JPH01321801A - 電気車の制御装置 - Google Patents

電気車の制御装置

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JPH01321801A
JPH01321801A JP15577588A JP15577588A JPH01321801A JP H01321801 A JPH01321801 A JP H01321801A JP 15577588 A JP15577588 A JP 15577588A JP 15577588 A JP15577588 A JP 15577588A JP H01321801 A JPH01321801 A JP H01321801A
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JP
Japan
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thyristor
voltage
signal
shunt
circuit breaker
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Application number
JP15577588A
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English (en)
Inventor
Mitsuhiro Numazaki
光浩 沼崎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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) 本発明は直流を交流に電力変換する変換器の受電側を電
力用半導体可制御整流素子を用いて高速に遮断する電気
車の制御装置に関する。
(従来の技術) 従来、電力変換器または変流器等の負荷側に地絡または
短絡等の事故を生じたときは、それらの受電側に接続さ
れている電源を高速遮断することによって変電所の遮断
器が作動しないようにしている。この−例として第4図
に示すような電気車の制御装置がある。この電気車の制
御装置の説明をすると、直流を交流に変換するVVVF
インバータ1の負荷側には誘導電動機2が接続されてい
る。VVVFインバータ1の受電側には並列に分流器3
が接続されている。この分流器3は抵抗器4と、この抵
抗器4に直列接続されたサイリスタ5とから構成されて
いる。直列接続された抵抗器4とサイリスタ5のうちの
抵抗器4の一端は、受電線6によってリアクタ7、単位
スイッチ8、そして集電器9に通じており、この集電器
9を介して架線10から直流電圧を受ける。サイリスタ
5のカソード側は車輪を通して接地線11に接続されて
おり、この接地線11はVVVFインバータ1の接地端
に接続されている。抵抗器4の一端と受電線6の接続点
からVVVFインバータ1側には、遮断器12が直列に
接続されている。この遮断器12は直流を開閉するGT
Oサイリスタ13と、このGTOサイリスタ13に並列
に接続されたダイオード14およびコンデンサ15の直
列接続回路と、そしてこのダイオード14と並列接続の
抵抗器16によってなるサージ吸収回路17と、さらに
、このサージ吸収回路17に並列に接続されたGTOサ
イリスタ13の保護のためのダイオード18とによって
構成されている。このように構成された遮断器12のう
ちのGTOサイリスタ13のカソード側は、vVvFイ
ンバータ1の受電端に接続されている。このVVVFイ
ンバータ1には受電制御器19が接続され、この受電制
御器19は誘導電動機2等に地絡または短絡を生じたこ
とを検出する。受電制御器19が地絡または短絡を検出
すると、故障信号を分流器3のサイリスタ5のゲート制
御器20と、遮断器12のGTOサイリスタ13のゲー
ト制御器21に伝送する。このようにして誘導電動機2
等に地絡または短絡が生じたとき、架線電圧を供給する
変電所の遮断器が動作する前に分流器3のサイリスタ5
を点弧し、遮断器12のGTOサイリスタ13を消弧す
ることによって数10〜数100マイクロ秒以内にVV
VFインバータ1の受電側を架線電圧から遮断し、変電
所と電気車を互いに保護するようにしている。
次に、誘導電動機2等に地絡または短絡が生じたときの
分流器3と遮断器12の動作を第5図に基づいて説明す
る。まず、受電制御器19が誘導電動機2等の地絡また
は短絡を検出すると、受電制御器19は第5図(a)に
示すH状態の故障信号を分流器3のゲート制御器20と
、遮断器12のゲート制御器21に伝送する。分流器3
のゲート制御器20が故障信号を受けると、ゲート制御
器20は第5図(b)に示すゲート電流としてのサイリ
スタ点弧信号をサイリスタ5のゲートに与えてサイリス
タ5を点弧させる。同時に遮断器12のゲート制御器2
1が受電制御器19から故障信号を受けると、ゲート制
御器21は第5図(c)に示す負のGTOサイリスタ消
弧信号をGTOサイリスタ13のゲートに与えてGTO
サイリスタ13を消弧する。このようにしてVVVFイ
ンバータ1の受電側に供給される架線電圧は遮断される
。このVVVFインバータ1の受電側にはGTOサイリ
スタ13の急激な消弧によってサージが発生する。この
ときGTOサイリスタ13はサージ吸収回路17によっ
て保護され、リアクタ7等に蓄積された電気エネルギお
よびサージ電流は抵抗器4により熱として消費される。
単位スイッチ8は第5図(d)に示すようにサイリスタ
5が点弧した後、遅れて開状態となり、完全に架線10
と切離される。この時、分流器3には単位スイッチ8が
開状態になるまでサージ電流が流れることになり、抵抗
器4の抵抗値は架線電圧を供給する変電所側のインピー
ダンスを考慮して決定される。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら上記のように遮断器のGTOサイリスタを
消弧させるときに分流器のサイリスタが点弧不能のとき
は、VVVFインバータの受電側に発生したサージ電流
を十分吸収することができず、このサージ電流によって
遮断器のGTOサイリスクを破壊する可能性がある。G
TOサイリスタが破壊されると架線電圧を供給している
変電所の遮断器を動作させてしまうような重大な事故を
引き起こすことになる。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであ
り、分流器の整流素子が点弧しなくても遮断器の整流素
子の破壊を防止できる電気車の制御装置を提供すること
を目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するために本発明は、架線からの直流
を交流に電力変換する変換器と、直列接続された抵抗器
および第1の可制御整流素子が受電線に変換器と並列に
接続されてなり、第1の可制御整流素子が点弧したとき
に抵抗器を介して電流を流す分流器と、整流素子のアノ
ードとカソードとの間の電圧を検出して電圧信号を出力
する電圧検出器と、負荷に生じた地絡または短絡を検出
して故障信号を出力するとともに電圧検出器からの電圧
信号が所定の電圧値以下のときに遮断指令信号を出力す
る受電制御器と、分流器よりも変換器側の受電線に直列
に接続され、受電制御器から出力される遮断指令信号に
より消弧され、遮断指令信号がないときに点弧状態を持
続する第2の可制御整流素子を有する遮断器とを備えた
ものである。
(作 用) 上記のような構成の電気車の制御装置では、受電制御器
が地絡または短絡を検出すると、故障信号を分流器の第
1の可制御整流素子に出力して第1の可制御整流素子を
点弧させる。この時、電圧検出器は第1の可制御整流素
子のアノードとカソード間の電圧を検出し、検出された
電圧信号を受電制御器に与える。受電制御器は電圧信号
が所定の電圧値よりも低いときに、第1の可制御整流素
子は点弧していると見なし、遮断指令信号を遮断器の第
2の可制御整流素子に出力して第2の可制御整流素子を
消弧させる。このようにして、遮断器の第2の可制御整
流素子は、変流器の受電線を架線から遮断する。第2の
可制御整流素子が消弧されたことによって生ずるサージ
電流は、分流器の抵抗器によって熱として消費される。
分流器の第1の可制御整流素子のアノードとカソード間
の電圧が所定の電圧値よりも高いときは、第1の可制御
整流素子が点弧していないと見なされ、受電制御器は遮
断器の第2の可制御整流素子に遮断指令信号を出力せず
、遮断器の第2の可制御整流素子は点弧状態を持続する
(実施例) 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1
図は本発明における電気車の制御装置の一実施例を示し
ている。この電気車の制御装置は第4図に基づいて従来
の技術の項ですでに説明したものと同じ構成を有するの
で、同じ構成には同じ符号を付し、その詳細な説明は省
略する。第1図に示す本発明における電気車の制御装置
と第4図に示す制御装置との違いは、分流器3の第1の
可制御整流素子として使用されているサイリスタ5に電
圧検出器22を並列に接続したことである。
この電圧検出器22はサイリスタ5のゲートにゲート電
流を与えたときのアノードとカソードとの間の電圧を検
出するものである。電圧検出器22はアノードとカソー
ドとの間の電圧が所定のしきい値よりも低いときに遮断
指令信号を受電制御器1つに出力し、しきい値よりも高
いときは遮断指令信号を出力しないものである。
第2図は受電制御器19の回路構成を示しており、第3
図は受電制御器19、分流器3、および遮断器12の動
作を示すタイムチャートである。
この第2図と第3図に基づいて本発明における電気車の
制御装置の動作を説明する。
分流器3のサイリスク5の点弧動作が正常なときに誘導
電動機2等に地絡または短絡が生じ、このとき遮断器1
2の第2の可制御整流素子として使用しているGTOサ
イリスタ13を消弧してVVVFインバータ1を架線1
0から切離すときの説明をする。受電制御器19が誘導
電動機2等に地絡または短絡を生じたことを検出すると
、分流器3のゲート制御器20に故障信号を出力する。
この故障信号は第3図(a)に示すように、地絡または
短絡が検出されたときはH信号であり、検出されないと
きはL信号である。ゲート制御器20は故障信号に基づ
いてサイリスク点弧信号をゲート電流としてサイリスタ
5のゲートに出力する。サイリスタ点弧信号は第3図(
b)に示されており、故障信号がゲート制御器20に出
力されると、直ちにサイリスタ5のゲートに出力される
同時に、故障信号は反転器23に与えられ、反転器23
はH状態の故障信号をL状態に反転させ、このL信号を
論理積回路24の一方の入力端に与える。論理積回路2
4の他方の入力端には、通常、単位スイッチ8を閉状態
にする単位スイッチ駆動信号がH状態で与えられている
。したがって、論理積回路24はL状態の単位スイッチ
開放信号を出力する。単位スイッチ8が単位スイッチ開
放信号を受けると開状態となる。単位スイッチ8の開閉
状態は第3図(e)に示されており、単位スイッチ8は
サイリスタ5が点弧した後に遅れて開状態となる。これ
は単位スイッチ8の構造によるものであり、電磁コイル
や、空気シリンダを使用して開閉動作を行なうための遅
れである。次に、電圧検出器22はサイリスタ5のアノ
ードとカソード間の電圧を検出し、この電圧信号を比較
器25の一方の入力端に与える。比較器25の他方の入
力端には予め定められたしきい値電圧vthが与えられ
ており、比較器25では電圧信号としきい値電圧Vth
とが比較される。
上記した電圧信号およびしきい値電圧Vthについて説
明する。サイリスタ5が消弧状態にあるときの電圧信号
は第3図(c)に示すように、架線電圧が抵抗器によっ
て分圧されてアノードとカソードとの間にかかる「+」
の電圧である。サイリスタ5が点弧状態にあるときの電
圧信号は点弧によって「+」の電圧から次第に「0」電
圧に近くなる電圧である。サイリスタ5が点弧している
ときに検出される電圧は、内部抵抗によるものであり、
この電圧をサイリスタ5が点弧状態か、消弧状態かを判
断するためのしきい値電圧vthと定める。したがって
、サイリスタ5のゲートにサイリスク点弧信号を与えて
も点弧されないとき、即ち、サイリスタ5に故障が生じ
たときは、電圧信号はしきい値電圧vthよりも高く、
サイリスタ5が点弧状態のときの電圧信号はしきい値電
圧vthよりも低いことになる。
上記したように比較器25において、電圧信号およびし
きい値電圧vthが比較され、電圧信号がしきい値電圧
vthよりも低ければ比較器25の出力は変わらずL状
態である。このL信号は反転器26によってH信号とさ
れ、このH信号は論理積回路27の一方の入力端に与え
られる。論理積回路27の他方の入力端には、すてにH
状態の故障信号が与えられているので、論理積回路27
は遮断指令信号としてのH信号を遮断器12のゲート制
御器21に出力する。ゲート制御器21はH信号を受け
ると、GTOサイリスタ13のゲートにしきい値電圧V
thと同じタイミングで負のGTOサイリスタ消弧信号
を与えてGTOサイリスタ13を急激に消弧させる。G
TOサイリスタ消弧信号は第3図(d)に示すように負
の電圧である。
GTOサイリスタ13が急激に消弧されると、VVVF
インバータ1の受電側には架線10の直流電圧の影響を
受けてサージを生ずる。しかし、分流器3のサイリスタ
5は、すでに点弧しているのでリアクタ7に蓄積された
電気エネルギやサージ電流は抵抗器4によって熱として
消費され、GTOサイリスタ13が消弧した後に、単位
スイッチ8が開放することによってVVVFインバータ
1は完全に架線10と切離される。
分流器3のサイリスタ5が点弧しないときに地絡または
短絡が生じてVVVFインバータ1を架線10から切離
すときは、上記と同じように受電制御器19が地絡また
は短絡を検出して、すでに説明したH状態の故障信号を
分流器3のゲート制御器20に出力する。ゲート制御器
20は故障信号を受けると、ゲート電流として上記した
ように第3図(b)に示すサイリスタ点弧信号をサイリ
スタ5のゲートに与える。同時に上記した通り、論理積
回路24は単位スイッチ開放信号を出力する。次に、電
圧検出器22はサイリスタ5のアノードとカソード間の
電圧を検出し、検出された電圧信号を比較器25の一方
の入力端に与える。比較器25は上記と同様に電圧信号
と、しきい値電圧vthとを比較し、上記したように電
圧信号がしきい値電圧vthよりも高ければ、サイリス
タ5のゲートにサイリスク点弧信号を与えたにも拘らず
サイリスタ5は点弧しないと見なしてH信号を出カする
。このH信号は反転器26により反転されてL状態とな
り、このし状態を論理積回路27の一方の入力端に与え
られる。論理積回路27の他方の入力端には、すてにH
状態の故障信号が与えられているが、論理積回路27の
出力は変わらずし状態を保ち、このL状態は反転器28
により反転されてH状態になる。このH状態は論理積回
路29の一方の入力端に与えられ、論理積回路29の他
方の入力端にはGTO点弧信号が続けて与えられている
ので、論理積回路29はH信号を出力する。このH信号
は遮断器12のゲート制御器21に与えられ、ゲート制
御器21が論理積回路29からH信号を受けたときは、
GTOサイリスタ13の点弧状態を持続させるGTO点
弧持続信号をGTOサイリスタ13のゲートに与え、G
TOサイリスタ13の点弧状態を持続させる。
GTOサイリスタ13の点弧が持続されている間に、単
位スイッチ8が開放し、VVVFインバータ1は架線1
0から遮断される。したがって、分流器3のサイリスタ
5が点弧しないときはGTOサイリスタ13を消弧させ
ず、単位スイッチ8の開放によって遮断が行われる。
なお、上記の実施例では分流器3のサイリスタ5のアノ
ードとカソードとの間の電圧を検出し、検出された電圧
がしきい値電圧よりも低いときにサイリスタ5の点弧は
正常であると見なすのでサイリスタ5の良否を検出する
ことができる。
〔発明の効果〕
以上述べたことから本発明の電気車の制御装置は、負荷
に地絡または短絡が生じたときに分流器の第1の可制御
整流素子を点弧し、この第1の可制御整流素子のアノー
ドとカソードとの間の電圧を検出し、検出された電圧が
所定の電圧値以下であれば、第1の可制御整流素子は点
弧状態であるものとして遮断器の第2の可制御整流素子
を消弧して変流器の受電線を架線から遮断し、この時、
第2の可制御整流素子を消弧したことによって発生した
サージは分流器の抵抗器で熱として消費され、一方、検
出された電圧が所定の電圧値よりも高ければ、分流器の
第1の可制御整流素子は点弧していないと見なして遮断
器の第2の可制御整流素子を消弧せずに点弧状態を持続
させるので、サージが発生することなく、したがって、
分流器の第1の可制御整流素子が点弧しなくても遮断器
の第2の可制御整流素子が破壊されることはない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電気車の制御装置を示す回路構成図、
第2図は受電制御器を示す回路構成図、第3図は本発明
における電気車の制御装置の動作を示すタイムチャート
、第4図は従来の制御装置を示す回路構成図、第5図は
従来の制御装置の動作を示すタイムチャート。 1・・・変換器(VVVFインバータ)、3・・・分流
器、4・・・抵抗器、5・・・第1の可制御整流素子、
6・・・受電線、10・・・架線、12・・・遮断器、
13・・・第2の可制御整流素子、1つ・・・受電制御
器、22・・・電圧検出器。 出願人代理人  佐  藤  −雄

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 架線からの直流を交流に電力変換する変換器と、直列接
    続された抵抗器および第1の可制御整流素子が受電線に
    前記変換器と並列に接続されてなり、前記第1の可制御
    整流素子が点弧したときに前記抵抗器を介して電流を流
    す分流器と、 前記第1の可制御整流素子のアノードとカソードとの間
    の電圧を検出して電圧信号を出力する電圧検出器と、 負荷に生じた地絡または短絡を検出して故障信号を出力
    するとともに前記電圧検出器からの電圧信号が所定の電
    圧値以下のときに遮断指令信号を出力する受電制御器と
    、 前記分流器よりも前記変換器側の前記受電線に直列に接
    続され、前記受電制御器から出力される遮断指令信号に
    より消弧され、前記遮断指令信号がないときに点弧状態
    を持続する第2の可制御整流素子を有する遮断器とを備
    えたことを特徴とする電気車の制御装置。
JP15577588A 1988-06-23 1988-06-23 電気車の制御装置 Pending JPH01321801A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009033938A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Toshiba Corp 電気車制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009033938A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Toshiba Corp 電気車制御装置

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