を6台有する電気機関車について説明するが、本願はこの形態に限定されるものではない。
電気機関車制御装置100は、電力変換装置(PCC)10a、10b、客車電源装置6a、6b、断続回路13a、13b、バックアップ装置20、切替回路25、及び制御部30を備えている。
(手順1)客車電源装置6aは、稼動状態から停止状態に遷移する。
(手順2)制御部30は、断続回路13aを入状態→切状態として、故障したAC/DCコンバータを客車電源回路より切り離す。
(手順3)主変換装置4aの動作を停止する。
(手順5)主変換装置4aは客車電源供給用の交流電力を発生する。
(手順6)交流/直流変換回路21は、客車電源供給用の直流電力を発生する。制御部30は、切替回路25を動作させて、発生した直流電力を客車電源装置6aからの電力線に供給する。
主変換装置のインバータをより高い基本波周波数で動作させる場合、基本波一周期あたりのスイッチング回数の制約からインバータのスイッチング周波数を決める必要がある。一般的に基本波一周期あたり3パルス程度のパルス数が必要で、インバータのスイッチング周波数の限界を1KHz程度とするとインバータの基本波周波数は、1KHz/3≒330Hzとなる。
主変換装置のインバータ出力が絶縁トランス24に入力する。この際、絶縁トランス24に流れる電流に含まれる高調波はできるだけ低減する必要がある。そのため、主変換装置のインバータの出力は、PWM(Pulse Width Modulation)制御として、図4に示すような3パルスの電圧波形とすることで、できるだけ高調波の生じない電圧波形とする。図4に示す例では、330Hzの基本周波数を用いることで、半導体素子のスイッチング周波数として1kHzを実現している。
第1の実施の形態の電気機関車制御装置によれば、客車電源装置のAC/DCコンバータが故障したとき、駆動用電動機を駆動する主変換装置を、客車電源装置を構成するAC/DCコンバータとして切り換えて機能させることができる。従って、客車電源の出力容量を減少させることがなくなるため、客車の空調などのサービス低下を招くことを回避することができる。
第2の実施の形態では、電気機関車制御装置に客車電源装置が設けられていない点が、第1の実施の形態と異なっている。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。
第2の実施の形態では、第1の実施の形態に比して、客車電源装置、断続回路、及び切替回路が設けられていない。そして、主変換装置4aまたは主変換装置2bのいずれか一方の交流電力が、交流/直流変換回路21によって直流電力に変換されて、客車に供給されている。即ち、第2の実施の形態では、1台の主変換装置で客車に電力を供給することが可能である。
第2の実施の形態の電気機関車制御装置によれば、乗客に対するサービス低下が回避できるとともに、客車電源装置(2台)が不要となるため、電気機関車制御装置のサイズを低減することができる。
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)
- 客車・貨車牽引用電気機関車の駆動電動機を制御する電力を供給する複数の第1の変換装置と、
客車用の電力を供給する複数の第2の変換装置と、
特定の第1の変換装置の電力を、絶縁トランスを介して、前記客車用の電力に変換する電力変換回路と、
一台の前記第2の変換装置が故障した際に、前記第1の変換装置のうちの一台を前記駆動電動機から切り離して前記電力変換回路に接続して、代替として使用するように制御する制御部と、
を備える電気機関車制御装置。 - 前記制御部は、
前記代替として使用する前記第1の変換装置のインバータのPWM制御として、当該変換装置内の半導体素子のスイッチング周波数を増加させる、
請求項1に記載の電気機関車制御装置。 - 前記制御部は、
前記増加されるスイッチング周波数を、前記第1の変換装置が前記客車用の電力を供給する際の許容最大周波数以下に制御する、
請求項2に記載の電気機関車制御装置。 - 前記代替として使用される前記第1の変換装置は、故障前に予め指定可能になされる、
請求項3に記載の電気機関車制御装置。 - 客車・貨車牽引用電気機関車の駆動電動機を制御する電力を供給する複数の第1の変換装置と、
特定の第1の変換装置の電力を、絶縁トランスを介して、前記客車用の電力に変換する電力変換回路と、
客車牽引の際、前記第1の変換装置のうちの一台を前記駆動電動機から切り離して前記電力変換回路に接続して使用するように制御する制御部と、
を備える電気機関車制御装置。 - 前記制御部は、
前記電力変換回路に接続して使用する前記第1の変換装置のインバータのPWM制御として、当該変換装置内の半導体素子のスイッチング周波数を増加させる、
請求項5に記載の電気機関車制御装置。 - 前記制御部は、
前記増加されるスイッチング周波数を、前記第1の変換装置が前記客車用の電力を供給する際の許容最大周波数以下に制御する、
請求項6に記載の電気機関車制御装置。 - 前記電力変換回路は、前記特定の第1の変換装置と他の第1の変換装置とを選択的に接続可能になされ、
前記制御部は、前記特定の第1の変換装置が故障した際、前記他の第1の変換装置を前記駆動電動機から切り離して前記電力変換回路に接続して使用するように制御する、
請求項5に記載の電気機関車制御装置。
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