JPH02303302A - Power converter for ac electric vehicle and operating method thereof - Google Patents

Power converter for ac electric vehicle and operating method thereof

Info

Publication number
JPH02303302A
JPH02303302A JP12247789A JP12247789A JPH02303302A JP H02303302 A JPH02303302 A JP H02303302A JP 12247789 A JP12247789 A JP 12247789A JP 12247789 A JP12247789 A JP 12247789A JP H02303302 A JPH02303302 A JP H02303302A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
conversion means
electric vehicle
voltage
side conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12247789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigenori Kinoshita
木下 繁則
Haruki Yoshikawa
春樹 吉川
Michio Iwabori
道雄 岩堀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP12247789A priority Critical patent/JPH02303302A/en
Publication of JPH02303302A publication Critical patent/JPH02303302A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To reduce loss considerably, when compared with PWM control, by employing a thyristor rectifier in a source side converter constituting a power converter to be mounted on an AC electric vehicle. CONSTITUTION:Power to be fed from a trolley wire 1 through a pantograph 2 is rectified through a transformer 5 and a thyristor rectifier 6, then the rectified power is fed through a filter reactor 7 and a switch 8 to a transistor inverter 10 and the alternated power is fed to an induction motor 11. Since the thyristor rectifier 6 performs switching with commercial frequency, loss is reduced when compared with a PWM inverter. Furthermore, loss in the transistor inverter 10 is very low because the elements are composed of transistors.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、給電線から供給される交流電力で交流電動
機を駆動する構成の交流電気車に搭載している電力変換
装置とその運転方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a power conversion device installed in an AC electric vehicle configured to drive an AC motor using AC power supplied from a power feeder, and a method of operating the same. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第8図は交流電動機で駆動される交流電気車の従来例を
示したシステム構成図である。
FIG. 8 is a system configuration diagram showing a conventional example of an AC electric vehicle driven by an AC motor.

この第8図において、トロリー線lからの高電圧交流電
力はパンタグラフ2を介して電気車内に取込まれ、変圧
器5に印加され、車輪3を介してレール4に放流される
In FIG. 8, high voltage alternating current power from a trolley wire 1 is taken into the electric car via a pantograph 2, applied to a transformer 5, and discharged to a rail 4 via wheels 3.

変圧器5は20k V〜25k Vの高電圧交流を、次
段に設けた電力変換装置に適した電圧に降圧させたのち
、交流リアクトル!2を経て電源側変換手段としてのパ
ルス暢変1(以下ではPWMと略記する)コンバータ1
3で直流電圧に変換したのち、フィルタコンデンサ9を
介してこの直流電圧を負荷側変換手段としてのPWMイ
ンバータ14に印加する。PWMインバータ14は入力
直流を所望の電圧と周波数の交流に変換して出力するの
で、電気車を駆動する誘導電動IIIは、その速度を自
由に変えることができる。
The transformer 5 steps down the high voltage AC of 20kV to 25kV to a voltage suitable for the power converter installed in the next stage, and then converts it to the AC reactor! 2, a pulse width modulation converter 1 (hereinafter abbreviated as PWM) converter 1 as a power supply side conversion means.
After converting it into a DC voltage in step 3, this DC voltage is applied to a PWM inverter 14 as a load-side conversion means via a filter capacitor 9. Since the PWM inverter 14 converts input direct current into alternating current of a desired voltage and frequency and outputs it, the induction motor III that drives the electric car can freely change its speed.

第9図は第8図に示すPWMインバータ13の構成を示
した主回路接続図であって、半導体スイ・ノチ素子とし
ての4個のゲートターンオフサイリスタ(以下ではGT
Oサイリスクと略記する)40゜41、42.43を単
相ブリッジ接続し、4個のダイオード50.51.52
.53をそれぞれのGTOサイリスタに逆並列接続して
いる。
FIG. 9 is a main circuit connection diagram showing the configuration of the PWM inverter 13 shown in FIG. 8, which includes four gate turn-off thyristors (hereinafter referred to as GT
(abbreviated as O-silisk) 40°41, 42.43 are connected in a single phase bridge, and four diodes 50.51.52
.. 53 are connected in antiparallel to each GTO thyristor.

第1O図は第8図に示すPWMインバータ14の構成を
示した主回路接続図であって、半導体スイッチ素子とし
ての6個のGTOサイリスタ44.45゜46、47.
48.49を3相ブリッジ接続し、6個のダイオード5
4.55.56.57.58.59をそれぞれのGTO
サイリスタに逆並列接続して構成している。
FIG. 1O is a main circuit connection diagram showing the configuration of the PWM inverter 14 shown in FIG. 8, and includes six GTO thyristors 44.45°46, 47.
48 and 49 are connected in a 3-phase bridge, and 6 diodes 5
4.55.56.57.58.59 for each GTO
It is configured by connecting it in antiparallel to a thyristor.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

この第8図に示す従来例回路を使用すると、電気車が力
行運転する場合(すなわちエネルギーが電源からトロリ
ー線1を経て誘導電動機11へ流れる場合)と、制動運
転(すなわちエネルギーが誘導電動機11からトロリー
線lを経て電源へ回生する)場合とを、主回路の切換え
なしで行うことができる利点を有する。さらに電源側の
力率を1にして運転できる利点も有する。
When the conventional circuit shown in FIG. 8 is used, when the electric vehicle is in power running (that is, when energy flows from the power source to induction motor 11 via trolley wire 1) and when braking (that is, when energy flows from induction motor 11 to This has the advantage that both regeneration and regeneration to the power supply via the trolley wire 1 can be performed without switching the main circuit. It also has the advantage of being able to operate with a power factor of 1 on the power source side.

しかしながら、これら電源側変換手段と負荷側変換手段
は、いずれもGTOサイリスタを主要構成要素にしてい
るために、このGTOサイリスタを作動させるための周
辺回路が複雑になり、部品点数が多くなる欠点を有して
いる。さらにPWM制御をするために、GTOサイリス
タを高周波数でオン・オフ動作させることにケリ、これ
に伴って、GTOサイリスタおよびそのスナバ回路での
発生損失が大となり、この損失による発熱を放散させる
ために装置が大形・高価になる不都合を有し、さらに装
置効率も低下する欠点を有する。
However, since both the power supply side conversion means and the load side conversion means use the GTO thyristor as a main component, the peripheral circuitry for operating the GTO thyristor becomes complicated and the number of parts increases. have. Furthermore, in order to perform PWM control, the GTO thyristor must be turned on and off at a high frequency, and as a result, the loss generated in the GTO thyristor and its snubber circuit increases, and the heat generated by this loss must be dissipated. However, this method has the disadvantage that the device is large and expensive, and the efficiency of the device is also reduced.

そこでこの発明の目的は、交流電気車用の電力変換装置
の構成を簡略にし、かつ発生損失の低減により装置効率
の向上と運転の円滑化を図ろうとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to simplify the configuration of a power conversion device for an AC electric vehicle, and to improve device efficiency and smooth operation by reducing generated losses.

〔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、この発明の電力変換装置
は、サイリスタを純ブリッジ接続して構成した電源側変
換手段を交流電源に接続し、トランジスタで構成した負
荷側変換手段に電気車駆動用の交流電動機を接続し、こ
れら電源側変換手段の直流側と負荷側変換手段の直流側
とを結合している直流中間回路に、リアクトルとコンデ
ンサとでなるフィルタ回路を接続し、前記電気車の力行
運転時と制動運転時とで電圧極性を切換える切換手段を
前記直流中間回路に挿入するものとする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the power conversion device of the present invention connects a power supply side conversion means constituted by pure bridge connection of thyristors to an AC power supply, and a power conversion means constituted by transistors. An AC motor for driving an electric car is connected to the load side conversion means, and a filter consisting of a reactor and a capacitor is connected to the DC intermediate circuit that connects the DC side of the power supply side conversion means and the DC side of the load side conversion means. A switching means is inserted into the DC intermediate circuit to connect the circuit and switch the voltage polarity between the power running operation and the braking operation of the electric vehicle.

また、電力変換装置をこのような構成にしているので、
電気車を惰行運転から制動運転に切換える場合は、まず
負荷側変換手段を運転して直流中間回路電圧を所定値に
上昇させたのち、交流電動機からの回生エネルギーを、
この直流中間回路を経て交流電源へ返還すればよく、坂
道を後退しながら発進する場合には、後退時に直流中間
回路電圧が異常値に上昇しないように、発電制動用抵抗
を直流中間回路に設けて、この電圧を適切なイ直に維持
させるものである。
Also, since the power converter is configured like this,
When switching an electric vehicle from coasting operation to braking operation, first operate the load-side conversion means to increase the DC intermediate circuit voltage to a predetermined value, and then convert the regenerated energy from the AC motor into
It is only necessary to return the voltage to the AC power source through this DC intermediate circuit. When starting while backing up a slope, a dynamic braking resistor is installed in the DC intermediate circuit to prevent the DC intermediate circuit voltage from rising to an abnormal value when reversing. This voltage is then maintained at an appropriate level.

〔作用〕[Effect]

この発明は、交流電気車用電力変換装置として、サイリ
スクの純ブリッジ接続で構成した電源側変換器と、トラ
ンジスタで構成したPWMインバータを負荷側変換器と
し、この両度換器を結合している直流中間回路にはフィ
ルタ回路と、電圧極性切換用の切換スイッチを設けるこ
とで、電気車が力行運転する場合と、制動運転する場合
とは切換スイッチにより切換えるようにしているので、
回生用変換装置が不用となる。またこのような構成の電
力変換装置で、電気車が惰行運転から制動運転に切換え
る場合や、坂道を後退しつつ発進する場合でも、直流中
間回路電圧を適切な値に維持する制御を行うことで、支
障なくこの電気車の運転が行えるようにするものである
This invention is a power conversion device for an AC electric vehicle, in which a power-side converter configured with a pure bridge connection of Cyrisk, a PWM inverter configured with transistors as a load-side converter, and these two-way converters are combined. The DC intermediate circuit is equipped with a filter circuit and a changeover switch for changing voltage polarity, so that the changeover switch can be used to switch between powering operation and braking operation of the electric vehicle.
A regeneration conversion device becomes unnecessary. In addition, a power converter with this configuration can perform control to maintain the DC intermediate circuit voltage at an appropriate value even when an electric vehicle switches from coasting to braking operation or starts while backing up a slope. This allows the electric vehicle to be operated without any problems.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の実施例をあられした主回路接続図であ
る。
FIG. 1 is a main circuit connection diagram showing an embodiment of the present invention.

この第1図に示している交流電力を供給するトロリー線
1、パンタグラフ2、車輪3、レール4および変圧器5
は第8図で既述の従来例回路の場合と同しである。
A trolley wire 1, a pantograph 2, wheels 3, a rail 4, and a transformer 5 that supply AC power shown in FIG.
is the same as in the conventional circuit described above in FIG.

本発明においては、電源側変換手段としてサイリスタの
純ブリッジ接続で構成したサイリスク整流器6、負荷側
変換手段としてトランジスタで構成してパルス幅変調制
御により直流を交流に変換するトランジスタインバータ
10.フィルタリアクトル7とフィルタコンデンサ9と
でなるフィルタ回路、および直流中間回路の電圧極性を
切換える切換スイッチ8とを備えて、誘導電動機11を
所望速度で運転する。
In the present invention, a thyristor rectifier 6 constituted by a pure bridge connection of thyristors serves as a power supply side conversion means, and a transistor inverter 10 constituted of transistors serves as a load side conversion means and converts direct current into alternating current by pulse width modulation control. The induction motor 11 is operated at a desired speed by being equipped with a filter circuit including a filter reactor 7 and a filter capacitor 9, and a changeover switch 8 for switching the voltage polarity of the DC intermediate circuit.

切換スイッチ8は4個の接点8A、8B、8C。The changeover switch 8 has four contacts 8A, 8B, and 8C.

8Dで構成しており、電気車が力行運転するときは接点
8Aと8Bはオン、接点8Cと8Dはオフにして、交流
電源からの電力がサイリスタ整流器6→フィルタ回路→
トランジスタインバータlOの経路で誘導電動機11に
与えられる。
When the electric car is running, contacts 8A and 8B are turned on, contacts 8C and 8D are turned off, and the power from the AC power source is passed through the thyristor rectifier 6 → filter circuit →
It is applied to the induction motor 11 through the path of the transistor inverter IO.

また電気車が制動運転するときは、接点8Aと8Bはオ
フ、接点8Cと8Dはオンにして、誘導電動機11が回
生ずるエネルギーを、上記とは逆の経路で交流電源側へ
返還する。
Further, when the electric vehicle performs braking operation, contacts 8A and 8B are turned off, contacts 8C and 8D are turned on, and the energy regenerated by the induction motor 11 is returned to the AC power source through a path opposite to that described above.

なお、サイリスタ整流器6は商用周波数でのスイッチン
グであるため、このサイリスタと、そのスナバ回路で発
生する損失は、パルス幅変調制御によるコンバータに(
らぺて大幅に低減できる。
In addition, since the thyristor rectifier 6 switches at the commercial frequency, the loss generated in this thyristor and its snubber circuit is transferred to the converter using pulse width modulation control (
can be significantly reduced.

またインバータはトランジスタで構成しているので、そ
の損失は本質的に僅かな値となる。
Furthermore, since the inverter is composed of transistors, its loss is essentially small.

第2図は第1図に示す実施例回路の電力変換装置の制御
をあられした回路図であって、シーケンス回路15、整
流器制御回路16、およびインバータ制御回路17が2
職されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the control of the power conversion device of the embodiment circuit shown in FIG.
I am employed.

電気車には力行運転・制動運転および惰行運転゛の3つ
の状態がある。そこでシーケンス回路15に入力する運
転指令が「力行」の場合は、このシーケンス回路15か
らまずインバータ制御回路17に運転指令を与えておき
、次いで切換スイッチ8の接点8Aと8Bとをオンにし
たのち、整流器制御回路16への順変換動作指令とイン
バータ制御回路17への加速トルク指令とをほぼ同時に
与える。
Electric vehicles have three states: power running, braking, and coasting. Therefore, when the operation command input to the sequence circuit 15 is "power running", the sequence circuit 15 first gives the operation command to the inverter control circuit 17, and then turns on the contacts 8A and 8B of the changeover switch 8. , gives a forward conversion operation command to the rectifier control circuit 16 and an acceleration torque command to the inverter control circuit 17 almost simultaneously.

運転指令が「制動)の場合は、まず接点OA。If the operation command is "braking", first contact OA.

8Bをオフ、接点8C,8Dをオンにしたのち、インバ
ータ制御回路17への減速指令と、整流器制御回路16
への逆変換動作指令とをほぼ同時に与・えて、誘導電動
機11からエネルギーを電源側へ回生することで、この
電気車に制動をかける。
After turning off contact 8B and turning on contacts 8C and 8D, a deceleration command is issued to the inverter control circuit 17 and the rectifier control circuit 16
The electric vehicle is braked by giving a reverse conversion operation command to the induction motor 11 almost simultaneously and regenerating energy from the induction motor 11 to the power source side.

運転指令がr惰行」の場合は、シーケンス回路15から
インバータ制御回路17への運転指令をオフにして、ト
ランジスタインバータlOの運転を停止にする。このよ
うにすると誘導電動機11に流れる電流が零になるので
、電気車のように惰行運転時間が長く、かつトルクの立
ち上げを高速で行う必要がない場合には、電力の節約量
が大となる利点がある。
If the operation command is "r coasting", the operation command from the sequence circuit 15 to the inverter control circuit 17 is turned off, and the operation of the transistor inverter IO is stopped. In this way, the current flowing through the induction motor 11 becomes zero, so if the coasting time is long and there is no need to build up torque at high speed, such as in an electric car, the amount of power saved will be large. There are some advantages.

ところでこの惰行運転から力行運転あるいは制動運転に
移行するべく誘導電動機11への通電を再開する場合に
、この誘導電動機11の励磁が確立するまでは、所望の
トルクを発生させることができない、特に制動運転へ移
行の場合は、接点8C。
By the way, when restarting energization to the induction motor 11 in order to shift from coasting operation to power running or braking operation, the desired torque cannot be generated until the induction motor 11 is energized, especially during braking. For transition to operation, contact 8C.

8Dをオンにするので、フィルタコンデンサ9の電圧が
サイリスク整流器6の各素子を順バイアスする極性とな
る。そのため、このサイリスク整流器6はフィルタコン
デンサ9の蓄積電荷を交流電源側に回生ずる動作をして
、トランジスタインバータ10の直流入力電圧を低下さ
せ、このトランジスタインバータ10の正常動作を阻害
するおそれがある。
8D is turned on, the voltage of the filter capacitor 9 has a polarity that forward biases each element of the silice rectifier 6. Therefore, the silice rectifier 6 operates to regenerate the accumulated charge of the filter capacitor 9 to the AC power supply side, thereby lowering the DC input voltage of the transistor inverter 10, which may impede the normal operation of the transistor inverter 10.

第3図は第1図に示す実施例回路の電力変換装置を搭載
した電気車が、惰行運転から制動運転へ円滑に移行でき
る実施例を示した回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example in which an electric vehicle equipped with the power conversion device of the example circuit shown in FIG. 1 can smoothly transition from coasting operation to braking operation.

この第3図において、変圧器5、サイリスタ整流器6、
フィルタリアクトル7、切換スイッチ8、フィルタコン
デンサ9、トランジスタインバータlO1誘導電動機1
1、シーケンス回路15、整流器制御回路16およびイ
ンバータ制御回路17の動作は、第2図において既述し
ているので、これらの説明は省絡する。
In this FIG. 3, a transformer 5, a thyristor rectifier 6,
Filter reactor 7, changeover switch 8, filter capacitor 9, transistor inverter lO1 induction motor 1
1. The operations of the sequence circuit 15, the rectifier control circuit 16, and the inverter control circuit 17 have already been described in FIG. 2, so a description thereof will be omitted.

本発明においては、フィルタコンデンサ9の電圧を検出
する電圧検出器21と、この検出電圧が設定値以上であ
ることを検出するコンパレータ22と、設定抵抗23、
論理積素子24およびフリップフロップ25とを備えて
いる。
In the present invention, a voltage detector 21 detects the voltage of the filter capacitor 9, a comparator 22 detects that this detected voltage is higher than a set value, a setting resistor 23,
It includes an AND element 24 and a flip-flop 25.

惰行運転中にシーケンス回路15に「制動」が指令され
ると、このシーケンス回路15は逆変換動作指令を整流
器WAr!1回路16へ出力するのであるが、この指令
は論理積素子24で阻止されるので、サイリスク整流器
6は停止のままである。一方、インバータ制御回路17
へは減速トルク指令が与えられるので、誘導電動機II
はそのエネルギーをトランジスタインバータlOを介し
て直流中間回路に返還するので、フィルタコンデンサ9
の電圧は上昇しはじめる。
When the sequence circuit 15 is commanded to "brake" during coasting, the sequence circuit 15 sends the reverse conversion operation command to the rectifier WAr! 1 circuit 16, but this command is blocked by the AND element 24, so the silice rectifier 6 remains stopped. On the other hand, the inverter control circuit 17
Since the deceleration torque command is given to the induction motor II
returns that energy to the DC intermediate circuit via the transistor inverter lO, so the filter capacitor 9
The voltage begins to rise.

この電圧が設定抵抗で定めた値に到達すると、コンパレ
ータ22から論理積素子24に信号が送出されるので、
前述した逆変換動作指令がこの論理積素子24からフリ
ップフロップ25に与えられてこれをセントする。よっ
て整流器制御回路16はこの逆変換動作指令に従った動
作信号をサイリスク整流器6に与えて、直流中間回路に
返還されてきたエネルギーを交流電源側に回生ずるので
、惰行運転中の電気車は制動状態となってその速度を急
速に低下させることとなる。
When this voltage reaches the value determined by the setting resistor, a signal is sent from the comparator 22 to the AND element 24.
The above-mentioned inverse conversion operation command is applied from this AND element 24 to the flip-flop 25 and is sent thereto. Therefore, the rectifier control circuit 16 gives an operation signal according to this inverse conversion operation command to the SIRISK rectifier 6, and the energy returned to the DC intermediate circuit is regenerated to the AC power supply side, so that the electric vehicle during coasting operation is braked. condition, which causes the speed to decrease rapidly.

また、電気車が上り坂の途中で機械ブレーキをかけて停
止している状態から発進しようとする場合は、先ず機械
ブレーキを緩め、次いで力行運転を開始するのであるが
、装置には動作時間の遅れがあるために、機械ブレーキ
を緩めた際に、この電気車は坂道を後退しはじめ、その
後に力行運転により前進を開始する。このような運転モ
ードを後退起動と称しているが、この後退起動時には、
電動機は一旦逆転し、制動動作によりその速度が零にな
ってから正転して力行運転となる。
In addition, when an electric car attempts to start from a stopped state with the mechanical brakes applied in the middle of an uphill slope, the mechanical brakes are first released and then power running is started, but the device does not have an operating time limit. Because of the delay, when the mechanical brakes are released, the electric vehicle begins to back up the hill and then starts moving forward under power. This type of operation mode is called a backward start, but at the time of this backward start,
The electric motor once rotates in reverse, its speed becomes zero due to the braking action, and then rotates in the forward direction to begin power running.

第4図は第1図に示す実施例回路の電力変換装置を搭載
した電気車が後退起動する際の各部の動作をあられした
従来の動作波形図であって、(イ)は電動機速度の変化
、(ロ)はインバータ電流の変化、(ハ)はフィルタコ
ンデンサ電圧の変化を、それぞれがあられしている。
FIG. 4 is a conventional operation waveform diagram showing the operation of each part when an electric car equipped with the power conversion device of the embodiment circuit shown in FIG. 1 starts backward, and (a) shows changes in motor speed. , (b) shows the change in the inverter current, and (c) shows the change in the filter capacitor voltage, respectively.

この第4図において、T1時点に機械ブレーキを緩める
と、電気車は後退(すなわち電動機は逆転)し、力行指
令も出力しているが、動作に遅れがあることから、T!
時点でサイリスク整流a6が動作を開始し、13時点で
フィルタコンデンサ9が充電され、トランジスタインバ
ータIOが動作をはじめる。ここでトランジスタインバ
ータlOには正転方向に運転する指令が出ているので、
このトランジスタインバータIOは電動機速度を減少す
る方向、すなわち回生動作をする。その結果14時点で
電動機速度は零となり、その後は正転方向に回転する力
jテ運転七なる。
In Fig. 4, when the mechanical brake is released at time T1, the electric car moves backward (that is, the electric motor reverses) and a power running command is also output, but there is a delay in the operation, so T!
At time 13, the silice rectifier a6 starts operating, and at time 13, the filter capacitor 9 is charged and the transistor inverter IO starts operating. Here, the transistor inverter lO is given a command to operate in the forward rotation direction, so
This transistor inverter IO operates in the direction of reducing the motor speed, ie regenerative operation. As a result, the motor speed becomes zero at time 14, and thereafter the motor rotates in the normal rotation direction with a force jte.

ところがこの14時点に到達するまでの期間は、サイリ
スタ整流器6は力行運転モードであり、切換スイッチ8
も力行運転位置にあることから、トランリスクインバー
タlOを介して誘導電動8111から回生される電力は
、すべてフィルタコンデンサ9に流入して、その電圧を
大きく上昇させることになる(第4図(ハ)参照)。
However, during the period until this point 14 is reached, the thyristor rectifier 6 is in the power running mode, and the changeover switch 8 is
Since the motor is also in the power running position, all of the power regenerated from the induction motor 8111 via the transrisk inverter IO flows into the filter capacitor 9, greatly increasing its voltage (see Figure 4 (H)). )reference).

第5図は第1図に示す実施例回路の電力変換装置を搭載
した電気車が後退起動する際のフィルタコンデンサ電圧
の上昇を抑制する実施例を示した回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of suppressing a rise in filter capacitor voltage when an electric vehicle equipped with the power conversion device of the example circuit shown in FIG. 1 starts backward.

この第5図に図示しているトロリー線l、パンタグラフ
2、車輪3、レール4、変圧器5、サイリスタ整流器6
、フィルタリアクトル7、切換スイッチ8、フィルタコ
ンデンサ9、トランジスタインバータlOおよび誘導電
動機11については、第1図において既述しているので
、これらの説明は省略する。
Trolley wire l, pantograph 2, wheels 3, rails 4, transformer 5, thyristor rectifier 6 shown in FIG.
, the filter reactor 7, the changeover switch 8, the filter capacitor 9, the transistor inverter IO, and the induction motor 11 have already been described in FIG. 1, so their explanation will be omitted.

本発明においては、スイッチング素子としてのチョッパ
32と電力吸収抵抗31との直列回路をフィルタコンデ
ンサ9に並列に接続するとともに、このフィルタコンデ
ンサ9の電圧を電圧検出器21で検出する。この検出電
圧をコンパレータ33に導いて、上限設定器34が設定
する電圧、ならびに下限設定器35が設定する電圧と比
較し、その結果をベース駆動回路36に与えて、フィル
タコンデンサ9の電圧が常にこの上限電圧と下限電圧と
の間にあるように、チョッパ32のオンとオフとを制御
する。
In the present invention, a series circuit of a chopper 32 as a switching element and a power absorption resistor 31 is connected in parallel to a filter capacitor 9, and the voltage of this filter capacitor 9 is detected by a voltage detector 21. This detected voltage is led to the comparator 33 and compared with the voltage set by the upper limit setter 34 and the voltage set by the lower limit setter 35, and the result is given to the base drive circuit 36 so that the voltage of the filter capacitor 9 is always maintained. The chopper 32 is turned on and off so that the voltage is between the upper limit voltage and the lower limit voltage.

第6図は第5図に示す実施例回路におけるフィルタコン
デンサ電圧の状態をあられしたグラフであって、この第
6図に示すT3時点は、前述した第4図における15時
点と同じ時点、すなわちトランジスタインバータ10が
回生動作を開始する時点である。
FIG. 6 is a graph showing the state of the filter capacitor voltage in the embodiment circuit shown in FIG. 5, and the time T3 shown in FIG. This is the point in time when the inverter 10 starts regeneration operation.

第7図は第5図に示す実施例回路の各部の動作をあられ
した動作波形図であって、(イ)は誘導電動機11の速
度変化、(ロ)はトランジスタインバータ10の電流変
化、(ハ)はフィルタコンデンサ9の電圧変化、(ニ)
はチッッパ32の動作を、それぞれがあられしており、
Tt 、Tx 、Ts 1.Ta各時点は第4図に示す
グラフの場合と同じである。
FIG. 7 is an operation waveform diagram showing the operation of each part of the embodiment circuit shown in FIG. ) is the voltage change of filter capacitor 9, (d)
Each shows the operation of the chipper 32,
Tt, Tx, Ts 1. Each time point of Ta is the same as in the graph shown in FIG.

この第7図では、トランジスタインバータlOがT1時
点で回生モードになって、フィルタコンデンサ9の電圧
が71時点に上限設定値に到達すると、チ塵ツバ32が
作動を開始するので、その後はこのフィルタコンデンサ
電圧が上限設定値を越えることがないことを示している
In FIG. 7, when the transistor inverter IO enters the regeneration mode at time T1 and the voltage of the filter capacitor 9 reaches the upper limit set value at time 71, the dust collar 32 starts operating, so that the filter This indicates that the capacitor voltage will not exceed the upper limit setting.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によれば、交流電気車に搭載している電力変換
装置を構成している電源側変換器としてサイリスク整流
器を使用するので、電源周波数でのスイッチング動作と
なり、PWM@御にくらべてその損失を大幅に低減でき
る。一方、負荷側変換器としてのトラン・リスクインバ
ータは本質的にスイッチング損失が小であることから、
PWM制御により、電気車駆動用の誘導電動機のトルク
と速度を精密に制御できる。さらに当該電気車の力行運
転と制動運転とは、直流中間回路の電圧極性の切換えに
より切換えているので、電源側変換器の主回路構成を簡
略にでき、電力変換装置全体の主回路構成、ならびに制
御回路を簡素にして、装置を小形軽量化できる効果が得
られる。
According to this invention, since a silice rectifier is used as a power supply side converter constituting a power conversion device mounted on an AC electric vehicle, switching operation is performed at the power frequency, and the loss is lower than that of PWM @ control. can be significantly reduced. On the other hand, since the transformer risk inverter as a load-side converter inherently has small switching loss,
PWM control allows precise control of the torque and speed of the induction motor used to drive electric vehicles. Furthermore, since powering operation and braking operation of the electric vehicle are switched by switching the voltage polarity of the DC intermediate circuit, the main circuit configuration of the power supply side converter can be simplified, and the main circuit configuration of the entire power converter, The effect of simplifying the control circuit and making the device smaller and lighter can be obtained.

さらに、このような構成の電力変換装置を搭載した電気
車が、惰行運転から制動運転に切換える場合に、トラン
ジスタインバータの入力電圧が低下して制動運転が阻害
されるおそれは、サイリスク整流器の逆変換動作を適切
に制御することで排除できる。また電気車が後退起動す
る際に、直流中間回路電圧が異常上昇するおそれも、チ
ラッパと電力吸収抵抗との直列回路をこの直流中間回路
に設置して所定電圧範囲にあるようにチッッパを制御す
ることで排除できるようにして、支障なく本発明の構成
により交流電気車を円滑に運転できる効果が得られる。
Furthermore, when an electric vehicle equipped with a power converter with this configuration switches from coasting to braking, there is a risk that the input voltage of the transistor inverter will drop and braking will be inhibited due to the inverse conversion of the silice rectifier. This can be eliminated by properly controlling the movement. In addition, to avoid the possibility that the DC intermediate circuit voltage may rise abnormally when the electric car is started in reverse, a series circuit consisting of a chipper and a power absorption resistor is installed in this DC intermediate circuit to control the chipper so that the voltage is within a predetermined voltage range. Therefore, the configuration of the present invention has the effect that the AC electric vehicle can be operated smoothly without any trouble.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例をあられした主回路接続図、第
2図は第1図に示す実施例回路の電力変換装置の制御を
あられした回路図、第3図は第1図に示す実施例回路の
電力変換装置を搭載した電気車が惰行運転から制動運転
へ円滑に移行できる実施例を示した回路図、第4図は第
1図に示す実施例回路の電力変換装置を搭載した電気車
が後退起動する際の各部の動作をあられした従来の動作
波形図、第5図は第1図に示す実施例回路の11変換装
置を搭載した電気車が後退起動する際のフィルタコンデ
ンサ電圧の上昇を抑制する実施例を示した回路図、第6
図は第5図に示す実施例回縄におけるフィルタコンデン
サ電圧の状態をあられしたグラフ、第7図は第5図に示
す実施例回路の各部の動作をあられした動作波形図、第
8図は交流電動機で駆動される交流電気車の従来例を示
した回路図、第9図は第8図に示すPWM2ンバータの
構成を示した主回路接続図、第1O図は第8図に示すP
WMインバータの構成を示した主回路接続図である。 l・・・トロリー線、2・・・パンタグラフ、3・・・
車輪4・・・レール、5・・・変圧器、6・・・電源側
変換器としてのサイリスタ整流器、7・・・フィルタリ
アクトル8・・・切換スイッチ、8A、8B、8C,8
D・・・接点、9・・・フィルタコンデンサ、10・・
・負荷側変換器としてのトランジスタインバータ、11
・・・誘導電動機、12・・・交流リアクトル、13・
・・電源側変換器としてのPWMコンバータ、14・・
・負荷側変換手段としてのPWMインバータ、15・・
・シーケンス回路、16・・・整流器制御回路、17・
・・インバータ制御回路、21・・・電圧検出器、22
・・・コンパレータ、23・・・設定抵抗、24・・・
論理積素子、25・・・フリップフロップ、31・・・
電力吸収抵抗、32・・・チョッパ、33・・・コンパ
レータ、34・・・上限設定器、35・・・下限設定器
、36・・・ベース駆り一、、−/ 冨 11¥] 第4 口 7フ4ルクリア2トル 第 5図 第6 図 ■工 第 70
Fig. 1 is a main circuit connection diagram showing the embodiment of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram showing the control of the power conversion device of the embodiment circuit shown in Fig. 1, and Fig. 3 is the circuit diagram shown in Fig. 1. A circuit diagram showing an example in which an electric vehicle equipped with the power conversion device of the example circuit can smoothly transition from coasting operation to braking operation, FIG. 4 is a circuit diagram showing an example in which an electric vehicle equipped with the power conversion device of the example circuit shown in FIG. A conventional operation waveform diagram showing the operation of each part when an electric car starts backwards. Fig. 5 shows the filter capacitor voltage when an electric car equipped with the 11 converter of the embodiment circuit shown in Fig. 1 starts backwards. Circuit diagram showing an example of suppressing the increase in
The figure is a graph showing the state of the filter capacitor voltage in the example circuit shown in Figure 5, Figure 7 is an operation waveform diagram showing the operation of each part of the example circuit shown in Figure 5, and Figure 8 is an AC A circuit diagram showing a conventional example of an AC electric car driven by an electric motor, Figure 9 is a main circuit connection diagram showing the configuration of the PWM2 inverter shown in Figure 8, and Figure 1O is a circuit diagram showing the PWM2 inverter configuration shown in Figure 8.
FIG. 2 is a main circuit connection diagram showing the configuration of a WM inverter. l...trolley wire, 2...pantograph, 3...
Wheel 4...Rail, 5...Transformer, 6...Thyristor rectifier as a power supply side converter, 7...Filter reactor 8...Selector switch, 8A, 8B, 8C, 8
D...Contact, 9...Filter capacitor, 10...
・Transistor inverter as load side converter, 11
...Induction motor, 12...AC reactor, 13.
... PWM converter as a power supply side converter, 14...
・PWM inverter as load side conversion means, 15...
・Sequence circuit, 16... Rectifier control circuit, 17.
...Inverter control circuit, 21...Voltage detector, 22
...Comparator, 23...Setting resistor, 24...
AND element, 25...Flip-flop, 31...
Power absorption resistor, 32...Chopper, 33...Comparator, 34...Upper limit setter, 35...Lower limit setter, 36...Base drive unit, -/Tomi 11 yen] 4th port 7F 4F Clear 2Tor Figure 5 Figure 6 ■Work No. 70

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)サイリスタを純ブリッジ接続して構成した電源側変
換手段を交流電源に接続し、トランジスタで構成した負
荷側変換手段に電気車駆動用の交流電動機を接続し、こ
れら電源側変換手段の直流側と負荷側変換手段の直流側
とを結合している直流中間回路に、リアクトルとコンデ
ンサとでなるフィルタ回路を接続し、前記電気車の力行
運転時と制動運転時とで電圧極性を切換える切換手段を
前記直流中間回路に挿入していることを特徴とする交流
電気車の電力変換装置。 2)サイリスタを純ブリッジ接続して構成した電源側変
換手段を交流電源に接続し、トランジスタで構成した負
荷側変換手段に電気車駆動用の交流電動機を接続し、こ
れら電源側変換手段の直流側と負荷側変換手段の直流側
とを結合している直流中間回路に、リアクトルとコンデ
ンサとでなるフィルタ回路を接続し、前記電気車の力行
運転時と制動運転時とで電圧極性を切換える切換手段を
前記直流中間回路に挿入する構成の電力変換装置を備え
た前記電気車を惰行運転から制動運転に切換える際は、
前記負荷側変換手段を運転して前記交流電動機からの回
生エネルギーで前記コンデンサを所定電圧まで上昇させ
た時点で、前記切換手段を制動運転に切換えたのち、前
記電源側変換手段を介して前記交流電源へエネルギーを
回生させることを特徴とする交流電気車用電力変換装置
の運転方法。 3)サイリスタを純ブリッジ接続して構成した電源側変
換手段を交流電源に接続し、トランジスタで構成した負
荷側変換手段に電気車駆動用の交流電動機を接続し、こ
れら電源側変換手段の直流側と負荷側変換手段の直流側
とを結合している直流中間回路に、リアクトルとコンデ
ンサとでなるフィルタ回路を接続し、前記電気車の力行
運転時と制動運転時とで電圧極性を切換える切換手段を
前記直流中間回路に挿入する構成の電力変換装置を備え
た前記電気車が傾斜線路上を後退しながら発進する際は
、前記切換手段は力行運転位置とし、スイッチング手段
と電力吸収抵抗との直列回路を前記コンデンサに並列接
続し、このコンデンサ電圧が所定電圧範囲を維持するよ
うに前記スイッチング手段をオン・オフさせることを特
徴とする交流電気車用電力変換装置の運転方法。
[Claims] 1) A power supply side conversion means constituted by a pure bridge connection of thyristors is connected to an AC power source, an AC motor for driving an electric vehicle is connected to a load side conversion means constituted of a transistor, and these power sources A filter circuit including a reactor and a capacitor is connected to a DC intermediate circuit that connects the DC side of the side conversion means and the DC side of the load side conversion means, and a filter circuit consisting of a reactor and a capacitor is connected to the DC side of the side conversion means and the DC side of the load side conversion means. A power conversion device for an AC electric vehicle, characterized in that a switching means for switching voltage polarity is inserted into the DC intermediate circuit. 2) Connect the power-side conversion means configured by pure bridge connection of thyristors to an AC power source, connect the AC motor for driving an electric vehicle to the load-side conversion means configured with transistors, and connect the DC side of these power-side conversion means A switching means that connects a filter circuit including a reactor and a capacitor to a DC intermediate circuit connecting the DC side and the DC side of the load-side conversion means, and switches the voltage polarity between powering operation and braking operation of the electric vehicle. When switching the electric vehicle equipped with a power conversion device configured to insert into the DC intermediate circuit from coasting operation to braking operation,
When the load-side conversion means is operated to raise the voltage of the capacitor to a predetermined voltage using the regenerated energy from the AC motor, the switching means is switched to braking operation, and then the AC voltage is increased through the power supply-side conversion means. A method of operating a power conversion device for an AC electric vehicle, which is characterized by regenerating energy to a power source. 3) Connect the power supply side conversion means configured by pure bridge connection of thyristors to an AC power source, connect the AC motor for driving an electric car to the load side conversion means configured with transistors, and connect the DC side of these power supply side conversion means A switching means that connects a filter circuit including a reactor and a capacitor to a DC intermediate circuit connecting the DC side and the DC side of the load-side conversion means, and switches the voltage polarity between powering operation and braking operation of the electric vehicle. When the electric vehicle equipped with a power conversion device configured to insert a power converter into the DC intermediate circuit starts moving backward on an inclined track, the switching means is in the power running position, and the switching means and the power absorption resistor are connected in series. A method for operating a power converter for an AC electric vehicle, characterized in that a circuit is connected in parallel to the capacitor, and the switching means is turned on and off so that the capacitor voltage is maintained within a predetermined voltage range.
JP12247789A 1989-05-16 1989-05-16 Power converter for ac electric vehicle and operating method thereof Pending JPH02303302A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12247789A JPH02303302A (en) 1989-05-16 1989-05-16 Power converter for ac electric vehicle and operating method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12247789A JPH02303302A (en) 1989-05-16 1989-05-16 Power converter for ac electric vehicle and operating method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02303302A true JPH02303302A (en) 1990-12-17

Family

ID=14836817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12247789A Pending JPH02303302A (en) 1989-05-16 1989-05-16 Power converter for ac electric vehicle and operating method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02303302A (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59123403A (en) * 1982-12-28 1984-07-17 Toshiba Corp Brake device for electric motor car
JPS63314101A (en) * 1987-02-18 1988-12-22 Hino Motors Ltd Electric braking device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59123403A (en) * 1982-12-28 1984-07-17 Toshiba Corp Brake device for electric motor car
JPS63314101A (en) * 1987-02-18 1988-12-22 Hino Motors Ltd Electric braking device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3226599B2 (en) Battery car control method and device
US7965056B2 (en) Control apparatus of power conversion system
JP3890924B2 (en) Electric car drive system
CN101091304A (en) Motor control unit and vehicle equipped therewith
JPS5840919B2 (en) Electric motor operation control device
JPH09149685A (en) Motor drive
JP2009225630A (en) Electric vehicle with load adjustment device
US4698561A (en) Use of SCR's in extended retarding
US5789896A (en) Apparatus and method for controlling an electric motor having an armature and a series-wound, series-connected field coil that can be separately controlled during regenerative braking
JP2010525772A (en) Electrical energy exchange system especially for hybrid vehicles
JP5395947B2 (en) Electric vehicle having a load adjusting device
JPH05509450A (en) Improved chopper circuit for dynamic braking in power conversion systems
JPH02303302A (en) Power converter for ac electric vehicle and operating method thereof
JPH0475485A (en) Power converting system
CN1290615A (en) Controller for AC electric locomotive
JP6851502B2 (en) Power conversion system for railway vehicles
JPH04145808A (en) Energy conserving device for electric motor vehicle
JP7407079B2 (en) Power conversion system, its control method, and railway vehicle equipped with it
JP4171862B2 (en) Elevator drive device
JP6982683B2 (en) Train drive system
JPH0780429B2 (en) DC electric railway substation equipment
JPH0472444B2 (en)
JP2001339990A (en) Star-delta control device
JP2001354053A (en) Feed system
JP2692909B2 (en) Inverter device for electric car