JPH06133406A - チョッパ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 過電圧発生でサイリスタが点弧した後、速や
かに消弧し負荷の再起動を早急に可能とするチョッパ装
置を得る。 【構成】 過電圧制御回路７のサイリスタ６が点弧し断
流器２を開放した後、可逆チョッパ回路１０の負極側素
子群９のＧＴＯ９ａを点弧する。 【効果】 誘導電動機１４からサイリスタ６に流入しよ
うとする電流がＧＴＯ９ａでバイパスされサイリスタ６
の電流は速やかに減衰する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電気車等で採用される
チョッパ装置に係り、特にその過電圧抑制回路の動作を
確実にせんとするものである。

【０００２】

【従来の技術】図１は例えば電気車研究会「電気車の科
学」１９９０年２月号（Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．２）Ｐ．１
５〜１９に開示された従来の電気車制御装置を示す回路
図である。図において、１は架線からの直流電源、２は
断流器、３および４は逆Ｌ型フィルタを構成するそれぞ
れリアクトルおよびコンデンサ、５および６は互いに直
列に接続され過電圧抑制回路７を構成するそれぞれ抵抗
器およびサイリスタ、８および９は互いに直列に接続さ
れ可逆チョッパ回路１０を構成するそれぞれ正極側素子
群および負極側素子群で、それぞれ制御整流素子として
のＧＴＯ８ａ，９ａとこれと逆並列接続されたダイオー
ド８ｂ，９ｂとからなっている。１１および１２は負極
側素子群９の両端子間に接続されたそれぞれリアクトル
およびコンデンサ、１３はコンデンサ１２からの直流電
力を可変周波数可変電圧の３相交流電力に変換して誘導
電動機１４を駆動制御するインバータ回路である。

【０００３】次に動作について説明する。電気車の力行
時、可逆チョッパ回路１０は降圧チョッパとして動作
し、直流電源１からの電圧は可逆チョッパ回路１０で降
圧されインバータ回路１３で所定の３相交流電圧となっ
て誘導電動機１４に供給される。また、回生時には、可
逆チョッパ回路１０は昇圧チョッパとして動作し、イン
バータ回路１３によって発電機として制御される誘導電
動機１４からの発電電力は可逆チョッパ回路１０で昇圧
され、直流電源１である架線を経て他の力行中の電気車
等に回生される。

【０００４】ここで、発電所電圧や負荷の変動等の要因
でコンデンサ４の電圧が高くなり正極側素子群８や負極
側素子群９の半導体素子の耐圧を超える可能性がある場
合、過電圧抑制回路７が動作する。即ち、コンデンサ４
の電圧が所定の設定値を超えるとサイリスタ６を点弧さ
せコンデンサ４の電荷を抵抗器５を通じて放電させると
ともに断流器２を開放して直流電源１からの電流流入を
阻止する。これにより、コンデンサ４の電圧を低下さ
せ、半導体素子を過電圧から保護することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のチョッパ装置は
以上のように構成されているので、過電圧発生に伴いサ
イリスタ６が点弧して通電状態となったとき、断流器２
の開放により直流電源１からの電流流入は断たれるが、
誘導電動機１４の起電力による電流が図１の実線の矢印
１５に示すように流れ、これが原因でサイリスタ６に流
れる電流の減衰が遅くなり、サイリスタ６が消弧する保
持電流以下になるまで数１０秒程度の長時間を要するこ
とになる。このため、サイリスタ消弧を条件に断流器２を
投入して誘導電動機１４を再駆動するまでに長時間を必
要とするという問題点があった。

【０００６】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、過電圧発生でサイリスタが点弧
した後、速やかに消弧し負荷の再起動を早急に可能とす
るチョッパ装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るチョッパ
装置は、上記サイリスタが点弧し断流器を開放した後、
負極側素子群の制御整流素子を点弧するようにしたもの
である。

【０００８】

【作用】サイリスタ点弧後、所定の時間内に負極側素子
群の制御整流素子が点弧すると、以後負荷から可逆チョ
ッパ回路に流入する電流は、この点弧した制御整流素子
を流れサイリスタへ流入することはない。従って、サイ
リスタに流れる電流は抵抗器によって速やかに減衰す
る。

【０００９】

【実施例】実施例１．以下、この発明の実施例１を、図
１を再び参照することにより説明する。但し、主回路の
構成および過電圧抑制回路７が動作しない平常時の昇
圧、降圧チョッパ動作は従来の場合と変わるところがな
いので説明は省略し、以下、過電圧抑制回路７動作時の
動作について説明する。

【００１０】コンデンサ４の電圧が所定の設定値を超え
るとサイリスタ６を点弧させコンデンサ４の電荷を抵抗
器５を通じて放電させるとともに断流器２を開放して直
流電源１からの電流流入を阻止する。この発明の場合、
更にその直後に負極側素子群９のＧＴＯ９ａを点弧させ
る。これにより、誘導電動機１４の起電力による電流の
流路が図１の実線の矢印１５で示す流路から一点鎖線の
矢印１６で示す流路に変わる。即ち、誘導電動機１４の
起電力がＧＴＯ９ａでバイパスされその影響が過電圧抑
制回路７のサイリスタ６に及ばなくなる。

【００１１】従って、サイリスタ６に流れる電流は、も
っぱらコンデンサ４と抵抗器５との回路定数で定まる本
来の減衰特性で急速に減少し、短時間内に保持電流以下
となって消弧する。この結果、断流器２を投入して行う
誘導電動機１４の再起動も速やかに実行することができ
る。

【００１２】なお、ここで問題にする過電圧の発生は、
力行時の降圧チョッパ動作時にも、また、回生時の昇圧
チョッパ動作時にも起こり得るが、いずれの場合も、負
極側素子群９のＧＴＯ９ａを点弧すればよい。もっと
も、ＧＴＯの電流耐量内で正極側素子群８のＧＴＯ８ａ
をも点弧するようにすれば、コンデンサ４の電荷の放電
は一層促進され、これに従ってサイリスタ６の消弧時間
も速められる。

【００１３】実施例２．上記実施例１では、可逆チョッ
パ回路１０の負荷が誘導電動機１４を制御駆動するイン
バータ回路１３の場合について説明したが、例えば図２
に示すように、リアクトル１６と抵抗１７とからなる誘
導負荷の場合にもこの発明は同時に適用することができ
同等の効果を奏する。即ち、サイリスタ６点弧後、誘導
負荷のリアクトル１６に蓄えられたエネルギーの放出に
よる電流は、図１の場合と同様に、負極側素子群９のＧ
ＴＯ９ａの点弧でこのＧＴＯ９ａを環流し、サイリスタ
６の流路には至らず、サイリスタ６の早期消弧が実現す
る。

【００１４】なお、上記各実施例では可逆チョッパ回路
１０を構成する制御整流素子としてＧＴＯを使用した場
合について示したが、トランジスタ等他の種類の素子を
使用してもよい。

【００１５】

【発明の効果】この発明は以上のように、サイリスタが
点弧し断流器を開放した後、負極側素子群の制御整流素
子を点弧するようにしたので、負荷からサイリスタに流
入しようとする電流が上記制御整流素子でバイパスされ
サイリスタの電流は速やかに減衰する。従って、負荷の
再起動を速やかに行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気車のチョッパ装置の構成を示す回路図であ
る。

【図２】図１とは異なるチョッパ装置の構成を示す回路
図である。

【符号の説明】

１ 直流電源 ２ 断流器 ４ コンデンサ ５ 抵抗器 ６ サイリスタ ７ 過電圧抑制回路 ８ 正極側素子群 ９ 負極側素子群 ８ａ，９ａ ＧＴＯ ８ｂ，９ｂ ダイオード １０ 可逆チョッパ回路 １３ 負荷としてのインバータ回路 １４ 負荷としての誘導電動機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断流器を介して直流電源に接続されたコ
   ンデンサ、このコンデンサと並列に接続されそれぞれ制
   御整流素子とダイオードとを逆並列接続してなる正極側
   素子群および負極側素子群の直列体からなる可逆チョッ
   パ回路、および上記コンデンサと並列に接続され抵抗器
   とサイリスタとの直列体からなり過電圧発生時上記サイ
   リスタを点弧して過電圧を抑制する過電圧抑制回路を備
   え、上記負極側素子群の両端子に負荷を接続するチョッ
   パ装置において、 上記サイリスタが点弧し上記断流器を開放した後、上記
   負極側素子群の制御整流素子を点弧するようにしたこと
   を特徴とするチョッパ装置。