JP6203041B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、車両用制御装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a vehicle control device.
従来、鉄道交通システムにおいて、架線から供給される交流を所望の交流に変換して電気車両の走行用モータを駆動制御する車両用制御装置があり、コンバータ回路とインバータ回路とが備えられている。通常、この種の車両用制御装置には、コンバータ回路とインバータ回路とを連結する中間直流リンク回路の正極と負極との間の中性点を接地する接地回路が設けられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a railroad traffic system, there is a vehicle control device that drives and controls a traveling motor of an electric vehicle by converting alternating current supplied from an overhead line into desired alternating current, and includes a converter circuit and an inverter circuit. Usually, this type of vehicle control device is provided with a ground circuit that grounds a neutral point between a positive electrode and a negative electrode of an intermediate DC link circuit that connects the converter circuit and the inverter circuit.
本発明が解決しようとする課題は、接地回路の中性点の電位の変動を抑制することができる車両用制御装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a vehicle control device capable of suppressing the fluctuation of the potential at the neutral point of the ground circuit.
実施形態の車両用制御装置は、コンバータ回路と、インバータ回路と、中間直流リンク回路と、接地回路と、コンデンサとを持つ。前記コンバータ回路は、架線を通じて車両に供給された交流が入力され、前記交流を直流に変換して出力する。前記インバータ回路は、前記コンバータ回路から出力された直流を所望の交流に変換して前記車両に搭載された負荷装置に供給する。前記中間直流リンク回路は、前記コンバータ回路と前記インバータ回路との間に接続され、前記コンバータ回路から出力された直流を前記インバータ回路に伝送する。前記接地回路は、前記中間直流リンク回路の高電位と低電位との間の中性点を接地する。前記コンデンサは、前記中間直流リンク回路の高電位または低電位の何れかと前記中性点との間に接続されている。 The vehicle control device according to the embodiment includes a converter circuit, an inverter circuit, an intermediate DC link circuit, a ground circuit, and a capacitor. The converter circuit receives an alternating current supplied to the vehicle through an overhead wire, converts the alternating current into a direct current, and outputs the direct current. The inverter circuit converts the direct current output from the converter circuit into a desired alternating current and supplies it to a load device mounted on the vehicle. The intermediate DC link circuit is connected between the converter circuit and the inverter circuit, and transmits the DC output from the converter circuit to the inverter circuit. The ground circuit grounds a neutral point between a high potential and a low potential of the intermediate DC link circuit. The capacitor is connected between either the high potential or the low potential of the intermediate DC link circuit and the neutral point.
以下、実施形態の車両用制御装置を、図面を参照して説明する。
実施形態の車両用制御装置は、交流鉄道車両等の電気車両に搭載される一種の電力変換装置であり、架線から供給された電力を所望の電力に変換して電気車両に搭載された走行用モータ等の負荷装置に供給する。実施形態では、車両用制御装置に備えられた後述の接地回路の中性点の電位の変動を抑制することにより、走行用モータ等の負荷装置の耐圧に関する仕様を緩和すると共に、地絡の誤検知を防止することを可能とする。ここで、「地絡」とは、車両用制御装置の電気回路と電気車両の車体電位との短絡を指す。
Hereinafter, a vehicle control device according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
The vehicle control device according to the embodiment is a kind of power conversion device mounted on an electric vehicle such as an AC railway vehicle, and converts the power supplied from an overhead line into desired power and is mounted on the electric vehicle. Supply to load devices such as motors. In the embodiment, by suppressing fluctuations in the potential of the neutral point of a grounding circuit (described later) provided in the vehicle control device, the specifications regarding the withstand voltage of the load device such as a traveling motor are relaxed, and an error in ground fault occurs. It is possible to prevent detection. Here, “ground fault” refers to a short circuit between the electric circuit of the vehicle control device and the vehicle body potential of the electric vehicle.
実施形態では、車両用制御装置に接続される負荷装置を電気車両の走行用モータとする場合について説明するが、負荷装置は、走行用モータに限らず、例えば電気車両に搭載された空調システム等、任意の装置であり得る。また、実施形態の車両用制御装置は、交流鉄道車両に限らず、任意の電気車両に適用することができる。 In the embodiment, a case will be described in which the load device connected to the vehicle control device is a travel motor for an electric vehicle. However, the load device is not limited to a travel motor, and for example, an air conditioning system mounted on an electric vehicle, or the like. Can be any device. Moreover, the vehicle control device of the embodiment can be applied not only to the AC railway vehicle but also to any electric vehicle.
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の車両用制御装置１０を交流鉄道車両（以下、「車両」と称す。）に適用した場合の構成図である。図１に示すように、架線１から受電するための集電装置２には、真空遮断器３を介して変圧器（主変圧器）４の１次巻線の一端が接続されている。変圧器４の１次巻線の他端は接地されている。ここで、「接地」とは、車両の車体電位と同等の電位に接続することを指す。通常、車両の車体は接地電位となっているので、この場合、「接地」は、接地電位に接続することを意味する。ただし、接地電位以外の固定電位に接続することを接地として定義してもよい。変圧器４の２次巻線には、車両用制御装置１０の入力部が接続されている。また、車両用制御装置１０の出力部には負荷装置である走行用モータ（三相交流モータ）５が接続されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram in a case where the vehicle control device 10 of the first embodiment is applied to an AC railway vehicle (hereinafter referred to as “vehicle”). As shown in FIG. 1, one end of a primary winding of a transformer (main transformer) 4 is connected to a current collector 2 for receiving power from an overhead wire 1 via a vacuum circuit breaker 3. The other end of the primary winding of the transformer 4 is grounded. Here, “grounding” means connecting to a potential equivalent to the vehicle body potential of the vehicle. Normally, the vehicle body is at ground potential, and in this case, “ground” means connecting to the ground potential. However, connection to a fixed potential other than the ground potential may be defined as ground. An input unit of the vehicle control device 10 is connected to the secondary winding of the transformer 4. In addition, a traveling motor (three-phase AC motor) 5 that is a load device is connected to the output portion of the vehicle control device 10.
車両用制御装置１０は、コンバータ回路１１と、中間直流リンク回路１２と、インバータ回路１３と、接地回路１４と、コンデンサ１５とを備えている。コンバータ回路１１には、架線１を通じて車両に供給された交流が変圧器４から入力される。コンバータ回路１１は、変圧器４から入力された交流を直流に変換して中間直流リンク回路１２に出力するものである。コンバータ回路１１は、例えば同期整流回路やブリッジ整流回路等、任意の整流回路であり得る。コンバータ回路１１は、正極端子と負極端子とを有し、これら正極端子と負極端子との間に直流電圧（中間直流リンク電圧）Ｖｄを発生させる。 The vehicle control device 10 includes a converter circuit 11, an intermediate DC link circuit 12, an inverter circuit 13, a ground circuit 14, and a capacitor 15. The alternating current supplied to the vehicle through the overhead wire 1 is input from the transformer 4 to the converter circuit 11. The converter circuit 11 converts the alternating current input from the transformer 4 into direct current and outputs the direct current to the intermediate direct current link circuit 12. The converter circuit 11 may be any rectifier circuit such as a synchronous rectifier circuit or a bridge rectifier circuit. The converter circuit 11 has a positive electrode terminal and a negative electrode terminal, and generates a DC voltage (intermediate DC link voltage) Vd between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.
中間直流リンク回路１２は、コンバータ回路１１の出力部（正極端子、負極端子）とインバータ回路１３の入力部との間に接続されている。第１の実施形態では、中間直流リンク回路１２は、正極線１２Ｐと負極線１２Ｎとから構成されている。正極線１２Ｐはコンバータ回路１１の正極端子に接続され、負極線１２Ｎはコンバータ回路１１の負極端子に接続されている。中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐと負極線１２Ｎとの間には、コンバータ回路１１から出力された直流電圧Ｖｄが印加される。中間直流リンク回路１２は、コンバータ回路１１から出力された直流電圧Ｖｄを正極線１２Ｐと負極線１２Ｎとによりインバータ回路１３に伝送する。 The intermediate DC link circuit 12 is connected between the output part (positive terminal, negative terminal) of the converter circuit 11 and the input part of the inverter circuit 13. In the first embodiment, the intermediate DC link circuit 12 includes a positive line 12P and a negative line 12N. The positive line 12P is connected to the positive terminal of the converter circuit 11, and the negative line 12N is connected to the negative terminal of the converter circuit 11. A DC voltage Vd output from the converter circuit 11 is applied between the positive electrode line 12P and the negative electrode line 12N of the intermediate DC link circuit 12. The intermediate DC link circuit 12 transmits the DC voltage Vd output from the converter circuit 11 to the inverter circuit 13 through the positive line 12P and the negative line 12N.
インバータ回路１３は、コンバータ回路１１から出力された直流電圧Ｖｄを所望の交流電圧に変換して車両に搭載された走行用モータ５に供給する。第１の実施形態では、インバータ回路１３は、直流電圧Ｖｄから三相交流電圧を発生させ、走行用モータ５の各相の巻線を励磁する。その構成の詳細については後述する。 The inverter circuit 13 converts the DC voltage Vd output from the converter circuit 11 into a desired AC voltage and supplies it to the traveling motor 5 mounted on the vehicle. In the first embodiment, the inverter circuit 13 generates a three-phase AC voltage from the DC voltage Vd and excites the windings of each phase of the traveling motor 5. Details of the configuration will be described later.
接地回路１４は、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐの正電位（高電位）と負極線１２Ｎの負電位（低電位）との間の電気的な中性点Ｍを接地するものである。これにより、接地回路１４は、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐおよび負極線１２Ｎの各電位の偏りを、中性点Ｍの電位（接地電位）を基準として安定化させる。接地回路１４は、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐと負極線１２Ｎとの間に直列接続された二つの抵抗１４１，１４２を有している。抵抗１４１の一端は、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐに接続されている。抵抗１４１の他端は、抵抗１４２の一端に接続されている。抵抗１４２の他端は中間直流リンク回路１２の負極線１２Ｎに接続されている。接地回路１４は、抵抗１４１と抵抗１４２との間の接続点を上記中性点Ｍとして接地する。 The ground circuit 14 is for grounding an electrical neutral point M between the positive potential (high potential) of the positive electrode line 12P of the intermediate DC link circuit 12 and the negative potential (low potential) of the negative electrode line 12N. Thereby, the ground circuit 14 stabilizes the bias of the potentials of the positive line 12P and the negative line 12N of the intermediate DC link circuit 12 with reference to the potential of the neutral point M (ground potential). The ground circuit 14 includes two resistors 141 and 142 connected in series between the positive line 12P and the negative line 12N of the intermediate DC link circuit 12. One end of the resistor 141 is connected to the positive electrode line 12 </ b> P of the intermediate DC link circuit 12. The other end of the resistor 141 is connected to one end of the resistor 142. The other end of the resistor 142 is connected to the negative electrode line 12N of the intermediate DC link circuit 12. The ground circuit 14 grounds the connection point between the resistor 141 and the resistor 142 as the neutral point M.
第１の実施形態では、地絡が発生したときに抵抗１４１，１４２に過電流が流れ込まないように、抵抗１４１，１４２の各抵抗値は比較的高い値に設定されている。抵抗１４１，１４２の各抵抗値は、例えば、回路が地絡した場合に接地電流が１Ａ以下となる様に設定される。また、抵抗１４１の抵抗値と抵抗１４２の抵抗値との比は１：１に設定されている。即ち、抵抗１４１の抵抗値と抵抗１４２の抵抗値は等しい値に設定されている。この場合、上記中性点Ｍの電位は、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐの正電位と負極線１２Ｎの負電位との間の中間電位になる。上記中性点Ｍは接地されているので、正極線１２Ｐの正電位と負極線１２Ｎの負電位との間の中間電位は接地電位になる。その結果、正極線１２Ｐの正電位の絶対値と負極線１２Ｎの負電位の絶対値は等しく、それらの電位の極性は相互に逆極性になる。抵抗１４１の抵抗値と抵抗１４２の抵抗値との比は、１：１に限定されるものではなく、２：１等、任意の比に設定することが可能である。例えば、抵抗１４１の抵抗値と抵抗１４２の抵抗値との比は、走行用モータ５の耐圧仕様や、抵抗１４１，１４２の電圧降下から地絡の発生を検知する場合の地絡検出方法等に合わせて設定してもよい。 In the first embodiment, the resistance values of the resistors 141 and 142 are set to relatively high values so that no overcurrent flows into the resistors 141 and 142 when a ground fault occurs. The resistance values of the resistors 141 and 142 are set so that the ground current becomes 1 A or less when the circuit is grounded, for example. The ratio between the resistance value of the resistor 141 and the resistance value of the resistor 142 is set to 1: 1. That is, the resistance value of the resistor 141 and the resistance value of the resistor 142 are set to be equal. In this case, the potential of the neutral point M is an intermediate potential between the positive potential of the positive line 12P and the negative potential of the negative line 12N of the intermediate DC link circuit 12. Since the neutral point M is grounded, an intermediate potential between the positive potential of the positive electrode line 12P and the negative potential of the negative electrode line 12N becomes the ground potential. As a result, the absolute value of the positive potential of the positive electrode line 12P and the absolute value of the negative potential of the negative electrode line 12N are equal, and the polarities of these potentials are opposite to each other. The ratio between the resistance value of the resistor 141 and the resistance value of the resistor 142 is not limited to 1: 1, and can be set to any ratio such as 2: 1. For example, the ratio between the resistance value of the resistor 141 and the resistance value of the resistor 142 is determined by the breakdown voltage specification of the traveling motor 5, the ground fault detection method when detecting the occurrence of a ground fault from the voltage drop of the resistors 141 and 142, and the like. You may set together.
中間直流リンク回路１２の負極線１２Ｎと接地回路１４の中性点Ｍとの間には、コンデンサ１５が接続されている。これにより、コンデンサ１５は抵抗１４２と並列接続される。コンデンサ１５の容量Ｃｎは、例えば、走行用モータ５の浮遊容量Ｃｓｕ，Ｃｓｖ，Ｃｓｗの各値の５倍に設定される。好ましくは、コンデンサ１５の容量Ｃｎは、走行用モータ５の浮遊容量Ｃｓｕ，Ｃｓｖ，Ｃｓｗの各値の５倍以上の容量に設定される。ただし、この例に限定されず、中性点Ｍの電位の変動を抑制することができることを限度に、コンデンサ１５の容量Ｃｎは任意に設定し得る。 A capacitor 15 is connected between the negative electrode line 12N of the intermediate DC link circuit 12 and the neutral point M of the ground circuit 14. Thereby, the capacitor 15 is connected in parallel with the resistor 142. The capacitance Cn of the capacitor 15 is set to, for example, five times the values of the stray capacitances Csu, Csv, Csw of the traveling motor 5. Preferably, the capacity Cn of the capacitor 15 is set to a capacity of 5 times or more of each value of the stray capacitances Csu, Csv, Csw of the traveling motor 5. However, the present invention is not limited to this example, and the capacitance Cn of the capacitor 15 can be arbitrarily set as long as fluctuations in the potential at the neutral point M can be suppressed.
図２は、第１の実施形態の車両用制御装置１０を車両に適用した場合の構成の詳細図であり、図１に示すインバータ回路１３の構成例を示す。図２に示すように、インバータ回路１３は、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子ＱＰｕ，ＱＰｖ，ＱＰｗ，ＱＮｕ，ＱＮｖ，ＱＮｗを備えている。このうち、スイッチング素子ＱＰｕ，ＱＰｖ，ＱＰｗの各ドレインは、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐに共通に接続されている。また、スイッチング素子ＱＮｕ，ＱＮｖ，ＱＮｗの各ソースは、中間直流リンク回路１２の負極線１２Ｎに共通に接続されている。 FIG. 2 is a detailed diagram of a configuration when the vehicle control device 10 of the first embodiment is applied to a vehicle, and shows a configuration example of the inverter circuit 13 shown in FIG. 1. As shown in FIG. 2, the inverter circuit 13 includes switching elements QPu, QPv, QPw, QNu, QNv, and QNw such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). Among these, the drains of the switching elements QPu, QPv, and QPw are commonly connected to the positive electrode line 12P of the intermediate DC link circuit 12. The sources of the switching elements QNu, QNv, and QNw are commonly connected to the negative electrode line 12N of the intermediate DC link circuit 12.
スイッチング素子ＱＰｕのソースはスイッチング素子ＱＮｕのドレインに接続され、これらの接続点は、車両用制御装置１０のＵ相の出力部を形成し、配線Ｈｕを通じて走行用モータ５のＵ相の巻線５ｕの一端に接続される。また、スイッチング素子ＱＰｖのソースはスイッチング素子ＱＮｖのドレインに接続され、これらの接続点は、車両用制御装置１０のＶ相の出力部を形成し、配線Ｈｖを通じて走行用モータ５のＶ相の巻線５ｖの一端に接続される。更に、スイッチング素子ＱＰｗのソースはスイッチング素子ＱＮｗのドレインに接続され、これらの接続点は、車両用制御装置１０のＷ相の出力部を形成し、配線Ｈｗを通じて走行用モータ５のＷ相の巻線５ｗの一端に接続される。スイッチング素子ＱＰｕ，ＱＰｖ，ＱＰｗ，ＱＮｕ，ＱＮｖ，ＱＮｗのそれぞれには、還流用のダイオードＤＰｕ，ＤＰｖ，ＤＰｗ，ＤＮｕ，ＤＮｖ，ＤＮｗが並列接続されている。 The source of the switching element QPu is connected to the drain of the switching element QNu, and these connection points form the U-phase output portion of the vehicle control device 10 and the U-phase winding 5u of the traveling motor 5 through the wiring Hu. Is connected to one end. Further, the source of the switching element QPv is connected to the drain of the switching element QNv, and these connection points form the V-phase output portion of the vehicle control device 10 and the V-phase winding of the traveling motor 5 through the wiring Hv. Connected to one end of the line 5v. Furthermore, the source of the switching element QPw is connected to the drain of the switching element QNw, and these connection points form the W-phase output portion of the vehicle control device 10 and the winding of the W-phase of the traveling motor 5 through the wiring Hw. Connected to one end of the line 5w. Each of the switching elements QPu, QPv, QPw, QNu, QNv, QNw is connected in parallel with a reflux diode DPu, DPv, DPw, DNu, DNv, DNw.
次に、車両用制御装置１０の動作を、接地回路１４およびコンデンサ１５に着目して説明する。
集電装置２は架線１から交流を受電する。集電装置２により受電された交流は、真空遮断器３を経て変圧器４に供給される。変圧器４は、集電装置２により受電された交流を降圧し、架線１を通じて車両に供給された交流として車両用制御装置１０に供給する。車両用制御装置１０のコンバータ回路１１は、変圧器４から供給された交流を直流電圧Ｖｄに変換して中間直流リンク回路１２を通じてインバータ回路１３に出力する。インバータ回路１３は、図示しない制御回路の制御の下、スイッチング素子ＱＰｕ，ＱＰｖ，ＱＰｗ，ＱＮｕ，ＱＮｖ，ＱＮｗのスイッチング動作により、直流電圧Ｖｄを所望の三相交流に変換して走行用モータ５に供給する。このように、車両用制御装置１０は、架線１から供給された交流を所望の交流に電力変換して走行用モータ５を駆動制御する。
Next, the operation of the vehicle control device 10 will be described with a focus on the ground circuit 14 and the capacitor 15.
The current collector 2 receives alternating current from the overhead wire 1. The alternating current received by the current collector 2 is supplied to the transformer 4 via the vacuum circuit breaker 3. The transformer 4 steps down the alternating current received by the current collector 2 and supplies it to the vehicle control device 10 as alternating current supplied to the vehicle through the overhead wire 1. The converter circuit 11 of the vehicle control device 10 converts the alternating current supplied from the transformer 4 into a direct current voltage Vd and outputs it to the inverter circuit 13 through the intermediate direct current link circuit 12. The inverter circuit 13 converts the direct-current voltage Vd into a desired three-phase alternating current by the switching operation of the switching elements QPu, QPv, QPw, QNu, QNv, and QNw under the control of a control circuit (not shown) to the traveling motor 5. Supply. As described above, the vehicle control device 10 converts the alternating current supplied from the overhead wire 1 into a desired alternating current, and drives and controls the traveling motor 5.
上述の電力変換動作の過程で、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐと負極線１２Ｎとの間に直流電圧Ｖｄが発生すると、この直流電圧Ｖｄを接地回路１４の抵抗１４１と抵抗１４２とにより分圧して得られる電圧が中性点Ｍに発生する。このとき、中性点Ｍは接地されているので、正極線１２Ｐと負極線１２Ｎとの間に直流電圧Ｖｄを維持したまま、中性点Ｍの電位を接地電位とするように正極線１２Ｐおよび負極線１２Ｎの各電位が定まる。 When a DC voltage Vd is generated between the positive line 12P and the negative line 12N of the intermediate DC link circuit 12 in the process of the power conversion operation described above, the DC voltage Vd is divided by the resistors 141 and 142 of the ground circuit 14. A voltage obtained by pressing is generated at the neutral point M. At this time, since the neutral point M is grounded, the positive line 12P and the positive line 12P are set so that the potential of the neutral point M is set to the ground potential while maintaining the DC voltage Vd between the positive line 12P and the negative line 12N. Each potential of the negative electrode line 12N is determined.
ここで、インバータ回路１３のスイッチング動作において、図２に示す例えばスイッチング素子ＱＰｕがオンすると、スイッチング素子ＱＰｕを通じて、走行用モータ５のＵ相の巻線５ｕの一端に接続された配線Ｈｕが中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐと電気的に接続される。この結果、走行用モータ５のＵ相の巻線５ｕに形成された浮遊容量Ｃｓｕが正極線１２Ｐと車両の車体（接地）との間に電気的に接続された状態となる。このときの浮遊容量Ｃｓｕとコンデンサ１５と抵抗１４１，１４２との電気的な接続関係は図３に示すものとなる。 Here, in the switching operation of the inverter circuit 13, for example, when the switching element QPu shown in FIG. 2 is turned on, the wiring Hu connected to one end of the U-phase winding 5 u of the traveling motor 5 is connected to the intermediate DC through the switching element QPu. It is electrically connected to the positive electrode line 12P of the link circuit 12. As a result, the stray capacitance Csu formed in the U-phase winding 5u of the traveling motor 5 is electrically connected between the positive electrode line 12P and the vehicle body (ground). The electrical connection relationship among the stray capacitance Csu, the capacitor 15, and the resistors 141 and 142 at this time is as shown in FIG.
図３は、第１の実施形態の車両用制御装置１０を車両に適用した場合の等価回路図であり、図２に示す浮遊容量Ｃｓｕ，Ｃｓｖ，Ｃｓｗのそれぞれを表す浮遊容量Ｃｓとコンデンサ１５と抵抗１４１，１４２とにより形成される回路を示す。図３に示す浮遊容量Ｃｓは、図２に示すスイッチング素子ＱＰｕがオンした状態では浮遊容量Ｃｓｕを表し、スイッチング素子ＱＰｖがオンした状態では浮遊容量Ｃｓｖを表し、スイッチング素子ＱＰｗがオンした状態では浮遊容量Ｃｓｗを表す。 FIG. 3 is an equivalent circuit diagram when the vehicle control device 10 of the first embodiment is applied to a vehicle. The stray capacitance Cs and the capacitor 15 representing the stray capacitances Csu, Csv, and Csw shown in FIG. A circuit formed by resistors 141 and 142 is shown. The stray capacitance Cs illustrated in FIG. 3 represents the stray capacitance Csu when the switching element QPu illustrated in FIG. 2 is turned on, represents the stray capacitance Csv when the switching element QPv is turned on, and floats when the switching element QPw is turned on. Represents the capacity Csw.
スイッチング素子ＱＰｕがオンしてインバータ回路１３が走行用モータ５を駆動している状態では、図３に示すように、コンデンサ１５と浮遊容量Ｃｓ（Ｃｓｕ）は、接地回路１４の中性点Ｍを介して中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐと負極線１２Ｎとの間に直列接続された状態となる。具体的には、浮遊容量Ｃｓ（Ｃｓｕ）は、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐと接地回路１４の中性点Ｍとの間に電気的に接続され、コンデンサ１５は、中性点Ｍを介して浮遊容量Ｃｓ（Ｃｓｕ）と直列接続された状態となる。この場合、中性点Ｍは、抵抗１４１と抵抗１４２との間の接続点であると共に、浮遊容量Ｃｓとコンデンサ１５との間の接続点となる。 In a state where the switching element QPu is turned on and the inverter circuit 13 is driving the traveling motor 5, the capacitor 15 and the stray capacitance Cs (Csu) are connected to the neutral point M of the ground circuit 14 as shown in FIG. Thus, the intermediate DC link circuit 12 is connected in series between the positive electrode line 12P and the negative electrode line 12N. Specifically, the stray capacitance Cs (Csu) is electrically connected between the positive line 12P of the intermediate DC link circuit 12 and the neutral point M of the ground circuit 14, and the capacitor 15 Through the stray capacitance Cs (Csu). In this case, the neutral point M is a connection point between the resistor 141 and the resistor 142 and a connection point between the stray capacitance Cs and the capacitor 15.
ここで、前述のように、接地回路１４に備えられた抵抗１４１，１４２は比較的高い抵抗値を有しているので、説明の簡略化のため、抵抗１４１，１４２を無視する。この場合、負極線１２Ｎを基準にした中性点Ｍの電圧は、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐと負極線１２Ｎとの間の直流電圧Ｖｄを、（１／Ｃｎ）／｛（１／Ｃｎ）＋（１／Ｃｓ）｝により表される比率Ｒで分圧した電圧になる。ここで、コンデンサ１５の容量Ｃｎと浮遊容量Ｃｓの何れもゼロでなければ、比率Ｒは「１」よりも小さな値になる。この場合、負極線１２Ｎを基準にした中性点Ｍの電圧は、直流電圧Ｖｄに比率Ｒを乗じた電圧になり、直流電圧Ｖｄよりも低い電圧になる。このことは、中性点Ｍを基準にしたときの中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐおよび負極線１２Ｎの各電圧の絶対値は、直流電圧Ｖｄよりも小さくなることを意味する。計算上、コンデンサ１５の容量Ｃｎを浮遊容量Ｃｓと等しくすれば、上記比率Ｒは「０．５」となり、負極線１２Ｎを基準にしたときの中性点Ｍの電圧は直流電圧Ｖｄの２分の１の電圧になる。 Here, as described above, since the resistors 141 and 142 provided in the ground circuit 14 have relatively high resistance values, the resistors 141 and 142 are ignored for simplification of description. In this case, the voltage at the neutral point M with respect to the negative electrode line 12N is obtained by converting the DC voltage Vd between the positive electrode line 12P and the negative electrode line 12N of the intermediate DC link circuit 12 to (1 / Cn) / {(1 / Cn) + (1 / Cs)}. Here, if neither the capacitance Cn nor the stray capacitance Cs of the capacitor 15 is zero, the ratio R is a value smaller than “1”. In this case, the voltage at the neutral point M with respect to the negative electrode line 12N is a voltage obtained by multiplying the DC voltage Vd by the ratio R, and is lower than the DC voltage Vd. This means that the absolute value of each voltage of the positive line 12P and the negative line 12N of the intermediate DC link circuit 12 when the neutral point M is used as a reference is smaller than the DC voltage Vd. In calculation, if the capacitance Cn of the capacitor 15 is made equal to the stray capacitance Cs, the ratio R becomes “0.5”, and the voltage at the neutral point M with respect to the negative electrode line 12N is equal to the DC voltage Vd. It becomes the voltage of 1.
これに対し、仮にコンデンサ１５を備えていないものとした場合、即ち、コンデンサ１５の容量Ｃｎをゼロとした場合、上述の（１／Ｃｎ）／｛（１／Ｃｎ）＋（１／Ｃｓ）｝により表される比率Ｒは「１」になる。この場合、負極線１２Ｎを基準にした中性点Ｍの電圧は直流電圧Ｖｄに等しくなる。このことは、中性点Ｍを基準にしたときの中間直流リンク回路１２の負極線１２Ｎの電圧の絶対値、即ち、負極線１２Ｎの対地電圧の絶対値は、一時的に直流電圧Ｖｄと等しい電圧に達することを意味する。実際には、接地回路１４の抵抗１４１，１４２が存在するため、負極線１２Ｎの対地電圧の絶対値は直流電圧Ｖｄに達しないにしても、コンデンサ１５を備えない場合に比較すれば、コンデンサ１５を備えた場合の負極線１２Ｎの対地電圧の絶対値は低下することが理解される。 On the other hand, if the capacitor 15 is not provided, that is, if the capacitance Cn of the capacitor 15 is zero, the above (1 / Cn) / {(1 / Cn) + (1 / Cs)} The ratio R represented by is “1”. In this case, the voltage at the neutral point M with respect to the negative electrode line 12N is equal to the DC voltage Vd. This means that the absolute value of the voltage of the negative electrode line 12N of the intermediate DC link circuit 12 with respect to the neutral point M, that is, the absolute value of the ground voltage of the negative electrode line 12N is temporarily equal to the DC voltage Vd. It means reaching the voltage. Actually, since the resistors 141 and 142 of the ground circuit 14 exist, even if the absolute value of the ground voltage of the negative electrode line 12N does not reach the DC voltage Vd, the capacitor 15 is compared with the case where the capacitor 15 is not provided. It is understood that the absolute value of the ground voltage of the negative electrode line 12N decreases when it is provided.
上述のように、コンデンサ１５を備えたことにより、接地回路１４の中性点Ｍの電圧は、コンデンサ１５の容量Ｃｎと浮遊容量Ｃｓとにより、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐと負極線１２Ｎとの間の直流電圧Ｖｄを分圧した電圧になる。このことは、正極線１２Ｐおよび負極線１２Ｎを基準にすれば、スイッチング素子ＱＰｕがオンした際の中性点Ｍの電圧変動が抑制されることを意味する。第１の実施形態では、接地回路１４により、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐと負極線１２Ｎの各電位は、中性点Ｍの電位（接地電位）を中間電位とするように安定化されるので、コンデンサ１５を備えたことにより、スイッチング素子ＱＰｕがオンした際の浮遊容量Ｃｓの影響が抑制され、接地回路１４による安定状態が維持される。
なお、上述の例では、スイッチング素子ＱＰｕがオンした場合を説明したが、スイッチング素子ＱＰｖ，ＱＰｗがオンした場合も同様に説明される。
As described above, since the capacitor 15 is provided, the voltage at the neutral point M of the ground circuit 14 is increased by the capacitance Cn and the stray capacitance Cs of the capacitor 15 to the positive line 12P and the negative line 12N of the intermediate DC link circuit 12. Is a voltage obtained by dividing the direct-current voltage Vd. This means that, based on the positive electrode line 12P and the negative electrode line 12N, the voltage fluctuation at the neutral point M when the switching element QPu is turned on is suppressed. In the first embodiment, the ground circuit 14 stabilizes the potentials of the positive line 12P and the negative line 12N of the intermediate DC link circuit 12 so that the potential of the neutral point M (ground potential) is an intermediate potential. Therefore, by providing the capacitor 15, the influence of the stray capacitance Cs when the switching element QPu is turned on is suppressed, and the stable state by the ground circuit 14 is maintained.
In the above example, the case where the switching element QPu is turned on has been described. However, the case where the switching elements QPv and QPw are turned on is described in the same manner.
具体例として、直流電圧Ｖｄを２８００Ｖとし、抵抗１４１の抵抗値と抵抗１４２の抵抗値とが等しいものとし、コンデンサ１５の容量Ｃｎを浮遊料量Ｃｓの５倍とした場合について、負極線１２Ｎの対地間電圧Ｕｉを検討する。この場合、上記比率Ｒは１／６である。また、国際規格ＩＥＣ６００７７−１によれば、耐電圧は、対地間電圧Ｕｉを用いて、２×Ｕｉ＋２０００Ｖにより与えられる。この場合の対地間電圧Ｕｉは振幅値ではなく、振幅値を２１／２で除算して得られる実効値の絶対値を表している。 As a specific example, the case where the DC voltage Vd is 2800 V, the resistance value of the resistor 141 is equal to the resistance value of the resistor 142, and the capacitance Cn of the capacitor 15 is five times the floating amount Cs. Consider the ground voltage Ui. In this case, the ratio R is 1/6. According to the international standard IEC 60077-1, the withstand voltage is given by 2 × Ui + 2000V using the ground voltage Ui. The ground voltage Ui in this case is not an amplitude value but an absolute value of an effective value obtained by dividing the amplitude value by 21/2 .
コンデンサ１５を備えない場合、前述のように、スイッチング素子ＱＰｕがオンすると、負極線１２Ｎを基準にした中性点Ｍの電圧は直流電圧Ｖｄと一時的に概ね等しくなる。このため、抵抗１４２には一時的に直流電圧Ｖｄに等しい電圧が印加される。これにより、負極線１２Ｎの対地間電圧Ｕｉ（振幅値）は−２８００Ｖになる。従って、この場合、国際規格ＩＥＣ６００７７−１による耐電圧は、２×Ｕｉ（実効値）＋２０００Ｖ＝２×｜−２８００Ｖ｜／２１／２＋２０００Ｖ＝５９６０Ｖになる。 When the capacitor 15 is not provided, as described above, when the switching element QPu is turned on, the voltage at the neutral point M with respect to the negative electrode line 12N is temporarily substantially equal to the DC voltage Vd. For this reason, a voltage equal to the DC voltage Vd is temporarily applied to the resistor 142. As a result, the ground voltage Ui (amplitude value) of the negative electrode line 12N becomes −2800V. Therefore, in this case, the withstand voltage according to the international standard IEC 60077-1 is 2 × Ui (effective value) + 2000V = 2 × | −2800V | / 2 1/2 + 2000V = 5960V.
これに対し、コンデンサ１５を備えた場合、負極線１２Ｎの対地間電圧Ｕｉ（振幅値）は、抵抗１４１と抵抗１４２とにより分圧された電圧（−１４００Ｖ）と、コンデンサ１５と浮遊容量Ｃｓとにより上記比率Ｒ（＝１／６）で分圧された電圧（−２８００Ｖ／６）とが重畳された電圧、即ち−１８７０Ｖ（＝−１４００Ｖ−２８００Ｖ／６）になる。従って、この場合、国際規格ＩＥＣ６００７７−１による耐電圧は、２×Ｕｉ（実効値）＋２０００Ｖ＝２×｜−１８７０Ｖ｜／２１／２＋２０００Ｖ＝４６４４Ｖになる。 On the other hand, when the capacitor 15 is provided, the voltage Ui (amplitude value) between the negative electrode line 12N and the ground is the voltage (-1400V) divided by the resistor 141 and the resistor 142, the capacitor 15 and the stray capacitance Cs. As a result, the voltage divided by the ratio R (= 1/6) (−2800V / 6) is superimposed, that is, −1870V (= −1400V−2800V / 6). Therefore, in this case, the withstand voltage according to the international standard IEC 60077-1 is 2 × Ui (effective value) +2000 V = 2 × | −1870 V | / 2 1/2 +2000 V = 4644 V.
上述の例から理解されるように、コンデンサ１５を備えない場合、車両用制御装置１０および走行用モータ５の絶縁耐圧として少なくとも５９６０Ｖの耐圧が必要となり、鉄道一般の直流１５００Ｖ架線用の絶縁クラスとして規定されている５４００Ｖを超える絶縁耐圧が必要になる。このため、浮遊容量Ｃｓの大きさによっては、車両用制御装置１０を鉄道車両に適用できない場合が起こり得る。これに対し、コンデンサ１５を備えた場合、車両用制御装置および走行用モータの絶縁耐圧は４６４４Ｖ以上であればよく、上記絶縁クラスの５４００Ｖを満足する。このため、走行用モータ５に浮遊容量Ｃｓが存在しても、コンデンサ１５を備えたことにより、車両用制御装置を鉄道車両に適用することが可能となる。 As understood from the above-described example, when the capacitor 15 is not provided, a breakdown voltage of at least 5960V is required as the breakdown voltage of the vehicle control device 10 and the traveling motor 5, and as an insulation class for a general DC 1500V overhead line A withstand voltage exceeding the specified 5400 V is required. For this reason, depending on the size of the stray capacitance Cs, the vehicle control device 10 may not be applicable to a railway vehicle. On the other hand, when the capacitor 15 is provided, the withstand voltage of the vehicle control device and the traveling motor may be 4644V or more, which satisfies the above insulation class of 5400V. For this reason, even if the stray capacitance Cs is present in the traveling motor 5, the vehicle control device can be applied to the railway vehicle by including the capacitor 15.
図４は、第１の実施形態の車両用制御装置１０の動作波形図である。図４（Ａ）〜（Ｄ）のそれぞれにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は電圧値を表している。ここで、図４（Ａ）は、上述のコンデンサ１５を備えない場合の負極線１２Ｎを基準とした中性点Ｍの電圧波形である。図４（Ｂ）は、コンデンサ１５を備えない場合の車両用制御装置１０の出力部（配線Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）の電圧波形である。図４（Ｃ）は、コンデンサ１５を備えた場合の負極線１２Ｎを基準とした中性点Ｍの電圧波形である。図４（Ｄ）は、コンデンサ１５を備えた場合の車両用制御装置１０の出力部（配線Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）の電圧波形である。図４（Ａ），（Ｂ）の各動作波形から理解されるように、コンデンサ１５を備えない場合、中性点Ｍの電位の変動が大きく、車両用制御装置１０から出力される電圧のピーク値が上昇している。これに対し、図４（Ｃ），（Ｄ）の各動作波形から理解されるように、コンデンサ１５を備えた場合、図４（Ａ），（Ｂ）の動作波形に比較して、中性点Ｍの電位の変動が抑制され、また、車両用制御装置１０から出力される電圧のピーク値の上昇も抑制されている。 FIG. 4 is an operation waveform diagram of the vehicle control apparatus 10 according to the first embodiment. 4A to 4D, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage value. Here, FIG. 4A shows a voltage waveform at the neutral point M with reference to the negative electrode line 12N when the capacitor 15 is not provided. FIG. 4B is a voltage waveform of the output unit (wirings Hu, Hv, Hw) of the vehicle control device 10 when the capacitor 15 is not provided. 4C shows a voltage waveform at the neutral point M with reference to the negative electrode line 12N when the capacitor 15 is provided. FIG. 4D is a voltage waveform of the output unit (wirings Hu, Hv, Hw) of the vehicle control device 10 when the capacitor 15 is provided. 4A and 4B, when the capacitor 15 is not provided, the potential fluctuation at the neutral point M is large, and the peak of the voltage output from the vehicle control device 10 is understood. The value is rising. On the other hand, as can be understood from the operation waveforms of FIGS. 4C and 4D, when the capacitor 15 is provided, the operation waveform is neutral compared to the operation waveforms of FIGS. 4A and 4B. The fluctuation of the potential at the point M is suppressed, and the increase in the peak value of the voltage output from the vehicle control device 10 is also suppressed.
第１の実施形態によれば、コンデンサ１５を備えたことにより、走行用モータ５の動作に伴って、走行用モータ５の浮遊容量Ｃｓｕ，Ｃｓｖ，Ｃｓｗを通じて接地回路１４の中性点Ｍに電流が流れ込んでも、中性点Ｍの電位の変動を小さく抑えることができる。従って、走行用モータ５として高耐圧仕様のモータを用いる必要がなくなる。また、車両用制御装置１０の対地電圧の上昇を抑え、車両用制御装置１０の対地絶縁耐圧を確保することが容易になる。更に、中性点Ｍの電位が安定するので、接地回路１４に備えられた抵抗１４１，１４２の電圧降下から地絡の発生を適正に検知することも可能になる。 According to the first embodiment, since the capacitor 15 is provided, a current flows to the neutral point M of the ground circuit 14 through the stray capacitances Csu, Csv, Csw of the traveling motor 5 in accordance with the operation of the traveling motor 5. Even if spills, fluctuations in the potential at the neutral point M can be kept small. Therefore, it is not necessary to use a high breakdown voltage motor as the traveling motor 5. Moreover, it becomes easy to suppress the rise of the ground voltage of the vehicle control device 10 and to secure the ground insulation withstand voltage of the vehicle control device 10. Furthermore, since the potential at the neutral point M is stabilized, it becomes possible to properly detect the occurrence of a ground fault from the voltage drop of the resistors 141 and 142 provided in the ground circuit 14.
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を説明する。
図５は、第２の実施形態の車両用制御装置２０を交流鉄道車両に適用した場合の構成図である。車両用制御装置２０は、上述の第１の実施形態の図１に示す車両用制御装置１０の構成において、電圧検出部２１と、制御部２２とを更に備えている。その他の車両用制御装置２０の構成は、第１実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 5 is a configuration diagram in the case where the vehicle control device 20 of the second embodiment is applied to an AC railway vehicle. The vehicle control device 20 further includes a voltage detection unit 21 and a control unit 22 in the configuration of the vehicle control device 10 shown in FIG. 1 of the first embodiment described above. Other configurations of the vehicle control device 20 are the same as those in the first embodiment.
電圧検出部２１は、接地回路１４の中性点Ｍの電圧を検出するものである。電圧検出部２１は、中間直流リンク回路１２の負極線１２Ｎを基準とした中性点Ｍの電圧、即ち、抵抗１４２の電圧降下を検出する。制御部２２は、電圧検出部２１により検出された電圧に基づき地絡の発生の有無を判定するものである。制御部２２は、地絡が発生した場合、コンバータ回路１１に入力される交流を遮断する。例えば、制御部２２は、真空遮断器３を制御することにより、コンバータ回路１１に入力される交流を遮断する。ただし、この例に限定されず、コンバータ回路１１に入力される交流を遮断する手法は任意である。 The voltage detector 21 detects the voltage at the neutral point M of the ground circuit 14. The voltage detector 21 detects the voltage at the neutral point M with reference to the negative electrode line 12N of the intermediate DC link circuit 12, that is, the voltage drop of the resistor 142. The controller 22 determines whether or not a ground fault has occurred based on the voltage detected by the voltage detector 21. When a ground fault occurs, the control unit 22 blocks the alternating current input to the converter circuit 11. For example, the control unit 22 blocks the alternating current input to the converter circuit 11 by controlling the vacuum circuit breaker 3. However, the method is not limited to this example, and any method for interrupting the alternating current input to the converter circuit 11 is arbitrary.
次に、車両用制御装置２０の動作を説明する。
コンバータ回路１１、中間直流リンク回路１２、インバータ回路１３、接地回路１４、コンデンサ１５の各動作については、上述した第１の実施形態と同様である。ここでは、電圧検出部２１および制御部２２に着目して車両用制御装置２０の動作を説明する。
Next, the operation of the vehicle control device 20 will be described.
The operations of the converter circuit 11, the intermediate DC link circuit 12, the inverter circuit 13, the ground circuit 14, and the capacitor 15 are the same as those in the first embodiment described above. Here, the operation of the vehicle control device 20 will be described by focusing on the voltage detection unit 21 and the control unit 22.
電圧検出部２１は、接地回路１４の中性点Ｍの電圧を逐次検出して制御部２２に出力する。制御部２２は、電圧検出部２１から出力される中性点Ｍの電圧から正極線１２Ｐまたは負極線１２Ｎの地絡の発生を検知する。例えば接地回路１４の抵抗１４１の抵抗値と抵抗１４２の抵抗値との比（分圧比）が１：１である場合、制御部２２は、中性点Ｍの電圧が直流電圧Ｖｄに概ね等しければ、正極線１２Ｐの地絡の発生を検知する。また、制御部２２は、中性点Ｍの電圧が概ねゼロＶであれば、負極線１２Ｎの地絡の発生を検知する。 The voltage detector 21 sequentially detects the voltage at the neutral point M of the ground circuit 14 and outputs it to the controller 22. The control unit 22 detects the occurrence of a ground fault in the positive line 12P or the negative line 12N from the voltage at the neutral point M output from the voltage detection unit 21. For example, when the ratio (voltage division ratio) of the resistance value of the resistor 141 and the resistor 142 of the ground circuit 14 is 1: 1, the control unit 22 determines that the voltage at the neutral point M is approximately equal to the DC voltage Vd. The occurrence of a ground fault in the positive electrode line 12P is detected. Further, when the voltage at the neutral point M is approximately zero V, the control unit 22 detects the occurrence of a ground fault in the negative electrode line 12N.
また、制御部２２は、次に説明するように、電圧検出部２１により検出された中性点Ｍの電圧波形から地絡が発生したか否かを判定することも可能である。ここで、中性点Ｍの電圧波形の特徴は地絡が発生した部位に応じて異なるため、制御部２２は、この中性点Ｍの電圧波形の特徴から地絡の発生を検知することが可能である。 The control unit 22 can also determine whether or not a ground fault has occurred from the voltage waveform at the neutral point M detected by the voltage detection unit 21 as described below. Here, since the characteristics of the voltage waveform at the neutral point M differ depending on the portion where the ground fault has occurred, the control unit 22 may detect the occurrence of the ground fault from the characteristics of the voltage waveform at the neutral point M. Is possible.
図６は、第２の実施形態の車両用制御装置２０の動作波形図であり、中性点Ｍの電圧波形の一例を示す図である。図６（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は電圧値を表している。ここで、図６（Ａ）は、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐで地絡が発生した場合の電圧波形であり、コンバータ回路１１およびインバータ回路１３がスイッチング動作を開始した後の波形である。図６（Ｂ）は、中間直流リンク回路１２の負極線１２Ｎで地絡が発生した場合の電圧波形であり、コンバータ回路１１およびインバータ回路１３がスイッチング動作を開始した後の波形である。 FIG. 6 is an operation waveform diagram of the vehicle control device 20 of the second embodiment, and shows an example of a voltage waveform at the neutral point M. FIG. 6A to 6C, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents a voltage value. Here, FIG. 6A is a voltage waveform when a ground fault occurs in the positive line 12P of the intermediate DC link circuit 12, and is a waveform after the converter circuit 11 and the inverter circuit 13 start the switching operation. . 6B is a voltage waveform when a ground fault occurs in the negative electrode line 12N of the intermediate DC link circuit 12, and is a waveform after the converter circuit 11 and the inverter circuit 13 start the switching operation.
図６（Ｃ）は、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐで地絡が発生した場合の電圧波形であり、コンバータ回路１１およびインバータ回路１３がスイッチング動作を開始する前の波形である。図６（Ｄ）は、中間直流リンク回路１２の負極線１２Ｎで地絡が発生した場合の電圧波形であり、コンバータ回路１１およびインバータ回路１３がスイッチング動作を開始する前の波形である。 FIG. 6C shows a voltage waveform when a ground fault occurs in the positive line 12P of the intermediate DC link circuit 12, and is a waveform before the converter circuit 11 and the inverter circuit 13 start the switching operation. 6D is a voltage waveform when a ground fault occurs in the negative electrode line 12N of the intermediate DC link circuit 12, and is a waveform before the converter circuit 11 and the inverter circuit 13 start the switching operation.
図６（Ｅ）は、車両用制御装置１０の出力部の地絡、即ち走行用モータ５の巻線に接続された配線（例えば、配線Ｈｕ）で地絡が発生した場合の電圧波形である。図６（Ｆ）は、車両量制御装置１０の入力部での地絡、即ち変圧器４の２次巻線の端子で地絡が発生した場合の波形であり、コンバータ回路１１およびインバータ回路１３がスイッチング動作を開始した後の波形である。 FIG. 6E is a voltage waveform when a ground fault occurs in the output unit of the vehicle control device 10, that is, in a wiring (for example, the wiring Hu) connected to the winding of the traveling motor 5. . FIG. 6F shows a waveform when a ground fault occurs at the input portion of the vehicle quantity control device 10, that is, when a ground fault occurs at the terminal of the secondary winding of the transformer 4. The converter circuit 11 and the inverter circuit 13 are shown in FIG. These are the waveforms after starting the switching operation.
図６（Ｇ）は、車両量制御装置１０の入力部での地絡、即ち変圧器４の２次巻線の端子で地絡が発生した場合の波形であり、コンバータ回路１１およびインバータ回路１３がスイッチング動作を開始する前の波形である。
なお、図６の例では、コンバータ回路１１から出力される直流電圧Ｖｄを「２８００Ｖ」としている。即ち、中性点Ｍの接地電位を基準とした正極線１２Ｐの電圧を「＋１４００Ｖ」とし、中性点Ｍの接地電位を基準とした負極線１２Ｎの電圧を「−１４００Ｖ」としている。
FIG. 6G shows a waveform when a ground fault occurs at the input portion of the vehicle quantity control device 10, that is, when a ground fault occurs at the terminal of the secondary winding of the transformer 4, and the converter circuit 11 and the inverter circuit 13. Is the waveform before starting the switching operation.
In the example of FIG. 6, the DC voltage Vd output from the converter circuit 11 is “2800 V”. That is, the voltage of the positive electrode line 12P with respect to the ground potential of the neutral point M is set to “+ 1400V”, and the voltage of the negative electrode line 12N with reference to the ground potential of the neutral point M is set to “−1400V”.
図５において、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐで地絡が発生した場合、接地回路１４の抵抗１４１の両端が電気的に短絡され、抵抗１４２に直流電圧Ｖｄの大部分が印加される。このため、図６（Ａ），（Ｃ）の例に示すように、スイッチング動作の有無によらず、中性点Ｍの電圧は、概ね１８００Ｖ以上の値になる。また、中間直流リンク回路１２の負極線１２Ｎの地絡が発生した場合、接地回路１４の抵抗１４２の両端が短絡され、抵抗１４１に直流電圧Ｖｄの大部分が印加される。このため、図６（Ｂ），（Ｄ）の例に示すように、スイッチング動作の有無によらず、中性点Ｍの電圧は概ねゼロＶになる。 In FIG. 5, when a ground fault occurs on the positive electrode line 12 </ b> P of the intermediate DC link circuit 12, both ends of the resistor 141 of the ground circuit 14 are electrically short-circuited, and most of the DC voltage Vd is applied to the resistor 142. Therefore, as shown in the examples of FIGS. 6A and 6C, the voltage at the neutral point M is approximately 1800 V or more regardless of the presence or absence of the switching operation. When a ground fault occurs in the negative electrode line 12N of the intermediate DC link circuit 12, both ends of the resistor 142 of the ground circuit 14 are short-circuited, and most of the DC voltage Vd is applied to the resistor 141. For this reason, as shown in the examples of FIGS. 6B and 6D, the voltage at the neutral point M becomes substantially zero V regardless of the presence or absence of the switching operation.
車両用制御装置１０の出力側で地絡が発生した場合、スイッチング素子ＱＰｕ，ＱＰｖ，ＱＰｗのスイッチング動作に伴い、スイッチング素子ＱＰｕ，ＱＰｖ，ＱＰｗの何れかにより抵抗１４１の両端が断続的に短絡される。この場合、正極線１２Ｐで地絡が断続的に発生した状況に等しくなる。このため、図６（Ｅ）に示すように、負極線１２Ｎを基準とした中性点Ｍの電圧は、概ねゼロＶから概ね１８００Ｖ付近までの間で繰り返し変動する。 When a ground fault occurs on the output side of the vehicle control device 10, both ends of the resistor 141 are intermittently short-circuited by any one of the switching elements QPu, QPv, QPw along with the switching operation of the switching elements QPu, QPv, QPw. The In this case, this is equivalent to a situation where a ground fault occurs intermittently in the positive electrode line 12P. For this reason, as shown in FIG. 6E, the voltage at the neutral point M with reference to the negative electrode line 12N repeatedly fluctuates between approximately zero V and approximately 1800V.
また、車両量制御装置１０の入力側で地絡が発生した場合、コンバータ回路１１の出力が、接地電位を基準とした電圧波形として中性点Ｍに出現する。この場合、コンバータ回路１１およびインバータ回路１３のスイッチング動作により、図６（Ｆ）に示すように、スイッチング動作の周期に応じた繰り返し波形が中性点Ｍに発生する。また、車両量制御装置１０の入力側で地絡が発生した場合、コンバータ回路１１およびインバータ回路１３がスイッチング動作していなければ、図６（Ｇ）に示すように、変圧器４からコンバータ回路１１を経由して出力される交流の繰り返し波形が中性点Ｍに出現する。 When a ground fault occurs on the input side of the vehicle quantity control device 10, the output of the converter circuit 11 appears at the neutral point M as a voltage waveform with the ground potential as a reference. In this case, the switching operation of the converter circuit 11 and the inverter circuit 13 generates a repetitive waveform at the neutral point M according to the cycle of the switching operation, as shown in FIG. Further, when a ground fault occurs on the input side of the vehicle quantity control device 10, if the converter circuit 11 and the inverter circuit 13 are not performing switching operation, as shown in FIG. An alternating waveform that is output via 出現 appears at the neutral point M.
上述のように、地絡の発生部位に応じて中性点Ｍの電圧波形の特徴が異なる。このような電圧波形の特徴は、次の３つの電圧波形パターンに分類される。
・電圧波形パターン１
１８００Ｖ以上の電圧を維持する波形パターン（図６（Ａ），（Ｃ））
・電圧波形パターン２
１０００Ｖ以下の電圧を維持する波形パターン（図６（Ｂ），（Ｄ））
・電圧波形パターン３
１０００Ｖ以下の電圧と１８００Ｖ以上の電圧とを交互に繰り返す波形パターン（図６（Ｅ），（Ｆ））
ただし、図６（Ａ）〜（Ｇ）に例示される電圧波形の特徴の分類方法は、上述の例に限定されない。
As described above, the characteristics of the voltage waveform at the neutral point M differ depending on the location where the ground fault occurs. Such characteristics of the voltage waveform are classified into the following three voltage waveform patterns.
・ Voltage waveform pattern 1
Waveform pattern for maintaining a voltage of 1800 V or more (FIGS. 6A and 6C)
・ Voltage waveform pattern 2
Waveform pattern that maintains a voltage of 1000 V or less (FIGS. 6B and 6D)
・ Voltage waveform pattern 3
Waveform pattern that alternately repeats a voltage of 1000 V or less and a voltage of 1800 V or more (FIGS. 6E and 6F)
However, the voltage waveform feature classification method illustrated in FIGS. 6A to 6G is not limited to the above example.
制御部２２は、中性点Ｍの電圧波形が上述の電圧波形パターン１〜３の何れに属するかを判定することにより地絡の発生を検知すると共に、地絡の発生部位を特定することができる。
なお、前述の図４（Ａ）に例示する電圧波形は、上述の電圧波形パターン３に属し、これから、地絡の発生部位が、車両用制御装置の入力側または出力側であることを特定することができる。コンデンサ１５を備えた場合、浮遊容量Ｃｓによる中性点Ｍの電位の変動が抑制された状態での電圧波形を得ることができる。
The control unit 22 can detect the occurrence of a ground fault by determining whether the voltage waveform at the neutral point M belongs to any one of the voltage waveform patterns 1 to 3 described above, and can also identify a site where the ground fault occurs. it can.
The voltage waveform illustrated in FIG. 4A described above belongs to the voltage waveform pattern 3 described above, and from this, it is specified that the occurrence site of the ground fault is the input side or the output side of the vehicle control device. be able to. When the capacitor 15 is provided, it is possible to obtain a voltage waveform in a state where fluctuations in the potential at the neutral point M due to the stray capacitance Cs are suppressed.
上述したように、第２の実施形態によれば、コンデンサ１５を備えたことにより、中性点Ｍの電圧に与える浮遊容量Ｃｓ（Ｃｓｕ，Ｃｓｖ，Ｃｓｗ）の影響を抑制することができ、浮遊容量Ｃｓによる中性点の電位の変動を抑制することができる。このため、電圧検出部２１の検出結果には浮遊容量Ｃｓの影響がほとんど含まれず、電圧検出部２１は、地絡に起因した中性点Ｍの電圧変動を精度よく検出することができる。従って、中性点Ｍの電圧から地絡の発生を精度よく検知することができ、地絡の誤検知を抑制する効果が得られる。しかも、浮遊容量Ｃｓの影響を考慮する必要がないので、地絡の発生の有無の判定基準となる閾値の設定が容易になる。
なお、車両用制御装置１０は、例えば、電力変換装置、駆動装置、電源装置等として表現することも可能である。
As described above, according to the second embodiment, since the capacitor 15 is provided, the influence of the stray capacitance Cs (Csu, Csv, Csw) on the voltage at the neutral point M can be suppressed. Variation in the potential at the neutral point due to the capacitance Cs can be suppressed. For this reason, the detection result of the voltage detection unit 21 hardly includes the influence of the stray capacitance Cs, and the voltage detection unit 21 can accurately detect the voltage fluctuation at the neutral point M due to the ground fault. Therefore, the occurrence of a ground fault can be accurately detected from the voltage at the neutral point M, and an effect of suppressing erroneous detection of a ground fault can be obtained. In addition, since it is not necessary to consider the influence of the stray capacitance Cs, it is easy to set a threshold value that is a criterion for determining whether or not a ground fault has occurred.
The vehicle control device 10 can also be expressed as, for example, a power conversion device, a drive device, a power supply device, or the like.
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態を説明する。
図７は、第３の実施形態の車両用制御装置３０の構成図である。車両用制御装置３０は、前述の第１の実施形態の車両用制御装置１０の構成において、コンデンサ１５に代えて、コンデンサ３５を備えている。コンデンサ１５の定格電圧は、変圧器４からコンバータ回路１１に入力される交流の実効電圧に２１／２（２の平方根）を乗じて得られる値、即ち、コンバータ回路１１に入力される交流の振幅値に相当する電圧に設定されている。ただし、浮遊容量Ｃｓによる中性点Ｍの電位の変動を抑制することができことを限度に、コンデンサ３５の定格電圧を、コンバータ回路１１に入力される交流の実効電圧に２１／２を乗じて得られる値以上に設定してもよい。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
FIG. 7 is a configuration diagram of the vehicle control device 30 according to the third embodiment. The vehicle control device 30 includes a capacitor 35 instead of the capacitor 15 in the configuration of the vehicle control device 10 of the first embodiment described above. The rated voltage of the capacitor 15 is a value obtained by multiplying the AC effective voltage input from the transformer 4 to the converter circuit 11 by 2 1/2 (square root of 2), that is, the AC voltage input to the converter circuit 11. A voltage corresponding to the amplitude value is set. However, the rated voltage of the capacitor 35 is multiplied by the effective voltage of the alternating current input to the converter circuit 11 by 2 1/2 to the extent that fluctuations in the potential at the neutral point M due to the stray capacitance Cs can be suppressed. You may set more than the value obtained.
図７の例では、説明の便宜上、コンバータ回路１１は、ダイオード１１１，１１２，１１３，１１４を備えたフルブリッジ整流回路として構成されている。ただし、前述したように、コンバータ回路１１の回路形式は任意である。図７の例では、図１のインバータ回路１３は省略されているが、コンデンサ３５の定格電圧を除けば、車両用制御装置３０は、第１の実施形態の車両用制御装置１０と同様に構成される。
なお、第２の実施形態の車両用制御装置２０の構成において、コンデンサ１５に代えてコンデンサ３５を備えたものとして車両用制御装置３０を構成してもよい。
In the example of FIG. 7, for convenience of explanation, the converter circuit 11 is configured as a full bridge rectifier circuit including diodes 111, 112, 113, and 114. However, as described above, the circuit format of the converter circuit 11 is arbitrary. In the example of FIG. 7, the inverter circuit 13 of FIG. 1 is omitted, but the vehicle control device 30 is configured similarly to the vehicle control device 10 of the first embodiment except for the rated voltage of the capacitor 35. Is done.
In the configuration of the vehicular control device 20 of the second embodiment, the vehicular control device 30 may be configured with a capacitor 35 instead of the capacitor 15.
車両用制御装置３０の動作を、コンデンサ３５に着目して説明する。
変圧器４の２次側とコンバータ１１の入力部との間で地絡が発生し、変圧器４の２次巻線の一端と接地との間に地絡経路Ｂが形成されると、図７に示すように、変圧器４の２次巻線の出力電流が地絡電流Ｉｂとなって地絡経路Ｂを経由し、車両の車体（接地）を通じてコンデンサ３５に流れ込む。このとき、抵抗１４２の抵抗値は高い値に設定されているので、地絡電流Ｉｂの大部分は、コンデンサ３５に変位電流となって流れ込む。そして、そして、地絡電流Ｉｂは、コンデンサ３５からコンバータ回路１１を構成するダイオード１１４を通じて変圧器４の２次巻線の他端に流れ込む。
The operation of the vehicle control device 30 will be described with a focus on the capacitor 35.
When a ground fault occurs between the secondary side of the transformer 4 and the input part of the converter 11, and a ground fault path B is formed between one end of the secondary winding of the transformer 4 and the ground, 7, the output current of the secondary winding of the transformer 4 becomes a ground fault current Ib, flows through the ground fault path B, and flows into the capacitor 35 through the vehicle body (ground) of the vehicle. At this time, since the resistance value of the resistor 142 is set to a high value, most of the ground fault current Ib flows into the capacitor 35 as a displacement current. Then, the ground fault current Ib flows from the capacitor 35 to the other end of the secondary winding of the transformer 4 through the diode 114 constituting the converter circuit 11.
このように地絡電流Ｉｂが発生すると、コンデンサ３５には、変圧器４の２次巻線から出力される電圧がそのまま印加される。この場合、コンデンサ３５に印加される最大電圧は、変圧器４の２次巻線から出力される交流電圧の最大実効値に２１／２を乗じた電圧になる。しかしながら、第３の実施形態では、コンデンサ３５の定格電圧は、変圧器４からコンバータ回路１１に出力される交流の実効電圧に２１／２を乗じて得られる値に設定されている。このため、変圧器４の２次側で地絡が発生しても、この地絡によりコンデンサ３５に印加される電圧がコンデンサ３５の定格電圧を超えることはない。
従って、第３の実施形態によれば、車両用制御装置３０の入力側で地絡が発生した場合に、変圧器４から出力される交流によるコンデンサ３５のダメージを防止することができる。第３の実施形態のその他の効果は、第１の実施形態と同様である。
When the ground fault current Ib is thus generated, the voltage output from the secondary winding of the transformer 4 is applied to the capacitor 35 as it is. In this case, the maximum voltage applied to the capacitor 35 is a voltage obtained by multiplying the maximum effective value of the AC voltage output from the secondary winding of the transformer 4 by 2½ . However, in the third embodiment, the rated voltage of the capacitor 35 is set to a value obtained by multiplying the AC effective voltage output from the transformer 4 to the converter circuit 11 by 2½ . For this reason, even if a ground fault occurs on the secondary side of the transformer 4, the voltage applied to the capacitor 35 due to the ground fault does not exceed the rated voltage of the capacitor 35.
Therefore, according to the third embodiment, it is possible to prevent the capacitor 35 from being damaged by the alternating current output from the transformer 4 when a ground fault occurs on the input side of the vehicle control device 30. Other effects of the third embodiment are the same as those of the first embodiment.
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態を説明する。
図８は、第４の実施形態の車両用制御装置４０を交流鉄道車両に適用した場合の構成図である。第４の実施形態よる車両用制御装置４０は、第１の実施形態の図１に示す車両用制御装置１０の構成において、コンデンサ１５に代えて、正極線１２Ｐと中性点Ｍとの間に接続されたコンデンサ４５を備えている。コンデンサ４５は接地回路１４の抵抗１４１と並列接続されている。コンデンサ４５の容量Ｃｐは、例えば浮遊容量Ｃｓ（Ｃｓｕ，Ｃｓｖ，Ｃｓｗ）の各値の５倍の容量であるが、この例に限定されない。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described.
FIG. 8 is a configuration diagram when the vehicle control device 40 of the fourth embodiment is applied to an AC railway vehicle. In the configuration of the vehicle control device 10 shown in FIG. 1 of the first embodiment, the vehicle control device 40 according to the fourth embodiment is arranged between the positive electrode line 12P and the neutral point M instead of the capacitor 15. A connected capacitor 45 is provided. The capacitor 45 is connected in parallel with the resistor 141 of the ground circuit 14. The capacitance Cp of the capacitor 45 is, for example, five times the value of each of the stray capacitances Cs (Csu, Csv, Csw), but is not limited to this example. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
車両用制御装置４０の動作を、コンデンサ４５に着目して説明する。
前述の第１の実施形態では、インバータ回路１３のスイッチング素子ＱＰｕ，ＱＰｖ，ＱＰｗの何れかがオンしたときの中性点Ｍの電位変動を抑制したが、第２の実施形態では、インバータ回路１３のスイッチング素子ＱＮｕ，ＱＮｖ，ＱＮｗがオンしたときの浮遊容量Ｃｓｕ，Ｃｓｖ，Ｃｓｗによる中性点Ｍの電位変動を抑制する。
The operation of the vehicle control device 40 will be described with a focus on the capacitor 45.
In the first embodiment described above, the potential fluctuation at the neutral point M when any of the switching elements QPu, QPv, QPw of the inverter circuit 13 is turned on is suppressed. However, in the second embodiment, the inverter circuit 13 Fluctuation of the neutral point M due to the stray capacitances Csu, Csv, Csw when the switching elements QNu, QNv, QNw are turned on.
図９は、第４の実施形態の車両用制御装置４０を車両に適用した場合の等価回路図であり、図８に示す浮遊容量Ｃｓｕ，Ｃｓｖ，Ｃｓｗのそれぞれを表す浮遊容量Ｃｓとコンデンサ４５と抵抗１４１，１４２とにより形成される電気回路を示す。第４実施形態では、図９に示す浮遊容量Ｃｓは、図８に示すスイッチング素子ＱＮｕがオンした状態では浮遊容量Ｃｓｕを表し、スイッチング素子ＱＮｖがオンした状態では浮遊容量Ｃｓｖを表し、スイッチング素子ＱＮｗがオンした状態では浮遊容量Ｃｓｗを表す。 FIG. 9 is an equivalent circuit diagram when the vehicle control device 40 of the fourth embodiment is applied to a vehicle. The stray capacitance Cs and the capacitor 45 representing the stray capacitances Csu, Csv, and Csw shown in FIG. An electric circuit formed by resistors 141 and 142 is shown. In the fourth embodiment, the stray capacitance Cs illustrated in FIG. 9 represents the stray capacitance Csu when the switching element QNu illustrated in FIG. 8 is turned on, and represents the stray capacitance Csv when the switching element QNv is turned on, and the switching element QNw. In the state where is turned on, it represents the stray capacitance Csw.
図８において、例えばスイッチング素子ＱＮｕがオンしてインバータ回路１３が走行用モータ５を駆動している状態では、図９に示すように、コンデンサ４５と浮遊容量Ｃｓ（Ｃｓｕ）は、接地回路１４の中性点Ｍを介して中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐと負極線１２Ｎとの間に直列接続された状態となる。具体的には、浮遊容量Ｃｓ（Ｃｓｕ）は、中間直流リンク回路１２の負極線１２Ｎと接地回路１４の中性点Ｍとの間に電気的に接続され、コンデンサ４５は、中性点Ｍを介して浮遊容量Ｃｓ（Ｃｓｕ）と直列接続された状態となる。この場合、中性点Ｍは、抵抗１４１と抵抗１４２との間の接続点であると共に、浮遊容量Ｃｓとコンデンサ４５との間の接続点となる。 In FIG. 8, for example, in a state where the switching element QNu is turned on and the inverter circuit 13 is driving the traveling motor 5, the capacitor 45 and the stray capacitance Cs (Csu) are connected to the ground circuit 14 as shown in FIG. 9. The intermediate DC link circuit 12 is connected in series between the positive line 12P and the negative line 12N via the neutral point M. Specifically, the stray capacitance Cs (Csu) is electrically connected between the negative electrode line 12N of the intermediate DC link circuit 12 and the neutral point M of the ground circuit 14, and the capacitor 45 is connected to the neutral point M. Through the stray capacitance Cs (Csu). In this case, the neutral point M is a connection point between the resistor 141 and the resistor 142 and a connection point between the stray capacitance Cs and the capacitor 45.
第４の実施形態でも、第１の実施形態と同様に抵抗１４１，１４２を無視すれば、負極線１２Ｎを基準にした中性点Ｍの電圧は、中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐと負極線１２Ｎとの間の直流電圧Ｖｄを、（１／Ｃｓ）／｛（１／Ｃｐ）＋（１／Ｃｓ）｝により表される比率ＲＢで分圧した電圧になる。ここで、コンデンサ４５の容量Ｃｐおよび浮遊容量Ｃｓの何れもゼロでなければ、比率ＲＢは「１」よりも小さな値になる。この場合、負極線１２Ｎを基準にした中性点Ｍの電圧は、直流電圧Ｖｄに比率ＲＢを乗じた電圧になり、直流電圧Ｖｄよりも低い電圧になる。このため、第１の実施形態と同様に、浮遊容量Ｃｓｕ，Ｃｓｖ，Ｃｓｗの影響が抑制され、中性点Ｍの電位の変動を抑制することができる。その他は、第１の実施形態と同様である。 Also in the fourth embodiment, if the resistors 141 and 142 are ignored as in the first embodiment, the voltage at the neutral point M with respect to the negative electrode line 12N is equal to the positive electrode line 12P of the intermediate DC link circuit 12 and the negative electrode The DC voltage Vd between the lines 12N is a voltage divided by a ratio RB represented by (1 / Cs) / {(1 / Cp) + (1 / Cs)}. Here, if neither the capacitance Cp nor the stray capacitance Cs of the capacitor 45 is zero, the ratio RB is smaller than “1”. In this case, the voltage at the neutral point M with respect to the negative electrode line 12N is a voltage obtained by multiplying the direct-current voltage Vd by the ratio RB, and is lower than the direct-current voltage Vd. For this reason, similarly to the first embodiment, the influence of the stray capacitances Csu, Csv, Csw is suppressed, and the fluctuation of the potential at the neutral point M can be suppressed. Others are the same as in the first embodiment.
従って、第４の実施形態によれば、インバータ回路１３のスイッチング素子ＱＮｕ，ＱＮｖ，ＱＮｗがオンしたとき中性点Ｍの電位の変動を抑制することができる。その他、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。 Therefore, according to the fourth embodiment, it is possible to suppress the fluctuation of the potential at the neutral point M when the switching elements QNu, QNv, QNw of the inverter circuit 13 are turned on. In addition, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
前述した第１の実施形態と第４の実施形態とを組み合わせてもよい。即ち、例えば図８に示す第４の実施形態の車両用制御装置４０の構成において、図１に示す第１の実施形態のコンデンサ１５を更に備えてもよい。この場合、インバータ回路１３のスイッチング素子ＱＰｕ，ＱＰｖ，ＱＰｗがオンしたときに浮遊容量Ｃｓｕ，Ｃｓｖ，Ｃｓｗが中性点Ｍの電位に与える影響と、スイッチング素子ＱＮｕ，ＱＮｖ，ＱＮｗがオンしたときに浮遊容量Ｃｓｕ，Ｃｓｖ，Ｃｓｗが中性点Ｍの電位に与える影響の双方を考慮して、中性点Ｍの電位変動が抑制されるように、コンデンサ１５およびコンデンサ４５の各容量を定めればよい。 You may combine 1st Embodiment mentioned above and 4th Embodiment. That is, for example, the configuration of the vehicle control device 40 of the fourth embodiment shown in FIG. 8 may further include the capacitor 15 of the first embodiment shown in FIG. In this case, when the switching elements QPu, QPv, QPw of the inverter circuit 13 are turned on, the stray capacitances Csu, Csv, Csw affect the potential at the neutral point M, and when the switching elements QNu, QNv, QNw are turned on. Considering both the effects of the stray capacitances Csu, Csv, and Csw on the potential at the neutral point M, the capacitances of the capacitor 15 and the capacitor 45 are determined so that the potential fluctuation at the neutral point M is suppressed. Good.
前述した第１の実施形態と第４の実施形態との組み合わせによれば、インバータ回路１３のスイッチング素子ＱＰｕ，ＱＰｖ，ＱＰｗがオンしたときの中性点Ｍの電位の変動と、スイッチング素子ＱＮｕ，ＱＮｖ，ＱＮｗがオンしたとき中性点Ｍの電位の変動の両方を抑制することができる。 According to the combination of the first embodiment and the fourth embodiment described above, the potential change at the neutral point M when the switching elements QPu, QPv, QPw of the inverter circuit 13 are turned on, and the switching elements QNu, When QNv and QNw are turned on, both fluctuations in the potential at the neutral point M can be suppressed.
以上述べた少なくともひとつの実施形態の車両用制御装置によれば、接地回路１４の中性点Ｍと中間直流リンク回路１２の正極線１２Ｐまたは負極線１２Ｎとの間にコンデンサを持つことにより、接地回路の中性点の電位の変動を抑制することができる。 According to the vehicle control device of at least one embodiment described above, the capacitor is provided between the neutral point M of the ground circuit 14 and the positive line 12P or the negative line 12N of the intermediate DC link circuit 12, thereby grounding. Variations in the potential of the neutral point of the circuit can be suppressed.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof as well as included in the scope and gist of the invention.
１０，２０，３０，４０…車両用制御装置
１１…コンバータ回路
１２…中間直流リンク回路
１２Ｐ…正極線
１２Ｎ…負極線
１３…インバータ回路
１４…接地回路
１５，３５，４５…コンデンサ
２１…電圧検出部
２２…制御部
１４１，１４２…抵抗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,20,30,40 ... Control apparatus for vehicles 11 ... Converter circuit 12 ... Intermediate DC link circuit 12P ... Positive electrode line 12N ... Negative electrode wire 13 ... Inverter circuit 14 ... Grounding circuit 15, 35, 45 ... Capacitor 21 ... Voltage detection part 22 ... Control part 141, 142 ... Resistance
Claims (5)
前記コンバータ回路から出力された直流を所望の交流に変換して前記車両に搭載された負荷装置に供給するインバータ回路と、
前記コンバータ回路と前記インバータ回路との間に接続され、前記コンバータ回路から出力された直流を前記インバータ回路に伝送する中間直流リンク回路と、
前記中間直流リンク回路の高電位と低電位との間に直列接続された二つの抵抗を有し、前記二つの抵抗間の接続点を中性点として接地する接地回路と、
前記中間直流リンク回路の高電位または低電位の何れか一方と前記中性点との間に接続されたコンデンサと、
を備えた車両用制御装置。 AC circuit supplied to the vehicle through an overhead wire is input, a converter circuit that converts the AC to DC and outputs, and
An inverter circuit that converts direct current output from the converter circuit into desired alternating current and supplies the alternating current to a load device mounted on the vehicle;
An intermediate DC link circuit that is connected between the converter circuit and the inverter circuit and transmits a DC output from the converter circuit to the inverter circuit;
A ground circuit having two resistors connected in series between a high potential and a low potential of the intermediate DC link circuit, and grounding a connection point between the two resistors as a neutral point ;
A capacitor connected between the one and the neutral point of the high potential or low potential of the intermediate DC link circuit,
A vehicle control device comprising:
前記電圧検出部により検出された電圧に基づき地絡の発生の有無を判定し、地絡が発生した場合、前記コンバータ回路に入力される交流を遮断する制御部と、
を更に備えた、請求項１に記載の車両用制御装置。 A voltage detector for detecting a voltage at the neutral point;
A control unit that determines the presence or absence of the occurrence of a ground fault based on the voltage detected by the voltage detection unit, and interrupts the alternating current input to the converter circuit when a ground fault occurs;
The vehicle control device according to claim 1, further comprising:
前記コンバータ回路に入力される交流の実効値に２の平方根を乗じて得られる値以上である、請求項１または２に記載の車両用制御装置。 The rated voltage of the capacitor is
The vehicle control device according to claim 1, wherein the vehicle control device is equal to or greater than a value obtained by multiplying an effective value of alternating current input to the converter circuit by a square root of 2.
前記インバータ回路が前記負荷装置を駆動している状態で前記負荷装置の浮遊容量と電気的に直列接続される、請求項１から３の何れか１項に記載の車両用制御装置。 The capacitor is
4. The vehicle control device according to claim 1, wherein the inverter circuit is electrically connected in series with a stray capacitance of the load device in a state where the inverter circuit is driving the load device. 5.
前記浮遊容量の５倍以上に設定された、請求項４に記載の車両用制御装置。 The capacity of the capacitor is
The vehicle control device according to claim 4, wherein the control device is set to 5 times or more of the stray capacitance.
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