JP3512917B2 - 電気車の制御装置 - Google Patents
電気車の制御装置Info
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Description
動機を制御する電気車の制御装置に関する。
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。
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。
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。
〜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
示すブロック図。
成の一部を示す図。
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。
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 |
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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)
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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 |
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-
1995
- 1995-08-31 JP JP22382095A patent/JP3512917B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10840903B2 (en) | 2018-09-14 | 2020-11-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor module |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0970102A (ja) | 1997-03-11 |
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