JP2548738B2 - Ｐｗｍコンバータ装置 - Google Patents
Ｐｗｍコンバータ装置Info
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- JP2548738B2 JP2548738B2 JP62214646A JP21464687A JP2548738B2 JP 2548738 B2 JP2548738 B2 JP 2548738B2 JP 62214646 A JP62214646 A JP 62214646A JP 21464687 A JP21464687 A JP 21464687A JP 2548738 B2 JP2548738 B2 JP 2548738B2
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- Japan
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- power failure
- power
- transformer
- power supply
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はPWMコンバータ装置に係り、特に架線からの
電力をトランスを介してモータ駆動回路へ出力するよう
に構成された交流電気車の停電を検知するに好適なPWN
コンバータ装置に関する。
電力をトランスを介してモータ駆動回路へ出力するよう
に構成された交流電気車の停電を検知するに好適なPWN
コンバータ装置に関する。
新幹線などに用いられている架線は複数の給電ブロツ
クに分割されており、各ブロツクの架線は互いに絶縁さ
れている。このため、このような線路を電気車が走行す
るときには、給電ブロツクの境界を通過する毎に電気車
への電力の供給が瞬時遮断され、停電状態になる。電気
車の走行時に停電になると、モータ駆動回路をPWMコン
バータなどで構成した場合、移送器が最大出力を出すよ
うに作用し、停電が復旧したあとPWMコンバータは最大
出力となつてモータに過大電流が流れ、電気車に機械的
なシヨツクを与える恐れがあつた。
クに分割されており、各ブロツクの架線は互いに絶縁さ
れている。このため、このような線路を電気車が走行す
るときには、給電ブロツクの境界を通過する毎に電気車
への電力の供給が瞬時遮断され、停電状態になる。電気
車の走行時に停電になると、モータ駆動回路をPWMコン
バータなどで構成した場合、移送器が最大出力を出すよ
うに作用し、停電が復旧したあとPWMコンバータは最大
出力となつてモータに過大電流が流れ、電気車に機械的
なシヨツクを与える恐れがあつた。
そこで、特公昭52−17927号公報に記載されているよ
うに、電気車のモータ駆動回路へ電力を供給するトラン
スの二次側に計器用変圧器を配置し、計器用変圧器の出
力電圧によつて電気車が停電になつたか否かを判定する
方式が採用されている。
うに、電気車のモータ駆動回路へ電力を供給するトラン
スの二次側に計器用変圧器を配置し、計器用変圧器の出
力電圧によつて電気車が停電になつたか否かを判定する
方式が採用されている。
しかし従来技術では、トランスの二次側の電圧を計器
用変圧器によつて検出する構成であつたため、電気車の
停電状態を確実に検出できないことがあつた。即ち、モ
ータ駆動回路がPWMコンバータなどで構成された場合、
トランスへの電力の供給が瞬時遮断されても、PWMコン
バータの出力に挿入されたコンデンサに充電された電荷
がPWMコンバータを介してトランスの二次側に流れ、計
器用変圧器には架線電圧正常時とほぼ同じ電圧が発生
し、電気車の瞬時停電を正確に検知できなかつた。
用変圧器によつて検出する構成であつたため、電気車の
停電状態を確実に検出できないことがあつた。即ち、モ
ータ駆動回路がPWMコンバータなどで構成された場合、
トランスへの電力の供給が瞬時遮断されても、PWMコン
バータの出力に挿入されたコンデンサに充電された電荷
がPWMコンバータを介してトランスの二次側に流れ、計
器用変圧器には架線電圧正常時とほぼ同じ電圧が発生
し、電気車の瞬時停電を正確に検知できなかつた。
なお、この種従来技術に関連するものとして、特開昭
61−72930号公報、実開昭61−147421号公報及び実開昭5
9−108277号公報が挙げられる。これらものは、交流電
源の交流に同期したパルスの数が所定値以下になったこ
とで停電を検出したり、或いは、電源に同期したパルス
が消失したことで停電を検出したりしている。このよう
な方法を採用すれば、停電を検知することができる。
61−72930号公報、実開昭61−147421号公報及び実開昭5
9−108277号公報が挙げられる。これらものは、交流電
源の交流に同期したパルスの数が所定値以下になったこ
とで停電を検出したり、或いは、電源に同期したパルス
が消失したことで停電を検出したりしている。このよう
な方法を採用すれば、停電を検知することができる。
また、上述したように、近年、電気車を駆動するため
のコンバータとして、交流をパルス幅変調して直流に変
換するPWMコンバータが使用されてきており、この種のP
WMコンバータは直流を交流に逆変換することも可能であ
る。このPWMコンバータは、直流側に直流電圧源が存在
すれば、直流を交流に変換することが可能であるので、
交流電源が停電になっても、直流側の電圧を交流電圧に
変換して交流側に供給し続けることができる。このた
め、従来の停電検知方法をPWMコンバータに適用して
も、停電によつて交流電源が遮断された後、PWMコンバ
ータの交流側に交流電圧が存在し続けると、電源に同期
したパルスの数が所定値以下になったり、電源に同期し
たパルスが消失したりすることがないので、停電を確実
に検出することはできない。
のコンバータとして、交流をパルス幅変調して直流に変
換するPWMコンバータが使用されてきており、この種のP
WMコンバータは直流を交流に逆変換することも可能であ
る。このPWMコンバータは、直流側に直流電圧源が存在
すれば、直流を交流に変換することが可能であるので、
交流電源が停電になっても、直流側の電圧を交流電圧に
変換して交流側に供給し続けることができる。このた
め、従来の停電検知方法をPWMコンバータに適用して
も、停電によつて交流電源が遮断された後、PWMコンバ
ータの交流側に交流電圧が存在し続けると、電源に同期
したパルスの数が所定値以下になったり、電源に同期し
たパルスが消失したりすることがないので、停電を確実
に検出することはできない。
本発明の目的は、交流電源からの交流を直流に変換す
るPWMコンバータ装置において、前記交流電源からの交
流が途絶えたことを検出することができるPWMコンバー
タ装置を提供することにある。
るPWMコンバータ装置において、前記交流電源からの交
流が途絶えたことを検出することができるPWMコンバー
タ装置を提供することにある。
本発明は、交流電源から供給される交流を直流に変換
するPWMコンバータと、このPWMコンバータの直流側に接
続された負荷装置とを備えたPWMコンバータ装置におい
て、前記PWMコンバータの交流側に接続され、前記交流
電源の電源周波数とは異なる周波数を検出したときに停
電を検出する検出手段を備えたPWMコンバータ装置を構
成したものである。
するPWMコンバータと、このPWMコンバータの直流側に接
続された負荷装置とを備えたPWMコンバータ装置におい
て、前記PWMコンバータの交流側に接続され、前記交流
電源の電源周波数とは異なる周波数を検出したときに停
電を検出する検出手段を備えたPWMコンバータ装置を構
成したものである。
〔作用〕 前記した手段によれば、交流電源からの交流が途絶
え、たとえ、PWMコンバータからの交流にとって変わっ
たとしても、上記検出手段は、交流電源以外の交流とし
て、交流電源の電源周波数とは異なる周波数を検出する
ので、確実に停電を検知することができる。
え、たとえ、PWMコンバータからの交流にとって変わっ
たとしても、上記検出手段は、交流電源以外の交流とし
て、交流電源の電源周波数とは異なる周波数を検出する
ので、確実に停電を検知することができる。
以下、本発明の実施例を第１図に基づいて説明する。
第１図において、架線１に供給される電源は電気車の
パンタグラフ２を介してトランス３に供給されている。
トランス３は１次巻線31、２次巻線32、３次巻線33を有
し、２次巻線32が交流リアクトル４を介してPWMコンバ
ータ５に接続され、３次巻線33が照明器具、送風機など
で構成される３次回路負荷９と、周波数判別装置10に接
続されている。
パンタグラフ２を介してトランス３に供給されている。
トランス３は１次巻線31、２次巻線32、３次巻線33を有
し、２次巻線32が交流リアクトル４を介してPWMコンバ
ータ５に接続され、３次巻線33が照明器具、送風機など
で構成される３次回路負荷９と、周波数判別装置10に接
続されている。
PWMコンバータ５はブリツジ接続された４本のダイオ
ード51と、同じくブリツジ接続された自己転流素子GTO5
2から構成されており、コンデンサ６を介してPWMインバ
ータ７に接続されている。PWMインバータ７は、直流電
力を三相交流電流に変換する可変電圧可変周波数のPWM
インバータとして、６本のダイオード71、６本の自己転
流素子GTO72を有し、三相モータ８に接続されている。
ード51と、同じくブリツジ接続された自己転流素子GTO5
2から構成されており、コンデンサ６を介してPWMインバ
ータ７に接続されている。PWMインバータ７は、直流電
力を三相交流電流に変換する可変電圧可変周波数のPWM
インバータとして、６本のダイオード71、６本の自己転
流素子GTO72を有し、三相モータ８に接続されている。
PWMコンバータ５はゲート制御装置12からの制御信号
によつて点弧角が制御され、入力回路の力率がほぼ1.0
になるように制御されるようになつている。又、PWMイ
ンバータ７はゲート制御装置13からの制御信号によつて
点弧角が制御され、速度指令に応じて直流電力を交流電
力に変換するようになつている。
によつて点弧角が制御され、入力回路の力率がほぼ1.0
になるように制御されるようになつている。又、PWMイ
ンバータ７はゲート制御装置13からの制御信号によつて
点弧角が制御され、速度指令に応じて直流電力を交流電
力に変換するようになつている。
周波数判別装置10は、架線１に接続された交流電源と
は異なる電源から供給される交流を検出する検出手段と
して、第２図に示されるように、波形整形回路10A、パ
ルス信号発生器10B,ANDゲート10C、カウンタ10Dから構
成されている。波形成形回路10Aは３次巻線33両端の出
力信号を、該出力信号の周波数に応じたパルス信号に変
換する信号変換手段として構成されている。パルス信号
発生器10Bは波形整形回路10Aの出力パルスよりもパルス
幅の狭い基準パルス信号を出力するようになつている。
ANDゲート10Cは波形整形回路10Aとパルス信号発生器10B
からのパルス信号とを取り込み、各パルス信号の論理積
を条件とするパルス信号をカウンタ10Dへ出力するよう
になつている。カウンタ10Dは波形整形回路10Aからの出
力パルスを基準パルスとして、１基準パルス当りのパル
ス数、即ちパルス発生器10Bからのパルス数をカウント
し、カウント値を比較回路10Eへ出力するようになつて
いる。比較回路10Eはカウンタ10Dのカウント値と設定値
とを比較し、カウント値が設定値以下になつたときには
停電検知信号をゲート制御装置12、13へ出力するように
なっている。即ち、モータ駆動回路の周波数は通常架線
の電源周波数よりも７倍から10倍程度高くなっているの
で、トランスの出力信号をその出力信号の周波数に対応
したパルス信号に変換し、このパルス信号のパルス数と
設定値とを比較し、パルス数が設定値以下になったとき
に停電検知信号を出力する。そして、停電検知信号によ
りモータ駆動電流を抑制し、停電復旧時にはモータ駆動
回路に大電流が流れるのを防止することとしている。
は異なる電源から供給される交流を検出する検出手段と
して、第２図に示されるように、波形整形回路10A、パ
ルス信号発生器10B,ANDゲート10C、カウンタ10Dから構
成されている。波形成形回路10Aは３次巻線33両端の出
力信号を、該出力信号の周波数に応じたパルス信号に変
換する信号変換手段として構成されている。パルス信号
発生器10Bは波形整形回路10Aの出力パルスよりもパルス
幅の狭い基準パルス信号を出力するようになつている。
ANDゲート10Cは波形整形回路10Aとパルス信号発生器10B
からのパルス信号とを取り込み、各パルス信号の論理積
を条件とするパルス信号をカウンタ10Dへ出力するよう
になつている。カウンタ10Dは波形整形回路10Aからの出
力パルスを基準パルスとして、１基準パルス当りのパル
ス数、即ちパルス発生器10Bからのパルス数をカウント
し、カウント値を比較回路10Eへ出力するようになつて
いる。比較回路10Eはカウンタ10Dのカウント値と設定値
とを比較し、カウント値が設定値以下になつたときには
停電検知信号をゲート制御装置12、13へ出力するように
なっている。即ち、モータ駆動回路の周波数は通常架線
の電源周波数よりも７倍から10倍程度高くなっているの
で、トランスの出力信号をその出力信号の周波数に対応
したパルス信号に変換し、このパルス信号のパルス数と
設定値とを比較し、パルス数が設定値以下になったとき
に停電検知信号を出力する。そして、停電検知信号によ
りモータ駆動電流を抑制し、停電復旧時にはモータ駆動
回路に大電流が流れるのを防止することとしている。
具体的には、３次巻線33の出力側には、架線電圧正常
時に架線１から50Hzの信号が供給されるが、停電時には
PWMコンバータ５からチョッピング信号（400Hz）が供給
される。このチョッピング信号が基準信号として波形整
形されると、架線電圧正常時のパルス信号よりもパルス
幅が狭くなるので、カウンタ10Dのカウント値は架線電
圧正常時のカウント値よりも小さな値となる。
時に架線１から50Hzの信号が供給されるが、停電時には
PWMコンバータ５からチョッピング信号（400Hz）が供給
される。このチョッピング信号が基準信号として波形整
形されると、架線電圧正常時のパルス信号よりもパルス
幅が狭くなるので、カウンタ10Dのカウント値は架線電
圧正常時のカウント値よりも小さな値となる。
制御手段を構成するゲート制御装置12,13に停電検知
信号が供給されると、GTO52,72に対して点弧角を小さく
するための制御が行なわれる。即ち、三相モータ８のモ
ータ駆動電流を抑制するための制御が行なわれる。停電
後0.1秒乃至0.2秒後に架線１からの電力がパンタグラフ
２を介してトランス３に供給されると、カウンタ10Dの
カウント値が設定値を越え、停電検知信号の発生が停止
する。これにより、ゲート制御装置12,13においては、
トランス３に新たに入力された信号と同期するための位
相制御が行なわれ、各GTO52,72に対する点弧角及び点弧
タイミングが決定される。このため、停電後電気車に新
たな電力が供給されても、三相モータ８に過大電流が流
れることはなく、PWMコンバータ５、PWMインバータ７が
損傷したり、三相モータ８に機械的シヨツクが発生する
のを防止することができる。
信号が供給されると、GTO52,72に対して点弧角を小さく
するための制御が行なわれる。即ち、三相モータ８のモ
ータ駆動電流を抑制するための制御が行なわれる。停電
後0.1秒乃至0.2秒後に架線１からの電力がパンタグラフ
２を介してトランス３に供給されると、カウンタ10Dの
カウント値が設定値を越え、停電検知信号の発生が停止
する。これにより、ゲート制御装置12,13においては、
トランス３に新たに入力された信号と同期するための位
相制御が行なわれ、各GTO52,72に対する点弧角及び点弧
タイミングが決定される。このため、停電後電気車に新
たな電力が供給されても、三相モータ８に過大電流が流
れることはなく、PWMコンバータ５、PWMインバータ７が
損傷したり、三相モータ８に機械的シヨツクが発生する
のを防止することができる。
第３図には、本発明の他の実施例の構成が示されてい
る。
る。
本実施例は、第１図に示す周波数判別装置10の代わり
に、２次巻線32に変流器14を設けると共に、変流器14の
出力側に微少電流検知装置15を設けたものであり、他の
構成は第１図のものと同様であるので、同一のものには
同一符号を付してそれらの説明は省略する。
に、２次巻線32に変流器14を設けると共に、変流器14の
出力側に微少電流検知装置15を設けたものであり、他の
構成は第１図のものと同様であるので、同一のものには
同一符号を付してそれらの説明は省略する。
微少電流検知装置15は、第４図に示されるように、抵
抗15A、V/F変換器15B、パルス信号発生器15C、ANDゲー
ト15D、カウンタ15E、比較回路15Fから構成されてい
る。
抗15A、V/F変換器15B、パルス信号発生器15C、ANDゲー
ト15D、カウンタ15E、比較回路15Fから構成されてい
る。
変流器14は２次巻線32に流れる電流に応じた電圧の信
号を出力するようになつており、V/F変換器15Bは変流器
14からの出力電圧に応じた周波数のパルス信号を出力す
るようになつている。即ち、変流器14、抵抗15A、V/F変
換器15Bは、信号変換手段として構成されている。そし
てANDゲート15DはV/F変換器15Bからのパルス信号とバル
ス信号発生器15Cからの基準パルス信号とを取り込み、
各信号の論理積を条件に、パルス信号をカウンタ15Eへ
出力するようになつている。カウンタ15Eはパルス信号
発生器15Cからのパルス信号を基準パルスとして、１基
準パルス当りのパルス数をカウントし、カウント値を比
較回路15Fへ出力するようになつている。比較回路15F
は、カウンタ15Eのカウント値と、架線電圧正常時にお
ける信号変換手段の出力パルスの下限値として設定され
た設定値とを比較し、カウント値が設定値以下になつた
ときには停電検知信号をゲート制御装置12,13へ出力す
るようになつている。即ち、電気車が停電状態になり、
２次巻線32に流れる電流値が減少すると、V/F変換器15B
の出力パルス数が極端に少なくなり、カウンタ15Eのカ
ウント値が設定値以下となる。比較回路15Fからゲート
制御装置12,13へ停電検知信号が供給されると、前記実
施例と同様ゲート制御装置12,13によつて三相モータ８
の駆動電流を抑制するための制御が行なわれる。又、架
線１の電圧が正常状態に戻つたときにも、前記実施例と
同様ゲート制御装置12,13によりGTO52,72に対する点弧
角、点弧タイミングの制御が行なわれる。
号を出力するようになつており、V/F変換器15Bは変流器
14からの出力電圧に応じた周波数のパルス信号を出力す
るようになつている。即ち、変流器14、抵抗15A、V/F変
換器15Bは、信号変換手段として構成されている。そし
てANDゲート15DはV/F変換器15Bからのパルス信号とバル
ス信号発生器15Cからの基準パルス信号とを取り込み、
各信号の論理積を条件に、パルス信号をカウンタ15Eへ
出力するようになつている。カウンタ15Eはパルス信号
発生器15Cからのパルス信号を基準パルスとして、１基
準パルス当りのパルス数をカウントし、カウント値を比
較回路15Fへ出力するようになつている。比較回路15F
は、カウンタ15Eのカウント値と、架線電圧正常時にお
ける信号変換手段の出力パルスの下限値として設定され
た設定値とを比較し、カウント値が設定値以下になつた
ときには停電検知信号をゲート制御装置12,13へ出力す
るようになつている。即ち、電気車が停電状態になり、
２次巻線32に流れる電流値が減少すると、V/F変換器15B
の出力パルス数が極端に少なくなり、カウンタ15Eのカ
ウント値が設定値以下となる。比較回路15Fからゲート
制御装置12,13へ停電検知信号が供給されると、前記実
施例と同様ゲート制御装置12,13によつて三相モータ８
の駆動電流を抑制するための制御が行なわれる。又、架
線１の電圧が正常状態に戻つたときにも、前記実施例と
同様ゲート制御装置12,13によりGTO52,72に対する点弧
角、点弧タイミングの制御が行なわれる。
又、前記実施例においては、電気車の惰行時に電気車
に微少電流が流れるときと、停電によつてトランス３に
微少電流が流れるときとを区別するために、運転指令と
比較回路10Fからの出力信号との論理積を条件に、ゲー
ト制御装置12,13を制御すれば、惰行時と停電時とに分
けてPWMコンバータ5,PWMインバータ７の駆動を制御する
ことができる。
に微少電流が流れるときと、停電によつてトランス３に
微少電流が流れるときとを区別するために、運転指令と
比較回路10Fからの出力信号との論理積を条件に、ゲー
ト制御装置12,13を制御すれば、惰行時と停電時とに分
けてPWMコンバータ5,PWMインバータ７の駆動を制御する
ことができる。
以上説明したように、本発明によれば、交流電源から
の交流が途絶え、たとえ、PWMコンバータからの交流に
とって変わったとしても、確実に、停電を検知すること
ができる。
の交流が途絶え、たとえ、PWMコンバータからの交流に
とって変わったとしても、確実に、停電を検知すること
ができる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は周波
数判別装置10の具体的構成図、第３図は本発明の他の実
施例を示す構成図、第４図は第３図に示す微少電流検知
装置15の具体的構成図である。 ３……トランス、５……PWMコンバータ、６……コンデ
ンサ、７……PWMインバータ、８……三相モータ、10…
…周波数判別装置、12,13……ゲート制御装置、14……
変流器、15……微少電流検知装置。
数判別装置10の具体的構成図、第３図は本発明の他の実
施例を示す構成図、第４図は第３図に示す微少電流検知
装置15の具体的構成図である。 ３……トランス、５……PWMコンバータ、６……コンデ
ンサ、７……PWMインバータ、８……三相モータ、10…
…周波数判別装置、12,13……ゲート制御装置、14……
変流器、15……微少電流検知装置。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−85642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−185102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−141189（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−217803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−217859（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−95402（ＪＰ，Ｕ) 昭和63年．電気学会産業応用部門全国 大会講演論文集
Claims (3)
- 【請求項１】交流電源から供給される交流を直流に変換
するPWMコンバータと、このPWMコンバータの直流側に接
続された負荷装置とを備えたPWMコンバータ装置におい
て、前記PWMコンバータの交流側に接続され、前記交流
電源の電源周波数とは異なる周波数を検出したときに停
電を検出する検出手段を備えたPWMコンバータ装置。 - 【請求項２】第１項において、前記検出手段は、前記交
流電源から供給される周波数より高い周波数を検出した
ときに停電を検出する手段であるPWMコンバータ装置。 - 【請求項３】第１項、または第２項において、前記交流
電源が発生する交流は、架線、トランスを介して前記PW
Mコンバータに供給されるものであり、前記負荷装置
は、電気車駆動用負荷装置であるPWMコンバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62214646A JP2548738B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | Ｐｗｍコンバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62214646A JP2548738B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | Ｐｗｍコンバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6460206A JPS6460206A (en) | 1989-03-07 |
| JP2548738B2 true JP2548738B2 (ja) | 1996-10-30 |
Family
ID=16659204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62214646A Expired - Lifetime JP2548738B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | Ｐｗｍコンバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2548738B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008228540A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Toshiba Corp | 車両駆動制御装置 |
| JP4243321B1 (ja) | 2007-08-22 | 2009-03-25 | 三菱電機株式会社 | 交流電気車の制御装置 |
| JP6524240B2 (ja) * | 2015-08-28 | 2019-06-05 | 株式会社東芝 | 鉄道車両、車両用電力変換装置及び方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59108277U (ja) * | 1983-01-10 | 1984-07-21 | オムロン株式会社 | 停電検知回路 |
| JPS6172930A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃焼器具の制御装置 |
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1987
- 1987-08-28 JP JP62214646A patent/JP2548738B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 昭和６３年．電気学会産業応用部門全国大会講演論文集 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6460206A (en) | 1989-03-07 |
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