JPH05328519A - 電気車の制御装置 - Google Patents

電気車の制御装置

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JPH05328519A
JPH05328519A JP12749292A JP12749292A JPH05328519A JP H05328519 A JPH05328519 A JP H05328519A JP 12749292 A JP12749292 A JP 12749292A JP 12749292 A JP12749292 A JP 12749292A JP H05328519 A JPH05328519 A JP H05328519A
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capacitor
drive
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Katsuhiro Yanagisawa
克宏 柳沢
Eiji Akagawa
英爾 赤川
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 平滑用コンデンサの充電電荷に起因して流れ
る過大電流による平滑用コンデンサ、交直切り換え器、
交直切り換え器の各接点などの回路構成部品の損傷を防
止し、これによる事故防止を図ることができる電気車の
制御装置を得る。 【構成】 主変圧器5と、これに並列に接続され出力電
圧を制御するパルス幅変調制御コンバータ9と、これの
平滑用コンデンサ10からなる交流用回路と、直流用回
路と、これらの回路の出力を切り換える交直切り換え器
4、11と、平滑用コンデンサ12と、これからの電圧
を変換し電動機14を駆動する可変電圧可変周波数イン
バータ13とを有し、交流区間及び直流区間で交直切り
換え部4、11で交流用または直流用回路を介してイン
バータ13に電源供給し電動機14を駆動する交直電気
車の制御装置において、交直切り換え器4、11を直流
側から交流側に切り換える前に平滑用コンデンサ12の
充電電圧を放電させる直流電圧放電回路20を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば交直流の電気
車の制御装置等の電気車の制御装置に関し、特に直流区
間から交流区間に変わるときの交直切り換え器の切り換
え動作の際に流れる過大電流による回路構成部品の損傷
を防止することができる電気車の制御装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般に、電気車を走らせるには、架線電
源をパンタグラフを介して電気車の電源回路系に供給
し、この電源回路系からの電圧を駆動系に供給し、この
駆動系からの駆動電圧によって電動機を駆動することに
よってその目的を達成している。
【0003】ところで、最近では、首都圏の拡大等に伴
い、1つの電気車の運行距離を長くしたり、いわゆる特
急形の運行を行ったりすることが推進されている。ま
た、電気車の駆動方式としてVVVF(可変電圧可変周
波数)インバータ及び誘導電動機を用いる方式が一般化
してきている。この方式を採用し、かつ、特急形の直通
運行を行う電気車を実現するには、架線電源が交流の区
間と直流の区間を直通で運転できる必要がある。
【0004】従来、このような要求に応えるものとし
て、例えば図2に示すような交直流電気車の制御装置が
提案されている。この図2は1991年11月11日発
行の「第28回鉄道におけるサイバネティックス利用国
内シンポジウム論文集」228頁「インバータ方式交直
流電車の主回路システム」に示された交直流電気車の制
御装置のブロック図である。
【0005】図2において、1は交流区間では交流電
源、直流区間では直流電源の供給源となる架線、2はこ
の架線1に接続され、この架線1から集電するパンタグ
ラフ、3はこのパンタグラフ2に接続される遮断器、4
はこの遮断器3に接続される交直切り換え器で、この交
直切り換え器4の交流側固定接点4aを主変圧器5の1
次巻線を介して接地し、この主変圧器5の2次巻線の一
端を開放スイッチ6及び短絡スイッチ8を介して主変圧
器5の出力電圧を一定に制御するパルス幅変調(PW
M)制御コンバータ9の一方の入力端に接続し、このパ
ルス幅変調制御コンバータ9の一方の端子及び開放スイ
ッチ6と短絡スイッチ8の接続点間を充電抵抗器7で接
続する。
【0006】そして、主変圧器5の2次巻線の他端をパ
ルス幅変調制御コンバータ9の他方の入力端に接続し、
このパルス幅変調制御コンバータ9の一方の出力端を交
直切り換え器11の交流側接点11aに接続し、このパ
ルス幅変調制御コンバータ9の他方の出力端を接地する
と共に、このパルス幅変調制御コンバータ9の他方の出
力端及び一方の入力端間を平滑用コンデンサ10で接続
し、このパルス幅変調制御コンバータ9の他方の出力端
を直流電圧を交流電圧に変換する可変電圧可変周波数イ
ンバータ13の他方の入力端に接続し、この可変電圧可
変周波数インバータ13の他方の出力端及び一方の出力
端間を平滑用コンデンサ12で接続し、この可変電圧可
変周波数インバータ13の一方の入力端を交直切り換え
器11の可動接点11bに接続し、この可変電圧可変周
波数インバータ13の出力端を電動機14に接続する。
【0007】そして、交直切り換え器11の直流側固定
接点11dを短絡スイッチ17及び開放スイッチ15を
介して交直切り換え器4の直流側固定接点4dに接続
し、交直切り換え器11の直流側固定接点11dと短絡
スイッチ17の接続点及び短絡スイッチ17と開放スイ
ッチ15の接続点間を充電抵抗器16で接続する。
【0008】次に動作について説明する。先ず、交流区
間においては、架線1からパンタグラフ2を介して交流
電圧が主変圧器5に印加され、このとき、交直切り換え
器4の可動接点4bを交流側固定接点4aに接続すると
共に、交直切り換え器11の可動接点11bを交流側固
定接点11aに接続する。そして起動時には短絡スイッ
チ8をオフにし、開放スイッチ6をオンにし、これによ
って充電抵抗器7で電流を制限し、この制限した電流を
パルス幅変調制御コンバータ9を通じて各平滑用コンデ
ンサ10及び12にそれぞれ供給し、これら平滑用コン
デンサ10及び12に対する充電を行う。
【0009】平滑用コンデンサ10及び12に対する充
電が完了すると、短絡スイッチ8をオンにし、これによ
ってパルス幅変調制御コンバータ9を起動する。そして
パルス幅変調制御コンバータ9が主変圧器5からの電圧
を一定に制御して直流電圧として出力し、この出力電圧
を可変電圧可変周波数インバータ13に供給し、可変電
圧可変周波数インバータ13が供給された直流電圧を交
流電圧に変換し、この交流電圧によって電動機14を駆
動する。
【0010】一方、直流区間においては、架線1からパ
ンタグラフ2を介して直流電圧が印加され、このとき、
交直切り換え器4の可動接点4bを直流側固定接点4d
に接続し、交直切り換え器11の可動接点11bを直流
側固定接点11dに接続する。そして、起動時には、短
絡スイッチ17をオフにし、開放スイッチ15をオンに
して充電抵抗器16で制限した電流で平滑用コンデンサ
10及び12に対する充電を行う。
【0011】平滑用コンデンサ10及び12に対する充
電が完了すると、短絡スイッチ17をオンにし、これに
よって可変電圧可変周波数インバータ13を起動する。
そして可変電圧可変周波数インバータ13が供給された
直流電圧を交流電圧に変換し、この交流電圧によって電
動機14を駆動する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来の電気車の制御装
置は以上のように構成されているので、例えば直流区間
から交流区間に変わるときに交直切り換え器を切り換え
る際、可変電圧可変周波数インバータ用の平滑コンデン
サが充電されたままであると、この平滑コンデンサから
充電されていないパルス幅変調制御回路の出力平滑用コ
ンデンサに瞬間的に過大電流が流れ、平滑用コンデンサ
が損傷したり、交直切り換え器が焼損したり、交直切り
換え器の接点を破壊したりする事故を引き起こすなどの
問題があった。
【0013】この発明はこのような従来の問題点を解消
するためになされたもので、直流区間から交流区間に変
わるときに交直切り換え器で切り換え動作を行う際に流
れる過大電流による回路構成部品の損傷を防止し、これ
による事故を防止することができる電気車の制御装置を
得ることを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電気車の
制御装置は、1次巻線がパンタグラフに接続された主変
圧部と、この主変圧器の単一あるいは複数の2次巻線に
並列に接続され、出力直流電圧を一定に制御する電圧型
変換部と、この電圧型変換部の平滑用の第1のコンデン
サとからなる交流用回路と、上記パンタグラフに接続さ
れた直流用回路と、上記交流用回路及び上記直流用回路
の出力を切り換える切り換え部と、この切り換え部を介
して供給される電圧の平滑用の第2のコンデンサと、こ
の第2のコンデンサからの直流電圧を交流電圧に変換し
て電気車の電動機を駆動する駆動部とを有し、交流区間
では上記切り換え部により架線を上記パンタグラフ及び
上記交流用回路を介して上記駆動部に接続して上記電気
車の電動機を駆動させ、直流区間では上記切り換え部に
より上記架線を上記パンタグラフ及び上記直流用回路を
介して上記駆動部に接続して上記電気車の電動機を駆動
させるようにした電気車の制御装置において、上記切り
換え部を上記直流用回路側から上記交流用回路側に切り
換える前に上記第2のコンデンサの充電電荷を放電させ
る放電部を設けたものである。
【0015】
【作用】この発明においては、例えば直流区間から交流
区間に変わる前に第2のコンデンサの充電電荷を放電部
により放電させる。
【0016】
【実施例】実施例1.以下、この発明の一実施例を、交
直電気車の制御装置に適用した場合を例に取り、図につ
いて説明する。図1はこの発明の一実施例を示すブロッ
ク図であり、図において、図2と対応する部分には同一
符号を付し、その詳細説明を省略する。20は放電抵抗
器18及び放電用サイリスタ19からなる直流電圧放電
回路で、この直流電圧放電回路20の放電抵抗器18の
一端を可変電圧可変周波数インバータ13の一方の入力
端及び交直切り換え器11の可動接点間の接続点に接続
し、この放電抵抗器18の他端をサイリスタ19を介し
て接地する。
【0017】次に動作について説明する。先ず、直流区
間においては、架線1からパンタグラフ2を介して直流
電圧が印加され、このとき、交直切り換え器4の可動接
点4bを直流側固定接点4dに接続し、交直切り換え器
11の可動接点11bを直流側固定接点11dに接続す
る。そして、起動時には、短絡スイッチ17をオフに
し、開放スイッチ15をオンにして充電抵抗器16で制
限した電流で平滑用コンデンサ10及び12に対する充
電を行う。平滑用コンデンサ10及び12に対する充電
が完了すると、短絡スイッチ17をオンにし、これによ
って可変電圧可変周波数インバータ13を起動する。そ
して可変電圧可変周波数インバータ13が供給された直
流電圧を交流電圧に変換し、この交流電圧によって電動
機14を駆動する。
【0018】そして、この直流区間から交流区間に変わ
る前に、パルス幅変調制御コンバータ9及び可変電圧可
変周波数インバータ13の動作を停止し、直流電圧放電
回路20のサイリスタ19をオンにする。サイリスタ1
9をオンにすると、可変電圧可変周波数インバータ13
の平滑用コンデンサ12に充電された電荷が放電抵抗器
18及びサイリスタ19を通じて放電される。平滑用コ
ンデンサ12の充電電荷の放電が終了した後、交直切り
換え器4の可動接点4bを交流側固定接点4aに無電流
状態にて接続し、交直切り換え器11の可動接点11b
を交流側固定接点11aに無電流状態にて接続し、直流
から交流に切り換える。
【0019】そして、交流区間においては、架線1から
パンタグラフ2を介して交流電圧が主変圧器5に印加さ
れ、このとき、交直切り換え器4の可動接点4bは既に
交流側固定接点4aに接続され、交直切り換え器11の
可動接点11bは既に交流側固定接点11aに接続され
ている。そして起動時には短絡スイッチ8をオフにし、
開放スイッチ6をオンにし、これによって充電抵抗器7
で電流を制限し、この制限した電流をパルス幅変調制御
コンバータ9を通じて各平滑用コンデンサ10及び12
にそれぞれ供給し、これら平滑用コンデンサ10及び1
2に対する充電を行う。
【0020】平滑用コンデンサ10及び12に対する充
電が完了すると、短絡スイッチ8をオンにし、これによ
ってパルス幅変調制御コンバータ9を起動する。そして
パルス幅変調制御コンバータ9が主変圧器5からの電圧
を一定に制御して直流電圧として出力し、この出力電圧
を可変電圧可変周波数インバータ13に供給し、可変電
圧可変周波数インバータ13が供給された直流電圧を交
流電圧に変換し、この交流電圧によって電動機14を駆
動する。
【0021】このように、本実施例においては、直流電
圧放電回路20の放電抵抗器18の一端を可変電圧可変
周波数インバータ13の一方の入力端及び交直切り換え
器11の可動接点11b間の接続点に接続し、この放電
抵抗器18の他端をサイリスタ19を介して接地するよ
うにし、直流区間から交流区間に変わる前に充電抵抗器
18及びサイリスタ19の直流電圧放電回路20で平滑
用コンデンサ12の充電電荷を放電させた後に、無電流
の状態で交直切り換え器4及び11を切り換えて直流か
ら交流に切り換えるようにしたので、直流区間から交流
区間に変わるときに交直切り換え器4及び11で切り換
え動作を行う際に流れる過大電流によるコンデンサ10
及び12、交直切り換え器4及び11、交直切り換え器
4及び11の各接点4a、4b、4d及び11a、11
b、11dなどの回路構成部品の損傷及びこれによる事
故し、回路の負担を軽くして装置の信頼化を高めること
ができる。
【0022】実施例2.又、上記実施例1では放電用ス
イッチとしてサイリスタ19を用いるようにしている
が、このサイリスタ19の代わりに機械スイッチを用い
て平滑用コンデンサ12の電荷の放電を行うようにして
も良い。
【0023】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、1次
巻線がパンタグラフに接続された主変圧部と、この主変
圧器の単一あるいは複数の2次巻線に並列に接続され、
出力直流電圧を一定に制御する電圧型変換部と、この電
圧型変換部の平滑用の第1のコンデンサとからなる交流
用回路と、上記パンタグラフに接続された直流用回路
と、上記交流用回路及び上記直流用回路の出力を切り換
える切り換え部と、この切り換え部を介して供給される
電圧の平滑用の第2のコンデンサと、この第2のコンデ
ンサからの直流電圧を交流電圧に変換して電気車の電動
機を駆動する駆動部とを有し、交流区間では上記切り換
え部により架線を上記パンタグラフ及び上記交流用回路
を介して上記駆動部に接続して上記電気車の電動機を駆
動させ、直流区間では上記切り換え部により上記架線を
上記パンタグラフ及び上記直流用回路を介して上記駆動
部に接続して上記電気車の電動機を駆動させるようにし
た電気車の制御装置において、上記切り換え部を上記直
流用回路側から上記交流用回路側に切り換える前に上記
第2のコンデンサの充電電荷を放電させる放電部を設け
たので、直流区間から交流区間に変わるときに切り換え
部で切り換え動作を行う際に第2のコンデンサの充電電
荷に起因して流れる過大電流による第1及び第2のコン
デンサ、切り換え部、切り換え器の各接点などの回路構
成部品の損傷を防止し、これによる事故防止を図れ、更
に、回路構成部品に負担をかけないで済むので、回路の
信頼性を向上させることができ、電気車の良好な運行を
図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による電気車の制御装置の一実施例を
示すブロック図である。
【図2】従来の交直電気車の制御装置を示すブロック図
である。
【符号の説明】
1 架線 2 パンタグラフ 4 交直切り換え器 5 主変圧器 9 パルス幅変調制御コンバータ 10 平滑用コンデンサ 11 交直切り換え器 12 平滑用コンデンサ 13 可変電圧可変周波数インバータ 14 電動機 18 放電抵抗器 19 サイリスタ 20 直流電圧放電回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次巻線がパンタグラフに接続された主
    変圧部と、 この主変圧器の単一あるいは複数の2次巻線に並列に接
    続され、出力直流電圧を一定に制御する電圧型変換部
    と、 この電圧型変換部の平滑用の第1のコンデンサとからな
    る交流用回路と、 上記パンタグラフに接続された直流用回路と、 上記交流用回路及び上記直流用回路の出力を切り換える
    切り換え部と、 この切り換え部を介して供給される電圧の平滑用の第2
    のコンデンサと、 この第2のコンデンサからの直流電圧を交流電圧に変換
    して電気車の電動機を駆動する駆動部とを有し、 交流区間では上記切り換え部により架線を上記パンタグ
    ラフ及び上記交流用回路を介して上記駆動部に接続して
    上記電気車の電動機を駆動させ、直流区間では上記切り
    換え部により上記架線を上記パンタグラフ及び上記直流
    用回路を介して上記駆動部に接続して上記電気車の電動
    機を駆動させるようにした電気車の制御装置において、 上記切り換え部を上記直流用回路側から上記交流用回路
    側に切り換える前に上記第2のコンデンサの充電電荷を
    放電させる放電部を設けたことを特徴とする電気車の制
    御装置。
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