JPS637101A - 電気車用フィルターコンデンサ充電回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，電気車制御装置に係り、特に、装置の小型化
、軽量化に好適な無接点化した電気車制御装置に関する
。

〔従来の技術〕

電気車制御装置は、その無接点化、無保守化、小型ａｆ
ｔ化が進められており、無接点化された電気車制御装置
の従来技術として、「グロシーディング　オプ　トラン
スパック　８　４　Ｊ　（Ｐｒｏｃｅｅｄ−ｉｎｇ　ｏ
ｆ　ＴＲＡＮＳＰＡＣ　８　４　）の第３６３　〜３６
５頁に掲載された論文「エレクトロニック　パワー　イ
クイップメント　フォー　ローリング　ストック　ユー
ジング　ハイパワー　ジー　ティー　オー」（ＥＬＥＣ
ＴＲＯＮＩＣ　ＰＯＷＥＲ　ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ　ＦＯ
ＲＲＯＬＬＩＮＧ　ＳＴＯＣＫ　ＵＳＩＮＧ　ＨＩＧＨ
−ＰＯＷＥＲ　Ｇ　ＴＯ）に開示された装置がある。

第２図は、この従来技術による電気車制御装置の主回路
結線図であり、以下、この図κより従来技術按ついて説
明する。第２図において、１は電ｓ．線、２はパンタグ
ラフ、３．４は断？Ｎ器、５、ハ高速度遮断器、６はフ
ィルターコンデンサ充電抵抗器、９は限流抵抗器、１０
はフィルターリアクトル、１１は過電圧保護サイリスタ
用直列抵抗器、１２は過電圧保護サイリスタ、１３はフ
ィルターコンデンサ、１４はサイリスタ制御部、１５は
地気、１６はフィルターコンデンサ充電用サイリスタ、
１７はフィルターコンデンサ放電用ダイオードである。

従来技術による電気車制御装置は、第２図に示すように
、サイリスタ制御部１４が断流器３，４、高速度遮断器
５およびフィルタリアクトル１０の直列回路を介して、
パンタグラフ２より給電され。

サイリスタ１４の給電点と地気１５の間に、フィルター
コンデンサ充電抵抗器６、フィルターコンデンサ充電用
サイリスタ１６およびフィルターコンデンサ放電用ダイ
オード１７の並列回路と、フィルターコンデンサ１３を
直列に接続して構成されている。

第２図に示す電気車制御装置の起動時、高速度遮断器５
およびフィルターコンデンサ充電用サイリスク１６が「
オフ」に保持された状態で断流器３．４が「オン」とさ
れる。このとき、電車線１、パンタグラフ２を介する直
流電圧は、限流抵抗器９、フィルターリアクトル１０．
フィルターコンデンサ充電用抵抗器６を介して、フィル
ターコンデンサ１３を電車線電圧まで充電する。限流抵
抗器９は、サイリスタ制御部１４の動作時の過電流によ
り高速度遮断器５が「オフ」となった場合に。

サイリスタ制御部１４に流入する電流を制限するもので
あり、また、フィルターコンデンサ充電用抵抗器６とと
もに１図示電気車制御装置の起動時に、フィルターコン
デンサ１３への突入電流を少なくしてフィルターコンデ
ンサ１３を充電するためのものである。フィルターコン
デンサ１３が電車ｍ電圧まで充電されると、高速度遮断
器５およびフィルターコンデンサ充電用サイリスタ１６
が「オン」とされる。その後、ＶＶＶＦ　（Ｖａｒｉａ
ｂｌｅＶｏｌ電ａｇｅ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｆｒｅｑｕ
ｅｎｃｙ）インバータ装置等を構成する電気車の主電動
機制御用のサイリスタ制御部１４が電気車のカ行、ブレ
ーキ等のために電力制御を開始すると、フィルターコン
デンサ１３は、フィルターコンデンサ充電用サイリスタ
１６およびフィルターコンデンサ放電用ダイオード１７
を介して充放電される。このため、フィルターコンデン
サ充電用サイリスタ１６およびフィルターコンデンサ収
電用ダイオード１７’ｌｔ、サイリスタ制御部１４の電
力制御時の充放ｔＴＬ流により電力損失を生じることに
なる。

〔発明が解決しようとする間朗点〕

前述したように、従来技術による電気車１ｔｉ１１　御
装檜は、サイリスタ制り１部１４の電力制御時にフィル
ターコンデンサ１３の充放゛道により、フィルターコン
デンサ光゛成用サイリスタ１６およびフィルターコンデ
ンサ放電用ダイオード１７Ｋｘ力ｍ失が生じ、装造全体
の外形、重摂が大きくなるとともに無駄な電力を消費し
ているという開角があった。

本発明の目的は、電力世失を低域して装置の小形化、軽
量化を因ることのできる無接点化した電気車制御装置を
提供する忙ある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明によれば、前記目的は、高速度遮断器と並列に接
続された現流抵抗器と直列に、フィルターコンデンサ充
電抵抗器と、サイリスタと、該サイリスタと逆方向に導
通性を有するダイオードとの並列回路を投げることによ
り達成される。

〔作　用〕

電気車制御装置の起動時、高速度遮断器および本発明に
より設けたサイリスタは、「オフ」の状態に保持されて
おり、フィルターコンデンサは、限流抵抗器とフィルタ
ーコンデンサ充電抵抗器の直列回路を介する充電電流に
より電車線電圧まで充電される。その後、前記高速度遮
断器およびサイリスタが「オン」とされ、サイリスク制
御部が電力制御を開始するが、このとき、フィルターコ
ンデンサの充電電流は、高速度遮断器を介して流れ、ま
た、放電電流は直接サイリスタ制御部に流れる。このた
め、本発明により設けられたサイリスタおよびダイオー
ドには、電気車制御装置の正常時に￥ＩＬ流が流れるこ
とはなく、後述するように異常動作時に短時間の電流が
流れるのみで、電力損失が小さくなり、装置全体の小型
化、軽量化が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明による電気車制御装置をＶＶＶＦインバー
タ装置に適用した場合の主回路結線図で。

ある第１図により、本発明の一実施例を説明する。

第１図において、１〜６，９〜１４は第２図の場合と同
じで°あり、７はサイリスタ、８は該サイリスタと逆方
向に導通性を有するダイオード、１８〜２０は夫々Ｕ　
、　Ｖ　、　Ｗ各相のインバータユニット、２１は主電
動機である誘導電動機である。

本発明による電気車制御装置は、第１図に示すように、
サイリスタ制御部１４が断流器３，４、高速度遮断器５
およびフィルターリアクトル１０の直列回路を介して、
パンタグラフ２より給電され、サイリスタ制御部１４の
給電点と地気１５との間にフィルターコンデンサ１３が
接続され、さらに高速度遮断器５に並列に接続された限
流抵抗器９に直列に、フィルターコンデンサ充電抵抗器
６と、サイリスタ７と、該サイリスタと逆方向に導通性
を有するダイオード８との並列回路を設げて構成される
０図示電気車制御装置の起動時、高速度遮断器５および
サイリスタ７が「オフ」に保持された状態で断流器３，
４が「オン」とされる。

このため、電車線１、パンタグラフ２を介する直流電圧
は、フィルターコンデンサ充電抵抗器６、限流抵抗器９
、フィルターリアクトル１０を介して、フィルターコン
デンサ１３を前記抵抗器６および９で制限される電流で
、電車線電圧まで充電する。フィルターコンデンサ１３
が電車＠電圧まで充電されると、高速度遮断器５が「オ
ン」とされ、サイリスタ７にゲートパルスが与えられて
サイリスタ７が「オン」とされる。これにより、図示電
気車制御装置は、カ行モードに移行可能な準備完了状態
となる。

図示しない運転台からの指令により、電気車制御装置が
カ行モードとされると、電車線１、パンタグラフ２を介
して供給される直流電力は、断流器３，４、高速度遮断
器５、フィルターリアクトル１０およびフィルターコン
デンサ１３より成るフィルタ回路を介して、Ｕ相、Ｖ相
、Ｗ相の各インバータユニット１８，１９，２０１Ｃよ
り構成され工いるサイリスタ制御部１４に給電される。

Ｕ相、■相、Ｗ相の各インバータユニット１８．１９゜
２０は、給電される直流電力を、運転台からの指令に基
づいた電圧と周波数を有する交流電力に変換し、負荷の
主電動機である誘導電動機２１を制御する。このカ行モ
ード時、フィルターコンデンサ１３の充電は、断流器３
，４、フィルターリアクトル１０を介して行われ、また
、放電は、直接サイリスタ制御部１４に対して行われる
ので、本発明により設けたサイリスタ７およびダイオー
ド８には、フィルターコンデンサ１３の充放電電流が流
れることはない。

運転台からブレーキ指令が与えられると、電気車制御装
置は、電力回生モードとなり、誘導電導機２１が発電機
モードとして働（ことになる。サイリスタ制御部１４の
Ｕ相、■相、Ｗ相の各インパータユニツ）１８，１９．
２０は、誘導電動機２１が発電した交流電力を直流電力
に変換し、この直流電力は、フィルターコンデンサ１３
を充電するとともに、フィルターリアクトル１０、高速
度遮断器５、断流器３，４、パンタグラフ２を介して電
車線１に回生される。この電力回生モード時、フィルタ
ーコンデンサ１３の充電は、直接サイリスタ制御部１４
から行われ、放電は、フィルターリアクトル１０．高速
度遮断器５、断流器３゜４を介して行われるので、この
場合もカ行時と同様に、本発明により設けたサイリスタ
７およびダイオード８には、フィルターコンデンサ１３
の充放電電流が流れることはない。

以上説明したように、正常運転時は、カ行モード時、電
力回生モード時ともに、本発明により採用したサイリス
タ７、ダイオード８に電流が流れることはない。

次にカ行モード時および電力回生モード時に過電流が流
れ、高速度遮断器５が「オフ」となった場合について説
明する。

カ行モード時の過電流により、高速度遮断器５が「オフ
Ｊとなると、サイリスタ７のゲート信号が「オフ」とさ
れるが、高速度遮断器５に流れていた電流は、サイリス
タ７に移り、該サイリスタ７、限流抵抗器９を介して流
れ減衰する。該電流が減衰した時点でサイリスタ７が「
オフ」となり、電流はさらに減衰する。

電力回生モード時の過電流により、・高速度遮断器５が
「オフ」となると、高速度遮断器５に流れ工いた回生電
流は、限流抵抗器９、サイリスタ７と逆方向に導通性を
有するダイオード８を介し【流れ減衰する。

サイリスタ７およびダイオード８には、前述したように
、カ行モード時および電力回生モード時に過電流が流れ
高速度遮断器５が「オフ」となった時の短時間のみ大電
流が流れることＫなる。したがって、サイリスタ７およ
びダイオード８の電力損失は、高速度遮断器５が「オフ
」となるときの電流工と、電流が減衰するまでの時間ｔ
により決まるＩ”ｔに比例するものとなり、小さなもの
である。このため、サイリスタ７及びダイオード８とし
て大電力損失に耐え得る大型なものを必要とせず、電気
車制御装置を小型、軽量ＶＣ構成することができる。

以上、本発明を電気車駆動用のＶＶＶＦインバータ装置
に適用した場合につい℃説明したが、本発明は、−般の
電気車制御に適用した場合にも同様な効果を得ることが
できる。さらに１本発明は、電気車制御以外の一般的な
電力変換装置に適用することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、電気車制御装置
の通電時の電力損失を大幅に低減でき、これにより、装
置の小型化、軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電気車制御装置の一実施例をＶＶ
ＶＦインバータ装置に適用した場合の主回路結線図、第
２図は従来技術による電気車制御装置の主回路結線図で
ある。 ３．４・・・・・・断流器、５・・・・・・高速度遮断
器、６・・・・・・フィルターコンデンサ充電抵抗器、
７・・・・・・サイリスタ、８・・・・・・サイリスタ
７と逆方向に導通性を有するダイオード、９・・・・・
・限流抵抗器、１０・・・・・・フィルターリアクトル
、１３・・・・・・フィルターコンデンサ、１４・・・
・・・サイリスタ制御部、１６・・・・・・フィルター
コンデンサ充電用サイリスタ、１７・・・・・・フィル
ターコンデンサ放電用ダイオ−ｒド、１８゜１９．２０
・・・・・・Ｕ、Ｖ％Ｗ各相インバータユニット、２１
・・・・・・誘導電動機 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電車線からの電力を供給するパンタグラフと、断流
   器と、高速度遮断器と、該高速度遮断器と並列に接続さ
   れた限流抵抗器と、フィルターリアクトルおよびフィル
   ターコンデンサから成るフィルター回路と、電力を制御
   するサイリスタ制御部とを備える電気車制御装置におい
   て、フィルターコンデンサ充電用抵抗器と、サイリスタ
   と、該サイリスタと逆方向に導通性を有するダイオード
   との並列回路を、前記限流抵抗器と直列に設けたことを
   特徴とする電気車制御装置。 ２、前記サイリスタには、前記高速度遮断器が閉じてい
   る間、導通状態が保持されるように、幅広のゲートパル
   スが与えられることを特徴とする前記特許請求の範囲第
   １項記載の電気車制御装置。