JPH053201B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、電動機を速度制御する電力変換装置
の入力端にフイルタコンデンサが接続される電気
車の主回路に係り、特に回生制動時の過電圧保護
を行う電気車用過電圧保護装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 一般に、電気車が回生制動を行う場合、回制電
力は集電装置を介して、同一架線の他の力行車に
回生されるが、回生電力を吸収する負荷がなくな
ると、その電力は集電装置と軌道との間に設けた
フイルタコンデンサを過充電する。

このような場合、従来、フイルタコンデンサの
過充電を検出して、抵抗とサイリスタよりなる放
電回路のサイリスタを点弧することにより、フイ
ルタコンデンサを放電させ、過充電を防ぐ。

しかしながら、フイルタコンデンサの放電中
は、電力変換装置を停止させているが、電動機内
には残留磁束が存在するため電動機は電圧を発生
し、その電圧による電流がフイルタコンデンサの
放電電流に重なつてサイリスタに流れる。その電
流がサイリスタ固有の保持電流以上の場合、導通
状態のサイリスタを再び消弧することができな
い。

すなわちサイリスタに流れる電流の減衰が遅い
時には、サイリスタは導通の状態を長時間継続す
ることになる。その間は電力変換装置は、停止状
態であるので、電力変換装置を早期に運転再開す
ることができず、力行運転が不可能となるばかり
か、回生制動運転も不可能となる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、電気車の回生制動時に過電圧
が発生した場合に、停止した電力変換装置を早期
に運転可能とする電気車用過電圧保護装置を提供
することにある。

［発明の概要］ 本発明は、架線にしや断器を介して接続される
電力変換装置と、この電力変換装置の出力端に接
続される電動機と、電力変換装置の入力端に並列
に接続され、電気車の回生制動時に電動機からの
回生電力を充電するフイルタコンデンサとからな
る電気車の主回路に用いられる電気車用過電圧保
護装置であつて、この電気車用過電圧保護装置
は、放電回路と、過電圧保護制御装置とを有し、
放電回路は、抵抗器とサイリスタと接触器とから
構成され、フイルタコンデンサと並列に接続され
るものであり、過電圧保護制御装置は、フイルタ
コンデンサの両端電圧を入力とし、電気車の回生
制動時のフイルタコンデンサの両端電圧を過電圧
として検知した場合に、過電圧信号を出力する検
知手段と、この検知手段の出力過電圧信号を入力
とし、しや断器に開放指令を出力するとともに、
放電回路のサイリスタに点孤指令を出力し、所定
時間後に放電回路の接触器に開放指令を出力する
保護手段を有するものである。また電気車用過電
圧保護装置は、放電回路と、過電圧保護制御装置
と、電流検出器とを有し、放電回路は、抵抗器と
サイリスタと接触器とから構成され、フイルタコ
ンデンサと並列に接続されるものであり、過電圧
保護制御装置は、フイルタコンデンサの両端電圧
を入力とし、電気車の回生制動時のフイルタコン
デンサの両端電圧を過電圧として検知した場合
に、過電圧信号を出力する検知手段と、この検知
手段の出力過電圧信号を入力とし、しや断器に開
放指令を出力するとともに、放電回路のサイリス
タに点孤指令を出力する保護手段を有するもので
あり、電流検出器は、放電回路に流れる電流を入
力とし、所定値になつたことを検知した場合に、
放電回路の接触器に開放指令を出力するものであ
つてもよい。

［発明の実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す図である。ま
ず電気車の主回路について説明する。

図示しない架線から直流電力を集電する集電装
置１には、しや断器２を介してフイルタリアクト
ル３及びフイルタコンデンサ４からなるフイルタ
回路が接続され、更にフイルタコンデンサ４と並
列に電力変換装置の例としてインバータ装置５が
接続されている。インバータ装置５はゲートター
ンオフサイリスタ７及びダイオード８により構成
され、架線から集電装置１により集電した直流電
力を交流電力に変換すると同時に、出力電圧及び
周波数を変化させることによつて、電気車の電動
機として用いられている誘導電動機６の速度制御
を行う。誘導電動機６の回転数は、回転数検出装
置１０により検出され、検出された回転数はイン
バータ制御装置９に入力されることにより、イン
バータ装置５を制御している。

本発明はこの主回路に用いられる電気車用過電
圧保護装置として、放電回路と過電圧保護制御装
置を設けたものである。

インバータ装置５の入力端には、フイルタコン
デンサ４が並列に接続されているが、更にフイル
タコンデンサ４には抵抗器１１、サイリスタ１２
及び接触器１３がそれぞれ直列に接続されてなる
放電回路が並列に接続されている。又フイルタコ
ンデンサ４の両端電圧を監視する過電圧保護制御
装置１４が接続されている。

電気車の回生制動時は、誘導電動機６よりイン
バータ装置５を介して回生電力が発生し、この回
生電力は集電装置１を介して架線へ回生され、同
一架線の図示しない他の力行車で消費される。し
かし、回生制動している電気車がデツドセクシヨ
ンに進入したり、同一架線に力行車がなくなつた
りすると、インバータ装置５は回性負荷のないま
ま回生運転をすることになる。このような場合、
インバータ装置５からの回生電流はフイルタコン
デンサ４を充電することになり、フイルタコンデ
ンサ４の両端電圧は急昇する。過電圧保護制御装
置１４は、検知手段がこのフイルタコンデンサ４
の両端電圧を常に入力していて、ある値以上にな
つた場合に過電圧として検出する。すると保護手
段に対して過電圧信号が出力され、保護手段はし
や断器２に開放指令を、インバータ制御装置９に
インバータ停止指令を与えると同時に、サイリス
タ１２に点孤指令を与える。すると接触器１３は
通常導通状態であるため、フイルタコンデンサ４
から、抵抗器１１、サイリスタ１２、接触器１３
の経路で放電電流が流れる。この時インバータ装
置５は停止しているが、誘導電動機６の残留磁束
に基づく電流がインバータ装置５のダイオード８
を介して放電回路に流れる。つまり放電回路には
フイルタコンデンサ４からの放電電流と、誘導電
動機６の残留磁束に基づく電流が流れることにな
る。フイルタコンデンサ４からの放電電流が放電
回路を流れ続ける時間は、フイルタコンデンサ４
と抵抗器１１の定数によつて決まる。過電圧保護
装置１４の保護手段は、検知手段がフイルタコン
デンサ４の両端電圧を過電圧として検出し、過電
圧信号を出力した時から、フイルタコンデンサ４
と抵抗器１１の定数によつて決まる放電時間だけ
経過した後に、接触器１３に開放指令を出力す
る。従つてサイリスタ１２に流れる電流は零にな
りサイリスタ１２は自己消弧する。そしてしや断
器２を導通することで、インバータ装置５は運転
再開が可能となる。この様に過電圧保護制御装置
１４が動作することによつて、誘導電動機６の残
留磁束に基づく電流が、サイリスタ１２の保持電
流以上であつたとしても、フイルタコンデンサ４
の放電電流時間を経過すると、接触器１３を開放
するので、サイリスタ１２を自己消弧させること
ができ、インバータ装置５を早期に運転させるこ
とができる。

第２図は本発明の他の実施例を示す図である。

電気車の主回路のインバータ装置５の入力端に
接続されたフイルタコンデンサ４には、抵抗器１
１、サイリスタ１２、接触器１３及び直流変流器
１５がそれぞれ直列に接続されてなる放電回路が
並列に接続されている。又フイルタコンデンサ４
の両端電圧を監視する過電圧保護制御装置１４
ａ、サイリスタ１２に流れる電流を検出する電流
検出器１６が接続されている。

電気車の回生制動時に、回生負荷のない状態で
インバータ装置５が回生運転をすると、フイルタ
コンデンサ４に回生電流が充電される。過電圧保
護制御装置１４ａの検知手段は、フイルタコンデ
ンサ４の両端電圧を常に入力していて、ある値以
上にフイルタコンデンサ４の両端電圧がなつた時
に過電圧として検出する。すると保護手段に対し
て過電圧信号が出力され、保護手段はしや断器２
に開放指令を、インバータ制御装置９にインバー
タ停止指令を与えると同時に、サイリスタ１２に
点孤指令を与える。すると接触器１３は通常導通
状態であるため、フイルタコンデンサ４から抵抗
器１１、電流変流器１５、サイリスタ１２、接触
器１３の経路で放電電流が流れる。又誘導電動機
６の残留磁束に基づく電流も同様に流れる。電流
検出器１６は、サイリスタ１２に流れる電流を検
出しているが、この電流がサイリスタ１２の保持
電流よりわずか大きな値となつたところで電流検
出器１６は接触器１３に開放指令を出力する。従
つて、サイリスタ１２に流れる電流が零となりサ
イリスタ１２は自己消弧し、しや断器２を導通す
ることによつてインバータ装置５は運転再開が可
能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、フイルタ
コンデンサと並列に接続された放電回路の接触器
を強制的に開閉することによつて、回生制動中に
停止した電力変換装置を確実に再運転可能とし、
信頼性の高い電気車を構成できる電気車用過電圧
保護装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電気車用過電
圧保護装置の回路図、第２図は本発明の他の実施
例を示す電気車用過電圧保護装置の回路図であ
る。 ２……しや断器、４……フイルタコンデンサ、
１１……抵抗器、１２……サイリスタ、１３……
接触器、１４，１４ａ……過電圧保護制御装置、
１６……電流検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 架線にしや断器２を介して接続される電力変
   換装置５と、この電力変換装置５の出力端に接続
   される電動機６と、前記電力変換装置５の入力端
   に並列に接続され、前記電気車の回生制動時に前
   記電動機６からの回生電力を充電するフイルタコ
   ンデンサ４とからなる電気車の主回路に用いられ
   る電気車用過電圧保護装置であつて、 この電気車用過電圧保護装置は、放電回路と過
   電圧保護制御装置１４を有し、 前記放電回路は、抵抗器１１とサイリスタ１２
   と接触器１３とから構成され、前記フイルタコン
   デンサ４と並列に接続されるものであり、 前記過電圧保護制御装置１４は、前記フイルタ
   コンデンサ４の両端電圧を入力とし、前記電気車
   の回生制動時の前記フイルタコンデンサ４の両端
   電圧を過電圧として検知した場合に、過電圧信号
   を出力する検知手段と、この検知手段の出力過電
   圧信号を入力とし、前記しや断器２に開放指令を
   出力するとともに、前記放電回路のサイリスタ１
   ２に点孤指令を出力し、所定時間後に前記放電回
   路の接触器１３に開放指令を出力する保護手段を
   有するものである 電気車用過電圧保護装置。 ２ 架線にしや断器２を介して接続される電力変
   換装置５と、この電力変換装置５の出力端に接続
   される電動機６と、前記電力変換装置５の入力端
   に並列に接続され、前記電気車の回生制動時に前
   記電動機６からの回生電力を充電するフイルタコ
   ンデンサ４とからなる電気車の主回路に用いられ
   る電気車用過電圧保護装置であつて、 この電気車用過電圧保護装置は、放電回路と過
   電圧保護制御装置１４ａと電流検出器１６を有
   し、 前記放電回路は、抵抗器１１とサイリスタ１２
   と接触器１３とから構成され、前記フイルタコン
   デンサ４と並列に接続されるものであり、 前記過電圧保護制御装置１４ａは、前記フイル
   タコンデンサ４の両端電圧を入力とし、前記電気
   車の回生制動時の前記フイルタコンデンサ４の両
   端電圧を過電圧として検知した場合に、過電圧信
   号を出力する検知手段と、この検知手段の出力過
   電圧信号を入力とし、前記しや断器２に開放指令
   を出力するとともに、前記放電回路のサイリスタ
   １２に点孤指令を出力する保護手段を有するもの
   であり、 前記電流検出器１６は、前記放電回路に流れる
   電流を入力とし、所定値になつたことを検知した
   場合に、前記放電回路の接触器１３に開放指令を
   出力するものである 電気車用過電圧保護装置。