JPH11308880A - 電力回生インバータの制御装置 - Google Patents
電力回生インバータの制御装置Info
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- JPH11308880A JPH11308880A JP10114539A JP11453998A JPH11308880A JP H11308880 A JPH11308880 A JP H11308880A JP 10114539 A JP10114539 A JP 10114539A JP 11453998 A JP11453998 A JP 11453998A JP H11308880 A JPH11308880 A JP H11308880A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力回生用インバータの高速制御を可能とす
る。 【解決手段】 電気車からの電力を電力系統に回生する
電力回生用インバータ６ｂを制御するに当たり、変圧器
１６を介して得られる直流電圧Ｅｄと、変流器２６を介
して得られる直流電流Ｉｄとを乗算器２７にて乗算する
一方、変圧器２８を介して得られる電力系統の交流電圧
から、実効値演算器２９でその実効値Ｖｓを求め、これ
にゲイン要素３０にて一定のゲインを乗じ、この値で上
記乗算器２７の出力を除算器３１にて除算することで交
流電流指令値Ｉ＊を求め、これに基づきインバータ６ｂ
の電流制御を行なう。
る。 【解決手段】 電気車からの電力を電力系統に回生する
電力回生用インバータ６ｂを制御するに当たり、変圧器
１６を介して得られる直流電圧Ｅｄと、変流器２６を介
して得られる直流電流Ｉｄとを乗算器２７にて乗算する
一方、変圧器２８を介して得られる電力系統の交流電圧
から、実効値演算器２９でその実効値Ｖｓを求め、これ
にゲイン要素３０にて一定のゲインを乗じ、この値で上
記乗算器２７の出力を除算器３１にて除算することで交
流電流指令値Ｉ＊を求め、これに基づきインバータ６ｂ
の電流制御を行なう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電車からの回生
電力を電力系統に回生する電力回生インバータの制御装
置に関する。
電力を電力系統に回生する電力回生インバータの制御装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９に電力回生インバータが設置される
電力系統図を示す。ここでは、直流電車５の電力を電力
系統１から供給するための整流器３、および直流電車５
からの回生電力を電力系統８に回生する電力回生インバ
ータ６が示されている。電力系統１から直流電車５へ電
力を供給する場合、電力系統１から変圧器２を介し整流
器３で交流から直流に変換し、き電線４を介して直流電
車５に直流電力を供給している。直流電車５では図１０
のように、き電線４からの直流電力をパンタグラフ１０
およびコンデンサ１１を介して電力変換器１２をインバ
ータ動作させることで、モータ１３を駆動させる。ま
た、直流電車５が減速する場合は、モータ１３を発電動
作させ、電力変換器１２を整流器動作させ、き電線４に
電力を回生させる（回生ブレーキ）。
電力系統図を示す。ここでは、直流電車５の電力を電力
系統１から供給するための整流器３、および直流電車５
からの回生電力を電力系統８に回生する電力回生インバ
ータ６が示されている。電力系統１から直流電車５へ電
力を供給する場合、電力系統１から変圧器２を介し整流
器３で交流から直流に変換し、き電線４を介して直流電
車５に直流電力を供給している。直流電車５では図１０
のように、き電線４からの直流電力をパンタグラフ１０
およびコンデンサ１１を介して電力変換器１２をインバ
ータ動作させることで、モータ１３を駆動させる。ま
た、直流電車５が減速する場合は、モータ１３を発電動
作させ、電力変換器１２を整流器動作させ、き電線４に
電力を回生させる（回生ブレーキ）。
【０００３】ここで、直流電車５からの回生電力は他の
直流電車に供給されることが多いが、他の直流電車が電
力を必要としない場合は、この回生電力によって直流電
圧が上昇し回生ブレーキ失効となることがあるため、電
力回生インバータ６によって交流に変換し、変圧器７を
介して交流母線（電力系統）８に回生する。図１１に電
力回生インバータの例を示す。同図はサイリスタ１５ａ
〜１５ｆからなる他励式インバータを示す。この他励式
インバータでは、図１３に示すようなＤＣＰＴ（直流変
圧器）１６で検出される直流電圧Ｅｄから、直流電圧設
定器１７で設定されたＥｄ＊を減算器１８で減算した偏
差から、直流電圧調節器２０で制御進み角指令値を演算
することで、回生電力によって上昇する直流電圧を制御
するようにしている。
直流電車に供給されることが多いが、他の直流電車が電
力を必要としない場合は、この回生電力によって直流電
圧が上昇し回生ブレーキ失効となることがあるため、電
力回生インバータ６によって交流に変換し、変圧器７を
介して交流母線（電力系統）８に回生する。図１１に電
力回生インバータの例を示す。同図はサイリスタ１５ａ
〜１５ｆからなる他励式インバータを示す。この他励式
インバータでは、図１３に示すようなＤＣＰＴ（直流変
圧器）１６で検出される直流電圧Ｅｄから、直流電圧設
定器１７で設定されたＥｄ＊を減算器１８で減算した偏
差から、直流電圧調節器２０で制御進み角指令値を演算
することで、回生電力によって上昇する直流電圧を制御
するようにしている。
【０００４】また、最近では自己消弧型半導体素子の大
容量化に伴い、図１１の他励式インバータに代えて図１
２に示すような自励式インバータを用いる傾向にある。
この自励式インバータは、ゲートターンオフサイリスタ
（ＧＴＯ）や絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧ
ＢＴ）のような自己消弧型半導体素子２２ａ〜２２ｆ，
ダイオード２３ａ〜２３ｆおよびコンデンサ２４からな
る。力率１制御が可能で、低次高調波の発生が少なく、
しかも電源擾乱に強いというメリットを有している。こ
の自励式インバータでも、上記他励式インバータと同じ
く図１４に示すように、ＤＣＰＴ１６で検出される直流
電圧Ｅｄから、直流電圧設定器１７で設定されたＥｄ＊
を減算器１８で減算した偏差から、直流電圧調節器２０
で電流指令値を演算することで、回生電力によって上昇
する直流電圧を制御するようにしている。
容量化に伴い、図１１の他励式インバータに代えて図１
２に示すような自励式インバータを用いる傾向にある。
この自励式インバータは、ゲートターンオフサイリスタ
（ＧＴＯ）や絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧ
ＢＴ）のような自己消弧型半導体素子２２ａ〜２２ｆ，
ダイオード２３ａ〜２３ｆおよびコンデンサ２４からな
る。力率１制御が可能で、低次高調波の発生が少なく、
しかも電源擾乱に強いというメリットを有している。こ
の自励式インバータでも、上記他励式インバータと同じ
く図１４に示すように、ＤＣＰＴ１６で検出される直流
電圧Ｅｄから、直流電圧設定器１７で設定されたＥｄ＊
を減算器１８で減算した偏差から、直流電圧調節器２０
で電流指令値を演算することで、回生電力によって上昇
する直流電圧を制御するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１２に示
す自励式インバータで電力回生する場合、直流電車５か
らの回生電力は急峻に立ち上がり、この回生電力による
電圧上昇は短時間で非常に大きくなってしまうことがあ
る。このため、回生電力による電圧上昇が回生ブレーキ
失効電圧に到達する前に電力系統８に回生するために
は、電力回生インバータ６ｂの応答時間を速くしなけれ
ばならない。電力回生インバータ６ｂの応答時間は直流
電圧調節器２０の時定数が支配的であるが、この時定数
はコンデンサ２４の静電容量に依存する。つまり、コン
デンサ２４の静電容量を大きくすると時定数も大きく
（長く）なり、小さくすると小さくなる（短く）という
関係がある。そして、コンデンサ２４の静電容量を小さ
くすると、下記（１）式に示すように回生電力による電
圧上昇はさらに大きくなり、さらに、応答時間を速くし
なければならなくなる。一方、コンデンサ２４の静電容
量を大きくすると時定数は長くなり、応答時間が遅くな
ってしまうという問題がある。 ΔＥ＝∫ｉ（ｔ）ｄｔ／Ｃ …（１） （ΔＥ：電圧上昇量、ｉ：回生電流、Ｃ：コンデンサ静
電容量）したがって、この発明の課題は、電力回生イン
バータの応答時間を速くすることにある。
す自励式インバータで電力回生する場合、直流電車５か
らの回生電力は急峻に立ち上がり、この回生電力による
電圧上昇は短時間で非常に大きくなってしまうことがあ
る。このため、回生電力による電圧上昇が回生ブレーキ
失効電圧に到達する前に電力系統８に回生するために
は、電力回生インバータ６ｂの応答時間を速くしなけれ
ばならない。電力回生インバータ６ｂの応答時間は直流
電圧調節器２０の時定数が支配的であるが、この時定数
はコンデンサ２４の静電容量に依存する。つまり、コン
デンサ２４の静電容量を大きくすると時定数も大きく
（長く）なり、小さくすると小さくなる（短く）という
関係がある。そして、コンデンサ２４の静電容量を小さ
くすると、下記（１）式に示すように回生電力による電
圧上昇はさらに大きくなり、さらに、応答時間を速くし
なければならなくなる。一方、コンデンサ２４の静電容
量を大きくすると時定数は長くなり、応答時間が遅くな
ってしまうという問題がある。 ΔＥ＝∫ｉ（ｔ）ｄｔ／Ｃ …（１） （ΔＥ：電圧上昇量、ｉ：回生電流、Ｃ：コンデンサ静
電容量）したがって、この発明の課題は、電力回生イン
バータの応答時間を速くすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、電車からの回生電力を電力系統に回生する電力
回生インバータの制御装置において、前記電力回生イン
バータの直流電圧を制御するに当たり、下記（１）〜
（８）のようにしている。 （１）請求項１の発明では、直流電圧と直流電流を乗算
したものを別途検出される電力系統の交流電圧で除算し
て、交流電流指令値を求める。 （２）請求項２の発明では、直流電圧と直流電流を乗算
したものに電力系統の交流電圧に相当する値の逆数を乗
算して、交流電流指令値を求める。
るため、電車からの回生電力を電力系統に回生する電力
回生インバータの制御装置において、前記電力回生イン
バータの直流電圧を制御するに当たり、下記（１）〜
（８）のようにしている。 （１）請求項１の発明では、直流電圧と直流電流を乗算
したものを別途検出される電力系統の交流電圧で除算し
て、交流電流指令値を求める。 （２）請求項２の発明では、直流電圧と直流電流を乗算
したものに電力系統の交流電圧に相当する値の逆数を乗
算して、交流電流指令値を求める。
【０００７】（３）請求項３の発明では、直流電圧設定
値と直流電圧との偏差を直流電圧調節器に入力し、か
つ、直流電圧と直流電流を乗算したものを別途検出され
る電力系統の交流電圧で除算した値に前記直流電圧調節
器の出力を加算して、交流電流指令値を求める。 （４）請求項４の発明では、直流電圧設定値と直流電圧
との偏差を直流電圧調節器に入力し、かつ、直流電圧と
直流電流を乗算したものに電力系統の交流電圧に相当す
る値の逆数を乗算して得た値に前記直流電圧調節器の出
力を加算して、交流電流指令値を求める。
値と直流電圧との偏差を直流電圧調節器に入力し、か
つ、直流電圧と直流電流を乗算したものを別途検出され
る電力系統の交流電圧で除算した値に前記直流電圧調節
器の出力を加算して、交流電流指令値を求める。 （４）請求項４の発明では、直流電圧設定値と直流電圧
との偏差を直流電圧調節器に入力し、かつ、直流電圧と
直流電流を乗算したものに電力系統の交流電圧に相当す
る値の逆数を乗算して得た値に前記直流電圧調節器の出
力を加算して、交流電流指令値を求める。
【０００８】（５）請求項５の発明では、直流電圧に相
当する値と直流電流とを乗算したものを別途検出した電
力系統の交流電圧で除算して、交流電流指令値を求め
る。 （６）請求項６の発明では、直流電圧に相当する値と直
流電流とを乗算したものに電力系統の交流電圧に相当す
る値の逆数を乗算して、交流電流指令値を求める。
当する値と直流電流とを乗算したものを別途検出した電
力系統の交流電圧で除算して、交流電流指令値を求め
る。 （６）請求項６の発明では、直流電圧に相当する値と直
流電流とを乗算したものに電力系統の交流電圧に相当す
る値の逆数を乗算して、交流電流指令値を求める。
【０００９】（７）請求項７の発明では、直流電圧設定
値と直流電圧との偏差を直流電圧調節器に入力し、か
つ、直流電圧に相当する値と直流電流とを乗算したもの
を別途検出した電力系統の交流電圧で除算した値に前記
直流電圧調節器の出力を加算して、交流電流指令値を求
める。 （８）請求項８の発明では、直流電圧設定値と直流電圧
との偏差を直流電圧調節器に入力し、かつ、直流電圧に
相当する値と直流電流とを乗算したものに電力系統の交
流電圧に相当する値の逆数を乗算した値に前記直流電圧
調節器の出力を加算して、交流電流指令値を求める。
値と直流電圧との偏差を直流電圧調節器に入力し、か
つ、直流電圧に相当する値と直流電流とを乗算したもの
を別途検出した電力系統の交流電圧で除算した値に前記
直流電圧調節器の出力を加算して、交流電流指令値を求
める。 （８）請求項８の発明では、直流電圧設定値と直流電圧
との偏差を直流電圧調節器に入力し、かつ、直流電圧に
相当する値と直流電流とを乗算したものに電力系統の交
流電圧に相当する値の逆数を乗算した値に前記直流電圧
調節器の出力を加算して、交流電流指令値を求める。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示す構成図である。これは、直流電圧をＤＣＰＴ１
６で検出した検出値Ｅｄと、ＤＣＣＴ２６で検出した直
流電流Ｉｄとを、乗算器２７により掛け合わせて得られ
る（Ｅｄ×Ｉｄ）を、変圧器（ＰＴ）２８で検出した交
流電圧から実効値演算器２９でその実効値Ｖｓを演算
し、ゲイン要素３０で一定のゲインを乗じた値で除算す
ることで、電流指令値Ｉ＊を求めるものである。この電
流指令値Ｉ＊にもとづきインバータ６ｂの電流制御を行
なうことにより、回生電力によって上昇する直流電圧を
制御する。
態を示す構成図である。これは、直流電圧をＤＣＰＴ１
６で検出した検出値Ｅｄと、ＤＣＣＴ２６で検出した直
流電流Ｉｄとを、乗算器２７により掛け合わせて得られ
る（Ｅｄ×Ｉｄ）を、変圧器（ＰＴ）２８で検出した交
流電圧から実効値演算器２９でその実効値Ｖｓを演算
し、ゲイン要素３０で一定のゲインを乗じた値で除算す
ることで、電流指令値Ｉ＊を求めるものである。この電
流指令値Ｉ＊にもとづきインバータ６ｂの電流制御を行
なうことにより、回生電力によって上昇する直流電圧を
制御する。
【００１１】ゲイン要素３０におけるゲインの決め方は
以下の通りである。いま、電力回生インバータ６ｂと変
圧器７の変換損失を無視し、直流電力Ｗｄと交流電力Ｗ
ｓは等しいと考える。つまり、交流電圧Ｖｓを相電圧と
すると、 Ｗｄ＝Ｗｓ Ｗｄ＝Ｅｄ×Ｉｄ，Ｗｓ＝３×Ｖｓ×Ｉ から、 Ｅｄ×Ｉｄ＝３×Ｖｓ×Ｉ となり、 Ｉ＝Ｅｄ×Ｉｄ／（３×Ｖｓ） …（１） となることから、ゲインは「３」と決めることができ
る。
以下の通りである。いま、電力回生インバータ６ｂと変
圧器７の変換損失を無視し、直流電力Ｗｄと交流電力Ｗ
ｓは等しいと考える。つまり、交流電圧Ｖｓを相電圧と
すると、 Ｗｄ＝Ｗｓ Ｗｄ＝Ｅｄ×Ｉｄ，Ｗｓ＝３×Ｖｓ×Ｉ から、 Ｅｄ×Ｉｄ＝３×Ｖｓ×Ｉ となり、 Ｉ＝Ｅｄ×Ｉｄ／（３×Ｖｓ） …（１） となることから、ゲインは「３」と決めることができ
る。
【００１２】また、交流電圧Ｖｓが線間電圧の場合は、 Ｗｓ＝√３×Ｖｓ×Ｉ から、 Ｅｄ×Ｉｄ＝√３×Ｖｓ×Ｉ となり、 Ｉ＝Ｅｄ×Ｉｄ／（√３×Ｖｓ） …（２） となることから、ゲインは「√３」と決めることができ
る。
る。
【００１３】上記Ｉ＊は交流電流実効値の指令値である
が、交流電流ピーク値を演算することもある。その場合
のゲインの設定は、上式のＩを（Ｉ／√２）とし、Ｖｓ
が相電圧の場合は「３／√２」、Ｖｓが線間電圧の場合
は「√３／√２」をそれぞれ設定すれば良い。このよう
に、直流電圧調節器を用いることなく直流電圧と直流電
流を乗算し、回生する電力系統の交流電圧で除算するこ
とで交流電流指令値を求め、この指令値にもとづき電力
回生インバータ６ｂを制御するようにしたので、高速な
制御が可能になる。
が、交流電流ピーク値を演算することもある。その場合
のゲインの設定は、上式のＩを（Ｉ／√２）とし、Ｖｓ
が相電圧の場合は「３／√２」、Ｖｓが線間電圧の場合
は「√３／√２」をそれぞれ設定すれば良い。このよう
に、直流電圧調節器を用いることなく直流電圧と直流電
流を乗算し、回生する電力系統の交流電圧で除算するこ
とで交流電流指令値を求め、この指令値にもとづき電力
回生インバータ６ｂを制御するようにしたので、高速な
制御が可能になる。
【００１４】図２はこの発明の第２の実施の形態を示す
構成図である。これは、交流電圧がほとんど変動せず、
常にほぼ一定である場合に使用して好適である。すなわ
ち、直流電圧をＤＣＰＴ１６で検出した検出値Ｅｄと、
ＤＣＣＴ２６で検出した直流電流Ｉｄとを、乗算器２７
により掛け合わせて得られる（Ｅｄ×Ｉｄ）に、交流電
圧に相当する値の逆数を持つゲインをゲイン要素３２で
掛けることにより、電流指令値Ｉ＊を求めるものであ
る。
構成図である。これは、交流電圧がほとんど変動せず、
常にほぼ一定である場合に使用して好適である。すなわ
ち、直流電圧をＤＣＰＴ１６で検出した検出値Ｅｄと、
ＤＣＣＴ２６で検出した直流電流Ｉｄとを、乗算器２７
により掛け合わせて得られる（Ｅｄ×Ｉｄ）に、交流電
圧に相当する値の逆数を持つゲインをゲイン要素３２で
掛けることにより、電流指令値Ｉ＊を求めるものであ
る。
【００１５】ゲイン要素３２におけるゲインの求め方と
しては、交流電圧Ｖｓが相電圧の場合は、先の（１）式
からゲインは「１／（３×Ｖｓ）」、交流電圧Ｖｓが線
間電圧の場合は、先の（２）式から「１／（√３×Ｖ
ｓ）」と決めることができる。また、交流電流ピーク値
の指令値を求める場合は図１の場合と同様に、Ｖｓが相
電圧の場合は「√２／（３×Ｖｓ）」を、Ｖｓが線間電
圧の場合は「√２／（√３×Ｖｓ）」を設定すれば良
い。以上のようにすることで、図１よりも簡単な構成で
高速な制御が可能になる。
しては、交流電圧Ｖｓが相電圧の場合は、先の（１）式
からゲインは「１／（３×Ｖｓ）」、交流電圧Ｖｓが線
間電圧の場合は、先の（２）式から「１／（√３×Ｖ
ｓ）」と決めることができる。また、交流電流ピーク値
の指令値を求める場合は図１の場合と同様に、Ｖｓが相
電圧の場合は「√２／（３×Ｖｓ）」を、Ｖｓが線間電
圧の場合は「√２／（√３×Ｖｓ）」を設定すれば良
い。以上のようにすることで、図１よりも簡単な構成で
高速な制御が可能になる。
【００１６】図３はこの発明の第３の実施の形態を示す
構成図で、図１の変形例を示す。これは、回生電力をす
べて回生せず、回生失効電圧以下ならば若干の電圧上昇
を許容できる点に鑑み、直流電圧を任意の設定値で制御
する場合に用いて好適である。すなわち、直流電圧をＤ
ＣＰＴ１６で検出した検出値Ｅｄと、ＤＣＣＴ２６で検
出した直流電流Ｉｄとを、乗算器２７で掛け合わせて得
られる（Ｅｄ×Ｉｄ）を、変圧器（ＰＴ）２８で検出し
た交流電圧から実効値演算器２９でその実効値Ｖｓを演
算し、これにゲイン要素３０で一定のゲインを乗じた値
で除算することで電流指令値Ｉ１を求める一方、上記Ｅ
ｄから直流電圧設定器１７に設定されたＥｄ＊を減算器
１８で減算した偏差より直流電圧調節器２０によって電
流指令値Ｉ２を求め、加算器３３でＩ１とＩ２を加算し
て交流電流指令値Ｉ＊を求めるものである。つまり、Ｉ
１にて回生電力を全て回生する電流指令値を演算する
が、Ｉ２によって直流電圧設定値Ｅｄ＊となるように調
節するものと言える。ゲイン要素３０によるゲインの設
定については図１の場合と同様であり、その効果も図１
に示すものに加えて、直流電圧調節器２０を補助的に用
いることで、直流電圧を任意の設定値で制御することが
可能となる。
構成図で、図１の変形例を示す。これは、回生電力をす
べて回生せず、回生失効電圧以下ならば若干の電圧上昇
を許容できる点に鑑み、直流電圧を任意の設定値で制御
する場合に用いて好適である。すなわち、直流電圧をＤ
ＣＰＴ１６で検出した検出値Ｅｄと、ＤＣＣＴ２６で検
出した直流電流Ｉｄとを、乗算器２７で掛け合わせて得
られる（Ｅｄ×Ｉｄ）を、変圧器（ＰＴ）２８で検出し
た交流電圧から実効値演算器２９でその実効値Ｖｓを演
算し、これにゲイン要素３０で一定のゲインを乗じた値
で除算することで電流指令値Ｉ１を求める一方、上記Ｅ
ｄから直流電圧設定器１７に設定されたＥｄ＊を減算器
１８で減算した偏差より直流電圧調節器２０によって電
流指令値Ｉ２を求め、加算器３３でＩ１とＩ２を加算し
て交流電流指令値Ｉ＊を求めるものである。つまり、Ｉ
１にて回生電力を全て回生する電流指令値を演算する
が、Ｉ２によって直流電圧設定値Ｅｄ＊となるように調
節するものと言える。ゲイン要素３０によるゲインの設
定については図１の場合と同様であり、その効果も図１
に示すものに加えて、直流電圧調節器２０を補助的に用
いることで、直流電圧を任意の設定値で制御することが
可能となる。
【００１７】図４はこの発明の第４の実施の形態を示す
構成図で、図２の変形例を示す。これは、回生電力をす
べて回生せず、回生失効電圧以下ならば若干の電圧上昇
を許容でき、交流電圧がほとんど変動せずにほぼ一定
で、直流電圧を任意の設定値で制御する場合に用いて好
適である。すなわち、直流電圧をＤＣＰＴ１６で検出し
た検出値Ｅｄと、ＤＣＣＴ２６で検出した直流電流Ｉｄ
とを、乗算器２７で掛け合わせて得られる（Ｅｄ×Ｉ
ｄ）に、交流電圧に相当する値の逆数を持つゲインをゲ
イン要素３２で乗算して電流指令値Ｉ１を求める一方、
上記Ｅｄから直流電圧設定器１７に設定されたＥｄ＊を
減算器１８で減算した偏差より直流電圧調節器２０によ
って電流指令値Ｉ２を求め、加算器３３でＩ１とＩ２を
加算して交流電流指令値Ｉ＊を求めるものである。つま
り、Ｉ１にて回生電力を全て回生する電流指令値を演算
するが、Ｉ２によって直流電圧設定値Ｅｄ＊となるよう
に調節するものと言える。ゲイン要素３０によるゲイン
の設定については図２の場合と同様であり、その効果も
図２に示すものに加えて、直流電圧調節器２０を補助的
に用いることで、直流電圧を任意の設定値で制御するこ
とが可能となる。
構成図で、図２の変形例を示す。これは、回生電力をす
べて回生せず、回生失効電圧以下ならば若干の電圧上昇
を許容でき、交流電圧がほとんど変動せずにほぼ一定
で、直流電圧を任意の設定値で制御する場合に用いて好
適である。すなわち、直流電圧をＤＣＰＴ１６で検出し
た検出値Ｅｄと、ＤＣＣＴ２６で検出した直流電流Ｉｄ
とを、乗算器２７で掛け合わせて得られる（Ｅｄ×Ｉ
ｄ）に、交流電圧に相当する値の逆数を持つゲインをゲ
イン要素３２で乗算して電流指令値Ｉ１を求める一方、
上記Ｅｄから直流電圧設定器１７に設定されたＥｄ＊を
減算器１８で減算した偏差より直流電圧調節器２０によ
って電流指令値Ｉ２を求め、加算器３３でＩ１とＩ２を
加算して交流電流指令値Ｉ＊を求めるものである。つま
り、Ｉ１にて回生電力を全て回生する電流指令値を演算
するが、Ｉ２によって直流電圧設定値Ｅｄ＊となるよう
に調節するものと言える。ゲイン要素３０によるゲイン
の設定については図２の場合と同様であり、その効果も
図２に示すものに加えて、直流電圧調節器２０を補助的
に用いることで、直流電圧を任意の設定値で制御するこ
とが可能となる。
【００１８】図５はこの発明の第５の実施の形態を示す
構成図で、図１の例で直流電圧の変化がほとんど無いと
考えられる場合に用いて好適である。すなわち、ＤＣＣ
Ｔ２６で検出した直流電流Ｉｄに、直流電圧に相当する
値を持つゲイン３４を掛け合わせ、ＰＴ２８で検出した
交流電圧から実効値演算器２９でその実効値Ｖｓを演算
し、ゲイン要素３０で一定のゲインを乗じた値で割算器
３１により除算することで、電流指令値Ｉ＊を求めるも
のである。なお、ゲイン要素３０によるゲインの設定方
法は図１と同様なので説明は省略する。
構成図で、図１の例で直流電圧の変化がほとんど無いと
考えられる場合に用いて好適である。すなわち、ＤＣＣ
Ｔ２６で検出した直流電流Ｉｄに、直流電圧に相当する
値を持つゲイン３４を掛け合わせ、ＰＴ２８で検出した
交流電圧から実効値演算器２９でその実効値Ｖｓを演算
し、ゲイン要素３０で一定のゲインを乗じた値で割算器
３１により除算することで、電流指令値Ｉ＊を求めるも
のである。なお、ゲイン要素３０によるゲインの設定方
法は図１と同様なので説明は省略する。
【００１９】図６はこの発明の第６の実施の形態を示す
構成図で、図２の例で直流電圧の変化がほとんど無いと
考えられる場合に使用して好適である。すなわち、ＤＣ
ＣＴ２６で検出した直流電流Ｉｄに、直流電圧に相当す
る値を持つゲイン３４を掛け合わせ、さらに交流電圧に
相当する値の逆数を持つゲインをゲイン要素３２で掛け
ることにより、電流指令値Ｉ＊を求めるものである。こ
こで、直流電圧に相当する値を持つゲインと交流電圧に
相当する値の逆数を持つゲインとを総合したゲインを考
え、これをゲイン要素３５で設定して電流指令値Ｉ＊を
求めることもできる。なお、ゲイン要素３２によるゲイ
ンの設定方法は図２と同様なので説明は省略する。
構成図で、図２の例で直流電圧の変化がほとんど無いと
考えられる場合に使用して好適である。すなわち、ＤＣ
ＣＴ２６で検出した直流電流Ｉｄに、直流電圧に相当す
る値を持つゲイン３４を掛け合わせ、さらに交流電圧に
相当する値の逆数を持つゲインをゲイン要素３２で掛け
ることにより、電流指令値Ｉ＊を求めるものである。こ
こで、直流電圧に相当する値を持つゲインと交流電圧に
相当する値の逆数を持つゲインとを総合したゲインを考
え、これをゲイン要素３５で設定して電流指令値Ｉ＊を
求めることもできる。なお、ゲイン要素３２によるゲイ
ンの設定方法は図２と同様なので説明は省略する。
【００２０】図７はこの発明の第７の実施の形態を示す
構成図である。これは図３と図５の例を組み合わせたも
ので、直流電圧の変化がほとんどなく、回生電力はすべ
て回生せずに回生失効電圧以下ならば若干の電圧上昇を
許容でき、かつ任意の設定値で制御する場合に使用して
好適である。すなわち、ＤＣＣＴ２６で検出した直流電
流Ｉｄに、直流電圧に相当する値を持つゲイン３４を掛
け合わせ、ＰＴ２８で検出した交流電圧から実効値演算
器２９でその実効値Ｖｓを演算し、ゲイン要素３０で一
定のゲインを乗じた値で割算器３１により除算すること
で、電流指令値Ｉ１を求める一方、上記Ｅｄから直流電
圧設定器１７に設定されたＥｄ＊を減算器１８で減算し
た偏差より直流電圧調節器２０によって電流指令値Ｉ２
を求め、加算器３３でＩ１とＩ２を加算して交流電流指
令値Ｉ＊を求めるものである。なお、ゲイン要素３０に
よるゲインの設定方法は図１と同様であり、また、効果
も図３と図５の双方を加味したものとなる。
構成図である。これは図３と図５の例を組み合わせたも
ので、直流電圧の変化がほとんどなく、回生電力はすべ
て回生せずに回生失効電圧以下ならば若干の電圧上昇を
許容でき、かつ任意の設定値で制御する場合に使用して
好適である。すなわち、ＤＣＣＴ２６で検出した直流電
流Ｉｄに、直流電圧に相当する値を持つゲイン３４を掛
け合わせ、ＰＴ２８で検出した交流電圧から実効値演算
器２９でその実効値Ｖｓを演算し、ゲイン要素３０で一
定のゲインを乗じた値で割算器３１により除算すること
で、電流指令値Ｉ１を求める一方、上記Ｅｄから直流電
圧設定器１７に設定されたＥｄ＊を減算器１８で減算し
た偏差より直流電圧調節器２０によって電流指令値Ｉ２
を求め、加算器３３でＩ１とＩ２を加算して交流電流指
令値Ｉ＊を求めるものである。なお、ゲイン要素３０に
よるゲインの設定方法は図１と同様であり、また、効果
も図３と図５の双方を加味したものとなる。
【００２１】図８はこの発明の第８の実施の形態を示す
構成図である。これは図４と図６の例を組み合わせたも
ので、直流電圧の変化がほとんどなく、回生電力はすべ
て回生せずに回生失効電圧以下ならば若干の電圧上昇を
許容でき、かつ任意の設定値で制御する場合に使用して
好適である。すなわち、ＤＣＣＴ２６で検出した直流電
流Ｉｄに、直流電圧に相当する値を持つゲイン３４を掛
け合わせ、交流電圧に相当する値の逆数を持つゲインを
ゲイン要素３２で乗じて、電流指令値Ｉ１を求める一
方、上記Ｅｄから直流電圧設定器１７に設定されたＥｄ
＊を減算器１８で減算した偏差より直流電圧調節器２０
によって電流指令値Ｉ２を求め、加算器３３でＩ１とＩ
２を加算して交流電流指令値Ｉ＊を求めるものである。
なお、ゲイン要素３２によるゲインの設定方法は図２と
同様であるが、図６の例と同様に、直流電圧に相当する
値を持つゲインと交流電圧に相当する値の逆数を持つゲ
インとを総合したゲインを考え、これをゲイン要素３５
で設定して電流指令値Ｉ＊を求めることもできる。ま
た、効果も図４と図６の双方を加味したものとなる。
構成図である。これは図４と図６の例を組み合わせたも
ので、直流電圧の変化がほとんどなく、回生電力はすべ
て回生せずに回生失効電圧以下ならば若干の電圧上昇を
許容でき、かつ任意の設定値で制御する場合に使用して
好適である。すなわち、ＤＣＣＴ２６で検出した直流電
流Ｉｄに、直流電圧に相当する値を持つゲイン３４を掛
け合わせ、交流電圧に相当する値の逆数を持つゲインを
ゲイン要素３２で乗じて、電流指令値Ｉ１を求める一
方、上記Ｅｄから直流電圧設定器１７に設定されたＥｄ
＊を減算器１８で減算した偏差より直流電圧調節器２０
によって電流指令値Ｉ２を求め、加算器３３でＩ１とＩ
２を加算して交流電流指令値Ｉ＊を求めるものである。
なお、ゲイン要素３２によるゲインの設定方法は図２と
同様であるが、図６の例と同様に、直流電圧に相当する
値を持つゲインと交流電圧に相当する値の逆数を持つゲ
インとを総合したゲインを考え、これをゲイン要素３５
で設定して電流指令値Ｉ＊を求めることもできる。ま
た、効果も図４と図６の双方を加味したものとなる。
【００２２】
【発明の効果】この発明によれば、交流電流指令値を得
るにあたって、直流電圧調節器を用いないか、または補
助的に用いるようにしたので、電力回生インバータを高
速に制御することが可能となる利点が得られる。
るにあたって、直流電圧調節器を用いないか、または補
助的に用いるようにしたので、電力回生インバータを高
速に制御することが可能となる利点が得られる。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図２】この発明の第２の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図３】この発明の第３の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図４】この発明の第４の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図５】この発明の第５の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図６】この発明の第６の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図７】この発明の第７の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図８】この発明の第８の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図９】電力回生インバータが設置される電力系統図で
ある。
ある。
【図１０】直流電車の構成例を示す構成図である。
【図１１】一般的な電力回生インバータの第１の例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図１２】一般的な電力回生インバータの第２の例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図１３】電力回生インバータ制御装置の第１の従来例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図１４】電力回生インバータ制御装置の第２の従来例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
１，８…電力系統、２，７，９…変圧器、３…整流器、
４…き電線、５…直流電車、６…電力回生インバータ、
６ａ…他励式電力回生インバータ、６ｂ…自励式電力回
生インバータ、１０…パンタグラフ、１１，２４…コン
デンサ、１２…電力変換器、１３…モータ、１４…リア
クトル、１５ａ〜１５ｆ…サイリスタ、１６…ＤＣＰＴ
（直流変圧器）、１７…直流電圧設定器、１８…減算
器、２０…直流電圧調節器、２２ａ〜２２ｆ…自己消弧
型半導体素子、２３ａ〜２３ｆ…ダイオード、２６…Ｄ
ＣＣＴ（直流変流器）、２７…乗算器、２８…ＰＴ（変
圧器）、２９…実効値演算器、３０，３２，３４，３５
…ゲイン要素、３１…除算器、３３…加算器。
４…き電線、５…直流電車、６…電力回生インバータ、
６ａ…他励式電力回生インバータ、６ｂ…自励式電力回
生インバータ、１０…パンタグラフ、１１，２４…コン
デンサ、１２…電力変換器、１３…モータ、１４…リア
クトル、１５ａ〜１５ｆ…サイリスタ、１６…ＤＣＰＴ
（直流変圧器）、１７…直流電圧設定器、１８…減算
器、２０…直流電圧調節器、２２ａ〜２２ｆ…自己消弧
型半導体素子、２３ａ〜２３ｆ…ダイオード、２６…Ｄ
ＣＣＴ（直流変流器）、２７…乗算器、２８…ＰＴ（変
圧器）、２９…実効値演算器、３０，３２，３４，３５
…ゲイン要素、３１…除算器、３３…加算器。
Claims (8)
- 【請求項１】 電車からの回生電力を電力系統に回生す
る電力回生インバータの制御装置において、 前記電力回生インバータの直流電圧を制御するために、
直流電圧と直流電流を乗算したものを別途検出される電
力系統の交流電圧で除算して、交流電流指令値を求める
ことを特徴とする電力回生インバータの制御装置。 - 【請求項２】 電車からの回生電力を電力系統に回生す
る電力回生インバータの制御装置において、 前記電力回生インバータの直流電圧を制御するために、
直流電圧と直流電流を乗算したものに電力系統の交流電
圧に相当する値の逆数を乗算して、交流電流指令値を求
めることを特徴とする電力回生インバータの制御装置。 - 【請求項３】 電車からの回生電力を電力系統に回生す
る電力回生インバータの制御装置において、 前記電力回生インバータの直流電圧を制御するために、
直流電圧設定値と直流電圧との偏差を直流電圧調節器に
入力し、かつ、直流電圧と直流電流を乗算したものを別
途検出される電力系統の交流電圧で除算した値に前記直
流電圧調節器の出力を加算して、交流電流指令値を求め
ることを特徴とする電力回生インバータの制御装置。 - 【請求項４】 電車からの回生電力を電力系統に回生す
る電力回生インバータの制御装置において、 前記電力回生インバータの直流電圧を制御するために、
直流電圧設定値と直流電圧との偏差を直流電圧調節器に
入力し、かつ、直流電圧と直流電流を乗算したものに電
力系統の交流電圧に相当する値の逆数を乗算して得た値
に前記直流電圧調節器の出力を加算して、交流電流指令
値を求めることを特徴とする電力回生インバータの制御
装置。 - 【請求項５】 電車からの回生電力を電力系統に回生す
る電力回生インバータの制御装置において、 前記電力回生インバータの直流電圧を制御するために、
直流電圧に相当する値と直流電流とを乗算したものを別
途検出した電力系統の交流電圧で除算して、交流電流指
令値を求めることを特徴とする電力回生インバータの制
御装置。 - 【請求項６】 電車からの回生電力を電力系統に回生す
る電力回生インバータの制御装置において、 前記電力回生インバータの直流電圧を制御するために、
直流電圧に相当する値と直流電流とを乗算したものに電
力系統の交流電圧に相当する値の逆数を乗算して、交流
電流指令値を求めることを特徴とする電力回生インバー
タの制御装置。 - 【請求項７】 電車からの回生電力を電力系統に回生す
る電力回生インバータの制御装置において、 前記電力回生インバータの直流電圧を制御するために、
直流電圧設定値と直流電圧との偏差を直流電圧調節器に
入力し、かつ、直流電圧に相当する値と直流電流とを乗
算したものを別途検出した電力系統の交流電圧で除算し
た値に前記直流電圧調節器の出力を加算して、交流電流
指令値を求めることを特徴とする電力回生インバータの
制御装置。 - 【請求項８】 電車からの回生電力を電力系統に回生す
る電力回生インバータの制御装置において、 前記電力回生インバータの直流電圧を制御するために、
直流電圧設定値と直流電圧との偏差を直流電圧調節器に
入力し、かつ、直流電圧に相当する値と直流電流とを乗
算したものに電力系統の交流電圧に相当する値の逆数を
乗算した値に前記直流電圧調節器の出力を加算して、交
流電流指令値を求めることを特徴とする電力回生インバ
ータの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11453998A JP3613377B2 (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 電力回生インバータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11453998A JP3613377B2 (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 電力回生インバータの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11308880A true JPH11308880A (ja) | 1999-11-05 |
| JP3613377B2 JP3613377B2 (ja) | 2005-01-26 |
Family
ID=14640302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11453998A Expired - Fee Related JP3613377B2 (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 電力回生インバータの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3613377B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100629428B1 (ko) * | 2004-12-24 | 2006-09-27 | 한국철도기술연구원 | 에너지 회생을 위한 전동차의 직류전원 공급 시스템 |
-
1998
- 1998-04-24 JP JP11453998A patent/JP3613377B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100629428B1 (ko) * | 2004-12-24 | 2006-09-27 | 한국철도기술연구원 | 에너지 회생을 위한 전동차의 직류전원 공급 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3613377B2 (ja) | 2005-01-26 |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20031201 |
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| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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|
| A977 | Report on retrieval |
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|
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