JPH06165305A - 電気車の駆動制御装置及びその駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 架線１を流れる交流電力を直流電力に変換す
る力行用電力変換回路４は、力行用ブリッジ回路４ａ，
４ｂを直列に接続して構成される。力行用電力変換回路
４にはフィルタコンデンサ13が並列に接続され、更に交
流電動機15に交流電力を供給する三相電力変換回路14が
並列に接続されている。２つの隣接する力行用ブリッジ
回路４ａ，４ｂからは、充電リアクトル６、充電接触器
７、充電抵抗器11が直列にフィルタコンデンサ13に接続
されている。又電気車の回生運転開始時に、力行用ブリ
ッジ回路４ｂに運転指令を出力する充電制御装置16が設
けられている。 【効果】 本発明によれば、回生運転開始時に力行用電
力変換回路を用いてフィルタコンデンサを充電すること
ができるため、制御の簡単化、装置の小型・軽量化をは
かることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は交流電気車に搭載される
電気車の駆動制御装置及びその駆動制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は電気車制御装置の主回路接続図で
ある。

【０００３】架線20からパンタグラフ21によって集電さ
れる交流電力は変圧器22を介して降圧又は昇圧される。
変圧器22の２次巻線22ａ，22ｂには電力変換回路23が接
続されている。又変圧器の３次巻線22ｃには補助整流回
路24が接続されている。電力変換回路23の出力端には力
行・ブレ−キ転換器25，26（以下転換器で示す）を介し
て、又補助整流回路24の出力端には充電リアクトル27と
充電接触器28を介して力行用接触器29とブレーキ抵抗器
30からなる並列回路、回生用接触器31と充電抵抗器32か
らなる並列回路及びフィルタリアクトル33が直列に接続
され、フィルタコンデンサ34が並列に接続されている。
更にフィルタコンデンサ34と並列に三相電力変換回路35
が接続され、出力端子には交流電動機36が接続されてい
る。

【０００４】電気車の力行時及び回生時には、フィルタ
コンデンサ34をある規定電圧値まで充電しておかなけれ
ばならない。電気車の力行運転開始時は、力行用接触器
29を閉成し、回生用接触器31、充電接触器28を開成した
状態で、転換器25，26をＰ側に通電しておく。すると架
線20から供給される交流電力は、変圧器22を介して電力
変換回路23に供給され直流電力に変換される。直流電力
は充電抵抗器32を介して、フィルタリアクトル33でリッ
プル分が除去され、フィルタコンデンサ34に供給され
る。するとフィルタコンデンサ34が充電され、ある規定
電圧値まで達すると、回生用接触器を閉成し、三相電力
変換回路35により３相交流電力に変換され、交流電動機
36に供給される。この様に力行時は電力変換回路23によ
って変換された直流電力によって、フィルタコンデンサ
34を充電して、そのまま力行運転へ移行できた。

【０００５】電気車の回生運転開始時は、充電接触器2
8、力行用接触器29を閉成し、回生用接触器31を開成す
る。すると補助整流回路29で変換された直流電力が充電
リアクトル27で平滑化され、充電抵抗器32を介してフィ
ルタコンデンサ34に供給され、充電を行う。そしてフィ
ルタコンデンサ34間電圧がある規定電圧値まで達する
と、充電接触器28、力行用接触器29を開成し、回生用接
触器31を閉成して、転換器25，26をＢ側に通電する。交
流電動機36から発生するエネルギは三相電力変換回路35
で直流電力に変換され、フィルタリアクトル33で平滑化
して、ブレーキ抵抗器30を介して電力変換回路23に供給
される。そして交流電力に変換されて変圧器22で昇圧し
て架線20へと回生される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら電気車の
回生時には、電力の流れが力行時の時と逆になるため、
フィルタコンデンサを充電するには、３次巻線を設けて
補助整流回路を接続し、補助整流回路で変換された直流
電力により行わなければならなかった。従って３次巻線
や補助整流回路を搭載しなければならないという問題が
あった。

【０００７】そこで本発明は上記問題点を除去し、補助
整流回路を用いずに電気車の回生時にフィルタコンデン
サを充電することで制御を簡単化し、装置の小型・軽量
化をはかることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明では、複数の巻線を備えた変圧器
と、巻線にそれぞれ接続された第１の単相ブリッジ回路
を、それぞれ直列に接続した第１の電力変換回路と、第
１の単相ブリッジ回路と逆並列に接続された第２の単相
ブリッジ回路を、それぞれ直列に接続した第２の電力変
換回路と、第１の電力変換回路と並列に接続されたフィ
ルタコンデンサと、このフィルタコンデンサと並列に接
続され、交流電動機に電力を供給する第３の電力変換回
路と、第１の単相ブリッジ回路のうち、隣接する２つの
第１の単相ブリッジ回路間と、フィルタコンデンサとの
間に接続された充電回路と、電気車の回生運転開始時
に、充電回路と接続される第１の単相ブリッジ回路に運
転指令を出力する制御装置とを備えて構成される。又請
求項２記載の発明は、電気車の回生運転開始時に、第１
の電力変換回路を運転して、充電回路を介してフィルタ
コンデンサを規定値まで充電し、フィルタコンデンサの
充電終了後、第１の電力変換回路の運転を停止して、第
２の電力変換回路を運転する方法である。

【０００９】

【作用】上述した構成により、電気車の回生運転開始時
には、充電回路と接続される第１の単相ブリッジ回路を
運転することにより、交流電力を直流電力に変換し、充
電回路を介してフィルタコンデンサを充電することがで
きる。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照し詳細に説明す
る。図１は請求項１記載の発明の一実施例を示す電気車
の駆動制御装置の主回路接続図である。

【００１１】架線１からパンタグラフ２によって集電さ
れる交流電力は変圧器３で降圧又は昇圧される。変圧器
３の２次巻線３ａ，３ｂには力行用ブリッジ回路４ａ，
４ｂが接続され、各々の力行用ブリッジ回路４ａ，４ｂ
を直列に接続して、第１の電力変換回路として力行用電
力変換回路４が形成されている。又、力行用ブリッジ回
路４ａ，４ｂには逆並列に回生用ブリッジ回路５ａ，５
ｂが接続され、各々の回生用ブリッジ回路５ａ，５ｂを
直列に接続して、第２の電力変換回路として回生用電力
変換回路５が形成されている。上段の力行用ブリッジ回
路４ａと下段の力行用ブリッジ回路４ｂの間から、充電
リアクトル６と充電接触器７を介して力行接触器８とブ
レーキ抵抗器９とからなる並列回路と回生接触器10と充
電抵抗器11とからなる並列回路とフィルタリアクトル12
とが直列に接続され、フィルタコンデンサ13が並列に接
続されている。充電回路は充電リアクトル６、充電接触
器７、充電抵抗器11を示している。又フィルタコンデン
サ13と並列に第３の電力変換回路として三相電力変換回
路14が並列に接続され、三相電力変換回路14の出力端に
は交流電動機15が接続されている。

【００１２】電気車の力行時は、力行用電力変換回路４
に運転指令が出される。又力行接触器８を閉成し、回生
接触器10、充電接触器７を開成する。するとパンタグラ
フ２より集電された交流電力は変圧器３で降圧され、力
行用電力変換回路４により直流電力に変換される。直流
電力は充電抵抗器11を介してフィルタリアクトル12で平
滑化され、フィルタコンデンサ13を充電し、フィルタコ
ンデンサ13の端子間電圧がある規定値まで達すると、回
生接触器10を閉成し、三相電力変換回路14が運転を開始
して、交流電動機に交流電力が供給される。

【００１３】電気車の回生時は、まず充電制御装置16か
ら下段の力行用ブリッジ回路４ｂに運転指令が出され
る。又充電接触器７、力行接触器８を閉成し、回生接触
器10を開成する。するとパンタグラフ２より集電された
交流電力は変圧器３で降圧され、下段の力行用ブリッジ
回路４ｂにより直流電力に変換される。直流電力は充電
リアクトル６で平滑化され、充電抵抗器11、フィルタリ
アクトル12を介してフィルタコンデンサ13を充電し、フ
ィルタコンデンサ13の端子間電圧が交流電動機15を励磁
してエネルギを発生するのに十分な値まで達すると、下
段の力行用ブリッジ回路４ｂに運転解除の指令が出さ
れ、回生用電力変換回路５に運転指令が出される。又回
生接触器10を閉成し、充電接触器６、力行接触器８を開
成する。すると交流電動機15から発生したエネルギが三
相電力変換回路14で直流電力に変換される。直流電力は
フィルタリアクトル12で平滑化されてブレーキ抵抗器９
を介して回生用電力変換回路５により交流電力に変換さ
れ、変圧器３で昇圧してパンタグラフ２から架線１へと
回生される。

【００１４】従って、回生運転開始時に、力行用電力変
換回路４の下段の力行用ブリッジ回路４ｂを用いてフィ
ルタコンデンサ13を充電することができるため、従来必
要であった補助整流回路、変圧器の３次巻線などを制御
装置内に搭載しなくてもよい。次に請求項２記載の発明
について図１を用いて説明する。

【００１５】電気車の回生時は、まず充電制御装置16か
ら力行用電力変換回路４に運転指令が出される。又力行
接触器８を閉成し、回生接触器10を開成する。するとパ
ンタグラフ２より集電された交流電力は変圧器３で降圧
され、力行用電力変換回路４により直流電力に変換され
る。直流電力は充電抵抗器11を介してフィルタリアクト
ル12で平滑化され、フィルタコンデンサ13を充電する。
そしてフィルタコンデンサ13の端子間電圧が交流電動機
15を励磁してエネルギを発生するのに十分な値まで達す
ると、力行用電力変換回路４の運転を停止し、回生用電
力変換回路５に運転指令が出される。又力行接触器８を
閉成し回生接触器10を閉成する。すると交流電動機15か
ら発生したエネルギが三相電力変換回路14で直流電力に
変換される。直流電力はフィルタリアクトル12で平滑化
されて、ブレーキ抵抗器９を介して回生用電力変換回路
５により交流電力に変換され、変圧器３で昇圧して、パ
ンタグラフ２から架線１へと回生される。従って請求項
１記載の発明と同様に、回生運転開始時に従来必要であ
った補助整流回路、変圧器の３次巻線などが不要にな
り、装置の小型化がはかれる。

【００１６】なお本実施例では力行用ブリッジ回路、回
生用ブリッジ回路を２段直列にして力行用電力変換回
路、回生用電力変換回路を構成しているが、直列に接続
する段数は２段に限られず、何段でもよい。そして力行
用ブリッジ回路を回生運転開始時に、フィルタコンデン
サを充電するために運転させればよい。又力行用電力変
換回路、回生用電力変換回路で使用されているサイリス
タはＧＴＯやトランジスタなどの半導体素子に置きかえ
てもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
生運転開始時に力行時架線から供給される交流電力を直
流電力に変換する力行用電力変換回路を用いてフィルタ
コンデンサを充電することができるため制御の簡単化、
装置の小型・軽量化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の一実施例を示す電気車制
御装置の主回路接続図である。

【図２】従来の電気車制御装置の主回路接続図である。

【符号の説明】

１ 架線 ２ パンタグラフ ３ 変圧器 ３ａ，３ｂ ２次巻線 ４ 力行用電力変換回路 ４ａ，４ｂ 力行用ブリッジ回路 ５ 回生用電力変換回路 ５ａ，５ｂ 回生用ブリッジ回路 ６ 充電リアクトル ７ 充電接触器 11 充電抵抗器 12 フィルタリアクトル 13 フィルタコンデンサ 14 三相電力変換回路 15 交流電動機 16 充電制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の巻線を備えた変圧器と、 前記巻線にそれぞれ接続された第１の単相ブリッジ回路
   を、それぞれ直列に接続した第１の電力変換回路と、 前記第１の単相ブリッジ回路と逆並列に接続された第２
   の単相ブリッジ回路を、それぞれ直列に接続した第２の
   電力変換回路と、 前記第１の電力変換回路と並列に接続されたフィルタコ
   ンデンサと、 このフィルタコンデンサと並列に接続され、交流電動機
   に電力を供給する第３の電力変換回路と、 前記第１の単相ブリッジ回路のうち、隣接する２つの前
   記第１の単相ブリッジ回路間と、前記フィルタコンデン
   サとの間に接続された充電回路と、 電気車の回生運転開始時に、前記充電回路と接続される
   前記第１の単相ブリッジ回路に運転指令を出力する充電
   制御装置とを備えてなることを特徴とする電気車の駆動
   制御装置。
2. 【請求項２】 架線から交流電力の給電を受ける第１の
   電力変換回路と、 この第１の電力変換回路と並列に接続された第２の電力
   変換回路と、 前記第１の電力変換回路と直列に接続された充電回路
   と、 前記第１の電力変換回路と並列に接続されたフィルタコ
   ンデンサと、 このフィルタコンデンサと並列に接続され、交流電動機
   に電力を供給する第３の電力変換回路とを備えた電気車
   の駆動制御装置において、 電気車の回生運転開始時に、前記第１の電力変換回路を
   運転して、前記充電回路を介して前記フィルタコンデン
   サを規定値まで充電し、前記フィルタコンデンサの充電
   終了後、前記第１の電力変換回路の運転を停止して、前
   記第２の電力変換回路を運転することを特徴とする電気
   車の駆動制御方法。