JPH04322107A - 交流電気車の制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、交流電気車の架線電
圧低下時の制御装置、特に装置を大形化することなく安
定した制御を行える交流電気車の制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図２は例えば電気学会誌、１１０巻２号
（平成２年）１０５〜１１２頁『新幹線スーパーひかり
のＡＣドライブシステム』に開示された従来の交流電気
車の架線電圧低下時の制御装置を示すブロック図であり
、図において１は交流架線、２はこの交流架線１と接触
しているパンタグラフ、３はこのパンタグラフに１次巻
線３１が接続された主変圧器、４はこの主変圧器３の２
次巻線３２と並列に接続されたパルス幅変調制御コンバ
ータ（以下ＰＷＭコンバータと称す。）、５はこのＰＷ
Ｍコンバータ３と並列に接続された中間直流回路用平滑
コンデンサ、６はこの平滑コンデンサ５と並列に接続さ
れた可変電圧可変周波数インバータ（以下ＶＶＶＦイン
バータと称す）、７はこのＶＶＶＦインバータ６に交流
側に接続された誘導電動機（ＩＭ）、９は主変圧器３の
３次巻線３３と並列に接続された電圧検出回路、１０は
架線電圧低下検知セット値設定回路（本図では架線電圧
に相当する電圧として３次電圧を検出する場合の構成を
示している）、そして１１はこれら電圧検出回路９およ
び設定回路１０の出力側に接続された比較器であって、
その出力側がＰＷＭコンバータ３およびＶＶＶＦインバ
ータ６に接続されている。

【０００３】次に動作について説明する。交流架線１か
らパンタグラフ２を通して主変圧器３の１次巻線３１に
交流電圧が印加されると、主変圧器３によって降圧され
た交流電圧がその２次巻線３２からＰＷＭコンバータ４
に入力される。ＰＷＭコンバータ４は入力された交流電
圧をパルス幅変調制御して力率をほぼ１に保ちながら直
流出力電圧を一定値に制御する。ＰＷＭコンバータ４の
直流出力側に接続された平滑コンデンサ５を電圧源とし
てＶＶＶＦインバータ６は、可変電圧可変周波数の交流
電圧を出力して誘導電動機７を駆動制御する。交流電気
車のカ行時（加速制御時）には上述した通りの電力変換
を行って誘導電電動機７を加速させるが、ブレーキ時に
は誘導電動機７を発電機として作用させ、ＶＶＶＦイン
バータ６はコンバータ動作を、ＰＷＭコンバータ４はイ
ンバータ動作を行って、交流電力回生ブレーキを作用さ
せる。

【０００４】しかし、地上設備などの事故で停電あるい
は地絡が発生した場合には、架線電圧の低下が交流電気
車に悪影響を及ぼす前に、カ行時およびブレーキ時共に
ＰＷＭコンバータ４とＶＶＶＦインバータ６の制御動作
を速やかに停止させる必要がある。このために電圧低下
検知回路が設けられており、電圧検出回路９で検出され
た電圧値が設定回路１０で設定された検知セット値を下
回れば、比較器１１が動作してＰＷＭコンバータ４およ
びＶＶＶＦインバータ６に制御動作停止信号ＣＳを出力
するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の交流電気車の制
御装置は以上のように構成されているので、電圧低下検
知回路が動作するまで、ＰＷＭコンバータは制御動作を
継続する必要がある。ＰＷＭコンバータの制御動作は、
基本的に入力電圧と入力電流の力率を１に保ちつつ、装
置の効率を無視すれば、 入力交流電圧×入力交流電流＝出力直流電圧×出力直流
電流 （＝ＶＶＶＦインバータ要求電力） となる入出力電力が等しくなる電力変換制御を行ってい
る。よって、架線電圧、すなわちコンバータ入力電圧が
低下した場合も直流側負荷（ＶＶＶＦインバータおよび
誘導電動機）の要求する所定の電力を出力するためには
、入力交流電流を増加させる必要があり、このためにＰ
ＷＭコンバータの通電能力を増加させることによって装
置が大形化するという問題点があった。

【０００６】また、架線電圧の低下が急激に発生するこ
とによってＰＷＭコンバータが制御動作を停止する以前
に、交流入力電流（２次電流）が装置の許容値を越えて
しまい、保護検知回路（図示しない）が動作したり、回
路に損傷を与えたりする場合があるなどの問題点もあっ
た。

【０００７】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたものであって、装置を大形化することな
く、架線電圧の低下時にも安定した制御を継続すること
が可能な交流電気車の制御装置を得ることを目的として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る交流電気
車の制御装置は、架線電圧の低下時にＰＷＭコンバータ
の出力直流電圧を低下させる手段を設けたものである。

【０００９】

【作　　用】この発明における交流電気車の制御装置は
、架線電圧の低下を検知し、この検知値に応じてＰＷＭ
コンバータの出力直流電圧の制御目標値を変更するので
ある。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明に係る交流電気車の制御装置の一
実施例を示すブロック図であり、図において１〜７およ
び９〜１１は図２に示したものと全く同じである。１３
は電圧検出回路９の出力側とＰＷＭコンバータ４の制御
側との間に接続された電圧制御パターン発生回路であつ
て、電圧検出回路９から入力された３次電圧値に応じて
ＰＷＭコンバータ４の出力直流電圧制御目標値を可変に
する制御電圧値指令ＣＣをＰＷＭコンバータ４へ出力す
る。

【００１１】例えば、架線電圧の仕様値が定格２５ＫＶ
、最大３０ＫＶ、最低２０ＫＶと定められている場合に
おいて、電圧制御パターン発生回路１３は、２５Ｖ以上
ではＰＷＭコンバータ４の出力直流電圧制御目標値を例
えば１９００Ｖ一定とし、２５ＫＶ未満では架線電圧低
下に比例して出力直流電圧制御目標値を低下させる垂下
特性を持つパターンを出力する様な構成にしておくこと
が考えられる。

【００１２】上述したパターンにより、架線電圧定格以
上の領域では常に要求される車両性能を満足し、架線電
圧定格未満の領域においては電圧低下に比例して車両性
能は低下するが、ＰＷＭコンバータ入力電流は定格時以
上に増加することが無く、交流電気車として安定した制
御動作を継続することが可能となる。

【００１３】なお、上記実施例では、電圧検出回路９を
主変圧器３の３次巻線３３に接続して架線電圧を検出し
たが、主変圧器３の２次巻線３２に接続してＰＷＭコン
バータの入力電圧を検出しても良い。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、架線
電圧の低下時にＰＷＭコンバータの出力直流電圧を低下
させる手段を設けてＰＷＭコンバータの入力電流を定格
時以上に増加させないようにしたので、装置が大形化す
ること無く、安定した制御を継続できる交流電気車の制
御装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】従来の交流電気車の制御装置を示すブロック図
である。

【符号の説明】

３　　　　主変圧器 ４　　　　ＰＷＭコンバータ ５　　　　平滑コンデンサ ６　　　　ＶＶＶＦインバータ ７　　　　誘導電動機 ９　　　　電圧検出回路 １０　　　　設定回路 １１　　　　比較器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　交流架線に１次巻線が接続される主変
   圧器と、この主変圧器の２次巻線に接続されて出力直流
   電圧を一定に制御するパルス幅変調制御コンバータと、
   このパルス幅変調制御コンバータの直流側に接続された
   平滑コンデンサと、この平滑コンデンサを電圧源とする
   可変電圧可変周波数インバータと、この可変電圧可変周
   波数インバータの交流出力側に接続された誘導電動機と
   、前記主変圧器に接続されて交流架線電圧もしくはパル
   ス幅変調制御コンバータの入力電圧の低下を検知する電
   圧低下検知回路と、この電圧低下検知回路と前記パルス
   幅変調コンバータの間に接続され、前記電圧の低下時に
   前記パルス幅変調制御コンバータの出力直流電圧を低下
   させる手段とを備えたことを特徴とする交流電気車の制
   御装置。