JP3535321B2 - 電気車の駆動装置 - Google Patents
電気車の駆動装置Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電化区間と直
流電化区間を通して運転する電気車の駆動装置に関す
る。
流電化区間を通して運転する電気車の駆動装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、交流電化区間と直流電化区間を通
して運転できる電気車（以下、交直両用電車という。）
の駆動装置としては変圧器、整流器と平滑リアクトル、
抵抗器及び直流電動機の組み合わせで適用されていた。
近来パワーエレクトロニクスの発展とともに抵抗器と直
流電動機の部分がＰＷＭインバータと誘導電動機に置き
換えられ、さらには、架線に流れる高調波電流の規制が
厳しくなりつつあることもあって整流器と平滑リアクト
ルの部分がＰＷＭコンバータに書き換えられている。
して運転できる電気車（以下、交直両用電車という。）
の駆動装置としては変圧器、整流器と平滑リアクトル、
抵抗器及び直流電動機の組み合わせで適用されていた。
近来パワーエレクトロニクスの発展とともに抵抗器と直
流電動機の部分がＰＷＭインバータと誘導電動機に置き
換えられ、さらには、架線に流れる高調波電流の規制が
厳しくなりつつあることもあって整流器と平滑リアクト
ルの部分がＰＷＭコンバータに書き換えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＰＷＭコンバータは原
理的に昇圧装置であり、ＰＷＭコンバータを安定して制
御するためにＰＷＭコンバータの出力電圧は交流入力電
圧の ２倍以上に設定される。一方、ＰＷＭインバータ
は、その入力電圧は直流区間走行時は、架線電圧を直接
印加するため、架線電圧が例えば1500Ｖならばこの1500
Ｖ入力で効率よく運転できることが要求される。したが
って、交直両用電車にＰＷＭコンバータを適用する場合
はＰＷＭコンバータの入力側の主変圧器の定格２次電圧
を1000Ｖ以下に設定する必要がある。
理的に昇圧装置であり、ＰＷＭコンバータを安定して制
御するためにＰＷＭコンバータの出力電圧は交流入力電
圧の ２倍以上に設定される。一方、ＰＷＭインバータ
は、その入力電圧は直流区間走行時は、架線電圧を直接
印加するため、架線電圧が例えば1500Ｖならばこの1500
Ｖ入力で効率よく運転できることが要求される。したが
って、交直両用電車にＰＷＭコンバータを適用する場合
はＰＷＭコンバータの入力側の主変圧器の定格２次電圧
を1000Ｖ以下に設定する必要がある。
【０００４】ところで、交流を直流に変換するＰＷＭコ
ンバータの代わりに整流器を適用する場合は、整流器を
位相制御すればその出力電圧は容易に低減できるため、
主変圧器の定格２次電圧は直流区間の定格電圧と同等か
それ以上に設定することができる。このため、ＰＷＭコ
ンバータを適用したシステムは整流器を適用したシステ
ムに比べて、主変圧器の２次電圧が低く、同じパワーを
得ようとする主変圧器の２次電流を増やさねばならず、
また、ＰＷＭコンバータの素子の電流容器も大きくとる
必要があり、主変圧器やＰＷＭコンバータの冷却強化の
ためシステムの外形及び質量が増大する問題点があっ
た。
ンバータの代わりに整流器を適用する場合は、整流器を
位相制御すればその出力電圧は容易に低減できるため、
主変圧器の定格２次電圧は直流区間の定格電圧と同等か
それ以上に設定することができる。このため、ＰＷＭコ
ンバータを適用したシステムは整流器を適用したシステ
ムに比べて、主変圧器の２次電圧が低く、同じパワーを
得ようとする主変圧器の２次電流を増やさねばならず、
また、ＰＷＭコンバータの素子の電流容器も大きくとる
必要があり、主変圧器やＰＷＭコンバータの冷却強化の
ためシステムの外形及び質量が増大する問題点があっ
た。
【０００５】そこで本発明は上述した問題点を解決する
ためになされたもので、交直両用電車の主変圧器の２次
電圧を高くとることができる電気車の駆動装置を提供す
ることを目的とする。
ためになされたもので、交直両用電車の主変圧器の２次
電圧を高くとることができる電気車の駆動装置を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題は、交流電圧又
は直流電圧を集電する集電器と、主変圧器で変圧された
交流電圧を直流電圧に変換し、中性点クランプ方式で構
成されたコンバータと、前記コンバータの出力端に接続
され、前記コンバータと同一の半導体素子を使用し、直
流電圧を交流電圧に変換する２台のインバータと、電気
車が交流区間を走行中は、前記集電器で集電された交流
電圧を前記主変圧器の１次側に供給し、前記電気車が直
流区間を走行中は、前記集電器で集電された直流電圧を
前記２台のインバータに供給するように切替える転換器
と、前記電気車が交流区間を走行中は、前記転換器の切
替動作に連動して、前記２台のインバータの入力側を直
列に接続して前記コンバータの出力端に接続し、前記電
気車が直流区間を走行中は、前記転換器の動作に連動し
て、前記２台のインバータそれぞれを前記集電器で集電
された直流電圧に対して並列に接続する接続手段とを有
し、前記電気車が交流区間を走行中の前記コンバータの
出力電圧を、前記電気車が直流区間を走行中に前記集電
器より集電される直流電圧の定格値の約２倍に制御する
ことにより達成することができる。
は直流電圧を集電する集電器と、主変圧器で変圧された
交流電圧を直流電圧に変換し、中性点クランプ方式で構
成されたコンバータと、前記コンバータの出力端に接続
され、前記コンバータと同一の半導体素子を使用し、直
流電圧を交流電圧に変換する２台のインバータと、電気
車が交流区間を走行中は、前記集電器で集電された交流
電圧を前記主変圧器の１次側に供給し、前記電気車が直
流区間を走行中は、前記集電器で集電された直流電圧を
前記２台のインバータに供給するように切替える転換器
と、前記電気車が交流区間を走行中は、前記転換器の切
替動作に連動して、前記２台のインバータの入力側を直
列に接続して前記コンバータの出力端に接続し、前記電
気車が直流区間を走行中は、前記転換器の動作に連動し
て、前記２台のインバータそれぞれを前記集電器で集電
された直流電圧に対して並列に接続する接続手段とを有
し、前記電気車が交流区間を走行中の前記コンバータの
出力電圧を、前記電気車が直流区間を走行中に前記集電
器より集電される直流電圧の定格値の約２倍に制御する
ことにより達成することができる。
【０００７】上記課題は、主変圧器で変圧された交流電
圧を直流電圧に変換するコンバータと、このコンバータ
の出力端に接続され、直流電圧を交流電圧に変換する複
数台のインバータと、電気車が交流区間を走行中は、前
記複数台のインバータの入力側を直列に接続して前記コ
ンバータの出力端に並列に接続し、前記電気車が直流区
間を走行中は、前記複数台のインバータそれぞれの入力
側を前記コンバータの出力端に並列に接続する接続手段
と、前記複数台のインバータのうちいずれかが故障した
際に、故障したインバータを切り離す開放手段とを有
し、前記複数台のインバータのうちいずれかが故障した
際に、前記コンバータの動作を停止し、前記コンバータ
を構成する素子は、前記主変圧器で変圧された交流電圧
の整流のみを行うことにより達成することができる。
圧を直流電圧に変換するコンバータと、このコンバータ
の出力端に接続され、直流電圧を交流電圧に変換する複
数台のインバータと、電気車が交流区間を走行中は、前
記複数台のインバータの入力側を直列に接続して前記コ
ンバータの出力端に並列に接続し、前記電気車が直流区
間を走行中は、前記複数台のインバータそれぞれの入力
側を前記コンバータの出力端に並列に接続する接続手段
と、前記複数台のインバータのうちいずれかが故障した
際に、故障したインバータを切り離す開放手段とを有
し、前記複数台のインバータのうちいずれかが故障した
際に、前記コンバータの動作を停止し、前記コンバータ
を構成する素子は、前記主変圧器で変圧された交流電圧
の整流のみを行うことにより達成することができる。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照し詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の
形態を示す電気車の駆動装置の構成図である。パンタグ
ラフ１は真空遮断器２を介して交直転換器３へ接続され
る。交直転換器３の交流出力端子Ａはヒューズ４を介し
て主変圧器５の１次巻線の高圧側端子に接続される。主
変圧器５の１次巻線に低圧側端子はアースブラシ６に接
続される。一方、主変圧器５の２次巻線は中性点クラン
プ方式でアーム構成されたＰＷＭコンバータ10の交流入
力端子に接続される。ＰＷＭコンバータ10の直流出力端
子の＋側と中性点間および直流出力端子の−側と中性点
間にはそれぞれフィルタコンデンサ11、12が接続され
る。そしてＰＷＭコンバータ10の直流出力端子の＋側は
開放用スイッチ18を介してＰＷＭインバータ22の直流入
力端子の＋側に接続される。ＰＷＭインバータ22の直流
入力端子の−側は切替えスイッチ15に接続される。この
切替スイッチ15の端子ＡはＰＷＭコンバータ10の中性点
に接続され、端子ＤはＰＷＭインバータ23の直流入力端
子の−側に接続される。そしてＰＷＭインバータ23の直
流入力端子の＋側は開放用スイッチ19を介して切替えス
イッチ16に接続される。
を参照し詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の
形態を示す電気車の駆動装置の構成図である。パンタグ
ラフ１は真空遮断器２を介して交直転換器３へ接続され
る。交直転換器３の交流出力端子Ａはヒューズ４を介し
て主変圧器５の１次巻線の高圧側端子に接続される。主
変圧器５の１次巻線に低圧側端子はアースブラシ６に接
続される。一方、主変圧器５の２次巻線は中性点クラン
プ方式でアーム構成されたＰＷＭコンバータ10の交流入
力端子に接続される。ＰＷＭコンバータ10の直流出力端
子の＋側と中性点間および直流出力端子の−側と中性点
間にはそれぞれフィルタコンデンサ11、12が接続され
る。そしてＰＷＭコンバータ10の直流出力端子の＋側は
開放用スイッチ18を介してＰＷＭインバータ22の直流入
力端子の＋側に接続される。ＰＷＭインバータ22の直流
入力端子の−側は切替えスイッチ15に接続される。この
切替スイッチ15の端子ＡはＰＷＭコンバータ10の中性点
に接続され、端子ＤはＰＷＭインバータ23の直流入力端
子の−側に接続される。そしてＰＷＭインバータ23の直
流入力端子の＋側は開放用スイッチ19を介して切替えス
イッチ16に接続される。
【００１４】又交直転換器３の直流出力端子Ｄは高速度
遮断器７に接続され、この高速度遮断器７の対抗極はリ
アクトル８を介してＰＷＭコンバータ10の直流出力端子
の＋側、およびリアクトル９を介して切替えスイッチ16
の端子Ｄにそれぞれ接続される。切替えスイッチ16の端
子Ａは第１のＰＷＭインバータ22の直流入力端子の−側
に接続される。
遮断器７に接続され、この高速度遮断器７の対抗極はリ
アクトル８を介してＰＷＭコンバータ10の直流出力端子
の＋側、およびリアクトル９を介して切替えスイッチ16
の端子Ｄにそれぞれ接続される。切替えスイッチ16の端
子Ａは第１のＰＷＭインバータ22の直流入力端子の−側
に接続される。
【００１５】さらにアースブラシ６は切替えスイッチ17
に接続され、切替スイッチ17の端子ＤはＰＷＭインバー
タ23の直流入力端子の−側に接続される。切替スイッチ
17の端子Ａは電流検出器14、抵抗器13を経て、ＰＷＭコ
ンバータ10の中性点に接続される。フィルタコンデンサ
20、21は、それぞれＰＷＭインバータ22、23の直流入力
部に接続される。そしてＰＷＭインバータ22の交流出力
端子には誘導電動機24、25が、ＰＷＭインバータ23の交
流出力端子には誘導電動機26、27が各々接続される。な
お、切替スイッチ15、16、17や開放用スイッチ18、19
は、電磁接触器やカム軸接触器のような機械式のもので
も、半導体スイッチのような無接点式のものでもよい。
に接続され、切替スイッチ17の端子ＤはＰＷＭインバー
タ23の直流入力端子の−側に接続される。切替スイッチ
17の端子Ａは電流検出器14、抵抗器13を経て、ＰＷＭコ
ンバータ10の中性点に接続される。フィルタコンデンサ
20、21は、それぞれＰＷＭインバータ22、23の直流入力
部に接続される。そしてＰＷＭインバータ22の交流出力
端子には誘導電動機24、25が、ＰＷＭインバータ23の交
流出力端子には誘導電動機26、27が各々接続される。な
お、切替スイッチ15、16、17や開放用スイッチ18、19
は、電磁接触器やカム軸接触器のような機械式のもので
も、半導体スイッチのような無接点式のものでもよい。
【００１６】これら切替スイッチ１５、１６、１７が接
続手段を構成する。このように構成された電気車の駆動
装置において、例えば直流架線電圧が１５００Ｖ、交流
架線電圧が２００００の交直両区間を電気車が走行する
場合、電気車が直流区間を走行するときは、交直転換器
３は端子Ｄ側に切り替わっており、これと連動して切替
スイッチ１５、１６、１７はいずれも端子Ｄ側に切り換
える。又開放用スイッチ１８、１９は閉じておく。する
と、架線に給電された１５００Ｖの直流電圧は、パンタ
グラフ１?真空遮断器２?交直転換器３?高速度遮断器７?
リアクトル８?開放用スイッチ１８?フィルタコンデンサ
２０?切替スイッチ１５?切替スイッチ１７?アースブラ
シ６の経路でＰＷＭインバータ２２を、パンタグラフ１
?真空遮断器２?交直転換器３?高速度遮断器７?リアクト
ル９?スイッチ１６?開放用スイッチ１９?フィルタコン
デンサ?２１?切替スイッチ１７?アースブラシ６の経路
でＰＷＭインバータ２３をそれぞれ加圧する。
続手段を構成する。このように構成された電気車の駆動
装置において、例えば直流架線電圧が１５００Ｖ、交流
架線電圧が２００００の交直両区間を電気車が走行する
場合、電気車が直流区間を走行するときは、交直転換器
３は端子Ｄ側に切り替わっており、これと連動して切替
スイッチ１５、１６、１７はいずれも端子Ｄ側に切り換
える。又開放用スイッチ１８、１９は閉じておく。する
と、架線に給電された１５００Ｖの直流電圧は、パンタ
グラフ１?真空遮断器２?交直転換器３?高速度遮断器７?
リアクトル８?開放用スイッチ１８?フィルタコンデンサ
２０?切替スイッチ１５?切替スイッチ１７?アースブラ
シ６の経路でＰＷＭインバータ２２を、パンタグラフ１
?真空遮断器２?交直転換器３?高速度遮断器７?リアクト
ル９?スイッチ１６?開放用スイッチ１９?フィルタコン
デンサ?２１?切替スイッチ１７?アースブラシ６の経路
でＰＷＭインバータ２３をそれぞれ加圧する。
【００１７】一方電気車が交流区間を走行するときは、
交直転換器３は端子Ａ側に切り替え、これと連動して切
替スイッチ１５、１６、１７はいずれも端子Ａ側に切り
換える。又開放用スイッチ１８、１９は閉じておく。す
ると架線に給電された ２００００Ｖの交流電圧は、パ
ンタグラフ１?真空遮断器２?交直転換器３?主変圧器５
の１次巻線?アースブラシ６の経路で主変圧器５を励磁
し、主変圧器５の２次巻線に１５００Ｖの交流電圧を得
る。この交流電圧はＰＷＭコンバータ１０の昇圧作用で
３０００Ｖの直流電圧に変換される。この３０００Ｖの
直流電圧は、開放用スイッチ１８?フィルタコンデンサ
２０?切替スイッチ１６?開放用スイッチ１９?フィルタ
コンデンサ２１の経路でＰＷＭインバータ２２、２３に
印加され、ＰＷＭインバータ２２、２３、１台あたり１
５００Ｖの直流電圧が加圧される。ところで、ＰＷＭイ
ンバータ２２、２３の直流側を直列に接続すると、それ
ぞれが駆動する車輪の車輪径の差による定常的な負荷ア
ンバランスや空転、滑走のような過渡的負荷アンバラン
スのため、ＰＷＭインバータ２２、２３間のフィルタコ
ンデンサ２０、２１の電圧にアンバランスを生じやす
い。しかしながら本実施の形態のように、ＰＷＭコンバ
ータ１０のアームを中性点クランプ方式で構成し、ＰＷ
Ｍコンバータ１０の中性点とＰＷＭインバータ２２、２
３の直列接続点をスイッチ１５にて接続するため、ＰＷ
Ｍコンバータ１０の中性点制御でフィルタコンデンサ２
０、２１の電圧に発生するアンバランスを補正すること
ができる。また、切替スイッチ１７によりＰＷＭコンバ
ータ１０の中性点を接地しているため、ＰＷＭインバー
タ２２の対地電位は最大＋１５００Ｖの直流電位、ＰＷ
Ｍインバータ２３の対地電位は最大−１５００Ｖの直流
電位となる。
交直転換器３は端子Ａ側に切り替え、これと連動して切
替スイッチ１５、１６、１７はいずれも端子Ａ側に切り
換える。又開放用スイッチ１８、１９は閉じておく。す
ると架線に給電された ２００００Ｖの交流電圧は、パ
ンタグラフ１?真空遮断器２?交直転換器３?主変圧器５
の１次巻線?アースブラシ６の経路で主変圧器５を励磁
し、主変圧器５の２次巻線に１５００Ｖの交流電圧を得
る。この交流電圧はＰＷＭコンバータ１０の昇圧作用で
３０００Ｖの直流電圧に変換される。この３０００Ｖの
直流電圧は、開放用スイッチ１８?フィルタコンデンサ
２０?切替スイッチ１６?開放用スイッチ１９?フィルタ
コンデンサ２１の経路でＰＷＭインバータ２２、２３に
印加され、ＰＷＭインバータ２２、２３、１台あたり１
５００Ｖの直流電圧が加圧される。ところで、ＰＷＭイ
ンバータ２２、２３の直流側を直列に接続すると、それ
ぞれが駆動する車輪の車輪径の差による定常的な負荷ア
ンバランスや空転、滑走のような過渡的負荷アンバラン
スのため、ＰＷＭインバータ２２、２３間のフィルタコ
ンデンサ２０、２１の電圧にアンバランスを生じやす
い。しかしながら本実施の形態のように、ＰＷＭコンバ
ータ１０のアームを中性点クランプ方式で構成し、ＰＷ
Ｍコンバータ１０の中性点とＰＷＭインバータ２２、２
３の直列接続点をスイッチ１５にて接続するため、ＰＷ
Ｍコンバータ１０の中性点制御でフィルタコンデンサ２
０、２１の電圧に発生するアンバランスを補正すること
ができる。また、切替スイッチ１７によりＰＷＭコンバ
ータ１０の中性点を接地しているため、ＰＷＭインバー
タ２２の対地電位は最大＋１５００Ｖの直流電位、ＰＷ
Ｍインバータ２３の対地電位は最大−１５００Ｖの直流
電位となる。
【００１８】このように電気車が直流区間を走行すると
きは、ＰＷＭインバータ22、23はそれぞれリアクトル
８、９を介して直流入力に対して並列に接続され架線よ
り給電される。
きは、ＰＷＭインバータ22、23はそれぞれリアクトル
８、９を介して直流入力に対して並列に接続され架線よ
り給電される。
【００１９】一方、電気車が交流区間を走行するとき
は、ＰＷＭインバータ22、23はＰＷＭコンバータ10の出
力に対して直列に接続され、かつＰＷＭインバータ22、
23の接続点はＰＷＭコンバータ10の中性点に接続され
る。またＰＷＭコンバータ10の中性点がアースブラシ６
に接地される。したがって、ＰＷＭコンバータ10の出力
電圧は直流区間の架線電圧の２倍としても、ＰＷＭイン
バータ22、23の入力電圧は直流区間走行時と変わらない
ため、主変圧器５の２次電圧を従来方式の約 1.5倍上げ
ることができる。このため、主変圧器５の２次巻線の電
流、およびＰＷＭコンバータ10の素子電流定格は従来方
式の２／３とすることができる。又通常は、直流リンク
電圧を上昇させるとＰＷＭコンバータ10、ＰＷＭインバ
ータ22、23、誘導電動機24〜27の対地絶縁を強化する必
要があるが、切替スイッチ17の作用でＰＷＭコンバータ
10の中性点がアースブラシ６に接地されているため、Ｐ
ＷＭコンバータ10、ＰＷＭインバータ22、23、誘導電動
機の対地電位は、直流区間を走行するときと変わらず同
一絶縁階級とすることができる。
は、ＰＷＭインバータ22、23はＰＷＭコンバータ10の出
力に対して直列に接続され、かつＰＷＭインバータ22、
23の接続点はＰＷＭコンバータ10の中性点に接続され
る。またＰＷＭコンバータ10の中性点がアースブラシ６
に接地される。したがって、ＰＷＭコンバータ10の出力
電圧は直流区間の架線電圧の２倍としても、ＰＷＭイン
バータ22、23の入力電圧は直流区間走行時と変わらない
ため、主変圧器５の２次電圧を従来方式の約 1.5倍上げ
ることができる。このため、主変圧器５の２次巻線の電
流、およびＰＷＭコンバータ10の素子電流定格は従来方
式の２／３とすることができる。又通常は、直流リンク
電圧を上昇させるとＰＷＭコンバータ10、ＰＷＭインバ
ータ22、23、誘導電動機24〜27の対地絶縁を強化する必
要があるが、切替スイッチ17の作用でＰＷＭコンバータ
10の中性点がアースブラシ６に接地されているため、Ｐ
ＷＭコンバータ10、ＰＷＭインバータ22、23、誘導電動
機の対地電位は、直流区間を走行するときと変わらず同
一絶縁階級とすることができる。
【００２０】上述したように本実施の形態によれば、主
変圧器５の２次電圧、ＰＷＭコンバータ10の出力電圧を
従来の 1.5〜２倍とっているにもかかわらず、直流区
間、交流区間いずれにあってもＰＷＭインバータ22、23
の入力直流電圧を1500Ｖ程度とすることができる。ま
た、ＰＷＭコンバータ10、ＰＷＭインバータ22、23、お
よび誘導電動機24〜27の対地絶縁階級を直流電圧1500Ｖ
の回路並とすることができる。
変圧器５の２次電圧、ＰＷＭコンバータ10の出力電圧を
従来の 1.5〜２倍とっているにもかかわらず、直流区
間、交流区間いずれにあってもＰＷＭインバータ22、23
の入力直流電圧を1500Ｖ程度とすることができる。ま
た、ＰＷＭコンバータ10、ＰＷＭインバータ22、23、お
よび誘導電動機24〜27の対地絶縁階級を直流電圧1500Ｖ
の回路並とすることができる。
【００２１】次に図２は本発明の第２の実施の形態を示
す電気車の駆動装置の構成図であり、図１の第１の実施
の形態がＰＷＭインバータのアーム構成が２レベル方式
であるのに対して、図２ではＰＷＭインバータ22ａ、23
ａも中性点クランプ方式となっている。このように構成
するとＰＷＭインバータ22ａ、23ａを構成する素子の電
圧定格はＰＷＭコンバータ10側に半分とすることができ
る。
す電気車の駆動装置の構成図であり、図１の第１の実施
の形態がＰＷＭインバータのアーム構成が２レベル方式
であるのに対して、図２ではＰＷＭインバータ22ａ、23
ａも中性点クランプ方式となっている。このように構成
するとＰＷＭインバータ22ａ、23ａを構成する素子の電
圧定格はＰＷＭコンバータ10側に半分とすることができ
る。
【００２２】次に図３は本発明の第３の実施の形態を示
す電気車の駆動装置の構成図であり、図２の第２の実施
の形態に対して、直流回路のリアクトル８ａを１個にし
たものである。本実施の形態によれば、電気車が交流区
間を走行するとき、ＰＷＭインバータ22ａ、23ａのどち
らかが故障したとき、健全側のＰＷＭインバータを直接
ＰＷＭコンバータ10の出力に接続することができる。す
なわち、ＰＷＭインバータ22ａが故障した場合は、開放
用スイッチ18を開成し、切替スイッチ16を端子Ｄ側に接
続、ＰＷＭインバータ23ａが故障した場合は、開放用ス
イッチ19を開成し、切替スイッチ15を端子Ｄ側に接続す
る。なおこのように接続してＰＷＭコンバータ10を動作
させる場合、ＰＷＭインバータ22ａ、又はＰＷＭインバ
ータ23ａの入力電圧が定格を越えてしまうので、ＰＷＭ
コンバータ10を構成する素子はスイッチング動作させ
ず、単に整流器として用いればよい。
す電気車の駆動装置の構成図であり、図２の第２の実施
の形態に対して、直流回路のリアクトル８ａを１個にし
たものである。本実施の形態によれば、電気車が交流区
間を走行するとき、ＰＷＭインバータ22ａ、23ａのどち
らかが故障したとき、健全側のＰＷＭインバータを直接
ＰＷＭコンバータ10の出力に接続することができる。す
なわち、ＰＷＭインバータ22ａが故障した場合は、開放
用スイッチ18を開成し、切替スイッチ16を端子Ｄ側に接
続、ＰＷＭインバータ23ａが故障した場合は、開放用ス
イッチ19を開成し、切替スイッチ15を端子Ｄ側に接続す
る。なおこのように接続してＰＷＭコンバータ10を動作
させる場合、ＰＷＭインバータ22ａ、又はＰＷＭインバ
ータ23ａの入力電圧が定格を越えてしまうので、ＰＷＭ
コンバータ10を構成する素子はスイッチング動作させ
ず、単に整流器として用いればよい。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
交直両用電車に適用する電気車の駆動装置の対地絶縁階
級を変更することなく、主変圧器の２次電圧を上げ、２
次電流を低減し、装置全体の外形、質量を低減する電気
車の駆動装置を提供することができる。
交直両用電車に適用する電気車の駆動装置の対地絶縁階
級を変更することなく、主変圧器の２次電圧を上げ、２
次電流を低減し、装置全体の外形、質量を低減する電気
車の駆動装置を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電気車の駆動
装置の構成図である。
装置の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す電気車の駆動
装置の構成図である。
装置の構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す電気車の駆動
装置の構成図である。
装置の構成図である。
１…パンタグラフ、２…真空遮断器、３…交直転換器、
４…ヒューズ、５…主変圧器、６…アースブラシ、７…
高速度遮断器、８，８ａ，９…リアクトル、10…ＰＷＭ
コンバータ、11，12…フィルタコンデンサ、13…抵抗
器、14…電流検出器、15，16，17…切替スイッチ、18，
19…開放用スイッチ、20，21…フィルタコンデンサ、2
2，22ａ，23ａ…ＰＷＭインバータ、24，25，26，27…
誘導電動機。
４…ヒューズ、５…主変圧器、６…アースブラシ、７…
高速度遮断器、８，８ａ，９…リアクトル、10…ＰＷＭ
コンバータ、11，12…フィルタコンデンサ、13…抵抗
器、14…電流検出器、15，16，17…切替スイッチ、18，
19…開放用スイッチ、20，21…フィルタコンデンサ、2
2，22ａ，23ａ…ＰＷＭインバータ、24，25，26，27…
誘導電動機。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−328519（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−142302（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−66041（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−217553（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−155401（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−11701（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−135203（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B60L 9/00 - 9/32
H02M 7/48
Claims (2)
- 【請求項１】交流電圧又は直流電圧を集電する集電器
と、 主変圧器で変圧された交流電圧を直流電圧に変換し、中
性点クランプ方式で構成されたコンバータと、 前記コンバータの出力端に接続され、前記コンバータと
同一の半導体素子を使用し、直流電圧を交流電圧に変換
する２台のインバータと、 電気車が交流区間を走行中は、前記集電器で集電された
交流電圧を前記主変圧器の１次側に供給し、前記電気車
が直流区間を走行中は、前記集電器で集電された直流電
圧を前記２台のインバータに供給するように切替える転
換器と、 前記電気車が交流区間を走行中は、前記転換器の切替動
作に連動して、前記２台のインバータの入力側を直列に
接続して前記コンバータの出力端に接続し、前記電気車
が直流区間を走行中は、前記転換器の動作に連動して、
前記２台のインバータそれぞれを前記集電器で集電され
た直流電圧に対して並列に接続する接続手段とを有し、 前記電気車が交流区間を走行中の前記コンバータの出力
電圧を、前記電気車が直流区間を走行中に前記集電器よ
り集電される直流電圧の定格値の約２倍に制御すること
を特徴とする電気車の駆動装置。 - 【請求項２】主変圧器で変圧された交流電圧を直流電圧
に変換するコンバータと、 このコンバータの出力端に接続され、直流電圧を交流電
圧に変換する複数台のインバータと、 電気車が交流区間を走行中は、前記複数台のインバータ
の入力側を直列に接続して前記コンバータの出力端に並
列に接続し、前記電気車が直流区間を走行中は、前記複
数台のインバータそれぞれの入力側を前記コンバータの
出力端に並列に接続する接続手段と、 前記複数台のインバータのうちいずれかが故障した際
に、故障したインバータを切り離す開放手段とを有し、 前記複数台のインバータのうちいずれかが故障した際
に、前記コンバータの動作を停止し、前記コンバータを
構成する素子は、前記主変圧器で変圧された交流電圧の
整流のみを行うこと、 を特徴とする電気車の駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27594896A JP3535321B2 (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 電気車の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27594896A JP3535321B2 (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 電気車の駆動装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003200514A Division JP2004007991A (ja) | 2003-07-23 | 2003-07-23 | 電気車の駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10126904A JPH10126904A (ja) | 1998-05-15 |
| JP3535321B2 true JP3535321B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=17562664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27594896A Expired - Fee Related JP3535321B2 (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 電気車の駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3535321B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006238626A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Toshiba Corp | 電気車用電力変換装置 |
| JP4726624B2 (ja) * | 2005-12-28 | 2011-07-20 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | インバータシステム |
| JP5165918B2 (ja) * | 2007-04-26 | 2013-03-21 | 株式会社東芝 | 鉄道車両駆動制御システム |
| JP6140085B2 (ja) * | 2014-01-29 | 2017-05-31 | 株式会社東芝 | 車両用制御システム |
| JP6753735B2 (ja) * | 2016-08-30 | 2020-09-09 | 株式会社東芝 | 電気車制御装置 |
-
1996
- 1996-10-18 JP JP27594896A patent/JP3535321B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10126904A (ja) | 1998-05-15 |
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