JPH08308096A - 有効・無効電力調整用自励式インバータの制御回路 - Google Patents
有効・無効電力調整用自励式インバータの制御回路Info
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- JPH08308096A JPH08308096A JP7102824A JP10282495A JPH08308096A JP H08308096 A JPH08308096 A JP H08308096A JP 7102824 A JP7102824 A JP 7102824A JP 10282495 A JP10282495 A JP 10282495A JP H08308096 A JPH08308096 A JP H08308096A
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 インラッシュ発生時のき電線電圧の動揺によ
るインバータ停止を防止できる有効・無効電力調整用自
励式インバータの制御回路を提供する。 【構成】 三相−二相変換結線方式変圧器の出力側の交
流電気鉄道用き電線に自励式インバータを接続して、有
効電力や無効電力を授受することにより、三相電源系統
側の電圧降下及び電圧不平衡を補償する有効・無効電力
調整用自励式インバータの制御回路において、インラッ
シユ検出時にタイマ８を作動させ、一定期間インバータ
電流出力指令をスイッチング回路９でオフする。インラ
ッシュの検出には、負荷電流の検出出力を全波整流した
後、そのピーク値をサンプリングし、ホールドして、整
流出力とサンプルホールド出力の差が設定値以上か否か
を判定する。
るインバータ停止を防止できる有効・無効電力調整用自
励式インバータの制御回路を提供する。 【構成】 三相−二相変換結線方式変圧器の出力側の交
流電気鉄道用き電線に自励式インバータを接続して、有
効電力や無効電力を授受することにより、三相電源系統
側の電圧降下及び電圧不平衡を補償する有効・無効電力
調整用自励式インバータの制御回路において、インラッ
シユ検出時にタイマ８を作動させ、一定期間インバータ
電流出力指令をスイッチング回路９でオフする。インラ
ッシュの検出には、負荷電流の検出出力を全波整流した
後、そのピーク値をサンプリングし、ホールドして、整
流出力とサンプルホールド出力の差が設定値以上か否か
を判定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば交流電気鉄道の
き電線に接続し、このき電線との間で有効電力や無効電
力の授受を行って、電圧降下及び電圧不平衡を補償する
自励式インバータの制御回路に関する。
き電線に接続し、このき電線との間で有効電力や無効電
力の授受を行って、電圧降下及び電圧不平衡を補償する
自励式インバータの制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】交流電気鉄道においては、一般に、図７
に示すように三相の電力系統から三相−二相変換結線方
式の変圧器、例えばスコット結線変圧器２０を介して単
相のき電線１Ｔ，１Ｍに給電するシステムを採用してい
る。電鉄負荷は大電力負荷であるため、負荷（き電線
側，単相系）の無効電力により受電側の三相電源系統に
電圧低下が生じたり、単相側の負荷（電車）４０のアン
バランスにより三相電源系統側に電圧不平衡が発生した
りすることが考えられる。
に示すように三相の電力系統から三相−二相変換結線方
式の変圧器、例えばスコット結線変圧器２０を介して単
相のき電線１Ｔ，１Ｍに給電するシステムを採用してい
る。電鉄負荷は大電力負荷であるため、負荷（き電線
側，単相系）の無効電力により受電側の三相電源系統に
電圧低下が生じたり、単相側の負荷（電車）４０のアン
バランスにより三相電源系統側に電圧不平衡が発生した
りすることが考えられる。
【０００３】この対策として、次のような手段が講じら
れる。
れる。
【０００４】(1).図８に示すようにき電線１Ｍ（１Ｔ）
に自励式インバータ３０を接続し、その出力電圧を制
御、つまり負荷（電車）４０の無効電力を調整して変圧
器２０の三相電源系統側の電圧降下を補償する。
に自励式インバータ３０を接続し、その出力電圧を制
御、つまり負荷（電車）４０の無効電力を調整して変圧
器２０の三相電源系統側の電圧降下を補償する。
【０００５】(2).図９に示すようにスコット結線変圧器
２０のＭ座，Ｔ座のき電線１Ｔ，１Ｍにそれぞれ自励式
インバータ３０Ｔ，３０Ｍを接続するとともに、その直
流側を相互に接続して、有効電力を融通する（両き電線
１Ｔ，１Ｍの負荷電流を検出し、その差の１／２の検出
信号に基づいて両インバータ３０Ｔ，３０Ｍを制御す
る）ことにより、両座の有効電力ＰT，ＰMをバランスさ
せる。
２０のＭ座，Ｔ座のき電線１Ｔ，１Ｍにそれぞれ自励式
インバータ３０Ｔ，３０Ｍを接続するとともに、その直
流側を相互に接続して、有効電力を融通する（両き電線
１Ｔ，１Ｍの負荷電流を検出し、その差の１／２の検出
信号に基づいて両インバータ３０Ｔ，３０Ｍを制御す
る）ことにより、両座の有効電力ＰT，ＰMをバランスさ
せる。
【０００６】(3).上記(1)(2)項の制御機能を持たせる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このようにき電線１
Ｔ，１Ｍ側に自励式インバータ３０（３０Ｔ，３０Ｍ）
を直接接続し、有効電力や無効電力の授受をき電線との
間で行うと、電圧不平衡が改善されたり、電圧低下が補
償されたりするが、負荷の特色上、以下のような問題点
が生じる。
Ｔ，１Ｍ側に自励式インバータ３０（３０Ｔ，３０Ｍ）
を直接接続し、有効電力や無効電力の授受をき電線との
間で行うと、電圧不平衡が改善されたり、電圧低下が補
償されたりするが、負荷の特色上、以下のような問題点
が生じる。
【０００８】(1).負荷（電気車）が移動することによ
り、インラッシュ電流（図１０（ｂ）参照）が発生し、
突発的な過負荷状態が生じてインバータの出力電流がオ
ーバーし、インバータが停止する。
り、インラッシュ電流（図１０（ｂ）参照）が発生し、
突発的な過負荷状態が生じてインバータの出力電流がオ
ーバーし、インバータが停止する。
【０００９】(2).上記(1) 項のインラッシュ電流により
き電線の電圧に波形歪みが生じ、インバータの電流が過
大となり、停止する。
き電線の電圧に波形歪みが生じ、インバータの電流が過
大となり、停止する。
【００１０】(3).図１０（ａ）に示すように、き電線に
変圧器や配線のインダクタンスを補償するための直列コ
ンデンサＣｓを設けていると、インラッシュ電流（図１
０（ｂ）参照）の直流成分によりき電線電圧が直流オフ
セットするため、インバータトランスが直流偏磁して過
電流が発生し、インバータが停止する。ちなみに、変圧
器や配線のインダクタンスをＬｓとした場合、ωＬｓ＝
１／ωＣ とすると、定格周波数でのインピーダンスド
ロップを補償できる。
変圧器や配線のインダクタンスを補償するための直列コ
ンデンサＣｓを設けていると、インラッシュ電流（図１
０（ｂ）参照）の直流成分によりき電線電圧が直流オフ
セットするため、インバータトランスが直流偏磁して過
電流が発生し、インバータが停止する。ちなみに、変圧
器や配線のインダクタンスをＬｓとした場合、ωＬｓ＝
１／ωＣ とすると、定格周波数でのインピーダンスド
ロップを補償できる。
【００１１】そこで本発明は、上記課題を解決し、イン
ラッシュ発生時のき電線電圧の動揺によるインバータの
停止を防止できる有効・無効電力調整用自励式インバー
タの制御回路を提供することを目的とする。
ラッシュ発生時のき電線電圧の動揺によるインバータの
停止を防止できる有効・無効電力調整用自励式インバー
タの制御回路を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、三相−二相変
換結線方式変圧器の出力側の交流電気鉄道用き電線に自
励式インバータを接続して、有効電力や無効電力を授受
することにより、三相電源系統側の電圧降下及び電圧不
平衡を補償する有効・無効電力調整用自励式インバータ
の制御回路において、負荷電流を検出し、その急変から
インラッシュ電流の発生を検知する回路と、インラッシ
ュ電流の検出時に作動するタイマと、このタイマの設定
時限の一定期間、インバータの電流出力指令をオフする
スイッチング回路とを備えたこと、並びにスイッチング
回路に代えてインバータの出力指令を一定レベルでリミ
ットするリミッタ回路または所要のゲインで絞り込む可
変ゲインコントロール回路を設けたことを特徴とする。
換結線方式変圧器の出力側の交流電気鉄道用き電線に自
励式インバータを接続して、有効電力や無効電力を授受
することにより、三相電源系統側の電圧降下及び電圧不
平衡を補償する有効・無効電力調整用自励式インバータ
の制御回路において、負荷電流を検出し、その急変から
インラッシュ電流の発生を検知する回路と、インラッシ
ュ電流の検出時に作動するタイマと、このタイマの設定
時限の一定期間、インバータの電流出力指令をオフする
スイッチング回路とを備えたこと、並びにスイッチング
回路に代えてインバータの出力指令を一定レベルでリミ
ットするリミッタ回路または所要のゲインで絞り込む可
変ゲインコントロール回路を設けたことを特徴とする。
【００１３】
【作用】負荷電流が急激に増大すると、インラッシュ電
流の発生として検知され、タイマが作動する。このタイ
マの作動に伴い、インバータの電流出力指令が一定期間
零となったり、一定レベルでリミットされたり、あるい
は所要のゲインで絞り込まれたりする。この結果、イン
ラッシュ電流発生時の一定期間だけ有効電力や無効電力
の補償制御が制約されるが、過電流によるインバータ停
止は回避される。
流の発生として検知され、タイマが作動する。このタイ
マの作動に伴い、インバータの電流出力指令が一定期間
零となったり、一定レベルでリミットされたり、あるい
は所要のゲインで絞り込まれたりする。この結果、イン
ラッシュ電流発生時の一定期間だけ有効電力や無効電力
の補償制御が制約されるが、過電流によるインバータ停
止は回避される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明する。
説明する。
【００１５】本発明による有効・無効電力調整用自励式
インバータの制御回路の実施例１を図１，図２に示す。
図１はブロック回路図、図２は動作説明のための波形図
である。図１において、１はき電線、２はこのき電線１
の負荷電流を検出する電流検出器、３はこの電流検出器
２の検出出力を整流する全波整流回路、４は前記電流検
出器２の検出出力の零点を検出する零点検出器、５は整
流出力のピーク値をホールドするピークホールド回路、
６はこのピークホールド回路５の出力を前記零点検出器
４の出力毎にサンプリングし、ホールドするサンプルホ
ールド回路、７は整流出力とサンプルホールド出力の差
が設定値ΔＩｓｅｔ（例えば、１００Ａ）以上か否かの
比較を行い、以上の時にインラッシュ電流の発生と判定
してインラッシュ検出信号を生じるコンパレータ、８は
このコンパレータ７からのインラッシュ検出信号で作動
するタイマ、９はこのタイマ８の設定時限（Ｔｗ）の一
定期間、インバータ電流出力指令をオフするスイッチン
グ回路であり、インバータ電流出力指令はこのスイッチ
ング回路９を経てインバータゲート制御部（図示省略）
へ付与するようにしている。
インバータの制御回路の実施例１を図１，図２に示す。
図１はブロック回路図、図２は動作説明のための波形図
である。図１において、１はき電線、２はこのき電線１
の負荷電流を検出する電流検出器、３はこの電流検出器
２の検出出力を整流する全波整流回路、４は前記電流検
出器２の検出出力の零点を検出する零点検出器、５は整
流出力のピーク値をホールドするピークホールド回路、
６はこのピークホールド回路５の出力を前記零点検出器
４の出力毎にサンプリングし、ホールドするサンプルホ
ールド回路、７は整流出力とサンプルホールド出力の差
が設定値ΔＩｓｅｔ（例えば、１００Ａ）以上か否かの
比較を行い、以上の時にインラッシュ電流の発生と判定
してインラッシュ検出信号を生じるコンパレータ、８は
このコンパレータ７からのインラッシュ検出信号で作動
するタイマ、９はこのタイマ８の設定時限（Ｔｗ）の一
定期間、インバータ電流出力指令をオフするスイッチン
グ回路であり、インバータ電流出力指令はこのスイッチ
ング回路９を経てインバータゲート制御部（図示省略）
へ付与するようにしている。
【００１６】次に、動作について述べる。き電線１の負
荷電流が電流検出器２により検出され、その検出出力が
整流回路３で全波整流されるとともに、零点が零点検出
器４で検出される。整流出力は、ピークホールド回路５
に加わり、そのピーク値がホールドされる。ピークホー
ルド回路５の出力は、零点検出器４の出力毎にサンプリ
ングされ、サンプルホールド回路６にホールドされる。
そして、コンパレータ７において整流出力とサンプルホ
ールド出力の差が設定値ΔＩｓｅｔと比較される。負荷
電流が図２に示す波形の左半部のように通常の値であれ
ば、整流出力とサンプルホールド出力が略等しく、その
差は設定値ΔＩｓｅｔ未満であって、スイッチング回路
９はオン状態にある。このため、インバータ電流出力指
令は、スイッチング回路９を経てインバータ制御部へ付
与されており、インバータによって所要の有効電力や無
効電力の補償制御が行われている。
荷電流が電流検出器２により検出され、その検出出力が
整流回路３で全波整流されるとともに、零点が零点検出
器４で検出される。整流出力は、ピークホールド回路５
に加わり、そのピーク値がホールドされる。ピークホー
ルド回路５の出力は、零点検出器４の出力毎にサンプリ
ングされ、サンプルホールド回路６にホールドされる。
そして、コンパレータ７において整流出力とサンプルホ
ールド出力の差が設定値ΔＩｓｅｔと比較される。負荷
電流が図２に示す波形の左半部のように通常の値であれ
ば、整流出力とサンプルホールド出力が略等しく、その
差は設定値ΔＩｓｅｔ未満であって、スイッチング回路
９はオン状態にある。このため、インバータ電流出力指
令は、スイッチング回路９を経てインバータ制御部へ付
与されており、インバータによって所要の有効電力や無
効電力の補償制御が行われている。
【００１７】もし、負荷の移動等により負荷電流が急激
に増大すると、上昇初期時におけるサンプルホールド回
路６の出力が直前のサンプル値であるため、整流出力と
の差がかなり大きくなり、設定値ΔＩｓｅｔ以上とな
る。この結果、コンパレータ７にインラッシュ検出信号
が発生し、タイマ８が作動する。タイマ８の作動に伴
い、スイッチング回路９がオフ状態となり、インバータ
電流出力指令がその間オフされる。これにより、過大電
流によるインバータの停止が回避される。但し、有効電
力や無効電力の補償制御は、一時制約されることにな
る。
に増大すると、上昇初期時におけるサンプルホールド回
路６の出力が直前のサンプル値であるため、整流出力と
の差がかなり大きくなり、設定値ΔＩｓｅｔ以上とな
る。この結果、コンパレータ７にインラッシュ検出信号
が発生し、タイマ８が作動する。タイマ８の作動に伴
い、スイッチング回路９がオフ状態となり、インバータ
電流出力指令がその間オフされる。これにより、過大電
流によるインバータの停止が回避される。但し、有効電
力や無効電力の補償制御は、一時制約されることにな
る。
【００１８】実施例２を図３，図４に示す。実施例２で
は、実施例１におけるスイッチング回路９に代えてリミ
ッタ回路１０を設け、タイマ８の設定時限Ｔｗの一定期
間、インバータ電流出力指令をリミット値Ｓｋに制限す
るようにしている。この場合、リミッタ回路１０は、図
示特性のリミッタに実施例１におけるスイッチング回路
９と同等の機能のスイッチング回路を並列に接続した構
成としたり、図示特性とこれよりリミット値の大きい特
性を切り替える構成としたものなどを用いる。
は、実施例１におけるスイッチング回路９に代えてリミ
ッタ回路１０を設け、タイマ８の設定時限Ｔｗの一定期
間、インバータ電流出力指令をリミット値Ｓｋに制限す
るようにしている。この場合、リミッタ回路１０は、図
示特性のリミッタに実施例１におけるスイッチング回路
９と同等の機能のスイッチング回路を並列に接続した構
成としたり、図示特性とこれよりリミット値の大きい特
性を切り替える構成としたものなどを用いる。
【００１９】実施例３を図５，図６に示す。実施例３で
は、実施例３におけるスイッチング回路９に代えて可変
ゲインコントロール回路１１を設け、タイマ８の設定時
限Ｔｗの一定期間、ゲインを絞ってインバータ電流出力
指令の上昇を緩やかにするようにしている。
は、実施例３におけるスイッチング回路９に代えて可変
ゲインコントロール回路１１を設け、タイマ８の設定時
限Ｔｗの一定期間、ゲインを絞ってインバータ電流出力
指令の上昇を緩やかにするようにしている。
【００２０】上記実施例２，３においても、インラッシ
ュ検出時に一定期間インバータ電流出力指令がリミッタ
回路１０で低レベルにリミットされたり、可変ゲインコ
ントロール回路１１で上昇率が低減されたりするため、
過大電流によるインバータの停止は回避される。
ュ検出時に一定期間インバータ電流出力指令がリミッタ
回路１０で低レベルにリミットされたり、可変ゲインコ
ントロール回路１１で上昇率が低減されたりするため、
過大電流によるインバータの停止は回避される。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、負荷電流
の急変からインラッシュ電流の発生を検出し、一定期間
インバータ電流出力指令をオフあるいは制限するように
したので、インラッシュ発生時のき電線電圧の同様によ
るインバータ停止を確実に防止することができる。しか
も、定常負荷時や緩やかな変動時にはインバータの補償
制御を継続するため、運転安定度の向上と相俟って、補
償効果を高めることができる。
の急変からインラッシュ電流の発生を検出し、一定期間
インバータ電流出力指令をオフあるいは制限するように
したので、インラッシュ発生時のき電線電圧の同様によ
るインバータ停止を確実に防止することができる。しか
も、定常負荷時や緩やかな変動時にはインバータの補償
制御を継続するため、運転安定度の向上と相俟って、補
償効果を高めることができる。
【図１】本発明による有効・無効電力調整用自励式イン
バータの制御回路の実施例１を示すブロック回路図。
バータの制御回路の実施例１を示すブロック回路図。
【図２】実施例１の動作を説明するための波形図。
【図３】本発明による有効・無効電力調整用自励式イン
バータの制御回路の実施例２を示す要部のブロック回路
図。
バータの制御回路の実施例２を示す要部のブロック回路
図。
【図４】実施例２の動作を説明するための波形図。
【図５】本発明による有効・無効電力調整用自励式イン
バータの制御回路の実施例３を示す要部のブロック回路
図。
バータの制御回路の実施例３を示す要部のブロック回路
図。
【図６】実施例３の動作を説明するための波形図。
【図７】交流電気鉄道のき電系統構成を示す単線接続
図。
図。
【図８】き電線の無効電力補償を説明するためのブロッ
ク図。
ク図。
【図９】き電線の有効電力補償を説明するためのブロッ
ク図。
ク図。
【図１０】き電線に直列コンデンサを設けたき電系統で
の作用を説明するためのもので、（ａ）はき電系統の単
線接続図、（ｂ）はインラッシュ電流の波形図。
の作用を説明するためのもので、（ａ）はき電系統の単
線接続図、（ｂ）はインラッシュ電流の波形図。
１…き電線 ２…電流検出器 ３…整流回路 ４…零点検出器 ５…ピークホールド回路 ６…サンプルホールド回路 ７…コンパレータ ８…タイマ ９…スイッチング回路 １０…リミッタ回路 １１…可変ゲインコントロール回路 ２０…スコット結線変圧器 ３０，３０Ｔ，３０Ｍ…自励式インバータ
Claims (3)
- 【請求項１】 三相−二相変換結線方式変圧器の出力側
の交流電気鉄道用き電線に自励式インバータを接続し
て、有効電力や無効電力を授受することにより、三相電
源系統側の電圧降下及び電圧不平衡を補償する有効・無
効電力調整用自励式インバータの制御回路において、負
荷電流を検出し、その急変からインラッシュ電流の発生
を検知する回路と、インラッシュ電流の検出時に作動す
るタイマと、このタイマの設定時限の一定期間、インバ
ータの電流出力指令をオフするスイッチング回路とを備
えたことを特徴とする有効・無効電力調整用自励式イン
バータの制御回路。 - 【請求項２】 三相−二相変換結線方式変圧器の出力側
の交流電気鉄道用き電線に自励式インバータを接続し
て、有効電力や無効電力を授受することにより、三相電
源系統側の電圧降下及び電圧不平衡を補償する有効・無
効電力調整用自励式インバータの制御回路において、負
荷電流を検出し、その急変からインラッシュ電流の発生
を検知する回路と、インラッシュ電流の検出時に作動す
るタイマと、このタイマの設定時限の一定期間、インバ
ータの電流出力指令を一定レベルでリミットするリミッ
タ回路とを備えたことを特徴とする有効・無効電力調整
用自励式インバータの制御回路。 - 【請求項３】 三相−二相変換結線方式変圧器の出力側
の交流電気鉄道用き電線に自励式インバータを接続し
て、有効電力や無効電力を授受することにより、三相電
源系統側の電圧降下及び電圧不平衡を補償する有効・無
効電力調整用自励式インバータの制御回路において、負
荷電流を検出し、その急変からインラッシュ電流の発生
を検知する回路と、インラッシュ電流の検出時に作動す
るタイマと、このタイマの設定時限の一定期間、インバ
ータの電流出力指令を所要のゲインで絞り込む可変ゲイ
ンコントロール回路とを備えたことを特徴とする有効・
無効電力調整用自励式インバータの制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10282495A JP3470456B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 有効・無効電力調整用自励式インバータの制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10282495A JP3470456B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 有効・無効電力調整用自励式インバータの制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08308096A true JPH08308096A (ja) | 1996-11-22 |
| JP3470456B2 JP3470456B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=14337777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10282495A Expired - Lifetime JP3470456B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 有効・無効電力調整用自励式インバータの制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3470456B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008120240A (ja) * | 2006-11-13 | 2008-05-29 | Meidensha Corp | き電線電圧補償装置 |
| JP2009023368A (ja) * | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Meidensha Corp | き電線電圧の補償装置 |
| JP2011024367A (ja) * | 2009-07-17 | 2011-02-03 | Meidensha Corp | き電電圧補償装置 |
| JP2014072987A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Mitsubishi Electric Corp | 電力貯蔵システム |
| JP2016032325A (ja) * | 2014-07-28 | 2016-03-07 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 系統連系用電力変換装置 |
-
1995
- 1995-04-27 JP JP10282495A patent/JP3470456B2/ja not_active Expired - Lifetime
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