JPH0564307A - 電気車制御装置 - Google Patents

電気車制御装置

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JPH0564307A
JPH0564307A JP3246907A JP24690791A JPH0564307A JP H0564307 A JPH0564307 A JP H0564307A JP 3246907 A JP3246907 A JP 3246907A JP 24690791 A JP24690791 A JP 24690791A JP H0564307 A JPH0564307 A JP H0564307A
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charging
current limiting
resistor
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Shinya Koizumi
真也 小泉
Akira Watabe
朗 渡部
Masayoshi Inoue
昌義 井上
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 フイルタ回路を有するインバータ駆動電気車
において、充電電流制限回路を設けてフイルタコンデン
サ6を充電するもので、軌道回路の軌道リレーを誤動作
させることなく、かつ充電時間を必要以上に長くするこ
となく、応答性の良い電気車制御装置を提供するもので
ある。 【構成】 前記充電電流制限回路4をリアクトル42と
抵抗41を直列に接続したものに、カソード側を直流電
源側として並列接続するダイオード43を接続し、前記
ダイオード43に抵抗を並列もしくわ直列に接続する
か、いずれかの充電電流制限回路4とし、かつこの充電
電流制限回路4を切り離す解放スイッチ3を設けた構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、商用周波数を応用した
軌道回路を有する路線を走行する電気車のフィルタコン
デンサ充電回路の改良に係り、直流入力側にフィルタ回
路を有する電気車制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図10はインバータ回路を備えた電気車の
従来のフィルタコンデンサ充電回路の主回路図であり、
図11は充電電流IC およびフィルタコンデンサ電圧VC
と充電時間tの関係を示す波形図である。図10において
1は集電装置、2は第1の接触器、3は第2の接触器、
5はフィルタリアクトル、6はフィルタコンデンサ、7
はインバータ回路、8は接地装置であり、41は充電電流
制限抵抗である。電気車が力行または回生ブレーキを開
始するに当り、フィルタコンデンサ6を充電するが、以
下に従来の充電時の動作を電気車の力行時において説明
する(回生ブレーキ時も同様である)。電気車に力行指
令が与えられるとまず第1の接触器2が閉じ、架線から
の電流は集電装置1、第1の接触器2、充電電流制限抵
抗41、フィルタリアクトル5を通してフィルタコンデン
サ6を充電する。この時の充電電流IC およびフィルタ
コンデンサ電圧VC を図11に示す。図10の回路において
フィルタリアクトルを実用的な大きさとすると、そのイ
ンダクタンスは架線電圧DC1500Vの電気車では数mH〜
十数mHと小さいため、充電電流の立ち上り傾斜は大き
く、上記充電電流の最大値IMはほぼ架線電圧VL と充
電電流制限抵抗41の抵抗値Rによって決められていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、インバータ制御
電気車の出力の大容量化に伴い、フィルタ回路のフィル
タコンデンサ容量も大容量化する傾向にある。図10のよ
うな従来の回路では、フィルタコンデンサの充電時間t
はフィルタコンデンサ容量と充電電流制限抵抗41の抵抗
値の積によって決まるので、フィルタコンデンサ容量が
大きくなれば充電電流制限抵抗41の抵抗値を小さくして
充電時間が長くならないようにする必要があり、この場
合図11の充電波形図において充電電流IC の最大値は大
きくなり、該充電電流IC の減少率も大きくなる。ま
た、従来の技術で述べたように充電電流IC の立上り傾
斜(増加率)は大きい。このように充電電流波形の最大
値や変化率が大きくなると商用周波数軌道回路または商
用周波数を分倍周した軌道回路に誘導起電圧を誘起し、
軌道リレーを誤動作させることがあった。よって、軌道
回路の軌道リレー出力は踏切制御や列車信号機に使用さ
れているので、軌道リレーの誤動作は列車の安全運行上
問題が大きい。さらに軌道リレーの誤動作を防止するた
め充電電流制限抵抗41の抵抗値を大きくし、充電電流波
形の最大値や変化率を抑制すると充電完了までの時間が
延び、電気車の運転指令からインバータが動作するまで
に時間がかかるなど応答性の悪いシステムになるという
問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】直流電源側に充電電流制
限回路とフィルタ回路を有するインバータ装置を備えた
電機車制御装置において、前記充電電流制限回路を下記
のごとくいずれかに構成した電気車制御装置である。 (1) リアクトルと抵抗を直列に接続したものに、カ
ソード側を直流電源側としてダイオードを並列に接続し
て充電電流制限回路とし、かつこの充電電流制限回路を
切り離す解放スイッチを設ける。 (2) リアクトルと抵抗を直列に接続したものに、カ
ソード側を直流電源側としたダイオードを並列に接続
し、前記ダイオードにさらに抵抗を並列に接続して充電
電流制限回路とし、かつこの充電電流制限回路を切り離
す解放スイッチを設ける。 (3) リアクトルと抵抗を直列に接続したものに、カ
ソード側を直流電源側としたダイオードを並列に接続
し、前記ダイオードにさらに抵抗を直列に接続して充電
電流制限回路とし、かつこの充電電流制限回路を切り離
す解放スイッチを設ける。
【0005】(4) 上述のリアクトルに小電流域では
大きなインダクタンス、大電流域では小さなインダクタ
ンスを有する鉄心入りリアクトルとする場合もある。 (5) さらにまた、上述のいずれの充電電流制限回路
において、該回路を切り離す解放スイッチを設けない場
合もある。
【0006】
【作用】フィルタコンデンサにリアクトル、抵抗、およ
びダイオードからなる充電電流制限回路を挿入すること
により、フィルタコンデンサの充電電流立上り時の電流
上昇率を緩和し、充電電流の最大値をおさえ、充電電流
減少時の電流変化率を小さくすることにより、軌道回路
に発生する誘導起電圧を抑制し軌道リレーの誤動作を防
止することができる。
【0007】フィルタコンデンサ電圧が直流電源側電圧
より高くなると、上記リアクトルと抵抗の直列回路に並
列に接続されたダイオードを通して電流が環流し、フィ
ルタコンデンサの充電電流は零となり充電が完了する。
充電電流制限回路に設けられた解放スイッチは、第2の
接触器3で直流電流を遮断した場合に、アーク電圧によ
るダイオードの破損を防止するためのものである。
【0008】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例を示す主回路図
であり1は集電装置、2は第1の接触器、3は第2の接
触器、4は充電電流制限回路、5はフィルタリアクト
ル、6はフィルタコンデンサ、7はインバータ装置、8
は接地装置である。充電電流制限回路4は抵抗41とリア
クトル42を直列接続したものに、カソード側を直流電源
側としてダイオード43を並列に接続したものと、前記充
電電流制限回路を切り離す解放スイッチ46から構成され
ている。かようなものからなる装置において、図2はフ
ィルタコンデンサ6を充電する時の充電電流IC および
フィルタコンデンサ電圧VC と充電時間tの関係を示す
波形図である。図1と図2によりインバータ起動時にお
けるフィルタコンデンサの充電動作を説明する。
【0009】電気車にインバータ動作指令(力行指令ま
たはブレーキ指令)が与えられるとまず第1の接触器2
が閉じ、架線からの電流は集電装置1、第1の接触器
2、解放スイッチ46、リアクトル42、抵抗41、フィルタ
リアクトル5を通ってフィルタコンデンサ6を充電す
る。従って、従来の回路図10と異なる点は、フィルタリ
アクトル6の他に十分大きいリアクトル42が直列に接続
されている点にあり、このリアクトル42により充電電流
C はゆるやかに増加する(図2のA領域)。その後抵
抗41の効果により、充電電流IC は徐々に減少し、フィ
ルタコンデンサ6の電圧VC は、上昇率をゆるめながら
引き続き上昇する(図2のB領域)。フィルタコンデン
サ6の電圧VC が、直流電源側電圧VL (以下架線電圧
と称す)より高くなろうとすると、図1の回路におい
て、充電電流はリアクトル42、抵抗41、ダイオード43の
閉回路を環流し、フィルタコンデンサ6に流れ込む充電
電流IC は零となる。従って、インダクタンスの大きい
リアクトル42が接続されていてもフィルタコンデンサ6
が過充電されることは無く、環流電流は抵抗41によりす
みやかに減少する(図2のC領域)。次にフィルタコン
デンサ6の充電が完了すると第2の接触器3を閉じ、イ
ンバータ7は起動を開始する。
【0010】このように、フィルタコンデンサ6の充電
電流波形の変化率をゆるやかにし、また最大値をできる
かぎり小さくすることにより、軌道回路の軌道リレーを
誤動作させずにフィルタコンデンサ6を充電することが
できる。また、リアクトル42のインダクタンス値および
抵抗41の抵抗値を適当な値に選ぶことにより、適切な時
間で充電を完了させることができる。なお、図1の回路
において、リアクトル42を電気車に搭載可能な実用的な
大きさとすると、その巻線抵抗値は無視できない値とな
るために、前記リアクトル42と直列に抵抗41を接続する
かわりに、リアクトル42の内部巻線抵抗を回路素子とし
ても同様の効果が得られることはもちろんである。
【0011】さらに、充電電流制限回路4の解放スイッ
チ46は、インバータ運転中、第2の接触器3によって直
流電流を遮断した場合に発生するアーク電圧からダイオ
ード43の破壊を防止するためのもので、接触器3を閉じ
ると同時に充電電流制限回路4を解放する。なお、耐圧
の高いダイオードの場合などには解放スイッチ46を設け
ない場合もある。
【0012】図3は本発明の第2の実施例を示した充電
電流制限回路4であり、その他の構成と機能は図1に同
じである。図中、図1と同符号のものは同じ構成部品を
示す。図3において、42b は鉄心入りリアクトルであ
り、図4は鉄心入りリアクトル42b の電流Iに対するイ
ンダクタンス値Lの特性で小電流域では大きなインダク
タンス、大電流域では小さなインダクタンス特性が得ら
れる。図5は図3に示した第2の実施例の充電電流制限
回路4において、フィルタコンデンサ6を充電する時の
充電電流IC およびフィルタコンデンサ電圧VC と充電
時間tの関係を示す波形図である。
【0013】上述のインダクタンス特性を有する鉄心リ
アクトル42a を充電電流制限回路4に使用すると、充電
初期は図5に示すように充電電流IC が小さいから、鉄
心入りリアクトル42b のインダクタンス値は大きい、従
って、充電初期の充電電流変化率がゆるやかとなり(図
5のA領域)、さらに軌道回路の軌道リレーを誤動作さ
せにくくすることができる。また、一般にリアクトルを
鉄心入りで構成することは、空心リアクトルに対し機器
を小形化することができ電気車への搭載が容易となる。
【0014】図6は本発明の第3の実施例を示す充電電
流制限回路4であり、その他の構成と機能は図1に同じ
である。図中、図1と同符号のものは同じ構成部品を示
す。図6において図1と異なる部分は、充電電流制限回
路4において、ダイオード43と並列に抵抗44が接続され
ている点である。また、図7は図6に示した第3の実施
例の充電電流制限回路4において、フィルタコンデンサ
6を充電する時の充電電流IC およびフィルタコンデン
サ電圧VC と充電時間tの関係を示す波形図である。
【0015】フィルタコンデンサ6の充電時に接触器2
が閉じると、架線からの電流はリアクトル42と抵抗41の
直列回路を流れる電流i1と抵抗44を流れる電流i2に分流
し、フィルタコンデンサの充電電流IC は上記i1とi2の
合成電流となり、図7に示すような波形となる。充電開
始時の電流上昇率はほぼフィルタリアクトル5のインダ
クタンスによって決まるので、図1および図2に示す実
施例に比較して大きくなるが、抵抗12の抵抗値を軌道回
路の軌道リレーが誤動作しない範囲内で適切に選ぶこと
により、充電時間tをより早めることができる。
【0016】図8は本発明の第4の実施例を示す充電電
流制限回路4であり、その他の構成と機能は図1に同じ
である。図中、図1と同符号のものは同じ構成部品を示
す。図8において図1と異なる部分は、充電電流制限回
路4において、ダイオード43と直列に抵抗45が接続され
ている点である。また、図9は図8に示した第4の実施
例の充電電流制限回路4において、フィルタコンデンサ
6を充電する時の充電電流IC およびフィルタコンデン
サ電圧VC と充電時間tの関係を示す波形図である。
【0017】第1の実施例の図1の場合、フィルタコン
デンサ6の充電が完了してフィルタコンデンサ電圧VC
が架線電圧とほぼ等しくなると充電電流はダイオード4
3、リアクトル42、抵抗41の回路を環流し、フィルタコ
ンデンサ6に流れる電流IC は図2のD点でカットオフ
され、この時の急激な電流変化により、場合によっては
軌道回路の軌道リレーを誤動作させることが考えられ
る。しかし、図8の充電電流制限回路4でダイオード43
に直列に抵抗45を接続することにより、充電電流がゆる
やかに環流回路(ダイオード43、リアクトル42、抵抗41
および抵抗45の直列閉回路)に移行するようにして、充
電完了時の充電電流IC をなめらかに減衰させるように
したものである。この様にして充電完了時の充電電流変
化を円滑にし、軌道回路の軌道リレーをさらに誤動作さ
せにくくしている(図9のA領域)。なお、この時フィ
ルタコンデンサ電圧VC は架線電圧VL よりオーバシュ
ートするが、インバータの動作に問題とならないように
各回路定数を選定することができる。
【0018】
【発明の効果】このように本発明によれば、軌道回路の
軌道リレーを誤動作させることなくフィルタコンデンサ
を充電し、充電時間を必要以上に長くすることなく、応
答性の良い電気車制御装置を提供することができる。
【0019】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1の実施例を示す主回路図で
ある。
【図2】図2は本発明の第1の実施例の電流,電圧波形
図である。
【図3】図3は本発明の第2の実施例を示す充電電流制
限回路図である。
【図4】図4は鉄心入りリアクトルの一般的なインダク
タンスの特性図である。
【図5】図5は本発明の第2の実施例の電流,電圧波形
図である。
【図6】図6は本発明の第3の実施例を示す充電電流制
限回路図である。
【図7】図7は本発明の第3の実施例の電流,電圧波形
図である。
【図8】図8は本発明の第4の実施例を示す充電電流制
限回路図である。
【図9】図9は本発明の第4の実施例の電流,電圧波形
図である。
【図10】図10は従来のフィルタコンデンサ充電回路の主
回路図である。
【図11】図11は従来の充電電流制限回路における電圧,
電流波形図である。
【0020】
【符号の説明】
1 集電装置 2 第1の接触器 3 第2の接触器 4 充電電流制限回路 5 フィルタリアクトル 6 フィルタコンデンサ 7 インバータ装置 8 接地装置 41 充電電流制限抵抗 42 リアクトル 42b 鉄心入りリアクトル 43 ダイオード 44 抵抗 45 抵抗 46 解放スイッチ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源側に充電電流制限回路とフィル
    タ回路とを有するインバータ装置を備えた電気車制御装
    置において、前記充電電流制限回路をリアクトルと抵抗
    を直列に接続したものにカソード側を直流電源側として
    並列接続するダイオードを接続し、前記充電電流制限回
    路のダイオードに抵抗を並列もしくはダイオードに抵抗
    を直列に接続するか、いずれかの充電電流制限回路と
    し、かつこの充電電流制限回路を切り離す開放スイッチ
    を設けたことを特徴とする電気車制御装置。
JP3246907A 1991-08-30 1991-08-30 電気車制御装置 Expired - Lifetime JP2613584B2 (ja)

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