JP3345249B2 - 電気車制御装置 - Google Patents
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- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
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- B60L9/22—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines polyphase motors
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- B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
- B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
- B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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- Sustainable Energy (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電気鉄道車両を
駆動するための電動機の制御に用いられる電気車制御装
置に関するものである。
駆動するための電動機の制御に用いられる電気車制御装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は特開平２−２６２０３号公報に開
示された従来の電気車制御装置を示すブロック図であ
る。この電気車制御装置は、図示しないパンタグラフに
接続され、直流架線電圧を検知するための直流変圧器３
１、この直流変圧器３１に接続され、検知された架線電
圧の平均値を求める平均値演算回路３２、ブレーキ指令
信号を受けるブレーキ指令信号入力端子３３と平均値演
算回路３２に接続され、ブレーキ指令信号による回生制
動指令が入力された時点における架線電圧の平均値を記
憶する記憶回路３４、また、ブレーキ指令信号入力端子
３３に接続され、ブレーキ指令信号に基づいた電流パタ
ーンを発生する電流パターン発生器３５、図示しないフ
ィルタコンデンサに接続され、フィルタコンデンサの電
圧を検知するためのフィルタコンデンサ電圧検知用の直
流変圧器３６、このフィルタコンデンサ電圧検知用の直
流変圧器３６と記憶回路３４に接続され、フィルタコン
デンサ電圧が所定値を越えると電流絞り込み出力（負
値）を出力する過電圧リミッタ３７、この過電圧リミッ
タ３７と電流パターン発生器３５とに接続され、これら
の出力の加算を行う電流指令回路としての加算器３８を
備える。
示された従来の電気車制御装置を示すブロック図であ
る。この電気車制御装置は、図示しないパンタグラフに
接続され、直流架線電圧を検知するための直流変圧器３
１、この直流変圧器３１に接続され、検知された架線電
圧の平均値を求める平均値演算回路３２、ブレーキ指令
信号を受けるブレーキ指令信号入力端子３３と平均値演
算回路３２に接続され、ブレーキ指令信号による回生制
動指令が入力された時点における架線電圧の平均値を記
憶する記憶回路３４、また、ブレーキ指令信号入力端子
３３に接続され、ブレーキ指令信号に基づいた電流パタ
ーンを発生する電流パターン発生器３５、図示しないフ
ィルタコンデンサに接続され、フィルタコンデンサの電
圧を検知するためのフィルタコンデンサ電圧検知用の直
流変圧器３６、このフィルタコンデンサ電圧検知用の直
流変圧器３６と記憶回路３４に接続され、フィルタコン
デンサ電圧が所定値を越えると電流絞り込み出力（負
値）を出力する過電圧リミッタ３７、この過電圧リミッ
タ３７と電流パターン発生器３５とに接続され、これら
の出力の加算を行う電流指令回路としての加算器３８を
備える。
【０００３】図７は過電圧リミッタ３７の電流絞り込み
パターンを示す図である。以下、図６と図７を用いて従
来の電気車制御装置の動作について説明する。ブレーキ
指令信号入力端子３３に入力されたブレーキ指令信号に
基づいて、電流パターン発生器３５から電流パターンが
発生される。フィルタコンデンサ電圧検知用直流変圧器
３６の出力が所定値を越えると、過電圧リミッタ３７が
動作し、電流指令回路としての加算器３８が電流パター
ン出力と過電圧リミッタ３７の電流絞り込み出力を加算
して電流指令信号を出力する。
パターンを示す図である。以下、図６と図７を用いて従
来の電気車制御装置の動作について説明する。ブレーキ
指令信号入力端子３３に入力されたブレーキ指令信号に
基づいて、電流パターン発生器３５から電流パターンが
発生される。フィルタコンデンサ電圧検知用直流変圧器
３６の出力が所定値を越えると、過電圧リミッタ３７が
動作し、電流指令回路としての加算器３８が電流パター
ン出力と過電圧リミッタ３７の電流絞り込み出力を加算
して電流指令信号を出力する。
【０００４】一方、惰行中に架線電圧検知用直流変圧器
３１によって架線電圧が検知され、その値が平均値演算
回路３２によって平均化される。ブレーキ指令信号入力
端子３３にブレーキ指令信号が入力される時点で、記憶
回路３４は平均値演算回路３２からの架線電圧平均値を
記憶する。そして、記憶回路３４に入力された架線電圧
平均値に基づいて、図７に示される電流絞り込みパター
ンが以下のように選択される。
３１によって架線電圧が検知され、その値が平均値演算
回路３２によって平均化される。ブレーキ指令信号入力
端子３３にブレーキ指令信号が入力される時点で、記憶
回路３４は平均値演算回路３２からの架線電圧平均値を
記憶する。そして、記憶回路３４に入力された架線電圧
平均値に基づいて、図７に示される電流絞り込みパター
ンが以下のように選択される。
【０００５】まず、架線電圧の平均値が高い場合には、
図７に示される、絞り込みの開始点が通常パターン３９
より低い電流絞り込みパターン４０が選択され、フィル
タコンデンサ電圧が低めの値で過電圧リミッタ３７を動
作させて電流絞り込みを行う。一方、架線電圧の平均値
が低い場合には、絞り込みの開始点が通常パターン３９
より高い電流絞り込みパターン４１が選択され、フィル
タコンデンサ電圧が高めの値で過電圧リミッタ３７を動
作させる。
図７に示される、絞り込みの開始点が通常パターン３９
より低い電流絞り込みパターン４０が選択され、フィル
タコンデンサ電圧が低めの値で過電圧リミッタ３７を動
作させて電流絞り込みを行う。一方、架線電圧の平均値
が低い場合には、絞り込みの開始点が通常パターン３９
より高い電流絞り込みパターン４１が選択され、フィル
タコンデンサ電圧が高めの値で過電圧リミッタ３７を動
作させる。
【０００６】こうして、従来の電気車制御装置では、架
線電圧が高い場合には、電源側に負荷となる鉄道車両が
無く、架線インピーダンスが高いものとして、早い時期
に過電圧リミッタ３７を動作させ、またフィルタコンデ
ンサ電圧が十分低下するまで電流絞り込みを行うように
することで、フィルタコンデンサに過電圧が加わる頻度
を減少させるようにし、フィルタコンデンサの過電圧保
護装置が作動する頻度を減少させるようにしていた。一
方、架線電圧が低い場合には、過電圧リミッタ３７の動
作自体を減らすようにすることで、回生制御の効率化が
図れるようにしていた。
線電圧が高い場合には、電源側に負荷となる鉄道車両が
無く、架線インピーダンスが高いものとして、早い時期
に過電圧リミッタ３７を動作させ、またフィルタコンデ
ンサ電圧が十分低下するまで電流絞り込みを行うように
することで、フィルタコンデンサに過電圧が加わる頻度
を減少させるようにし、フィルタコンデンサの過電圧保
護装置が作動する頻度を減少させるようにしていた。一
方、架線電圧が低い場合には、過電圧リミッタ３７の動
作自体を減らすようにすることで、回生制御の効率化が
図れるようにしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気車制御装置は以上のように構成されているので、次
のような問題点がある。すなわち、架線電圧には定格値
が定められているが、変電所における出力電圧の変動、
変電所と架線との位置関係、及び負荷車両の有無などの
変電所の特性により、実際の架線電圧は定格値から変動
したものとなる。したがって、本来的に架線電圧が定格
電圧より高い場合には、負荷となる鉄道車両が有る場合
でも、不必要に回生電力を小さくしてしまうという問題
点があった。
電気車制御装置は以上のように構成されているので、次
のような問題点がある。すなわち、架線電圧には定格値
が定められているが、変電所における出力電圧の変動、
変電所と架線との位置関係、及び負荷車両の有無などの
変電所の特性により、実際の架線電圧は定格値から変動
したものとなる。したがって、本来的に架線電圧が定格
電圧より高い場合には、負荷となる鉄道車両が有る場合
でも、不必要に回生電力を小さくしてしまうという問題
点があった。
【０００８】また、本来的に架線電圧が定格電圧より低
い場合には、負荷となる鉄道車両が無い場合に、過電圧
リミッタの動作が遅れ、回生電力が過大となり、直流電
圧が上昇する場合があるという問題点があった。
い場合には、負荷となる鉄道車両が無い場合に、過電圧
リミッタの動作が遅れ、回生電力が過大となり、直流電
圧が上昇する場合があるという問題点があった。
【０００９】この発明は、上述したような問題点を解消
するためになされたもので、負荷車の有無などの変電所
の特性を把握することにより、回生制動電力を調整し、
もって、回生制動を効率的に制御する電気車制御装置を
提供することを目的とする。
するためになされたもので、負荷車の有無などの変電所
の特性を把握することにより、回生制動電力を調整し、
もって、回生制動を効率的に制御する電気車制御装置を
提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電気車制
御装置は、直流架線に接続されるフィルタコンデンサ
と、上記フィルタコンデンサを介して上記直流架線に接
続され、主電動機に電力を供給し、主電動機の制動操作
において、運動エネルギーから変換された電気エネルギ
ーを直流架線に回生する、制御整流素子より構成される
電力変換回路と、上記フィルタコンデンサ電圧を検出す
るフィルタコンデンサ電圧検出器と、少なくとも運転台
からの指令、上記フィルタコンデンサ電圧の検出器から
の入力により上記主電動機が発生する引張力、制動力を
制御するとともに、回生中、上記フィルタコンデンサ電
圧がしきい値以上であれば、回生制動電力を減少させる
よう制御する電力変換回路コントロール装置と、上記直
流架線電圧を検出するための架線電圧検出手段と、上記
架線電圧検出手段によって検出された上記直流架線電圧
と上記直流架線の定格電圧との偏差、及び回生中のフィ
ルタコンデンサ電圧に基づいて、上記回生電力の調整を
決定し、上記電力変換回路コントロール装置に回生電力
パターン信号を出力する回生電力調整装置とを備えてな
り、上記架線電圧検出手段は、上記電力変換回路の制御
整流素子が動作していない時に上記フィルタコンデンサ
電圧を検出する上記フィルタコンデンサ電圧検出器によ
り構成され、上記フィルタコンデンサ電圧検出器は、運
転台からの制御指令が入力されてから、上記電力変換回
路の制御整流素子が動作するまでの間に上記フィルタコ
ンデンサ電圧を検出するものである。
御装置は、直流架線に接続されるフィルタコンデンサ
と、上記フィルタコンデンサを介して上記直流架線に接
続され、主電動機に電力を供給し、主電動機の制動操作
において、運動エネルギーから変換された電気エネルギ
ーを直流架線に回生する、制御整流素子より構成される
電力変換回路と、上記フィルタコンデンサ電圧を検出す
るフィルタコンデンサ電圧検出器と、少なくとも運転台
からの指令、上記フィルタコンデンサ電圧の検出器から
の入力により上記主電動機が発生する引張力、制動力を
制御するとともに、回生中、上記フィルタコンデンサ電
圧がしきい値以上であれば、回生制動電力を減少させる
よう制御する電力変換回路コントロール装置と、上記直
流架線電圧を検出するための架線電圧検出手段と、上記
架線電圧検出手段によって検出された上記直流架線電圧
と上記直流架線の定格電圧との偏差、及び回生中のフィ
ルタコンデンサ電圧に基づいて、上記回生電力の調整を
決定し、上記電力変換回路コントロール装置に回生電力
パターン信号を出力する回生電力調整装置とを備えてな
り、上記架線電圧検出手段は、上記電力変換回路の制御
整流素子が動作していない時に上記フィルタコンデンサ
電圧を検出する上記フィルタコンデンサ電圧検出器によ
り構成され、上記フィルタコンデンサ電圧検出器は、運
転台からの制御指令が入力されてから、上記電力変換回
路の制御整流素子が動作するまでの間に上記フィルタコ
ンデンサ電圧を検出するものである。
【００１１】このような構成によれば、負荷車の有無な
どの変電所の特性を把握して回生制動電力を調整するこ
とができ、もって、回生制動を効率的に制御することが
でき、フィルタコンデンサ電圧検出器を架線電圧検出手
段として使用することができる。
どの変電所の特性を把握して回生制動電力を調整するこ
とができ、もって、回生制動を効率的に制御することが
でき、フィルタコンデンサ電圧検出器を架線電圧検出手
段として使用することができる。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】また、上記回生電力の調整は、上記フィル
タコンデンサ電圧のしきい値を上下させて行うものであ
る。
タコンデンサ電圧のしきい値を上下させて行うものであ
る。
【００１６】さらに、上記回生電力の調整は、回生制動
の起動の変化率を調整して行うものである。
の起動の変化率を調整して行うものである。
【００１７】以上のような構成によれば、負荷車の有無
などの変電所の特性を把握して回生制動電力を調整する
ことができ、もって、回生制動を効率的に制御すること
ができる。
などの変電所の特性を把握して回生制動電力を調整する
ことができ、もって、回生制動を効率的に制御すること
ができる。
【００１８】
実施の形態１．図１はこの発明に係わる電気車制御装置
を示す回路図である。この電気車制御装置は鉄道線路の
架線から電力を得るためのパンタグラフ１、このパンタ
グラフ１に接続され電気車と架線を電気的に切り離す直
流遮断機２、この直流遮断機２に接続され、架線より得
られる直流電流リップルを平滑化するフィルタリアクト
ル（以下ＦＬという）３、このＦＬ３に接続され、直流
電圧の安定化をはかるためのフィルタコンデンサ（以下
ＦＣという）４を備えている。
を示す回路図である。この電気車制御装置は鉄道線路の
架線から電力を得るためのパンタグラフ１、このパンタ
グラフ１に接続され電気車と架線を電気的に切り離す直
流遮断機２、この直流遮断機２に接続され、架線より得
られる直流電流リップルを平滑化するフィルタリアクト
ル（以下ＦＬという）３、このＦＬ３に接続され、直流
電圧の安定化をはかるためのフィルタコンデンサ（以下
ＦＣという）４を備えている。
【００１９】さらに、この電気車制御装置は、ＦＬ３に
直列に接続され、かつ後述する直流電圧検出器に並列に
接続されたインバータ回路５を備えている。このインバ
ータ回路５は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の正極側素子群５ＰＵ、５
ＰＶ、５ＰＷと、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の負極側素子群５ＮＵ、
５ＮＶ、５ＮＷとを各相毎に直列接続し、その直列接続
されたＵ、Ｖ、Ｗ相の両端の全てがＦＣ４に並列接続さ
れた三相インバータ回路を構成する電力変換回路を構成
している。
直列に接続され、かつ後述する直流電圧検出器に並列に
接続されたインバータ回路５を備えている。このインバ
ータ回路５は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の正極側素子群５ＰＵ、５
ＰＶ、５ＰＷと、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の負極側素子群５ＮＵ、
５ＮＶ、５ＮＷとを各相毎に直列接続し、その直列接続
されたＵ、Ｖ、Ｗ相の両端の全てがＦＣ４に並列接続さ
れた三相インバータ回路を構成する電力変換回路を構成
している。
【００２０】すなわち、このインバータ回路５は、Ｕ、
Ｖ、Ｗ相の正極側に設けられたゲートターンオフサイリ
スタ（以下ＧＴＯとする）などの制御整流素子５Ｕ、５
Ｖ、５Ｗ、及びＵ、Ｖ、Ｗ相の負極側に設けられたＧＴ
Ｏなどの制御整流素子５Ｘ、５Ｙ、５Ｚ、これら各相の
制御整流素子とそれぞれ逆並列接続されたダイオード６
Ｕ、６Ｖ、６Ｗ及び６Ｘ、６Ｙ、６Ｚを備えていて、こ
の逆並列接続された各相の制御整流素子とダイオードと
が上述した正極側素子群５ＰＵ、５ＰＶ、５ＰＷ及び負
極側素子群５ＮＵ、５ＮＶ、５ＮＷを構成している。
Ｖ、Ｗ相の正極側に設けられたゲートターンオフサイリ
スタ（以下ＧＴＯとする）などの制御整流素子５Ｕ、５
Ｖ、５Ｗ、及びＵ、Ｖ、Ｗ相の負極側に設けられたＧＴ
Ｏなどの制御整流素子５Ｘ、５Ｙ、５Ｚ、これら各相の
制御整流素子とそれぞれ逆並列接続されたダイオード６
Ｕ、６Ｖ、６Ｗ及び６Ｘ、６Ｙ、６Ｚを備えていて、こ
の逆並列接続された各相の制御整流素子とダイオードと
が上述した正極側素子群５ＰＵ、５ＰＶ、５ＰＷ及び負
極側素子群５ＮＵ、５ＮＶ、５ＮＷを構成している。
【００２１】このインバータ回路５の出力端子、即ち
Ｕ、Ｖ、Ｗ相の正極側素子群５ＰＵ、５ＰＶ、５ＰＷ
と、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の負極側素子群５ＮＵ、５ＮＶ、５Ｎ
Ｗとの中間接続点には、各相毎に鉄道車両を駆動する主
電動機である三相誘導電動機７が接続されている。
Ｕ、Ｖ、Ｗ相の正極側素子群５ＰＵ、５ＰＶ、５ＰＷ
と、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の負極側素子群５ＮＵ、５ＮＶ、５Ｎ
Ｗとの中間接続点には、各相毎に鉄道車両を駆動する主
電動機である三相誘導電動機７が接続されている。
【００２２】インバータ回路５と並列に接続された直流
電圧検出器８は（以下ＤＣＰＴとする）は、ＦＣ電圧を
測定するために備えられるフィルタコンデンサ電圧検出
器である。このフィルタコンデンサ電圧検出器は、この
実施形態において、請求項の架線電圧検出手段をも兼ね
るものであり、電力変換回路の制御整流素子が動作して
いない時にフィルタコンデンサの電圧を検出するように
することで、架線電圧検出手段を構成する。ただし、こ
の発明の架線電圧検出手段は、架線電圧が直接的、また
は間接的に検出できる構成のものであれば良く、かかる
フィルタコンデンサ電圧検出器に限られる必要はない。
電圧検出器８は（以下ＤＣＰＴとする）は、ＦＣ電圧を
測定するために備えられるフィルタコンデンサ電圧検出
器である。このフィルタコンデンサ電圧検出器は、この
実施形態において、請求項の架線電圧検出手段をも兼ね
るものであり、電力変換回路の制御整流素子が動作して
いない時にフィルタコンデンサの電圧を検出するように
することで、架線電圧検出手段を構成する。ただし、こ
の発明の架線電圧検出手段は、架線電圧が直接的、また
は間接的に検出できる構成のものであれば良く、かかる
フィルタコンデンサ電圧検出器に限られる必要はない。
【００２３】このＤＣＰＴ８には、運転台等からの指令
や直流電圧検出器８からのＦＣ電圧入力により、制御整
流素子の動作状態を指令することにより、主電動機が発
生する引張力、制動力を目標値に制御するための電力変
換回路コントロール装置９、この電力変換回路コントロ
ール装置９から、力行・回生信号等を受け、電力変換回
路の制御整流素子が動作していない時のＦＣ電圧をモニ
タし、その値と直流架線の定格電圧との偏差をもとにし
きい値を設定し、実際の回生中のＦＣ電圧をしきい値と
比較することで回生電力の調整を決定し、電力変換回路
コントロール装置に回生電力コントロール信号を出力す
る回生電力調整装置１０を備える。電力変換回路コント
ロール装置９は、回生電力コントロール信号を受け、実
際に各制御整流素子５Ｕ、５Ｖ、５Ｗ及び５Ｘ、５Ｙ、
５Ｚのスイッチングを制御して、回生制動電力を増減さ
せる。
や直流電圧検出器８からのＦＣ電圧入力により、制御整
流素子の動作状態を指令することにより、主電動機が発
生する引張力、制動力を目標値に制御するための電力変
換回路コントロール装置９、この電力変換回路コントロ
ール装置９から、力行・回生信号等を受け、電力変換回
路の制御整流素子が動作していない時のＦＣ電圧をモニ
タし、その値と直流架線の定格電圧との偏差をもとにし
きい値を設定し、実際の回生中のＦＣ電圧をしきい値と
比較することで回生電力の調整を決定し、電力変換回路
コントロール装置に回生電力コントロール信号を出力す
る回生電力調整装置１０を備える。電力変換回路コント
ロール装置９は、回生電力コントロール信号を受け、実
際に各制御整流素子５Ｕ、５Ｖ、５Ｗ及び５Ｘ、５Ｙ、
５Ｚのスイッチングを制御して、回生制動電力を増減さ
せる。
【００２４】次に、図２は回生電力調整装置１０の一実
施形態を示す回路図である。この回生電力調整装置１０
は、図１に示したＤＣＰＴ８の出力信号１１を受ける回
生電力パターン回路１２、ＤＣＰＴ８の出力信号１１を
電力変換回路コントロール装置９からの信号に基づいて
切り換える信号切換用スイッチ１３、このスイッチ１３
及び電力変換回路コントロール装置９に接続され、電力
変換回路コントロール装置９からの信号を保持する保持
回路１４を備える。
施形態を示す回路図である。この回生電力調整装置１０
は、図１に示したＤＣＰＴ８の出力信号１１を受ける回
生電力パターン回路１２、ＤＣＰＴ８の出力信号１１を
電力変換回路コントロール装置９からの信号に基づいて
切り換える信号切換用スイッチ１３、このスイッチ１３
及び電力変換回路コントロール装置９に接続され、電力
変換回路コントロール装置９からの信号を保持する保持
回路１４を備える。
【００２５】電力変換回路コントロール装置９からの信
号１５は、「惰行中」を示す信号であり、この信号１５
により電気車の惰行中以外には、スイッチ１３はオフさ
れ、同時に保持回路１４の出力１６はそれ以前の保持値
に保たれる。つまり、惰行中のＦＣ電圧が保持回路１４
の出力１６に表れる。保持回路１４の出力端には、保持
回路１４の出力から、直流架線の定格電圧１７を減算す
る減算器１８が接続されている。この減算器１８の出力
端は回生電力パターン回路１２に接続され、保持回路１
４の出力値１６から架線定格電圧１７を減算した値が回
生電力パターン回路１２の入力（差電圧）１９となる。
号１５は、「惰行中」を示す信号であり、この信号１５
により電気車の惰行中以外には、スイッチ１３はオフさ
れ、同時に保持回路１４の出力１６はそれ以前の保持値
に保たれる。つまり、惰行中のＦＣ電圧が保持回路１４
の出力１６に表れる。保持回路１４の出力端には、保持
回路１４の出力から、直流架線の定格電圧１７を減算す
る減算器１８が接続されている。この減算器１８の出力
端は回生電力パターン回路１２に接続され、保持回路１
４の出力値１６から架線定格電圧１７を減算した値が回
生電力パターン回路１２の入力（差電圧）１９となる。
【００２６】次に、回生電力パターン回路１２の動作を
図３で説明する。図３において、横軸はＦＣ電圧、縦軸
は回生電力制限値を示す。まず、図２の差電圧１９が０
Ｖの時は、従来と同じ動作をする。この回生電力パター
ンによれば、ＦＣ電圧が１６５０Ｖで回生電力が制限さ
れ始め、１８００Ｖで回生電力は０となる。ところが、
差電圧１９が１００Ｖの場合、つまり直流架線定格電圧
が１５００Ｖの場合は、惰行中ＦＣ電圧が１６００Ｖと
検出された場合、変電所より直流架線定格電圧が高く出
力されていると想定し、ＦＣ電圧１６５０Ｖでは回生電
力が制限されないように調整される。そして、図３の特
性の場合、ＦＣ電圧が１７３０Ｖ以上で回生電力が制限
され始め、ＦＣ電圧が１８００Ｖで０となる特性として
いる。
図３で説明する。図３において、横軸はＦＣ電圧、縦軸
は回生電力制限値を示す。まず、図２の差電圧１９が０
Ｖの時は、従来と同じ動作をする。この回生電力パター
ンによれば、ＦＣ電圧が１６５０Ｖで回生電力が制限さ
れ始め、１８００Ｖで回生電力は０となる。ところが、
差電圧１９が１００Ｖの場合、つまり直流架線定格電圧
が１５００Ｖの場合は、惰行中ＦＣ電圧が１６００Ｖと
検出された場合、変電所より直流架線定格電圧が高く出
力されていると想定し、ＦＣ電圧１６５０Ｖでは回生電
力が制限されないように調整される。そして、図３の特
性の場合、ＦＣ電圧が１７３０Ｖ以上で回生電力が制限
され始め、ＦＣ電圧が１８００Ｖで０となる特性として
いる。
【００２７】これによれば、ＦＣ電圧が１７００Ｖの
時、従来の動作では６５％の回生電力に制限され、有効
に回生制動が動作せず、回生電力量が減少していたが、
本実施形態では、１００％の回生電力動作をすることが
可能となる。
時、従来の動作では６５％の回生電力に制限され、有効
に回生制動が動作せず、回生電力量が減少していたが、
本実施形態では、１００％の回生電力動作をすることが
可能となる。
【００２８】実施の形態２．図４は回生電力調整装置１
０の他の実施例を示す回路である。図４において、１
１、１３、１４、１６〜２０は図２と同一または相当の
ものであり、説明を省略する。２１Ａ，２１Ｂはそれぞ
れ図１の電力変換回路コントロール装置９からのブレー
キ指令（運転台等からの回生制動指令）信号およびゲー
トスタート信号（インバータ５のゲートスタート信
号）、２２はこれら信号２１Ａ，２１Ｂの論理積を演算
して、スイッチ１３のオンオフ信号を出力する論理積回
路であり、保持回路１４の出力信号１６には、運転台等
からの制御指令が入力されてから電力変換回路の制御整
流素子が動作するまでの間のＦＣ電圧が表れる。
０の他の実施例を示す回路である。図４において、１
１、１３、１４、１６〜２０は図２と同一または相当の
ものであり、説明を省略する。２１Ａ，２１Ｂはそれぞ
れ図１の電力変換回路コントロール装置９からのブレー
キ指令（運転台等からの回生制動指令）信号およびゲー
トスタート信号（インバータ５のゲートスタート信
号）、２２はこれら信号２１Ａ，２１Ｂの論理積を演算
して、スイッチ１３のオンオフ信号を出力する論理積回
路であり、保持回路１４の出力信号１６には、運転台等
からの制御指令が入力されてから電力変換回路の制御整
流素子が動作するまでの間のＦＣ電圧が表れる。
【００２９】また、回生電力パターン回路２３の動作を
図５で説明する。図５において、横軸はＦＣ電圧、縦軸
は回生制動起動の時定数を示す。従来装置の場合、ＦＣ
電圧によらず回生制動起動の時定数は一定であった。し
かし、本実施形態では、図４の差電圧１９が１００Ｖ発
生した場合、直流架線定格電圧が高く出力されていると
想定し、ＦＣ電圧１６００Ｖ以上で時定数を大きくし、
ＦＣ電圧１７００Ｖでは４．５倍の時定数としている。
これより、差電圧１００Ｖ、ＦＣ電圧１７００Ｖの場
合、従来装置では回生制動起動の時定数が小さいので直
流架線電圧の異常上昇がみられたが、本実施形態によれ
ば回生制動起動の時定数を４．５倍にし、直流架線電圧
の異常上昇を防止することが可能となる。
図５で説明する。図５において、横軸はＦＣ電圧、縦軸
は回生制動起動の時定数を示す。従来装置の場合、ＦＣ
電圧によらず回生制動起動の時定数は一定であった。し
かし、本実施形態では、図４の差電圧１９が１００Ｖ発
生した場合、直流架線定格電圧が高く出力されていると
想定し、ＦＣ電圧１６００Ｖ以上で時定数を大きくし、
ＦＣ電圧１７００Ｖでは４．５倍の時定数としている。
これより、差電圧１００Ｖ、ＦＣ電圧１７００Ｖの場
合、従来装置では回生制動起動の時定数が小さいので直
流架線電圧の異常上昇がみられたが、本実施形態によれ
ば回生制動起動の時定数を４．５倍にし、直流架線電圧
の異常上昇を防止することが可能となる。
【００３０】以上の実施形態において、電力変換回路は
インバータ回路５として説明したが、チョッパ回路でも
上記実施形態と同様の効果を奏する。
インバータ回路５として説明したが、チョッパ回路でも
上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００３１】また、電力変換回路であるインバータ回路
５は２レベルインバータ回路として説明したが、３レベ
ルインバータ回路でも上記実施形態と同様の効果を奏す
る。
５は２レベルインバータ回路として説明したが、３レベ
ルインバータ回路でも上記実施形態と同様の効果を奏す
る。
【００３２】また、インバータ回路５の制御整流素子５
Ｕ、５Ｖ、５Ｗ及び５Ｘ、５Ｙ、５ＺはＧＴＯを用いて
説明したが、トランジスタ、電界効果型トランジスタま
たは絶縁ゲートバイポーラトランジスタなどの自己消弧
形の各種半導体素子を用いても、上記実施形態と同様の
効果を奏する。
Ｕ、５Ｖ、５Ｗ及び５Ｘ、５Ｙ、５ＺはＧＴＯを用いて
説明したが、トランジスタ、電界効果型トランジスタま
たは絶縁ゲートバイポーラトランジスタなどの自己消弧
形の各種半導体素子を用いても、上記実施形態と同様の
効果を奏する。
【００３３】また、インバータ回路５の制御整流素子５
Ｕ、５Ｖ、５Ｗ及び５Ｘ、５Ｙ、５Ｚにそれぞれ逆並列
接続されたダイオード６Ｕ、６Ｖ、６Ｗ及び６Ｘ、６
Ｙ、６Ｚは、別の素子として説明したが、同一素子上に
逆並列接続された制御整流素子とダイオードを組み合わ
せた自己消弧形の各種半導体を用いても、上記実施形態
と同様の効果を奏する。
Ｕ、５Ｖ、５Ｗ及び５Ｘ、５Ｙ、５Ｚにそれぞれ逆並列
接続されたダイオード６Ｕ、６Ｖ、６Ｗ及び６Ｘ、６
Ｙ、６Ｚは、別の素子として説明したが、同一素子上に
逆並列接続された制御整流素子とダイオードを組み合わ
せた自己消弧形の各種半導体を用いても、上記実施形態
と同様の効果を奏する。
【図１】この発明の電気車制御装置の一実施形態を示す
回路図である。
回路図である。
【図２】この発明の回生電力調整装置の一実施形態を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図３】この発明の回生電力絞り込みパターンの一例を
示す図である。
示す図である。
【図４】この発明の回生電力調整装置の他の実施形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図５】この発明の回生制動起動時定数のパターンの一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図６】従来の三相誘導電動機制御用の電気車制御装置
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図７】従来の三相誘導電動機制御用の電気車制御装置
の動作を示す動作説明図である。
の動作を示す動作説明図である。
１ パンタグラフ、２ 直流遮断器、３ フィルタリア
クトル、４ フィルタコンデンサ、５ インバータ（電
力変換回路）、７ 電動機、８ 直流電圧検出器（ＤＣ
ＰＴ）、９ 電力変換回路コントロール装置、１０ 回
生電力調整装置、１１ ＤＣＰＴ出力信号、１２ 回生
電力パターン回路、１３ スイッチ、１４ 保持回路、
１５ 「惰行中」信号、１６ 保持回路出力信号、１７
直流架線定格電圧、１８ 減算器、１９ 差電圧、２
０ 回生電力パターン信号、２１Ａ ブレーキ指令信
号、２１Ｂ ゲートスタート信号、２２ 論理積回路、
２３回生電力パターン回路。
クトル、４ フィルタコンデンサ、５ インバータ（電
力変換回路）、７ 電動機、８ 直流電圧検出器（ＤＣ
ＰＴ）、９ 電力変換回路コントロール装置、１０ 回
生電力調整装置、１１ ＤＣＰＴ出力信号、１２ 回生
電力パターン回路、１３ スイッチ、１４ 保持回路、
１５ 「惰行中」信号、１６ 保持回路出力信号、１７
直流架線定格電圧、１８ 減算器、１９ 差電圧、２
０ 回生電力パターン信号、２１Ａ ブレーキ指令信
号、２１Ｂ ゲートスタート信号、２２ 論理積回路、
２３回生電力パターン回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｐ 5/41 ３０２ Ｈ０２Ｐ 5/41 ３０２Ｊ ３０２Ｐ (72)発明者 中本 紀明 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−26203（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−130707（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−184006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−154304（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 7/14 B60L 3/00 B60L 7/22 H02M 7/757 H02P 5/41 302
Claims (3)
- 【請求項１】 直流架線に接続されるフィルタコンデン
サと、 上記フィルタコンデンサを介して上記直流架線に接続さ
れ、主電動機に電力を供給する一方、主電動機の制動操
作時においては、運動エネルギーから変換された電気エ
ネルギーを直流架線に回生する、制御整流素子より構成
される電力変換回路と、 上記フィルタコンデンサの電圧を検出するフィルタコン
デンサ電圧検出器と、 運転台からの指令や、上記フィルタコンデンサ電圧の検
出器からの入力により上記主電動機が発生する引張力、
制動力を制御するとともに回生中、上記フィルタコンデ
ンサ電圧がしきい値以上であれば、回生制動電力を減少
させるよう制御する電力変換回路コントロール装置と、 上記直流架線電圧を検出するための架線電圧検出手段
と、 上記架線電圧検出手段によって検出された上記直流架線
電圧と上記直流架線の定格電圧との偏差、及び回生中の
上記フィルタコンデンサ電圧に基づいて、上記回生電力
の調整を決定し、上記電力変換回路コントロール装置に
回生電力パターン信号を出力する回生電力調整装置とを
備えてなり、 上記架線電圧検出手段は、上記電力変換回路の制御整流
素子が動作していない時に上記フィルタコンデンサ電圧
を検出する上記フィルタコンデンサ電圧検出器により構
成され、 上記フィルタコンデンサ電圧検出器は、運転台からの制
御指令が入力されてから、上記電力変換回路の制御整流
素子が動作するまでの間に上記フィルタコンデンサ電圧
を検出する ことを特徴とする 電気車制御装置。 - 【請求項２】 上記回生電力の調整は、上記フィルタコ
ンデンサ電圧のしきい値を上下させて行うことを特徴と
する請求項１に記載の電気車制御装置。 - 【請求項３】 上記回生電力の調整は、回生制動の起動
の変化率を調整して行うことを特徴とする請求項１に記
載の電気車制御装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01675396A JP3345249B2 (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 電気車制御装置 |
| AU59422/96A AU691429B2 (en) | 1996-02-01 | 1996-07-09 | Electric vehicle controller |
| MX9602873A MX9602873A (es) | 1996-02-01 | 1996-07-19 | Controlador para un vehiculo electrico. |
| KR1019960032610A KR100213460B1 (ko) | 1996-02-01 | 1996-08-05 | 전기차 제어장치 |
| DE69625456T DE69625456T2 (de) | 1996-02-01 | 1996-08-08 | Steuereinrichtung für ein Elekrofahrzeug |
| EP96112835A EP0787620B1 (en) | 1996-02-01 | 1996-08-08 | Electric vehicle controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01675396A JP3345249B2 (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 電気車制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09215105A JPH09215105A (ja) | 1997-08-15 |
| JP3345249B2 true JP3345249B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=11925017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01675396A Expired - Lifetime JP3345249B2 (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 電気車制御装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3345249B2 (ja) |
| KR (1) | KR100213460B1 (ja) |
| AU (1) | AU691429B2 (ja) |
| DE (1) | DE69625456T2 (ja) |
| MX (1) | MX9602873A (ja) |
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| KR100758979B1 (ko) * | 2003-07-24 | 2007-09-14 | 현대중공업 주식회사 | 직류 전철용 회생 인버터 장치 및 그 제어방법 |
| WO2006080046A1 (ja) * | 2005-01-25 | 2006-08-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 電気車制御装置 |
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| EP2468563A1 (en) * | 2009-08-17 | 2012-06-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric vehicle and power conversion device |
| JP4869441B2 (ja) * | 2011-03-23 | 2012-02-08 | 三菱電機株式会社 | 電気車の電力変換装置 |
| JP4948657B2 (ja) * | 2011-03-23 | 2012-06-06 | 三菱電機株式会社 | 電気車の電力変換装置 |
| JP2011120475A (ja) * | 2011-03-23 | 2011-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車の電力変換装置 |
| ES2548679T3 (es) * | 2011-10-05 | 2015-10-20 | Bombardier Transportation Gmbh | Método y dispositivo para frenar vehículos ligados a una vía impulsados por motores de inducción |
| JP5523639B2 (ja) | 2012-01-12 | 2014-06-18 | 三菱電機株式会社 | 電気車制御装置 |
| CN105720830A (zh) * | 2014-12-02 | 2016-06-29 | 永济新时速电机电器有限责任公司 | 带母线电压接地保护分压采样电路的牵引变流器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS58154304A (ja) * | 1982-03-05 | 1983-09-13 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車の制動制御装置 |
| JPS59172902A (ja) * | 1983-03-17 | 1984-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車制御装置 |
| JPS6271404A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-04-02 | Toshiba Corp | 電気車用過電圧保護装置 |
| JPH0226203A (ja) * | 1988-07-12 | 1990-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車制御装置 |
| JPH05130707A (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-25 | Hitachi Ltd | 電気車用制御装置 |
-
1996
- 1996-02-01 JP JP01675396A patent/JP3345249B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-09 AU AU59422/96A patent/AU691429B2/en not_active Ceased
- 1996-07-19 MX MX9602873A patent/MX9602873A/es active IP Right Grant
- 1996-08-05 KR KR1019960032610A patent/KR100213460B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-08-08 EP EP96112835A patent/EP0787620B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-08 DE DE69625456T patent/DE69625456T2/de not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| KR100213460B1 (ko) | 1999-08-02 |
| MX9602873A (es) | 1997-08-30 |
| EP0787620A3 (en) | 1997-10-22 |
| DE69625456T2 (de) | 2003-10-23 |
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| JPH09215105A (ja) | 1997-08-15 |
| EP0787620B1 (en) | 2002-12-18 |
| DE69625456D1 (de) | 2003-01-30 |
| EP0787620A2 (en) | 1997-08-06 |
| KR970061609A (ko) | 1997-09-12 |
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