JPS5976183A - 多段縦続サイリスタ変換器の定余裕角制御方式 - Google Patents

多段縦続サイリスタ変換器の定余裕角制御方式

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Publication number
JPS5976183A
JPS5976183A JP18638082A JP18638082A JPS5976183A JP S5976183 A JPS5976183 A JP S5976183A JP 18638082 A JP18638082 A JP 18638082A JP 18638082 A JP18638082 A JP 18638082A JP S5976183 A JPS5976183 A JP S5976183A
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JP
Japan
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converter
angle
commutation
margin angle
value
Prior art date
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Pending
Application number
JP18638082A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigenori Kinoshita
木下 繁則
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Fuji Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP18638082A priority Critical patent/JPS5976183A/ja
Publication of JPS5976183A publication Critical patent/JPS5976183A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電気車において、主電動機駆動用電力変換
装置へ他励インバータ運転して回生ブレーキ運転を行な
うε合の電力変換装置の転流余裕角制御方式に関する。
まず、交流電気車の主回路を第1図について説明すると
、交流電源1を入力する主変圧器3の電源側の高調波電
流の削減のために多分割した二次巻線31〜35に半導
体単位変換器40〜44をそれぞれ接続し、この各単位
変換器40〜44を相互に縦続接続して主変換器を構成
する。主変換器に平滑リアクトル2を介して直流電動機
の電機子5を接続する。図中6は電動機の界磁巻線を示
し、これは主変圧器3の二次巻線に接続する図示しない
界磁用変換器で制御される。
上記単位変換器40〜44にサイリスタ均一ブリッジを
用いれば、他励インバータ動作が可能となシ回生ブレー
キが実現できる。この交流回生ブレーキを採用すること
は発電制動方式に比べて、ブレーキ装置の小形、軽量化
2回生電力による電力の有効利用など省エネルギー化の
観点から大きな利点が得られる。
第2図(α)はサイリスタ均一ブリッジの他励インバー
タ動作時の直流出力電圧波形を示したものであり、一般
に最小制御進み角βmのため順変換動作時に比べ力率お
よび直流出力電圧が低下し、交流側の高調波電流が増加
する。また、同図において最小制御進み角βmから転流
重り角11.を差し引いた転流余裕角δに相当する時間
がザイリスタのターンオフ時間以下になると転流失敗を
起こし直流短絡となる。従って、転流余裕角δの大きさ
が常にザイリスタのターンオフ時間以下になるように制
御する必要がある。一方、交流電気車の場合電流側リア
クタンスの大きさはき電線長によって変化し、変電所よ
シ最遠地点ではパーセントインピーダンスが20%にも
達することがあり、この大きすりアクタンスのために転
流重り角Uは非常に大きくなる。
最小制御進み角41に常に一定値に固定して制御するい
わゆる最小制御進み角一定制御方式では、転流型シ角U
が最大となる運転条件時に、必要な転流余裕角δが得ら
れるように最小制御進み角βmを設定しなければならず
、このため第2図(b)に示すように転流重り角Uが小
さい運転条件時には転流余裕角δの大きさが必要以上に
太きくなシ回生力率が非常に悪くなシ、十分な回生電力
が得られないという不都合を生じる。在来線々どのよう
に比較的運転速度の低い交流電気車では回生制動運転に
おいて電気ブレーキが不足すると空気による機械ブレー
キで補足できるが、高速車両においては機械ブレーキで
補足することは摩耗が激しく実用上無理である。
このため、特に新幹線電車などの高速車両への交流回生
プレーキンステムの実用化にあたっては高速から十分な
回生ブレーキ力を得るため、常に余裕角を一定に制御す
ることが望まれる。
ところで、転流余裕角δと最小制御進み角βmの関係式
は次式で与えられる。
但し 1L二転流重シ角 Ep:交流電源電圧(実効値) 工d:直流電流(完全平滑〕 Xp:交流側リアクタンス の値に応じてβmの値を決定しく1)式中()内の値を
常にある一定値になるよう制御する。つまシ、Xpや1
dが変化しても余裕角の大きさを常に一定値に保つ。
第3図は第1図に示す多段縦続接続変換器40〜伺の逆
変換動作時の各段の出力電圧波形を示した図で、余裕角
をδ1の値に、一定に制御をしてブレーギ電流一定でブ
レーキ運転を行なっている場合を示す。
第1図の変圧器3の二次巻線電圧比は巻線31〜35に
対してそれぞれ1:1:2:2:2となっておシ、変換
器40は制御進み角βの制御をするバーニア段、他の変
換器41〜44は、位相制御を行なわずオン、オフ動作
のみのスイッチ段である。第6図のEdυ、Er1s+
〜EQ!、93はこれらバーニア段、スイッチ段の出力
電圧波形である。
第3図は最初、スイッチ段の変換器42と変換器43が
オンの状態から主電動機の回転数の低下に伴ない、バー
ニア段変換器40の点弧位相角βを順次この出力電圧が
小さくなるように制御し、制御角がβmaτになったと
ころでスイッチ段変換器イ3をスルーモードにし同時に
スイッチ段変換器41ヲオン動作させ、さらにバーニア
段変換器400制御角βをβm としてスイッチ段変換
器43の出力電圧相当分をバーニア段変換器40とスイ
ッチ段変換器4】に移泰替えるモードの時間的経過を示
している。
この間の直流電流Idの平均値は第6図(5)に示すよ
うに一定に制御されるが、スイッチ段変換器42の余裕
角の値がスイッチ段変換器43がオフ即ちスルーになっ
たことによシ突然小さくなる。この場合、スイッチ段変
換器43がオフする直前の電源サイクル(()とオフし
た直後のサイクル(o)において転流電流はほぼ同じ値
であるがスイッチ段変換器42の転流型シ角は△U変化
している。これは電源サイクル(イ)ではスイッチ段変
換器42とスイッチ段変換器43及びバーニア段変換器
40が同時に転流しているのに対して、電源サイクル仲
)ではスイッチ段変換器43がオフして、代わυにスイ
ッチ段変換器41が転流しているため、すなわち、各巻
線間の転流干渉の状態が変化し、これによシ転流重シ角
が影響を受けるためである。また、この現象は各変換器
ブリッジの切換わシに伴なって起こるため、制御系が追
いつけずその結果第3図に示すようにΔUが増加する場
合には、余裕角の値が過度的には設定値δl以下となシ
転流失敗に至るおそれがある。
本発明の目的はかかる不都合を解消し、変圧器の使用二
次巻線が切換わる際に転流型β角の急変に対しても転流
失敗を起こさないようにした簡単な制御方式を提供する
ことにある。
この目的は本発明によれば、バーニア段制御法にて直流
出力電圧制御を行なう多段縦続接続サイリスタ変換器の
他励インバータ運転時に転流余裕角を設定された規定値
内に保つ定余裕角制御方式において、スルー動作からイ
ンバータ動作へ又はインバータ動作からスルー動作へ単
位変換器を切換える際に、切換直前に余裕角の設定値を
一時的に増大させることによυ達成される。
以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。
第4図は本発明の実施例を示す図で、第1図に示した交
流電気車の主回路で、本発明方式を適用した場合の各段
変換器ブリッジの直流出力電圧波形であシ、横軸はブレ
ーキ運転中における時間経過を示したものである。
モードT1はバーニア段の制御角βによる通常の電流制
御モードであシ、電動機の回転数が低下するのに伴ない
β角を大きく、すなわち直流電圧Mυを減少せしめて直
流電流1dが一定になるように制御する。但しこの場合
転流余裕角は設定値δ1になるように制御されている。
この後時間経過に伴ないβ角は減少し続はモードT2に
示すように制御可能最大値βmaxに至る。
従来方式ではこの時点で第6図に示したようにスイッチ
段変換器43をオフし、代わシにスイッチ段変換器41
をオンし、加えてノく一ニア段のβ角をβmにすること
で使用巻線の切換えを行なっていたが、本発明方式では
β角がβ1に達した後、余裕角設定値を次第に大きくし
モードT3に示すようにβ2まで増大させる。
かかる転流余裕角の値を増加させる1つの方法として、
余裕角の増加に伴ないオン動作変換器ブリッジの直流出
力電圧は低下するので、電動機の回転数の低下にあわせ
て余裕角の大きさを変化させればよい。
この方法によれば、すべてのオン動作変換器ブリッジの
最小制御進み角βmを変化させても、それによる直流電
流Idの変動量を抑えることができる。
このようにして転流余裕角の値が第2の設定値δ2に達
した後に、巻線の切換え、すなわちオン動作変換器ブリ
ッジの切換えを2行ない、モードT4に移る。本実施例
では、この巻線の切換えによって、スイッチ段変換器4
2の転流型β角が特に影響を受け、重り角△Uが急増し
て転流余裕角の値がtになった場合を示している。ここ
でスイッチ段変換器42の最小制御進み角βmの値はモ
ードT3とモードT4とも同じ値β1である。
余裕角の第2の設定値δ2の値としては−の値が通常の
設定値δl以下にならないように、予め決定しておけば
よい。
巻線切換わυ後のモードT4以降でも定余裕角制御系が
働くためモードT4の状態のままではスイッチ段変換器
42を含むオン動作変換器ブリッジの余裕角がβ2にな
るように制御される。そこで巻線の切換わシ後は再び余
裕角設定値をδ1に戻す。この場合はモードT2とは逆
に転流余裕角の減少によジオン動作変換器ブリッジの直
流出力電圧は大きくなるためモードTに示すようにバー
ニア段制御角βをよシ大きくすることで補正する。
余裕角がδ1に達した後はモードT6に示したように、
通常のバーニア制御角βのみによる電流制御系に移る。
その後βが進みβmaOcfCなると、再びモードT2
で行なったと同様に余裕角の値を大きく制御し次のブリ
ッジ切換えを行ない、最終的にはバーニア段のみとなる
なお、β2の値は使用巻線の切換えモード毎に予め交流
側リアクタンスの値よシ、転流型β角の変化量を計算し
て決定すればよい。
以上述べたように本発明方式は、交流電気車の多段縦続
接続されたサイリスク変換器の回生運転のための他励イ
ンバータ運転時に、転流余裕角を設定された規定値内に
保つ定余裕角制御法を採用する場合、オン動作変換器の
ブリッジが切換わる際の転流干渉の変化による転流型シ
角の急変に対しても転流失敗を起こさないようにするこ
とができ、これによシ、回生力率2回生率の増大および
高調波電流低減など特性向上の効果が図れるものである
【図面の簡単な説明】
第1図は交流電気車の主回路を示す回路図、第2図は第
1図の回路のインバータ動作時の出力電圧波形図、第3
図は第1図の変換器の回生インバータ運転時の各段の出
力電圧波形図、第4図は本発明方式の実施例を示す出力
波形図である。 1・・・・・交流電源   2・・・・・平滑リアクト
ル3 ・・・・主変圧器   31〜35・・・・・二
次巻線41〜44・・・・・サイリスタ単位変換器5・
・・・・・直流電動機電機子 6・・・・・・界磁巻線
出願人  富士電機製造株式会社 第1図 牙2図 第3図 一−−Y  −、−−、−−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. バーニア段制御法にて直流出力電圧制御を行なう多段縦
    続接続サイリスタ変換器の他励インバータ運転時に転流
    余裕角を設定された規定値内に保つ定余裕角制御方式に
    おいて、スルニ動作からインバータ動作へ又はインバー
    タ動作からスルー動作へ単位変換器を切換える際に、切
    換直前に余裕角の設定値を一時的に増大させることを特
    徴とする多段縦続接続サイリスタ変換器の定余裕角制御
    方式。
JP18638082A 1982-10-23 1982-10-23 多段縦続サイリスタ変換器の定余裕角制御方式 Pending JPS5976183A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18638082A JPS5976183A (ja) 1982-10-23 1982-10-23 多段縦続サイリスタ変換器の定余裕角制御方式

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JP18638082A JPS5976183A (ja) 1982-10-23 1982-10-23 多段縦続サイリスタ変換器の定余裕角制御方式

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JPS5976183A true JPS5976183A (ja) 1984-05-01

Family

ID=16187370

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JP18638082A Pending JPS5976183A (ja) 1982-10-23 1982-10-23 多段縦続サイリスタ変換器の定余裕角制御方式

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JP (1) JPS5976183A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2391228B (en) * 2002-06-18 2006-02-22 Sasol Technology Method of purifying fischer-tropsch derived water

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2391228B (en) * 2002-06-18 2006-02-22 Sasol Technology Method of purifying fischer-tropsch derived water

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