JP2804083B2 - 電気車両用の電力変換装置 - Google Patents
電気車両用の電力変換装置Info
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- JP2804083B2 JP2804083B2 JP13826289A JP13826289A JP2804083B2 JP 2804083 B2 JP2804083 B2 JP 2804083B2 JP 13826289 A JP13826289 A JP 13826289A JP 13826289 A JP13826289 A JP 13826289A JP 2804083 B2 JP2804083 B2 JP 2804083B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、スイッチング素子をブリッジ接続してな
るコンバータの直流側に平滑用のコンデンサが接続さ
れ、上記スイッチング素子をオン、オフ制御することに
より交流を直流に変換して電気車両を駆動する電気車両
用の電力変換装置に関するものである。
るコンバータの直流側に平滑用のコンデンサが接続さ
れ、上記スイッチング素子をオン、オフ制御することに
より交流を直流に変換して電気車両を駆動する電気車両
用の電力変換装置に関するものである。
（従来の技術） 第３図はこの種の電力変換装置の主回路を示し、集電
器PANより取込んだ交流電圧が主変圧器T1の一次側に供
給され、この主変圧器T1の二次側に誘起された交流電圧
が接触器K1と、接触器K2および抵抗器R1の直列回路との
並列接続回路を介して、PWMコンバータCONVの直流側に
供給される。PWMコンバータCONVは、ダイオードが単相
ブリッジ接続されると共に、高周波スイッチング素子と
してのGTOサイリスタが逆並列接続されており、その直
流側に整流出力が得られ、これが、平滑用のコンデンサ
C1によって滑らかな直流電圧に変換される。次に、この
直流電圧は、GTOサイリスタが三相ブリッジ接続され、
各GTOサイリスタに還流用ダイオードが並列接続されて
なるVVVFインバータINVの直流側に加えられ、ここで、
可変電圧、可変周波数の交流に変換されて誘導電動機IM
1,IM2に供給される。
器PANより取込んだ交流電圧が主変圧器T1の一次側に供
給され、この主変圧器T1の二次側に誘起された交流電圧
が接触器K1と、接触器K2および抵抗器R1の直列回路との
並列接続回路を介して、PWMコンバータCONVの直流側に
供給される。PWMコンバータCONVは、ダイオードが単相
ブリッジ接続されると共に、高周波スイッチング素子と
してのGTOサイリスタが逆並列接続されており、その直
流側に整流出力が得られ、これが、平滑用のコンデンサ
C1によって滑らかな直流電圧に変換される。次に、この
直流電圧は、GTOサイリスタが三相ブリッジ接続され、
各GTOサイリスタに還流用ダイオードが並列接続されて
なるVVVFインバータINVの直流側に加えられ、ここで、
可変電圧、可変周波数の交流に変換されて誘導電動機IM
1,IM2に供給される。
この第３図において、PWMコンバータCONVを構成するG
TOサイリスタは一定の順序でオン、オフ制御され、主変
圧器T1の二次側に流れる電流が正弦波状となり、かつ、
電圧と電流の位相差が零となって力率が１となるように
制御されるのが一般的である。
TOサイリスタは一定の順序でオン、オフ制御され、主変
圧器T1の二次側に流れる電流が正弦波状となり、かつ、
電圧と電流の位相差が零となって力率が１となるように
制御されるのが一般的である。
ところで、この電力変換装置においては、コンデンサ
C1は単相交流電圧を整流した脈流を平滑するために容量
の大きなものが用いられる。従って、これを起動する
際、交流電源をPWMコンバータCONVに直接接続すると、
ダイオードブリッジを通してコンデンサC1に大きな突入
電流が流れ、PWMコンバータCONVの入力過電流を保護す
る図示省略の保護回路を不必要に動作させることにな
る。
C1は単相交流電圧を整流した脈流を平滑するために容量
の大きなものが用いられる。従って、これを起動する
際、交流電源をPWMコンバータCONVに直接接続すると、
ダイオードブリッジを通してコンデンサC1に大きな突入
電流が流れ、PWMコンバータCONVの入力過電流を保護す
る図示省略の保護回路を不必要に動作させることにな
る。
そこで、この突入電流を制限するために、接触器K2お
よび抵抗器R1の直列接続回路を設け、起動時には接触器
K2を先に投入することにより抵抗器R1を通してコンデン
サC1を充電し、続いて接触器K1を投入し、その後にGTO
サイリスタの制御を開始する。
よび抵抗器R1の直列接続回路を設け、起動時には接触器
K2を先に投入することにより抵抗器R1を通してコンデン
サC1を充電し、続いて接触器K1を投入し、その後にGTO
サイリスタの制御を開始する。
（発明が解決しようとする課題） 電気車両の場合、主回路は連続的に動作するわけでは
なく、駅間での加速、制動に対応してPWMコンバータCON
Vを頻繁に起動、停止させなければならない。この場
合、電圧が低下したコンデンサC1の充電に時間を要し、
また、その度毎に接触器K1,K2を動作させることにな
る。
なく、駅間での加速、制動に対応してPWMコンバータCON
Vを頻繁に起動、停止させなければならない。この場
合、電圧が低下したコンデンサC1の充電に時間を要し、
また、その度毎に接触器K1,K2を動作させることにな
る。
しかして、この種の従来の電力変換装置にあっては、
平滑コンデンサの電圧低下に伴う起動遅れや、頻繁な動
作による接触器の短命化が問題となっていた。
平滑コンデンサの電圧低下に伴う起動遅れや、頻繁な動
作による接触器の短命化が問題となっていた。
この発明は上記の問題点を解決するためになされたも
ので、平滑コンデンサの電圧低下に伴う起動遅れをなく
すると共に、接触器の機械的寿命を延長することのでき
る電気車両用の電力変換装置を得ることを目的とする。
ので、平滑コンデンサの電圧低下に伴う起動遅れをなく
すると共に、接触器の機械的寿命を延長することのでき
る電気車両用の電力変換装置を得ることを目的とする。
（課題を解決するための手段） この発明は、スイッチング素子をブリッジ接続してな
るコンバータの交流側が接触器を介して交流電源に接続
され、前記コンバータの直流側に平滑用のコンデンサが
接続されてなり、前記スイッチング素子をオン、オフ制
御することにより交流を直流に変換して電気車両を駆動
する電気車両用の電力変換装置において、前記コンバー
タの直流側電圧が所定値より低下したことを検出する第
１の検出手段と、前記車両の速度が設定値より増大した
ことを検出する第２の検出手段と、これら第１、第２の
検出手段の出力、および前記コンバータの動作指令がな
いことを示す信号の論理積条件が成立したことを判定す
る論理回路と、この論理回路の出力により前記コンバー
タを一定時間だけ動作させるタイマとを備えたことを特
徴とするものである。
るコンバータの交流側が接触器を介して交流電源に接続
され、前記コンバータの直流側に平滑用のコンデンサが
接続されてなり、前記スイッチング素子をオン、オフ制
御することにより交流を直流に変換して電気車両を駆動
する電気車両用の電力変換装置において、前記コンバー
タの直流側電圧が所定値より低下したことを検出する第
１の検出手段と、前記車両の速度が設定値より増大した
ことを検出する第２の検出手段と、これら第１、第２の
検出手段の出力、および前記コンバータの動作指令がな
いことを示す信号の論理積条件が成立したことを判定す
る論理回路と、この論理回路の出力により前記コンバー
タを一定時間だけ動作させるタイマとを備えたことを特
徴とするものである。
（作 用） 上述した電力変換装置を構成するPWMコンバータCONV
の出力電圧VDCは第２図（ａ）に示したように、交流電
圧のピーク値VACRPより高くなっている。また、コンデ
ンサC1を含めた直流回路のインピーダンスはかなり高い
ので、PWMコンバータCONVの制御を止めてもコンデンサC
1の電圧は短時間では低下せず、比較的ゆっくりと低下
する。
の出力電圧VDCは第２図（ａ）に示したように、交流電
圧のピーク値VACRPより高くなっている。また、コンデ
ンサC1を含めた直流回路のインピーダンスはかなり高い
ので、PWMコンバータCONVの制御を止めてもコンデンサC
1の電圧は短時間では低下せず、比較的ゆっくりと低下
する。
一方、PWMコンバータCONV起動時のコンデンサC1に対
する突入電流は、直流電圧VDCが交流電圧のピーク値VAC
RPより低い時のみ生じ、高い時は生じない。従って、第
２図（ｂ）に示すように直流電圧VDCが交流電圧のピー
ク値VACRPより低くなりかかる毎にPWMコンバータCONVを
一定時間動作させる手段があればよいことになる。
する突入電流は、直流電圧VDCが交流電圧のピーク値VAC
RPより低い時のみ生じ、高い時は生じない。従って、第
２図（ｂ）に示すように直流電圧VDCが交流電圧のピー
ク値VACRPより低くなりかかる毎にPWMコンバータCONVを
一定時間動作させる手段があればよいことになる。
本発明はこれに着目したもので、コンバータの直流側
電圧が所定値より低下したこと、車両の速度が設定値を
超えていること、およびコンバータの動作指令がないこ
とをそれぞれ示す信号の論理積条件が成立したときにコ
ンバータを一定時間だけ動作させるようにしたので、平
滑用コンデンサの電圧が所定値以上に保持されると共
に、接触器の動作回数が抑制され、これによって、起動
遅れの防止および接触器の延命化が図られる。
電圧が所定値より低下したこと、車両の速度が設定値を
超えていること、およびコンバータの動作指令がないこ
とをそれぞれ示す信号の論理積条件が成立したときにコ
ンバータを一定時間だけ動作させるようにしたので、平
滑用コンデンサの電圧が所定値以上に保持されると共
に、接触器の動作回数が抑制され、これによって、起動
遅れの防止および接触器の延命化が図られる。
（実施例） 第１図はこの発明の一実施例を示す回路図で、図中第
３図と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省
略する。ここでは、電圧検出器PT1が主変圧器T1の二次
側電圧を検出して電圧信号VAを、電流検出器CT1が主変
圧器T1の二次側電流を検出して電流信号I1を、電圧検出
器PT2がPWMコンバータCONVの出力側電圧を検出して電圧
信号VDをそれぞれコンバータ制御回路CONTに与え、この
コンバータ制御回路CONTは動作指令PSの存在を条件に接
触器K1,K2の各励磁コイルを制御すると共に、PWMコンバ
ータCONVを構成するGTOサイリスタを制御する。
３図と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省
略する。ここでは、電圧検出器PT1が主変圧器T1の二次
側電圧を検出して電圧信号VAを、電流検出器CT1が主変
圧器T1の二次側電流を検出して電流信号I1を、電圧検出
器PT2がPWMコンバータCONVの出力側電圧を検出して電圧
信号VDをそれぞれコンバータ制御回路CONTに与え、この
コンバータ制御回路CONTは動作指令PSの存在を条件に接
触器K1,K2の各励磁コイルを制御すると共に、PWMコンバ
ータCONVを構成するGTOサイリスタを制御する。
また、交流電圧のピーク値に相当する設定信号VACRP
を一方入力、電圧検出器PT2の電圧信号VDを他方入力と
して、この両者を比較し、直流電圧が交流電圧のピーク
値より低下したことを検出する増幅器AMP1と、5Km/h程
度の低速度に対応する設定信号VEL0を一方入力、図示省
略の速度検出器の実速度信号VEL1を他方入力として、こ
の両者を比較し、車両の速度が設定速度以上に増大した
ことを検出する増幅器AMP2と、動作指令PSのレベルを反
転させる否定回路NOTと、増幅器AMP1の出力を第１入
力、否定回路NOTの出力を第２入力、増幅器AMP2の出力
を第３入力とする論理積回路ANDと、この論理積回路AND
の出力によって一定時間だけコンバータ制御回路CONTに
動作指令を与えるワンショットタイマＴとを備えてい
る。
を一方入力、電圧検出器PT2の電圧信号VDを他方入力と
して、この両者を比較し、直流電圧が交流電圧のピーク
値より低下したことを検出する増幅器AMP1と、5Km/h程
度の低速度に対応する設定信号VEL0を一方入力、図示省
略の速度検出器の実速度信号VEL1を他方入力として、こ
の両者を比較し、車両の速度が設定速度以上に増大した
ことを検出する増幅器AMP2と、動作指令PSのレベルを反
転させる否定回路NOTと、増幅器AMP1の出力を第１入
力、否定回路NOTの出力を第２入力、増幅器AMP2の出力
を第３入力とする論理積回路ANDと、この論理積回路AND
の出力によって一定時間だけコンバータ制御回路CONTに
動作指令を与えるワンショットタイマＴとを備えてい
る。
上記の如く構成された本実施例の動作を以下に説明す
る。
る。
先ず、コンバータ制御回路CONTは、動作指令PSが与え
られたことを条件に、接触器K1,K2のコイルの電流を制
御すると共に、PWMコンバータCONVを構成するGTOサイリ
スタのゲートに適切な信号を与える。この場合、PWMコ
ンバータCONVの最初の起動時には車両の速度が零で増幅
器AMP2の出力は「０」であるので、論理積回路ANDの条
件は成立せず、ワンショットタイマＴが信号を出力しな
いため、先に述べた接触器K1,K2および抵抗器R1による
充電回路が動作してPWMコンバータCONVを起動させる。
られたことを条件に、接触器K1,K2のコイルの電流を制
御すると共に、PWMコンバータCONVを構成するGTOサイリ
スタのゲートに適切な信号を与える。この場合、PWMコ
ンバータCONVの最初の起動時には車両の速度が零で増幅
器AMP2の出力は「０」であるので、論理積回路ANDの条
件は成立せず、ワンショットタイマＴが信号を出力しな
いため、先に述べた接触器K1,K2および抵抗器R1による
充電回路が動作してPWMコンバータCONVを起動させる。
次に、PWMコンバータCONVが動作を中断すると、コン
デンサC1の電圧は低下し始めるが、このとき車両が惰行
中で、しかも、速度がある値以上であれば、直流電圧の
検出信号VDが交流電圧のピーク値に相当する設定値VACR
Pより低くなったところで論理積回路ANDの条件が成立
し、ワンショットタイマＴから一定時間だけ動作指令が
出力される。この動作指令によりPWMコンバータCONVは
短期間だけ動作して直流電圧を再び高い値にまでコンデ
ンサC1を充電する。なお、この場合、PWMコンバータCON
Vの短時間動作は、いわゆる。無負荷運転に近い状態で
あるため、PWMコンバータCONVとして負担となることは
ない。また、PWMコンバータCONVの短時間動作は、速度
が所定値を超えることを条件にしているので、電気車の
停止時にはコンデンサC1の電荷は放電され、点検時の感
電等を未然に防止することができる。
デンサC1の電圧は低下し始めるが、このとき車両が惰行
中で、しかも、速度がある値以上であれば、直流電圧の
検出信号VDが交流電圧のピーク値に相当する設定値VACR
Pより低くなったところで論理積回路ANDの条件が成立
し、ワンショットタイマＴから一定時間だけ動作指令が
出力される。この動作指令によりPWMコンバータCONVは
短期間だけ動作して直流電圧を再び高い値にまでコンデ
ンサC1を充電する。なお、この場合、PWMコンバータCON
Vの短時間動作は、いわゆる。無負荷運転に近い状態で
あるため、PWMコンバータCONVとして負担となることは
ない。また、PWMコンバータCONVの短時間動作は、速度
が所定値を超えることを条件にしているので、電気車の
停止時にはコンデンサC1の電荷は放電され、点検時の感
電等を未然に防止することができる。
かくして、この実施例によれば、第２図の原理説明図
に従った制御が行われ、これによって、平滑用コンデン
サの電圧が所定値以上に保持されると共に、接触器の動
作回数が抑制される。
に従った制御が行われ、これによって、平滑用コンデン
サの電圧が所定値以上に保持されると共に、接触器の動
作回数が抑制される。
以上の説明によって明らかなように、この発明によれ
ば、コンバータの直流側電圧が所定値より低下したこと
を検出する一方、車両の速度が設定値より増大したこと
を検出し、これらの検出信号、およびコンバータの動作
指令がないことを示す信号の論理積条件が成立したこと
を判定してコンバータを一定時間だけ動作させるように
したので、平滑コンデンサの電圧低下に伴う起動遅れを
防止すると共に、接触器の機械的寿命を延長することが
できる。
ば、コンバータの直流側電圧が所定値より低下したこと
を検出する一方、車両の速度が設定値より増大したこと
を検出し、これらの検出信号、およびコンバータの動作
指令がないことを示す信号の論理積条件が成立したこと
を判定してコンバータを一定時間だけ動作させるように
したので、平滑コンデンサの電圧低下に伴う起動遅れを
防止すると共に、接触器の機械的寿命を延長することが
できる。
第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図
（ａ），（ｂ）はこの発明の原理を説明するためのタイ
ムチャート、第３図は従来の電気車両用の電力変換装置
を説明するためにその主回路を示した図である。 CONV……PWMコンバータ、C1……コンデンサ、PT1,PT2…
…電圧検出器、K1,K2……接触器、R1……抵抗器、CONT
……コンバータ制御回路、AMP1,AMP2……増幅器、NOT…
…否定回路、AND……論理積回路、Ｔ……ワンショット
タイマ。
（ａ），（ｂ）はこの発明の原理を説明するためのタイ
ムチャート、第３図は従来の電気車両用の電力変換装置
を説明するためにその主回路を示した図である。 CONV……PWMコンバータ、C1……コンデンサ、PT1,PT2…
…電圧検出器、K1,K2……接触器、R1……抵抗器、CONT
……コンバータ制御回路、AMP1,AMP2……増幅器、NOT…
…否定回路、AND……論理積回路、Ｔ……ワンショット
タイマ。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B60L 3/00 - 3/12 B60L 9/00 - 9/32 B60L 13/00 B60L 15/00 - 15/42 H02M 7/155
Claims (1)
- 【請求項１】スイッチング素子をブリッジ接続してなる
コンバータの交流側が接触器を介して交流電源に接続さ
れ、前記コンバータの直流側に平滑用のコンデンサが接
続されてなり、前記スイッチング素子をオン、オフ制御
することにより交流を直流に変換して電気車両を駆動す
る電気車両用の電力変換装置において、前記コンバータ
の直流側電圧が所定値より低下したことを検出する第１
の検出手段と、前記車両の速度が設定値より増大したこ
とを検出する第２の検出手段と、これら第１、第２の検
出手段の出力、および前記コンバータの動作指令がない
ことを示す信号の論理積条件が成立したことを判定する
論理回路と、この論理回路の出力により前記コンバータ
を一定時間だけ動作させるタイマとを備えたことを特徴
とする電気車両用の電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13826289A JP2804083B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 電気車両用の電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13826289A JP2804083B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 電気車両用の電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH033601A JPH033601A (ja) | 1991-01-09 |
| JP2804083B2 true JP2804083B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=15217825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13826289A Expired - Lifetime JP2804083B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 電気車両用の電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2804083B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06205506A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-07-22 | Mitsubishi Electric Corp | 交流電気車の電源装置 |
| WO2013021437A1 (ja) * | 2011-08-05 | 2013-02-14 | 三菱電機株式会社 | 駆動制御装置 |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP13826289A patent/JP2804083B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH033601A (ja) | 1991-01-09 |
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