JPH01152966A - 停電検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電力変換装置の停電検出装置に係り、特に交流
電化鉄道車両に用いるに好適な電圧形の自励電力変換シ
ステムの停電検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、交流鉄道車両用の停電検知は、他励の電力変換装
置を備えた交流鉄道車両用として、交流電圧を直接検知
する方式で行われていた。この種の装置については、「
交流電気車両要覧ｐ１４３〜ｐ１４７Ｊに述べられてい
る。一方、自励の電力変換装置を備えた交流鉄道車両に
は、自励の電力変換装置に対して特別の停電装置を設け
ておらず、従来の電圧を検知する方式で停電検知に対応
してきたが、良好な結果は得られなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、従来技術は他励の電力交換装置を使用し
た電気車両に用いられたものである。交流電化鉄道では
電気車両に電力を供給するため。

そのき電線には多数の変電所が接続されている。

そして多くの場合、各々の変電所の交流出力電圧は、そ
の大きさ及び位相が互いに異なっている。

このため、互いに異なる変電所出力を、鉄道のき電線を
通して短絡する事のないよう、隣接する変電所間のき電
線は、セクションという無加圧区間で分離絶縁されてい
る。ここに上記従来技術の停電検出装置を備えた他励電
力変換装置を持った車両が進入した場合、無加圧区間で
停電検知を行い、−旦電力変換装置の動作を停止し、次
の加圧区間に進入してからその区間のき電線電圧及び位
相に合わせて変換装置を再起動する事が可能であった。

ところが、他励変換装置のかわりに、電圧形の自励電力
変換装置を用いた電気車両の場合、無加圧区間では電圧
形の自励電力変換装置自身が交流き電線側の電圧を確立
するため、従来の停電検知装置では、停電検知ができな
かった。

本発明の目的は、電圧形の自励電力変換装置を備えた交
流電気車両用として、従来の電圧を検知する方式に代っ
て電流を検出する方式を用いて、確実に停電を検出する
ことのできる電圧形の自励電力変換システムの停電検出
装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

交流電圧源から受電する変圧器と該変圧器から入力した
交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する電圧形の
自励半導体電力交換装置とからなる電力変換システムの
停電を検出する停電検出装置において、該停電検出装置
を、前記変圧器の電流を検出して電流検出信号を出力す
る電流検出部と、前記電流検出信号を入力して該電流検
出信号の絶対値が所定値以下となる持続時間を計測し該
持続時間が規定の時間を越えたときに無電流検出信号を
出力する無電流検出部と、前記電圧形の自励半導体電力
変換装置の制御部に接続されて該制御部が動作中に動作
中信号を出力する動作信号発生部と、前記無電流検出信
号と前記動作中信号を入力して該無電流検出信号と該動
作中信号の論理積を停電検出信号として出力する停電信
号発生部とから構成したことを特徴とする停電検出装置
により、上記目的は達成される。

〔作用〕

本発明の構成を示す第１図により作用を説明する。

交流電圧源１から受電する変圧器２とその変圧器２から
の交流電力を直流電力に変換し負荷４に供給する電圧形
の自励半導体電力変換装置（以下、電圧形自励電力変換
装置という）３とからなる電力変換システムは通常負荷
４に直流電力を供給しているが、停電が発生した場合、
電流検出部５は前記変圧器に流れる低電流を検出して低
い値の電流検出信号を出力し、その電流検出信号を入力
した無電流検出部６はその電流検出信号の絶対値が予出
力し、一方、動作信号発生部７は電圧形自励詐電力変換
装置３の制御部が動作していることを検知して動作中信
号を発生し、前記無電流検出信号と前記動作中信号を入
力した停電信号発生部８はそれら無電流検出信号と動作
中信号の論理積を停電検出信号として出力する。

上記説明の中で、無電流検出信号の発生させる条件を、
変圧器２の電流が所定値以下となる持続時間を規定時間
以上としたのは次の理由による。

即ち単に絶対値を所定の値と比較する方式では、入力交
流電流がゼロクロス点を通過する際に無電流の誤検出を
起こす。特に電力変換装置が電圧形の自励ＰＷＭ式の場
合に、＠流波形のゼロクロス近傍に電流の時間変化率が
非常に小さな部分が発生する事があり、誤検出を起こし
易くなる。ところが１例えば単相のＰＷＭ方式の場合、
少くともキャリアの周期の２分の１の周期で電流変化率
の高い部分が現れるから、無電流検出手段の時間設定値
をこの時間以上にとれば誤検出をすることがない。

また、無電流検出信号と動作中信号との論理積を停電検
出信号としたのは、自励電力変換装置のゲート信号が停
止した場合、負荷が無負荷状態であれば電源側が正常で
も変圧器に電流が流れなくなり無電流検出が行われて誤
って停電検知されることを防止するためである。ここで
本停電検出装置が適用できるのは自励の電力変換装置で
あって、従来ある他励の電力変換装置では、その電力変
換装置が動作状態であっても負荷が無負荷であれば変圧
器に電流は流れないため本停電検出装置は適用できない
。

なお、第１図において電流検出部５は変圧器２の２次側
に配置されて２次電流を停電検出に利用しているが、変
圧器の１次電流を利用しても何ら差支えない。

〔実施例〕

本発明の停電検出装置の実施例を第２図〜第４図により
説明する。第２図は本発明を交流電気車両に適用した実
施例を示す図である。第２図において、交流電気車両に
設置された単相変圧器２は、その１次巻線の一方がパン
タグラフ１０．架線９を通して変電所の交流電圧源１へ
つながり、他方は車＠１１．レール１２を通して交流電
圧源１へつながって電力供給を受けている。変圧器２の
２次側は電圧形の自励電力変換装置としての単相のＰＷ
Ｍ電力変換装置３に接続され、ＰＷＭ電力変換装置３の
直流出力側には負荷４がつながっている。電流検出部と
しての電流変成器５は変圧器２の１次側に挿入されてお
り、その出力の電流検出信号は無電流検出装置６に入力
される。無電流検出装置６は、前記電流検出信号の絶対
値をとる全波整流回路６１と、この整流回路６１の出力
と無電流検知レベル設定器６２の出力を比較し整流回路
出力６１が低いと検出信号を発生するコンパレータ６３
と、コンパレータ６３の出力によってトリガされタイミ
ングコンデンサ６４１及びタイミング抵抗６４２によっ
て決まる時間幅のτＣＲの出力パルスを発生するリトリ
ガブルモノマルチプライア（以下、モノマルチプライア
という）６４゜コンパレータ出力を遅延させて出力する
遅延回路６５と、モノマルチプライアロ４の出力と遅延
回路６５の出力の論理積をとるＡＮＤ回路６６とから構
成され、ＡＮＤ回路６６の出力を無電流検出信号として
発生させる。一方動作信号発生部７は、ＰＷＭ電力変換
装置３のゲート出力を許可する信号を監視していて、こ
れが許可されればＰ　Ｗ　Ｍ　’Ｒ電力変換装置が動作
中であることを示す動作中信号を発生する。この動作中
信号はＡＮＤ回路６６から出力される無電流検出信号と
ともに停電信号発生部８に入力され、両者の論理積が停
電検出信号となる。

第３図にコンパレータ６３の検出出力、遅延回路６５の
出力、モノマルチプライアロ４の出力、ＡＮＤ回路６６
の無電流検出信号の出力タイムチャートを示す。コンパ
レータ６３の出力は時間ｔ１．　ｔｚ、・・・ｔ４に立
ち上がり、それぞれｔｐｌ＋ｔ、２．・・・ｔＰ４の間
持続するパルスとする。遅延回路６５の出力は、コンパ
レータ６３出力に対し立上がり及び立下がり時にそれぞ
れｔ　ｄｉｅ　ｔ　ｄ２の遅れを生じる。モノマルチプ
ライアロ４出力はコンパレータ６３出力の立上がりでト
リがされてから時間遅れｔｄ３の後立ち下がり、トリガ
後τＣＨの時間で立ち上がる。トリガされてからｃｃＲ
の時間内に再びトリガされた場合は、最後のトリガ時点
よりτＣＨの時間でモノマルチ６４の出力は立ち上がる
。ここで遅延回路はｔ　ａｌ〉ｔ　ａｓとなるように設
定する。このため、領域■のようにｔ　ｐ　＋　’ｆｌ
ａｘがＺＣＲを上まわれば無電流検出信号が出力される
が、領域２，３のようにｊｐ＋ｔａ２がτＣＲを下まわ
る場合は無電流検出信号は出力されない。

一方、電圧形の自励ＰＷＭ電力変換装置３に接続された
変圧器２の電流波形を第４図に示す。第４ａ図は負荷時
、第４ｂ図は無負荷時の波形例である。図に示すように
電圧形の自励ＰＷＭ電力変換装置３では、負荷時のみな
らず無負荷時にもＰＷＭのキャリア周波数の２倍の周辺
の周波数成分を持ったりプル電流が流れている。このた
め無電流検知レベル設定器６２を、リプル電流ピーク値
よりも低い値Ｉ　ＳＥＴに設定し、モノマルチの時定数
τＣＲをＰＷＭのキャリアの周期より大きく選べば、正
常時には、本停電検出装置は無電流検出をすることはな
い。ところが、架線が交流電源から切り離されて、電圧
が印加されていないような区間に列車が侵入すると、変
圧器２には電流が流れることができず、変圧器２の電流
が１ＳＥＴを下まわるようになるため、およそ、τＣＲ
の時間後に本停電検出装置は無電流検出を行い、停電を
検出する。なお、電圧形の自励Ｐ’ＷＭ電力変換装置に
おいても、ゲート信号が与えられていない場合、第４ｂ
図に示すような電流は流れないので、誤動作を防止する
ために無電流検値信号と、前記自励ＰＷＭ電力変換装置
の動作中信号との論理積をとった後で停電検出信号とし
ている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電圧形の自励電力変換装置を用いた電
力変換システムにおける停電は、変圧器の無電流を示す
無電流検出信号と、電圧形の自励電力変換装置の制御部
が動作中であること示す動作中信号との論理積をとるこ
とにより、負荷の無負荷時と区別して、確実に検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の一実施例を
示す図、第３図は無電流検出装置の動作を示すタイムチ
ャート、第４図は電圧形の自励ＰＷＭ電力変換装置の変
圧器の電流波形を示す図である。 １・・・電源、２・・・変圧器、３・・・電圧形の自励
電力変換装置、４・・・負荷、５・・・電流検出部、６
・・・無電流検出部、７・・・動作信号発生部、８・・
・停電信号発生部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、交流電圧源から受電する変圧器と該変圧器から入力
   した交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する電圧
   形の自励半導体電力変換装置とからなる電力変換システ
   ムの停電を検出する停電検出装置において、該停電検出
   装置を、前記変圧器の電流を検出して電流検出信号を出
   力する電流検出部と、前記電流検出信号を入力して該電
   流検出信号の絶対値が所定値以下となる持続時間を計測
   し該持続時間が規定の時間を越えたときに無電流検出信
   号を出力する無電流検出部と、前記電圧形の自励半導体
   電力変換装置の制御部に接続されて該制御部が動作中に
   動作中信号を出力する動作信号発生部と、前記無電流検
   出信号と前記動作中信号を入力して該無電流検出信号と
   該動作中信号の論理積を停電検出信号として出力する停
   電信号発生部とから構成したことを特徴とする停電検出
   装置。