JPH02254901A - 交流電気車の停電検出方式 - 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、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御交直変換装置を
備えた交流電気車の停電検出方式に関する。

（従来の技術） 従来、交流電気車の制御方式として、交流電源に主変圧
器を介して交直変換用の半導体電力変換装置を接続し、
この変換装置をＰＷＭ制御することにより変換装置の直
流端子に一定の直流電圧を発生させる方式が知られてい
る。

第２図はこのような変換装置を用いた交流電気車の主回
路の一例を示す図である。同図において、１は電車線で
あり、この電車ｌ；Ａ１には交流電力を受電するパンタ
グラフ２が接している。パンタグラフ２は主変圧器３の
一次巻線に接続されており、その二次巻線はＧＴＯ，ト
ランジスタ等の半導体素子により構成されたＰＷＭ制御
交直変換装置４の交流端子に接続されている。この変換
装置４の直流端子は、直流中間回路に設けられたコンデ
ンサ５を介してインバータ６の直流端子に接続され、イ
ンバータ６の交流出力端子は交流電動機７に接続されて
いる。また、主変圧器３の一次巻線両端には電圧検出用
変圧器１０の一次巻線が接続されており、その二次巻線
は制御回路１１及び停電検出回路１２に接続されている
。

この種の回路方式においては、制御回路１１によって変
換装置４をＰＷＭ制御することにより、電源電圧に対応
した交流電圧を発生させて主変圧器３の二次巻線電流の
大きさ及び力率を調整し、直流中間回路のコンデンサ５
の電圧を所定の値に制御している。

次いで、第３図は、上記システムにおいて電車線１の交
流電源に停電が発生した場合の動作を示す図であり、同
図においてａは電車線１の電圧、ｂは変換装置４の交流
端子電圧、Ｃは変換装置４の交流側電流、ｄは停電検出
回路１２の出力である。

いま、第３図の時刻ｔ工において停電が発生すると、主
変圧器３の一次巻線電圧は図に示す変換装置４の交流端
子電圧すとなる。この一次巻線電圧波形の変化を停電検
出回路１２が時刻ｔ２において検知し、時刻ｔ、で変換
装置４の運転を停止する。

しかして、この種のシステムでは、電源が喪失しても変
換袋ｖ１４自身が電源となって運転を継続する可能性が
あり、電車線１には第３図ａに示す如く時刻ｔ□からｔ
３の間に高次高調波を多く含んだ電圧が現われることに
なる。このような高調波電圧は、同一き電区間に存在す
る他励整流器を持つ他の電気車の半導体素子スナバ回路
の焼損を招くおそれがあるため、停電発生を高速に検知
して時刻ｔ０以後できるだけ速やかに変換装置４の運転
を停止する必要がある。

ここで、第４図は停電検出回路１２の構成を示す図であ
り、以下、この第４図に基づき従来の停電検知方式を説
明すると、第３図における電圧検出用変圧器１０から得
られた電圧信号Ｖｓはバンドパスフィルタ１２ａに入力
される。なお、このバンドパスフィルタ１２ａは、主変
圧器３の一次巻線電圧における変換装置４のパルス幅変
調周波数成分と同一の成分を抽出するように設定される
。バンドパスフィルタ１２ａの出力はコンパレータ１２
ｂに入力されており、このコンパレータ１２ｂにおいて
停電検出レベル設定器１２ｃによる設定レベルと比較す
ることにより、停電検出信号が生成されて制御回路１１
に出力されるものである。

（発明が解決しようとする課題） 上述した高調波成分による停電検出方式では。

正常運転時には検出電圧の高調波成分ができるだけ少な
く、停電時はより大きく検出できることが望ましい。

しかしながら従来においては、主変圧器３の一次巻線電
圧の検出にその両端に接続した検出用の変圧器１０を用
いていたため、正常時は正弦波の電圧波形を検出するが
、停電時に同一き電区間内に運転中の他の電車が存在す
る場合、電車間に電流が流れるためこの電流による変圧
器−次漏れリアクタンス降下が発生し、主変圧器３の鉄
心磁束により発生する誘起電圧が一次巻線端子部では前
記電流ないし一次漏れリアクタンス降下の影響を受ける
ことによって目的とする高調波成分が減少してしまい、
停電検出回路１２の感度が低下してしまうという問題が
あった。

本発明は上記問題点を解消するために提案されたもので
、その目的とするところは、停電時における主変圧器の
一次巻線電流の影響を受けず、しかも−次、二次各巻線
による漏れ磁束が鎖交しないような鉄心位置に高調波検
出用の補助巻線を設けることにより、停電検出感度を高
めた交流電気車の停電検出方式を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、電車線を介して一
次巻線が交流電源に接続された主変圧器と、この主変圧
器の二次巻線に接続されたパルス幅変調制御交直変換装
置とを備えた交流電気車であって、前記一次巻線電圧か
ら、前記交直変換装置の交流側出力電圧に含まれる高調
波成分と等しい成分を検出してこの高調波成分が所定の
値以上になったことにより前記交流電源の停電を検出す
る交流電気車の停電検出方式において、前記主変圧器の
一次巻線及び二次巻線による漏れ磁束が鎖交しない鉄心
位置に補助巻線を設け、この補助巻線により前記一次巻
線電圧の高調波成分を検出することを特徴とする特 （作用） 本発明によれば、主変圧器の鉄心に補助巻線を直接取付
けて一次巻線電圧の高調波成分を検出するので、停電時
に一次巻線電流によるリアクタンス降下の影響を受ける
ことなく高感度で高調波成分を検出することができる。

また、補助巻線の位置は一次巻線及び二次巻線による漏
れ磁束が鎖交しないような位置に選ばれるため、平常時
のパルス幅変調制御交直変換装置による変換動作にも何
ら支障がない。

（実施例） 以下、図に沿って本発明の一実施例を説明する。

第１図はこの実施例が適用される交流電気車の主回路を
示しており、第２図と同一の祷成要素には同一の符号を
付して詳述を省略し、以下、異なる点を中心に説明する
。すなわち、この実施例における主変圧器３０は、一次
巻線３１と、二次巻線３２と、一次巻線電圧検出用の補
助巻線３３とを備えている。そして、補助巻線３３の出
力端子は制御回路１１及び停電検出回路１２に接続され
ている。

ここで、補助巻線３３は、一次巻線３１及び二次巻線３
２による漏れ磁束が鎖交しないような鉄心位置に取付ら
れており、これによって通常動作時には主変圧器３０の
一次入力電圧に比例した電圧が補助巻線３３から出力さ
れ、制御回路１１及び変換装置４によるＰＷＭ制御によ
ってその変換装置４の直流端子には所定の直流電圧が現
われる。

一方、交流電源の停電時において、補助巻線３３は、従
来のように一次巻線電流によるリアクタンス降下の影響
を受けることなく変換装置４の交流側出力電圧（主変圧
器３０の一次巻線３１の電圧）に対応した電圧波形を出
力する。そして、この電圧波形は高次高調波を含んだも
のであるから、停電検出回路１２の動作により停電の発
生を検出することができ、以後は制御回路１１を介して
変換装置４の運転を停止させればよいものである。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、停電検出のために主変圧
器の一次巻線電圧に含まれる高調波成分を検出する手段
として、主変圧器の一次及び二次巻線による漏れ磁束が
鎖交しない鉄心位置に補助巻線を直接取付けたことによ
り、停電時に同一き電区間内の電車間に電流が流れた場
合でもその電流の影響を受けずに高調波成分を抽出し、
停電を確実に検出できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例が適用される交流電気車の主
回路の構成図、第２図は従来の技術を説明するための交
流電気車の主回路の構成図、第３図はその動作を説明す
るための波形図、第４図は停電検出回路の構成図である
。 １・・・電車線　　　　　２・・・パンタグラフ４・・
・パルス幅変調制御交直変換装置５・・・コンデンサ　
　　６・・・インバータ７・・・交流電動機　　　１１
・・・制御回路１２・・・停電検出回路　　３０・・・
主変圧器３１・・・一次巻線　　　　３２・・・二次巻
線３３・・・補助巻線 特許出願人　　富士電機株式会社 代理人　弁理士　　森　１）雄　− ２，７１ｏン２クラ？ １１：Ｈ轡絣 １２：滓者禮シ＃謬 ［図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電車線を介して一次巻線が交流電源に接続された主変圧
   器と、この主変圧器の二次巻線に接続されたパルス幅変
   調制御交直変換装置とを備えた交流電気車であって、前
   記一次巻線電圧から、前記交直変換装置の交流側出力電
   圧に含まれる高調波成分と等しい成分を検出してこの高
   調波成分が所定の値以上になったことにより前記交流電
   源の停電を検出する交流電気車の停電検出方式において
   、前記主変圧器の一次巻線及び二次巻線による漏れ磁束
   が鎖交しない鉄心位置に補助巻線を設け、この補助巻線
   により前記一次巻線電圧の高調波成分を検出することを
   特徴とする交流電気車の停電検出方式。