JPH0130392B2 - - Google Patents

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JPH0130392B2
JPH0130392B2 JP57156564A JP15656482A JPH0130392B2 JP H0130392 B2 JPH0130392 B2 JP H0130392B2 JP 57156564 A JP57156564 A JP 57156564A JP 15656482 A JP15656482 A JP 15656482A JP H0130392 B2 JPH0130392 B2 JP H0130392B2
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JP
Japan
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JP57156564A
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JPS5947977A (ja
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Yoshio Tsutsui
Akira Kimura
Kazuya Tsutsumi
Hideaki Kurauchi
Kazuhiro Yamada
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPH0130392B2 publication Critical patent/JPH0130392B2/ja
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    • 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
    • H02M7/02Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145Conversion of AC power input into DC 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
    • H02M7/155Conversion of AC power input into DC 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電力変換器の制御装置に係り、特に
位相制御途中に発生する等価妨害電流の最大値を
低減するのに好適な制御装置に関する。
一般に、直流電動機を使用する交流電気車では
架線に供給されている単相交流を受電し変換器で
交流−直流変換を行い直流電動機を駆動する。こ
の場合、回路電流の脈動を抑えるため平滑リアク
トルを併用するものが多く、その結果、交流側に
は矩形もしくは台形に近い高調波成分を含有した
電流が流れる。特にサイリスタ式変換器を用いた
位相制御方式にこのことが言える。この高調波電
流は通信線や信号系統などへの誘導障害を及ぼ
す。誘導障害を評価する尺度として等価妨害電流
Jpが用いられている。
この等価妨害電流Jpを低減するために従来よ
り相当の技術的な努力が払われ、いくつかの対策
手段がとられている。また、サイリスタ変換器で
交流−直流変換を行い直流電動機を駆動すると、
架線には比較的大電流が流れ、かつ架線にはリア
クタンスが存在し、その電圧降下は比較的大きく
なる特徴があり、そのため交流回路の無効電力が
しばしば問題になる。したがつて、これらの等価
妨害電流Jpを低減し、更に無効電力を軽減し力
率を改善することが望まれている。
これらの対策手段の1つは主変器の二次巻線を
多群に分割し、それぞれに制御極付整流器で構成
した変換器を備え可変直流電圧を得て、各直流出
力端子を縦続接続して直流電動機に加え、更に、
縦続接続した少なくとも1つの変換器の交流端子
に高調波フイルタを設けたものがある。第1図は
その一例であり以下詳細に説明する。
第1図において、変圧器Trの一次巻線N1は
架線TWからパンタグラフPを介して交流を受電
し、独立した2個の二次巻線N21,N22に分割し、
それぞれ制御極付整流器とダイオードの混合ブリ
ツジで構成した変換器Br1,Br2で直流に変換し
た後、直流側を縦続接続して平滑リアクトルL及
び直流電動機Mに接続している。PFCは高調波
フイルタで逆並列接続した一対の制御極付整流器
とリアクトルLA、コンデンサCA、抵抗RAの直
列体で構成され、変換器Br2の交流端子間に接続
されている。第2図は上記縦続接続した2つの変
換器を位相制御するための制御回路ブロツク図で
あり、次のように動作する。すなわち、電流指令
PAと直流電流Idとの偏差を移相器A1,A2に
加え、変換器Br1,Br2の点弧制御に必要な位相
信号α1,α2に変換し、変換器Br1,Br2の制御整
流器に与える。したがつて、まず電流指令PAを
ある値で与えると、移相器A1が出力α1を出し変
換器Br1が位相制御されそれに見合つた直流出力
を出し、直流電流Idが流れると、電流指令PAと
比較され直流電流Idと電流指令PAで指定した直
流電流が常に等しくなるよう帰還制御される。前
記の制御により直流電動機Mが加速すると直流電
流Idと電流指令PAとを一致させるため移相器A
1の出力α1の位相が進み、ほぼ最大に達すると、
今までバイアスBによつて動作しなかつた移相器
A2が動作し変換器Br2が位相制御される。した
がつて、直流電動機Mに印加される電圧は変換器
Br1とBr2の和の電圧となる。
第3図はこのような制御を行つた場合の移相器
A1及びA2の出力α1,α2に対する直流電流Id及
び直流電圧Edの特性を示したものである。第3
図で1,2の特性は移相器A1の出力α1と移相器
A2の出力α2の重なり期間Δtがない場合の特性、
すなわち、α2が0゜に達してからα2が出るようにし
た場合の特性である。この場合、移相器A1の出
力α1が0゜近くになると制御極付整流器の転流時に
生じる転流リアクタンス降下の影響で直流電圧
Edが上昇しない期間が現われる。そのため直流
電流Idはその期間で帰還制御されず落込みが生じ
る。
そこで、このような現象を防止するため従来は
移相器A1の出力α1と移相器A2の出力α2の重な
り期間(Δt)を設けて移相器A1の出力α1が約
75゜に達したら移相器A2の出力α′2を出すように
していた。このようにΔtを約75゜にすると、上記
した直流電圧Edの特性1は3のように改善され、
直流電流Idは4の特性のように落込みを防止でき
電気車の性能向上を行うことができる。
第4図は直流電圧Edに対する等価妨害電流Jp
の特性である。第4図で5の特性は移相器A1の
出力α1と移相器A2の出力α2の重なり期間Δtが0゜
の場合、6の特性はΔtが約75゜の場合である。
ところで第1図に示した高調波フイルタは従来
では小電流範囲での進み力率(基本波力率)とな
るのを防止するため移相器A1の出力α1と移相器
A2の出力α2が重なつた期間(すなわちΔtの期
間)かそれを過ぎた期間(すなわちα1=0゜に達し
た後)で投入するようにしていた。そのため、第
4図5,6の特性のように等価妨害電流Jpの低
減及び図示してないが力率改善は第1図の変換器
Br2が位相制御されてから行われていた。ここ
で、α1とα2の重なり期間Δtを0゜にすれば等価妨害
電流Jpは第4図5のように改善できるが、従来
のように直流電流Idの落込みを防止するためΔt
を約75゜にすると、Δtの期間で第5図6のように
等価妨害電流Jpが増大する欠点があつた。
本発明の目的は前記欠点を解消し、誘導障害の
低減を行える電力変換器の制御装置を提供するこ
とにある。
本発明は、開閉可能な高調波フイルタを縦続接
続した電力変換器の一部に接続したものにおい
て、最初の変換器位相制御中に高調波フイルタを
投入し、かつ最初に位相制御される変換器の位相
制御が終了しないうちに次の変換器を位相制御す
るようにしたものである。
本発明の効果を明らかにするため制御対象の第
1図、第2図及び第5図、第6図を用いて説明す
る。
第1図において、まず変換器Br1を制御するた
め第2図の電流指令PAを移相器A1に与える。
移相器A1が出力α1を出し変換器Br1が位相制御
され、直流電流Idが流れると電流指令PAと比較
され、直流電流Idが一定になるよう定電流制御さ
れる。この変換器Br1を位相制御中に例えば第5
図X点で高調波フイルタを投入するようにする
と、制御角α1,α2に対する直流電圧Ed、直流電
流Idの特性は第5図のように、直流電圧Edに対
する等価妨害電流Jpの特性は第6図のようにな
る。すなわち、高調波フイルタを投入すると直流
電圧Edは、若干上昇するが、直流電流Idは定電
流制御の働きで変化しない。また等価妨害電流
Jpは若干減少する。高調波フイルタを投入する
と直流電圧Edが若干上昇するのは、交流入力電
流の無効分が減少して、架線TW及び主変圧器
Trのリアクタンスによる電圧降下が減少するた
めである。
ここで高調波フイルタは第5図X点から変換器
Br2の制御角α2が0度に達するまでは進み力率
(基本波力率)ならないように定数を設定する必
要がある。
次に、直流電動機Mが加速し、移相器A1の出
力α1の位相角が進み、例えば、移相器A1の出力
α1と移相器α2の重なり期間Δtを従来のように75゜
に設定すると、直流電圧Ed及び直流電流Idの特
性は第5図7,9のようになり特に問題となる現
象は生じないが、等価妨害電流Jpは第6図11
に示したように、α1,α2の重なり期間で増大す
る。
そこで、第5図に示したようにα1とα2の重なり
期間Δt′を例えば50゜とすれば、第5図8のように
直流電圧EdはΔt′の付近で若干特性の傾斜が変化
するが、直流電流Idは第5図10のように定電流
制御され落込みは生じない。また、等価妨害電流
Jpは第6図12のような特性となり、α1,α2
重なる期間Δt′では全く増加していない。
以上のように、本発明によれば、電気車の定電
流制御性能を悪化させることなく、変換器位相制
御中、特に変換器Br1,Br2が同時に位相制御さ
れる期間で発生する等価妨害電流Jpを低減でき
る効果がある。更な、高調波フイルタを従来より
も早い時点、すなわち従来は2番目に位相制御す
る変換器Br2が位相制御されてから高調波フイル
タを投入したのに対して、本発明は最初に位相制
御する変換器を位相制御中に投入するので、等価
妨害電流Jp低減及び力率改善の範囲を広くする
効果もある。また、移相器A1の出力α1と移相器
A2の出力α2の重なり期間は40゜〜65゜が良いこと
を実験的に確認した。
次に本発明の他の一実施例について述べる。
第7図は本発明の制御対象となる変形例を示す
図であり、変換器Br2、二次巻線N22は第1図の
ものと同様でありその他の回路は省略してある。
第1図と異なるところは高調波フイルタを2分割
したことである。この高調波フイルタの回路構成
は第1図のものと全く同様であるが、リアクトル
LA、コンデンサCA、抵抗RAは本発明の実施例
で述べたように設定したものとする。したがつて
リアクトルLA1,LA2の値は第1図のLAの2
倍、コンデンサCA1,CA2の容量は第1図の
CAの1/2、抵抗RA1,RA2は第1図のRAの2
倍となるよう設定する。
したがつて、2分割した高調波フイルタが両方
とも投入されれば本発明の実施例の場合と同様に
なる。
本発明は、このような回路において、第7図に
は図示してないが、最初に位相制御する変換器
Br1が位相制御中で進み力率にならないところで
まず2分割した高調波フイルタのうち1回路を投
入する。第8図は直流電圧Edに対する等価妨害
電流Jpを示したものであり、例えばY点で高調
波フイルタ1回路が投入されると、等価妨害電流
Jpが減少する。次に高調波フイルタを2回路投
入しても進み力率にならないZの点でもう一方の
高調波フイルタを投入すると更に等価妨害電流
Jpが減少する。それ以後の動作及び特性は第6
図の場合と同様になる。このように、高調波フイ
ルタを2分割し、2段階に分けて投入すると、高
調波フイルタを投入する時期が早くできるので、
第6図の場合よりも更に等価妨害電流Jp及び図
示してないが力率改善の範囲を広くする効果があ
る。
本発明によれば、変換器の位相制御中に発生す
る等価妨害電流を低減することができるので、誘
導障害の少ない交流電気車の実用化に効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術及び本発明の一例を示す回路
図、第2図は電流制御系を示すブロツク図、第3
図及び第4図は従来技術の制御対象の特性図、第
5図及び第6図は本発明の一実施例の制御対象の
特性図、第7図は本発明の他の一実施例を示す回
路図、第8図は、本発明の他の一実施例の制御対
象の特性図。 Tr……変圧器、Br1,Br2……変換器、Id……
直流電流、Ed……直流電圧、LA,LA1,LA2
……リアクトル、A1,A2……移相器、CA,
CA1,CA2……コンデンサ、PA……電流指令、
RA,RA1,RA2……抵抗、B……バイアス、
α1,α2……移相器出力。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 交流電源に接続された一次巻線及び複数の二
    次巻線を有する変圧器と、該二次巻線の各々より
    交流入力を得ると共に直流側が負荷に対して互い
    に縦続接続された複数の変換器と、該変換器を1
    つずつ順次に位相制御する手段と、交流回路内に
    接続され開閉可能な高調波フイルタとを備えたも
    のにおいて、前記高調波フイルタを、1つずつ順
    次点弧位相制御される変換器のうち最初の変換器
    の位相制御中から投入する手段と、最初の変換器
    の位相制御が終了する以前に次の変換器の位相制
    御を行う手段とを設けたことを特徴とする電力変
    換器の制御装置。 2 前記変換器の位相制御において、最初の変換
    器の位相制御の遅れ角αが、その変換器転流重な
    り角uに達する以前に、次の変換器の位相制御を
    開始するようにしたことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の電力変換器の制御装置。
JP57156564A 1982-09-10 1982-09-10 電力変換器の制御装置 Granted JPS5947977A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57156564A JPS5947977A (ja) 1982-09-10 1982-09-10 電力変換器の制御装置

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JP57156564A JPS5947977A (ja) 1982-09-10 1982-09-10 電力変換器の制御装置

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JPS5947977A JPS5947977A (ja) 1984-03-17
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ID=15630537

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JPH0740761B2 (ja) * 1985-04-19 1995-05-01 株式会社日立製作所 交流電気車の制御装置

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JPS5947977A (ja) 1984-03-17

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