JP2823238B2 - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JP2823238B2
JP2823238B2 JP1142235A JP14223589A JP2823238B2 JP 2823238 B2 JP2823238 B2 JP 2823238B2 JP 1142235 A JP1142235 A JP 1142235A JP 14223589 A JP14223589 A JP 14223589A JP 2823238 B2 JP2823238 B2 JP 2823238B2
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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、交流電気車の電力変換装置に関する。
(従来の技術) 電気車両の交流電動機による駆動技術が一般化してき
ており、交流電源からの交流電力を入力とし、交流直流
変換器により直流電力を得て、さらにインバータにより
三相交流電力に変換して誘導電動機を駆動する電力変換
装置が存在するが、第4図はこのような電力変換装置の
従来例の回路構成を示すものである。
第4図に示す従来の電力変換装置は、単相交流電力を
入力とする電気車の回路構成であり、集電器PAN、変圧
器T1、サイリスタにより構成される交流直流変換器RF、
直流の極性を正逆切換えるための転換器PB、直流平滑リ
アクトルSL、接触器L1、コンデンサC、GTOサイリスタ
などの自己スイッチング素子とダイオードによって構成
される三相インバータIVN、およびこの三相インバータI
NVにより駆動される誘導電動機IMにより構成されてい
る。
このような電力変換装置では、交流入力電力を変圧器
T1により電圧変換した後、交流直流変換器RFのサイリス
タの位相制御により直流電圧とし、電流平滑リアクトル
SLとコンデンサCとによるフィルタを介した後に三相イ
ンバータINVによって三相交流に変換し、この交流出力
で誘導電動機IMを駆動する。
また、電力回生ブレーキを行う場合には、誘導電動機
IMの発生する電力を直流に変換し、転換器PBにより電圧
極性を逆転することにより交流直流変換器RFを直流交流
変換器としてインバータ動作させ電源側に交流電力とし
て変換する。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来の電力変換装置では、
電力回生ブレーキを開始するためには誘導電動機IMを誘
導発電ブレーキとして動作させる必要があるが、本来、
誘導電動機はブレーキの開始時には別電源により励磁電
流を与えなければ動作を開始せず、この励磁電流の印加
のために別の充電回路を設けるようにしているために電
圧の立ち上げが迅速にできない問題点があった。
この発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、電力回生ブレーキ開示時の誘導電動機励磁によ
る電圧立ち上げを迅速かつスムーズに行うことのできる
電力変換装置を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明は、架線から変圧器を介して供給される交流
電力を電力回生動作可能な交流直流変換器により直流に
変換し、この交流直流変換器の直流出力を直流電圧の極
性を逆転可能な転換器と、直流リアクトル、平滑コンデ
ンサを介してインバータに供給して、このインバータの
可変電圧可変周波数の交流出力により誘導電動機を回転
制御する電気車の電力変換装置において、さらに、前記
直流リアクトルと前記インバータとの間の直流電流を検
出する電流検出器を備え、前記電力変換装置の回生運転
開始時には、前記交流直流変換器の運転を停止し、前記
電流検出器の検出電流がほぼゼロになると、前記転換器
により直流電圧の極性を切換え、前記交流直流変換器を
インバータ運転させるものである。
また請求項2の発明は、架線から変圧器を介して供給
される交流電力を電力回生動作可能な交流直流変換器に
より直流に変換し、この交流直流変換器の直流出力を直
流電圧の極性を逆転可能な転換器と、直流リアクトル、
平滑コンデンサを介してインバータに供給して、このイ
ンバータの可変電圧可変周波数の交流出力により誘導電
動機を回転制御する電気車の電力変換装置において、さ
らに、前記直流リアクトルと前記インバータとの間の直
流電流を検出する電流検出器を備え、前記電力変換装置
の回生運転開始時には、前記電力変換装置を一時的に動
作させて前記誘導電動機を励磁してから前記交流直流変
換器の運転を停止し、前記電流検出器の検出電流がほぼ
ゼロになると、前記転換器により直流電圧の極性を切換
え、前記交流直流変換器をインバータ運転させるもので
ある。
さらに請求項3の発明は、架線から変圧器を介して供
給される交流電力を電力回生動作可能な交流直流変換器
により直流に変換し、この交流直流変換器の直流出力を
直流電圧の極性を逆転可能な転換器と、直流リアクト
ル、平滑コンデンサを介してインバータに供給して、こ
のインバータの可変電圧可変周波数の交流出力により誘
導電動機を回転制御する電気車の電力変換装置におい
て、さらに、前記直流リアクトルと前記インバータとの
間の直流電流を検出する電流検出器と、前記直流リアク
トルと電流検出器との間に接続される接触器を備え、前
記電力変換装置の回生運転開始時には、前記交流直流変
換器の運転を停止して前記接触器を開放し、前記電流検
出器の検出電流がほぼゼロになると、前記転換器により
直流電圧の極性を切換え、前記交流直流変換器をインバ
ータ運転させるものである。ものである。
(作用) この発明の電力変換装置では、力行時には交流電源を
変圧器で変圧し、交流直流変換器で直流電力に変換し、
これを平滑化リアクトルにより平滑化し、さらにインバ
ータにより交流に再変換して誘導電動機に三相交流を与
え、誘導電動機を回転駆動する。
そしてブレーキ時には電源側の交流直流変換器の極性
を転換器により切換える必要があるが、その際、あらか
じめ力行モードで誘導電動機の端子に電圧を印加してお
き、その後に交流直流変換器を停止して直流変換を停止
する。
そして、主回路の直流回路部分の電流を検出する電流
検出器の検出電流がほぼゼロになると、転換器により直
流電圧の極性を切換え、交流直流変換器をインバータ運
転させることにより、迅速に回生ブレーキモードに移行
することができる。
また回生ブレーキ開始時に、あらかじめ一時的に力行
モードで誘導電動機の端子に電圧を印加しておき、その
後に交流直流変換器を停止して直流変換を停止し、さら
に直流リアクトルと電流検出器との間に接続される接触
器を開放し、電流検出器の検出電流がほぼゼロになる
と、転換器により直流電圧の極性を切換え、交流直流変
換器をインバータ運転させるようにすれば、より確実か
つ迅速に回生ブレーキモードに移行することができる。
(実施例) 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。
第1図はこの発明の一実施例を示すものであり、第4
図に示した従来例の回路と同一の回路部品については同
一の符号を用いて示してある。この実施例の回路と特徴
は、従来例の回路構成に対して、さらに直流回路部分の
接触器L1の出力側に直流電流を検出するための変流器CT
を追加し、この変流器CTに対して、その出力を整流する
整流回路RFCと、この整流回路RFCの整流直流出力がほぼ
0になるタイミングを検出する無電流検出回路NCCと、
直流電流が0になるタイミングに転換器PBの極性を反転
させるための力行ブレーキ転換回路PBCを設けている。
次に、上記の構成の電力変換装置の動作について説明
する。
力行モード 力行モードでは転換器PBの力行側転換器P1,P2をオン
し、接触器L1をオンし、交流直流変換器RFを制御する。
この状態では、集電器PANから供給され変圧器T1により
変圧された単相交流電源が交流直流変換器RFにより直流
に変換され、力行モードになっている転換器PBを介して
平滑リアクトルSLおよびコンデンサCに通されて平滑化
され、得られた直流がインバータINVにより再び三相交
流電力に変換されて誘導電動機IMに与えられ、誘導電動
機IMが回転駆動される。
この時、平滑リアクトルSLを通して出力される直流は
変換器CTにより検出され、整流回路RFCにより整流され
て無電流検出回路NCCに入力されるが、力行モードであ
って直流が平滑リアクトルSLに流れているために無電流
検出回路NCCは無電流検出を行うことがなく、転換器PB
が転換動作することはない。
回生ブレーキモード 回生ブレーキモードに移行する時には、第2図のタイ
ムチャートに示すようにまず力行モードにおいて交流直
流変換器RFを制御すると、これにより平滑リアクトルSL
を介して直流電流がインバータINVに与えられ、インバ
ータINVにより三相交流に変換された交流電圧が誘導電
動機IMの端子に印加されることになる。
続いて交流直流変換器RFを停止することにより直流電
力への変換を停止すると、変流器CTが検出する電流はほ
ぼ0となり、無電流検出回路NCCは力行ブレーキ転換回
路PBCに無電流検出信号を与える。そこで、力行ブレー
キ転換回路PBCは回生ブレーキ転換信号を転換器PBに出
力し、転換器PBの回生ブレーキ側転換器B1,B2をオンす
る。
続いて交流直流変換器RFの制御を継続させることによ
り電力回生ブレーキの条件が成立し、誘導電動機IMの回
転により発生する回生電力をインバータINVにより直流
に変換し、さらに転換器PBの回生ブレーキ側転換器B1,B
2を介して交流直流変換器RFに与え、ここで交流に変換
して変圧器T1を介して電源側に回生することができるこ
とになる。
このようにしてこの実施例では、回生ブレーキモード
に移行するために必要な直流電圧を別の充電回路を利用
しなくても通常の主回路により確立させることができ、
誘導電動機IMを励磁した後に直流電流が流れていないこ
とを検出することにより迅速、かつスムーズに回生ブレ
ーキモードに移行することができる。
なお、この発明は上記の実施例に限定されることはな
く、第3図に示すタイムチャートのように回生ブレーキ
モードに移行するために一旦交流直流変換器RFを制御し
て誘導電動機IMの電圧を確立した後にこの交流直流変換
器RFを停止させる時に、接触器L1をも遮断動作させるよ
うにすれば変流器CTの部分に直流が流れるのをより確実
に停止させることができ、無電流検出による転換器PBの
回生ブレーキ側への切換え動作が一層確実に行えるよう
になる。
[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、主回路の直流回路部
分に直流電流がを監視していて、回生ブレーキモードに
移行する時には直流電流がほぼゼロになった時に転換器
を力行側から回生ブレーキ側に切換えるようにしている
ため、回生ブレーキ開始時に、あらかじめ一時的に力行
モードで誘導電動機の端子に電圧を印加しておき、その
後に交流直流変換器を停止して直流変換を停止し、電流
検出器の検出電流がほぼゼロになると、転換器により直
流電圧の極性を切換え、交流直流変換器をインバータ運
転させる制御を行うことにより、従来例のように別に充
電回路を用いずとも迅速に、かつスムーズに回生ブレー
キモードに入ることができる。
また回生ブレーキ開始時に、あらかじめ一時的に力行
モードで誘導電動機の端子に電圧を印加しておき、その
後に交流直流変換器を停止して直流変換を停止し、さら
に直流リアクトルと電流検出器との間に接続される接触
器を開放し、電流検出器の検出電流がほぼゼロになる
と、転換器により直流電圧の極性を切換え、交流直流変
換器をインバータ運転させる制御を行うようにすれば、
より確実かつ迅速に回生ブレーキモードに入ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の回路図、第2図は上記の
実施例の動作を示すタイムチャート、第3図は上記の実
施例の他の制御動作例を示すタイムチャート、第4図は
従来例の回路図である。 PAN……集電器、T1……変圧器 RF……交流直流変換器 PB……転換器、SL……平滑リアクトル L1……接触器、INV……インバータ IM……誘導電動機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B60L 7/00 - 7/28 B60L 9/00 - 9/32 H02P 3/00 - 3/26

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】架線から変圧器を介して供給される交流電
    力を電力回生動作可能な交流直流変換器により直流に変
    換し、この交流直流変換器の直流出力を直流電圧の極性
    を逆転可能な転換器と、直流リアクトル、平滑コンデン
    サを介してインバータに供給して、このインバータの可
    変電圧可変周波数の交流出力により誘導電動機を回転制
    御する電気車の電力変換装置において、 前記直流リアクトルと前記インバータとの間の直流電流
    を検出する電流検出器を備え、前記電力変換装置の回生
    運転開始時には、前記交流直流変換器の運転を停止し、
    前記電流検出器の検出電流がほぼゼロになると、前記転
    換器により直流電圧の極性を切換え、前記交流直流変換
    器をインバータ運転させることを特徴とする電気車の電
    力変換装置。
  2. 【請求項2】架線から変圧器を介して供給される交流電
    力を電力回生動作可能な交流直流変換器により直流に変
    換し、この交流直流変換器の直流出力を直流電圧の極性
    を逆転可能な転換器と、直流リアクトル、平滑コンデン
    サを介してインバータに供給して、このインバータの可
    変電圧可変周波数の交流出力により誘導電動機を回転制
    御する電気車の電力変換装置において、 前記直流リアクトルと前記インバータとの間の直流電流
    を検出する電流検出器を備え、前記電力変換装置の回生
    運転開始時には、前記電力変換装置を一時的に動作させ
    て前記誘導電動機を励磁してから前記交流直流変換器の
    運転を停止し、前記電流検出器の検出電流がほぼゼロに
    なると、前記転換器により直流電圧の極性を切換え、前
    記交流直流変換器をインバータ運転させることを特徴と
    する電気車の電力変換装置。
  3. 【請求項3】架線から変圧器を介して供給される交流電
    力を電力回生動作可能な交流直流変換器により直流に変
    換し、この交流直流変換器の直流出力を直流電圧の極性
    を逆転可能な転換器と、直流リアクトル、平滑コンデン
    サを介してインバータに供給して、このインバータの可
    変電圧可変周波数の交流出力により誘導電動機を回転制
    御する電気車の電力変換装置において、 前記直流リアクトルと前記インバータとの間の直流電流
    を検出する電流検出器と、前記直流リアクトルと電流検
    出器との間に接続される接触器を備え、 前記電力変換装置の回生運転開始時には、前記交流直流
    変換器の運転を停止して前記接触器を開放し、前記電流
    検出器の検出電流がほぼゼロになると、前記転換器によ
    り直流電圧の極性を切換え、前記交流直流変換器をイン
    バータ運転させることを特徴とする電気車の電力変換装
    置。
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JPS5866598A (ja) * 1981-10-13 1983-04-20 Mitsubishi Electric Corp 交流エレベ−タの駆動装置
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