JPH08308252A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- JPH08308252A JPH08308252A JP7113218A JP11321895A JPH08308252A JP H08308252 A JPH08308252 A JP H08308252A JP 7113218 A JP7113218 A JP 7113218A JP 11321895 A JP11321895 A JP 11321895A JP H08308252 A JPH08308252 A JP H08308252A
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- circuit
- short
- phase bridge
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＩＧＢＴを用いた主変換装置で、フィルタコ
ンデンサの容量を小さくして小型化を図る。 【構成】 ２相ブリッジ回路１０又は３相ブリッジ回路
３０のいずれかのＩＧＢＴ１１ａに短絡破壊が発生した
時には電流検出器２２ａによってその短絡破壊を検出
し、急速放電回路のサイリスタ２８を点弧させ、また真
空遮断器２の遮断動作を行わせる。すると抵抗器２５が
なく、時定数が放電回路よりも短い急速放電回路によっ
てフィルタコンデンサ２１ｂに充電させないうちに電力
変換装置を停止させる。したがって、ＩＧＢＴのいずれ
かに短絡破壊が発生し、上下いずれか一方のフィルタコ
ンデンサ２１ａが短絡された場合でも、他方のフィルタ
コンデンサ２１ｂが直流リンク電圧まで上昇することが
ないように保護することができ、このため、フィルタコ
ンデンサ２１ａ，２１ｂとして定格電圧を直流リンク電
圧の１／２程度の低い耐圧のものを使用することができ
るようになる。
ンデンサの容量を小さくして小型化を図る。 【構成】 ２相ブリッジ回路１０又は３相ブリッジ回路
３０のいずれかのＩＧＢＴ１１ａに短絡破壊が発生した
時には電流検出器２２ａによってその短絡破壊を検出
し、急速放電回路のサイリスタ２８を点弧させ、また真
空遮断器２の遮断動作を行わせる。すると抵抗器２５が
なく、時定数が放電回路よりも短い急速放電回路によっ
てフィルタコンデンサ２１ｂに充電させないうちに電力
変換装置を停止させる。したがって、ＩＧＢＴのいずれ
かに短絡破壊が発生し、上下いずれか一方のフィルタコ
ンデンサ２１ａが短絡された場合でも、他方のフィルタ
コンデンサ２１ｂが直流リンク電圧まで上昇することが
ないように保護することができ、このため、フィルタコ
ンデンサ２１ａ，２１ｂとして定格電圧を直流リンク電
圧の１／２程度の低い耐圧のものを使用することができ
るようになる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両駆動システ
ムに用いられる電力変換装置に関する。
ムに用いられる電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、交流電化区間を走る電車はパンタ
グラフから交流電力を取り込み、主変圧器で降圧し、位
相制御整流器で直流に変換して電車駆動用の直流電動機
を駆動していた。ところが近年、パワーエレクトロニク
スの発展に伴い、大電流高耐圧ＧＴＯサイリスタが生産
されるようになり、位相制御整流器に代わってＧＴＯサ
イリスタを用いた昇圧コンバータによって安定した直流
電力を得、これをさらにＧＴＯサイリスタを用いたＶＶ
ＶＦインバータで交流電力に再変換する電力変換装置に
よって電車駆動用の誘導電動機を制御する駆動システム
が開発されている。
グラフから交流電力を取り込み、主変圧器で降圧し、位
相制御整流器で直流に変換して電車駆動用の直流電動機
を駆動していた。ところが近年、パワーエレクトロニク
スの発展に伴い、大電流高耐圧ＧＴＯサイリスタが生産
されるようになり、位相制御整流器に代わってＧＴＯサ
イリスタを用いた昇圧コンバータによって安定した直流
電力を得、これをさらにＧＴＯサイリスタを用いたＶＶ
ＶＦインバータで交流電力に再変換する電力変換装置に
よって電車駆動用の誘導電動機を制御する駆動システム
が開発されている。
【０００３】この後者の駆動システムでは、誘導電動機
を電車の駆動機とするので、その保守が直流機に比べて
容易であり、またＧＴＯサイリスタのＰＷＭスイッチン
グ制御によって主変圧器の一次電流の力率をほぼ１に保
てる上、ブレーキ時には回生制動を行うことができる利
点があり、広く利用されるようになっている。
を電車の駆動機とするので、その保守が直流機に比べて
容易であり、またＧＴＯサイリスタのＰＷＭスイッチン
グ制御によって主変圧器の一次電流の力率をほぼ１に保
てる上、ブレーキ時には回生制動を行うことができる利
点があり、広く利用されるようになっている。
【０００４】ところが、このような従来のＧＴＯサイリ
スタを用いたコンバータ、インバータで構成される電力
変換装置では、ＧＴＯサイリスタのスイッチング周波数
が高々５００Hzであるため、主変圧器や誘導電動機から
１ｋHz前後の磁歪音が発生し、客室まで侵入して乗客に
不快感を与える問題点がある。
スタを用いたコンバータ、インバータで構成される電力
変換装置では、ＧＴＯサイリスタのスイッチング周波数
が高々５００Hzであるため、主変圧器や誘導電動機から
１ｋHz前後の磁歪音が発生し、客室まで侵入して乗客に
不快感を与える問題点がある。
【０００５】一方、スイッチング素子の発達によりＧＴ
Ｏサイリスタよりもさらに高速なスイッチング動作が可
能なＩＧＢＴ（絶縁ゲート形トランジスタ）が開発され
る至った。このＩＧＢＴはＧＴＯサイリスタに比べて２
倍以上のスイッチング周波数がとれる反面、素子耐圧が
２０００Ｖ程度であり、ＧＴＯサイリスタの約１／２に
とどまる性質がある。そこで、ＩＧＢＴを直流リンク電
圧が２０００Ｖ程度の昇圧コンバータやＶＶＶＦインバ
ータに適用しようとすると、素子にかかる電圧を従来の
ＧＴＯサイリスタを用いたブリッジ回路の約１／２に抑
えることができる中性点クランプ方式でアームを構成す
る必要がある。
Ｏサイリスタよりもさらに高速なスイッチング動作が可
能なＩＧＢＴ（絶縁ゲート形トランジスタ）が開発され
る至った。このＩＧＢＴはＧＴＯサイリスタに比べて２
倍以上のスイッチング周波数がとれる反面、素子耐圧が
２０００Ｖ程度であり、ＧＴＯサイリスタの約１／２に
とどまる性質がある。そこで、ＩＧＢＴを直流リンク電
圧が２０００Ｖ程度の昇圧コンバータやＶＶＶＦインバ
ータに適用しようとすると、素子にかかる電圧を従来の
ＧＴＯサイリスタを用いたブリッジ回路の約１／２に抑
えることができる中性点クランプ方式でアームを構成す
る必要がある。
【０００６】図３はこのような中性点クランプ方式でア
ームを構成した電力変換装置の従来の回路例を示してい
る。この中性点クランプ方式の電力変換装置は、交流架
線から交流電力をパンタグラフ１によって取り込み、主
変圧器４によって降圧して交流−直流変換する２相ブリ
ッジ回路１０に入力し、交直変換制御回路５０によるゲ
ート制御によって直流に変換し、直流リンク部２０によ
って接続されている直流−交流変換する３相ブリッジ回
路３０に出力し、３相ブリッジ回路３０では直交変換制
御回路６０によるゲート制御によって再び交流に変換し
て誘導電動機４０に出力し、駆動するようになってい
る。
ームを構成した電力変換装置の従来の回路例を示してい
る。この中性点クランプ方式の電力変換装置は、交流架
線から交流電力をパンタグラフ１によって取り込み、主
変圧器４によって降圧して交流−直流変換する２相ブリ
ッジ回路１０に入力し、交直変換制御回路５０によるゲ
ート制御によって直流に変換し、直流リンク部２０によ
って接続されている直流−交流変換する３相ブリッジ回
路３０に出力し、３相ブリッジ回路３０では直交変換制
御回路６０によるゲート制御によって再び交流に変換し
て誘導電動機４０に出力し、駆動するようになってい
る。
【０００７】なお、直流リンク部２０は中性点を挟んで
上下に分割した形で設けられた１対のフィルタコンデン
サ２１ａ，２１ｂと、これらのフィルタコンデンサ２１
ａ，２１ｂに流れる電流を検出する電流検出器２２ａ，
２２ｂと、これらのフィルタコンデンサ２１ａ，２１ｂ
と並列に接続された逆圧防止ダイオード２３ａ，２３ｂ
と、さらにリアクトル２４、抵抗器２５及びサイリスタ
２６が直列接続され、上下の直流線間に挿入された放電
回路とから構成されており、放電制御回路７０によりフ
ィルタコンデンサ２１ａ，２１ｂに流れる電流を監視
し、放電回路のサイリスタ２６を点弧させてフィルタコ
ンデンサ２１ａ，２１ｂの電荷を抵抗器２５によって過
電流を消費させるようにしている。
上下に分割した形で設けられた１対のフィルタコンデン
サ２１ａ，２１ｂと、これらのフィルタコンデンサ２１
ａ，２１ｂに流れる電流を検出する電流検出器２２ａ，
２２ｂと、これらのフィルタコンデンサ２１ａ，２１ｂ
と並列に接続された逆圧防止ダイオード２３ａ，２３ｂ
と、さらにリアクトル２４、抵抗器２５及びサイリスタ
２６が直列接続され、上下の直流線間に挿入された放電
回路とから構成されており、放電制御回路７０によりフ
ィルタコンデンサ２１ａ，２１ｂに流れる電流を監視
し、放電回路のサイリスタ２６を点弧させてフィルタコ
ンデンサ２１ａ，２１ｂの電荷を抵抗器２５によって過
電流を消費させるようにしている。
【０００８】このような中性点クランプ方式の電力変換
装置では、従来のＧＴＯサイリスタのブリッジ回路の２
倍のスイッチング素子を必要とするが、主変圧器や誘導
電動機の巻線に印加される電圧はスイッチング素子の実
スイッチング周波数の２倍の周波数となり、また電圧の
跳躍量が１／２となるため、ＩＧＢＴを使用することに
よってスイッチング周波数を上げれば主変圧器や誘導電
動機から発生する磁歪音が聴感上大幅に軽減される。
装置では、従来のＧＴＯサイリスタのブリッジ回路の２
倍のスイッチング素子を必要とするが、主変圧器や誘導
電動機の巻線に印加される電圧はスイッチング素子の実
スイッチング周波数の２倍の周波数となり、また電圧の
跳躍量が１／２となるため、ＩＧＢＴを使用することに
よってスイッチング周波数を上げれば主変圧器や誘導電
動機から発生する磁歪音が聴感上大幅に軽減される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ＩＧＢＴを適用した電力変換装置は一般に、フィルタコ
ンデンサを上下に分割する必要があるが、電力変換装置
が正常に動作している時には上下１対のフィルタコンデ
ンサ２１ａ，２１ｂはそれぞれ均等に電圧を分担するた
めにそれぞれのフィルタコンデンサ２１ａ，２１ｂの定
格電圧を直流リンク電圧の１／２としてよい。しかしな
がら、図３において、２相ブリッジ回路１０中の例え
ば、ＩＧＢＴ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのうちの
１つ、例えば、ＩＧＢＴ１１ａが短絡破壊した場合、Ｉ
ＧＢＴ１１ｂ，１１ｃ，１１ｄがオンした瞬間にフィル
タコンデンサ２１ａ、ＩＧＢＴ１１ａ、ＩＧＢＴ１１
ｂ、ＩＧＢＴ１１ｃ、クランプダイオード１２ｂ、フィ
ルタコンデンサ２１ａのループで上側のフィルタコンデ
ンサ２１ａの電荷が放電され、他方、下側のフィルタコ
ンデンサ２１ｂは直流リンク電圧まで充電されて通常の
２倍の電圧が印加されることになる。そのため、ＩＧＢ
Ｔを使用した電力変換装置ではあっても、短絡故障時の
耐圧を考慮した定格電圧のフィルタコンデンサを使用す
る必要があり、従来のＧＴＯサイリスタのブリッジ回路
で構成された電力変換装置と同じキャパシタンスのフィ
ルタコンデンサを設置することになり、従来装置に比べ
てコンデンサの体積、質量ともに４倍になり、容積が大
きくなる問題点があった。
ＩＧＢＴを適用した電力変換装置は一般に、フィルタコ
ンデンサを上下に分割する必要があるが、電力変換装置
が正常に動作している時には上下１対のフィルタコンデ
ンサ２１ａ，２１ｂはそれぞれ均等に電圧を分担するた
めにそれぞれのフィルタコンデンサ２１ａ，２１ｂの定
格電圧を直流リンク電圧の１／２としてよい。しかしな
がら、図３において、２相ブリッジ回路１０中の例え
ば、ＩＧＢＴ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのうちの
１つ、例えば、ＩＧＢＴ１１ａが短絡破壊した場合、Ｉ
ＧＢＴ１１ｂ，１１ｃ，１１ｄがオンした瞬間にフィル
タコンデンサ２１ａ、ＩＧＢＴ１１ａ、ＩＧＢＴ１１
ｂ、ＩＧＢＴ１１ｃ、クランプダイオード１２ｂ、フィ
ルタコンデンサ２１ａのループで上側のフィルタコンデ
ンサ２１ａの電荷が放電され、他方、下側のフィルタコ
ンデンサ２１ｂは直流リンク電圧まで充電されて通常の
２倍の電圧が印加されることになる。そのため、ＩＧＢ
Ｔを使用した電力変換装置ではあっても、短絡故障時の
耐圧を考慮した定格電圧のフィルタコンデンサを使用す
る必要があり、従来のＧＴＯサイリスタのブリッジ回路
で構成された電力変換装置と同じキャパシタンスのフィ
ルタコンデンサを設置することになり、従来装置に比べ
てコンデンサの体積、質量ともに４倍になり、容積が大
きくなる問題点があった。
【００１０】このことは特に、近年、フィルタコンデン
サを小形軽量化するために電解コンデンサを用いること
が多いが、通常の２倍以上の電圧に耐え得るようにコン
デンサの直列数を増やすならば、従来と同一のキャパシ
タンスを確保するためにはその分、並列数を増やさなけ
ればならなくて容積が大きくなってしまい、中性点クラ
ンプ方式を採用する上でフィルタコンデンサの容積を縮
小することが大きな課題となっていた。
サを小形軽量化するために電解コンデンサを用いること
が多いが、通常の２倍以上の電圧に耐え得るようにコン
デンサの直列数を増やすならば、従来と同一のキャパシ
タンスを確保するためにはその分、並列数を増やさなけ
ればならなくて容積が大きくなってしまい、中性点クラ
ンプ方式を採用する上でフィルタコンデンサの容積を縮
小することが大きな課題となっていた。
【００１１】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、中性点クランプ方式の電力変換装置に
あって上下に分割されたフィルタコンデンサそれぞれの
定格電圧を直流リンク電圧の１／２に制限してもスイッ
チング素子の短絡破壊故障が発生した時にいずれのフィ
ルタコンデンサにも過電圧がかかることがないようし、
もってフィルタコンデンサの容積を小さく抑えることが
できる電力変換装置を提供することを目的とする。
なされたもので、中性点クランプ方式の電力変換装置に
あって上下に分割されたフィルタコンデンサそれぞれの
定格電圧を直流リンク電圧の１／２に制限してもスイッ
チング素子の短絡破壊故障が発生した時にいずれのフィ
ルタコンデンサにも過電圧がかかることがないようし、
もってフィルタコンデンサの容積を小さく抑えることが
できる電力変換装置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】請求項１の発明の電力変
換装置は、架線の交流電力を集電するパンタグラフと、
パンタグラフからの交流電力を降圧する主変圧器と、パ
ンタグラフと主変圧器の一次巻線との間に挿入された遮
断器と、主変圧器の二次巻線に入力側が接続された、中
性点クランプ方式で構成された交流−直流変換用の２相
ブリッジ回路と、中性点クランプ方式で構成された直流
−交流変換用の３相ブリッジ回路と、２相ブリッジ回路
の出力側と３相ブリッジ回路の入力側とを接続する直流
リンク部と、直流リンク部にその正極側と中性点との
間、中性点と負極との間それぞれに接続された１対のフ
ィルタコンデンサと、リアクトル、抵抗器及びサイリス
タを直列に接続した回路から成り、直流リンク部に１対
のフィルタコンデンサと並列に接続された当該フィルタ
コンデンサの電荷を放電させるための放電回路と、リア
クトル及びサイリスタを直列に接続した回路から成り、
直流リンク部に放電回路と並列に接続された急速放電回
路と、２相ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路の短絡事
故の発生を検出する短絡事故検出手段と、短絡事故検出
手段が短絡事故の発生を検出した時に放電回路のサイリ
スタを点弧させる放電制御手段と、短絡事故検出手段が
短絡事故の発生を検出した時に急速放電回路のサイリス
タを点弧させると共に遮断器の遮断動作を行わせる急速
放電制御手段とを備えたものである。
換装置は、架線の交流電力を集電するパンタグラフと、
パンタグラフからの交流電力を降圧する主変圧器と、パ
ンタグラフと主変圧器の一次巻線との間に挿入された遮
断器と、主変圧器の二次巻線に入力側が接続された、中
性点クランプ方式で構成された交流−直流変換用の２相
ブリッジ回路と、中性点クランプ方式で構成された直流
−交流変換用の３相ブリッジ回路と、２相ブリッジ回路
の出力側と３相ブリッジ回路の入力側とを接続する直流
リンク部と、直流リンク部にその正極側と中性点との
間、中性点と負極との間それぞれに接続された１対のフ
ィルタコンデンサと、リアクトル、抵抗器及びサイリス
タを直列に接続した回路から成り、直流リンク部に１対
のフィルタコンデンサと並列に接続された当該フィルタ
コンデンサの電荷を放電させるための放電回路と、リア
クトル及びサイリスタを直列に接続した回路から成り、
直流リンク部に放電回路と並列に接続された急速放電回
路と、２相ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路の短絡事
故の発生を検出する短絡事故検出手段と、短絡事故検出
手段が短絡事故の発生を検出した時に放電回路のサイリ
スタを点弧させる放電制御手段と、短絡事故検出手段が
短絡事故の発生を検出した時に急速放電回路のサイリス
タを点弧させると共に遮断器の遮断動作を行わせる急速
放電制御手段とを備えたものである。
【００１３】請求項２の発明の電力変換装置は、架線の
交流電力を集電するパンタグラフと、パンタグラフから
の交流電力を降圧する主変圧器と、パンタグラフと主変
圧器の一次巻線との間に挿入された遮断器と、主変圧器
の二次巻線に入力側が接続された、中性点クランプ方式
で構成された交流−直流変換用の２相ブリッジ回路と、
中性点クランプ方式で構成された直流−交流変換用の３
相ブリッジ回路と、２相ブリッジ回路の出力側と３相ブ
リッジ回路の入力側とを接続する直流リンク部と、直流
リンク部にその正極と中性点との間、中性点と負極との
間それぞれに接続された１対のフィルタコンデンサと、
リアクトル及びサイリスタを直列に接続した回路から成
り、直流リンク部にその正極と中性点との間、中性点と
負極との間それぞれに接続された１対の急速放電回路
と、２相ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路の短絡事故
の発生を検出する短絡事故検出手段と、短絡事故検出手
段が短絡事故の発生を検出した時に急速放電回路のサイ
リスタを点弧させると共に遮断器の遮断動作を行わせる
急速放電制御手段とを備えたものである。
交流電力を集電するパンタグラフと、パンタグラフから
の交流電力を降圧する主変圧器と、パンタグラフと主変
圧器の一次巻線との間に挿入された遮断器と、主変圧器
の二次巻線に入力側が接続された、中性点クランプ方式
で構成された交流−直流変換用の２相ブリッジ回路と、
中性点クランプ方式で構成された直流−交流変換用の３
相ブリッジ回路と、２相ブリッジ回路の出力側と３相ブ
リッジ回路の入力側とを接続する直流リンク部と、直流
リンク部にその正極と中性点との間、中性点と負極との
間それぞれに接続された１対のフィルタコンデンサと、
リアクトル及びサイリスタを直列に接続した回路から成
り、直流リンク部にその正極と中性点との間、中性点と
負極との間それぞれに接続された１対の急速放電回路
と、２相ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路の短絡事故
の発生を検出する短絡事故検出手段と、短絡事故検出手
段が短絡事故の発生を検出した時に急速放電回路のサイ
リスタを点弧させると共に遮断器の遮断動作を行わせる
急速放電制御手段とを備えたものである。
【００１４】請求項３の発明の電力変換装置は、架線の
交流電力を集電するパンタグラフと、パンタグラフから
の交流電力を降圧する主変圧器と、パンタグラフと主変
圧器の一次巻線との間に挿入された遮断器と、主変圧器
の二次巻線に入力側が接続された、中性点クランプ方式
で構成された交流−直流変換用の２相ブリッジ回路と、
中性点クランプ方式で構成された直流−交流変換用の３
相ブリッジ回路と、２相ブリッジ回路の出力側と３相ブ
リッジ回路の入力側とを接続する直流リンク部と、直流
リンク部にその正極と中性点との間、中性点と負極との
間それぞれに接続された１対のフィルタコンデンサと、
リアクトル、抵抗器及びサイリスタを直列に接続した回
路から成り、直流リンク部に１対のフィルタコンデンサ
と並列に接続された当該フィルタコンデンサの電荷を放
電させるための放電回路と、リアクトル及びサイリスタ
を直列に接続した回路から成り、直流リンク部にその正
極と中性点との間、中性点と負極との間それぞれに接続
された１対の急速放電回路と、２相ブリッジ回路又は３
相ブリッジ回路の短絡事故の発生を検出する短絡事故検
出手段と、短絡事故検出手段が短絡事故の発生を検出し
た時に放電回路のサイリスタを点弧させる放電制御手段
と、短絡事故検出手段が短絡事故の発生を検出した時に
急速放電回路のサイリスタを点弧させると共に遮断器の
遮断動作を行わせる急速放電制御手段とを備えたもので
ある。
交流電力を集電するパンタグラフと、パンタグラフから
の交流電力を降圧する主変圧器と、パンタグラフと主変
圧器の一次巻線との間に挿入された遮断器と、主変圧器
の二次巻線に入力側が接続された、中性点クランプ方式
で構成された交流−直流変換用の２相ブリッジ回路と、
中性点クランプ方式で構成された直流−交流変換用の３
相ブリッジ回路と、２相ブリッジ回路の出力側と３相ブ
リッジ回路の入力側とを接続する直流リンク部と、直流
リンク部にその正極と中性点との間、中性点と負極との
間それぞれに接続された１対のフィルタコンデンサと、
リアクトル、抵抗器及びサイリスタを直列に接続した回
路から成り、直流リンク部に１対のフィルタコンデンサ
と並列に接続された当該フィルタコンデンサの電荷を放
電させるための放電回路と、リアクトル及びサイリスタ
を直列に接続した回路から成り、直流リンク部にその正
極と中性点との間、中性点と負極との間それぞれに接続
された１対の急速放電回路と、２相ブリッジ回路又は３
相ブリッジ回路の短絡事故の発生を検出する短絡事故検
出手段と、短絡事故検出手段が短絡事故の発生を検出し
た時に放電回路のサイリスタを点弧させる放電制御手段
と、短絡事故検出手段が短絡事故の発生を検出した時に
急速放電回路のサイリスタを点弧させると共に遮断器の
遮断動作を行わせる急速放電制御手段とを備えたもので
ある。
【００１５】
【作用】請求項１の発明の電力変換装置では、２相ブリ
ッジ回路又は３相ブリッジ回路のいずれかのスイッチン
グ素子に短絡破壊が発生した時には短絡事故検出手段に
よってその短絡破壊を検出し、放電回路のサイリスタと
急速放電回路のサイリスタそれぞれを点弧させ、また遮
断器の遮断動作を行わせる。これによって、抵抗器がな
く、したがって時定数が放電回路よりも短い急速放電回
路によって短絡電流を吸収してフィルタコンデンサに充
電させないうちに電力変換装置を停止させることができ
る。
ッジ回路又は３相ブリッジ回路のいずれかのスイッチン
グ素子に短絡破壊が発生した時には短絡事故検出手段に
よってその短絡破壊を検出し、放電回路のサイリスタと
急速放電回路のサイリスタそれぞれを点弧させ、また遮
断器の遮断動作を行わせる。これによって、抵抗器がな
く、したがって時定数が放電回路よりも短い急速放電回
路によって短絡電流を吸収してフィルタコンデンサに充
電させないうちに電力変換装置を停止させることができ
る。
【００１６】したがって、スイッチング素子のいずれか
に短絡破壊が発生し、上下いずれか一方のフィルタコン
デンサが短絡された場合でも、他方のフィルタコンデン
サが直流リンク電圧まで上昇することがないように保護
することができ、このため、フィルタコンデンサとして
定格電圧を直流リンク電圧よりもずっと低い耐圧のもの
を使用することができるようになり、フィルタコンデン
サの容積を縮小することができる。
に短絡破壊が発生し、上下いずれか一方のフィルタコン
デンサが短絡された場合でも、他方のフィルタコンデン
サが直流リンク電圧まで上昇することがないように保護
することができ、このため、フィルタコンデンサとして
定格電圧を直流リンク電圧よりもずっと低い耐圧のもの
を使用することができるようになり、フィルタコンデン
サの容積を縮小することができる。
【００１７】請求項２の発明の電力変換装置では、２相
ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路のいずれかのスイッ
チング素子に短絡破壊が発生した時には短絡事故検出手
段によってその短絡破壊を検出し、急速放電回路のサイ
リスタそれぞれを点弧させ、また遮断器の遮断動作を行
わせる。これによって、時定数が短い急速放電回路によ
って短絡電流を吸収してフィルタコンデンサに充電させ
ないうちに電力変換装置を停止させることができる。
ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路のいずれかのスイッ
チング素子に短絡破壊が発生した時には短絡事故検出手
段によってその短絡破壊を検出し、急速放電回路のサイ
リスタそれぞれを点弧させ、また遮断器の遮断動作を行
わせる。これによって、時定数が短い急速放電回路によ
って短絡電流を吸収してフィルタコンデンサに充電させ
ないうちに電力変換装置を停止させることができる。
【００１８】したがって、スイッチング素子のいずれか
に短絡破壊が発生し、上下いずれか一方のフィルタコン
デンサが短絡された場合でも、他方のフィルタコンデン
サが直流リンク電圧まで上昇することがないように保護
することができ、このため、フィルタコンデンサとして
定格電圧を直流リンク電圧よりもずっと低い耐圧のもの
を使用することができるようになり、フィルタコンデン
サの容積を縮小することができる。
に短絡破壊が発生し、上下いずれか一方のフィルタコン
デンサが短絡された場合でも、他方のフィルタコンデン
サが直流リンク電圧まで上昇することがないように保護
することができ、このため、フィルタコンデンサとして
定格電圧を直流リンク電圧よりもずっと低い耐圧のもの
を使用することができるようになり、フィルタコンデン
サの容積を縮小することができる。
【００１９】請求項３の発明の電力変換装置では、２相
ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路のいずれかのスイッ
チング素子に短絡破壊が発生した時には短絡事故検出手
段によってその短絡破壊を検出し、放電回路のサイリス
タと急速放電回路の２つのサイリスタそれぞれを点弧さ
せ、また遮断器の遮断動作を行わせる。これによって、
抵抗器がなく、したがって時定数が短い急速放電回路に
よって短絡電流を吸収してフィルタコンデンサに充電さ
せないうちに電力変換装置を停止させることができる。
ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路のいずれかのスイッ
チング素子に短絡破壊が発生した時には短絡事故検出手
段によってその短絡破壊を検出し、放電回路のサイリス
タと急速放電回路の２つのサイリスタそれぞれを点弧さ
せ、また遮断器の遮断動作を行わせる。これによって、
抵抗器がなく、したがって時定数が短い急速放電回路に
よって短絡電流を吸収してフィルタコンデンサに充電さ
せないうちに電力変換装置を停止させることができる。
【００２０】したがって、スイッチング素子のいずれか
に短絡破壊が発生し、上下いずれか一方のフィルタコン
デンサが短絡された場合でも、他方のフィルタコンデン
サが直流リンク電圧まで上昇することがないように保護
することができ、このため、フィルタコンデンサとして
定格電圧を直流リンク電圧よりもずっと低い耐圧のもの
を使用することができるようになり、フィルタコンデン
サの容積を縮小することができる。
に短絡破壊が発生し、上下いずれか一方のフィルタコン
デンサが短絡された場合でも、他方のフィルタコンデン
サが直流リンク電圧まで上昇することがないように保護
することができ、このため、フィルタコンデンサとして
定格電圧を直流リンク電圧よりもずっと低い耐圧のもの
を使用することができるようになり、フィルタコンデン
サの容積を縮小することができる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説す
る。図１は請求項１の発明の一実施例の回路構成を示し
ており、パンタグラフ１は真空遮断器２を経て主変圧器
４の一次巻線３に接続され、一次巻線３の他方の端子は
車輪５のアースブラシに接続されている。主変圧器４の
二次巻線６は接触器７を経てＩＧＢＴ１１ａ〜１１ｈ及
びクランプダイオード１２ａ〜１２ｄから構成される中
性点クランプ方式の交流−直流変換用の２相ブリッジ回
路１０の交流入力端子に接続されている。８は主変圧器
４の三次巻線である。
る。図１は請求項１の発明の一実施例の回路構成を示し
ており、パンタグラフ１は真空遮断器２を経て主変圧器
４の一次巻線３に接続され、一次巻線３の他方の端子は
車輪５のアースブラシに接続されている。主変圧器４の
二次巻線６は接触器７を経てＩＧＢＴ１１ａ〜１１ｈ及
びクランプダイオード１２ａ〜１２ｄから構成される中
性点クランプ方式の交流−直流変換用の２相ブリッジ回
路１０の交流入力端子に接続されている。８は主変圧器
４の三次巻線である。
【００２２】中性点クランプ方式の２相ブリッジ回路１
０の直流出力端子は直流リンク部２０を介して同じくＩ
ＧＢＴ及びクランプダイオードから構成される中性点ク
ランプ方式の３相ブリッジ回路３０の直流入力端子に接
続されている。３相ブリッジ回路３０の出力端子は誘導
電動機４０に接続されている。
０の直流出力端子は直流リンク部２０を介して同じくＩ
ＧＢＴ及びクランプダイオードから構成される中性点ク
ランプ方式の３相ブリッジ回路３０の直流入力端子に接
続されている。３相ブリッジ回路３０の出力端子は誘導
電動機４０に接続されている。
【００２３】直流リンク部２０には１対のフィルタコン
デンサ２１ａ，２１ｂが直列に接続され、これらのフィ
ルタコンデンサ２１ａ，２１ｂの接続点は２相ブリッジ
回路１０の中性点及び３相ブリッジ回路３０の中性点と
結線されている。フィルタコンデンサ２１ａ，２１ｂそ
れぞれには逆圧防止ダイオード２３ａ，２３ｂが並列接
続されている。また直流リンク部２０からフィルタコン
デンサ２１ａ，２１ｂに至る経路にはフィルタコンデン
サ２１ａ，２１ｂそれぞれに流れる電流を検出するため
に電流検出器２２ａ，２２ｂが設置されている。
デンサ２１ａ，２１ｂが直列に接続され、これらのフィ
ルタコンデンサ２１ａ，２１ｂの接続点は２相ブリッジ
回路１０の中性点及び３相ブリッジ回路３０の中性点と
結線されている。フィルタコンデンサ２１ａ，２１ｂそ
れぞれには逆圧防止ダイオード２３ａ，２３ｂが並列接
続されている。また直流リンク部２０からフィルタコン
デンサ２１ａ，２１ｂに至る経路にはフィルタコンデン
サ２１ａ，２１ｂそれぞれに流れる電流を検出するため
に電流検出器２２ａ，２２ｂが設置されている。
【００２４】直流リンク部２０にはまた、放電回路を構
成するリアクトル２４、抵抗器２５及びサイリスタ２６
が直列に接続された回路がフィルタコンデンサ２１ａ，
２１ｂと並列に接続されており、さらにこの発明の特徴
となる、急速放電回路を構成するリアクトル２７とサイ
リスタ２８が直列に接続された回路が放電回路と並列に
接続されている。
成するリアクトル２４、抵抗器２５及びサイリスタ２６
が直列に接続された回路がフィルタコンデンサ２１ａ，
２１ｂと並列に接続されており、さらにこの発明の特徴
となる、急速放電回路を構成するリアクトル２７とサイ
リスタ２８が直列に接続された回路が放電回路と並列に
接続されている。
【００２５】この実施例の電力変換装置は、２相ブリッ
ジ回路１０のＩＧＢＴのゲート制御を行うために交直変
換制御回路５０を備え、また３相ブリッジ回路３０のＩ
ＧＢＴのゲート制御を行うために直交変換制御回路６０
を備えている。さらにフィルタコンデンサ２１ａ，２１
ｂそれぞれに流れる電流を電流検出器２２ａ，２２ｂそ
れぞれで監視し、基準値以上の電流を検出する時にフィ
ルタコンデンサ２１ａ，２１ｂの電荷を放電させる放電
動作を行わせるために放電回路のサイリスタ２６を点弧
する働きをなす放電制御回路７０と、同じ電流検出器２
２ａ，２２ｂの電流検出値を監視し、基準値以上の電流
を検出する時に急速放電回路のサイリスタ２８を点弧す
る働きをなす急速放電制御回路８０−１を備えている。
ジ回路１０のＩＧＢＴのゲート制御を行うために交直変
換制御回路５０を備え、また３相ブリッジ回路３０のＩ
ＧＢＴのゲート制御を行うために直交変換制御回路６０
を備えている。さらにフィルタコンデンサ２１ａ，２１
ｂそれぞれに流れる電流を電流検出器２２ａ，２２ｂそ
れぞれで監視し、基準値以上の電流を検出する時にフィ
ルタコンデンサ２１ａ，２１ｂの電荷を放電させる放電
動作を行わせるために放電回路のサイリスタ２６を点弧
する働きをなす放電制御回路７０と、同じ電流検出器２
２ａ，２２ｂの電流検出値を監視し、基準値以上の電流
を検出する時に急速放電回路のサイリスタ２８を点弧す
る働きをなす急速放電制御回路８０−１を備えている。
【００２６】次に、上記構成の電力変換装置の保護動作
について説明する。車両の力行時にはパンタグラフ１か
ら真空遮断器２を経て取り入れられた交流電力が主変圧
器４の一次巻線３を励磁し、主変圧器４の二次巻線６に
降圧された交流電力が得られる。この交流電力は交直変
換制御回路５０のゲート制御作用により２相ブリッジ回
路１０で交流−直流変換され、フィルタコンデンサ２１
ａ，２１ｂの両端に直流電力が得られる。この直流電力
はさらに、直交変換制御回路６０のゲート制御作用によ
り３相ブリッジ回路３０で直流−交流変換され、誘導電
動機４０に３相交流として供給される。
について説明する。車両の力行時にはパンタグラフ１か
ら真空遮断器２を経て取り入れられた交流電力が主変圧
器４の一次巻線３を励磁し、主変圧器４の二次巻線６に
降圧された交流電力が得られる。この交流電力は交直変
換制御回路５０のゲート制御作用により２相ブリッジ回
路１０で交流−直流変換され、フィルタコンデンサ２１
ａ，２１ｂの両端に直流電力が得られる。この直流電力
はさらに、直交変換制御回路６０のゲート制御作用によ
り３相ブリッジ回路３０で直流−交流変換され、誘導電
動機４０に３相交流として供給される。
【００２７】車両のブレーキ時には誘導電動機４０が誘
導発電機として動作し、３相ブリッジ回路３０の作用で
直流リンク部２０に直流電力が得られ、さらに２相ブリ
ッジ回路１０の作用で交流に変換されて主変圧器４の二
次巻線６を励磁し、主変圧器４の一次巻線３より架線に
回生される。
導発電機として動作し、３相ブリッジ回路３０の作用で
直流リンク部２０に直流電力が得られ、さらに２相ブリ
ッジ回路１０の作用で交流に変換されて主変圧器４の二
次巻線６を励磁し、主変圧器４の一次巻線３より架線に
回生される。
【００２８】何らかの原因で架線電圧あるいは負荷が急
変して直流リンク部２０の電圧が規定値よりも上昇する
と、ＩＧＢＴ及びフィルタコンデンサの保護のため、交
直変換制御回路５０、直交変換制御回路６０の働きによ
って２相ブリッジ回路１０、３相ブリッジ回路３０それ
ぞれのＩＧＢＴを一斉にゲートオフすると共に放電制御
回路７０の働きによって直流リンク部２０の放電回路を
構成するサイリスタ２６を点弧し、また接触器７を開放
する。
変して直流リンク部２０の電圧が規定値よりも上昇する
と、ＩＧＢＴ及びフィルタコンデンサの保護のため、交
直変換制御回路５０、直交変換制御回路６０の働きによ
って２相ブリッジ回路１０、３相ブリッジ回路３０それ
ぞれのＩＧＢＴを一斉にゲートオフすると共に放電制御
回路７０の働きによって直流リンク部２０の放電回路を
構成するサイリスタ２６を点弧し、また接触器７を開放
する。
【００２９】放電回路の放電抵抗器２５の抵抗値は、サ
イリスタ２６が点弧している時、二次巻線６の電圧が２
相ブリッジ回路１０のフリーホイールダイオードを通っ
て抵抗器２５に印加された状態で流れる電流が接触器７
の遮断可能電流を上回らないように選択される。その理
由は、主変圧器４には三次巻線８が備えられており、補
機の電力を三次巻線８から得ているために、架線電圧の
急変や負荷急変などの通常起こり得る現象に対しては接
触器７の開放で対処し、真空遮断器２を開放していたず
らに補機の停電を招くことがないようにするためであ
る。このため、急速放電回路を設けていなければ（つま
り、従来回路のままであれば）、フィルタコンデンサ２
１ａ，２１ｂのキャパシタンスと抵抗器２５の抵抗値で
決まる放電の時定数は通常、数１０msec程度になり、し
たがって、この電力変換装置が回生動作中に、例えば２
相ブリッジ回路１０のＩＧＢＴ１１ａが短絡破壊した場
合、ＩＧＢＴ１１ｂ，１１ｃが点弧した瞬間にフィルタ
コンデンサ２１ａが短絡されてしまい、このＩＧＢＴ全
てに一斉ゲートオフを行い、サイリスタ２６を点弧させ
たとしても誘導電動機４０の残磁のためにフィルタコン
デンサ２１ｂは本来の電流リンク電圧近くまで充電され
てしまう。
イリスタ２６が点弧している時、二次巻線６の電圧が２
相ブリッジ回路１０のフリーホイールダイオードを通っ
て抵抗器２５に印加された状態で流れる電流が接触器７
の遮断可能電流を上回らないように選択される。その理
由は、主変圧器４には三次巻線８が備えられており、補
機の電力を三次巻線８から得ているために、架線電圧の
急変や負荷急変などの通常起こり得る現象に対しては接
触器７の開放で対処し、真空遮断器２を開放していたず
らに補機の停電を招くことがないようにするためであ
る。このため、急速放電回路を設けていなければ（つま
り、従来回路のままであれば）、フィルタコンデンサ２
１ａ，２１ｂのキャパシタンスと抵抗器２５の抵抗値で
決まる放電の時定数は通常、数１０msec程度になり、し
たがって、この電力変換装置が回生動作中に、例えば２
相ブリッジ回路１０のＩＧＢＴ１１ａが短絡破壊した場
合、ＩＧＢＴ１１ｂ，１１ｃが点弧した瞬間にフィルタ
コンデンサ２１ａが短絡されてしまい、このＩＧＢＴ全
てに一斉ゲートオフを行い、サイリスタ２６を点弧させ
たとしても誘導電動機４０の残磁のためにフィルタコン
デンサ２１ｂは本来の電流リンク電圧近くまで充電され
てしまう。
【００３０】しかしながら、この実施例では急速放電回
路を設けることにより、上記の短絡事故が発生した場
合、急速放電制御回路８０−１の働きにより、ＩＧＢＴ
１１ａ，１１ｂ，１１ｃによってフィルタコンデンサ２
１ａが短絡されたことをフィルタコンデンサの放電電流
によって電流検出器２２ａが検出した時、急速放電回路
のサイリスタ２８を点弧し、フィルタコンデンサ２１
ａ，２１ｂを一括して短絡すると共に、真空遮断器２を
開放する。この場合、リアクトル２７とサイリスタ２８
から成る急速放電回路の時定数は、従来からのリアクト
ル２４、抵抗器２５、サイリスタ２６から成る放電回路
の時定数に比べて抵抗器がない分だけ十分小さいため、
サイリスタ２８の点弧によりフィルタコンデンサ２１ｂ
を充電させることなく電力変換装置を停止させることが
でき、したがって、フィルタコンデンサ２１ａ，２１ｂ
に本来の直流リンク電圧相当の定格電圧のものを用いな
くても、その１／２程度の定格電圧のものを用いても過
電圧が印加されることがないようになる。
路を設けることにより、上記の短絡事故が発生した場
合、急速放電制御回路８０−１の働きにより、ＩＧＢＴ
１１ａ，１１ｂ，１１ｃによってフィルタコンデンサ２
１ａが短絡されたことをフィルタコンデンサの放電電流
によって電流検出器２２ａが検出した時、急速放電回路
のサイリスタ２８を点弧し、フィルタコンデンサ２１
ａ，２１ｂを一括して短絡すると共に、真空遮断器２を
開放する。この場合、リアクトル２７とサイリスタ２８
から成る急速放電回路の時定数は、従来からのリアクト
ル２４、抵抗器２５、サイリスタ２６から成る放電回路
の時定数に比べて抵抗器がない分だけ十分小さいため、
サイリスタ２８の点弧によりフィルタコンデンサ２１ｂ
を充電させることなく電力変換装置を停止させることが
でき、したがって、フィルタコンデンサ２１ａ，２１ｂ
に本来の直流リンク電圧相当の定格電圧のものを用いな
くても、その１／２程度の定格電圧のものを用いても過
電圧が印加されることがないようになる。
【００３１】このようにしてフィルタコンデンサに定格
電圧の小さいものを使用することができるために、従来
ＩＧＢＴをスイッチング素子として用いた場合に有利で
あった磁歪音の減少と共に、機器容積の縮小が図れるこ
とになる。
電圧の小さいものを使用することができるために、従来
ＩＧＢＴをスイッチング素子として用いた場合に有利で
あった磁歪音の減少と共に、機器容積の縮小が図れるこ
とになる。
【００３２】なお、上記の放電回路と急速放電回路の保
護動作は、３相ブリッジ回路３０側のいずれかのＩＧＢ
Ｔについて短絡破壊が発生した場合にも作用する。
護動作は、３相ブリッジ回路３０側のいずれかのＩＧＢ
Ｔについて短絡破壊が発生した場合にも作用する。
【００３３】次に、本発明の請求項２及び請求項３の発
明の共通する実施例を図２に基づいて説明する。この第
２の実施例の特徴は、直流リンク部２０の正極と中性点
との間、中性点と負極との間それぞれに接続されたフィ
ルタコンデンサ２１ａ，２１ｂ各々と並列になるよう
に、上下にリアクトル２７ａとサイリスタ２８ａ、また
リアクトル２７ｂとサイリスタ２８ｂを直列に接続して
成る急速放電回路を接続し、また図２において上側（正
極と中性点との間）の電流検出器２２ａが過電流を検出
する時には急速放電回路の下側（中性点と負極との間）
に接続されているサイリスタ２８ｂを点弧し、逆に下側
の電流検出器２２ｂが過電流を検出する時には急速放電
回路の上側に接続されているサイリスタ２８ａを点弧す
る急速放電制御回路８０−２を備えた点にあり、その他
の構成は図１に示した第１の実施例と共通する。
明の共通する実施例を図２に基づいて説明する。この第
２の実施例の特徴は、直流リンク部２０の正極と中性点
との間、中性点と負極との間それぞれに接続されたフィ
ルタコンデンサ２１ａ，２１ｂ各々と並列になるよう
に、上下にリアクトル２７ａとサイリスタ２８ａ、また
リアクトル２７ｂとサイリスタ２８ｂを直列に接続して
成る急速放電回路を接続し、また図２において上側（正
極と中性点との間）の電流検出器２２ａが過電流を検出
する時には急速放電回路の下側（中性点と負極との間）
に接続されているサイリスタ２８ｂを点弧し、逆に下側
の電流検出器２２ｂが過電流を検出する時には急速放電
回路の上側に接続されているサイリスタ２８ａを点弧す
る急速放電制御回路８０−２を備えた点にあり、その他
の構成は図１に示した第１の実施例と共通する。
【００３４】上記構成の第２の実施例の電力変換装置の
場合、何らかの原因で架線電圧あるいは負荷が急変して
直流リンク部２０の電圧が規定値よりも上昇すると、Ｉ
ＧＢＴ及びフィルタコンデンサの保護のため、交直変換
制御回路５０、直交変換制御回路６０の働きによって２
相ブリッジ回路１０、３相ブリッジ回路３０それぞれの
ＩＧＢＴを一斉にゲートオフすると共に放電制御回路７
０の働きによって直流リンク部２０の放電回路を構成す
るサイリスタ２６を点弧し、また接触器７を開放する。
場合、何らかの原因で架線電圧あるいは負荷が急変して
直流リンク部２０の電圧が規定値よりも上昇すると、Ｉ
ＧＢＴ及びフィルタコンデンサの保護のため、交直変換
制御回路５０、直交変換制御回路６０の働きによって２
相ブリッジ回路１０、３相ブリッジ回路３０それぞれの
ＩＧＢＴを一斉にゲートオフすると共に放電制御回路７
０の働きによって直流リンク部２０の放電回路を構成す
るサイリスタ２６を点弧し、また接触器７を開放する。
【００３５】また電力変換装置が回生動作中に、２相ブ
リッジ回路１０の上側のＩＧＢＴの１つ、例えばＩＧＢ
Ｔ１１ａが短絡破壊した場合、ＩＧＢＴ１１ｂ，１１ｃ
が点弧した瞬間にフィルタコンデンサ２１ａが短絡され
てしまうが、急速放電制御回路８０−２の働きにより、
ＩＧＢＴ１１ａ，１１ｂ，１１ｃによってフィルタコン
デンサ２１ａが短絡されたことをフィルタコンデンサの
放電電流によって電流検出器２２ａが検出した時に急速
放電回路のサイリスタ２８ｂを点弧し、フィルタコンデ
ンサ２１ｂを短絡すると共に、真空遮断器２を開放す
る。この場合、リアクトル２７ｂとサイリスタ２８ｂか
ら成る急速放電回路の時定数は、従来からのリアクトル
２４、抵抗器２５、サイリスタ２６から成る放電回路の
時定数に比べて十分小さいため、サイリスタ２８ｂの点
弧によりフィルタコンデンサ２１ｂを充電させることな
く電力変換装置を停止させることができ、したがって、
フィルタコンデンサ２１ｂに本来の直流リンク電圧相当
の定格電圧のものを用いなくても、その１／２程度の定
格電圧のものを用いても過電圧が印加されることがない
ようになる。このことは同様に、２相ブリッジ回路の下
側のＩＧＢＴの１つが短絡破壊した場合にも当てはま
り、急速放電制御回路８０−２の働きにより、フィルタ
コンデンサ２１ｂが短絡されたことをフィルタコンデン
サの放電電流によって電流検出器２２ｂが検出した時に
急速放電回路のサイリスタ２８ａを点弧し、フィルタコ
ンデンサ２１ａを短絡すると共に真空遮断器２を開放す
ることにより、フィルタコンデンサ２１ｂを充電させる
ことなく電力変換装置を停止させることができ、フィル
タコンデンサ２１ａに本来の直流リンク電圧相当の定格
電圧のものを用いなくても、その１／２程度の定格電圧
のものを用いても過電圧が印加されることがないように
なる。
リッジ回路１０の上側のＩＧＢＴの１つ、例えばＩＧＢ
Ｔ１１ａが短絡破壊した場合、ＩＧＢＴ１１ｂ，１１ｃ
が点弧した瞬間にフィルタコンデンサ２１ａが短絡され
てしまうが、急速放電制御回路８０−２の働きにより、
ＩＧＢＴ１１ａ，１１ｂ，１１ｃによってフィルタコン
デンサ２１ａが短絡されたことをフィルタコンデンサの
放電電流によって電流検出器２２ａが検出した時に急速
放電回路のサイリスタ２８ｂを点弧し、フィルタコンデ
ンサ２１ｂを短絡すると共に、真空遮断器２を開放す
る。この場合、リアクトル２７ｂとサイリスタ２８ｂか
ら成る急速放電回路の時定数は、従来からのリアクトル
２４、抵抗器２５、サイリスタ２６から成る放電回路の
時定数に比べて十分小さいため、サイリスタ２８ｂの点
弧によりフィルタコンデンサ２１ｂを充電させることな
く電力変換装置を停止させることができ、したがって、
フィルタコンデンサ２１ｂに本来の直流リンク電圧相当
の定格電圧のものを用いなくても、その１／２程度の定
格電圧のものを用いても過電圧が印加されることがない
ようになる。このことは同様に、２相ブリッジ回路の下
側のＩＧＢＴの１つが短絡破壊した場合にも当てはま
り、急速放電制御回路８０−２の働きにより、フィルタ
コンデンサ２１ｂが短絡されたことをフィルタコンデン
サの放電電流によって電流検出器２２ｂが検出した時に
急速放電回路のサイリスタ２８ａを点弧し、フィルタコ
ンデンサ２１ａを短絡すると共に真空遮断器２を開放す
ることにより、フィルタコンデンサ２１ｂを充電させる
ことなく電力変換装置を停止させることができ、フィル
タコンデンサ２１ａに本来の直流リンク電圧相当の定格
電圧のものを用いなくても、その１／２程度の定格電圧
のものを用いても過電圧が印加されることがないように
なる。
【００３６】このようにしてフィルタコンデンサに定格
電圧の小さいものを使用することができるために、従来
ＩＧＢＴをスイッチング素子として用いた場合に有利で
あった磁歪音の減少と共に、機器容積の縮小が図れるこ
とになる。
電圧の小さいものを使用することができるために、従来
ＩＧＢＴをスイッチング素子として用いた場合に有利で
あった磁歪音の減少と共に、機器容積の縮小が図れるこ
とになる。
【００３７】なお、この実施例においても、上記の放電
回路と急速放電回路の保護動作は、３相ブリッジ回路３
０側のいずれかのＩＧＢＴについて短絡破壊が発生した
場合にも作用する。
回路と急速放電回路の保護動作は、３相ブリッジ回路３
０側のいずれかのＩＧＢＴについて短絡破壊が発生した
場合にも作用する。
【００３８】また、上記の図２に示した第２の実施例に
おいて、従来から備えられているリアクトル２４、抵抗
器２５及びサイリスタ２６で成る放電回路とその制御を
行う放電制御回路７０を省略し、急速放電回路とその制
御回路だけで保護動作させる構成とすることもできる。
おいて、従来から備えられているリアクトル２４、抵抗
器２５及びサイリスタ２６で成る放電回路とその制御を
行う放電制御回路７０を省略し、急速放電回路とその制
御回路だけで保護動作させる構成とすることもできる。
【００３９】
【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
２相ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路のいずれかのス
イッチング素子に短絡破壊が発生した時には短絡事故検
出手段によってその短絡破壊を検出し、放電回路のサイ
リスタと急速放電回路のサイリスタそれぞれを点弧さ
せ、また遮断器の遮断動作を行わせるようにしているの
で、抵抗器がないために時定数が放電回路よりも短い急
速放電回路によってフィルタコンデンサに充電させない
うちに電力変換装置を停止させることができ、したがっ
て、上下いずれのフィルタコンデンサも定格電圧を本来
の直流リンク電圧よりもずっと低い耐圧のものを使用す
ることができるようになり、フィルタコンデンサの容積
を縮小することができる。
２相ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路のいずれかのス
イッチング素子に短絡破壊が発生した時には短絡事故検
出手段によってその短絡破壊を検出し、放電回路のサイ
リスタと急速放電回路のサイリスタそれぞれを点弧さ
せ、また遮断器の遮断動作を行わせるようにしているの
で、抵抗器がないために時定数が放電回路よりも短い急
速放電回路によってフィルタコンデンサに充電させない
うちに電力変換装置を停止させることができ、したがっ
て、上下いずれのフィルタコンデンサも定格電圧を本来
の直流リンク電圧よりもずっと低い耐圧のものを使用す
ることができるようになり、フィルタコンデンサの容積
を縮小することができる。
【００４０】請求項２の発明によれば、２相ブリッジ回
路又は３相ブリッジ回路のいずれかのスイッチング素子
に短絡破壊が発生した時には短絡事故検出手段によって
その短絡破壊を検出し、急速放電回路のサイリスタそれ
ぞれを点弧させ、また遮断器の遮断動作を行わせるよう
にしているので、時定数が短い急速放電回路によってフ
ィルタコンデンサに充電させないうちに電力変換装置を
停止させることができ、したがって、上下いずれのフィ
ルタコンデンサも定格電圧を直流リンク電圧よりもずっ
と低い耐圧のものを使用することができるようになり、
フィルタコンデンサの容積を縮小することができる。
路又は３相ブリッジ回路のいずれかのスイッチング素子
に短絡破壊が発生した時には短絡事故検出手段によって
その短絡破壊を検出し、急速放電回路のサイリスタそれ
ぞれを点弧させ、また遮断器の遮断動作を行わせるよう
にしているので、時定数が短い急速放電回路によってフ
ィルタコンデンサに充電させないうちに電力変換装置を
停止させることができ、したがって、上下いずれのフィ
ルタコンデンサも定格電圧を直流リンク電圧よりもずっ
と低い耐圧のものを使用することができるようになり、
フィルタコンデンサの容積を縮小することができる。
【００４１】請求項３の発明の電力変換装置では、２相
ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路のいずれかのスイッ
チング素子に短絡破壊が発生した時には短絡事故検出手
段によってその短絡破壊を検出し、放電回路のサイリス
タと急速放電回路の２つのサイリスタそれぞれを点弧さ
せ、また遮断器の遮断動作を行わせるようにしているの
で、抵抗器がないために時定数が短い急速放電回路によ
ってフィルタコンデンサに充電させないうちに電力変換
装置を停止させることができ、したがって、上下いずれ
のフィルタコンデンサも定格電圧を直流リンク電圧より
もずっと低い耐圧のものを使用することができるように
なり、フィルタコンデンサの容積を縮小することができ
る。
ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路のいずれかのスイッ
チング素子に短絡破壊が発生した時には短絡事故検出手
段によってその短絡破壊を検出し、放電回路のサイリス
タと急速放電回路の２つのサイリスタそれぞれを点弧さ
せ、また遮断器の遮断動作を行わせるようにしているの
で、抵抗器がないために時定数が短い急速放電回路によ
ってフィルタコンデンサに充電させないうちに電力変換
装置を停止させることができ、したがって、上下いずれ
のフィルタコンデンサも定格電圧を直流リンク電圧より
もずっと低い耐圧のものを使用することができるように
なり、フィルタコンデンサの容積を縮小することができ
る。
【図１】請求項１の発明の一実施例の回路ブロック図。
【図２】請求項２及び請求項３の発明の共通する実施例
の回路ブロック図。
の回路ブロック図。
【図３】従来例の回路ブロック図。
１ パンタグラフ ２ 真空遮断器 ３ 一次巻線 ４ 主変圧器 ５ 車輪 ６ 二次巻線 ７ 接触器 ８ 三次巻線 １０ ２相ブリッジ回路 １１ａ〜１１ｈ ＩＧＢＴ １２ａ〜１２ｄ クランプダイオード ２０ 直流リンク部 ２１ａ，２１ｂ フィルタコンデンサ ２２ａ，２２ｂ 電流検出器 ２３ａ，２３ｂ 逆圧防止ダイオード ２４ リアクトル ２５ 抵抗器 ２６ サイリスタ ２７ リアクトル ２７ａ，２７ｂ リアクトル ２８ サイリスタ ２８ａ，２８ｂ サイリスタ ３０ ３相ブリッジ回路 ４０ 誘導電動機 ５０ 交直変換制御回路 ６０ 直交変換制御回路 ７０ 放電制御回路 ８０−１，８０−２ 急速放電制御回路
Claims (3)
- 【請求項１】 架線の交流電力を集電するパンタグラフ
と、 前記パンタグラフからの交流電力を降圧する主変圧器
と、 前記パンタグラフと主変圧器の一次巻線との間に挿入さ
れた遮断器と、 前記主変圧器の二次巻線に入力側が接続された、中性点
クランプ方式で構成された交流−直流変換用の２相ブリ
ッジ回路と、 中性点クランプ方式で構成された直流−交流変換用の３
相ブリッジ回路と、 前記２相ブリッジ回路の出力側と前記３相ブリッジ回路
の入力側とを接続する直流リンク部と、 前記直流リンク部にその正極側と中性点との間、中性点
と負極との間それぞれに接続された１対のフィルタコン
デンサと、 リアクトル、抵抗器及びサイリスタを直列に接続した回
路から成り、前記直流リンク部に前記１対のフィルタコ
ンデンサと並列に接続された当該フィルタコンデンサの
電荷を放電させるための放電回路と、 リアクトル及びサイリスタを直列に接続した回路から成
り、前記直流リンク部に前記放電回路と並列に接続され
た急速放電回路と、 前記２相ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路の短絡事故
の発生を検出する短絡事故検出手段と、 前記短絡事故検出手段が短絡事故の発生を検出した時に
前記放電回路のサイリスタを点弧させる放電制御手段
と、 前記短絡事故検出手段が短絡事故の発生を検出した時に
前記急速放電回路のサイリスタを点弧させると共に前記
遮断器の遮断動作を行わせる急速放電制御手段とを備え
て成る電力変換装置。 - 【請求項２】 架線の交流電力を集電するパンタグラフ
と、 前記パンタグラフからの交流電力を降圧する主変圧器
と、 前記パンタグラフと主変圧器の一次巻線との間に挿入さ
れた遮断器と、 前記主変圧器の二次巻線に入力側が接続された、中性点
クランプ方式で構成された交流−直流変換用の２相ブリ
ッジ回路と、 中性点クランプ方式で構成された直流−交流変換用の３
相ブリッジ回路と、 前記２相ブリッジ回路の出力側と前記３相ブリッジ回路
の入力側とを接続する直流リンク部と、 前記直流リンク部にその正極と中性点との間、中性点と
負極との間それぞれに接続された１対のフィルタコンデ
ンサと、 リアクトル及びサイリスタを直列に接続した回路から成
り、前記直流リンク部にその正極と中性点との間、中性
点と負極との間それぞれに接続された１対の急速放電回
路と、 前記２相ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路の短絡事故
の発生を検出する短絡事故検出手段と、 前記短絡事故検出手段が短絡事故の発生を検出した時に
前記急速放電回路のサイリスタを点弧させると共に前記
遮断器の遮断動作を行わせる急速放電制御手段とを備え
て成る電力変換装置。 - 【請求項３】 架線の交流電力を集電するパンタグラフ
と、 前記パンタグラフからの交流電力を降圧する主変圧器
と、 前記パンタグラフと主変圧器の一次巻線との間に挿入さ
れた遮断器と、 前記主変圧器の二次巻線に入力側が接続された、中性点
クランプ方式で構成された交流−直流変換用の２相ブリ
ッジ回路と、 中性点クランプ方式で構成された直流−交流変換用の３
相ブリッジ回路と、 前記２相ブリッジ回路の出力側と前記３相ブリッジ回路
の入力側とを接続する直流リンク部と、 前記直流リンク部にその正極と中性点との間、中性点と
負極との間それぞれに接続された１対のフィルタコンデ
ンサと、 リアクトル、抵抗器及びサイリスタを直列に接続した回
路から成り、前記直流リンク部に前記１対のフィルタコ
ンデンサと並列に接続された当該フィルタコンデンサの
電荷を放電させるための放電回路と、 リアクトル及びサイリスタを直列に接続した回路から成
り、前記直流リンク部にその正極と中性点との間、中性
点と負極との間それぞれに接続された１対の急速放電回
路と、 前記２相ブリッジ回路又は３相ブリッジ回路の短絡事故
の発生を検出する短絡事故検出手段と、 前記短絡事故検出手段が短絡事故の発生を検出した時に
前記放電回路のサイリスタを点弧させる放電制御手段
と、 前記短絡事故検出手段が短絡事故の発生を検出した時に
前記急速放電回路のサイリスタを点弧させると共に前記
遮断器の遮断動作を行わせる急速放電制御手段とを備え
て成る電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7113218A JPH08308252A (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7113218A JPH08308252A (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08308252A true JPH08308252A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14606575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7113218A Pending JPH08308252A (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08308252A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU751041B2 (en) * | 1999-06-28 | 2002-08-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | NPC inverter control system |
| EP1398861A1 (de) * | 2002-09-13 | 2004-03-17 | Abb Research Ltd. | Umrichterschaltung sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Umrichterschaltung |
| WO2006016438A1 (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 電気車制御装置 |
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| JP2010011612A (ja) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換装置 |
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| CN107219844A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-09-29 | Tcl空调器(中山)有限公司 | 功率模块开机自检方法、装置及存储介质 |
| US9972997B2 (en) | 2012-08-23 | 2018-05-15 | General Electric Technology Gmbh | Circuit interruption device |
-
1995
- 1995-05-11 JP JP7113218A patent/JPH08308252A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US9134379B2 (en) | 2009-08-10 | 2015-09-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for testing the performance of a vacuum switch of a traction converter |
| JP2013162695A (ja) * | 2012-02-07 | 2013-08-19 | Toshiba Corp | 電気車制御装置 |
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| CN107219844A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-09-29 | Tcl空调器(中山)有限公司 | 功率模块开机自检方法、装置及存储介质 |
| CN107219844B (zh) * | 2017-06-20 | 2020-03-17 | Tcl空调器(中山)有限公司 | 功率模块开机自检方法、装置及存储介质 |
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