JP2018033212A - Electric vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To cause an excitation current to flow through an induction machine even if a main circuit has no power source, and to secure regenerative operation.SOLUTION: An electric vehicle comprises: a main transformer 22 in which a pantograph 12 obtaining an AC is connected to a primary winding 22a via a circuit breaker 21; a single-phase converter 24 being connected to a first secondary winding 22b and converting the AC into a DC; a three-phase inverter 28 converting an output DC into the AC; a filter capacitor 26 disposed between two lines of a DC link part 25 between the single-phase converter 24 and the three-phase inverter 28; an induction machine 29 driven by the AC from the three-phase inverter 28; auxiliary equipment 32 in the vehicle; a sub power conversion device 31 being connected to a second secondary winding 22c of the main transformer 22 and supplying power to the auxiliary equipment 32; an in-vehicle control part 47 being annexed with a low voltage storage battery 46 and performing ON/OFF control of the auxiliary equipment 32; and a regenerative excitation circuit 41 connecting the low voltage storage battery 46 to the DC link part 25 in a state of disconnecting the pantograph 12 and the main transformer 22 by the circuit breaker 21 and performing initial excitation of the induction machine 29 by power supply from the low voltage storage battery 46. After the initial excitation, the induction machine 29 is subjected to regenerative operation.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、電動車両に関する。   Embodiments described herein relate generally to an electric vehicle.

従来、客車や貨車を牽引あるいは推進する電気機関車においては、当該電気機関車を駆動するための電動機に電力を供給する主電力変換装置とともに、客車や貨車に搭載されている空気調和装置等の補機に電力を供給する副電力変換装置(APU)を搭載している。   Conventionally, in an electric locomotive that pulls or propels a passenger car or a freight car, a main power conversion device that supplies electric power to an electric motor for driving the electric locomotive, as well as an air conditioner mounted on the passenger car or the freight car, etc. An auxiliary power converter (APU) that supplies power to the auxiliary equipment is installed.

この種のAPUを用いる鉄道車両システムとして、例えば、架線からの電力取得時における主変圧器に対する励磁突入電流を抑制するための技術が提案されている。(例えば、特許文献1)   As a railway vehicle system using this type of APU, for example, a technique for suppressing an excitation inrush current to the main transformer at the time of obtaining power from an overhead line has been proposed. (For example, Patent Document 1)

特開2010−215013号公報JP 2010-2115013 A

電気機関車にパンタグラフなどの集電装置を介して電力を供給する架線では、異なる電源系統に属する架線間で円滑に電気機関車を移行させるために、異なる電気系統に属する架線間に、電力を供給しない無電区間であるデッドセクションと称されるセクションが設けられている。   In an overhead line that supplies power to an electric locomotive via a current collector such as a pantograph, in order to smoothly transfer the electric locomotive between overhead lines belonging to different power supply systems, power is transferred between the overhead lines belonging to different electrical systems. A section called a dead section that is a non-powered section that is not supplied is provided.

このデッドセクションを通過する際には、集電装置への電力供給が一時的に停止されるため、上記APUにも電力が供給されなくなる。   When passing through this dead section, the power supply to the current collector is temporarily stopped, so that no power is supplied to the APU.

さらに上記デッドセクション以外でも、車両基地内では設備の簡素化等の目的で架線がない場所等がある他、回送車においては安全上の配慮からパンタグラフを下げる必要があり、いずれもパンタグラフからの給電を遮断器をオープンとして、架線からの電力をAPUで利用することができない。   In addition to the dead section above, there are places where there are no overhead lines for the purpose of simplifying equipment etc. in the depot, and it is necessary to lower the pantograph for safety reasons in the case of forwarding vehicles. With the circuit breaker open, the power from the overhead line cannot be used by the APU.

これに対して、例えばデッドセクション内でも回生を行なうことで、APUに電力を供給する手法が提案されている。   On the other hand, for example, a method of supplying power to the APU by performing regeneration in a dead section has been proposed.

電動機として誘導電動機(以下「誘導機」)を用いる電気機関車では、誘導機が励磁電流を流すことで磁束を発生させて動力を発生させる原理上、回生時にも励磁電流を流すことが必須となる。   In an electric locomotive that uses an induction motor (hereinafter referred to as an “induction machine”) as an electric motor, it is essential that an induction current flows even during regeneration, based on the principle that an induction motor generates magnetic flux by flowing an excitation current. Become.

しかしながら、上述したデッドセクションのように車両の主回路に電力を供給できない状態では、励磁電流を流すことができず、結果として回生を行なうことができない。   However, in a state where power cannot be supplied to the main circuit of the vehicle as in the above-described dead section, it is not possible to flow an exciting current, and as a result, regeneration cannot be performed.

これに対して車内には、制御電源用の低圧電池(直流110[V]程度)が必ず存在するため、この低圧電池を利用して、誘導電動機の回生時にも励磁電流を確保することが考えられる。   On the other hand, since there is always a low-voltage battery (DC 110 [V]) for the control power supply in the vehicle, it is considered to secure an exciting current even during regeneration of the induction motor by using this low-voltage battery. It is done.

しかしながら、主回路が直流3000[V]クラスの高電圧の回路であるのに対して、低圧電源は100[V]クラスと極端に電圧値が異なり、当然ながら絶縁のレベルも異なるため、低圧電源側に高圧が加わると、機器破壊に繋がる。   However, since the main circuit is a DC 3000 [V] class high voltage circuit, the low voltage power supply is extremely different from the 100 [V] class, and naturally the insulation level is also different. If high pressure is applied to the side, it will lead to equipment destruction.

加えて、もう一つ懸念すべき点として、接地が考えられる。通常、高圧の主回路は、レールを含む対地との絶縁を抑えるため、主回路の中性点を接地する。一方で、低圧側の回路のマイナス側は接地される。したがって、そこで低圧側の回路をそのまま高圧の主回路の線間に接続することで、主回路の接地に対する絶縁が通常利用に対して大きくなる可能性がある。これを繰返すと、主回路の絶縁破壊による機器の破壊に繋がる虞がある。   In addition, grounding is another concern. Normally, the high-voltage main circuit grounds the neutral point of the main circuit in order to suppress insulation from the ground including the rail. On the other hand, the negative side of the low voltage side circuit is grounded. Therefore, by connecting the low-voltage side circuit as it is between the lines of the high-voltage main circuit, the insulation of the main circuit with respect to the ground may be increased for normal use. If this is repeated, there is a risk that the equipment will be destroyed due to insulation breakdown of the main circuit.

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、主回路に電源がない状態でも誘導電動機に励磁電流を流して、回生による補機用の電力を確保すると共に、低圧回路側の線間耐圧と主回路回路側の設置点に対する絶縁を確保することが可能な電動車両を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to secure an electric power for an auxiliary machine by regeneration by supplying an excitation current to the induction motor even when there is no power source in the main circuit. A further object is to provide an electric vehicle capable of ensuring insulation between the line withstand voltage on the low voltage circuit side and the installation point on the main circuit circuit side.

実施形態の電動車両は、架線から交流を得る集電装置を、遮断器を介して一次巻線に接続した主変圧器と、上記主変圧器の第1の二次巻線に接続され、上記架線からの交流を直流に変換する単相コンバータと、上記単相コンバータの出力する直流を交流に変換するインバータと、上記単相コンバータと上記インバータ間の直流接続部の2線間に接続されたフィルタコンデンサと、上記インバータの出力する交流により駆動される誘導電動機と、車両内に設けられた補機と、上記主変圧器の第2の二次巻線に接続され、上記主変圧器を介して与えられる交流により上記補機に電力を供給する副電力変換部と、上記補機の動作制御を行なう、低圧蓄電池を併設した車内制御部と、上記集電装置と上記主変圧器の一次巻線を上記遮断器により遮断した状態で、上記直流接続部に上記低圧蓄電池を接続して、上記低圧蓄電池からの電力供給、及び上記低圧蓄電池の電力を蓄電した上記フィルタコンデンサからの電力供給の少なくとも一方により上記誘導電動機を初期励磁する回生励磁手段と、上記回生励磁手段による初期励磁された上記誘導電動機を回生動作させる回生制御手段とを備える。   The electric vehicle of the embodiment is connected to a primary transformer connected to a primary winding via a circuit breaker, and a current collector that obtains alternating current from an overhead wire, and to the first secondary winding of the main transformer, A single-phase converter that converts alternating current from an overhead wire into direct current, an inverter that converts direct current output from the single-phase converter into alternating current, and a direct current connection between the single-phase converter and the inverter. A filter capacitor, an induction motor driven by the alternating current output from the inverter, an auxiliary machine provided in the vehicle, and a second secondary winding of the main transformer are connected via the main transformer. A sub-power converter that supplies electric power to the auxiliary machine by alternating current, an in-vehicle controller that includes a low-voltage storage battery that controls the operation of the auxiliary machine, and the primary winding of the current collector and the main transformer. Disconnect the wire with the above circuit breaker In the state, the low-voltage storage battery is connected to the DC connection portion, and the induction motor is initially excited by at least one of power supply from the low-voltage storage battery and power supply from the filter capacitor that stores the power of the low-voltage storage battery. And regenerative control means for regenerating the induction motor initially excited by the regenerative excitation means.

一実施形態に係る列車と架線の関係を例示する図。The figure which illustrates the relationship between the train and overhead line which concern on one Embodiment. 同実施形態に係る車両制御装置の回路構成を示すブロック図。The block diagram which shows the circuit structure of the vehicle control apparatus which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る車両制御装置の主としてデッドセクション通過時の処理内容を示すフローチャート。The flowchart which shows the processing content mainly at the time of a dead section passage of the vehicle control apparatus which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る図2の各回路での信号波形を例示する図。The figure which illustrates the signal waveform in each circuit of FIG. 2 concerning the embodiment.

以下、一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、一実施形態に係る列車100と架線11の関係を示す図である。同図で、列車100は、電気機関車(鉄道車両)101と、この電気機関車101により牽引(あるいは後方から推進)される客車(または貨車)102とを連結して構成される。
Hereinafter, an embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a relationship between a train 100 and an overhead line 11 according to an embodiment. In the figure, a train 100 is configured by connecting an electric locomotive (railway vehicle) 101 and a passenger car (or freight car) 102 towed (or propelled from behind) by the electric locomotive 101.

ここで電気機関車101は、架線(き電線)11からの交流電力を集電するパンタグラフ12と、線路13を介して設置された車輪14とを備えている。   Here, the electric locomotive 101 includes a pantograph 12 that collects AC power from an overhead wire (wire) 11 and a wheel 14 that is installed via a track 13.

線路13には、適宜箇所に地上子ETが敷設され、この地上子ET上を通過する際に地上子ETから発信される情報を、電気機関車101に備える車上子TTで検出して、車両制御装置16で利用可能となる。車両制御装置16は、例えば電気機関車101の運転台に設けられるもので、コンピュータを内蔵して予め設定された動作プログラムに従って動作する。   On the track 13, a ground element ET is laid at an appropriate location, and information transmitted from the ground element ET when passing over the ground element ET is detected by the vehicle element TT provided in the electric locomotive 101, It can be used by the vehicle control device 16. The vehicle control device 16 is provided, for example, in the cab of the electric locomotive 101, and operates according to a preset operation program with a built-in computer.

また架線11は、電源系統が異なる2つの架線11A,11Bと、その中間に配置された中間セクションである無電区間11Xとを有する。無電区間11Xは、デッドセクション、死電区間とも称されるもので、列車100はこの無電区間11Xを、予め設定された車速以上で惰行走行する。   The overhead line 11 includes two overhead lines 11A and 11B having different power supply systems, and a non-electric section 11X that is an intermediate section disposed between the overhead lines 11A and 11B. The non-electric section 11X is also referred to as a dead section or a dead-electric section, and the train 100 travels in a coasting manner in the non-electric section 11X at a preset vehicle speed or higher.

図2は、上記電気機関車101の車両制御装置16内の一部回路構成を示す。同図で、パンタグラフ12と、線路13を介して設置された車輪14との間に、真空遮断器(VCB)21及び主変圧器22の一次巻線22aが直列に接続される。同主変圧器22の二次巻線22bには主回路接触器(K1)23を介して単相コンバータ24が接続される。   FIG. 2 shows a partial circuit configuration in the vehicle control device 16 of the electric locomotive 101. In this figure, a primary circuit 22a of a vacuum circuit breaker (VCB) 21 and a main transformer 22 is connected in series between a pantograph 12 and a wheel 14 installed via a track 13. A single-phase converter 24 is connected to the secondary winding 22 b of the main transformer 22 via a main circuit contactor (K 1) 23.

上記パンタグラフ12を介して供給される、例えば25[kV]、50[Hz]の交流電力は、主変圧器22で変圧されて1000[V]として交流電力として取り出され、単相コンバータ24で例えば2800[V]の直流電力に変換された後、中性点接地(NG)回路30、直流リンク部25を介して、3相インバータ28で3相交流に変換されて、誘導機29を駆動する。   For example, AC power of 25 [kV] and 50 [Hz] supplied through the pantograph 12 is transformed by the main transformer 22 and taken out as AC power of 1000 [V], and the single-phase converter 24 takes, for example, After being converted to DC power of 2800 [V], it is converted to three-phase AC by a three-phase inverter 28 via a neutral point ground (NG) circuit 30 and a DC link unit 25 to drive the induction machine 29. .

中性点接地(NG)回路30は、例えば線間を接続する2つの抵抗(r)と、これら抵抗の中点とマイナス線とを接続するコンデンサとを有し、上記中点を接地する構成となっている。   The neutral point ground (NG) circuit 30 includes, for example, two resistors (r) that connect between the lines, and a capacitor that connects the midpoint of these resistors and a minus line, and grounds the midpoint. It has become.

上記誘導機29は、惰行走行時に発電機として回生駆動され、回生電力を得るための動力源とされる。   The induction machine 29 is regeneratively driven as a generator during coasting and is used as a power source for obtaining regenerative power.

上記直流リンク部25にはコンデンサ26、過電圧入力保護(OVT)回路27が設けられる。過電圧入力保護回路27は、抵抗(r)と接触器スイッチとが直列接続されるもので、上記コンデンサ26に蓄積された電荷を抵抗で熱として放出する放電回路として機能する。   The DC link unit 25 is provided with a capacitor 26 and an overvoltage input protection (OVT) circuit 27. The overvoltage input protection circuit 27 is a circuit in which a resistor (r) and a contactor switch are connected in series, and functions as a discharge circuit that discharges the charge accumulated in the capacitor 26 as heat by a resistor.

コンデンサ26の両端間にかかる直流リンク電圧Vdcを、電圧センサVSで検出して直流リンク電圧制御部(AVR)33へ送出する。   The DC link voltage Vdc applied across the capacitor 26 is detected by the voltage sensor VS and sent to the DC link voltage control unit (AVR) 33.

この直流リンク電圧制御部33には、直流リンク電圧指令値VdcRefが入力されており、その差分に応じたQ軸の電流指令値IqRefを生成して減算器34に与える。この減算器34には、後述する実電流値Iqが減数として与えられ、その差出力が電流制御部37へ送られる。   A DC link voltage command value VdcRef is input to the DC link voltage control unit 33, and a Q-axis current command value IqRef corresponding to the difference is generated and supplied to the subtractor 34. An actual current value Iq, which will be described later, is given to the subtractor 34 as a subtraction, and the difference output is sent to the current control unit 37.

一方、誘導機29の速度を示す角周波数FRが励磁電流指令演算部35に与えられる。励磁電流指令演算部35は、上記角周波数FRからD軸の励磁電流の指令値IdRefを生成して減算器36に与える。減算器36には、後述する実電流値Idが減数として与えられ、その差出力が上記電流制御部37へ送られる。   On the other hand, an angular frequency FR indicating the speed of the induction machine 29 is given to the excitation current command calculation unit 35. The excitation current command calculation unit 35 generates a command value IdRef of the excitation current for the D axis from the angular frequency FR and supplies it to the subtractor 36. An actual current value Id, which will be described later, is given as a subtraction to the subtracter 36, and the difference output is sent to the current control unit 37.

電流制御部37は、上記両減算器34,36の差出力から電流指令値を算出し、これをDQ/3相変換部38により3相電流指令に変換し、さらにPWM部39によりパルス幅変調して、ゲート制御信号として上記3相インバータ28に与える。   The current control unit 37 calculates a current command value from the difference output of both the subtractors 34 and 36, converts it into a three-phase current command by the DQ / 3-phase conversion unit 38, and further modulates the pulse width by the PWM unit 39. Then, it is given to the three-phase inverter 28 as a gate control signal.

そして、実際に3相インバータ28が誘導機29へ出力する電流Iu,Iv,Iw中のIu,Iwが電流センサISu,ISwにより検出され、3相/DQ変換部40により実電流値Id,Iqを得て、フィードバック制御のために上記減算器36,34に減数として与える。
なお、上記直流リンク電圧制御部33、減算器34、励磁電流指令演算部35、減算器36、電流制御部37、DQ/3相変換部38、PWM部39、及び3相/DQ変換部40によるフィードバック制御の回路構成自体は、一般的なPI制御に基づくものと同様であり、詳細な動作説明は省略する。
The currents Iu, Iw in the currents Iu, Iv, Iw that are actually output from the three-phase inverter 28 to the induction machine 29 are detected by the current sensors ISu, ISw, and the actual current values Id, Iq are detected by the three-phase / DQ converter 40. And is given as a reduction to the subtracters 36 and 34 for feedback control.
The DC link voltage controller 33, the subtractor 34, the excitation current command calculator 35, the subtractor 36, the current controller 37, the DQ / 3 phase converter 38, the PWM unit 39, and the 3 phase / DQ converter 40. The feedback control circuit configuration itself is the same as that based on general PI control, and a detailed description of the operation is omitted.

さらに上記主変圧器22の第2の二次巻線22cに副電力変換装置(APU:Auxiliary Power Unit)31が接続される。同図では1系統のみを例示するが、この副電力変換装置31は、整流器、補助変圧器、及び定電圧器を一体構造とした電源回路であり、列車100を編成するユニット単位で設けられるもので、車両内に設けられた各種補機32、例えば空気調和装置や送風機、空気圧縮器、戸閉め装置、照明装置等に応じて、主変圧器22から与えられる交流電力を、補機32に合わせて100[V]〜440[V]程度の範囲で、例えば3相交流440[V]の電力に変換して、該当する補機32に供給する。   Further, an auxiliary power converter (APU: Auxiliary Power Unit) 31 is connected to the second secondary winding 22 c of the main transformer 22. Although only one system is illustrated in the figure, the sub power converter 31 is a power circuit in which a rectifier, an auxiliary transformer, and a voltage regulator are integrated, and is provided in units of trains 100. Thus, AC power supplied from the main transformer 22 is supplied to the auxiliary machine 32 according to various auxiliary machines 32 provided in the vehicle, such as an air conditioner, a blower, an air compressor, a door closing device, a lighting device, etc. In total, in the range of about 100 [V] to 440 [V], for example, it is converted into electric power of three-phase AC 440 [V] and supplied to the corresponding auxiliary machine 32.

一方で、この車両制御装置16の全補機32を統括してそれらのオン/オフを必要に応じて制御する車内制御部47が設けられる。この車内制御部47は、上記副電力装置31から与えられる直流の定電圧、例えば110[V]により動作する。この車内制御部47は、停電時や事故時でも回路が遮断されないように低圧蓄電池46が併設して接続されて無停電電源化されると共に、回生励磁回路41を介して上記直流リンク部25と接続される。   On the other hand, an in-vehicle control unit 47 is provided that controls all the auxiliary machines 32 of the vehicle control device 16 and controls their on / off as necessary. The in-vehicle control unit 47 operates with a DC constant voltage supplied from the sub power device 31, for example, 110 [V]. The in-vehicle control unit 47 is connected to a low-voltage storage battery 46 so as to be uninterrupted power supply so that the circuit is not interrupted even in the event of a power failure or accident, and is connected to the DC link unit 25 via a regenerative excitation circuit 41. Connected.

上記回生励磁回路41は、上記低圧蓄電池46の電力を上記直流リンク部25に供給するための蓄電池開閉接触器(K2)42と、この蓄電池開閉接触器42の車内制御部47側に配された逆流防止ダイオード43,44と、逆流防止ダイオード43のアノード側に直列接続された抵抗(r)45とを有する。   The regenerative excitation circuit 41 is arranged on the side of the storage battery switching contactor (K2) 42 for supplying the power of the low-voltage storage battery 46 to the DC link unit 25, and the in-vehicle control unit 47 side of the storage battery switching contactor 42. The backflow prevention diodes 43 and 44 and a resistance (r) 45 connected in series to the anode side of the backflow prevention diode 43 are provided.

上記逆流防止ダイオード43,44は、上記直流リンク部25を介して主回路からの高圧の直流電圧が車内制御部47側に印加されるのを防止するべく、耐圧の十分高いものが用いられる。抵抗45は、突入電流の車内制御部47への流入を防止するべく設置される。   As the backflow prevention diodes 43 and 44, those having a sufficiently high breakdown voltage are used in order to prevent a high-voltage DC voltage from the main circuit from being applied to the in-vehicle controller 47 side via the DC link unit 25. The resistor 45 is installed to prevent the inrush current from flowing into the in-vehicle control unit 47.

ここで上記逆流防止ダイオード43のみを配設して逆流防止ダイオード44を備えないものとした場合、蓄電池開閉接触器(K2)42の図中、下側のニュートラル側のみが固渋した際に、主回路の図中、上側のプラス側の対地電位が直流リンク電圧相当になる。   Here, when only the backflow prevention diode 43 is provided and the backflow prevention diode 44 is not provided, in the figure of the storage battery switching contactor (K2) 42, when only the lower neutral side is stuck, In the figure of the main circuit, the ground potential on the upper plus side corresponds to the DC link voltage.

通常、主回路は中性点接地であるために、逆流防止ダイオード43の絶縁耐圧を超える可能性があるが、ニュートラル側である車内制御部47の接地側にも逆流防止ダイオード44を配設することにより、主回路機器の絶縁耐圧を超えるような事態を確実に回避できる。   Usually, since the main circuit is grounded at a neutral point, there is a possibility that the withstand voltage of the backflow prevention diode 43 may be exceeded. However, the backflow prevention diode 44 is also provided on the ground side of the in-vehicle control unit 47 on the neutral side. Thus, it is possible to reliably avoid a situation that exceeds the withstand voltage of the main circuit device.

また、蓄電池開閉接触器42が高電圧により閉状態で固渋した場合、直流リンク部25で過電圧入力保護回路27内のスイッチを導通して、直流リンク部25のコンデンサ26に帯電する電荷を過電圧入力保護回路27内の抵抗により熱として放出するものとする。   Further, when the storage battery switching contactor 42 is closed due to a high voltage, the DC link unit 25 conducts a switch in the overvoltage input protection circuit 27 so that the charge charged in the capacitor 26 of the DC link unit 25 is overvoltage. It is assumed that heat is released by the resistance in the input protection circuit 27.

なお図示はしないが、主変圧器22の第1の二次巻線22bを流れる電流を検出するための電流センサと、同第2の二次巻線22cを流れる電流を検出する電流センサとがそれぞれ設けられるものとする。   Although not shown, there are a current sensor for detecting the current flowing through the first secondary winding 22b of the main transformer 22 and a current sensor for detecting the current flowing through the second secondary winding 22c. Each shall be provided.

次に上記実施形態の動作について説明する。
図3は、電気機関車101の車両制御装置16が内蔵するコンピュータ(図示せず)が実行する動作処理の内容の一部であり、特に上記架線11の無電区間11Xを通過する前後の処理内容を抽出して示す。
Next, the operation of the above embodiment will be described.
FIG. 3 is a part of the contents of an operation process executed by a computer (not shown) built in the vehicle control device 16 of the electric locomotive 101, and in particular, the process contents before and after passing through the non-electric section 11X of the overhead wire 11. Is extracted and shown.

その処理当初に車両制御装置16では、線路13上で無電区間11Xの手前一定距離の位置に設けられている地上子ETからの信号が車上子TTで検出できたか否かにより、無電区間11Xの手前となったか否かを繰返し判断して(ステップS101)、無電区間11Xに到達するのを待機する。   At the beginning of the processing, the vehicle control device 16 determines whether the signal from the ground element ET provided on the track 13 at a certain distance before the non-electric section 11X can be detected by the on-board element TT. Is repeatedly determined (step S101), and it waits to reach the non-electric section 11X.

無電区間11Xの手前に設けられた地上子ETからの信号が車上子TTで検出でき、無電区間11Xの手前となったと判断した時点で(ステップS101のYes)、次に車両制御装置16では、直流リンク部25での直流リンク電圧Vdcの値を予め設定した閾値と比較することにより、続く回生動作を行なう必要がないほどにコンデンサ26での電荷量があるかどうかを判断する(ステップS102)。   When it is determined that the signal from the ground element ET provided in front of the non-electric section 11X can be detected by the on-board element TT and is in front of the non-electric section 11X (Yes in step S101), the vehicle control device 16 then Then, by comparing the value of the DC link voltage Vdc in the DC link unit 25 with a preset threshold value, it is determined whether or not there is an amount of charge in the capacitor 26 so that it is not necessary to perform the subsequent regenerative operation (step S102). ).

ここで直流リンク電圧Vdcの値が閾値より高く、コンデンサ26に帯電している電荷が十分あると判断した場合(ステップS102のYes)、車両制御装置16では以下に説明する回生動作のための処理から離脱し、コンデンサ26に帯電している電荷を用いて上記副電力変換装置31による補機32の動作を実行させる。   Here, when it is determined that the value of the DC link voltage Vdc is higher than the threshold value and the capacitor 26 has sufficient charge (Yes in step S102), the vehicle control device 16 performs processing for the regenerative operation described below. The auxiliary power 32 is operated by the auxiliary power conversion device 31 using the electric charge charged in the capacitor 26.

また上記ステップS102において、直流リンク電圧Vdcの値が閾値以下であり、コンデンサ26に帯電している電荷は十分ではないと判断した場合(ステップS102のNo)、次に車両制御装置16では、無電区間11Xで回生動作により補機類への給電を行なう設定が事前の運転開始時等になされていたか否かを判断する(ステップS103)。   If it is determined in step S102 that the value of the DC link voltage Vdc is equal to or less than the threshold value and the electric charge charged in the capacitor 26 is not sufficient (No in step S102), the vehicle control device 16 next performs no power It is determined whether or not the setting for supplying power to the auxiliary machines by the regenerative operation in the section 11X has been made at the time of starting the operation in advance (step S103).

ここで同設定がなされていると判断した場合(ステップS103のYes)、車両制御装置16では次に回生動作の開始時の条件が正立するかどうかを判断する(ステップS104)。   If it is determined that the same setting is made (Yes in step S103), the vehicle control device 16 next determines whether or not the condition at the start of the regenerative operation is upright (step S104).

ここで回生動作の開始時の条件とは、次の4つ、すなわち、
・主変圧器22の一次巻線22aに接続されている真空遮断器21をオフとして、その状態を確認すること、
・主変圧器22の第1の二次巻線22bに接続されている主回路接触器(K1)23をオフとして、その状態を確認すること、
・電気機関車101の車速が、この無電区間11Xの通過に対して設定されている最低速度以上で、且つ回生電力により補機類の給電が可能な所定の速度以上であること、及び
・直流リンク電圧Vdcが、低圧蓄電池46の許容電圧(例えば120[V])の範囲内の所定値a1(例えば115[V])以下であること、
である。
Here, the conditions at the start of the regenerative operation are the following four:
Turning off the vacuum circuit breaker 21 connected to the primary winding 22a of the main transformer 22 and confirming its state;
Turning off the main circuit contactor (K1) 23 connected to the first secondary winding 22b of the main transformer 22 and confirming its state;
The vehicle speed of the electric locomotive 101 is equal to or higher than the minimum speed set for the passage of the non-electric section 11X, and is equal to or higher than a predetermined speed at which auxiliary equipment can be fed by regenerative power; and
The DC link voltage Vdc is equal to or lower than a predetermined value a1 (eg, 115 [V]) within the allowable voltage range (eg, 120 [V]) of the low-voltage storage battery 46;
It is.

上記ステップS103において、無電区間11Xで回生動作により補機類への給電を行なう設定がなされていないと判断した場合(ステップS103のNo)、及び上記ステップS104において、回生動作の開始時の条件がどれか1つでも正立していないと判断した場合(ステップS104のNo)、車両制御装置16では無電区間11Xでの回生動作による補機32への給電を行なわないものとして、この図3の処理を終了する。   When it is determined in step S103 that the power supply to the auxiliary equipment is not set by the regenerative operation in the non-electric section 11X (No in step S103), and in step S104, the condition at the start of the regenerative operation is When it is determined that any one is not upright (No in step S104), the vehicle control device 16 assumes that power is not supplied to the auxiliary machine 32 by the regenerative operation in the non-electric section 11X. End the process.

また上記ステップS104において、上記した回生動作の開始時の条件がすべて成立していると判断した場合(ステップS104のYes)、車両制御装置16ではあらためて回生励磁回路41の蓄電池開閉接触器(K2)42をオンとして、低圧蓄電池46の低圧電力を直流リンク部25に供給し、上記3相インバータ28を介して誘導機29の初期励磁を開始させる(ステップS105)。   If it is determined in step S104 that all of the above conditions for starting the regenerative operation are satisfied (Yes in step S104), the vehicle control device 16 renews the storage battery switching contactor (K2) of the regenerative excitation circuit 41. 42 is turned on, the low voltage power of the low voltage storage battery 46 is supplied to the DC link unit 25, and the initial excitation of the induction machine 29 is started via the three-phase inverter 28 (step S105).

さらに車両制御装置16では、3相インバータ28へのゲート制御を開始し、合わせて励磁電流指令演算部35に誘導機29の角周波数FRによって励磁電流指令値IdRefが一定値、例えば30[A]となるように立ち上げさせる(ステップS106)。この場合、初期のトルク電流指令は「0(ゼロ)」とする。   Further, the vehicle control device 16 starts the gate control to the three-phase inverter 28, and at the same time, the excitation current command calculation unit 35 causes the excitation current command value IdRef to be a constant value, for example, 30 [A] by the angular frequency FR of the induction machine 29. (Step S106). In this case, the initial torque current command is “0 (zero)”.

その後、車両制御装置16ではこの回路の時定数特性に応じて予め設定された所定時間だけ経過するのを待機する(ステップS107)。   Thereafter, the vehicle control device 16 waits for a predetermined time that has been set in advance according to the time constant characteristic of this circuit (step S107).

この所定時間の待機動作は、時間での管理に限らず、直流リンク電圧Vdcを監視してその値により判断しても良い。しかしながら、当該回路が時定数に対した応答を行なうものであることから、時間によって管理を行なった方が制御工程を省略して、車両制御装置16での処理を簡素化できる、という利点を有する。   The standby operation for the predetermined time is not limited to management by time, but may be determined by monitoring the DC link voltage Vdc and determining the value. However, since the circuit responds to the time constant, the management by time has the advantage that the control process can be omitted and the processing in the vehicle control device 16 can be simplified. .

上記所定時間が経過したと判断した時点で(ステップS107のYes)、車両制御装置16では、直流リンク電圧Vdcに基づいた制御を開始させる(ステップS108)。   When it is determined that the predetermined time has elapsed (Yes in step S107), the vehicle control device 16 starts control based on the DC link voltage Vdc (step S108).

この電圧制御の開始当初に直流リンク電圧制御部33に与える直流リンク電圧指令値VdcRefは、その時点の直流リンク電圧Vdcとするもので、以後、直流リンク電圧指令値VdcRefを徐々に最大電圧、例えば2800[V]となるまで上昇させるべく3相インバータ28でのゲート制御を行なう。   The DC link voltage command value VdcRef given to the DC link voltage control unit 33 at the beginning of this voltage control is the DC link voltage Vdc at that time. Thereafter, the DC link voltage command value VdcRef is gradually increased to a maximum voltage, for example, Gate control is performed by the three-phase inverter 28 so as to increase the voltage to 2800 [V].

その後、直流リンク電圧Vdcが上記所定値a1以上となるまで、直流リンク電圧Vdcが上昇するのを待機する(ステップS109)。   Thereafter, it waits for the DC link voltage Vdc to rise until the DC link voltage Vdc becomes equal to or higher than the predetermined value a1 (step S109).

ここで直流リンク電圧Vdcが所定値a1以上となるまで待機するのは、以後に蓄電池開閉接触器(K2)42をオフさせるに当たり、実際に回生トルクがかかるまでの間に、励磁電流を流す回路での損失等により直流リンク電圧Vdcが一時的に低下する可能性を考慮したものであり、低圧蓄電池46の許容電圧の範囲内で比較的高い所定値a1を制御の閾値に用いたものである。   Here, the standby until the DC link voltage Vdc becomes equal to or higher than the predetermined value a1 is a circuit for supplying an exciting current until the regenerative torque is actually applied when the storage battery switching contactor (K2) 42 is subsequently turned off. In consideration of the possibility that the DC link voltage Vdc temporarily decreases due to loss in the battery, a relatively high predetermined value a1 within the allowable voltage range of the low-voltage storage battery 46 is used as a control threshold value. .

そして、直流リンク電圧Vdcが上記所定値a1以上となったと判断した時点で(ステップS109のYes)、車両制御装置16では直流リンク電圧Vdcが低圧蓄電池46の許容電圧の範囲内にある状態で上記蓄電池開閉接触器(K2)42をオフとし、低電圧側の回路が主回路からの高電圧の影響を受けないように保護する(ステップS110)。   When it is determined that the DC link voltage Vdc is equal to or higher than the predetermined value a1 (Yes in step S109), the vehicle control device 16 is in a state where the DC link voltage Vdc is within the allowable voltage range of the low voltage storage battery 46. The storage battery switching contactor (K2) 42 is turned off to protect the low voltage side circuit from being affected by the high voltage from the main circuit (step S110).

ここで車両制御装置16では、上記処理により蓄電池開閉接触器(K2)42がオフとなったか否かにより、蓄電池開閉接触器42で固渋が生じてオンのままとなっていないかどうかを確認する(ステップS111)。   Here, the vehicle control device 16 checks whether or not the storage battery switching contactor 42 is turned on due to whether or not the storage battery switching contactor (K2) 42 is turned off by the above processing. (Step S111).

ここで蓄電池開閉接触器42に固渋を生じてオンのままとなっていると判断した場合(ステップS111のYes)、車両制御装置16では上記逆流防止ダイオード43,44により車内制御電源47の系統が一重の保護を保っているものの、以後の主回路からの高電圧の印加に対処するべく、上記のように過電圧入力保護回路27のスイッチをオンさせて直流リンク部25を放電させ、以後、回生動作を中断して、蓄電池開閉接触器42を含む回生励磁回路41の回復処理に移行する。   If it is determined that the battery switch contactor 42 is stuck and turned on (Yes in step S111), the vehicle control device 16 uses the backflow prevention diodes 43 and 44 to control the in-vehicle control power supply 47. However, in order to cope with the subsequent application of a high voltage from the main circuit, the DC link unit 25 is discharged by turning on the overvoltage input protection circuit 27 as described above. The regenerative operation is interrupted, and the process proceeds to a recovery process for the regenerative excitation circuit 41 including the storage battery switching contactor 42.

また上記ステップS111において、蓄電池開閉接触器42に固渋を生じておらず、オフとなったことを確認した場合(ステップS111のNo)、車両制御装置16では次に上記所定値a1より高く設定した所定値a2以上となるまで、直流リンク電圧Vdcが上昇するのを待機する(ステップS113)。   In step S111, if it is confirmed that the storage battery switching contactor 42 is not turned on and is turned off (No in step S111), the vehicle control device 16 then sets it higher than the predetermined value a1. It waits for the DC link voltage Vdc to rise until it reaches the predetermined value a2 (step S113).

この所定値a2は、直流リンク電圧Vdcが上記低圧蓄電池46の許容電圧範囲を超えて上昇していることを確認するべく設定した値であり、上記低圧蓄電池46の許容電圧範囲を超えた比較的早いタイミングで判断できる値が事前に選定される。   The predetermined value a2 is a value set to confirm that the DC link voltage Vdc has risen beyond the allowable voltage range of the low voltage storage battery 46, and is relatively higher than the allowable voltage range of the low voltage storage battery 46. A value that can be determined at an early timing is selected in advance.

そして、直流リンク電圧Vdcが上記所定値a2以上となったと判断した時点で(ステップS113のYes)、車両制御装置16では回生動作のシーケンス制御を始動して、以後、誘導機29で生じた電力を補機32に供給させる(ステップS114)。   When it is determined that the DC link voltage Vdc is equal to or higher than the predetermined value a2 (Yes in step S113), the vehicle control device 16 starts the sequence control of the regenerative operation, and thereafter the electric power generated in the induction machine 29. Is supplied to the auxiliary machine 32 (step S114).

なお、上記蓄電池開閉接触器42をオンさせている間、主回路のマイナス側は0(ゼロ)電位となる。蓄電池開閉接触器42を上記のようにオフすると、主回路の中性点接地回路30の抵抗とコンデンサによる時定数応答によって対地電位が変化し、通常の電位状態、すなわち主回路の直流リンク部25の中間点が0(ゼロ)電位となる。   While the storage battery switching contactor 42 is turned on, the negative side of the main circuit is at 0 (zero) potential. When the storage battery switching contactor 42 is turned off as described above, the ground potential changes due to the time constant response by the resistance and capacitor of the neutral point ground circuit 30 of the main circuit, and the normal potential state, that is, the DC link portion 25 of the main circuit. The intermediate point of is a 0 (zero) potential.

この中性点接地回路30の時定数応答より早く、回生のトルク電流を流して主回路の直流リンク電圧Vdcが定格電流となるように増加させると、主回路部の対地電位が通常の対地電位を超える可能性が生じる。   If the regenerative torque current is applied to increase the DC link voltage Vdc of the main circuit to the rated current faster than the time constant response of the neutral point grounding circuit 30, the ground potential of the main circuit portion becomes the normal ground potential. There is a possibility of exceeding.

そのため、中性点接地回路30の時定数応答より遅くなるように直流リンク電圧Vdcを徐々に増加させれば、主回路側の絶縁破壊による機器破壊を未然に回避できる。   For this reason, if the DC link voltage Vdc is gradually increased so as to be slower than the time constant response of the neutral point grounding circuit 30, it is possible to avoid device breakdown due to insulation breakdown on the main circuit side.

上記した回生動作による補機32への給電シーケンスを実行しながら、車両制御装置16では電気機関車101の進行にしたがって無電区間11Xの終端となるのを待機する(ステップS115)。   While executing the above-described power supply sequence to the auxiliary machine 32 by the regenerative operation, the vehicle control device 16 waits for the end of the non-electric section 11X as the electric locomotive 101 proceeds (step S115).

これは、無電区間11X内の終端の所定位置に設置されている地上子ETからの信号が車上子TTで検出できたか否かにより判断するものであり、無電区間11Xの終端となるまで上記回生動作の給電シーケンスを維持する。   This is determined based on whether or not the signal from the ground child ET installed at a predetermined position at the end in the non-electric section 11X can be detected by the on-board element TT, and until the end of the non-electric section 11X is reached. Maintain the power supply sequence for regenerative operation.

そして上記ステップS115において、無電区間11X内の終端の所定位置に設置されている地上子ETからの信号が車上子TTで検出でき、無電区間11Xの終端となったと判断すると(ステップS115のYes)、車両制御装置16では以上の回生動作による補機類への給電シーケンスを解除してこの図3の処理をすべて終了し、次の架線11Bの区間からの運転に備える。   In step S115, when it is determined that the signal from the ground child ET installed at the predetermined position at the end in the non-electric section 11X can be detected by the on-board child TT, it is determined that the end of the non-electric section 11X is reached (Yes in step S115). ), The vehicle control device 16 cancels the power supply sequence to the auxiliary machinery by the above regenerative operation, and completes the processing of FIG. 3 to prepare for the operation from the section of the next overhead wire 11B.

図4は、上記回生動作当初の車両制御装置16内の各回路位置での信号波形を例示する図である。図4(A)〜図4(D)に共通して、横軸は上記ステップS105において蓄電池開閉接触器(K2)42をオンしたタイミングからの経過時間(単位[秒])を示す。   FIG. 4 is a diagram illustrating signal waveforms at each circuit position in the vehicle control device 16 at the beginning of the regenerative operation. 4A to 4D, the horizontal axis indicates the elapsed time (unit [second]) from the timing when the storage battery switching contactor (K2) 42 is turned on in step S105.

また、タイミングt11で上記ステップS106での処理により3相インバータ28のゲート制御を開始し、励磁電流Idを例えば30[A]で一定となるように指令値を立上げている。   At timing t11, the gate control of the three-phase inverter 28 is started by the processing in step S106, and the command value is raised so that the excitation current Id becomes constant at, for example, 30 [A].

さらに、タイミングt12で上記ステップS108での処理により直流リンク電圧Vdcの制御を開始して励磁電流指令IdRefを制御系に与えるものとしている。   Further, at the timing t12, the control of the DC link voltage Vdc is started by the processing in step S108, and the excitation current command IdRef is given to the control system.

図4(F)は、低圧蓄電池46の電流を示す。図中にマークIVで囲んで示すように、蓄電池開閉接触器(K2)42をオンした直後の0.数[秒]だけ低圧蓄電池46に電流が流れている。   FIG. 4F shows the current of the low voltage storage battery 46. As shown in the figure surrounded by a mark IV, 0... Immediately after the storage battery switching contactor (K2) 42 is turned on. Current flows through the low-voltage storage battery 46 for several seconds.

図4(A)は、直流リンク電圧Vdcの変化を示す。蓄電池開閉接触器(K2)42をオンした直後から蓄電池開閉接触器42の供給電圧110[V]を維持し、その後に上記タイミングt12で電圧制御を開始してから、最大電圧2800[V]まで3[秒]程度をかけて徐々に上昇していることが分かる。   FIG. 4A shows changes in the DC link voltage Vdc. Immediately after turning on the storage battery switching contactor (K2) 42, the supply voltage 110 [V] of the storage battery switching contactor 42 is maintained, and thereafter voltage control is started at the timing t12 until the maximum voltage 2800 [V]. It can be seen that it gradually increases over about 3 [seconds].

図4(B)は、上記タイミングt11から励磁電流Idを一定値、例えば30[A]で制御している状態を示す。   FIG. 4B shows a state in which the excitation current Id is controlled at a constant value, for example, 30 [A] from the timing t11.

一方で、図4(C)は直流リンク電圧Vdcの出力制御に基づく、Q軸の電流Iqの制御結果を示す。上記タイミングt12以後、回生動作によりマイナスの電流値となって変位している状態が分かる。   On the other hand, FIG. 4C shows the control result of the Q-axis current Iq based on the output control of the DC link voltage Vdc. After the timing t12, it can be seen that the current is displaced with a negative current value due to the regenerative operation.

図4(D)は、破線で示す誘導機29の速度を示す角各周波数指令FRと、実線で示す3相インバータ28の出力周波数F1である。上記回生動作に応じてマイナスのトルクが現出することで、滑り周波数F1がマイナスに触れている。   FIG. 4D shows angular frequency commands FR indicating the speed of the induction machine 29 indicated by broken lines, and the output frequency F1 of the three-phase inverter 28 indicated by solid lines. As the negative torque appears in response to the regenerative operation, the slip frequency F1 is negative.

図4(E)は、3相(U相,V相,W相)の電流Iu,Iv,Iwの振幅を示す。上記図4(A)の直流リンク電圧Vdcと上記図4(B)の直流電圧制御に伴って、3相共に振幅を増減している状態を示している。   FIG. 4E shows the amplitudes of currents Iu, Iv, and Iw of three phases (U phase, V phase, and W phase). 4A shows a state in which the amplitude is increased or decreased in all three phases in accordance with the DC link voltage Vdc in FIG. 4A and the DC voltage control in FIG. 4B.

以上詳述した如く本実施形態によれば、例えば無電区間11Xのように主回路に電源が供給されない状態であっても、誘導機29に定圧電源である低圧蓄電池46の電力で初期励磁して電流を流し、回生による補機用の電力を確保することが可能となると共に、低圧回路側の線間耐圧と主回路回路側の設置点に対する絶縁を確保できる。   As described above in detail, according to the present embodiment, even when power is not supplied to the main circuit as in the non-electric section 11X, for example, the induction machine 29 is initially excited with the power of the low-voltage storage battery 46 that is a constant pressure power source. It is possible to secure electric power for auxiliary equipment by regeneration by supplying current, and to ensure insulation between the line withstand voltage on the low voltage circuit side and the installation point on the main circuit circuit side.

また上記実施形態では、回生動作を開始する前に予め設定した条件の正立を確認しており、回生動作を確実に開始させて、補機用の電力を確保している。   In the above embodiment, the erecting of the preset condition is confirmed before the regenerative operation is started, and the regenerative operation is surely started to secure the power for the auxiliary machine.

加えて上記実施形態では、回生動作の開始が確実であることを確認した上で、実際に回生動作に伴って直流リンク電圧Vdcが上昇する前に、蓄電池開閉接触器(K2)42の接続を断って、逆流防止ダイオード43,44に依存せずに低圧側の回路を保護するものとしており、逆流防止ダイオード43,44の存在と相まって、確実に低圧側の各回路を保護できるものとしている。   In addition, in the above embodiment, after confirming that the regenerative operation is started reliably, the storage battery switching contactor (K2) 42 is connected before the DC link voltage Vdc actually increases with the regenerative operation. In other words, the circuit on the low voltage side is protected without depending on the backflow prevention diodes 43 and 44, and the circuits on the low voltage side can be reliably protected in combination with the presence of the backflow prevention diodes 43 and 44.

さらに、蓄電池開閉接触器(K2)42に固渋が生じた場合には、連動して過電圧入力保護(OVT)回路27により直流リンク部25を放電させるものとしたので、より確実に低圧側の各回路を保護できる。   Furthermore, when the battery switch contactor (K2) 42 is stuck, the overvoltage input protection (OVT) circuit 27 is used to discharge the DC link unit 25 in conjunction with it. Each circuit can be protected.

以上、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although the embodiment has been described above, the embodiment is presented as an example, and is not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

11,11A,11B…架線、11X…無電区間、12…パンタグラフ、13…線路、14…車輪、16…車両制御装置、21…真空遮断器(VCB)、22…主変圧器、22a…一次巻線、22b…第1の二次巻線、22c…第2の二次巻線、23…主回路接触器(K1)、24…単相コンバータ、25…直流リンク部、26…コンデンサ、27…過電圧入力保護(OVT)回路、28…3相インバータ、29…誘導電動機、30…中性点接地(NG)回路、31…副電力変換装置(APU)、32…補機、33…直流リンク電圧制御部(AVR)、34…減算器、35…励磁電流指令演算部、36…減算器、37…電流制御部(ACR)、38…DQ/3相変換部、39…PWM部、40…3相/DQ変換部、41…回生励磁回路、42…蓄電池開閉接触器(K2)、43,44…逆流防止ダイオード、45…抵抗、46…低圧蓄電池、47…車内制御部、100…列車、101…電気機関車、102…客車、ET…地上子、TT…車上子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 11A, 11B ... Overhead wire, 11X ... No electric section, 12 ... Pantograph, 13 ... Track, 14 ... Wheel, 16 ... Vehicle control device, 21 ... Vacuum circuit breaker (VCB), 22 ... Main transformer, 22a ... Primary volume Wire, 22b ... first secondary winding, 22c ... second secondary winding, 23 ... main circuit contactor (K1), 24 ... single phase converter, 25 ... DC link section, 26 ... capacitor, 27 ... Overvoltage input protection (OVT) circuit, 28 ... 3-phase inverter, 29 ... induction motor, 30 ... neutral point ground (NG) circuit, 31 ... auxiliary power converter (APU), 32 ... auxiliary machine, 33 ... DC link voltage Control part (AVR) 34 ... Subtractor 35 ... Excitation current command calculation part 36 ... Subtractor 37 ... Current control part (ACR) 38 ... DQ / 3 phase conversion part 39 ... PWM part 40 ... 3 Phase / DQ conversion unit, 41 ... regenerative excitation circuit, 42 Storage battery switching contactor (K2), 43, 44 ... Backflow prevention diode, 45 ... Resistance, 46 ... Low voltage storage battery, 47 ... In-vehicle control unit, 100 ... Train, 101 ... Electric locomotive, 102 ... Passenger car, ET ... Ground element, TT ... A car upper child.

Claims (8)

架線から交流を得る集電装置を、遮断器を介して一次巻線に接続した主変圧器と、
上記主変圧器の第1の二次巻線に接続され、上記架線からの交流を直流に変換する単相コンバータと、
上記単相コンバータの出力する直流を交流に変換するインバータと、
上記単相コンバータと上記インバータ間の直流接続部の2線間に接続されたフィルタコンデンサと、
上記インバータの出力する交流により駆動される誘導電動機と、
車両内に設けられた補機と、
上記主変圧器の第2の二次巻線に接続され、上記主変圧器を介して与えられる交流により上記補機に電力を供給する副電力変換部と、
上記補機の動作制御を行なう、低圧蓄電池を併設した車内制御部と、
上記集電装置と上記主変圧器の一次巻線を上記遮断器により遮断した状態で、上記直流接続部に上記低圧蓄電池を接続して、上記低圧蓄電池からの電力供給、及び上記低圧蓄電池の電力を蓄電した上記フィルタコンデンサからの電力供給の少なくとも一方により上記誘導電動機を初期励磁する回生励磁手段と、
上記回生励磁手段による初期励磁された上記誘導電動機を回生動作させる回生制御手段と
を備えることを特徴とする電動車両。
A main transformer in which a current collector for obtaining alternating current from an overhead wire is connected to a primary winding via a circuit breaker;
A single-phase converter connected to the first secondary winding of the main transformer for converting alternating current from the overhead wire into direct current;
An inverter that converts direct current output from the single-phase converter into alternating current;
A filter capacitor connected between two wires of a DC connection between the single-phase converter and the inverter;
An induction motor driven by alternating current output from the inverter;
An auxiliary machine installed in the vehicle;
A sub-power converter connected to the second secondary winding of the main transformer and supplying power to the auxiliary machine by an alternating current supplied via the main transformer;
In-vehicle control unit with a low-voltage storage battery for controlling the operation of the auxiliary machine,
In a state where the primary winding of the current collector and the main transformer is cut off by the circuit breaker, the low voltage storage battery is connected to the DC connection portion, and the power supply from the low voltage storage battery and the power of the low voltage storage battery Regenerative excitation means for initial excitation of the induction motor by at least one of power supply from the filter capacitor
An electric vehicle comprising: a regeneration control means for causing the induction motor that is initially excited by the regeneration excitation means to perform a regeneration operation.
上記回生励磁手段は、上記低圧蓄電池と上記直流接続部との間を断続する接触器を有し、
上記遮断器が開いていること、上記直流接続部が上記低圧蓄電池に対応した所定の電圧値以下であること、及び上記車両の進行速度が予め設定される速度以上であることを条件として、上記接触器を接続状態とすることを特徴とする請求項1記載の電動車両。
The regenerative excitation means has a contactor that intermittently connects between the low-voltage storage battery and the DC connection part,
On condition that the circuit breaker is open, the DC connection is not more than a predetermined voltage value corresponding to the low voltage storage battery, and the traveling speed of the vehicle is not less than a preset speed. The electric vehicle according to claim 1, wherein the contactor is in a connected state.
上記接触器を接続してから所定の時間が経過した時点、上記回生制御手段による上記誘導電動機からの回生電流が流れる前、及び上記直流接続部の電圧が予め設定された電圧となる時点の少なくとも1つを条件として、上記接触器を切断状態とすることを特徴とする請求項2記載の電動車両。   At least when a predetermined time has elapsed since the contactor was connected, before the regenerative current from the induction motor flows by the regenerative control means, and when the voltage at the DC connection becomes a preset voltage. The electric vehicle according to claim 2, wherein the contactor is in a disconnected state on the condition of one. 上記直流接続部と上記低圧蓄電池との間に、上記直流接続部から上記低圧蓄電池に流れる電流を阻止する方向に接続されたダイオードをさらに備えることを特徴とする請求項1記載の電動車両。   2. The electric vehicle according to claim 1, further comprising a diode connected between the DC connection portion and the low-voltage storage battery in a direction of blocking current flowing from the DC connection portion to the low-voltage storage battery. 上記ダイオードは、上記直流接続部に印加される最大電圧より高い耐圧特性を有することを特徴とする請求項4記載の電動車両。   The electric vehicle according to claim 4, wherein the diode has a withstand voltage characteristic higher than a maximum voltage applied to the DC connection portion. 上記ダイオードは、上記直流接続部と上記低圧蓄電池との間を接続する2線双方に備えることを特徴とする請求項4または5記載の電動車両。   6. The electric vehicle according to claim 4, wherein the diode is provided on both of the two lines connecting the DC connection portion and the low-voltage storage battery. 上記接触器に固渋が発生した場合を判断する信号を判断する判断手段と、
上記判断手段で上記回生励磁手段の固渋を判断した時点で上記単相コンバータと上記インバータとの直流接続部の電荷を放電する放電回路と
をさらに備えることを特徴とする請求項2記載の電動車両。
A judging means for judging a signal for judging a case where a firmness occurs in the contactor;
3. The electric motor according to claim 2, further comprising: a discharge circuit that discharges a charge at a DC connection portion between the single-phase converter and the inverter when the determination means determines whether the regenerative excitation means is firm. vehicle.
上記直流接続部に、直流電圧の中性点で接地する中性点接地回路をさらに備え、
上記回生制御手段は、上記中性点接地回路の時定数特性に基づいて上記誘導電動機を回生動作させる際の電圧変化速度を制限する
ことを特徴とする請求項1記載の電動車両。
The DC connection part further includes a neutral point grounding circuit for grounding at the neutral point of the DC voltage,
2. The electric vehicle according to claim 1, wherein the regeneration control means limits a voltage change speed when the induction motor is regenerated based on a time constant characteristic of the neutral point grounding circuit.
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