JPS63186502A - 電力変換装置の故障検出装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はサイリスタ等により構成される交流電気車用電
力変換装置の故障検出装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、交流電気車においては、主変圧器の一次巻線を
集電器に接続し、その二次巻線には複数の電力変換器が
接続されている。これらの電力変換器はサイリスト等で
構成されたものである。二次巻線に接続された複数の電
力変換器の出力側を直列に接続して、主電動機に電力を
供給する。

交流電気車ではサイリスタ等で構成される電力変換器は
主変圧器に接続されているため、電力変換器を構成する
サイリスタが故障し、制御しようとする通流期間に点弧
しない不点弧状態を生じ、主変圧器の二次巻線を流れる
電流が正あるいは負の半波のみとなった場合には、電流
が一極性方向にのみ流れるため変圧器鉄心の磁気飽和を
招き、主変圧器に過大な電流が流れるという故障を引き
起こす恐れがある。

このような故障を検知し、故障を防止するために従来筒
°４図に示されるような故障検知装置がある。

主変圧器の二次巻線１にはサイリスタ２，３゜４．５に
より構成される電力変換器が接続される。

主変換器二次巻ｌＩＩ％１に流れる電流を検出する検出
用変流器６により得られる信号を検出変流器ダイオード
９．ｌＯ１検出変流器抵抗７，８により、正の半波の電
流信号と負の半波の電流信号に分離し、変換器故障検出
部りに入力する。変換器故障検出部りでは１分離して入
力される主変圧器二次巻線１の正の半波の電流信号と負
の半波の電流信号はそれぞれ独立して正側変換器電流積
分器１１と負側変換器電流積分器１２により積分され正
側変換器電流積分値１３と負側変換器電流積分値１４の
二信号に変換される。正側、負側変換器電流積分値比較
器１５は信号１３．１４を入力し、比較して信号間に故
障検知レベルとしてあらかじめ設定された値以上の差が
生じた時には、変換器を構成するサイリスタに不点弧の
故障が発生したと判断し変換器故障検知信号１６を交流
電気車の制御回路に出力し、重大な故障に至ることを未
然に防止していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上述の故障検知装置では変換器故障検出部りを
構成する正側および負側変換器電流積分器１１．１２、
また正側、負側変換器電流積分値比較器１５を構成する
ために演算増幅器等を使用した回路を使用しなければな
らない。したがって、検出部を構成する部品数が非常に
多くなり小形化できず、更に積分器等に使用する抵抗、
コンデンサの経時および環境による特性変化により故障
検出レベルが大きく影響を受は易く、十分な信頼性を達
成できないという不具合があった。

また、変換器故障検出部りを演算増幅器等の使用に代え
て、可飽和リアクトル等を用いた磁気回路による方式が
従来、考えられているが可飽和リアクトルの小形化軽量
化が困難でかつ、故障検出レベルの厳密な設定が雅しい
などの不具合があった。

更に、交流電気車においては、制御上および負荷電流が
架線に与える悪影響を除去するために主変圧器の二次巻
線側に複数の電力変換器を縦続接続する場合が多く、こ
のため変換器故障を検出するための装置数も多くなり、
変換器故障検出装置の大形化及び大重量化となる。

本発明の目的は小形、軽量で部品点数が少なく、保守の
容易化および信頼性の高い電力変換装置故障検出装置を
提供することである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 主変換器の二次巻線とこの二次巻線に接続された電力変
換器との間に流れる電流を検出する変換器電流検出器を
設ける。この変換器電流検出器は検出値を整流して得ら
れた信号と所定値とを比較しその大小により異なった論
理状態の信号を出力する。

一方、主変圧器の二次巻線にこの二次巻線の電圧極性に
従って異なった論理状態の信号を出力する交流電源極性
検出器を設ける。

次に、変換器電流検出器による出力信号の状態変化を交
流電源極性検出器の出力信号の論理状態に従ってアップ
カウント及びダウンカウントを行うアップダウンカウン
タを設けるにのアップダウンカウンタによるカウント値
を入力してこの値が所定値に達した際に電力変換器の故
障検知信号を出力する変換器故障検出器を設ける。

（作　　用） アップダウンカウンタは変換器電流検出器による出力信
号の状態変化たとえばダウンエツジを交流電源極性検出
器の出力信号の論理状態に従ってアップカウント及びダ
ウンカウントを行う。すなわち、アップダウンカウンタ
は交流電源極性検出器の出力信号の論理状態がｒ　Ｈ７
レベルである時には変換器電流検出器の出力信号のダウ
ンエツジをアップカウントし、ｔ　Ｌ　＋レベルである
時にはダウンカウントする。変換器故障検出器はアップ
ダウンカウンタによるカウント値が所定値に達した際に
電力変換器の故障検知信号を出力することによって電力
変換器の故障検知を行う。

（実　施　例） 本発明に基づく一実施例を図面を用いて説明する。第１
図に本発明に基づく一実施例である電力変換装置の故障
検出装置のブロック図を示す。第１図中、第４図に示さ
れるものと同一のものには同一符号を付する。また第２
図はサイリスタ２゜３．４．５により構成される電力変
換器が平常に動作している時の故障検出装置の各部の波
形図を示す、第３図は上述の電力変換器が故障した際の
各部の波形図を示す。第２図及び第３図中の各符号によ
り示される各波形は第１図中の同一符号の波形を示す。

サイリスタ２，３，４．５により構成される電力変換器
と主変換器の二次巻線１との間に流れる電流を検出する
検出用変流器６を設ける。この変流器６の出力信号Ｂを
検出用整流器１７に入力する。

この整流器１７は信号Ｂを整流した信号Ｃを変換器電流
検出器１８に出力する。この変換器電流検出器１８は信
号Ｃに基づいてあらかじめ設定されたｍ流しベルを境界
として異なるＦａ理状態をとる変換器電流検知信号１９
を出力する。

また、主変換器の二次側に設けられた検出巻線２０より
得られる信号は交流電源極性検知器２１に入力される。

検知器２１は１側および負側の極性について異なる論理
状態となる変圧器−次側の電圧極性を示す交流電源極性
信号２２を出力する。変換器電流検知信号１９と交流電
源極性信号２２はアップダウンカウンタ２５に入力され
る。交流電源極性信号２２はアップダウンカウンタ２５
のアップカウントあるいはダウンカウントを決定するた
めに用いられ、また変換器電流検知信号１９は設定され
た電流レベルを電力変換器と主変圧器の二次巻線１間の
電流が越える時に生じる信号の状態変化をアップダウン
カウンタでカウントするための信号として使用される。

すなわち、アップダウンカウンタ２５は変換器電流検知
信号１９のダウンエツジを交流電源極性信号２２がｌ　
ＨＨレベルの時にアップカウントし、ｌ　Ｌ　ルベルの
時にダウンカウントし、そのカウント値２６を変換器故
障検知器２７に出力する。この変換器故障検知器２７は
カウント値２６が負側変換器不点弧検知レベル２８ある
いは正側変換器不点弧検知レベル２９に達した際に、変
換器故障検知（８号３０を出力する。

リセットカウンタ３１は、アップダウンカウンタ２５の
オフセットあるいはノイズによる故障誤検知を防止する
ために、交流電源極性ｔａ号２２の状態変化をカウント
し、その一定カウント値毎にアップダウンカウンタ２５
にリセット信号３２を出力し、アップダウンカウンタ２
５をリセットする。

次に、上述の構成による故障検出装置の作用について説
明する。電力変換器が正常に動作している場合には、交
流電源極性信号２２の正側および負側に対応するどちら
の論理の期間にも変換器電流検知信号１９のダウンエツ
ジが１回づつ生じているため交流Ｍ１ｇ極性信号２２に
従い、アップダウンカウンタ２５はアップカウントとダ
ウンカウントを繰返すため、第２図の２ｂに示されるよ
うにアップダウンカウンタ２５の値がリセットの値から
大きくずれることはない。したがって、変換器故障検知
器２７は故障検知信号３０を出力しない。

電力変換器を構成するサイリスタに不点弧が発生すると
、変換器電流検知信号１９のダウンエツジは、交流電源
極性信号２２の正側あるいは負側の極性に対応するどち
らかの論理の期間にしか生じなくなる。したがって、ア
ップダウンカウンタ２５は変換器電流検知信号１９のダ
ウンエツジを交流電源極性信号２２の論理に従いアップ
カウントあるいはダウンカウントのみを行う（第３図の
２６）。アップダウンカウンタ２５によるカウント値が
負側変換器不点弧検知レベル２８に達すると、変換器故
障検知器２７は変換器故障検知信号３０を出力する（第
３図の３０）。この検知信号３０は交流電気車の制御回
路に出力され、制御回路は検知信号３０に基づいて保護
動作を行う。

〔発明の効果〕

本発明によれば複数のサイリスタからなる交流電気車電
力変換装置の主変圧器の二次巻線に流れる電流と、変圧
器の二次側の電圧極性信号によりアップダウンカウンタ
を用いて主変換器を構成するサイリスタの不点弧故障を
検出するので、従来の故障検出器のように積分器等を必
要としないので信頼性°の高い変換器故障検出装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく一実施例の電力変換装置の故障
検出装置のブロック図、第２図及び第３図は第１図に示
される故障検出装置の各部の波形図、第４図は従来の故
障検出装置のブロック図を示す。 １・・・主変圧器の二次巻線 １８・・・変換器電流検出器 ２１・・・交流電源極性検出器 ２５・・・アップダウンカウンタ ２７・・・変換器故障検出器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一次巻線が電源に接続した主変圧器と、この主変圧器の
   二次巻線に接続され、複数のサイリスタにより構成され
   た電力変換器と、 この電力変換器に流れる電流値と所定値とを比較しその
   大小により異なった論理状態の信号を出力する変換器電
   流検出器と、 前記主変圧器の二次巻線に設けられ二次巻線間の電圧極
   性に従って異なった論理状態の信号を出力する交流電源
   極性検出器と、 前記変換器電流検出器及び交流電源極性検出器の出力信
   号を入力し前記変換器電流検出器による出力信号の状態
   変化を前記交流電源極性検出器の出力信号の論理状態に
   従ってアップカウント及びダウンカウントを行いカウン
   ト値を出力するアップダウンカウンタと、 このアップダウンカウンタによるカウント値が所定値に
   達した際に前記電力変換器の故障検出信号を出力する変
   換器故障検出器と を有する電力変換器の故障検出装置。