JPH01194873A - インバータ装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、車両用電力変換装置として用いるインバー
タ装置に関する。

（従来の技術） 従来、車両用電力変換装置として用いるインバータ装置
の一例が第３図に示されている。この従来のインバータ
装置は、変電所１がらの電力が架線または第３軌条のよ
うな電源線２に供給され、車両側のパンタグラフ３がこ
の電源線２と接融し、車両用電力変換装置としてのイン
バータ装置７に供給されるようにしている。

車両側では、パンタグラフ３から電力が、高速度しゃ断
器４、フィルタリアクトル５、フィルタコンデンサ６に
よりインバータ装置７に供給されるようにしている。

インバータ装置７は、ＧＴＯサイリスウ８．９と、フラ
イホイールダイオ−゛ド１０，１１との並列回路を３相
設けた構成になっており、各ＧＴ○サイリスタ８，９は
、アノードリアクトル１２をｆＦ１ノで車両側電源線に
接続されている。

各ＧＴＯ８，９の中点力目ろの出力が誘導電動改１３に
供給されるように接続されている。

このようなインバータ装置７では、変電所１から電源線
２に供給される電力を、パンタグラフ３から車両側に取
入れ、ＧＴＯサイリスタ８．９のターンオン／オフの時
間制御により誘導雷！１１１１１３に供給づる電力を制
御し、誘導電動機１３の回転制御を行なうものである。

このよう％一般的なインバータ制御装置７において、従
来ＧＴＯｔナイリスタ８．９は互いに交互にオン−オフ
をくりかえし、同時にオンとなることはあり得ないが、
何らかの原因によりＧＴＯサイリスタ８．９が同時にオ
ンとなると、アノードリアクトル１２を通して電源短絡
となってしまう。

このような時の電源短絡を検出し、保護動作を行なうた
めに、各ＧＴＯサイリスタ８．９に対し電流検出器１４
．１５を設け、この電流検出器１４．１５の出力をアー
ム短絡検出器１６に入力するようにしている。

アーム短絡検出器１６は、電流検出器１／１．．１５に
より同時に同方向の電流がＧＴＯサイリスク８．９に流
れたことを検出した場合、アーム短絡検出１５号をＧＴ
Ｏゲー１〜ロジック回路１７、高速痘しゃ断器トリップ
回路１８それぞれに出力するようにしてあり、ＧＴＯゲ
ートロジック回路１７は、アーム短絡信号を受けたとき
にすべてのＧＴＯサイリスタ８，９を一斉にオンする信
号を与え、同時に高速度しゃ断器１へリップ回路１８は
高速度しゃ断器４の高速数しゃ断を行なわせ、インバー
タ装置７の回路保護を行なうようにしている。

このような従来のインバータ装置の保護動作について説
明すると、第４図に示すように、縦軸に入力電流、横軸
に時間を示すと、正常な状態ではＩＳの電流が流れ、ポ
イントＰ１　でアーム短絡が発生した場合、入力電流が
時間と共に急激に増加し、ポイントＰ２で高速度しゃ断
器４がトリップし、入力電流が減衰するように動作する
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のインバータ装置では、
上述の保護動作の時に、ポイントＰ１からポイントＰ２
までの時間が、３０〜５ＯＩＩＩＳかかり、この間に変
電所１に備えられている高速度しゃ断器が先に動作して
しまい、電源線２に対する電源供給を停止し、故障が発
生した車両のみでなく、他の健全な車両への送電も停止
され、運転ダイヤの混乱が生ずるという課題があった。

この発明は、このような従来の課題を解決するためにな
されたもので、インバータ装置のアーム短絡事故が発生
した場合には、変電所側の高速度しゃ断器を動作させる
ことなく、故障車両内で短時間に入力電流をしゃ断する
ことができるインバータ装置を提供することを目的とす
る。

し発明の構成」 （課題を解決するための手段） この発明のインバータ装置では、入力電源に対してフィ
ルタコンデンサを介して交互にオン／オ゛フするＧＴＯ
’ナイリスタの直列回路を複数相並列に接続し、各ＧＴ
Ｏサイリスタに流れる電流の検出手段と、このＧＴＯ電
流検出手段の検出信号からアーム短絡を検出するアーム
短絡検出手段と、前記ＧＴＯ電流検出手段の検出信号か
ら振動電流のピロクロス点を検出する振動電流検出手段
と、前記アーム短絡検出手段からのアーム短絡検出信号
を受けて全ＧＴＯサイリスタの一斉オン動作を行なうＧ
Ｔｏ一斉オン手段と、前記アーム短絡検出手段によりア
ーム短絡が検出された状態で、前記振動電流検出手段に
より、ゼロクロス点が検出された時に全ＧＴＯサイリス
タを一斉にオフとする制御信号を出力するＧＴＯ一斉オ
フ手段とを設けたものである。

（作用） この発明のインバータ装置では、ＧＴＯサイリスタにア
ーム短絡が発生した場合、フィルタコンデンサとリード
リアクトルの間で起こる振動電流を検出し、この振動電
流の検出によりＧＴＯサイリスタを一斉にオフさせ、入
力電流を素速く減衰さけ、変電所の高速度しゃ断器の動
作を引起こす前に車両側の入力電力をしゃ断することが
できる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。

第１図はこの発明の一実施例を示しており、インバータ
装置７は従来例と同様に構成されており、ＧＴＯサイリ
スタ８，９、フライホイールダイオード１０．１１の並
列回路３組により構成されており、アノードリアクトル
１２を介して入力電源に接続されている。またインバー
タ装置７の各ＧＴｏサイリスタ８．９の中点に対し誘導
電動機１３が接続されている。

さらに、各ＧＴＯＦナイリスタ８，９に対し電流検出器
１４．１５が設けられており、この電流検出器１４．１
５の出力はアーム短絡検出回路１６に入力されるように
なっている。さらに、アーム短絡検出回路１６に対し、
従来例と同様にＧＴＯゲートロジック回路１７、しゃ断
器トリップ回路１８が接続されている。

さらにこの発明の実施例の特徴である振動電流検出回路
１９、ＧＴＯ一斉オフ回路２０が前記電流検出器１４．
１５の出力に接続されており、ＧＴｏ一斉オフ回路２０
に対し、前記アーム短絡検出回路１６のアーム短絡検出
信号が入力されるようになっている。

前記振動電流検出回路１９は、電流検出器１４゜１５に
より検出される電流検出信号から振動電流を検出するも
のであり、ＧＴＯ一斉オフ回路２０は、すべてのＧＴＯ
ザイリスタ８．９に対し一斉オフ指令信号を与えるもの
である。

なお、変電所１、電源線２、パンタグラフ３、高速度し
ゃ断器４、フィルクリアク１ヘル５、フィルタコンデサ
６は従来例と同様の構成ぐあり、同一符号を用いて示す
ことによりその説明は省略されている。

上記の構成のインバータ装置の動作について、次に説明
する。

変電所１から電源＄！ｉｉ２に供給される電源に対し、
各車両はパンタグラフ３から電力を取込み、高速度しゃ
断器４、フィルタリアクトル５を通してフィルタコンデ
ンサ６に電荷を蓄え、アノードリアクトル１２、ＧＴＯ
サイリスタ８．９のオン／オフ時間を制御づることによ
り３相出力電圧を作り出し、誘導電動機１３の回転数を
制御する。

通常、ＧＴＯサイリスタ８，９は互いに交互にオン／オ
フを行なうものであり、同時にオンすることはないが、
何らかの原因により同時にオンとなった場合、アーム短
絡が発生し、電源短絡により大電流が両方のＧＴＯサイ
リスタ８，９に流れることになる。

このような異常状態の場合、電流検出器１４゜１５が検
出する電流信号は同時に同方向に流れる電流信号であり
、アーム短絡検出回路１６はこの検出信号からアーム短
絡の発生をただちに検出し、ＧＴＯゲートロジック回路
１７、しゃ断器トリップ回路１８にアーム短絡検出信号
を出力すると共に、ＧＴＯ一斉オフ回路２０にもアーム
短絡検出信号を与える。

したがって、ＧＴＯ一斉オフ回路２０は、各ＧＴｏサイ
リスタ８，９に流れる電流がしゃ断可能電流以下になっ
たら、すべてのＧＴＯサイリスタ８．９のゲートの一斉
オフを行なう。

このときの各電流の動きを第２図に示してあり。

入力電流ＩＳに対し、ＧＴＯサイリスタ８の電流Ｌｌｉ
　、　ＧＴＯサイリスタ９の電流Ｘｉ１フィルタコンデ
ンサ６の電圧ＥＣとすると、正常な状態の期間Ｔでは、
ＧＴＯサイリスタ８．９は交互にオン／オフをくりかえ
しており、入力電流Ｉｓはほぼ一定であり、フィルタコ
ンデンサ６の電圧Ｆｃはほぼ一定となっている。

しかしながら、何らかの原因によりポインｌ−０１で１
組のＧＴＯサイリスタ８，９が同時にオンし、アーム短
絡を起こした場合、アーム短絡検出回路１６はＧ　Ｔ　
Ｏサイリスタ８．９に対づ−る電流検出器１４．１５の
検出信号から同時に同方向の電流信号を検出し、アーム
短絡発生を検出し、ＧＴｏゲートロジック回路１７、し
ゃ断器］・リップ回路１８、およびＧＴＯ一斉オフ回路
２ｏにオーム短絡検出信号を与える。

そこで、ポイントＱ２において、ＧＴＯゲートロジック
回路１７は全てのＧ　Ｔ　Ｏに対する一斉オン信号を出
力し、振動電流は各相のＧＴＯサイリスタ８，８，８　
：９．９．９に分流され、ＧＴＯサイリスタに流れる電
流の傾きはゆるやかになる。

この後、フィルタコンデンサ６の電圧ＥＣは減衰してゼ
ロクロスし、その後アノードリアクトル１２のエネルギ
ーにより逆方向に充電されることになる。

その後、逆方向に充電された電流は、フライホールダイ
オード１０．１１を通して放電される。

この間、各ＧＴＯサイリスタ８，９に流れる電流はＯと
なる。

１騒動電流検出回路１９は、このような振動電流の変化
を監視し、振動電流がＯとなったゼロクロス状態を検出
したときに、ＧＴＯ一斉Ａフ回路２０に対して一斉オフ
指令信号を出力し、ＧＴＯ一斉オフ回路２０はすべての
ＧＴＯサイリスタ８゜９に対し一斉オフ信号を出力する
。

このようにして、インバータ装置７に事実上電流が流れ
ない状態ですべてのＧＴＯサイリスタ８゜９を一斉にオ
フとすることにより、電源短絡は解消され、変電所１側
に設けられている高速度しゃ断器の動作を必要としなく
なる。

このすべてのＧＴＯサイリスタ８，９の一斉Ａフ動作の
後、少し遅れてしゃ断器トリップ回路１８の信号により
高速度しゃ断器４がトリップし、インバータ装置７に対
する゛雇源供給の完全なしゃ断が行なわれる。

このようにして、インバータ装置７においてアーム短絡
発生後振動電流がゼロクロスする時点ですべてＧＴＯザ
イリスタ８，９を一斉にオフ１−るために必要な時間は
、３〜５ｍｓ程度であり、変電所１側の高速度しゃ断器
が動作する以前に故障車両に対する入力電流の事実上の
しゃ断を行なうことができ、他の健全車両への影響を防
止することができる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、ＧＴＯリイリスタに対
する電流検出手段からの電流信号を検出し、アーム短絡
検出を行なうと共に振動電流の検出をも行ない、アーム
短絡発生状態で振動電流がＯになった時点でＧＴＯサイ
リスタをすべて一斉にオフどするようにしているため、
従来のようにアーム短絡の検出により高速度しゃ断器ト
リップ手段をトリップさせ、入力電流をしゃ断する場合
に比べて入力電流のしゃ断速度を早くすることができ、
変電所の高速度しゃ断器が動作する以前に入力端子の事
実上のしゃ断ができ、他の健全車両に影響を与えること
なく、故障の発生した車両のインバータ装置への入力電
流のしゃ断を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は上
記実施例の動作を説明する波形図、第３図は従来例のブ
ロック図、第４図は従来例の動作説明図である。 １・・・変電所　　　　　　　２・・・電源線３・・・
パンタグラフ　　　　４・・・高速度しゃ断器５・・・
フィルタリアクトル ６・・・フィルタコンデンサ ７・・・インバータ装置 ８・・・ＧＴＯサイリスタ　９・・・ＧＴＯサイリスタ
１２・・・アノードリアクトル １３・・・誘導電動機　　１４・・・電流検出器１５・
・・電流検出器　　１６・・・アーム短絡検出回路１７
・・・ＧＴＯゲートロジック回路 １８・・・高速度しゃ断器トリップ回路１９・・・振動
電流検出回路 ２０・・・ＧＴＯ一斉オフ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力電源に対してフィルタコンデンサを介して交互にオ
   ン／オフするＧＴＯサイリスタの直列回路を複数相並列
   に接続し、各ＧＴＯサイリスタに流れる電流の検出手段
   と、このＧＴＯ電流検出手段の検出信号からアーム短絡
   を検出するアーム短絡検出手段と、前記ＧＴＯ電流検出
   手段の検出信号から振動電流のゼロクロス点を検出する
   振動電流検出手段と、前記アーム短絡検出手段からのア
   ーム短絡検出信号を受けて全ＧＴＯサイリスタの一斉オ
   ン動作を行なうＧＴＯ一斉オン手段と、前記アーム短絡
   検出手段によりアーム短絡が検出された状態で、前記振
   動電流検出手段により、ゼロクロス点が検出された時に
   全ＧＴＯサイリスタを一斉にオフとする制御信号を出力
   するＧＴＯ一斉オフ手段とを設けて成るインバータ装置
   。