JP3038437B2 - 電力回生インバータシステム - Google Patents

電力回生インバータシステム

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JP3038437B2 JP1128383A JP12838389A JP3038437B2 JP 3038437 B2 JP3038437 B2 JP 3038437B2 JP 1128383 A JP1128383 A JP 1128383A JP 12838389 A JP12838389 A JP 12838389A JP 3038437 B2 JP3038437 B2 JP 3038437B2
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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、電力回生インバータシステムに係り、この
インバータの過負荷やダウンによる故障、特に、制御系
の異常による電力回生インバータの故障を迅速かつ確実
に検知し、インバータを故障から適切に保護するのに好
適な電力回生インバータシステムの故障検出保護装置に
関するものである。
〔従来の技術〕
従来の電力回生インバータシステムは、特開昭55−31
79〜3181号公報に記載のように、交流電源母線と直流母
線との間に電力回生インバータを接続してあり、この電
力回生インバータと直流母線とは直流遮断器を介して接
続していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、インバータの過負荷やダウンによる
故障やインバータの制御系の異常による故障を検出し、
前記インバータをその故障から保護する点についての配
慮が無かった。すなわち、インバータに過負荷がかかる
ことが望ましくないのは勿論であるが、インバータのダ
ウンによる回生失効を検出しないと、例えば回生電車で
は回生しない場合は電気ブレーキがきかなくなるので、
エアブレーキをかけなければならなくなり、エアブレー
キの過熱を引き起こす問題があった。
また、インバータの制御系に異常が生ずると、電力回
生インバータを焼損させるおそれがあった。なお、特開
昭59−217575号公報に記載されているように、回路の電
流が規定値を超えたときに遮断器をトリップするように
したり、特開昭60−229678号公報に記載されているよう
に、検出電流が異常検出レベルを超えたときに、レベル
が変化する検出電流を積分し、この積分値と設定値とを
比較し、積分値が設定値を超えた時間が設定時間以上継
続されたときにアラームを出力したりする構成を採用す
ることも考えられるが、これらの構成を採用しても、制
御系の異常に伴う電力回生インバータの故障を確実に検
出することはできない。
本発明の目的は、制御系の異常を確実に検出して電力
回生インバータを故障から保護することができる電力回
生インバータシステムを提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記目的を達成するために、電源母線と負
荷母線との間に遮断器を介して接続された電力回生イン
バータを含み、前記電力回生インバータと前記負荷母線
との間に取り付けた電流検出器からの検出電流に基づき
前記電力回生インバータの故障を検出し前記遮断器にト
リップ指令信号を出力する故障検出保護装置を備えた電
力回生インバータシステムにおいて、前記故障検出保護
装置が、前記現在の検出電流が前の検出電流と同じかい
なかを判別する回路と、同じである時間が最大回生時間
を越えたかいなかを判別する回路と、前記時間が最大回
生時間を越えた場合に制御系異常トリップ指令信号を前
記遮断器に出力する回路とからなる制御系異常検出保護
回路を含むことを特徴とする電力回生インバータシステ
ムを構成したものである。
〔作用〕
本発明においては、電力回生インバータから直流母線
への接続線に取り付けた電流検出器で検出した回生電流
を故障検出保護装置に取り込む。
故障検出保護装置に含まれる制御系異常検出保護回路
の判別回路は、現在の検出電流が前の検出電流と同じか
いなかを判別する。判別結果は最大回生時間判別回路が
取り込み、同じである時間が最大回生時間を越えたかい
なかを判別する。制御系異常トリップ指令回路は、前記
時間が最大回生時間を越えた場合に制御系異常トリップ
指令信号を前記遮断器に出力する。
このような制御系異常トリップ指令回路を備えれば、
インバータ自体ではなく、制御系に異常があっても、イ
ンバータの焼損を防ぐことができる。
〔実施例〕
第1図および第2図を参照して、本発明の一実施例を
説明する。なお、ここでは、回生電車を例に本発明を説
明するが、エレベータ等の電力回生インバータを用いて
いるシステムにおいても、基本的考え方は同じである。
第1図は本発明による故障検出保護装置を備えた電力
回生インバータの一実施例の系統構成を示す図である。
第1図において、交流電源母線1には、交流遮断器2を
介して、電力回生インバータ3の交流側端子3aが接続し
てある。電力回生インバータ3の直流側端子3bには、直
流遮断器5を介して、直流母線6を接続してある。直流
母線6は、回生電車7を運転するための直流電力を供給
する。電力回生インバータ3の直流側に取り付けた電流
検出器4からの電流検出信号は、本発明による故障検出
保護装置8の電流信号入力端子8cに入力される。故障検
出保護装置8の遮断器トリップ指令出力端子8aと8bと
は、交流側遮断器2と直流側遮断器5のトリップ端子に
それぞれ接続されている。
第2図は故障検出保護装置の内部構成を示すブロック
図である。第2図において、電流信号入力端子8cは、過
負荷検出保護警報回路18,制御系異常検出保護警報回路1
9,インバータダウン検出保護警報回路20の入力側にそれ
ぞれ接続されている。過負荷検出保護警報回路18、制御
系異常検出保護警報回路19,インバータダウン検出保護
警報回路20の出力は、遮断器トリップ指令出力端子8a,8
bに接続されている。
過負荷検出保護警報回路18は、入力側から順に、所定
時限電力量検出回路9と、判別回路10と、過負荷トリッ
プ指令回路11とからなり、判別回路10のNO出力は、電力
量検出回路9の入力側に接続されている。
制御系異常検出保護警報回路19は、入力側から順に、
電流比較器12と、タイマ回路13と、制御系異常トリップ
指令回路14とからなり、電流比較器12のNO出力とタイマ
回路13のNO出力とは電流比較器12の入力側に接続されて
いる。
インバータダウン検出保護回路20は、入力側から順
に、インバータ運転判別回路15と、電流比較器16と、イ
ンバータダウントリップ指令回路17とからなり、インバ
ータ運転判別回路15のNO出力と電流比較器16のNO出力と
はインバータ運転判別回路15の入力側に接続されてい
る。
次に、電力回生インバータが過負荷になった場合、制
御系に異常が生じて回生電流が変化しなくなった場合、
インバータがダウンして回生しなくなった場合に分け
て、本実施例の動作を説明する。
(1)電力回生インバータが過負荷になった場合。
第1図の回生電車7の回生電流が電力回生インバータ
3に回生される電流信号として電流検出器4により検出
され、故障検出保護装置8の電流信号入力端子8cに入力
される。この電流信号は、第2図の過負荷検出保護回路
18に入力される。過負荷検出保護回路18は、所定時限電
力量検出回路9により所定時限の電力量を検出する。こ
れを式で表現すると、 ただし、P(t):時刻t−toverから時刻tまでの電
力量[kWh] V:電力回生インバータ直流側電圧[V] t:時刻[sec] t−tover:電力回生インバータの短時間定格の
時間[sec] I(t):時刻tにおける回生電流[A] 次に判別回路10は、P(t)が電力回生インバータの
定格から予め決まる短時間容量(V・Iover・tover)
[kWh]を越えているかいなかを判別する。すなわち、 ただし、Iover:電力回生インバータの短時間定格の短時
間定格電流[A] この式が成立すれば、電力回生インバータは過負荷で
あると判別する。過負荷ではないと判別した場合は、判
別回路10のNO出力から、所定時限電力量検出回路9の入
力側に戻り、処理を繰り返す。一方、判別回路10で過負
荷であると判別された場合は、判別回路10のYES側からY
ES信号が過負荷トリップ指令回路11に送られる。過負荷
トリップ指令回路11は、遮断器トリップ指令出力端子8
a,8bにトリップ信号を出力し、第1図の交流側遮断器2
と直流側遮断器5とをトリップさせる。なお、前記トリ
ップ信号により、警報を発するようにしてもよい。
この過負荷検出保護回路18を備えたことにより、過負
荷を迅速かつ正確に検出し、電力回生インバータ3を停
止させ、その焼損を防止できる。
(2)回生電流が変化しなくなった場合。
前記(1)の場合と同様に、第2図の電流信号入力端
子8cに入力された電流信号は、制御系異常検出保護回路
19に入力される。制御系異常検出保護回路19では、入力
された現時刻の電流信号と前の時刻の電流信号とを電流
比較器12により比較し、同じでなければ比較器12のNO出
力から電流比較器12の入力側に戻り、処理を繰り返す。
一方、同じならばタイマ回路13に処理が進む。タイマ回
路13では、電流比較器12からのYES出力が、各電気鉄道
システムに応じて予め決まった最大回生時間以上継続し
ている場合、回生電流が変化しないと判断する。最大回
生時間以内で比較器12のYES出力が無くなった場合は、
タイマ回路13のNO出力から比較器12の入力側に戻り、処
理を繰り返す。タイマ回路13が回生電流の変化なしと判
断した場合、タイマ回路13のYES出力から制御系異常ト
リップ指令回路14に処理が進む。制御異常トリップ指令
回路14は、遮断器トリップ指令出力端子8a,8bにトリッ
プ信号を出力し、第1図の交流側遮断器2と直流側遮断
器5とをトリップさせる。
このように、制御系異常検出保護回路19を備えること
により、電力回生インバータの焼損を防止できる。ま
た、制御系の異常によるインバータダウンを検出でき、
回生電車のエアブレーキの過熱を防ぐことが可能とな
る。
(3)インバータがダウンして回生しなくなった場合。
前記(2)と同様に、第2図の電流信号入力端子8cに
入力された電流信号は、インバータダウン検出保護回路
20に入力される。インバータダウン検出保護回路20で
は、まず、インバータ運転判別回路15が、インバータの
運転条件(例えば遮断器2および5が投入されているか
等)が現在整っているかいなかを判別する。条件が成立
していなければ、インバータ運転判別回路15のNO出力か
らインバータ運転判別回路15の入力側に戻り、処理を繰
り返す。条件が整っており、インバータが運転中である
と判別した場合は、インバータ運転判別回路15のYES出
力から電流比較器16に処理が進む。電流比較器16では、
現時刻の電流が循環電流または最小運転電流を越えてい
るかいなかを判別する。現時刻の電流が大きいか同じ場
合は、電流比較器16のNO出力からインバータ運転判別回
路15の入力側に戻り、以上の処理を繰り返す。現時刻の
電流の方が小さい場合には、電流比較器16のYES出力か
らインバータダウントリップ指令回路17に処理が進む。
インバータダウントリップ指令回路17は、遮断器トリッ
プ指令出力端子8a,8bにトリップ信号を出力し、第1図
の交流側遮断器2および直流側遮断器5をトリップさせ
る。
このように、インバータダウン保護回路20を備えるこ
とにより、電力回生インバータのダウンを検出し、例え
ば回生電車のエアブレーキ過熱を防止できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、電力回生インバータの制御系の異常
による故障を検出し、電力回生インバータを迅速にかつ
正確に停止できるので、電力回生インバータの焼損と回
生電車のエアブレーキの加熱等の障害を確実に防止でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による故障検出保護装置を備えた電力回
生インバータシステムの一実施例の系統構成を示す図、
第2図は第1図故障検出保護装置の内部構成を示すブロ
ック図である。 1……交流電源母線、2……交流側遮断器、 3……電力回生インバータ、4……電流検出器、 5……直流側遮断器、6……直流母線、 7……回生電車、 8……故障検出保護装置、 8a,8b……遮断器トリップ指令出力端子、 8c……検出電流入力端子、 9……一定時限電力量検出回路、 10……過負荷判別回路、 11……過負荷トリップ指令回路、 12……電流比較器、13……タイマ回路、 14……制御系異常トリップ指令回路、 15……インバータ運転判別回路、 16……電流比較器、 17……インバータダウントリップ指令回路、 18……過負荷検出保護回路、 19……制御系異常検出保護回路、 20……インバータダウン検出保護回路。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 7/122 B66B 1/28 B66B 5/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源母線と負荷母線との間に遮断器を介し
    て接続された電力回生インバータを含み、前記電力回生
    インバータと前記負荷母線との間に取り付けた電流検出
    器からの検出電流に基づき前記電力回生インバータの故
    障を検出し前記遮断器にトリップ指令信号を出力する故
    障検出保護装置を備えた電力回生インバータシステムに
    おいて、 前記故障検出保護装置が、 前記現在の検出電流が前の検出電流と同じかいなかを判
    別する回路と、同じである時間が最大回生時間を越えた
    かいなかを判別する回路と、前記時間が最大回生時間を
    越えた場合に制御系異常トリップ指令信号を前記遮断器
    に出力する回路とからなる制御系異常検出保護回路を含
    むことを特徴とする電力回生インバータシステム。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の電力回生インバータシス
    テムを備えた電気鉄道。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の電力回生インバータシス
    テムを備えたエレベータ。
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