JPH07236201A

JPH07236201A - 発電制動格子構成

Info

Publication number: JPH07236201A
Application number: JP6254037A
Authority: JP
Inventors: Ajith K Kumar; アジス・カッタネイア・カマー
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1993-10-21
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1995-09-05
Also published as: AU7570794A; EP0649768A1; BR9404165A; US5396214A; TW266189B; CA2118064A1

Abstract

(57)【要約】【目的】第３軌条又は架線によって軌道脇の電源に接
続されている牽引電動機を動力源とする車輛の発電制動
又は部分的な回生制動によって発生するＥＭＩ（電磁妨
害）を減少させることのできる発電制動格子構成を提供
する。【構成】発電制動格子構成は、別々に画定された複数
の抵抗素子８６Ａ、８６Ｂ、８８Ａ、８８Ｂ、９０Ａ、
９０Ｂ、９２Ａ、９２Ｂを有している大電力散逸抵抗格
子を含んでおり、各々の抵抗素子は、全体的に細長い形
状を有している。装着手段が、各々の格子素子を他の各
々の素子と隣接して互いに平行に支持している。複数の
導電装置が素子を電気回路に接続しており、電流が少な
くとも１つの素子８６Ａ、８６Ｂを第１の方向に通過し
てから少なくとも１つの隣接する素子９０Ａ、９０Ｂを
反対の第２の方向に通過し、こうして任意の１つの素子
によって発生されるＥＭＩが、隣接する素子によって発
生されるＥＭＩによって実質的に相殺される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気的に推進及び減速
する車輛に対する電力システムに関し、更に具体的に言
えば、牽引電動機を動力源とする車輛の発電制動の際の
ＥＭＩ（電磁妨害）を減少させる方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】比較的一定の電圧を有する直流（ＤＣ）
源から電動機負荷回路に供給される電力を条件付けるた
めに電力変換システムが用いられている。直流電動機に
給電する場合、このようなシステムは、負荷電流及び／
又は電圧の大きさを所望するように変えるために適当に
制御される電力「チョッパ」を含んでいる。この代わり
に、交流（ＡＣ）電動機の場合、システムは、負荷電圧
の振幅及び周波数を所望する通りに変えるために適当に
制御される電力「インバータ」を含んでいる。いずれの
場合にも、「電動機」動作の間には、電力が直流源の端
子から制御自在の変換器の負荷端子へ流れ、「発電制
動」の間には、反対方向に流れる。

【０００３】このようなシステムは、高速輸送車輌の推
進に有用である。この場合、源は軌道脇（ウェイサイ
ド）の導体を含んでおり、負荷は少なくとも１つの牽引
電動機の巻線を含んでいる。この牽引電動機の回転自在
の軸が、トルクを増加させる歯車装置を介して車輛の車
軸−車輪の組に機械的に結合されている。軌道脇の導体
は典型的には、車輛がその傍らを通過する経路の右側に
配置されている比較的電圧の低い直流発電所によってエ
ネルギを与えられる。電動機動作又は推進モードの動作
のとき、変換器は、源の端子に印加された直流電圧が負
荷端子で調節自在の電圧に変換されるように制御されて
おり、牽引電動機はそれに応答してトルクを発生して、
所望するように車輛を加速するか又はその速度を維持す
る。

【０００４】電力変換システムの他の発電制動又は減速
動作モードでは、変換器は、各々の電動機が車輛の慣性
によって駆動される発電機として作用して、電力を供給
し、その電力が変換器を反対方向に流れて、源の端子に
単極性の直流電圧として現れるように制御される。この
電気エネルギが用いれられる又は散逸されるときに、牽
引電動機はそれに応答して、運動エネルギを吸収し、車
輛を減速させる。電気制動は、発電制動と回生制動との
組み合わせによって行われる。発電制動は、直流源の端
子の間に発電制動用抵抗を接続することによって行われ
る。この抵抗は変換器からの電流を受け取り、電気エネ
ルギを熱エネルギに変換し、その結果生じた熱を散逸す
る。これに対して回生制動は、制動動作の間に変換器に
反対方向に流れる電力を直流電源に戻すことによって行
われる。これらの２つの電気制動モードを所望の割合で
組み合わせることができる。この混合過程は通常、「ブ
レンディング」と呼ばれる。

【０００５】交流牽引電動機に給電する電圧源インバー
タを含んでいる電力変換システムが、本出願人に譲渡さ
れたプランケットの米国特許番号第３８９０５５１号に
記載されている。この米国特許の電力変換システムの重
要な特徴は、電気制動の間にはインバータと直流電源と
の間の直流リンクに挿入されているが、電動機動作の間
には直流リンクから実効的に切り離されているオーミッ
ク抵抗（この米国特許の図１の参照番号２８に示されて
いる）を含んでいることである。電気制動の間には、こ
の直列抵抗を挿入することにより、インバータの直流端
子の電圧の大きさは、源電圧の大きさよりも高くするこ
とができる。インバータ電圧を高くする１つの利点は、
牽引電動機が制動のためにより多くの磁束を発生して、
非常に大きい制動力のために他の場合に要求されるより
も使用する電流が一層少なくなるようにすることができ
ることである。

【０００６】上に引用した米国特許の電力変換システム
は又、インバータの動作によって発生される高調波を減
衰させると共にインバータを望ましくない線路の過渡状
態から部分的に隔離するために、電圧を高める抵抗とイ
ンバータとの間に、普通の直列インダクタンス（Ｌ）、
並列静電容量（Ｃ）形の低域電気フィルタを含んでい
る。（本明細書で用いる「高調波」という用語は、その
波形の基本成分の周波数の何倍かの周波数を有している
複合電流及び電圧波形の種々の成分を指す。）更に、イ
ンバータの直流端子にあるフィルタの並列静電容量は、
電圧源インバータを適正に動作させるために必要な「し
っかりした」電圧を供給する。

【０００７】発電制動及び回生制動の所望のブレンディ
ングは、当業者によく知られている種々の異なった方法
で行うことができる。例えばプランケットの米国特許番
号第４０９３９００号を参照されたい。現在の技術で
は、米国特許番号第４０９３９００号に示されているよ
うな、別々の制動抵抗及びそれらにそれぞれ付設されて
いる電気機械的なスイッチの並列の配列を、電力チョッ
パを介して直流リンクに接続されている抵抗素子の１つ
のバンクに置き換えることが好ましい。このチョッパ
は、パルス幅変調（ＰＷＭ）モードで反復的にターンオ
ン及びターンオフして、抵抗における電流の平均の大き
さを所望の通りに制御することのできる制御自在の固体
電気弁を含んでいる。この現代的なやり方の一例が、ド
ゥアトレ等の米国特許番号第４７６１６００号に記載さ
れており、この場合、電気弁は、主ＳＣＲを導電状態
（オン）から非導電又は電流阻止状態（オフ）へ転流す
る主サイリスタを含んでいる。この代わりに、米国特許
番号第４７６１６００号に示されているチョッパを固体
ゲート・ターンオフ装置（ＧＴＯ）に置き換えてもよ
い。

【０００８】フィルタ・キャパシタの主たる作用の１つ
は、直流リンク電圧の「平滑作用」の他に、推進システ
ムから軌道脇の導体の直流電源に導入されるおそれのあ
る電流のある周波数を減少させることである。周知のよ
うに、このような軌道脇の導体は、輸送用では軌道脇の
信号設備に隣接して配置されている場合が多い。信号設
備は、輸送機関の選択により、例えば２５Ｈｚ、６０Ｈ
ｚ、９５Ｈｚ、２００Ｈｚ又はその他の周波数という予
め選択された周波数で動作することがある。このような
信号系統は、この系統内で運転される輸送車輛に対する
通信のために、又はその輸送システムの特定の閉塞区間
内に輸送車輛が存在することを表示するために用いるこ
とができる。安全検査には、３６０Ｈｚ、７２０Ｈｚ及
び９９０Ｈｚのような他の周波数が用いられている。信
号系統における信号の重要性のため、輸送車輛が、信号
系統の妨害となるおそれのあるような信号をそれぞれの
推進システム内で発生しないことが望ましい。この目的
のために、電力フィルタ回路に設けられている静電容量
手段及びインダクタンス手段の値は、信号周波数又はこ
れらの周波数の高調波での振動又はリンギングを回避す
るように選択されている。

【０００９】軌道脇の通信システムに有害な影響を与え
るおそれのある電磁妨害（ＥＭＩ）を減少させるために
フィルタ回路を用いても、このようなＥＭＩの発生をそ
の源で減少させるようにすることも望ましい。前に述べ
たように、ＥＭＩの重要な１つの源は、車輛の電気的な
減速の際に発電制動格子抵抗に流れる大電流に求めるこ
とができる。チョッパをターンオン及びターンオフする
ことにより、このような電流が変調されると、抵抗格子
に高調波電流が発生する。このような高調波電流によっ
て発生される磁束の場が、軌道脇の導体及びレールに、
軌道脇の信号系統の妨害となるおそれのある対応する電
流を誘起する。従って、軌道脇の導体及びレールの誘起
電流を最小限に抑える方法及び装置を提供することが望
ましい。

【００１０】

【発明の要約】上述及びその他の望ましい特徴が、発電
制動回路において達成される。この回路では、発電制動
抵抗が、格子素子を流れる大電流によって発生される電
磁妨害を減少させるような形で相互接続された個別の抵
抗格子素子を有している制動格子を含んでいる。一形式
では、発電制動格子は、格子素子の一対の積み重ね（ス
タック）を含んでおり、各々の積み重ねは、２層を含ん
でおり、各層は、少なくとも一対の平行に配設された格
子素子を含んでいる。抵抗素子の２つの積み重ねは、装
着枠（フレーム）に組み立てられていると共に、端を合
わせた関係で取り付けられている。複数の導電装置が選
択された格子素子の間に相互接続されており、格子の素
子を一方の方向に通る電流が格子の他の素子を反対の方
向に通る電流と釣り合うような形で、すべての格子素子
を通る連続的な電流通路を形成している。好ましい形式
では、電流は各々の積み重ねの各々の層の１つの格子素
子を一方の方向に通過し、その後、各々の積み重ねの各
々の層の他の格子素子を反対の方向に通過する。他の形
式では、少なくともいくつかの格子素子が、並列に接続
されている隣接した他の格子素子と並列に接続されてお
り、第１の並列の対を通る電流が発生する磁束が、隣接
する並列の対を反対方向に流れる電流と釣り合うように
する。

【００１１】

【実施例】本発明が更によく理解されるように、次に図
面について詳しく説明する。図１は、電気的に並列接続
されている第１及び第２の電動機１６及び１８を含んで
いる電気負荷と直流（ＤＣ）電源１２との間で電力を伝
達する発電制動回路を含んでいる電力変換システム１０
を示す。電動機１６及び１８は、輸送車輛（図面に示し
ていない）を推進するために用いられる３相交流（Ａ
Ｃ）誘導形牽引電動機であり、直流源１２は、車輛の集
電子が摺動接触又はころがり接触する第３軌条又は高架
架線を含んでいる軌道脇の配電系統を含んでいる。図１
において、相対的に正の線路１７がこのような集電子を
表しており、負の線路１９が直流源の他方の端子として
作用する接地軌道と接触している導体を表している。こ
の代わりに、車輛に搭載された電力変換システム１０
は、高架架線の２つの平行な導体と接触している２線式
トロリを介して源に接続されていてもよい。線路１７と
線路１９との間の単極性電圧の大きさは典型的には、通
常の６００ボルトから最大値８００ボルトまでの範囲内
にあり、電動機１６及び１８の各々は典型的には、３０
０馬力前後の全負荷定格を有している。

【００１２】電力変換システム１０は、制御自在の変換
器２０を含んでおり、図示の実施例では、変換器２０
は、源側に一対の直流端子２２及び２４を有していると
共に電動機側に３つ１組の交流端子２６、２８及び３０
を有している電圧源インバータである。直流端子２２は
導体４０を介して、正の電位を有する線路１７に接続さ
れており、端子２４は相対的に負の導体４１及び４２を
介して、直流電源１２の他方の線路１９に接続されてい
る。このため、導体４０〜４２は源１２とインバータ２
０との間の直流リンクとして作用する。交流端子２６、
２８及び３０は、交流電動機１６及び１８の各々の相異
なる３つの相にそれぞれ接続されている。

【００１３】電動機動作の間、即ち、源から電動機に電
力が伝達されているとき、直流端子２２及び２４からイ
ンバータ２０に直流電流が供給され、インバータ２０は
この直流を、交流端子２６、２８及び３０を介して電動
機１６及び１８に供給される交流電流に変換するように
作用する。インバータ２０は普通の設計であって、電動
機１６及び１８によって駆動される車輛に必要な加速及
び減速を行うように、その交流端子の交番電圧の振幅及
び周波数を変化させる適当な制御装置（図１には示して
いない）を含んでいる。周知のパルス幅変調（ＰＷＭ）
制御方式を用いることができる。有用なインバータの例
が米国特許番号第３８９０５５１号及び同第４７６１６
００号に記載されている。今日、インバータの制御自在
の主電気弁としては、ＧＴＯ装置が好ましく、これによ
り、補助サイリスタ及び転流回路の必要性が回避されて
いる。電力変換システム１０は、交代的な電動機動作モ
ード及び電気制動動作モードを有している。電気制動の
際、電動機１６及び１８の各々は、輸送車輛の慣性によ
って駆動される発電機として作用し、システム１０に電
力を戻す。この戻りの電力は、電動機動作の際の流れの
方向とは反対の方向にインバータ２０を流れ、直流端子
２２及び２４に単極性の電圧及び直流電流として現れ
る。

【００１４】変換システム１０は、発電制動及び回生制
動の両方を行うように設計されている。発電制動は、直
流リンクの導体４０及び４２の間に発電制動抵抗３４を
接続することによって行われる。少なくとも若干の制動
電流をこの抵抗に流れさせ、こうして、熱の形で電気エ
ネルギを散逸させることができる。抵抗３４における電
流を制御するために、電力チョッパ３６が抵抗３４と直
列に接続されている。当業者には周知のように、チョッ
パ３６は固体スイッチであって、適当な制御手段（図１
には示していない）によって反復的にターンオン及びタ
ーンオフすることができる。この制御手段は一形式で
は、いずれも一定の持続時間を有する相次ぐ期間の間の
「オン時間」の「オフ時間」に対する比を制御する。こ
の抵抗の電流の平均の大きさは、この比に比例して変化
する。

【００１５】回生制動は、反対方向に流れる電力を直流
源１２に戻すことによって行われる。この制動モードの
間に、直流端子２２及び２４からの制動電流が、直流リ
ンク導体４０、４１及び４２を通って源１２に流れる。
回生された電力は、軌道脇の導体に接続されている他の
車輛を推進し、同じ源から電力を引き出すために用いる
ことができる。しかしながら、米国特許番号第４０９３
９００号に記載されているように、電源は電気的な制動
エネルギの全部を用いるほどの受け入れ能力がない場合
が多く、このような場合には、あるエネルギは発電制動
抵抗３４において散逸されなければならない。チョッパ
制御装置はこのような状態を感知して、それに応答し
て、チョッパのオン−オフ比を適当に変化させる。電気
制動を制御する１つの方式は、その結果として得られる
制動力が十分である限り、回生制動モードのみを用いる
ものであるが、回生制動力が所望のレベルに下がったと
きに、発電制動力をブレンドすることである。

【００１６】制動作用の有効性を高めるため、他のオー
ミック抵抗手段４６が、直流リンクの一方の側にある２
つの負の導体４１及び４２の間に接続されており、電気
制動の際に、直流電源１２の相対的に負の線路１９、並
びに／又は発電制動回路３４及び３６からインバータの
負の直流端子２４に流れる電流の通路に入るように構成
されている。抵抗手段４６は側路回路４９によって分路
されている。側路回路４９は、電動機動作の間（即ち、
導体４１及び４２の電流がインバータ２０の負の直流端
子２４から源１２の負の線路１９へ向かう矢印４７の方
向に流れるとき）に、直流リンクから抵抗４６を実効的
に切り離す、図面にはダイオードとして示すような、適
当な手段４８を含んでいる。側路回路４９のダイオード
４８は、図１に示すように、矢印４７の方向の電流に対
する抵抗は無視し得るが、電気制動の際には、今度は導
体４１及び４２を反対方向に流れる電流を阻止する極性
に接続されており、こうして、このような電流を強制的
に抵抗４６に流れさせる。このように抵抗４６を制動電
流の通路に実効的に挿入することにより、インバータの
直流端子２２及び２４の間に発生される電圧は、直流リ
ンクの導体４０及び４２の間の電圧よりも大きさが実質
的に大きくなる。このため、電気制動の際に、電動機が
発電機として動作するとき、電動機電圧の振幅は源電圧
の大きさよりも高くなる。

【００１７】このように電圧が高くなることは、非常に
有利である。それは、電圧が高くなることによって、電
動機が制動作用のためにより多くの磁束を発生すること
ができ、他の場合に可能であるよりも一層少ない電流を
用いて非常に大きい制動力を達成することができるから
である。典型的な輸送車輛では、制動力のピークは、推
進用の最大動力よりも非常に大きい。制動の際に最大電
流をできるだけ小さく抑えることは、インバータ２０に
おける一層直径が大きく且つ一層高価な固体電気弁の必
要性を避けられるという他の利点がある。この作用及び
その他の利点が、前に引用した米国特許番号第３８９０
５５１号に更に詳しく説明されている。源１２の受け入
れ容量が大きく、且つ発電制動回路３４及び３６に電流
がないときでも、余分の抵抗４６が電気的な制動電力の
一部を常に吸収することは明らかである。回生制動の際
に、抵抗４６は他の利点をもたらす。即ち、線路１７と
線路１９との間の電圧は、落雷の衝撃、線路遮断器の開
閉等により、正又は負の方向に大きさが突然に振れて、
その振れは数ミリ秒持続するが、抵抗４６はインバータ
２０をこのような電圧から隔離する助けになる。抵抗４
６が存在することによって、インバータ制御回路には、
このような突然の電圧変化に対して安全に且つ制御され
た形で応答するいくらかの余分の時間が与えられる。

【００１８】電力変換システム１０の動作によって発生
される高調波を減衰させると共に、直流電源１２の望ま
しくない電気的な過渡状態があった場合に、このような
過渡状態からシステムを有効に切り離すために、源１２
とインバータ２０との間の接続部には、Ｌ−Ｃ型の１段
形電気フィルタが設けられている。このフィルタは、線
路１７と直流リンクの正の導体４０との間の電流通路に
接続されている直列線路フィルタ・インダクタンス手段
６２と、分路静電容量手段５４及び５６とを含んでい
る。第１の静電容量手段５４（直流リンク・キャパシタ
と呼ぶ）は、導体４０及び４１の間に接続されており、
こうして、インバータの２つの直流端子２２及び２４の
間に直接的に接続されている。第２の静電容量手段５６
（線路キャパシタと呼ぶ）は、導体４０及び４２の間に
接続されており、こうして、追加の抵抗４６と、その側
路回路４９とを含んでいる回路を介して、静電容量手段
５４と並列に相互接続されている。電動機動作の際に、
抵抗４６に接続されている側路回路は、前に述べたよう
に低抵抗状態にあり、両方のキャパシタ５４及び５６の
両端に印加される電圧は本質的に同じであり、フィルタ
の静電容量の実効値は、キャパシタ５４及び５６の静電
容量の値の和である。しかしながら、電気制動の際（制
動電流が矢印４７と反対方向に流れているとき）、抵抗
４６は線路キャパシタ５６と直流リンク・キャパシタ５
４との間の通路に挿入され、このときに、前者のキャパ
シタの両端の電圧の大きさは、抵抗４６の電圧降下分だ
け、キャパシタ５４の両端の電圧よりも低い。

【００１９】いずれの動作モードでも、フィルタはイン
バータ２０の動作によって発生された高調波を減衰させ
るように作用し、このため、このような高調波は直流源
１２から隔離されて、普通の軌道脇の信号系統の妨害を
しない。電動機動作の際に、直流リンク・キャパシタ５
４は、インバータ２０に対して必要な「しっかりした」
電圧源として主に作用する。電気制動動作モードでは、
線路キャパシタ５６は、チョッパ３６に対するフィルタ
として主に作用し、図１に見られるように、このキャパ
シタの両端に接続されている発電制動回路３４及び３６
にあるチョッパのオフ期間の間の、制動電流に対する一
時的な通路を形成する。チョッパによって発生された高
調波を減衰させる他に、フィルタは抵抗４６と協働し
て、電気制動の際にインバータによって発生された高調
波を減衰させる。

【００２０】電力変換システム１０を切り離すために、
システムと直流電源との間には普通のように用いられる
遮断器６０が設けられている。遮断器６０は、オペレー
タの指令、又は遮断器を強制的に開路状態にするような
故障状態に応答して、制御装置７０によって作動され
る。線路遮断器６０は別個に制御し得る２つの接触器６
０Ａ及び６０Ｂを組み入れている。接触器６０Ａは線路
フィルタ・インダクタンス手段６２と直流リンク導体４
０との間を直接的に接続する。接触器６０Ｂは線路フィ
ルタ抵抗６４と直列になっており、インダクタンス手段
６２と導体４０との間の抵抗接続をする。動作について
説明すると、最初に接触器６０Ｂを閉じて、フィルタ静
電容量手段５４及び５６の充電が抵抗６４を介して行わ
れるようにし、こうして初期電流を制限する。これは、
電力を投入するとき、静電容量手段は短絡となって現れ
るからである。一旦静電容量手段５４及び５６が実質的
に電源１２の値まで充電されると、接触器６０Ａを閉路
して、抵抗６４を分路する。典型的には、抵抗６４は約
１．０４オームの値を有していてもよい。

【００２１】図１に示すシステムでは、閉じた接触器６
６が、軌道脇の導体と摺動接触する集電子を表してい
る。接触器６６は、高架導体に対するパンタグラフであ
ってもよいし、又は第３軌条に接触するばねで偏圧され
たシューであってもよい。推進システムに対する電流が
周知の形式の電流モニタ６８によって監視される。モニ
タ６８は、直流導体４０の電流の大きさ及び周波数を表
す信号ＩL を発生する。直流リンク導体４０の電圧は信
号ＶL で示されており、信号ＶL は導体４０に接続され
ているバッファ抵抗７５を介して得られる。

【００２２】フィルタ静電容量手段５４及び５６は、放
電接触器８０を介して放電抵抗手段７８を通じて放電さ
せることができる。静電容量手段５４及び５６の放電
は、保守の際の安全のために望ましいことがある。典型
的な輸送車輛では、車輛を推進させるために更に２つの
牽引電動機に交流電流を供給するように、上に述べたイ
ンバータの他に第２の電圧源インバータが設けられてい
る。図１は、このような追加のインバータを含んでいる
電力変換システムを示しており、第３及び第４の交流電
動機が電動機側の１組の交流端子に接続されている。上
に述べたのと共通の部品には、同じ参照数字に添字
“Ａ”を付して示してある。

【００２３】第２のインバータ２０Ａの源側の正の直流
端子２２Ａが、直流リンクの導体４０を介して、正の電
位を有する線路１７に接続されており、相対的に負の直
流端子２４Ａが、別個の導体４１Ａ及び共通の導体４２
を介して、直流電源１２の他方の線路１９に接続されて
いる。インバータの２０Ａの交流端子２６Ａ、２８Ａ及
び３０Ａが、交流電動機１６Ａ及び１８Ａの各々の相異
なる３つの相にそれぞれ接続されている。インバータ２
０Ａに個別に付設されている第２の直流リンク・キャパ
シタ５４Ａが、直流端子２２Ａ及び２４Ａの間に直接的
に接続されており、両方のインバータ２０及び２０Ａ、
並びに両方のチョッパ３６及び３６Ａによって共有され
ている線路キャパシタ５６が、変換システムの電動機動
作モードの際に、直流リンク・キャパシタ５４及び５４
Ａの導体４０及び４２の間に接続されている。

【００２４】図示のように、他の発電制動抵抗３４Ａと
第２の電力チョッパ３６Ａとの直列の組み合わせで構成
されている第２の発電制動回路が、直流リンク導体４０
及び４２の間に、従って、線路キャパシタ５６の両端に
接続されている。ダイオード４８Ａを側路に有している
第２の他のオーミック抵抗手段４６Ａが、キャパシタ５
４Ａ及び５６の間の電流通路に接続されている。ダイオ
ード４８Ａは電動機動作の際に、直流リンク電流を通
し、こうして抵抗４６Ａを実効的に短絡するような極性
に接続されている。しかしながら、このダイオードは電
気制動の際に、電流を阻止して、このときに抵抗４６Ａ
が制動電流通路に挿入されて、線路キャパシタ５６の両
端よりも、直流リンク・キャパシタ５４Ａの両端に実質
的に高い電圧が発生するようにする。前と同様に、キャ
パシタ５４Ａ及び５６の間の電流通路は、目立ったイン
ダクタンスが存在しないことを特徴とする。

【００２５】２つのインバータ２０及び２０Ａは、共通
の分路線路キャパシタ５６を共有している他に、直流リ
ンク導体４０と線路１７との間でキャパシタ５６の直流
電源側に接続されている同じ直列線路フィルタ・インダ
クタンス手段６２を利用している。２つのインバータ２
０及び２０Ａは、共通の制御手段７０によって制御され
る。制御手段７０は、インターロックされた絞り制御器
７２及びブレーキ制御器７４からの交代的な指令信号に
応答する。制御手段７０は又、インバータ７０及び７０
Ａの各々における電圧、電流及びその他選択された変数
の感知された値を表すフィードバック信号を受け取る。
発電制動モードで動作するためには、制御手段７０は、
チョッパ３６及び３６Ａの反復的なオン期間及びオフ期
間を決定する適当なタイミングの周期的な信号の列を導
き出し、この信号の列が、これらの期間の比を所望する
ように変化させる。この信号の列は、線路７６を介して
第１のチョッパ３６に送られると共に、その信号の列を
線路７６のもとの列の信号から、このような信号の周期
の約半分に対応する長さの時間だけ変位した周期的な信
号の別個の列に分割する適当な手段７７にも送られる。
別個の信号列は線路７９を介して、第２のチョッパ３６
Ａに送られる。こうして、２つのチョッパは、連動して
ではなく、交互に動作するように調整される。即ち、チ
ョッパ３６Ａの「オン」期間は、チョッパ３６の「オ
ン」期間に対して時間的に食い違っている。この食い違
いが、線路キャパシタ５６を通る制動電流の振幅を下げ
ると共に周波数を高め、これにより、このとき両方のチ
ョッパの動作によって発生された高調波を減衰させるフ
ィルタとして作用するこのキャパシタが、そのフィルタ
機能を実行するのをずっと容易になるようにする。

【００２６】前に述べたように、輸送車輛に対する推進
システムの運転では、信号周波数に対応する周波数が、
推進システムによって入力電力装置１２に誘起されない
ことが重要である。制御装置７０による線路電流ＩL の
連続的な監視を利用して、このような信号周波数が線路
電流に存在しないことを確かめる。上に述べたシステム
は、電気的な減速の際に発生されるＥＭＩが軌道脇の通
信の妨害をしないようにすることを意図したものである
が、それでも、電気的な減速（発電制動及び部分的な回
生制動）の際に発生される比較的大きな電流は、ＥＭＩ
を減少させるために、この他の特徴を必要としている。
本発明では、制動抵抗３４及び３４ＡにおけるＥＭＩの
減少は、これらの抵抗を特別の構成にすることによって
達成されることができることがわかった。

【００２７】図２には、抵抗３４として用いられている
一形式の発電制動抵抗の分解斜視図が示されている。各
々の抵抗３４は実際には、格子素子のアセンブリ（集成
体）である。各々のアセンブリは、第１及び第２の積み
重ね（スタック）８２及び８４をそれぞれ含んでおり、
各々の積み重ねは、上側層８６及び８８と、下側層９０
及び９２とを有している。各々の層は、左側格子素子
と、右側格子素子とによって形成されており、符号
“Ａ”は左側格子素子を表しており、符号“Ｂ”は右側
格子素子を表している。各々の格子素子８６Ａ及び８６
Ｂは、例えば蛇行形状を有している複数の打ち抜き板金
ユニット９４で形成されている。ユニット９４の端を隣
接するユニットに溶接して、組み立てられたユニットの
端どうしの間の長さよりも大きい電気的な長さを有する
直列抵抗素子を形成している。蛇行形状は又、電流が隣
り合った通路で反対方向になるので、ＥＭＩを減少させ
る助けになる。

【００２８】格子素子８６、８８、９０及び９２は、垂
直支持体１００に取り付けられた向かい合っている対の
末端横部材９８で構成されている装着枠（フレーム）９
６に組み込まれている。積み重ね８２及び８４の端から
端へと伸びているバー１０２が、支持体１００に取り付
けられていると共に、積み重ねを圧縮状態に保持してい
る。スペーサ１０６を有している絶縁棒１０４が、格子
素子の各々の側で横部材９８の間を伸びており、こうし
て、スペーサ１０６はそれぞれ隣り合った板金ユニット
９４の間の隔たりを維持するように位置決めされてい
る。

【００２９】枠部材（図面に示していない）が垂直支持
体１００に全体的にボルト止めされており、端と端とを
合わせた一定の関係に積み重ね８４及び８４を設定して
いる。組み立てたとき、ブラケット１０８が格子素子の
端の間に接続されており、素子を通る選択された電流通
路を設定するための導電装置として作用する。図３に
は、図２に示す制動抵抗格子素子を図１の抵抗３４に対
応する電気制動抵抗に構成している従来の典型的な場合
の電気回路図が示されている。普通の電流の方向を矢印
で示してあるが、電流は、チョッパ回路３６に接続され
ている端子１１０から抵抗３４に入る。電流は、直流電
源の戻り線路１９に接続されている端子１１２で抵抗か
ら出て行く。典型的な構成では、上側の左側及び右側格
子素子８６Ａ及び８６Ｂが電気的に並列に接続されてお
り、その後、第２の積み重ね８４にある上側の左側及び
右側格子素子８８Ａ及び８８Ｂに直列に接続されてい
る。電流は第２の積み重ねの上側の格子素子から出て行
って、その後、電気的に並列接続されている下側の左側
及び右側格子素子９２Ａ及び９２Ｂを反対方向に通り、
次に、やはり並列接続されている第１の積み重ねの下側
の左側及び右側格子素子９０Ａ及び９０Ｂを通る。この
実施例では、格子の積み重ねの各々の層にある左側及び
右側格子素子は、個々の抵抗素子として扱われており、
互いに並列に接続されている。本発明では、格子素子の
この特定の配置が、比較的高いレベルの電磁妨害を発生
することがわかった。このため、本発明では、格子素子
を流れる制動電流によって発生する電磁妨害のレベルを
低減させるために、格子素子の複数の相異なる電気接続
を提案する。

【００３０】図４には、発電制動抵抗によって発生され
るＥＭＩのレベルを低減させることがわかった他の実施
例の格子素子の接続が示されている。図４の実施例で
は、各々の格子素子、及び各々の積み重ねの各層は、依
然として図３に示すように並列回路構成に接続されてい
るが、並列の格子の構成が異なる形式で直列回路に接続
されている。電流が端子１１０から入り、格子素子８６
Ａ及び８６Ｂの並列の組に合わせを通った後に、第２の
積み重ね８４の下側の層にある下側の格子素子９２Ａ及
び９２Ｂの並列の組み合わせに送られることがわかる。
積み重ね８４の下側の層９２を出た後に、電流通路は第
２の積み重ねの上側の層にある格子素子８８Ａ及び８８
Ｂの並列の組み合わせに通され、その後、第１の積み重
ねの下側の層にある並列接続された格子素子９０Ａ及び
９０Ｂに通される。図３の回路で発生されるＥＭＩと、
図４の回路で発生されるＥＭＩとを対比したときの相違
は、かなり大きい。これは、格子素子の積み重ねの下側
部分を流れる電流が、各々の積み重ねの上側の層にある
格子素子よりも線路に一層近い所にあるため、第３軌条
又は軌道脇の電力線路に対する影響が一層大きいからで
ある。図４では、電流は各々の積み重ねの上側及び下側
の両方の層を反対方向に流れ、そのため、第３軌条に対
するＥＭＩの影響を最小限に抑える。

【００３１】図４の回路構成は、図１の回路によって発
生されるＥＭＩのレベルに比べてかなりの改良をもたら
したが、図５に示す回路接続を利用することにより、一
層の改良を達成することができる。図５では、端子１１
０が上側の右側格子素子８６Ｂに接続されていると共
に、下側の左側格子素子９０Ａに接続されており、２つ
の素子８６Ｂ及び９０Ａは、参照番号１１４に示すシャ
ンパ線によって並列回路に接続されている。ジャンパ線
１１４は又、上側の左側格子素子８８Ａ及び下側の右側
格子素子９２Ｂの隣接する端を接続している。これらの
格子素子８８Ａ及び９２Ｂの反対側の端は、他のコネク
タ１１６によってジャンパ線接続されている。ジャンパ
線１１６は又、上側の右側格子素子８８Ｂ及び下側の左
側格子素子９２Ａの隣接する端を結合している。格子素
子８８Ｂ及び９２Ａの反対側の端は、他のジャンパ線１
１８によって共に接続されており、ジャンパ線１１８は
又、上側の左側格子素子８６Ａ及び下側の右側格子素子
９０Ｂの隣接する端を接続している。格子素子８６Ａ及
び９０Ｂの反対側の端は、端子１１２に接続されてい
る。図５に示す構成では、２つの積み重ねの各層の隣接
する素子における電流の流れが反対方向になり、このた
め、ＥＭＩ効果の相殺が最大になる。

【００３２】格子素子の接続のこの他に考えられ得る組
み合わせもあり、それが満足な結果をもたらすことがわ
かることがある。例えば、図６は、図５の構成と本質的
に同じ電流パターンを生ずる接続を示しているが、この
接続では、各々の積み重ねの上側及び下側の層が別々の
電流通路に分離されている。更に具体的に言うと、端子
１１０が上側の右側素子８６Ｂ及び下側の左側素子９０
Ａに接続されている。素子８６Ｂの反対側の端が第２の
積み重ねにある上側の左側格子素子８８Ａに直列に接続
されており、電流通路は、格子素子８８Ａの反対側の端
を格子素子８８Ｂの隣接する端に接続することによって
形成されている。格子素子８８Ｂはこの後、上側の左側
格子素子８６Ａに接続されており、格子素子８６Ａは、
電流を端子１１２に戻す。２つの積み重ねの下側の層に
ある格子素子に対しても、同じ接続パターンが用いられ
ている。電流を示す矢印を見ればわかるように、各々の
格子素子を通る電流の方向は、図５における場合と同じ
であり、従って、誘起されたＥＭＩの相殺の程度は同じ
になるはずである。図７は、図５における場合と各々の
格子素子を通る電流の方向を同じにするが、電流が各々
の積み重ねの上側の層から下側の層へ相互に流れるよう
に格子素子を相互接続する他の形式を示している。図７
では、端子１１０が格子素子８６Ｂの一端に接続されて
おり、格子素子８６Ｂの反対側の端が上側の格子素子８
８Ａの突き合わせの端に接続されている。その後、素子
８８Ａの反対側の端が第２の積み重ねの下側の層にある
素子９２Ａの隣接する端に接続されており、格子素子９
２Ａが第１の積み重ねの下側の層にある素子９０Ｂに接
続されている。このため、電流は図５の好ましい実施例
に示したのと同じ方向に、各々の格子素子を通るので、
ＥＭＩを減少させる点で同等の効果が生ずるはずであ
る。

【００３３】本発明の好ましい実施例と現在考えられる
ものを説明したが、当業者には種々の変更及び改良が考
えられよう。例えば、格子素子は一対の層を有している
一対の積み重ねとして示したが、図示の格子構成の代わ
りに、多数の積み重ね、多数の層及び多数の格子素子を
用いてもよいことは明らかである。従って、特許請求の
範囲は、ここに示した具体的な実施例に制限されず、本
発明の要旨の範囲内で解釈されるべきであることを承知
されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を用いることができる一形式の電力変換
回路の回路図である。

【図２】本発明による一形式の発電制動格子構成の分解
斜視図である。

【図３】図２の格子素子の従来の回路構成を示す回路図
である。

【図４】ＥＭＩを減少させるために図２の格子素子の改
良された回路構成を示す回路図である。

【図５】ＥＭＩを目立って減少させるために図２の格子
素子に対する改良された回路接続を示す回路図である。

【図６】図５の回路の他の実施例の回路図である。

【図７】図５の回路の更に他の実施例の回路図である。

【符号の説明】１０電力変換システム１２直流電源１６、１６Ａ、１８、１８Ａ電動機２０、２０Ａ変換器３６、３６Ａ電力チョッパ６０遮断器７０制御装置８２第１の積み重ね８４第２の積み重ね８６、８８上側層８６Ａ、８６Ｂ、８８Ａ、８８Ｂ、９０Ａ、９０Ｂ、９
２Ａ、９２Ｂ格子素子９０、９２下側層９６装着枠１０８ブラケット（導電装置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＥＭＩを減少させる発電制動格子構成で
あって、別々に画定された複数の抵抗素子を有している大電力散
逸抵抗格子であって、前記素子の各々は、全体的に細長
い方向を有している、大電力散逸抵抗格子と、前記素子の各々を他の前記素子の各々に隣接して且つ該
他の素子の各々と平行に支持する装着手段と、電流が少なくとも１つの素子を第１の方向に通ると共に
隣接した少なくとも１つの素子を反対の第２の方向に通
るように前記素子を電気回路に接続するよう構成されて
いる複数の導電装置であって、こうして任意の１つの素
子により発生されるＥＭＩが、隣接する素子により発生
されるＥＭＩにより実質的に相殺される、複数の導電装
置とを備えた発電制動格子構成。
【請求項２】前記格子の素子は、第１の積み重ねが第
２の積み重ねと端を合わせて突き合わせになっている二
重積み重ね形式で密に詰め込まれており、前記第１及び第２の積み重ねの各々は、他の下側の格子
素子に重なっていると共に該他の下側の格子素子と全体
的に平行になっている少なくとも１つの上側の格子素子
を含んでおり、前記導電装置は、電流が前記第１の積み重ねにある上側
の格子素子及び前記第２の積み重ねにある下側の格子素
子を逐次的に通り、方向を反転して、前記第２の積み重
ねにある上側の格子素子及び前記第１の積み重ねにある
下側の格子素子を逐次的に通るように構成されている請
求項１に記載の格子構成。
【請求項３】前記格子の素子は、第１の積み重ねが第
２の積み重ねと端を合わせて突き合わせになっている二
重積み重ね形式で密に詰め込まれており、前記第１及び第２の積み重ねの各々は、下側の格子部分
に重なっている上側の格子部分を含んでおり、前記部分の各々は、少なくとも一対の平行に向いている
左側及び右側格子素子を含んでおり、前記導電装置は、前記格子素子を通る２つの並列電流通
路を画定するように構成されており、前記第１の通路は、前記第１の積み重ねにある下側の左
側格子素子と並列回路に接続されていると共に前記第２
の積み重ねにある上側の左側格子素子及び下側の右側格
子素子の並列の組み合わせと直列に接続されている前記
第１の積み重ねにある上側の右側格子素子を含んでお
り、前記第２の通路は、前記第１の積み重ねにある下側の右
側素子と並列回路に接続されていると共に前記第２の積
み重ねにある上側の右側素子及び下側の左側素子の並列
の組み合わせと直列に接続されている前記第１の積み重
ねにある上側の左側素子を含んでいる請求項１に記載の
格子構成。
【請求項４】前記格子の素子は、第１の積み重ねが第
２の積み重ねと端を合わせて突き合わせになっている二
重積み重ね形式で密に詰め込まれており、前記第１及び第２の積み重ねの各々は、下側の格子部分
に重なっている上側の格子部分を含んでおり、前記部分の各々は、少なくとも一対の平行に向いている
左側及び右側格子素子を含んでおり、該左側及び右側格
子素子は、該格子素子を通る第１及び第２の電流通路を
画定するように構成されており、前記第１の通路は、前記第２の積み重ねにある上側の左
側格子素子と直列回路に接続されている前記第１の積み
重ねにある上側の右側格子素子を含んでおり、前記上側
の左側格子素子を第１の方向に出て行く電流は、前記第
２の積み重ねの下側の左側格子素子及び前記第１の積み
重ねの下側の右側格子素子に反対の第２の方向に戻って
おり、前記第２の通路は、前記第２の積み重ねの下側の右側素
子と直列に接続されている前記第１の積み重ねの下側の
左側格子素子を含んでおり、電流が前記第１の方向に出
て行って、前記第２の積み重ねの上側の右側素子及び前
記第１の積み重ねの上側の左側素子の直列の組み合わせ
を反対に通っている請求項１に記載の格子構成。
【請求項５】前記格子の素子は、第１の積み重ねが第
２の積み重ねと端を合わせて突き合わせになっている二
重積み重ね形式で密に詰め込まれており、前記第１及び第２の積み重ねの各々は、下側の格子部分
に重なっている上側の格子部分を含んでおり、前記部分の各々は、少なくとも一対の平行に向いている
左側及び右側格子素子を含んでおり、該左側及び右側格
子素子は、該格子素子を通る第１及び第２の電流通路を
画定するように構成されており、前記第１の通路は、前記第１の積み重ねの上側の右側素
子及び前記第２の積み重ねの上側の左側素子の直列の組
み合わせを含んでおり、電流が前記第２の積み重ねの上
側の右側素子及び前記第１の積み重ねの上側の左側素子
の直列の組み合わせを通って戻っており、前記第２の通路は、前記第２の積み重ねの下側の右側素
子に直列に接続されている前記第１の積み重ねの下側の
左側素子を含んでおり、電流が前記第２の積み重ねの下
側の左側素子及び前記第１の積み重ねの下側の右側素子
の直列の組み合わせを通って戻っている請求項１に記載
の格子構成。
【請求項６】別々に画定された複数の抵抗素子を有し
ている大電力散逸抵抗格子を備えており、前記素子の各々は、全体的に細長い方向を有しており、前記格子の素子は、第１の積み重ねが第２の積み重ねと
端を合わせて突き合わせになっている二重積み重ね形式
で密に詰め込まれており、前記第１及び第２の積み重ねの各々は、他の下側の格子
素子に重なっていると共に該他の下側の格子素子と全体
的に平行になっている少なくとも１つの上側の格子素子
を含んでおり、前記格子の素子は、電流が前記第１の積み重ねにある上
側の格子素子及び前記第２の積み重ねにある下側の格子
素子を逐次的に通り、方向を反転して、前記第２の積み
重ねにある上側の格子素子及び前記第１の積み重ねにあ
る下側の格子素子を逐次的に通るように相互接続されて
いる、ＥＭＩを減少させる発電制動格子構成。