JP5972785B2 - 電気車制御装置 - Google Patents
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Description
実施形態の電気車制御装置は、架線から電力を供給される電気車制御装置において、ブレーキ抵抗と、ブレーキチョッパと、バッテリと、昇圧チョッパ回路と、を備える。ブレーキ抵抗は、電気車制御装置が制御する車両が回生ブレーキを動作させる時に、当該回生ブレーキで生じたエネルギーを吸収する。ブレーキチョッパは、架線から電力が供給され、架線と電動機とを結ぶ経路上に存在し、ダイオードとスイッチング素子を有し、出力側にインバータを介して電動機が接続され、当該インバータからブレーキ抵抗に流れる電力を制御する。バッテリは、ブレーキチョッパと接続される。昇圧チョッパ回路は、リアクトルと、ブレーキチョッパが有するダイオードと、ブレーキチョッパが有するスイッチング素子と、コンデンサと、により構成され、バッテリから電動機に供給する電力を昇圧する。
図1は、第1の実施形態にかかる電気車の電気車制御装置100の主回路構成を示した図である。図1に示すように電気車制御装置100は、図示しない交流架線にパンタグラフ(集電装置)1が接続され、電力が供給される。そして、電気車制御装置100は、パンタグラフ1と、交流高速度遮断器2と、トランス3とが架線側に接続される。そして、トランス3のマイナス側が車輪4を通して接地される。トランス3は、交流架線からパンタグラフ1を介して供給される交流電圧を変圧し、変圧した交流電圧を、AC/DCコンバータ20側に供給する。
AC/DCコンバータの構成の一部を、昇圧チョッパ回路として用いる例は、第1の実施形態に制限するものではなく、他の態様を適用しても良い。そこで、第2の実施形態では、主回路構成が別形態の場合について説明する。
図9は、第3の実施形態にかかる電気車制御装置700の主回路構成を示した図である。なお、第3の実施形態では、上述した第1の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
上述した第1〜第3の実施形態では、AC/DCコンバータ20に含まれている、V相上側素子10のダイオード10aとV相下側素子11のスイッチング素子11bとを用いて昇圧チョッパ回路を実現する例について説明した。しかしながら、昇圧チョッパ回路を実現するために用いる電気回路をコンバータに制限するものではない。例えば、直流架線のために、AC/DCコンバータ等を電気車に搭載していない場合も存在する。そこで、第4の実施形態では、ブレーキチョッパに含まれている構成を用いて昇圧チョッパ回路を実現する例について説明する。
第5の実施形態は、第4の実施形態と同様に、電気車制御装置が備えるブレーキチョッパの一部構成を用いて昇圧チョッパ回路を実現した例であるが、第4の実施形態と異なる点として、ブレーキチョッパ用のリアクトルと、バッテリ電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路用のリアクトルと、を共用した実施形態とする。
第6の実施形態は、第4〜5の実施形態と同様に、電気車制御装置が備えるブレーキチョッパの一部構成を用いて昇圧チョッパ回路を実現した例であるが、第4〜5の実施形態と異なる点として、バッテリ電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路用のリアクトルの代わりに、ブレーキ抵抗を用いた実施形態とする。
第7の実施形態は、第4〜6の実施形態と同様に、電気車制御装置が備えるブレーキチョッパの一部構成を用いて昇圧チョッパ回路を実現した例であるが、第4〜6の実施形態と異なる点として、バッテリ電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路用のリアクトルと、VVVFインバータの直流側に設けられたフィルタリアクトルと、を共用した実施形態とする。
上述した実施形態では、昇圧チョッパ回路を実現するための構成を備えた電気回路として、AC/DCコンバータ20や、ブレーキチョッパを用いた例について説明した。しかしながら、昇圧チョッパ回路を実現するための構成を備えた電気回路は、ダイオードやスイッチング素子を備えている電気回路であれば良く、AC/DCコンバータ20や、ブレーキチョッパに制限するものではない。そこで、第8の実施形態では、VVVFインバータが備えた構成を用いて、昇圧チョッパ回路を実現する実施形態とする。
Claims (8)
- 架線から電力を供給される電気車制御装置において、
前記架線から供給される交流電圧を変圧する変圧器と、
前記架線から電力が供給され、ダイオードとスイッチング素子を有し、出力側にインバータを介して電動機が接続され、前記変圧器が変圧した交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
前記コンバータとリアクトルを介して接続されるバッテリと、
前記リアクトルと、前記コンバータが有する前記ダイオードと、前記コンバータが有する前記スイッチング素子と、コンデンサと、により構成され、前記バッテリから前記電動機に供給する電力を昇圧する昇圧チョッパ回路と、を備え、
前記コンバータは、前記変圧器の2次巻線側に接続され、
前記昇圧チョッパ回路は、前記変圧器の2次巻線を前記リアクトルとして用いる、
電気車制御装置。 - 前記昇圧チョッパ回路は、前記バッテリと前記コンバータの一相に含まれているダイオード及びスイッチング素子とが接続されている、
請求項1に記載の電気車制御装置。 - 前記バッテリと前記コンバータ間に、前記バッテリへの充電方向電流が流れることを防止する逆流防止用のダイオードが設けられている、
請求項1又は2に記載の電気車制御装置。 - 架線から電力を供給される電気車制御装置において、
前記電気車制御装置が制御する車両が回生ブレーキを動作させる時に、当該回生ブレーキで生じたエネルギーを吸収するブレーキ抵抗と、
前記架線から電力が供給され、前記架線と電動機とを結ぶ経路上に存在し、ダイオードとスイッチング素子を有し、出力側にインバータを介して電動機が接続され、当該インバータから前記ブレーキ抵抗に流れる電力を制御するブレーキチョッパと、
前記ブレーキチョッパと接続されるバッテリと、
リアクトルと、前記ブレーキチョッパが有する前記ダイオードと、前記ブレーキチョッパが有する前記スイッチング素子と、コンデンサと、により構成され、前記バッテリから前記電動機に供給する電力を昇圧する昇圧チョッパ回路と、
を備える電気車制御装置。 - 前記ブレーキチョッパは、チョッピング制御を行う際のノイズ低減を行う前記リアクトルを、さらに備え、
前記昇圧チョッパ回路は、前記ブレーキチョッパが有する前記リアクトルと、前記ブレーキチョッパが有する前記ダイオードと、前記ブレーキチョッパが有する前記スイッチング素子と、コンデンサと、により構成される、
請求項4に記載の電気車制御装置。 - 前記昇圧チョッパ回路は、インダクタンス成分を含む前記ブレーキ抵抗を、前記リアクトルとして接続する、
請求項4に記載の電気車制御装置。 - 前記架線と前記インバータとを接続する経路に、前記架線に電気的ノイズを流すのを抑止するフィルタリアクトルを、さらに備え、
前記昇圧チョッパ回路は、前記フィルタリアクトルと、前記ダイオードと、前記スイッチング素子と、前記コンデンサと、により構成される、
請求項4に記載の電気車制御装置。 - 前記バッテリは、前記電気車制御装置が制御する車両が前記架線と接続されていない場合に、当該車両を駆動させるために、前記電動機に対して電力を供給する、
請求項1乃至7のいずれか1つに記載の電気車制御装置。
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