JP3512917B2 - 電気車の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気車の駆動用電
動機を制御する電気車の制御装置に関する。
動機を制御する電気車の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気車を駆動する電動機の制御装
置としては、１車両に対して複数台の交流電動機を設
け、これら各交流電動機をそれぞれ対応する可変電圧可
変周波数インバータ（以下ＶＶＶＦインバータと称す）
装置により制御するようにしたものがある。
置としては、１車両に対して複数台の交流電動機を設
け、これら各交流電動機をそれぞれ対応する可変電圧可
変周波数インバータ（以下ＶＶＶＦインバータと称す）
装置により制御するようにしたものがある。
【０００３】従って、このようなＶＶＶＦインバータ装
置による交流電動機駆動の電気車においては、万一ＶＶ
ＶＦインバータ装置が故障した場合でも電気車を円滑に
走行できるように故障部位を速やかに主回路から切離
し、電気車を継続運転可能な構成にしておく必要があ
る。
置による交流電動機駆動の電気車においては、万一ＶＶ
ＶＦインバータ装置が故障した場合でも電気車を円滑に
走行できるように故障部位を速やかに主回路から切離
し、電気車を継続運転可能な構成にしておく必要があ
る。
【０００４】図５はＶＶＶＦインバータ装置により制御
される交流電動機として三相誘導電動機駆動の電気車の
代表的な主回路構成例を示すものである。図５に示すよ
うに、直流架線からパンタグラフ１を介して集電された
直流電力はその入出力を行う断流器２、充電抵抗７を並
列接続した充電投入接触器８、フィルタリアクトル９を
通してそれぞれ並列接続された４個のＶＶＶＦインバー
タ装置３ａ〜３ｄに入力され、これら各ＶＶＶＦインバ
ータ装置３ａ〜３ｄは直流電力を可変電圧可変周波数の
交流電力に変換して三相誘導電動機５ａ〜５ｄに供給す
るようにしている。
される交流電動機として三相誘導電動機駆動の電気車の
代表的な主回路構成例を示すものである。図５に示すよ
うに、直流架線からパンタグラフ１を介して集電された
直流電力はその入出力を行う断流器２、充電抵抗７を並
列接続した充電投入接触器８、フィルタリアクトル９を
通してそれぞれ並列接続された４個のＶＶＶＦインバー
タ装置３ａ〜３ｄに入力され、これら各ＶＶＶＦインバ
ータ装置３ａ〜３ｄは直流電力を可変電圧可変周波数の
交流電力に変換して三相誘導電動機５ａ〜５ｄに供給す
るようにしている。
【０００５】この場合、各ＶＶＶＦインバータ装置３ａ
〜３ｄの入力側には故障時に個別に開放するための主回
路開放スイッチ６ａ〜６ｄが設けられている。上記各Ｖ
ＶＶＦインバータ装置３ａ〜３ｄは、自己消弧形半導体
素子、例えばＧＴＯサイリスタやＩＧＢＴが使用され、
これらにより三相ブッジ回路を構成して任意のタイミン
グで導通、非導通状態に制御可能になっている。また、
三相ブッジ回路の入力側にはフィルタコンデンサ１０が
設けられている。
〜３ｄの入力側には故障時に個別に開放するための主回
路開放スイッチ６ａ〜６ｄが設けられている。上記各Ｖ
ＶＶＦインバータ装置３ａ〜３ｄは、自己消弧形半導体
素子、例えばＧＴＯサイリスタやＩＧＢＴが使用され、
これらにより三相ブッジ回路を構成して任意のタイミン
グで導通、非導通状態に制御可能になっている。また、
三相ブッジ回路の入力側にはフィルタコンデンサ１０が
設けられている。
【０００６】図４はかかる主回路構成の各ＶＶＶＦイン
バータ装置３ａ〜３ｄを制御すると共に、その故障時に
主回路開放スイッチ６ａ〜６ｄを開放制御する電気車の
制御装置のブロック図を示すものである。
バータ装置３ａ〜３ｄを制御すると共に、その故障時に
主回路開放スイッチ６ａ〜６ｄを開放制御する電気車の
制御装置のブロック図を示すものである。
【０００７】図４に示すように各ＶＶＶＦインバータ装
置３ａ〜３ｄに対応するインバータ制御装置４ａ〜４ｄ
は、各ＶＶＶＦインバータ装置３ａ〜３ｄにそれぞれ設
けられているセンサ等からの情報と誘導電動機５ａ〜５
ｄの回転数情報によりインバータ周波数、さらにモータ
電圧を演算し、ＶＶＶＦインバータ装置３ａ〜３ｄを制
御するインバータゲート制御部１４を有し、さらにＶＶ
ＶＦインバータ装置３ａ〜３ｄの故障時に入力される信
号により故障を検出する故障検出部１１、この故障検出
部１１より故障検出信号が入力されると例えば運転室の
指令制御部１５にその旨を表示する故障表示制御部１２
及び指令制御部１５より出される開放指令により主回路
開放スイッチ６ａ〜６ｄを開放制御する開放条件制御部
１３を備えている。
置３ａ〜３ｄに対応するインバータ制御装置４ａ〜４ｄ
は、各ＶＶＶＦインバータ装置３ａ〜３ｄにそれぞれ設
けられているセンサ等からの情報と誘導電動機５ａ〜５
ｄの回転数情報によりインバータ周波数、さらにモータ
電圧を演算し、ＶＶＶＦインバータ装置３ａ〜３ｄを制
御するインバータゲート制御部１４を有し、さらにＶＶ
ＶＦインバータ装置３ａ〜３ｄの故障時に入力される信
号により故障を検出する故障検出部１１、この故障検出
部１１より故障検出信号が入力されると例えば運転室の
指令制御部１５にその旨を表示する故障表示制御部１２
及び指令制御部１５より出される開放指令により主回路
開放スイッチ６ａ〜６ｄを開放制御する開放条件制御部
１３を備えている。
【０００８】このような構成の電気車の制御装置におい
て、例えばＶＶＶＦインバータ装置３ａに故障が起きる
と、このＶＶＶＦインバータ装置３ａからの信号をイン
バータ制御装置４ａの故障検出部１１にて検出し、故障
表示制御部１２により運転指令室の指令制御部１５に表
示を行う。そして、指令制御部１５よりインバータ制御
装置４ａの開放条件制御部１３に開放指令が入力される
と、この開放条件制御部１３は故障部位の開放スイッチ
６ａを開放する。その後、残されたＶＶＶＦインバータ
装置３ｂ〜３ｄはインバータ制御装置４ｂ〜４ｄにより
運転が再開され、運転の冗長性を拡大している。
て、例えばＶＶＶＦインバータ装置３ａに故障が起きる
と、このＶＶＶＦインバータ装置３ａからの信号をイン
バータ制御装置４ａの故障検出部１１にて検出し、故障
表示制御部１２により運転指令室の指令制御部１５に表
示を行う。そして、指令制御部１５よりインバータ制御
装置４ａの開放条件制御部１３に開放指令が入力される
と、この開放条件制御部１３は故障部位の開放スイッチ
６ａを開放する。その後、残されたＶＶＶＦインバータ
装置３ｂ〜３ｄはインバータ制御装置４ｂ〜４ｄにより
運転が再開され、運転の冗長性を拡大している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電気車の制
御装置を車両に搭載するには、車両の外形、スペース、
質量に制約があることから、特に小形軽量であることが
要求され、また経済性からも部品数の低減が必要であ
る。
御装置を車両に搭載するには、車両の外形、スペース、
質量に制約があることから、特に小形軽量であることが
要求され、また経済性からも部品数の低減が必要であ
る。
【００１０】しかし、上述した構成の電気車の制御装置
では、ＶＶＶＦインバータ装置の故障時に各ＶＶＶＦイ
ンバータ装置３ａ〜３ｄの入力側にそれぞれ設けられた
主回路開放スイッチ６ａ〜６ｄを開放するようにしてい
るため、これら主回路開放スイッチ６ａ〜６ｄの占める
設置スペースが必要となるばかりでなく、重量的にも経
済的にも問題がある。
では、ＶＶＶＦインバータ装置の故障時に各ＶＶＶＦイ
ンバータ装置３ａ〜３ｄの入力側にそれぞれ設けられた
主回路開放スイッチ６ａ〜６ｄを開放するようにしてい
るため、これら主回路開放スイッチ６ａ〜６ｄの占める
設置スペースが必要となるばかりでなく、重量的にも経
済的にも問題がある。
【００１１】特に、標準的なインバータ装置において
は、例えば１モータ車に４台のインバータ装置で構成さ
れ、１編成に６両のモータ車がある場合は２４台のイン
バータ装置から構成されることから、１台のインバータ
装置の重量的、空間的、経済的に与える影響は大きい。
は、例えば１モータ車に４台のインバータ装置で構成さ
れ、１編成に６両のモータ車がある場合は２４台のイン
バータ装置から構成されることから、１台のインバータ
装置の重量的、空間的、経済的に与える影響は大きい。
【００１２】また、故障条件に関係なく主回路開放スイ
ッチ６ａ〜６ｄにより主回路を開放しているため、電気
車を継続運転できる場合でもＶＶＶＦインバータ装置へ
の電力供給を停止しなければならないという問題があ
る。
ッチ６ａ〜６ｄにより主回路を開放しているため、電気
車を継続運転できる場合でもＶＶＶＦインバータ装置へ
の電力供給を停止しなければならないという問題があ
る。
【００１３】本発明は上記のような問題点を解消し、重
量的、空間的、経済的に優れ、且つインバータ装置が故
障しても故障部位を速やかに開放して電気車を継続運転
することができる電気車の制御装置を提供することを目
的とする。
量的、空間的、経済的に優れ、且つインバータ装置が故
障しても故障部位を速やかに開放して電気車を継続運転
することができる電気車の制御装置を提供することを目
的とする。
【００１４】
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により電気車の制御装置を
構成する。請求項１に対応する発明は、複数台の駆動用
交流電動機をそれぞれ対応する自己消弧形半導体素子を
用いた可変電圧可変周波数インバータ装置（ＶＶＶＦイ
ンバータ装置）により個別に制御する電気車の制御装置
において、前記ＶＶＶＦインバータ装置のゲート制御部
の電源異常による故障を検出する故障検出手段と、この
故障検出手段により前記ゲート制御部の電源異常による
故障が検出されると各ＶＶＶＦインバータ装置の自己消
弧形半導体素子にゲートオフ指令を与えると共に、各Ｖ
ＶＶＦインバータ装置に直流電力を供給する直流電源を
遮断する開放制御手段を備える。
成するため、次のような手段により電気車の制御装置を
構成する。請求項１に対応する発明は、複数台の駆動用
交流電動機をそれぞれ対応する自己消弧形半導体素子を
用いた可変電圧可変周波数インバータ装置（ＶＶＶＦイ
ンバータ装置）により個別に制御する電気車の制御装置
において、前記ＶＶＶＦインバータ装置のゲート制御部
の電源異常による故障を検出する故障検出手段と、この
故障検出手段により前記ゲート制御部の電源異常による
故障が検出されると各ＶＶＶＦインバータ装置の自己消
弧形半導体素子にゲートオフ指令を与えると共に、各Ｖ
ＶＶＦインバータ装置に直流電力を供給する直流電源を
遮断する開放制御手段を備える。
【００１６】請求項２に対応する発明は、複数台の駆動
用交流電動機をそれぞれ対応する自己消弧形半導体素子
を用いた可変電圧可変周波数インバータ装置（ＶＶＶＦ
インバータ装置）により個別に制御する電気車の制御装
置において、前記ＶＶＶＦインバータ装置の自己消弧形
半導体素子の短絡故障を検出する故障検出手段と、この
故障検出手段により検出される自己消弧形半導体素子の
短絡故障が上下アームの何れかの短絡故障の場合には短
絡故障の発生したＶＶＶＦインバータ装置を開放し、残
りのＶＶＶＦインバータ装置の運転を継続させる開放制
御手段とを備える。
用交流電動機をそれぞれ対応する自己消弧形半導体素子
を用いた可変電圧可変周波数インバータ装置（ＶＶＶＦ
インバータ装置）により個別に制御する電気車の制御装
置において、前記ＶＶＶＦインバータ装置の自己消弧形
半導体素子の短絡故障を検出する故障検出手段と、この
故障検出手段により検出される自己消弧形半導体素子の
短絡故障が上下アームの何れかの短絡故障の場合には短
絡故障の発生したＶＶＶＦインバータ装置を開放し、残
りのＶＶＶＦインバータ装置の運転を継続させる開放制
御手段とを備える。
【００１７】請求項３に対応する発明は、複数台の駆動
用交流電動機をそれぞれ対応する自己消弧形半導体素子
を用いた可変電圧可変周波数インバータ装置（ＶＶＶＦ
インバータ装置）により個別に制御する電気車の制御装
置において、前記ＶＶＶＦインバータ装置の自己消弧形
半導体素子の短絡故障を検出する故障検出手段と、この
故障検出手段により検出される自己消弧形半導体素子の
短絡故障が上下アームのいずれかが短絡故障の場合には
短絡故障の発生したＶＶＶＦインバータ装置を開放し、
両アームの短絡故障の場合には該ＶＶＶＦインバータ装
置の入力側に有するフィルタコンデンサを充電し、充電
不良のとき全てのＶＶＶＦインバータ装置を開放すると
共に、各ＶＶＶＦインバータ装置に直流電力を供給する
直流電源を遮断する開放制御手段とを備える。
用交流電動機をそれぞれ対応する自己消弧形半導体素子
を用いた可変電圧可変周波数インバータ装置（ＶＶＶＦ
インバータ装置）により個別に制御する電気車の制御装
置において、前記ＶＶＶＦインバータ装置の自己消弧形
半導体素子の短絡故障を検出する故障検出手段と、この
故障検出手段により検出される自己消弧形半導体素子の
短絡故障が上下アームのいずれかが短絡故障の場合には
短絡故障の発生したＶＶＶＦインバータ装置を開放し、
両アームの短絡故障の場合には該ＶＶＶＦインバータ装
置の入力側に有するフィルタコンデンサを充電し、充電
不良のとき全てのＶＶＶＦインバータ装置を開放すると
共に、各ＶＶＶＦインバータ装置に直流電力を供給する
直流電源を遮断する開放制御手段とを備える。
【００１８】請求項４に対応する発明は、複数台の駆動
用交流電動機をそれぞれ対応する可変電圧可変周波数イ
ンバータ装置（ＶＶＶＦインバータ装置）により個別に
制御する電気車の制御装置において、前記ＶＶＶＦイン
バータ装置の故障を検出すると共に、その故障の種別を
判別する故障検出手段と、この故障検出手段により故障
が検出されるとその故障の種別に応じて開放条件が成立
しているか否かを判定し、成立していれば前記ＶＶＶＦ
インバータ装置を個別に開放するか、全てを開放するか
を決定する故障条件制御手段と、この故障条件制御手段
により個別の開放と決定されると該故障が検出されたＶ
ＶＶＦインバータ装置のスイッチング素子にゲートオフ
指令を与えて該ＶＶＶＦインバータ装置を休止状態とす
るゲートオフ制御手段と、前記故障条件制御手段により
前記ＶＶＶＦインバータ装置の全てを開放すると決定さ
れると各ＶＶＶＦインバータ装置を開放すると共に、各
ＶＶＶＦインバータ装置に直流電力を供給する直流電源
を遮断する開放制御手段とを備える。
用交流電動機をそれぞれ対応する可変電圧可変周波数イ
ンバータ装置（ＶＶＶＦインバータ装置）により個別に
制御する電気車の制御装置において、前記ＶＶＶＦイン
バータ装置の故障を検出すると共に、その故障の種別を
判別する故障検出手段と、この故障検出手段により故障
が検出されるとその故障の種別に応じて開放条件が成立
しているか否かを判定し、成立していれば前記ＶＶＶＦ
インバータ装置を個別に開放するか、全てを開放するか
を決定する故障条件制御手段と、この故障条件制御手段
により個別の開放と決定されると該故障が検出されたＶ
ＶＶＦインバータ装置のスイッチング素子にゲートオフ
指令を与えて該ＶＶＶＦインバータ装置を休止状態とす
るゲートオフ制御手段と、前記故障条件制御手段により
前記ＶＶＶＦインバータ装置の全てを開放すると決定さ
れると各ＶＶＶＦインバータ装置を開放すると共に、各
ＶＶＶＦインバータ装置に直流電力を供給する直流電源
を遮断する開放制御手段とを備える。
【００１９】
【００２０】上記請求項１に対応する発明の電気車の制
御装置にあっては、ＶＶＶＦインバータ装置のゲート制
御部の電源異常による故障が検出されると、各ＶＶＶＦ
インバータ装置の自己消弧形半導体素子のゲート出力を
オフ状態にして故障部位が開放されると共に、各ＶＶＶ
Ｆインバータ装置に直流電力を供給する直流電源が遮断
されるので、上記回路開放用の単位スイッチが不要にな
ると共に、自己消弧形半導体素子の破損を防止すること
ができる。
御装置にあっては、ＶＶＶＦインバータ装置のゲート制
御部の電源異常による故障が検出されると、各ＶＶＶＦ
インバータ装置の自己消弧形半導体素子のゲート出力を
オフ状態にして故障部位が開放されると共に、各ＶＶＶ
Ｆインバータ装置に直流電力を供給する直流電源が遮断
されるので、上記回路開放用の単位スイッチが不要にな
ると共に、自己消弧形半導体素子の破損を防止すること
ができる。
【００２１】上記請求項２に対応する発明の電気車の制
御装置にあっては、ＶＶＶＦインバータ装置の自己消弧
形素子の短絡故障が検出されると、短絡故障の発生して
いるＶＶＶＦインバータ装置が開放されるので、上下ア
ームのいずれか一方が短絡しているときにはＶＶＶＦイ
ンバータ装置により継続運転を行うことが可能となる。
御装置にあっては、ＶＶＶＦインバータ装置の自己消弧
形素子の短絡故障が検出されると、短絡故障の発生して
いるＶＶＶＦインバータ装置が開放されるので、上下ア
ームのいずれか一方が短絡しているときにはＶＶＶＦイ
ンバータ装置により継続運転を行うことが可能となる。
【００２２】上記請求項３に対応する発明の電気車の制
御装置にあっては、ＶＶＶＦインバータ装置の自己消弧
形素子の短絡故障が検出されると、該ＶＶＶＦインバー
タ装置の入力側に有するフィルタコンデンサを充電し、
充電不良のとき各ＶＶＶＦインバータ装置を開放すると
共に、各ＶＶＶＦインバータ装置に直流電源が遮断され
るので、健全なＶＶＶＦインバータ装置に与える短絡故
障による影響がない。
御装置にあっては、ＶＶＶＦインバータ装置の自己消弧
形素子の短絡故障が検出されると、該ＶＶＶＦインバー
タ装置の入力側に有するフィルタコンデンサを充電し、
充電不良のとき各ＶＶＶＦインバータ装置を開放すると
共に、各ＶＶＶＦインバータ装置に直流電源が遮断され
るので、健全なＶＶＶＦインバータ装置に与える短絡故
障による影響がない。
【００２３】上記請求項４に対応する発明の電気車の制
御装置にあっては、ＶＶＶＦインバータ装置が故障して
も、その故障種別に応じて故障しているＶＶＶＦインバ
ータ装置を開放するか、各ＶＶＶＦインバータ装置を開
放するかを決定し、故障条件に応じて故障部位を開放す
るようにしているので、開放方法に冗長性を持たせるこ
とができ、電気車の運転を継続することが可能となる。
御装置にあっては、ＶＶＶＦインバータ装置が故障して
も、その故障種別に応じて故障しているＶＶＶＦインバ
ータ装置を開放するか、各ＶＶＶＦインバータ装置を開
放するかを決定し、故障条件に応じて故障部位を開放す
るようにしているので、開放方法に冗長性を持たせるこ
とができ、電気車の運転を継続することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明を適用した場合のＶＶ
ＶＦインバータ装置により制御される交流電動機として
三相誘導電動機駆動の電気車の代表的な主回路構成例を
示すもので、図５と同一部品には同一符号を付してあ
る。
参照して説明する。図１は本発明を適用した場合のＶＶ
ＶＦインバータ装置により制御される交流電動機として
三相誘導電動機駆動の電気車の代表的な主回路構成例を
示すもので、図５と同一部品には同一符号を付してあ
る。
【００２５】図１に示すように、直流架線からパンタグ
ラフ１を介して集電された直流電力はその入出力を行う
断流器２、充電抵抗７を並列接続した充電投入接触器
８、フィルタリアクトル９を通してそれぞれ並列接続さ
れた４個のＶＶＶＦインバータ装置３ａ〜３ｄに入力さ
れ、これら各ＶＶＶＦインバータ装置３ａ〜３ｄは直流
電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して三相誘
導電動機５ａ〜５ｄに供給するようにしている。
ラフ１を介して集電された直流電力はその入出力を行う
断流器２、充電抵抗７を並列接続した充電投入接触器
８、フィルタリアクトル９を通してそれぞれ並列接続さ
れた４個のＶＶＶＦインバータ装置３ａ〜３ｄに入力さ
れ、これら各ＶＶＶＦインバータ装置３ａ〜３ｄは直流
電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して三相誘
導電動機５ａ〜５ｄに供給するようにしている。
【００２６】上記各ＶＶＶＦインバータ装置３ａ〜３ｄ
は、自己消弧形半導体素子、例えばＧＴＯサイリスタや
ＩＧＢＴが使用され、これらにより三相ブッジ回路を構
成して任意のタイミングで導通、非導通状態に制御可能
になっている。また、三相ブッジ回路の入力側にはフィ
ルタコンデンサ１０が設けられている。
は、自己消弧形半導体素子、例えばＧＴＯサイリスタや
ＩＧＢＴが使用され、これらにより三相ブッジ回路を構
成して任意のタイミングで導通、非導通状態に制御可能
になっている。また、三相ブッジ回路の入力側にはフィ
ルタコンデンサ１０が設けられている。
【００２７】図２は本発明による電気車の制御装置の構
成例を示すブロック図であり、図４と同一部分には同一
符号を付して説明する。なお、ＶＶＶＦインバータ装置
３ａ〜３ｄを制御するインバータケート制御部について
は省略してある。
成例を示すブロック図であり、図４と同一部分には同一
符号を付して説明する。なお、ＶＶＶＦインバータ装置
３ａ〜３ｄを制御するインバータケート制御部について
は省略してある。
【００２８】図２に示すように各ＶＶＶＦインバータ装
置３ａ〜３ｄに対応するインバータ制御装置４ａ〜４ｄ
は、故障検出部１１，故障表示制御部１２、開放条件制
御部１３、ＯＲゲート１６、ゲートオフ制御部１７及び
１車開放制御部１８から構成されている。
置３ａ〜３ｄに対応するインバータ制御装置４ａ〜４ｄ
は、故障検出部１１，故障表示制御部１２、開放条件制
御部１３、ＯＲゲート１６、ゲートオフ制御部１７及び
１車開放制御部１８から構成されている。
【００２９】ここで、故障検出部１１はＶＶＶＦインバ
ータ装置３ａ〜３ｄの故障時に入力される信号により故
障を検出すると共に故障の種別を判別する。故障表示制
御部１２は故障検出部１１より故障検出信号が入力され
ると例えば運転室の指令制御部１５に故障条件信号を出
力する。
ータ装置３ａ〜３ｄの故障時に入力される信号により故
障を検出すると共に故障の種別を判別する。故障表示制
御部１２は故障検出部１１より故障検出信号が入力され
ると例えば運転室の指令制御部１５に故障条件信号を出
力する。
【００３０】また、開放条件制御部１３は故障検出部１
１より故障検出信号が入力され、且つ指令制御部１５よ
り開放指令が与えられると故障種別によりＶＶＶＦイン
バータ装置毎に開放するか、１車両全てのＶＶＶＦイン
バータ装置を開放するかを決定して開放条件信号を出力
する。ゲートオフ制御部１７は開放条件制御部１３によ
りＶＶＶＦインバータ装置毎の開放か、又は１車両全て
のＶＶＶＦインバータ装置の開放が決定され、その開放
条件信号が入力されるとＶＶＶＦインバータ装置にゲー
トオフ指令を出力する。
１より故障検出信号が入力され、且つ指令制御部１５よ
り開放指令が与えられると故障種別によりＶＶＶＦイン
バータ装置毎に開放するか、１車両全てのＶＶＶＦイン
バータ装置を開放するかを決定して開放条件信号を出力
する。ゲートオフ制御部１７は開放条件制御部１３によ
りＶＶＶＦインバータ装置毎の開放か、又は１車両全て
のＶＶＶＦインバータ装置の開放が決定され、その開放
条件信号が入力されるとＶＶＶＦインバータ装置にゲー
トオフ指令を出力する。
【００３１】さらに、１車開放制御部１８は開放条件制
御部１３により１車両全てのＶＶＶＦインバータ装置の
開放が決定され、その開放条件信号が入力されると断流
器２に開放指令を与えると共に、他のインバータ制御装
置に対しても１車開放指令を与える。ＯＲゲート１６は
他のインバータ制御装置の１車開放制御部１８より出力
される１車開放指令の論理和をとって自インバータ制御
装置の１車開放制御部１８に入力すると共に、ゲートオ
フ制御部１７に入力する。
御部１３により１車両全てのＶＶＶＦインバータ装置の
開放が決定され、その開放条件信号が入力されると断流
器２に開放指令を与えると共に、他のインバータ制御装
置に対しても１車開放指令を与える。ＯＲゲート１６は
他のインバータ制御装置の１車開放制御部１８より出力
される１車開放指令の論理和をとって自インバータ制御
装置の１車開放制御部１８に入力すると共に、ゲートオ
フ制御部１７に入力する。
【００３２】一方、指令制御部１５は各インバータ制御
装置４ａ〜４ｄの故障表示制御部１１２より故障条件信
号が入力されると、その種別に応じた故障内容を表示す
ると共に開放指令を出力し、また故障したＶＶＶＦイン
バータ装置の開放により他の健全なＶＶＶＦインバータ
装置の運転が再開されると開放条件制御部１３にリセッ
ト指令を出力する。
装置４ａ〜４ｄの故障表示制御部１１２より故障条件信
号が入力されると、その種別に応じた故障内容を表示す
ると共に開放指令を出力し、また故障したＶＶＶＦイン
バータ装置の開放により他の健全なＶＶＶＦインバータ
装置の運転が再開されると開放条件制御部１３にリセッ
ト指令を出力する。
【００３３】次に上記のように構成された電気車の制御
装置の作用について述べる。いま、インバータ制御装置
４ａ〜４ｄのインバータ制御部によりＶＶＶＦインバー
タ装置３ａ〜３ｄが個別に制御されているとき、例えば
ＶＶＶＦインバータ装置３ａが故障すると、このＶＶＶ
Ｆインバータ装置３ａからインバータ制御装置４ａの故
障検出部１１に故障信号が入力される。この故障検出部
１１では故障の種別を判別し、その故障判別信号を故障
表示制御部１２を通して指令制御部１５に与えると、こ
の指令制御部１５は故障条件を表示すると共に、開放指
令を開放条件制御部１３に与える。
装置の作用について述べる。いま、インバータ制御装置
４ａ〜４ｄのインバータ制御部によりＶＶＶＦインバー
タ装置３ａ〜３ｄが個別に制御されているとき、例えば
ＶＶＶＦインバータ装置３ａが故障すると、このＶＶＶ
Ｆインバータ装置３ａからインバータ制御装置４ａの故
障検出部１１に故障信号が入力される。この故障検出部
１１では故障の種別を判別し、その故障判別信号を故障
表示制御部１２を通して指令制御部１５に与えると、こ
の指令制御部１５は故障条件を表示すると共に、開放指
令を開放条件制御部１３に与える。
【００３４】すると、この開放条件制御部１３は故障検
出部１１より入力される故障判別信号に基づいて開放条
件が成立しているか否かを判定し、成立していればＶＶ
ＶＦインバータ装置毎に開放するか、４台のＶＶＶＦイ
ンバータ装置を全て開放（１車両開放）するかを決定
し、ＶＶＶＦインバータ装置３ａの開放の場合はゲート
オフ制御部１７よりゲートオフ指令をＶＶＶＦインバー
タ装置３ａに与えてオフ状態とし、ＶＶＶＦインバータ
装置３ａを休止状態とする。
出部１１より入力される故障判別信号に基づいて開放条
件が成立しているか否かを判定し、成立していればＶＶ
ＶＦインバータ装置毎に開放するか、４台のＶＶＶＦイ
ンバータ装置を全て開放（１車両開放）するかを決定
し、ＶＶＶＦインバータ装置３ａの開放の場合はゲート
オフ制御部１７よりゲートオフ指令をＶＶＶＦインバー
タ装置３ａに与えてオフ状態とし、ＶＶＶＦインバータ
装置３ａを休止状態とする。
【００３５】ところで、ゲートオフ制御部１７によりＶ
ＶＶＦインバータ装置３ａをゲートオフ状態にて開放す
ると、ＶＶＶＦインバータ装置３ａは主回路開放用の単
位スイッチがないため、開放状態でも自己消弧形半導体
素子には直流電圧が印加される。そして、図示していな
いがＶＶＶＦインバータ装置３ａ内に有する自己消弧形
半導体素子に与えるゲート信号を増幅するアンプの制御
電源が異常になると、自己消弧形半導体素子を駆動でき
なくなり、半導体素子を破壊してしまうことがある。
ＶＶＦインバータ装置３ａをゲートオフ状態にて開放す
ると、ＶＶＶＦインバータ装置３ａは主回路開放用の単
位スイッチがないため、開放状態でも自己消弧形半導体
素子には直流電圧が印加される。そして、図示していな
いがＶＶＶＦインバータ装置３ａ内に有する自己消弧形
半導体素子に与えるゲート信号を増幅するアンプの制御
電源が異常になると、自己消弧形半導体素子を駆動でき
なくなり、半導体素子を破壊してしまうことがある。
【００３６】このようなゲート制御部の電源異常を故障
検出部１１にて検出すると、開放条件制御部１３ではＶ
ＶＶＦインバータ装置３ａのゲートオフ指令だけでな
く、１車開放制御部１８により他のＶＶＶＦインバータ
装置３ｂ〜３ｄにもゲートオフ指令を出力すると共に、
断流器２を開放することで、４台のＶＶＶＦインバータ
装置３ａ〜３ｄに直流電圧が印加しないように１車両を
単位として開放動作させる。
検出部１１にて検出すると、開放条件制御部１３ではＶ
ＶＶＦインバータ装置３ａのゲートオフ指令だけでな
く、１車開放制御部１８により他のＶＶＶＦインバータ
装置３ｂ〜３ｄにもゲートオフ指令を出力すると共に、
断流器２を開放することで、４台のＶＶＶＦインバータ
装置３ａ〜３ｄに直流電圧が印加しないように１車両を
単位として開放動作させる。
【００３７】また、ＶＶＶＦインバータ装置３ａの自己
消弧形半導体素子が短絡故障した場合は、いくつかのモ
ードが考えられるが、保護動作的にＶＶＶＦインバータ
装置の自己消弧形半導体素子に電圧が印加できるか、で
きないかの２通りに代表される。
消弧形半導体素子が短絡故障した場合は、いくつかのモ
ードが考えられるが、保護動作的にＶＶＶＦインバータ
装置の自己消弧形半導体素子に電圧が印加できるか、で
きないかの２通りに代表される。
【００３８】そこで、この２通りの自己消弧形半導体素
子が上下アームのどちらからに故障した場合と直流短絡
のモードである上下アーム同時に故障した場合の２つの
モードについて説明する。
子が上下アームのどちらからに故障した場合と直流短絡
のモードである上下アーム同時に故障した場合の２つの
モードについて説明する。
【００３９】上下アームのどちらかの自己消弧形半導体
素子が故障した場合は、故障検出部１１により自己消弧
形半導体の故障によるアーム短絡を検出し、故障表示制
御部１２により故障条件を指令制御部１５に表示され
る。この故障表示により指令制御部１５は開放指令を出
力し、開放条件制御部１３に入力される。すると、この
開放条件制御部１３はアーム短絡による開放であること
を判別し、そのことをメモリに記憶する。この時メモリ
の記憶が１回目であれば、ゲートオフ制御部１７により
故障したＶＶＶＦインバータ装置３ａを開放すること
で、残されたＶＶＶＦインバータ装置３ｂ〜３ｄにて運
転を再開する。ここで、運転が再開されると指令制御部
１５からのリセット指令により開放条件制御部１３のメ
モリはクリアされる。
素子が故障した場合は、故障検出部１１により自己消弧
形半導体の故障によるアーム短絡を検出し、故障表示制
御部１２により故障条件を指令制御部１５に表示され
る。この故障表示により指令制御部１５は開放指令を出
力し、開放条件制御部１３に入力される。すると、この
開放条件制御部１３はアーム短絡による開放であること
を判別し、そのことをメモリに記憶する。この時メモリ
の記憶が１回目であれば、ゲートオフ制御部１７により
故障したＶＶＶＦインバータ装置３ａを開放すること
で、残されたＶＶＶＦインバータ装置３ｂ〜３ｄにて運
転を再開する。ここで、運転が再開されると指令制御部
１５からのリセット指令により開放条件制御部１３のメ
モリはクリアされる。
【００４０】次に自己消弧形半導体素子が上下アーム同
時に故障した場合は、ＶＶＶＦインバータ装置３ａの開
放までは上下アームのどちらかの自己消弧形半導体素子
が故障した時と同様に運転を再開しようとするが、上下
アームの自己消弧形半導体素子が同時に故障短絡し、再
度起動するときは図３に示すように断流器２をオンさせ
ることでパンタグラフ１から断流器２、充電抵抗７、フ
ィルタリアクトル９を介して、さらに自己消弧形半導体
素子３ａａ，３ａｂを介して短絡電流が流れるので、フ
ィルタコンデンサ１０は充電されない。
時に故障した場合は、ＶＶＶＦインバータ装置３ａの開
放までは上下アームのどちらかの自己消弧形半導体素子
が故障した時と同様に運転を再開しようとするが、上下
アームの自己消弧形半導体素子が同時に故障短絡し、再
度起動するときは図３に示すように断流器２をオンさせ
ることでパンタグラフ１から断流器２、充電抵抗７、フ
ィルタリアクトル９を介して、さらに自己消弧形半導体
素子３ａａ，３ａｂを介して短絡電流が流れるので、フ
ィルタコンデンサ１０は充電されない。
【００４１】この時、図１の故障検出部１１より充電不
良が検出され、故障表示制御部１２により指令制御部１
５へ表示されると共に、指令制御部１５からインバータ
制御装置４ａに開放指令が出される。すると、開放条件
制御部１３では前回のアーム短絡の動作がメモリに記憶
されているので、１車開放と判断し、１車開放制御部１
８により他のＶＶＶＦインバータ装置３ｂ〜３ｄもイン
バータゲートオフ動作させ、また断流器２の再起動を禁
止とすることで、４台のＶＶＶＦインバータ装置３ａ〜
３ｄに直流電圧を印加しないように１車両単位にて開放
する。
良が検出され、故障表示制御部１２により指令制御部１
５へ表示されると共に、指令制御部１５からインバータ
制御装置４ａに開放指令が出される。すると、開放条件
制御部１３では前回のアーム短絡の動作がメモリに記憶
されているので、１車開放と判断し、１車開放制御部１
８により他のＶＶＶＦインバータ装置３ｂ〜３ｄもイン
バータゲートオフ動作させ、また断流器２の再起動を禁
止とすることで、４台のＶＶＶＦインバータ装置３ａ〜
３ｄに直流電圧を印加しないように１車両単位にて開放
する。
【００４２】なお、本発明は上記し、且つ図面に示す実
施の形態に限定されることなく、その要旨を変更しない
範囲内で適宜変形して実施できることは勿論である。例
えば前述した実施の形態ではＶＶＶＦインバータ装置が
４台の場合について説明したが、本発明は個々のインバ
ータ装置にかかわっているいるため、対象となるインバ
ータ装置の数は任意である。
施の形態に限定されることなく、その要旨を変更しない
範囲内で適宜変形して実施できることは勿論である。例
えば前述した実施の形態ではＶＶＶＦインバータ装置が
４台の場合について説明したが、本発明は個々のインバ
ータ装置にかかわっているいるため、対象となるインバ
ータ装置の数は任意である。
【００４３】また、前述した実施の形態においては、車
両駆動用の誘導電動機を個別に制御するＶＶＶＦインバ
ータ装置として説明したが、補助電源用に個別に接続さ
れた静止形インバータ装置においても同様の効果が期待
できる。
両駆動用の誘導電動機を個別に制御するＶＶＶＦインバ
ータ装置として説明したが、補助電源用に個別に接続さ
れた静止形インバータ装置においても同様の効果が期待
できる。
【００４４】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、電気
車の駆動用電動機を制御する電気車において、インバー
タ装置が故障したときにその故障条件により故障部位の
開放の仕方に冗長性を持たせて電気車の運転を継続可能
とし、また主回路ようの開放スイッチを使用しないこと
で、重量的、空間的、経済的にも優れた電気車の制御装
置を提供することができる。
車の駆動用電動機を制御する電気車において、インバー
タ装置が故障したときにその故障条件により故障部位の
開放の仕方に冗長性を持たせて電気車の運転を継続可能
とし、また主回路ようの開放スイッチを使用しないこと
で、重量的、空間的、経済的にも優れた電気車の制御装
置を提供することができる。
【図１】本発明を適用した場合のＶＶＶＦインバータ装
置により制御される交流電動機として三相誘導電動機駆
動の電気車の代表的な主回路構成例を示す回路図。
置により制御される交流電動機として三相誘導電動機駆
動の電気車の代表的な主回路構成例を示す回路図。
【図２】本発明による電気車の制御装置の実施の形態を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図３】同実施の形態の作用を説明するための主回路構
成の一部を示す図。
成の一部を示す図。
【図４】従来の電気車の制御装置を示すブロック図。
【図５】従来の電気車の主回路構成を示す回路図。
１……パンタグラフ、２……断流器、３ａ〜３ｄ……Ｖ
ＶＶＦインバータ装置、３ａａ，３ａｂ……自己消弧形
半導体、４ａ〜４ｄ……インバータ制御装置、５ａ〜５
ｄ……誘導電動機、７……充電抵抗、８……充電抵抗接
触器、９……フィルタリアクトル、１０……フィルタコ
ンデンサ、１１……故障検出部、１２……故障表示制御
部、１３……故障条件制御部、１５……指令制御部、１
６……ＯＲケート、１７……ゲートオフ制御部、１８…
…１車開放制御部。
ＶＶＦインバータ装置、３ａａ，３ａｂ……自己消弧形
半導体、４ａ〜４ｄ……インバータ制御装置、５ａ〜５
ｄ……誘導電動機、７……充電抵抗、８……充電抵抗接
触器、９……フィルタリアクトル、１０……フィルタコ
ンデンサ、１１……故障検出部、１２……故障表示制御
部、１３……故障条件制御部、１５……指令制御部、１
６……ＯＲケート、１７……ゲートオフ制御部、１８…
…１車開放制御部。
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(56)参考文献 特開 平３−98401（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−122922（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−245274（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−209071（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−56507（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−80702（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−83948（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B60L 3/00
B60L 9/00 - 9/32
H02M 7/48
H02P 7/63 302
Claims (4)
- 【請求項１】 複数台の駆動用交流電動機をそれぞれ対
応する自己消弧形半導体素子を用いた可変電圧可変周波
数インバータ装置（ＶＶＶＦインバータ装置）により個
別に制御する電気車の制御装置において、 前記ＶＶＶＦインバータ装置のゲート制御部の電源異常
による故障を検出する故障検出手段と、この故障検出手
段により前記ゲート制御部の電源異常による故障が検出
されると各ＶＶＶＦインバータ装置の自己消弧形半導体
素子にゲートオフ指令を与えると共に、各ＶＶＶＦイン
バータ装置に直流電力を供給する直流電源を遮断する開
放制御手段を備えたことを特徴とする電気車の制御装
置。 - 【請求項２】 複数台の駆動用交流電動機をそれぞれ対
応する自己消弧形半導体素子を用いた可変電圧可変周波
数インバータ装置（ＶＶＶＦインバータ装置）により個
別に制御する電気車の制御装置において、 前記ＶＶＶＦインバータ装置の自己消弧形半導体素子の
短絡故障を検出する故障検出手段と、 この故障検出手段により検出される自己消弧形半導体素
子の短絡故障が上下アームの何れかの短絡故障の場合に
は短絡故障の発生したＶＶＶＦインバータ装置を開放
し、残りのＶＶＶＦインバータ装置の運転を継続させる
開放制御手段とを備えたことを特徴とする電気車の制御
装置。 - 【請求項３】 複数台の駆動用交流電動機をそれぞれ対
応する自己消弧形半導体素子を用いた可変電圧可変周波
数インバータ装置（ＶＶＶＦインバータ装置）により個
別に制御する電気車の制御装置において、 前記ＶＶＶＦインバータ装置の自己消弧形半導体素子の
短絡故障を検出する故障検出手段と、 この故障検出手段により検出される自己消弧形半導体素
子の短絡故障が上下アームのいずれかが短絡故障の場合
には短絡故障の発生したＶＶＶＦインバータ装置を開放
し、両アームの短絡故障の場合には該ＶＶＶＦインバー
タ装置の入力側に有するフィルタコンデンサを充電し、
充電不良のとき全てのＶＶＶＦインバータ装置を開放す
ると共に、各ＶＶＶＦインバータ装置に直流電力を供給
する直流電源を遮断する開放制御手段とを備えたことを
特徴とする電気車の制御装置。 - 【請求項４】複数台の駆動用交流電動機をそれぞれ対応
する可変電圧可変周波数インバータ装置（ＶＶＶＦイン
バータ装置）により個別に制御する電気車の制御装置に
おいて、 前記ＶＶＶＦインバータ装置の故障を検出すると共に、
その故障の種別を判別する故障検出手段と、 この故障検出手段により故障が検出されるとその故障の
種別に応じて開放条件が成立しているか否かを判定し、
成立していれば前記ＶＶＶＦインバータ装置を個別に開
放するか、全てを開放するかを決定する故障条件制御手
段と、 この故障条件制御手段により個別の開放と決定されると
該故障が検出されたＶＶＶＦインバータ装置のスイッチ
ング素子にゲートオフ指令を与えて該ＶＶＶＦインバー
タ装置を休止状態とするゲートオフ制御手段と、 前記故障条件制御手段により前記ＶＶＶＦインバータ装
置の全てを開放すると決定されると各ＶＶＶＦインバー
タ装置を開放すると共に、各ＶＶＶＦインバータ装置に
直流電力を供給する直流電源を遮断する開放制御手段と
を備えたことを特徴とする電気車の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22382095A JP3512917B2 (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 電気車の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22382095A JP3512917B2 (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 電気車の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0970102A JPH0970102A (ja) | 1997-03-11 |
| JP3512917B2 true JP3512917B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=16804243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22382095A Expired - Lifetime JP3512917B2 (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 電気車の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3512917B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10840903B2 (en) | 2018-09-14 | 2020-11-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor module |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001157487A (ja) * | 1999-11-26 | 2001-06-08 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機の制御装置 |
| KR100644747B1 (ko) * | 2005-02-18 | 2006-11-14 | 문원기 | 전동차용 부동전환 시스템 |
| KR100679723B1 (ko) * | 2005-03-04 | 2007-02-06 | 문원기 | 전동차용 팬터그래프 승강제어시스템 |
| JP4853004B2 (ja) * | 2005-12-08 | 2012-01-11 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池車 |
| WO2021001997A1 (ja) | 2019-07-04 | 2021-01-07 | 三菱電機株式会社 | 電気車駆動システム及び電気車制御装置の保護方法 |
-
1995
- 1995-08-31 JP JP22382095A patent/JP3512917B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10840903B2 (en) | 2018-09-14 | 2020-11-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor module |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0970102A (ja) | 1997-03-11 |
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