JPH08331701A - 電気車制御装置 - Google Patents

電気車制御装置

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JPH08331701A
JPH08331701A JP7321534A JP32153495A JPH08331701A JP H08331701 A JPH08331701 A JP H08331701A JP 7321534 A JP7321534 A JP 7321534A JP 32153495 A JP32153495 A JP 32153495A JP H08331701 A JPH08331701 A JP H08331701A
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Mitsuhiro Numazaki
光浩 沼崎
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 CVCFインバータ故障時において、主電動
機にVVVF交流電力を供給し続けるVVVFインバー
タの状態によらず、常に電気車補助回路へCVCF交流
電力を供給し続ける電気車制御装置を提供することを目
的とする。 【解決手段】 入力側がパンタグラフ1に遮断器2aを
介してそれぞれ接続され出力側が主電動機6a〜6dと
接続されたVVVFインバータ5a〜5dと、入力側が
パンタグラフ1に遮断器2bを介して接続され出力側が
電気車補助回路14と接続されたCVCFインバータ9と
を有し、CVCFインバータ9の動作不能時に、切替部
8により、遮断器2aとVVVFインバータ5dとの
間、および遮断器2bとCVCFインバータ9との間を
開放し、遮断器2bとVVVFインバータ5dとの間を
接続し、この状態にて制御部7により、VVVFインバ
ータ5dからCVCF交流電力を電気車補助回路14に出
力するように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電力をそれぞ
れ可変電圧可変周波数(以下、VVVFという。)の交
流電力に変換して電気車駆動電動機に供給する複数台の
VVVF電力変換器と、直流電力を定電圧定周波数(以
下、CVCFという。)の交流電力に変換して電気車補
助回路に供給するCVCF電力変換器とを有する電気車
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電気車駆動電動機にVVVF交流電力を
供給するVVVF電力変換器を複数台備え、電気車補助
回路にCVCF交流電力を供給するCVCF電力変換器
を1台備えた電気車においては、CVCF電力変換器が
故障した際には電気車補助回路にCVCF交流電力を供
給するようにVVVF電力変換器の1台を制御すること
により、電気車補助回路の負荷である電動空気圧縮機や
バッテリ充電器、冷却用電動送風機などを正常動作さ
せ、電気車の運転を継続するようにしている。この制御
装置としては例えば特開平 3-98401号公報に開示される
ものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平 3-98401号
公報第1図に示される回路図では、複数のVVVF電力
変換器5の前段に遮断器2がそれぞれ設けられている
が、現在複数台のVVVF電力変換器と電源との間には
共通の遮断器を設ける場合が多い。というのは、電気車
駆動電動機を個別に制御するためにVVVF電力変換器
は複数台必要であるが、遮断器は個々に設ける必要は特
になく、又有接点機器であるため、メンテナンスの面か
らみても共通にした方が好ましいためである。図8は電
気車制御装置の構成図である。パンタグラフ1には、遮
断器2およびフィルタリアクトル3a〜3dを介して、
複数台のVVVF電力変換器(以下、VVVFインバー
タという。)5a〜5dの正入力端が接続され、その負
入力端は車輪を通じて接地されている。また、VVVF
インバータ5a〜5dの正、負入力端間にはそれぞれフ
ィルタコンデンサ4が接続され、さらに、出力端には電
気車駆動電動機(以下、主電動機という。)6a〜6d
が接続されている。なお、これらのVVVFインバータ
5a〜5dのうちの所定のVVVFインバータ5dは、
CVCFインバータとしても駆動することができるよう
に制御部7により制御される。制御部7はVVVFイン
バータ5dを構成するスイッチング素子を駆動するため
のインバータ制御共通部(以下、共通部という。)7
a、直流電力をVVVF交流電力に変換するようにスイ
ッチング素子を動作させる駆動信号を生成するVVVF
制御部7b、直流電力をCVCF交流電力に変換するス
イッチング素子を動作させる駆動信号を生成するCVC
F制御部7cおよび後述する切替スイッチ81〜83を制御
する切替部8とで構成されている。
【0004】また、パンタグラフ1には、遮断器2bお
よびフィルタリアクトル3eを介して、CVCF電力変
換器(以下、CVCFインバータという。)9の正入力
端が接続され、その負入力端は車輪を通じて接地されて
いる。また、CVCFインバータ9の正、負入力端間に
はフィルタコンデンサ4が接続され、さらに出力端には
波形フィルタ回路10を介して変圧器11の一次側が接続さ
れている。変圧器11の二次側にはVVVFインバータ5
a〜5dの制御回路、抵抗器等を冷却するための電動送
風機を駆動するための回路等の電気車補助回路14が接続
されている。
【0005】さらに、共通部7aとVVVF制御部7b
及びCVCF制御部7cとの間に切替スイッチ81、VV
VFインバータ5dと主電動機6dとの間に切替スイッ
チ82、及びCVCFインバータ9と波形フィルタ回路10
との間に切替スイッチ83が各々設けられ、これら切替ス
イッチ81〜83は切替部8により制御され連動して動作す
る。
【0006】このように構成された電気車制御装置にお
いて、CVCFインバータ9が故障した場合には切替部
8がこれを検知して、各切替スイッチ81〜83を図示した
状態とは反対側(y端子側)に切替接続する。さらに、
遮断器2bを開放する。すると、CVCFインバータ9
は電気車補助回路14と切り離され、その代わりに、予め
定められた所定のVVVFインバータ5dが主電動機6
dと切り離されて波形フィルタ回路10に接続されると共
に、VVVF制御部7bの代わりにCVCF制御部7c
が共通部7aに切替接続される。従ってVVVFインバ
ータ5dがCVCFインバータとして動作するので、そ
の出力が波形フィルタ回路10を介して変圧器11に供給さ
れる。
【0007】このような状態でのVVVFインバータ5
a〜5cにおいてパンタグラフ1の離線等により過電流
が流れると、保護動作が働くので遮断器2aが開放する
場合がある。又運転台から力行指令オフなどの指令が出
された場合にも、同様に遮断器2aが開放される。する
と電気車補助回路14の電源として動作しているVVVF
インバータ5dも電力供給が遮断されるため、電気車補
助回路14への電力の供給が行えなくなるという問題があ
った。
【0008】また、このように構成された電気車制御装
置において、CVCFインバータ9が故障した場合に
は、CVCFインバータ9は電気車補助回路14と切り離
され、その代わりに、予め定められた所定のVVVFイ
ンバータ5dが主電動機6dと切り離されて波形フィル
タ回路10に接続されることにより、電気車補助回路14は
電力を得ることができるが、電気車の駆動力としては、
主電動機6dの運転能力分だけ減少してしまい、上り坂
等駆動力が必要となったときに十分な性能を得ることが
できないという問題があった。
【0009】そこで本発明は上述した問題点を解決する
ためになされたもので、CVCFインバータ故障時にお
いて主電動機にVVVF交流電力を供給し続けるVVV
Fインバータの状態によらず、常に電気車補助回路へC
VCF交流電力を供給し続ける電気車制御装置を提供す
ることを目的とする。
【0010】また、CVCFインバータ故障時におい
て、電気車の駆動力を低減させず、さらには、電気車補
助回路へCVCF交流電力を供給し続ける電気車制御装
置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために請求項1に記載の発明は、入力側が電源に第1の
遮断器を介して接続され出力側が第1の電気車駆動電動
機と接続され、直流電力を可変電圧可変周波数の交流電
力に変換して第1の電気車駆動電動機に可変電圧可変周
波数の交流電力を供給する第1の可変電圧可変周波数電
力変換器と、入力側が電源に第2の遮断器を介して接続
され出力側が電気車補助回路と接続され、直流電力を定
電圧定周波数の交流電力に変換して電気車補助回路に定
電圧定周波数の交流電力を供給する定電圧定周波数電力
変換器と、入力側が定電圧定周波数電力変換器と並列に
接続され出力側が第2の電気車駆動電動機と接続され、
直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して第
2の電気車駆動電動機に可変電圧可変周波数の交流電力
を供給する第2の可変電圧可変周波数電力変換器とを有
してなる。
【0012】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の発明において、定電圧定周波数電力変換器ある
いは定電圧定周波数電力変換器を制御する定電圧定周波
数制御部が故障した際に、第2の可変電圧可変周波数電
力変換器の出力側を第2の電気車駆動電動機と切り離
し、定電圧定周波数電力変換器の出力側を電気車補助回
路と切り離して、第2の可変電圧可変周波数電力変換器
の出力側を電気車補助回路と接続し、第2の可変電圧可
変周波数電力変換器が直流電力を定電圧定周波数の交流
電力に変換するように制御する制御部とを有してなる。
【0013】請求項3に記載の発明は、入力側が電源に
第1の遮断器を介してそれぞれ接続され出力側がそれぞ
れ電気車駆動電動機と接続され、直流電力を可変電圧可
変周波数の交流電力に変換して電気車駆動電動機に可変
電圧可変周波数の交流電力をそれぞれ供給する複数台の
可変電圧可変周波数電力変換器と、入力側が電源に第2
の遮断器を介して接続され出力側が電気車補助回路と接
続され、直流電力を定電圧定周波数の交流電力に変換し
て電気車補助回路に定電圧定周波数の交流電力を供給す
る定電圧定周波数電力変換器と、この定電圧定周波数電
力変換器あるいは定電圧定周波数電力変換器を制御する
定電圧定周波数制御部が故障した際に、第2の遮断器と
定電圧定周波数電力変換器との間、および第1の遮断器
と複数台の可変電圧可変周波数電力変換器のうちの所定
の1台の可変電圧可変周波数電力変換器との間を開放
し、第2の遮断器と所定の1台の可変電圧可変周波数電
力変換器との間を接続するスイッチ手段とを有してな
る。
【0014】また、請求項4に記載の発明は、請求項3
に記載の発明において、定電圧定周波数電力変換器ある
いは定電圧定周波数電力変換器を制御する定電圧定周波
数制御部が故障した際に、所定の1台の可変電圧可変周
波数電力変換器の出力側を電気車駆動電動機と切り離
し、定電圧定周波数電力変換器の出力側を電気車補助回
路と切り離して、所定の1台の可変電圧可変周波数電力
変換器の出力側を電気車補助回路と接続し、所定の1台
の可変電圧可変周波数電力変換器が直流電力を定電圧定
周波数の交流電力に変換するように制御する制御部とを
有してなる。
【0015】さらに、請求項5に記載の発明のように、
請求項4に記載のスイッチ手段は、第1の遮断器と所定
の1台の可変電圧可変周波数電力変換器との間に設けら
れた第1のスイッチと、第2の遮断器と定電圧定周波数
電力変換器との間に設けられた第2のスイッチと、第2
の遮断器と所定の1台の可変電圧可変周波数電力変換器
との間を接続する接続スイッチとを有してもよい。
【0016】請求項6に記載の発明は、電源に第1の遮
断器を介してそれぞれ接続される複数の第1のフィルタ
回路と、入力側が第1のフィルタ回路にそれぞれ接続さ
れ出力側がそれぞれ電気車駆動電動機と接続され、直流
電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して電気車
駆動電動機に可変電圧可変周波数の交流電力をそれぞれ
供給する複数台の可変電圧可変周波数電力変換器と、電
源に第2の遮断器を介してそれぞれ接続される第2のフ
ィルタ回路と、入力側が第2のフィルタ回路に接続され
出力側が電気車補助回路と接続され、直流電力を定電圧
定周波数の交流電力に変換して電気車補助回路に定電圧
定周波数の交流電力を供給する定電圧定周波数電力変換
器と、この定電圧定周波数電力変換器あるいは定電圧定
周波数電力変換器を制御する定電圧定周波数制御部が故
障した際に、第2の遮断器と第2のフィルタ回路との
間、および第1の遮断器と複数の第1のフィルタ回路の
うち所定の1つのフィルタ回路との間を開放し、第2の
遮断器と所定の1つのフィルタ回路との間を接続するス
イッチ手段とを有してなる。
【0017】また、請求項7に記載の発明は、請求項6
に記載の発明において、定電圧定周波数電力変換器ある
いは定電圧定周波数電力変換器を制御する定電圧定周波
数制御部が故障した際に、所定の1つのフィルタ回路に
接続された可変電圧可変周波数電力変換器の出力側を電
気車駆動電動機と切り離し、定電圧定周波数電力変換器
の出力側を電気車補助回路と切り離して、所定の1つの
フィルタ回路に接続された可変電圧可変周波数電力変換
器の出力側を電気車補助回路と接続し、所定の1つのフ
ィルタ回路に接続された可変電圧可変周波数電力変換器
が直流電力を定電圧定周波数の交流電力に変換するよう
に制御する制御部とを有してなる。
【0018】さらに、請求項8に記載の発明のように、
請求項6に記載のスイッチ手段は、第1の遮断器と所定
の1つのフィルタ回路との間に設けられた第1のスイッ
チと、第2の遮断器と第2のフィルタ回路との間に設け
られた第2のスイッチと、第2の遮断器と所定の1台の
フィルタ回路との間を接続する接続スイッチとを有して
もよい。
【0019】また、請求項9に記載の発明は、直流電力
を第1の交流電力に変換して複数台の電気車駆動電動機
に第1の交流電力をそれぞれ供給する複数台の主電力変
換器と、直流電力を第2の交流電力に変換して電気車補
助回路に第2の交流電力を供給する補助電力変換器と、
補助電力変換器の異常時に、複数台の主電力変換器のう
ちの所定の1台の出力側を電気車駆動電動機と切り離
し、補助電力変換器の出力側を電気車補助回路と切り離
して、所定の1台の主電力変換器の出力側を電気車補助
回路と接続し、切り離された電気車駆動電動機を他の電
気車駆動電動機と並列に接続する制御部とを有してな
る。
【0020】上述した構成により請求項1乃至請求項8
に記載の発明では、定電圧定周波数電力変換器あるいは
定電圧定周波数電力変換器を制御する定電圧定周波数制
御部が故障した際に、制御部によって制御される第2の
可変電圧可変周波数電力変換器又は所定の1台の可変電
圧可変周波数電力変換器には、他の可変電圧可変周波数
電力変換器の入力側に接続される第1の遮断器とは別の
定電圧定周波数電力変換器の入力側に接続される第2の
遮断器を介して直流電力が供給される。従って他の可変
電圧可変周波数電力変換器において第1の遮断器が開放
されるような状態になった場合でも、第2の可変電圧可
変周波数電力変換器又は所定の1台の可変電圧可変周波
数電力変換器には直流電力が供給され続けるので、電気
車補助回路に常に安定した定電圧定周波数の交流電力を
供給することができる。
【0021】又特に請求項6乃至請求項8に記載の発明
では、定電圧定周波数電力変換器あるいは定電圧定周波
数電力変換器を制御する定電圧定周波数制御部が故障し
た際に、第2の遮断器からみたフィルタ定数を通常時と
同一とすることができる。
【0022】また、請求項9に記載の発明では、補助電
力変換器の異常時に、複数台の主電力変換器のうちの所
定の1台の出力側を電気車駆動電動機と切り離し、補助
電力変換器の出力側を電気車補助回路と切り離して、所
定の1台の主電力変換器の出力側を電気車補助回路と接
続し、切り離された電気車駆動電動機を他の電気車駆動
電動機と並列に接続することにより、電気車駆動電動機
の駆動力は保たれることになる。さらには、他の電気車
駆動電動機と並列に接続されることにより、1台の主電
力変換器に少なくとも2台の電気車駆動電動機が接続さ
れる集中制御形の構成となるため、集中制御形の構成の
メリットである粘着力の向上等を図ることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
し詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態を
示す電気車制御装置の構成図である。パンタグラフ1に
は、遮断器2aを介してそれぞれフィルタリアクトル3
a〜3dが接続され、更に複数台のVVVF電力変換器
(以下、VVVFインバータという。)5a〜5dの正
入力端が接続され、その負入力端は車輪を通じて接地さ
れている。また、VVVFインバータ5a〜5dの正、
負入力端間にはそれぞれフィルタコンデンサ4が接続さ
れ、さらに、出力端には電気車駆動電動機(以下、主電
動機という。)6a〜6dが接続されている。なお、こ
れらのVVVFインバータ5a〜5dのうちの所定のV
VVFインバータ5dは、CVCFインバータとしても
駆動することができるように制御部7により制御され
る。制御部7はVVVFインバータ5dを構成するスイ
ッチング素子を駆動するためのインバータ制御共通部
(以下、共通部という。)7a、直流電力をVVVF交
流電力に変換するようにスイッチング素子を動作させる
駆動信号を生成するVVVF制御部7b、直流電力をC
VCF交流電力に変換するようにスイッチング素子を動
作させる駆動信号を生成するCVCF制御部7c及び後
述する切替スイッチ81〜83、スイッチ84,85、接続スイ
ッチ86を制御する切替部8とで構成されている。
【0024】また、パンタグラフ1には、遮断器2bお
よびフィルタリアクトル3eを介して、CVCF電力変
換器(以下、CVCFインバータという。)9の正入力
端が接続され、その負入力端は車輪を通じて接地されて
いる。また、CVCFインバータ9の正、負入力端間に
はフィルタコンデンサ4が接続され、さらに出力端には
波形フィルタ回路10を介して変圧器11の一次側が接続さ
れている。変圧器11の二次側にはVVVFインバータ5
a〜5dの制御回路、抵抗器等を冷却するための電動送
風機を駆動するための回路等の電気車補助回路14が接続
されている。
【0025】さらに、共通部7aとVVVF制御部7b
及びCVCF制御部7cとの間に切替スイッチ81、VV
VFインバータ5dと主電動機6dとの間に切替スイッ
チ82、CVCFインバータ9と波形フィルタ回路10との
間に切替スイッチ83が設けられ、また、遮断器2aとフ
ィルタリアクトル3dとの間にスイッチ84、遮断器2b
とフィルタリアクトル3eとの間にスイッチ85、及び遮
断器2bとフィルタリアクトル3dとを接続する接続ス
イッチが設けられている。これら切替スイッチ81〜83、
スイッチ84,85、及び接続スイッチ86は切替部8により
制御され連動して動作する。
【0026】上述したように構成された第1の実施の形
態の動作を説明する。通常時は、切替部8により切替ス
イッチ81〜83はx端子側に保持され、スイッチ84,85は
共に閉成(以下、ONという。)、接続スイッチ86は開
放(以下、OFFという。)されている。従ってVVV
Fインバータ5a〜5dはそれぞれパンタグラフ1で集
電された直流電力を運転指令に対応したVVVF交流電
力に変換して主電動機6a〜6dに供給する。また、C
VCFインバータ9はパンタグラフ1で集電された直流
電力をCVCF交流電力に変換して電気車補助回路14に
供給する。
【0027】ここで、フィルタリアクトル3a〜3eお
よびフィルタコンデンサ4は、架線電圧のリップル分を
低減させるほか、VVVFインバータ5a〜5d、CV
CFインバータ9から発生する高周波電流をも低減させ
る。また、波形フィルタ回路10はCVCFインバータ9
が出力する波形を正弦波に整形して変圧器11に供給す
る。
【0028】次に、CVCFインバータ9が故障した場
合について説明する。CVCFインバータ9自体または
CVCFインバータ9を制御する図示しないCVCF制
御部の故障により、CVCFインバータ9の出力が零に
なったとすれば、変圧器11の二次側電圧も零となる。こ
のように、CVCFインバータ9が故障した際に、切替
部8がこれを検知して、各切替スイッチ81〜83を図示し
た状態とは反対側(y端子側)に切替接続する。又スイ
ッチ84,85をOFFし更に接続スイッチ86をONする。
【0029】するとCVCFインバータ9は切替スイッ
チ83により電気車補助回路14と切り離される。そして切
替スイッチ82によりVVVFインバータ5dの出力端子
が主電動機6dと切り離され、VVVFインバータ5d
の出力端子が波形フィルタ回路10に接続される。又CV
CFインバータ9はスイッチ85によりパンタグラフ1と
切り離され、VVVFインバータ5dはスイッチ84によ
り遮断器2aと切り離される。そして接続スイッチ86が
ONすることによりVVVFインバータ5dにはパンタ
グラフ1より遮断器2bを介して直流電力が供給される
ことになる。更に切替スイッチ81によりVVVF制御部
7bの代わりにCVCF制御部7cが共通部7aに切替
接続される。CVCF制御部7cは直流電力をCVCF
交流電力に変換するようにVVVFインバータ5dを構
成するスイッチング素子を動作させる駆動信号を生成し
て共通部7aに出力し、共通部7aはスイッチング素子
をこの駆動信号に基づいて駆動させる。従ってVVVF
インバータ5dがCVCFインバータとして動作するの
で、VVVFインバータ5dから出力されるCVCF交
流電力が波形フィルタ回路10、変圧器11を介して電気車
補助回路14に供給される。又VVVFインバータ5dは
遮断器2bを介してパンタグラフ1より直流電力の供給
をうけるので、他のVVVFインバータ5a〜5cにて
過電流が発生したり、その他の理由により遮断器2aが
開放した場合にも、VVVFインバータ5dは電気車補
助回路14にCVCF交流電力を供給し続けることができ
る。VVVFインバータ5dが主電動機6dより切り離
されることにより、複数台の主電動機6a〜6dの全て
を駆動することができなくなるが、電気車補助回路14に
対する電源が常時確立されたことにより、電気車として
運転を継続することが可能となる。
【0030】以上説明したように第1の実施の形態によ
れば、CVCFインバータ9が故障した場合において
も、VVVFインバータ5dから代わりにCVCF電力
を電気車補助回路14に供給することができると共に、他
のVVVFインバータ5a〜5cの動作状態等に影響を
うけることなく、VVVFインバータ5dはCVCF電
力を電気車補助回路14に供給することができる。
【0031】図2は本発明の第2の実施の形態を示す電
気車制御装置の構成図である。本実施の形態ではVVV
Fインバータ5a〜5cは遮断器2a、フィルタリアク
トル3a〜3cを介してそれぞれパンタグラフ1に接続
されているが、VVVFインバータ5dとCVCFイン
バータ9は遮断器2b、フィルタリアクトル3d,3e
を介してそれぞれパンタグラフ1に接続されている。従
って通常時はVVVFインバータ5a〜5cは遮断器2
aを介して直流電力が供給されるのに対し、VVVFイ
ンバータ5d、CVCFインバータ9は遮断器2bを介
して直流電力が供給される。そして、CVCFインバー
タ9又はCVCFインバータ9を制御する制御部が故障
した際には、切替部8が各切替スイッチ81〜83を図示し
た状態とは反対側(y端子側)に切替接続する。従って
VVVFインバータ5dがCVCFインバータとして動
作するので、VVVFインバータ5dから出力されるC
VCF交流電力が波形フィルタ回路10、変圧器11を介し
て電気車補助回路14に供給される。又VVVFインバー
タ5dは遮断器2bを介してパンタクラフ1より直流電
力の供給をうけるので、他のVVVFインバータ5a〜
5cにて過電流が発生したり、その他の理由により遮断
器2aが開放した場合にも、VVVFインバータ5dは
電気車補助回路14にCVCF交流電力を供給し続けるこ
とができる。
【0032】図3は本発明の第3の実施の形態を示す電
気車制御装置の構成図である。本実施の形態ではVVV
Fインバータ15aは遮断器2a、フィルタリアクトル3
aを介してパンタグラフ1に接続され、出力端には複数
台の主電動機6a〜6cが並列に接続されている。又V
VVFインバータ15bは遮断器2a、フィルタリアクト
ル3bを介してパンタグラフ1に接続され、出力端には
主電動機6dが接続されている。その他の構成、動作に
ついては第1の実施の形態と同様である。すなわち本実
施の形態は、主電動機6a〜6cを集中制御するVVV
Fインバータ15aと主電動機6dを個別制御するVVV
Fインバータ15bとを備えたものに適用したものであ
る。本実施の形態でも第1の実施の形態と同様の効果を
得ることができる。
【0033】図4は本発明の第4の実施の形態を示す電
気車制御装置の構成図である。本実施の形態では、VV
VFインバータ15aは遮断器2a、フィルタリアクトル
3aを介してパンタグラフ1に接続され、出力端には複
数台の主電動機6a〜6cが並列に接続されている。又
VVVFインバータ15bとCVCFインバータ9は遮断
器2b、フィルタリアクトル3b,3eを介してそれぞ
れパンダグラフ1に接続されている。その他の構成、動
作については第2の実施の形態と同様である。すなわち
本実施の形態は第3の実施の形態と同様に集中制御型の
VVVFインバータ15aと個別制御型のVVVFインバ
ータ15bとを備えたものに適用したものである。本実施
の形態でも第2の実施の形態と同様の効果を得ることが
できる。
【0034】なお、上述した第3及び第4の実施の形態
では、VVVFインバータ15aの出力端に3台の主電動
機6a〜6cを接続した例を示したが、これに限られ
ず、2台の主電動機を接続し、残りの2台の主電動機を
VVVFインバータ15bの出力端に接続してもよい。こ
の場合VVVFインバータ15bの出力端には2台の主電
動機が接続されるため、CVCFインバータ9の故障時
には2台の主電動機が切替スイッチ82によりVVVFイ
ンバータ15bから切り離されることになる。
【0035】図5は本発明の第5の実施の形態を示す電
気車制御装置の構成図である。本実施の形態では、スイ
ッチ87,88、接続スイッチ89の位置が第1の実施の形態
と異なる他は同一である。つまり、スイッチ87はフィル
タリアクトル3dとVVVFインバータ5dとの間に、
スイッチ88はフィルタリアクトル3eとCVCFインバ
ータ9との間に、接続スイッチ89はフィルタリアクトル
3eとVVVFインバータ5dとの間に設けられてい
る。通常時はスイッチ87,88がONされ接続スイッチ89
はOFFされているが、CVCFインバータ9又はCV
CFインバータ9を制御する制御部が故障した際には、
スイッチ87,88はOFFされ接続スイッチ89はONされ
る。従ってCVCFインバータ9が故障した際には、V
VVFインバータ5dは遮断器2b、フィルタリアクト
ル3eを介してパンダグラフ1より直流電力の供給をう
ける。本実施の形態においては、VVVFインバータ5
a〜5d及び、CVCFインバータ9の各々のフィルタ
コンデンサ4の定数を同一値にしておくことにより、C
VCFインバータ9の故障時に遮断器2bよりみたVV
VFインバータ5d側のフィルタ定数が通常時のCVC
Fインバータ9の接続時と同一となる。このため、VV
VFインバータ5dがCVCF交流電力を電気車補助回
路に供給している際の電車線に対する高調波の低減効果
を通常時と同じにすることができる。 図6は本発明の
第6の実施の形態を示す電気車制御装置の構成図であ
る。本実施の形態では個々のVVVFインバータ5a〜
5dの直流入力端を開放するスイッチ84a〜84dが設け
られている。これらスイッチ84a〜84dは通常時はON
である。万一VVVFインバータ5a〜5dが故障など
の理由により動作できなくなった時に、故障したVVV
Fインバータをこれに対応したスイッチをOFFするこ
とにより切り離し、残りのVVVFインバータにより正
常動作をさせる。このようなシステムでは、VVVFイ
ンバータ5dの故障時に切り離すスイッチ84dをCVC
Fインバータ9の故障時にVVVFインバータ5dを遮
断器2aより切り離すスイッチとして兼用することがで
きる。
【0036】図7は本発明の第7の実施の形態を示す電
気車制御装置の構成図である。本実施の形態では第1の
実施の形態に加えて、主電動機6dを主電動機6cと並
列に接続する接続スイッチ90を設けた構成となってい
る。この接続スイッチ90は制御部7からの制御指令によ
り切替スイッチ82と共に連動してONされるものであ
る。このようなシステムでは、CVCFインバータ9の
故障時に、各切替スイッチ81〜83を図示した状態とは反
対側(y端子側)に切替接続する。又スイッチ84,85を
OFFし更に接続スイッチ86をONする。さらには、接
続スイッチ90がONされる。すると、VVVFインバ−
タ5dの出力側が主電動機6dと切り離され、CVCF
インバ−タ9の出力側が電気車補助回路14と切り離され
る。そして、VVVFインバ−タ9の出力側が電気車補
助回路と接続され、切り離された主電動機6dは他の主
電動機6cと並列に接続されることにより、主電動機6
dの駆動力は保たれることになる。さらには、主電動機
6cと並列に接続されることにより、1台のVVVFイ
ンバ−タ5cに2台の主電動機6c,6dが接続される
集中制御形の構成となるため、集中制御形の構成のメリ
ットである粘着力の向上等を図ることができる。尚、本
実施の形態では、第1の実施の形態を応用した形を示し
たが、他の実施の形態に適用した時も同様の効果を得る
ことができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように請求項1乃至請求項
8に記載の発明では、CVCFインバータがCVCF交
流電力を電気車補助回路に供給できなくなった場合に
も、主電動機にVVVF交流電力を供給しているVVV
Fインバータのうち所定の1台から、他のVVVFイン
バータの動作状態によらず安定したCVCF交流電力を
供給し続けることができる。
【0038】また、請求項9に記載の発明では、CVC
FインバータがCVCF交流電力を電気車補助回路に供
給できなくなった場合にも、VVVFインバ−タの出力
側が電気車補助回路と接続され、切り離された主電動機
は他の主電動機と並列に接続されることにより、主電動
機の駆動力は保たれることになる。さらには、他の主電
動機と並列に接続されることにより、1台のVVVFイ
ンバ−タに少なくとも2台の主電動機が接続される集中
制御形の構成となるため、集中制御形の構成のメリット
である粘着力の向上等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す電気車制御装
置の構成図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態を示す電気車制御装
置の構成図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態を示す電気車制御装
置の構成図である。
【図4】本発明の第4の実施の形態を示す電気車制御装
置の構成図である。
【図5】本発明の第5の実施の形態を示す電気車制御装
置の構成図である。
【図6】本発明の第6の実施の形態を示す電気車制御装
置の構成図である。
【図7】本発明の第7の実施の形態を示す電気車制御装
置の構成図である。
【図8】従来の電気車制御装置の構成図である。
【符号の説明】
2a,2b 遮断器 3a,3b,3c,3d,3e フィルタリアクトル 4 コンデンサ 5a,5b,5c,5d,15a,15b VVVFインバ
ータ 6a,6b,6c,6d 主電動機 7 制御部 81,82,83 切替スイッチ 84,85,87,88 スイッチ 86,89,90 接続スイッチ 9 CVCFインバータ 14 電気車補助回路

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力側が電源に第1の遮断器を介して接
    続され出力側が第1の電気車駆動電動機と接続され、直
    流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して前記
    第1の電気車駆動電動機に前記可変電圧可変周波数の交
    流電力を供給する第1の可変電圧可変周波数電力変換器
    と、 入力側が前記電源に第2の遮断器を介して接続され出力
    側が電気車補助回路と接続され、前記直流電力を定電圧
    定周波数の交流電力に変換して前記電気車補助回路に前
    記定電圧定周波数の交流電力を供給する定電圧定周波数
    電力変換器と、 入力側が前記定電圧定周波数電力変換器と並列に接続さ
    れ出力側が第2の電気車駆動電動機と接続され、直流電
    力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して前記第2
    の電気車駆動電動機に前記可変電圧可変周波数の交流電
    力を供給する第2の可変電圧可変周波数電力変換器とを
    有する電気車制御装置
  2. 【請求項2】 請求項1記載の電気車制御装置におい
    て、 前記定電圧定周波数電力変換器あるいは前記定電圧定周
    波数電力変換器を制御する定電圧定周波数制御部が故障
    した際に、前記第2の可変電圧可変周波数電力変換器の
    出力側を前記第2の電気車駆動電動機と切り離し、前記
    定電圧定周波数電力変換器の出力側を前記電気車補助回
    路と切り離して、前記第2の可変電圧可変周波数電力変
    換器の出力側を前記電気車補助回路と接続し、前記第2
    の可変電圧可変周波数電力変換器が前記直流電力を定電
    圧定周波数の交流電力に変換するように制御する制御部
    とを有する電気車制御装置。
  3. 【請求項3】 入力側が電源に第1の遮断器を介してそ
    れぞれ接続され出力側がそれぞれ電気車駆動電動機と接
    続され、直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変
    換して前記電気車駆動電動機に前記可変電圧可変周波数
    の交流電力をそれぞれ供給する複数台の可変電圧可変周
    波数電力変換器と、 入力側が前記電源に第2の遮断器を介して接続され出力
    側が電気車補助回路と接続され、前記直流電力を定電圧
    定周波数の交流電力に変換して前記電気車補助回路に前
    記定電圧定周波数の交流電力を供給する定電圧定周波数
    電力変換器と、 この定電圧定周波数電力変換器あるいは前記定電圧定周
    波数電力変換器を制御する定電圧定周波数制御部が故障
    した際に、前記第2の遮断器と前記定電圧定周波数電力
    変換器との間、および前記第1の遮断器と前記複数台の
    可変電圧可変周波数電力変換器のうちの所定の1台の前
    記可変電圧可変周波数電力変換器との間を開放し、前記
    第2の遮断器と前記所定の1台の可変電圧可変周波数電
    力変換器との間を接続するスイッチ手段とを有する電気
    車制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の電気車制御装置におい
    て、 前記定電圧定周波数電力変換器あるいは前記定電圧定周
    波数電力変換器を制御する定電圧定周波数制御部が故障
    した際に、前記所定の1台の可変電圧可変周波数電力変
    換器の出力側を前記電気車駆動電動機と切り離し、前記
    定電圧定周波数電力変換器の出力側を前記電気車補助回
    路と切り離して、前記所定の1台の可変電圧可変周波数
    電力変換器の出力側を前記電気車補助回路と接続し、前
    記所定の1台の可変電圧可変周波数電力変換器が前記直
    流電力を定電圧定周波数の交流電力に変換するように制
    御する制御部とを有する電気車制御装置。
  5. 【請求項5】 請求項3記載の電気車制御装置におい
    て、 前記スイッチ手段は、 前記第1の遮断器と前記所定の1台の可変電圧可変周波
    数電力変換器との間に設けられた第1のスイッチと、 前記第2の遮断器と前記定電圧定周波数電力変換器との
    間に設けられた第2のスイッチと、 前記第2の遮断器と前記所定の1台の可変電圧可変周波
    数電力変換器との間を接続する接続スイッチとを有する
    電気車制御装置。
  6. 【請求項6】 電源に第1の遮断器を介してそれぞれ接
    続される複数の第1のフィルタ回路と、 入力側が前記第1のフィルタ回路にそれぞれ接続され出
    力側がそれぞれ電気車駆動電動機と接続され、直流電力
    を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して前記電気車
    駆動電動機に前記可変電圧可変周波数の交流電力をそれ
    ぞれ供給する複数台の可変電圧可変周波数電力変換器
    と、 前記電源に第2の遮断器を介してそれぞれ接続される第
    2のフィルタ回路と、 入力側が前記第2のフィルタ回路に接続され出力側が電
    気車補助回路と接続され、前記直流電力を定電圧定周波
    数の交流電力に変換して前記電気車補助回路に前記定電
    圧定周波数の交流電力を供給する定電圧定周波数電力変
    換器と、 この定電圧定周波数電力変換器あるいは前記定電圧定周
    波数電力変換器を制御する定電圧定周波数制御部が故障
    した際に、前記第2の遮断器と前記第2のフィルタ回路
    との間、および前記第1の遮断器と前記複数の第1のフ
    ィルタ回路のうち所定の1つのフィルタ回路との間を開
    放し、前記第2の遮断器と前記所定の1つのフィルタ回
    路との間を接続するスイッチ手段とを有する電気車制御
    装置。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の電気車制御装置におい
    て、 前記定電圧定周波数電力変換器あるいは前記定電圧定周
    波数電力変換器を制御する定電圧定周波数制御部が故障
    した際に、前記所定の1つのフィルタ回路に接続された
    前記可変電圧可変周波数電力変換器の出力側を前記電気
    車駆動電動機と切り離し、前記定電圧定周波数電力変換
    器の出力側を前記電気車補助回路と切り離して、前記所
    定の1つのフィルタ回路に接続された前記可変電圧可変
    周波数電力変換器の出力側を前記電気車補助回路と接続
    し、前記所定の1つのフィルタ回路に接続された前記可
    変電圧可変周波数電力変換器が前記直流電力を定電圧定
    周波数の交流電力に変換するように制御する制御部とを
    有する電気車制御装置。
  8. 【請求項8】 請求項6記載の電気車制御装置におい
    て、 前記スイッチ手段は、 前記第1の遮断器と前記所定の1つのフィルタ回路との
    間に設けられた第1のスイッチと、 前記第2の遮断器と前記第2のフィルタ回路との間に設
    けられた第2のスイッチと、 前記第2の遮断器と前記所定の1台のフィルタ回路との
    間を接続する接続スイッチとを有する電気車制御装置。
  9. 【請求項9】直流電力を第1の交流電力に変換して複数
    台の電気車駆動電動機に前記第1の交流電力をそれぞれ
    供給する複数台の主電力変換器と、 直流電力を第2の交流電力に変換して電気車補助回路に
    前記第2の交流電力を供給する補助電力変換器と、 前記補助電力変換器の異常時に、前記複数台の主電力変
    換器のうちの所定の1台の出力側を前記電気車駆動電動
    機と切り離し、前記補助電力変換器の出力側を前記電気
    車補助回路と切り離して、前記所定の1台の主電力変換
    器の出力側を前記電気車補助回路と接続し、前記切り離
    された電気車駆動電動機を他の前記電気車駆動電動機と
    並列に接続する制御部とを有する電気車制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007252083A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Toshiba Corp 電気車の制御装置

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