JPH0583948A - 車両駆動装置 - Google Patents

車両駆動装置

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JPH0583948A
JPH0583948A JP3262677A JP26267791A JPH0583948A JP H0583948 A JPH0583948 A JP H0583948A JP 3262677 A JP3262677 A JP 3262677A JP 26267791 A JP26267791 A JP 26267791A JP H0583948 A JPH0583948 A JP H0583948A
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JP
Japan
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inverter
chopper
inverters
failure
vehicle drive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3262677A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Numano
稔夫 沼野
Yoshio Maekawa
義雄 前川
Morihito Fujiwara
守人 藤原
Haruki Yoshikawa
春樹 吉川
Michio Iwabori
道雄 岩堀
Naoto Yoshinori
直人 義則
Hiroaki Tamura
浩明 田村
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
East Japan Railway Co
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
East Japan Railway Co
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, East Japan Railway Co filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH0583948A publication Critical patent/JPH0583948A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インバータを多段直列接続した車両駆動装置
において、一部のインバータの故障時に入力コンデンサ
の電圧アンバランスを生じさせず他のインバータを運転
して車両を自力移送させる。 【構成】 インバータ71の故障時に故障検出回路40
1にてスイッチ301をオフし、インバータ71を電源
から切離す。同時にチョッパ201をオンし、チョッパ
201、抵抗器211の電力容量を越えないパターンを
運転パターン発生回路402から出力し、制御回路40
3により正常なインバータ72を運転することでコンデ
ンサ61,62の電圧をバランスさせて装置の運転を継
続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のインバータを直
列に多段接続して構成された車両駆動装置に関し、詳し
くは一部のインバータの故障時における制御手段に特徴
を有する車両駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、インバータを多段直列接続した
従来の車両駆動装置であり、例えば本出願人による特願
平2−46080号に示されているものである。なお、
簡略化のため、図では2段直列構成の車両駆動装置とし
てある。図5において、まず、1は電車線、2はパンタ
グラフ、3は車輪、4はレール、5はフィルタリアクト
ルであり、フィルタリアクトル5及び車輪3間にはフィ
ルタコンデンサ61,62が直列に接続されている。こ
れらのコンデンサ61,62は装置の入力電圧を等分割
するもので、各々の両端には三相電圧形PWMインバー
タのごときインバータ71,72がそれぞれ接続されて
いる。また、81,82はインバータ71,72により
個別に駆動されるモータであり、これらのモータ81,
82以後にはギア91,92及び車輪101,102が
機械的に接続されている。更に、コンデンサ61,62
(インバータ71,72)の各両端には、抵抗器211
及びチョッパ201、並びに抵抗器212及びチョッパ
202からなる直列回路がそれぞれ接続されている。
【0003】上記車両駆動装置では、車輪の空転、滑走
等により一方のモータの負荷が減少し、対応するインバ
ータが再粘着のためにトルクをしぼって電流を減少させ
た場合にチョッパを動作させることにより、減少分の電
流がチョッパの直列抵抗に分流し、各インバータ71,
72の入力電圧をほぼ一定に維持する。これにより、コ
ンデンサ61,62の電圧にアンバランスが生じるのを
防ぎ、各インバータ71,72に過電圧が加わるのを防
止している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術のよう
にインバータを多段に直列接続した車両駆動装置では、
通常、インバータが1台でも故障すれば装置全体の運転
が不可能になる。仮りに、1編成中に複数台の車両駆動
装置を搭載したシステムであれば、一部のインバータの
故障により1台の車両駆動装置の運転が停止した際で
も、他の車両駆動装置を運転することによって最寄駅ま
で自力で戻ることができる。しかるに、1編成中に1台
の車両駆動装置のみを搭載したシステム(以下、1M電
車という)の場合、一部のインバータの故障により1台
の車両駆動装置の運転が停止すると自力では移動できな
いことになり、救援車等の応援を必要として列車ダイヤ
の大きな混乱を招くという問題を生じていた。本発明は
上記問題点を解決するためになされたもので、その目的
とするところは、多段直列接続されたインバータの一部
が故障した場合に、入力コンデンサの電圧アンバランス
を生じさせることなく残りの正常なインバータの運転を
継続させ、いわゆる1M電車における自力移動を可能に
した車両駆動装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、車両駆動用のモータが接続され、かつ多
段に直列接続された複数のインバータと、各インバータ
に対して並列に接続された抵抗器及びチョッパからなる
直列回路と、各インバータに対して並列に接続されたコ
ンデンサとを備えた車両駆動装置において、各インバー
タの直流入力側にそれぞれ接続されたスイッチと、各イ
ンバータの故障を検出してこの故障が検出されたインバ
ータ側の前記スイッチを開放して当該インバータの運転
を停止させ、かつ他のインバータの運転を継続させる手
段と、運転を停止したインバータに並列接続された前記
チョッパをオンさせる手段とを備えたものである。ま
た、本発明においては、一部のインバータが故障した際
に、当該インバータに並列に接続された抵抗器及びチョ
ッパの許容電力容量を越えない運転パターンに切り替え
て他のインバータを運転することが好ましい。
【0006】
【作用】本発明によれば、故障した一部のインバータを
スイッチの開放により装置から切り離し、残りのインバ
ータの運転を継続すると共に、故障したインバータ側の
チョッパをオンする。これにより、故障したインバータ
に並列接続された入力コンデンサの電圧上昇を防止し、
各インバータの入力コンデンサ電圧のバランスを保ちな
がら車両駆動装置の運転を継続することができる。ま
た、上記チョッパ及びこれに直列に接続された抵抗器
は、車輪の空転や滑走時のように比較的短時間のコンデ
ンサ電圧アンバランスを補償するものであり、これらの
電力容量は使用モータの定格に比べて非常に小さいこと
に鑑み、一部のインバータの故障時に上述の運転方式を
とる場合には、上記電力容量以下で運転できるようにモ
ータ電流を減少させる等の故障運転パターンに切り替え
て他のインバータを運転する。
【0007】
【実施例】以下、図に沿って本発明の一実施例を説明す
る。図1はこの実施例の構成を示すもので、図5と同一
の構成要素には同一の符号を付して詳述を省略し、以
下、異なる部分を中心に説明する。すなわちこの実施例
では、各インバータ71,72の直流入力側にスイッチ
301,302をそれぞれ接続すると共に、インバータ
71,72の故障を検出して故障したインバータを上記
スイッチ301,302の開放により電源側から切り離
すようにしたものである。
【0008】図1において、401は故障検出回路であ
り、この検出回路401は、例えばインバータ71,7
2の出力電圧や出力電流等を監視してその故障を検出
し、該当するインバータ71または72のスイッチ30
1または302を開放するような信号を送出する。ま
た、402は運転パターン発生回路であり、故障検出回
路401から送られた故障検出信号に従い、内部に保有
する通常運転パターンを故障運転パターンに切り替えて
出力する。更に、この運転パターン発生回路402の後
段にはインバータ制御回路403が接続されており、運
転パターン発生回路402から送られてくる通常運転パ
ターンまたは故障運転パターンに従って各インバータ7
1,72に対する制御信号を出力するように構成されて
いる。なお、各インバータ71,72に対応して設けら
れたチョッパ201,202には、各コンデンサ61,
62の電圧を検出し、その電圧値がこれらの平均電圧値
よりも高くなった場合に電圧アンバランスを解消するべ
くチョッパを動作させるようにした制御回路が内蔵され
ている。
【0009】次に、この動作を説明する。いま、図1に
示す構成の車両駆動装置が1台搭載された1M電車にお
いて、車両駆動装置内の一方のインバータ71が故障し
たと仮定すると、故障検出回路401がこれを検出し、
始めにすべてのインバータ71,72の運転を一旦停止
させる。その後、故障検出回路401からスイッチ30
1に信号を送ってこれを開放することにより、インバー
タ71は装置から電気的に切り離され、図1の回路の主
要部は等価的に図2に示すようになる。これと同時に、
故障検出回路401から運転パターン発生回路402に
故障検出信号が送られ、この信号を受けた運転パターン
発生回路402は運転パターンを通常運転パターンから
後述の故障運転パターンに切り替えて出力する。そして
インバータ制御回路403では、以後は故障運転パター
ンに従って正常なインバータ72のみを駆動し、電車を
再運転する。
【0010】ここで、インバータ72のみを運転する場
合、故障した側のチョッパ201がオフであると直流電
流は図2に破線で示すように流れ、コンデンサ61を充
電するため、コンデンサ61の電圧が上昇し、他方のコ
ンデンサ62の電圧が低下して両者の電圧にアンバラン
スが生じる。この電圧アンバランスを解消するため、本
実施例では故障したインバータ71側のチョッパ201
をオンさせ、図2の実線で示す経路に電流を流してコン
デンサ6の電圧上昇を防ぐ。これによりコンデンサ6
1,62の電圧が自動的にバランスされる。このとき、
チョッパ201にはインバータ72の入力電流に等しい
電流が流れるため、抵抗器211ではインバータ72の
入力電力と等しい電力が消費されることになる。
【0011】次に、インバータ72を運転するための故
障運転パターンについて説明する。まず、図3は通常運
転パターンを示しており、電車速度に対するモータ電
圧、モータ電流のパターンとその時に発生するモータト
ルク及び消費電力の関係である。インバータ71に故障
が発生した際にこの通常運転パターンで正常なインバー
タ72を運転すると、チョッパ201及び抵抗器211
の損失はモータ電力と同じになるので非常に大きくなっ
てしまう。すなわち、チョッパ及び抵抗器の容量は通
常、モータ定格容量の1/10〜1/30程度に設計さ
れているため、場合によってはチョッパ等を破壊してし
まう恐れがある。そこで、故障運転パターンとしては、
モータ電力を通常時よりも制限するようなモータ電圧及
びモータ電流パターンとしてインバータ72を運転する
ことにより、チョッパ201及び抵抗器211の破壊を
防ぐことができる。
【0012】図4は上記のような観点に基づく故障運転
パターンを示している。なお、図4は図3におけるa′
部分を時間方向に拡大したもので、a′に対応する部分
をaとして示してある。上述したようにチョッパ及び抵
抗器により処理できる電力量は小さいため、制御によっ
てこれを制限する必要がある。具体的には、図4におけ
る時点b以後、電流パターンを電車速度に反比例させて
減少させることとした。これにより、時点b以後のモー
タ電圧の上昇と相殺されてモータ電力をほぼ一定の制限
値以内に制御することができる。なお、この制限値は、
チョッパ201及び抵抗器211を連続使用できる値で
ある。この時、図に示すようにモータトルクは時点bか
ら電車速度に反比例して減少するため、比較的低速度の
うちに走行抵抗とバランスすることになる。つまり、故
障運転パターンに切り替えることによって電車は低速度
で走行することになるが、故障時には最寄駅まで移動で
きればよいことから、上記低速度で十分といえる。
【0013】なお、上記実施例ではスイッチ301,3
02の開放及び運転パターンの切替えを故障検出回路4
01等により自動的に行なっているが、これらを手動で
行なうようにしても本発明の主旨を何ら損なうものでは
ない。また、本発明はインバータの直列接続段数に関わ
りなく適用可能であり、インバータの相数は三相のみな
らず単相であってもよい。
【0014】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、多段に直
列接続されたインバータのうち一部が故障した場合で
も、このインバータを切り離して対応するチョッパを動
作させることにより、すべてのインバータの入力コンデ
ンサ電圧のバランスを保ちながら正常なインバータのみ
によって車両駆動装置の運転を継続することができる。
このため、いわゆる1M電車においても従来のように救
援車等の応援を仰ぐことなく自力で移動して最寄駅に待
避することができ、列車ダイヤを大きく乱す恐れがな
い。また、本発明は従来の構成にスイッチやインバータ
の故障検出手段等を付加するだけで容易に実現可能であ
り、極めて経済的かつ実用的である等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】図1において1台のインバータが故障した場合
の等価的な構成図である。
【図3】通常運転パターンを示す図である。
【図4】故障運転パターンを示す図である。
【図5】従来の技術を示す構成図である。
【符号の説明】
1 電車線 2 パンタグラフ 3 車輪 4 レール 5 フィルタリアクトル 61,62 フィルタコンデンサ 71,72 インバータ 81,82 モータ 91,92 ギア 101,102 車輪 201,202 チョッパ 211,212 抵抗器 301,302 スイッチ 401 故障検出回路 402 運転パターン発生回路 403 インバータ制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 守人 東京都千代田区丸の内一丁目6番5号 東 日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 吉川 春樹 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 岩堀 道雄 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 義則 直人 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 田村 浩明 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両駆動用のモータが接続され、かつ多
    段に直列接続された複数のインバータと、各インバータ
    に対して並列に接続された抵抗器及びチョッパからなる
    直列回路と、各インバータに対して並列に接続されたコ
    ンデンサとを備えた車両駆動装置において、各インバー
    タの直流入力側にそれぞれ接続されたスイッチと、各イ
    ンバータの故障を検出してこの故障が検出されたインバ
    ータ側の前記スイッチを開放して当該インバータの運転
    を停止させ、かつ他のインバータの運転を継続させる手
    段と、運転を停止したインバータに並列接続された前記
    チョッパをオンさせる手段とを備えたことを特徴とする
    車両駆動装置。
  2. 【請求項2】 一部のインバータが故障した際に、当該
    インバータに並列に接続された抵抗器及びチョッパの許
    容電力容量を越えない運転パターンに切り替えて他のイ
    ンバータを運転する請求項1記載の車両駆動装置。
JP3262677A 1991-09-13 1991-09-13 車両駆動装置 Withdrawn JPH0583948A (ja)

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Effective date: 19981203