JP2723372B2 - 交流電気車の制御装置 - Google Patents

交流電気車の制御装置

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JP2723372B2
JP2723372B2 JP3090327A JP9032791A JP2723372B2 JP 2723372 B2 JP2723372 B2 JP 2723372B2 JP 3090327 A JP3090327 A JP 3090327A JP 9032791 A JP9032791 A JP 9032791A JP 2723372 B2 JP2723372 B2 JP 2723372B2
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英爾 赤川
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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、交流電気車の架線電
圧低下時の制御装置、特に装置を大形化することなく安
定した制御を行える交流電気車の制御装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図2は例えば電気学会誌、110巻2号
(平成2年)105〜112頁『新幹線スーパーひかり
のACドライブシステム』に開示された従来の交流電気
車の架線電圧低下時の制御装置を示すブロック図であ
り、図において1は交流架線、2はこの交流架線1と接
触しているパンタグラフ、3はこのパンタグラフに1次
巻線31が接続された主変圧器、4はこの主変圧器3の
2次巻線32と並列に接続されたパルス幅変調制御コン
バータ(以下PWMコンバータと称す。)、5はこのP
WMコンバータ3と並列に接続された中間直流回路用平
滑コンデンサ、6はこの平滑コンデンサ5と並列に接続
された可変電圧可変周波数インバータ(以下VVVFイ
ンバータと称す)、7はこのVVVFインバータ6に交
流側に接続された誘導電動機(IM)、9は主変圧器3
の3次巻線33と並列に接続された電圧検出回路、10
は架線電圧低下検知セット値設定回路(本図では架線電
圧に相当する電圧として3次電圧を検出する場合の構成
を示している)、そして11はこれら電圧検出回路9お
よび設定回路10の出力側に接続された比較器であっ
て、その出力側がPWMコンバータ3およびVVVFイ
ンバータ6に接続されている。
【0003】次に動作について説明する。交流架線1か
らパンタグラフ2を通して主変圧器3の1次巻線31に
交流電圧が印加されると、主変圧器3によって降圧され
た交流電圧がその2次巻線32からPWMコンバータ4
に入力される。PWMコンバータ4は入力された交流電
圧をパルス幅変調制御して力率をほぼ1に保ちながら直
流出力電圧を一定値に制御する。PWMコンバータ4の
直流出力側に接続された平滑コンデンサ5を電圧源とし
てVVVFインバータ6は、可変電圧可変周波数の交流
電圧を出力して誘導電動機7を駆動制御する。交流電気
車の行時(加速制御時)には上述した通りの電力変換
を行って誘導電動機7を加速させるが、ブレーキ時には
誘導電動機7を発電機として作用させ、VVVFインバ
ータ6はコンバータ動作を、PWMコンバータ4はイン
バータ動作を行って、交流電力回生ブレーキを作用させ
る。
【0004】しかし、地上設備などの事故で停電あるい
は地絡が発生した場合には、架線電圧の低下が交流電気
車に悪影響を及ぼす前に、力行時およびブレーキ時共に
PWMコンバータ4とVVVFインバータ6の制御動作
を速やかに停止させる必要がある。このために電圧低下
検知回路が設けられており、電圧検出回路9で検出され
た電圧値が設定回路10で設定された検知セット値を下
回れば、比較器11が動作してPWMコンバータ4およ
びVVVFインバータ6に制御動作停止信号CSを出力
するようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の交流電気車の制
御装置は以上のように構成されているので、電圧低下検
知回路が動作するまで、PWMコンバータは制御動作を
継続する必要がある。PWMコンバータの制御動作は、
基本的に入力電圧と入力電流の力率を1に保ちつつ、装
置の効率を無視すれば、 入力交流電圧×入力交流電流=出力直流電圧×出力直流
電流 (=VVVFインバータ要求電力) となる入出力電力が等しくなる電力変換制御を行ってい
る。よって、架線電圧、すなわちコンバータ入力電圧が
低下した場合も直流側負荷(VVVFインバータおよび
誘導電動機)の要求する所定の電力を出力するために
は、入力交流電流を増加させる必要があり、このために
PWMコンバータの通電能力を増加させることによって
装置が大形化するという問題点があった。
【0006】また、架線電圧の低下が急激に発生するこ
とによってPWMコンバータが制御動作を停止する以前
に、交流入力電流(2次電流)が装置の許容値を越えて
しまい、保護検知回路(図示しない)が動作したり、回
路に損傷を与えたりする場合があるなどの問題点もあっ
た。
【0007】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたものであって、装置を大形化することな
く、架線電圧の低下時にも安定した制御を継続すること
が可能な交流電気車の制御装置を得ることを目的として
いる。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る交流電気
車の制御装置は、架線電圧の低下時にPWMコンバータ
の出力直流電圧を低下させる手段を設けたものである。
【0009】
【作 用】この発明における交流電気車の制御装置は、
架線電圧の低下を検知し、この検知値に応じてPWMコ
ンバータの出力直流電圧の制御目標値を変更するのであ
る。
【0010】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1はこの発明に係る交流電気車の制御装置の一
実施例を示すブロック図であり、図において1〜7およ
び9〜11は図2に示したものと全く同じである。13
は電圧検出回路9の出力側とPWMコンバータ4の制御
側との間に接続された電圧制御パターン発生回路であつ
て、電圧検出回路9から入力された3次電圧値に応じて
PWMコンバータ4の出力直流電圧制御目標値を可変に
する制御電圧値指令CCをPWMコンバータ4へ出力す
る。
【0011】例えば、架線電圧の仕様値が定格25K
V、最大30KV、最低20KVと定められている場合
において、電圧制御パターン発生回路13は、25V以
上ではPWMコンバータ4の出力直流電圧制御目標値を
例えば1900V一定とし、25KV未満では架線電圧
低下に比例して出力直流電圧制御目標値を低下させる垂
下特性を持つパターンを出力する様な構成にしておくこ
とが考えられる。
【0012】上述したパターンにより、架線電圧定格以
上の領域では常に要求される車両性能を満足し、架線電
圧定格未満の領域においては電圧低下に比例して車両性
能は低下するが、PWMコンバータ入力電流は定格時以
上に増加することが無く、交流電気車として安定した制
御動作を継続することが可能となる。
【0013】なお、上記実施例では、電圧検出回路9を
主変圧器3の3次巻線33に接続して架線電圧を検出し
たが、主変圧器3の2次巻線32に接続してPWMコン
バータの入力電圧を検出しても良い。
【0014】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、架線
電圧の低下時にPWMコンバータの出力直流電圧を低下
させる手段を設けてPWMコンバータの入力電流を定格
時以上に増加させないようにしたので、装置が大形化す
ること無く、安定した制御を継続できる交流電気車の制
御装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】従来の交流電気車の制御装置を示すブロック図
である。
【符号の説明】
3 主変圧器 4 PWMコンバータ 5 平滑コンデンサ 6 VVVFインバータ 7 誘導電動機 9 電圧検出回路 10 設定回路 11 比較器 13 電圧制御パターン発生回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流架線に1次巻線が接続される主変圧
    器と、この主変圧器の2次巻線に接続されて出力直流電
    圧を一定に制御するパルス幅変調制御コンバータと、こ
    のパルス幅変調制御コンバータの直流側に接続された平
    滑コンデンサと、この平滑コンデンサを電圧源とする可
    変電圧可変周波数インバータと、この可変電圧可変周波
    数インバータの交流出力側に接続された誘導電動機と、
    前記主変圧器に接続されて交流架線電圧もしくはパルス
    幅変調制御コンバータの入力電圧の低下を検知する電圧
    低下検知回路と、この電圧低下検知回路と前記パルス幅
    変調コンバータの間に接続され、前記電圧の低下時に前
    記パルス幅変調制御コンバータの出力直流電圧を低下さ
    せる手段とを備えたことを特徴とする交流電気車の制御
    装置。
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