JP2667812B2 - 編成列車の制御装置及び制御方法 - Google Patents
編成列車の制御装置及び制御方法Info
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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、架線よりの単相交流を直流に変換するパル
ス幅変調方式の交直変換器を備えた交流電気車を複数有
する編成列車の制御に係り、特に前記変換器に起因して
発生する高調波を編成列車としてとらえて低減するに有
効なものに関する。 〔従来の技術〕 高力率で低高調波の変換装置として、パルス幅変調方
式変換器が交流電気車両用として採用され単相のパルス
幅変調方式変換器は、低次の高調波成分は低く抑えるこ
とができるが、パルス幅変調用の搬送周波数の２の倍数
の近傍の高調波成分が大きいという特徴を持つ。このた
めこの種の変換器を採用する列車では１つの変換ユニツ
トを複数に分割し、分割後のそれぞれの変換器の変調部
の搬送波間互いに位相差を持たせることにより、前記搬
送周波数の２の倍数の近傍の高調波成分を低減する方策
がとられている。この種の装置は、例えばエレクトリツ
シエ バーネン45（1974年）エイチ,6（Elektrische Ba
hnen45（1974）H.6）第141項に報告されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は、１変換ユニツトにおける発生高調波
は低減できる。ところが、交流電気車両では多数の車両
を連接して１編成とした編成単位で運行する形態をとつ
ており、多数の変換ユニツトが同時運転される場合が多
い。この場合パルス幅変調方式変換ユニツトを複数台運
転したときの発生高調波電流の増加の様子が、従来の他
励変換装置による複数ユニツト運転のときの増加の様子
と同様に表されるとすれば、１ユニツトあたりの発生高
調波が等価妨害電流換算でａ〔Ａ〕とすると、ｎユニツ
ト同時運転の場合の等価妨害電流は実験的に （ｎ・ａ）0.8〔Ａ〕 ……式（１） にて表せる。 式（１）にて予想されるように、列車編成が長大で変
換ユニツトを多数必要とする場合や、コストもしくはぎ
装上の制約等から上記従来技術の適用が困難で１ユニツ
トあたりの発生高調波を十分低減できない場合、従来技
術のみでは編成全体が発生する高調波を所定の値以下に
抑えることができなくなるという問題点があつた。 本発明は上記問題点に鑑み成されたもので、複数のユ
ニツトを同時運転する場合に、変換器ユニツトの寸法や
コストを著しく増大させることなく車両１編成の発生す
る高調波を低減する手段を提供することを目的としてい
る。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、架線より単相交流を受電する変圧器の２
次側に、交流を直流に変換するパルス幅変調方式の交直
変換器ｍ個をユニットとして備え、これらｍ個の変換器
間のパルス幅変調制御用の搬送波の位相差が180゜/mと
して制御される交流電気車を複数有してなる編成列車の
制御装置において、各交流電気車の前記ユニット（複数
変換器の群）の少なくとも２以上に異なる位相基準を分
配する手段を編成列車内に備え、各交流電気車に、前記
分配された位相基準を保持する手段と、保持された位相
基準とユニット内の各変換器毎に予め設定された変換器
位相基準とに基づいて各変換器毎の搬送波の位相基準を
設定する手段とを備えることにより達成される。 〔作用〕 パルス幅変調方式変換器では、パルス幅変調用の搬送
波の位相を変化させる事により、基本波の位相に影響を
与えることなく高調波の位相を変化させることが可能で
ある。このため、１つのユニツトを複数の変換器で構成
し、それぞれの搬送波に位相差を持たせることによりそ
れぞれの発生する高調波が互いに位相差を持つことで打
ち消し合うように構成するのが従来技術である。本発明
では、このユニットを複数台運転する編成列車として、
複数有するユニット間及びユニット内複数の変換器間で
各搬送波の位相をそれぞれ異ならせるにあたり、各変換
器間の位相基準を分配する手段を編成列車内に設けるこ
とで、各変換器間の搬送波の位相を協調して管理する。
これにより、列車内に保有する複数ユニットのうち、少
なくとも２つ以上のユニット内の全ての変換器を見たと
き、これら変換器の搬送波位相が、定められた位相基準
に基づき互いが異なるように配分されるので、位相基準
に合わせた多くの位相差を持つた高調波を発生すること
ができるためユニツト数の増加により、変換電力が増大
するにもかかわらず高調波の低減が容易に行えるように
なる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を第１図から第３図を用いて説
明する。 交流電気車両による列車10は、パルス幅変調方式の電
力変換ユニツト100,200,300,400,500の５つの変換ユニ
ツトを持つている。各変換ユニツトには、パンタグラフ
11及び12を介して交流の電力が供給される。また、２つ
のユニツト位相分配器13もしくは15のどちらから一方か
ら、位相分配器選択スイツチ14,16を介して各ユニツト
へ、ユニツト位相基準指令が分配される。変換ユニツト
100の構成を第２図に示す。主回路は２次２巻線と３次
巻線を持つた変圧器101と、この２次巻線に接続される
変換器102及び103、さらに、102及び103により並列駆動
される直流負荷104からなる。ユニツト位相レジスタ112
は、第１図に示したユニツト位相分配器13もしくは15よ
り発せられるレジスタアドレスにより選択され、同じく
位相分配器より発せられたユニツト位相基準のデータの
取り込む。ユニツト位相レジストに取り込まれたユニツ
ト位相基準θ100は、ユニツト内の変換器位相基準発生
器111より発せられた０゜及び90゜の変換器位相基準
と、それぞれが加算器113,114で加算され、搬送波発生
器115,116に伝えられる。搬送波発生器115,116は変圧器
101の３次巻線より得られる電圧のゼロクスの時間を基
準として、それぞれ０゜＋θ100,90゜＋θ100の位相を
持つた三角波搬送波をPWM変調部119,120に送る。PAW変
調部119,120は、前記三角波搬送と、変調波発生器117,1
18から送られる変調波とを比較して変換器内のスイツチ
ング素子のオンオフ信号を作成し、それぞれ変換器102,
103を駆動する。他のユニツト200,300,400,500も同様
に、ユニツト位相レジスタ212,312,412,512にそれぞれ
θ200,θ300,θ400,θ500のユニツト位相基準が与えら
れる。ここでθ100,θ200,θ300,θ400,θ500は全てが
同一の値にはならないように決められる。この結果変換
器102,103,202,203,302,303,402,403,502,503は多種の
搬送波位相で駆動され、その結果列車10の発生する高調
波は低く抑えられる。 例えば、θ100,θ300,θ500に０゜、θ200,θ400に45
゜を振り分けた場合の各変換器の搬送波の位相を表１に
示す。 この場合、列車10の中の変換器は０゜,45゜,90゜,135
゜の４つの搬送波位相で動いており、従来のようにユニ
ツト間で変換器の間に位相差がなく、全列車を通じて変
換器の搬送波位相が２つしかない場合に列車が発生する
高調波に比較し、格段に低い高調波しか発生しない。そ
の様子を第３図に示す。第３図は計算機によるシミユレ
ーシヨンで、各場合の高調波の大きさを表す代表値とし
て等価妨害電流を示したものである。第３図でユニツト
数が５のときの実線が本発明の表１による列車の発生す
る等価妨害電流であり、一点鎖線が従来技術のユニツト
間位相差のない場合に発生する等価妨害電流である。 ところで列車は、その輸送力の需要により、編成を分
割，併合して運転する場合が多い。第１図において、列
車10を分割する場合、分割後の２つの編成にそれぞれ、
ユニツト位相基準分配器13,14を含み、分割前と同様の
ユニツト間位相差運転を行うことができる。この場合、
分割後の各編成ユニツト数を2:3,1:4のどちらにとつて
も従来のユニツト間位相差のない運転の場合に発生する
等価妨害電流以下の値に抑えることができることが、第
３図より分かる。編成の併合により、ユニツト数がふえ
た場合でも同様である。 〔発明の効果〕 本発明によれば、パルス幅変調方式変換器を用いた交
流電気車両において、複数の変換ユニツトを運転する場
合に、車両１編成の発生する高調波を著しく低減でき
る。
ス幅変調方式の交直変換器を備えた交流電気車を複数有
する編成列車の制御に係り、特に前記変換器に起因して
発生する高調波を編成列車としてとらえて低減するに有
効なものに関する。 〔従来の技術〕 高力率で低高調波の変換装置として、パルス幅変調方
式変換器が交流電気車両用として採用され単相のパルス
幅変調方式変換器は、低次の高調波成分は低く抑えるこ
とができるが、パルス幅変調用の搬送周波数の２の倍数
の近傍の高調波成分が大きいという特徴を持つ。このた
めこの種の変換器を採用する列車では１つの変換ユニツ
トを複数に分割し、分割後のそれぞれの変換器の変調部
の搬送波間互いに位相差を持たせることにより、前記搬
送周波数の２の倍数の近傍の高調波成分を低減する方策
がとられている。この種の装置は、例えばエレクトリツ
シエ バーネン45（1974年）エイチ,6（Elektrische Ba
hnen45（1974）H.6）第141項に報告されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は、１変換ユニツトにおける発生高調波
は低減できる。ところが、交流電気車両では多数の車両
を連接して１編成とした編成単位で運行する形態をとつ
ており、多数の変換ユニツトが同時運転される場合が多
い。この場合パルス幅変調方式変換ユニツトを複数台運
転したときの発生高調波電流の増加の様子が、従来の他
励変換装置による複数ユニツト運転のときの増加の様子
と同様に表されるとすれば、１ユニツトあたりの発生高
調波が等価妨害電流換算でａ〔Ａ〕とすると、ｎユニツ
ト同時運転の場合の等価妨害電流は実験的に （ｎ・ａ）0.8〔Ａ〕 ……式（１） にて表せる。 式（１）にて予想されるように、列車編成が長大で変
換ユニツトを多数必要とする場合や、コストもしくはぎ
装上の制約等から上記従来技術の適用が困難で１ユニツ
トあたりの発生高調波を十分低減できない場合、従来技
術のみでは編成全体が発生する高調波を所定の値以下に
抑えることができなくなるという問題点があつた。 本発明は上記問題点に鑑み成されたもので、複数のユ
ニツトを同時運転する場合に、変換器ユニツトの寸法や
コストを著しく増大させることなく車両１編成の発生す
る高調波を低減する手段を提供することを目的としてい
る。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、架線より単相交流を受電する変圧器の２
次側に、交流を直流に変換するパルス幅変調方式の交直
変換器ｍ個をユニットとして備え、これらｍ個の変換器
間のパルス幅変調制御用の搬送波の位相差が180゜/mと
して制御される交流電気車を複数有してなる編成列車の
制御装置において、各交流電気車の前記ユニット（複数
変換器の群）の少なくとも２以上に異なる位相基準を分
配する手段を編成列車内に備え、各交流電気車に、前記
分配された位相基準を保持する手段と、保持された位相
基準とユニット内の各変換器毎に予め設定された変換器
位相基準とに基づいて各変換器毎の搬送波の位相基準を
設定する手段とを備えることにより達成される。 〔作用〕 パルス幅変調方式変換器では、パルス幅変調用の搬送
波の位相を変化させる事により、基本波の位相に影響を
与えることなく高調波の位相を変化させることが可能で
ある。このため、１つのユニツトを複数の変換器で構成
し、それぞれの搬送波に位相差を持たせることによりそ
れぞれの発生する高調波が互いに位相差を持つことで打
ち消し合うように構成するのが従来技術である。本発明
では、このユニットを複数台運転する編成列車として、
複数有するユニット間及びユニット内複数の変換器間で
各搬送波の位相をそれぞれ異ならせるにあたり、各変換
器間の位相基準を分配する手段を編成列車内に設けるこ
とで、各変換器間の搬送波の位相を協調して管理する。
これにより、列車内に保有する複数ユニットのうち、少
なくとも２つ以上のユニット内の全ての変換器を見たと
き、これら変換器の搬送波位相が、定められた位相基準
に基づき互いが異なるように配分されるので、位相基準
に合わせた多くの位相差を持つた高調波を発生すること
ができるためユニツト数の増加により、変換電力が増大
するにもかかわらず高調波の低減が容易に行えるように
なる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を第１図から第３図を用いて説
明する。 交流電気車両による列車10は、パルス幅変調方式の電
力変換ユニツト100,200,300,400,500の５つの変換ユニ
ツトを持つている。各変換ユニツトには、パンタグラフ
11及び12を介して交流の電力が供給される。また、２つ
のユニツト位相分配器13もしくは15のどちらから一方か
ら、位相分配器選択スイツチ14,16を介して各ユニツト
へ、ユニツト位相基準指令が分配される。変換ユニツト
100の構成を第２図に示す。主回路は２次２巻線と３次
巻線を持つた変圧器101と、この２次巻線に接続される
変換器102及び103、さらに、102及び103により並列駆動
される直流負荷104からなる。ユニツト位相レジスタ112
は、第１図に示したユニツト位相分配器13もしくは15よ
り発せられるレジスタアドレスにより選択され、同じく
位相分配器より発せられたユニツト位相基準のデータの
取り込む。ユニツト位相レジストに取り込まれたユニツ
ト位相基準θ100は、ユニツト内の変換器位相基準発生
器111より発せられた０゜及び90゜の変換器位相基準
と、それぞれが加算器113,114で加算され、搬送波発生
器115,116に伝えられる。搬送波発生器115,116は変圧器
101の３次巻線より得られる電圧のゼロクスの時間を基
準として、それぞれ０゜＋θ100,90゜＋θ100の位相を
持つた三角波搬送波をPWM変調部119,120に送る。PAW変
調部119,120は、前記三角波搬送と、変調波発生器117,1
18から送られる変調波とを比較して変換器内のスイツチ
ング素子のオンオフ信号を作成し、それぞれ変換器102,
103を駆動する。他のユニツト200,300,400,500も同様
に、ユニツト位相レジスタ212,312,412,512にそれぞれ
θ200,θ300,θ400,θ500のユニツト位相基準が与えら
れる。ここでθ100,θ200,θ300,θ400,θ500は全てが
同一の値にはならないように決められる。この結果変換
器102,103,202,203,302,303,402,403,502,503は多種の
搬送波位相で駆動され、その結果列車10の発生する高調
波は低く抑えられる。 例えば、θ100,θ300,θ500に０゜、θ200,θ400に45
゜を振り分けた場合の各変換器の搬送波の位相を表１に
示す。 この場合、列車10の中の変換器は０゜,45゜,90゜,135
゜の４つの搬送波位相で動いており、従来のようにユニ
ツト間で変換器の間に位相差がなく、全列車を通じて変
換器の搬送波位相が２つしかない場合に列車が発生する
高調波に比較し、格段に低い高調波しか発生しない。そ
の様子を第３図に示す。第３図は計算機によるシミユレ
ーシヨンで、各場合の高調波の大きさを表す代表値とし
て等価妨害電流を示したものである。第３図でユニツト
数が５のときの実線が本発明の表１による列車の発生す
る等価妨害電流であり、一点鎖線が従来技術のユニツト
間位相差のない場合に発生する等価妨害電流である。 ところで列車は、その輸送力の需要により、編成を分
割，併合して運転する場合が多い。第１図において、列
車10を分割する場合、分割後の２つの編成にそれぞれ、
ユニツト位相基準分配器13,14を含み、分割前と同様の
ユニツト間位相差運転を行うことができる。この場合、
分割後の各編成ユニツト数を2:3,1:4のどちらにとつて
も従来のユニツト間位相差のない運転の場合に発生する
等価妨害電流以下の値に抑えることができることが、第
３図より分かる。編成の併合により、ユニツト数がふえ
た場合でも同様である。 〔発明の効果〕 本発明によれば、パルス幅変調方式変換器を用いた交
流電気車両において、複数の変換ユニツトを運転する場
合に、車両１編成の発生する高調波を著しく低減でき
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の概略構成を示す。第２図は
第１図に示した変換ユニツト100の内部構成を示したも
のである。第３図は本発明による高調波の量を等価妨害
電流で代表して実線で示したもので、比較のため従来の
ユニツト間位相差のない場合を、一点鎖線で示してあ
る。 10……列車、13および15……ユニツト位相分配器、100
〜500……電力変換ユニツト、101〜501……変圧器、102
〜502,103〜503……変換器、111〜511……変換器位相基
準発生器、112〜512……ユニツト位相レジスタ、113お
よび114……位相加算器。
第１図に示した変換ユニツト100の内部構成を示したも
のである。第３図は本発明による高調波の量を等価妨害
電流で代表して実線で示したもので、比較のため従来の
ユニツト間位相差のない場合を、一点鎖線で示してあ
る。 10……列車、13および15……ユニツト位相分配器、100
〜500……電力変換ユニツト、101〜501……変圧器、102
〜502,103〜503……変換器、111〜511……変換器位相基
準発生器、112〜512……ユニツト位相レジスタ、113お
よび114……位相加算器。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 田村 薫
日立市幸町３丁目１番１号 株式会社日
立製作所日立工場内
(72)発明者 三宅 亙
日立市久慈町4026番地 株式会社日立製
作所日立研究所内
(72)発明者 仲田 清
日立市久慈町4026番地 株式会社日立製
作所日立研究所内
(56)参考文献 特開 昭60−102879（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−128870（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．架線より単相交流を受電する変圧器の２次側に、交
流を直流に変換するパルス幅変調方式の交直変換器ｍ個
をユニットとして備え、これらｍ個の変換器間のパルス
幅変調制御用の搬送波の位相差が180゜/mとして制御さ
れる交流電気車を複数有してなる編成列車の制御装置に
おいて、 前記各交流電気車の前記ユニット（複数変換器の群）の
少なくとも２以上に異なる位相基準を分配する手段を前
記編成列車内に備え、 前記各交流電気車に、前記分配された位相基準を保持す
る手段と、前記保持された位相基準と前記ユニット内の
前記各変換器毎に予め設定された変換器位相基準とに基
づいて前記各変換器毎の前記搬送波の位相基準を設定す
る手段と を備えたことを特徴とする編成列車の制御装置。 ２．前記複数交流電気車のうちのあるｎ両に含まれる全
ての前記変換器間の前記搬送波の位相差を180゜／（ｍ
・ｎ）とする特許請求の範囲第１項記載の編成列車の制
御装置。 ３．架線より単相交流を受電する変圧器の２次側に、交
流を直流に変換するパルス幅変調方式の交直変換器をｍ
個をユニットとして備え、これらｍ個の変換器間のパル
ス幅変調制御用の搬送波の位相差が180゜/mとして制御
される交流電気車を複数有してなる編成列車の制御方法
において、次のステップを有することを特徴とする編成
列車の制御方法。 （ａ）編成列車内において前記各交流電気車の前記ユニ
ットの少なくとも２以上に異なる位相基準の分配を演算
するステップ、 （ｂ）前記ユニットに分配された前記位相基準をそれぞ
れ対応するユニットに伝送するステップ、 （ｃ）前記各ユニットでは伝送されてきた位相基準を記
憶するステップ、 （ｄ）前記各ユニットでは前記記憶された位相基準とユ
ニット内の前記各変換器毎に予め設定された変換器位相
基準とから前記各変換器毎の前記搬送波の位相基準を設
定するステップ、 （ｅ）前記各ユニット内の各変換器は前記設定された位
相基準に基づいて搬送波を動作させパルス幅変調するス
テップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61056831A JP2667812B2 (ja) | 1986-03-17 | 1986-03-17 | 編成列車の制御装置及び制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61056831A JP2667812B2 (ja) | 1986-03-17 | 1986-03-17 | 編成列車の制御装置及び制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62217808A JPS62217808A (ja) | 1987-09-25 |
| JP2667812B2 true JP2667812B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=13038326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61056831A Expired - Lifetime JP2667812B2 (ja) | 1986-03-17 | 1986-03-17 | 編成列車の制御装置及び制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2667812B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007089362A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Hitachi Ltd | 電気車の電力用変換器の運転方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3159993B2 (ja) * | 1997-03-31 | 2001-04-23 | 三菱電機株式会社 | Ｐｗｍコンバータの制御装置 |
| CN1064011C (zh) * | 1997-03-31 | 2001-04-04 | 三菱电机株式会社 | Pwm变换器控制装置 |
| CN106627162B (zh) * | 2016-12-12 | 2019-04-30 | 中国神华能源股份有限公司 | 一种机车受电弓控制方法和系统及交直流混编机车 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60102879A (ja) * | 1983-11-05 | 1985-06-07 | Toshiba Corp | 電力変換装置 |
-
1986
- 1986-03-17 JP JP61056831A patent/JP2667812B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007089362A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Hitachi Ltd | 電気車の電力用変換器の運転方法 |
| JP4616136B2 (ja) * | 2005-09-26 | 2011-01-19 | 株式会社日立製作所 | 電力用変換器の運転方法及び編成列車 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62217808A (ja) | 1987-09-25 |
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