JP3352888B2 - 交流電気車制御装置 - Google Patents
交流電気車制御装置Info
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- JP3352888B2 JP3352888B2 JP23988096A JP23988096A JP3352888B2 JP 3352888 B2 JP3352888 B2 JP 3352888B2 JP 23988096 A JP23988096 A JP 23988096A JP 23988096 A JP23988096 A JP 23988096A JP 3352888 B2 JP3352888 B2 JP 3352888B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源より変圧
器を介して給電されるＰＷＭコンバータを有する交流電
気車の制御装置に関する。
器を介して給電されるＰＷＭコンバータを有する交流電
気車の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】交流電気車の電源力率を改善する制御方
式として、交流電源周波数より高い周波数で交流電圧の
パルス幅変調制御を行う、ＰＷＭコンバータを用いる方
法が実用されている。ＰＷＭコンバータによれば、電源
力率を理想的な値“１”に制御することが出来るが、Ｐ
ＷＭ制御に起因する高調波電流が架線に流れ、このため
架線電圧に高調波電圧が発生する。この高調波電圧が、
時として、給電系統に接続されている他の機器に、有害
な作用を及ぼすことがある。その対策として、Ｅｌｅｋ
ｔｒｉｓｈｅ Ｂａｈｎｅｎ ９２（１９９４）１２
ｐ３１９−３２７には、電気車の受電側に高調波電流を
吸収するフィルタを接続する技術が開示されている。
式として、交流電源周波数より高い周波数で交流電圧の
パルス幅変調制御を行う、ＰＷＭコンバータを用いる方
法が実用されている。ＰＷＭコンバータによれば、電源
力率を理想的な値“１”に制御することが出来るが、Ｐ
ＷＭ制御に起因する高調波電流が架線に流れ、このため
架線電圧に高調波電圧が発生する。この高調波電圧が、
時として、給電系統に接続されている他の機器に、有害
な作用を及ぼすことがある。その対策として、Ｅｌｅｋ
ｔｒｉｓｈｅ Ｂａｈｎｅｎ ９２（１９９４）１２
ｐ３１９−３２７には、電気車の受電側に高調波電流を
吸収するフィルタを接続する技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来技術
では、高調波吸収用フィルタが電圧の高い（通常、２０
〜２５ｋＶ）受電側に設置されるため、高圧絶縁が必要
であり、フィルタ機器が大きくなる欠点があった。本発
明の課題は、上述の欠点に鑑み、小型軽量かつ高調波低
減に有効な交流電気車制御装置を提供することにある。
では、高調波吸収用フィルタが電圧の高い（通常、２０
〜２５ｋＶ）受電側に設置されるため、高圧絶縁が必要
であり、フィルタ機器が大きくなる欠点があった。本発
明の課題は、上述の欠点に鑑み、小型軽量かつ高調波低
減に有効な交流電気車制御装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、本発明は、変圧器の１次巻線を少なくとも２つ
以上に分割し、分割された１次巻線の間に高調波吸収用
巻線を配置し、該巻線の出力端にフィルタ回路を接続す
ることを特徴とする。さらに、高調波吸収用巻線を電気
車の補助機器の電源として使用することを特徴とするも
のである。
として、本発明は、変圧器の１次巻線を少なくとも２つ
以上に分割し、分割された１次巻線の間に高調波吸収用
巻線を配置し、該巻線の出力端にフィルタ回路を接続す
ることを特徴とする。さらに、高調波吸収用巻線を電気
車の補助機器の電源として使用することを特徴とするも
のである。
【０００５】本発明のように高調波吸収用巻線を配置す
れば、高調波吸収用巻線は１次巻線と磁気的に密に結合
するので、高調波吸収用巻線の出力端にフィルタ回路を
接続しても、１次巻線の両端にフィルタ回路を接続した
場合と、ほぼ等価な高調波吸収効果が得られる。これに
より、フィルタ機能の付加に伴う高圧絶縁の必要がなく
なり、フィルタ機器の小形軽量化が図れると共に、高調
波を効果的に低減することができる。
れば、高調波吸収用巻線は１次巻線と磁気的に密に結合
するので、高調波吸収用巻線の出力端にフィルタ回路を
接続しても、１次巻線の両端にフィルタ回路を接続した
場合と、ほぼ等価な高調波吸収効果が得られる。これに
より、フィルタ機能の付加に伴う高圧絶縁の必要がなく
なり、フィルタ機器の小形軽量化が図れると共に、高調
波を効果的に低減することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す交
流電気車制御装置の構成図である。交流電源に接続され
る交流架線１よりパンタグラフ２を介して電気車には電
力が供給される。そのパンタグラフ２と変圧器４の１次
巻線を分割した巻線４１１，４１２と車輪９が電気的に
接続される。変圧器４の２次側は、出力端にＰＷＭコン
バータ５１，５２がそれぞれ接続されるコンバータ用巻
線４２１，４２２と、出力端に冷暖房電源装置，制御電
源装置などの補助機器８が接続される補助機器用巻線４
３を備える。ＰＷＭコンバ−タ５１，５２の出力端には
それぞれＰＷＭインバータ６１，６２が接続され、ＰＷ
Ｍインバータ６１，６の出力端にはそれぞれ電気車を駆
動する駆動電動機７１，７２が接続される。ここまでは
従来の交流電気車制御装置の構成とほぼ同じである。
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す交
流電気車制御装置の構成図である。交流電源に接続され
る交流架線１よりパンタグラフ２を介して電気車には電
力が供給される。そのパンタグラフ２と変圧器４の１次
巻線を分割した巻線４１１，４１２と車輪９が電気的に
接続される。変圧器４の２次側は、出力端にＰＷＭコン
バータ５１，５２がそれぞれ接続されるコンバータ用巻
線４２１，４２２と、出力端に冷暖房電源装置，制御電
源装置などの補助機器８が接続される補助機器用巻線４
３を備える。ＰＷＭコンバ−タ５１，５２の出力端には
それぞれＰＷＭインバータ６１，６２が接続され、ＰＷ
Ｍインバータ６１，６の出力端にはそれぞれ電気車を駆
動する駆動電動機７１，７２が接続される。ここまでは
従来の交流電気車制御装置の構成とほぼ同じである。
【０００７】本発明による新たな実施は、変圧器４の１
次巻線４１１，４１２を少なくとも２つに分割してその
間に高調波吸収用巻線４４を設け、高調波吸収用巻線４
４の出力端子にフィルタコンデンサ３１と抵抗３２を接
続した点にある。これにより、高調波吸収用巻線４４
は、分割された２つの１次巻線の間に配置されているの
で、１次巻線との磁気結合が密となる。“磁気結合が
密”とは、該当する２つの巻線間の漏れインダクタンス
が小さいと云うことになる。反面、高調波吸収用巻線４
４は、２次巻線であるところのコンバータ用巻線４２
１，４２２とは離れているので、２次巻線との磁気結合
は疎になる。言い替えれば、高調波吸収用巻線４４と１
次巻線との間の漏れインダクタンスはきわめて小さく、
一方、高調波吸収用巻線４４と２次巻線間の漏れインダ
クタンスは大きくなる。したがって、高調波吸収用巻線
４４と１次巻線間の漏れインダクタンスが小さいので、
高調波吸収用巻線４４を設けて、その出力端にフィルタ
コンデンサ３１を接続してやれば、高調波吸収作用が得
られる。勿論、フィルタコンデンサの容量は、１次巻線
と高調波吸収用巻線４４の巻数比を考慮して換算した値
に設定しておくことは云うまでもない。抵抗３２は、有
害な共振現象を防ぐためのダンピング抵抗であり、場合
によっては必ずしも必須なものではない。なお、フィル
タコンデンサ３１の設計としては、高調波吸収用巻線４
４のインダクタンスをＬ、フィルタコンデンサ３１のキ
ャパシタンスをＣとすれば、 ｆｏ＝１／(２π√ＬＣ) なる共振周波数を持つ直列共振回路が形成されるので、
共振周波数ｆｏがＰＷＭコンバータの発生する高調波基
本周波数に一致するように、コンデンサ３１のキャパシ
タンスを設定してやれば、ＰＷＭコンバータの高調波成
分を効果的に吸収することができる。抵抗３２は、余分
な寄生振動を防ぐためのダンピング抵抗である。本実施
形態のような構成をとれば、高調波吸収用巻線４４の電
圧は、２次または補助電源用巻線と同レベルの低い電圧
（通常１ｋＶ前後乃至数１００Ｖ）に設定できるので、
フィルタコンデンサ３１や抵抗３２を高圧絶縁とする必
要がなく、装置を小形軽量にできる。
次巻線４１１，４１２を少なくとも２つに分割してその
間に高調波吸収用巻線４４を設け、高調波吸収用巻線４
４の出力端子にフィルタコンデンサ３１と抵抗３２を接
続した点にある。これにより、高調波吸収用巻線４４
は、分割された２つの１次巻線の間に配置されているの
で、１次巻線との磁気結合が密となる。“磁気結合が
密”とは、該当する２つの巻線間の漏れインダクタンス
が小さいと云うことになる。反面、高調波吸収用巻線４
４は、２次巻線であるところのコンバータ用巻線４２
１，４２２とは離れているので、２次巻線との磁気結合
は疎になる。言い替えれば、高調波吸収用巻線４４と１
次巻線との間の漏れインダクタンスはきわめて小さく、
一方、高調波吸収用巻線４４と２次巻線間の漏れインダ
クタンスは大きくなる。したがって、高調波吸収用巻線
４４と１次巻線間の漏れインダクタンスが小さいので、
高調波吸収用巻線４４を設けて、その出力端にフィルタ
コンデンサ３１を接続してやれば、高調波吸収作用が得
られる。勿論、フィルタコンデンサの容量は、１次巻線
と高調波吸収用巻線４４の巻数比を考慮して換算した値
に設定しておくことは云うまでもない。抵抗３２は、有
害な共振現象を防ぐためのダンピング抵抗であり、場合
によっては必ずしも必須なものではない。なお、フィル
タコンデンサ３１の設計としては、高調波吸収用巻線４
４のインダクタンスをＬ、フィルタコンデンサ３１のキ
ャパシタンスをＣとすれば、 ｆｏ＝１／(２π√ＬＣ) なる共振周波数を持つ直列共振回路が形成されるので、
共振周波数ｆｏがＰＷＭコンバータの発生する高調波基
本周波数に一致するように、コンデンサ３１のキャパシ
タンスを設定してやれば、ＰＷＭコンバータの高調波成
分を効果的に吸収することができる。抵抗３２は、余分
な寄生振動を防ぐためのダンピング抵抗である。本実施
形態のような構成をとれば、高調波吸収用巻線４４の電
圧は、２次または補助電源用巻線と同レベルの低い電圧
（通常１ｋＶ前後乃至数１００Ｖ）に設定できるので、
フィルタコンデンサ３１や抵抗３２を高圧絶縁とする必
要がなく、装置を小形軽量にできる。
【０００８】図２は、本発明の他の実施形態を示す。本
実施形態は、１次巻線を４１１，４１２，４１３の３つ
に分割し、これらの間に２つの高調波吸収用巻線４４
１，４４２を配置する。このようにすると、図１の実施
形態に比べ、更に１次巻線と高調波吸収用巻線間の磁気
結合が密となり、高調波吸収特性が改善される。
実施形態は、１次巻線を４１１，４１２，４１３の３つ
に分割し、これらの間に２つの高調波吸収用巻線４４
１，４４２を配置する。このようにすると、図１の実施
形態に比べ、更に１次巻線と高調波吸収用巻線間の磁気
結合が密となり、高調波吸収特性が改善される。
【０００９】図３は、本発明の他の実施形態を示す。本
実施形態は、高調波吸収用巻線４４を補助機器８の電源
とした実施形態である。このようにすれば、高調波吸収
巻線４４に補助機器電源巻線４３を兼用させることにな
り、専用の補助機器用の巻線４３を省略することがで
き、更に装置の小形軽量化が図れる。なお、以上説明し
た本発明の実施形態では、分割した１次巻線、ならびに
高調波吸収用巻線をそれぞれ直列に接続した場合を示し
たが、これは並列に接続してもよいことは勿論である。
実施形態は、高調波吸収用巻線４４を補助機器８の電源
とした実施形態である。このようにすれば、高調波吸収
巻線４４に補助機器電源巻線４３を兼用させることにな
り、専用の補助機器用の巻線４３を省略することがで
き、更に装置の小形軽量化が図れる。なお、以上説明し
た本発明の実施形態では、分割した１次巻線、ならびに
高調波吸収用巻線をそれぞれ直列に接続した場合を示し
たが、これは並列に接続してもよいことは勿論である。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高調波吸収巻線を配置することにより、変圧器の低圧側
にフィルタ回路を接続することができるので、フィルタ
機器を高圧絶縁する必要がなく、フィルタ機器を電気車
搭載に適した小形軽量なものにできると共に、受電側に
流出する高調波を効果的に低減できる。さらに、高調波
吸収巻線に補助機器電源巻線を兼用させることにより、
変圧器の巻線数を増やすことなく、装置の小形軽量化が
図れると共に、高調波を効果的に低減することができ
る。
高調波吸収巻線を配置することにより、変圧器の低圧側
にフィルタ回路を接続することができるので、フィルタ
機器を高圧絶縁する必要がなく、フィルタ機器を電気車
搭載に適した小形軽量なものにできると共に、受電側に
流出する高調波を効果的に低減できる。さらに、高調波
吸収巻線に補助機器電源巻線を兼用させることにより、
変圧器の巻線数を増やすことなく、装置の小形軽量化が
図れると共に、高調波を効果的に低減することができ
る。
【図１】本発明の一実施形態を示す交流電気車制御装置
の構成図である。
の構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す構成図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す構成図である。
１ 交流架線 ２ パンタグラフ ４ 変圧器 ８ 補助機器 ９ 車輪 ３１ フィルタコンデンサ ３２ ダンピング抵抗 ４１，４１１，４１２，４１３ １次巻線 ４３ 補助機器用巻線 ４４，４４１，４４２ 高調波吸収用巻線 ５１，５２ ＰＷＭコンバータ ６１，６２ ＰＷＭインバータ ７１，７２ 駆動電動機 ４２１，４２２ コンバータ用巻線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小澤 寛之 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式 会社日立製作所 水戸工場内 (72)発明者 井中 正一 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所 国分工場内 (72)発明者 柿沼 博彦 北海道札幌市中央区北11条西15丁目１番 １号 北海道旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 酒田 登己穂 北海道札幌市中央区北11条西15丁目１番 １号 北海道旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 佐藤 巌 北海道札幌市東区北５条東13丁目 北海 道旅客鉄道株式会社 植苗穂工場内 (72)発明者 井原 禎之 北海道札幌市東区北５条東13丁目 北海 道旅客鉄道株式会社 植苗穂工場内 (56)参考文献 特開 平２−119571（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 9/24 H01F 27/42 H01F 30/00
Claims (2)
- 【請求項１】 交流電源より変圧器を介して給電される
ＰＷＭコンバータを有する交流電気車制御装置におい
て、前記変圧器の１次巻線を少なくとも２つに分割し、
分割した１次巻線の間に高調波吸収用巻線を配置し、該
高調波吸収用巻線の出力端にコンデンサを接続したこと
を特徴とする交流電気車制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、高調波吸収用巻線を
電気車の補助機器の電源用巻線として兼用することを特
徴とする交流電気車制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23988096A JP3352888B2 (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 交流電気車制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23988096A JP3352888B2 (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 交流電気車制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1066203A JPH1066203A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3352888B2 true JP3352888B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=17051262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23988096A Expired - Lifetime JP3352888B2 (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 交流電気車制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3352888B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7602157B2 (en) | 2005-12-28 | 2009-10-13 | Flyback Energy, Inc. | Supply architecture for inductive loads |
| WO2009039305A2 (en) * | 2007-09-18 | 2009-03-26 | Flyback Energy, Inc. | Current waveform construction to generate ac power with low harmonic distortion from localized energy sources |
| WO2011082188A1 (en) | 2009-12-28 | 2011-07-07 | Flyback Energy Inc. | External field interaction motor |
| CA2785715A1 (en) | 2009-12-28 | 2011-07-28 | Paul M. Babcock | Controllable universal supply with reactive power management |
| JP2012079918A (ja) * | 2010-10-01 | 2012-04-19 | Showa Aircraft Ind Co Ltd | チョークコイル |
| KR101520599B1 (ko) * | 2015-04-03 | 2015-05-14 | 이영수 | 고조파 회생 변압기 |
| WO2018091098A1 (de) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | Epcos Schweiz Gmbh | Trenntransformator mit geringen unerwünschten resonanzen, energieübertrager mit trenntransformator und energieübertrager zur drahtlosen energieübertragung mit trenntransformator |
-
1996
- 1996-08-22 JP JP23988096A patent/JP3352888B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1066203A (ja) | 1998-03-06 |
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