JPH02307325A - 電力回生インバータシステム - 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、電力回生インバータシステムに係り、このイ
ンバータの過負荷やダウンによる故障、特に、制御系の
異常による電力回生インバータの故障を迅速かつ確実に
検知し、インバータを故障から適切に保護するのに好適
な電力回生インバータシステムの故障検出保護装置に関
するものである。

〔従来の技術〕 従来の電力回生インバータシステムは、特開昭５５−３
１７９〜３１８１号公報に記載のように、交流電源母線
と直流母線との間に電力回生インバータを接続してあり
、この電力回生インバータと直流母線とは直流遮断器を
介して接続していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、インバータの過負荷やダウンによる故
障やインバータの制御系の異常による故障を検出し、前
記インバータをその故障から保護する点についての配慮
が無かった。すなわち、インバータに過負荷がかかるこ
とが望ましくないのは勿論であるが、インバータのダウ
ンによる回生失効を検出しないと、例えば回生電車では
回生じない場合は電気ブレーキがきかなくなるので、エ
アブレーキをかけなければならなくなり、エアブレーキ
の過熱を引き起こす問題があった。

また、インバータの制御系に異常が生ずると、電力回生
インバータを焼損させるおそれがあった。

本発明の目的は、インバータの過負荷やダウンおよび制
御系の異常を迅速かつ確実に検出し、電力回生インバー
タを故障から保護し、エアブレーキ等の過熱を防止でき
る保護装置を備えた電力回生インバータシステムを提供
することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、電源母線と負荷
母線との間に遮断器を介して接続された電力回生インバ
ータを含む電力回生インバータシステムにおいて、電力
回生インバータと負荷母線との間に取り付けた電流検出
器からの検出電流に基づき電流回生インバータの故障を
検出し遮断器にトリップ指令信号を出力する故障検出保
護装置を備えた電力回生インバータシステムを提案する
ものである。

前記故障検出保護装置は、具体的には、前記検出電流に
基づき所定時限電力量を検出する回路と、検出された電
力量がインバータの容量を越えたかいなかを判別する過
負荷判別回路と、過負荷のときに過負荷トリップ指令信
号を前記遮断器に出力する回路とからなる過負荷検出保
護回路を含む。

前記故障検出保護装置はまた、現在の検出電流が前の検
出電流と同じかいなかを判別する回路と、−同じである
時間が最大回生時間を越えたかいなかを判別する回路と
、前記時間が最大回生時間を越えた場合に制御系異常ト
リップ指令信号を前記遮断器に出力する回路とからなる
制御系異常検出保護回路を含むこともできる。

前記故障検出保護装置はさらに、検出電流に基づきイン
バータが運転中かいなかを判別する回路と、インバータ
の運転中の電流が循環電流または最小運転電流以下かい
なかを判別する回路と、運転中電流が所定電流以下のと
きにインバータダウントリップ指令信号を前記遮断器に
出力する回路とからなるインバータダウン検出保護回路
を含むことも可能である。

いずれの電力回生インバータシステムも、電力回生イン
バータを用いていれば、電気鉄道のみならず、エレベー
タ等にも適用できる。

〔作用〕

本発明においては、電力回生インバータから直流母線へ
の接続線に取り付けた電流検出器で検出した回生電流を
故障検出保護装置に取り込む。

故障検出保護装置に含まれる過負荷検出保護回路の所定
時限電力量検出回路は、所定時限の電力量を演算する。

過負荷判別回路は、演算された電力量が電力回生インバ
ータの容量から予め決められた所定時限での電力量を越
えたかいなかを判別する。過負荷トリップ指令回路は、
前記判別結果が電力量が越えたことを示すと、電力回生
インバータシステムの主回路交流側と直流側とにある遮
断器を聞かせる。その際に必要ならば、警報を発しても
良い。

このような過負荷検出保護回路を備えれば、過負荷によ
る電力回生インバータの焼損を防止できる。

制御系異常検出保護回路の判別回路は、現在の検出電流
が前の検出電流と同じかいなかを判別する。判別結果は
最大回生時間判別回路が取り込み、同じである時間が最
大回生時間を越えたかいなかを判別する。制御系異常ト
リップ指令回路は、前記時間が最大回生時間を越えた場
合に制御系異常トリップ指令信号を前記遮断器に出力す
る。

このような制御系異常トリップ指令回路を備えれば、イ
ンバータ自体ではなく、制御系に異常があっても、イン
バータの焼損を防ぐことができる。

インバータダウン検出保護回路のインバータ運転判別回
路は、検出電流に基づきインバータカ１１転中かいなか
を判別する。電流比較回路は、インバータの運転中の電
流が循環電流または最小運転電流以下かいなかを判別す
る。インバータダウントリップ指令回路は、運転中電流
が所定電流以下のときにインバータダウントリップ指令
信号を前記遮断器に出力する。

このようにインバータダウン検出保護回路を備えると、
インバータのダウンを検出できるため、回生電車のエア
ブレーキの過熱を防止できる。

〔実施例〕

第１図および第２図を参照して１本発明の一実施例を説
明する。なお、ここでは１回生電車を例に本発明を説明
するが、エレベータ等の電力回生インバータを用いてい
るシステムにおいても、基本的考え方は同じである。

第１図は本発明による故障検出保護装置を備えた電力回
生インバータの一実施例の系統構成を示す図である。第
１図において、交流電源母線１には、交流遮断器２を介
して、電力回生インバータ３の交流側端子３ａが接続し
である。電力回生インバータ３の直流側端子３ｂには、
直流、遮断器５を介して、直流母線６を接続しである。

直流母線６は、回生電車７を運転するための直流電力を
供給する。電力回生インバータ３の直流側に取り付けた
電流検出器４からの電流検出信号は１本発明による故障
検出保護装置８の電流信号入力端子８Ｃに入力される。

故障検出保護装置８の遮断器トリップ指令出力端子８ａ
と８ｂとは、交流側遮断器２と直流側遮断器５のトリッ
プ端子にそれぞれ接続されている。

第２図は故障検出保護装置の内部構成を示すブロック図
である。第２図において、電流信号入力端子８Ｃは、過
負荷検出保護警報回路１８．制御系異常検出保護警報回
路１９．インバータダウン検出保護警報回路２０の入力
側にそれぞれ接続されている。過負荷検出保護警報回路
１８、制御系異常検出保護警報回路１９．インバータダ
ウン検出保護警報回路２０の出力は、遮断器トリップ指
令出力端子８ａ、８ｂに接続されている。

過負荷検出保護警報回路１８は、入力側から順に、所定
時限電力量検出回路９と１判別回路１０と、過負荷トリ
ップ指令回路１１とからなり、判別回路１０のＮｏ出力
は、電力量検出回路９の入力側に接続されている。

制御系異常検出保護警報回路１９は、入力側から順に、
電流比較器１２と、タイマ回路１３と。

制御系異常トリップ指令回路１４とからなり、電流比較
器１２のＮｏ出力とタイマ回路１３のＮ。

出力とは電流比較器１２の入力側に接続されている。

インバータダウン検出保護回路２０は、入力側から順に
、インバータ運転判別回路１５と、電流比較器１６と、
インバータダウントリップ指令回路１７とからなり、イ
ンバータ運転判別回路１５のＮｏ出力と電流比較器１６
のＮｏ出力とはインバータ運転判別回路１５の入力側に
接続されている。

次に、電力回生インバータが過負荷になった場合、制御
系に異常が生じて回生電流が変化しなくなった場合、イ
ンバータがダウンして回生じなくなった場合に分けて、
本実施例の動作を説明する。

（１）電力回生インバータが過負荷になった場合。

第１図の回生電車７の回生電流が電力回生インバータ３
に回生される電流信号として電流検出器４により検出さ
れ、故障検出保護装置８の電流信号入力端子８Ｃに入力
される。この電流信号は、第２図の過負荷検出保護回路
１８に入力される。

過負荷検出保護回路１８は、所定時限電力量検出回路９
により所定時限の電力量を検出する。これを式で表現す
ると。

ただし、Ｐ　（ｔ）　　：時刻ｔ−ｔｏｖｅｒから時刻
ｔまでの電力量［ｋＷｈ］ ■＝電力回生インバータ直流側電圧［Ｖ］ｔ：時刻［Ｓ
ｅＣ］ ｔ−ｔｏｖｅｒ　：電力回生インバータの短時間定格の
時間［ｓ　ｅ　ｃ］ Ｉ　（ｔ）　　：時刻ｔにおける回生電流［Ａ］次に判
別回路１ｏは、Ｐ　（ｔ）が電力回生インバータの定格
から予め決まる短時間容量（Ｖ・Ｉ　ｏｖｅｒ　°ｔｏ
ｖｅｒ）　　［ｋ　Ｗ　ｈコを越えているかいなかを判
別する。すなわち、 ま ただし、Ｉｏｖｅｒ：ｆｆｌ力回生インバータの短時間
定格の短時間定格電流［Ａ］ この式が成立すれば、電力回生インバータは過負荷であ
ると判）ｓｌｌする。過負荷ではないと判別した場合は
、判別回路１０のＮｏ出力から、所定時限電力量検出回
路９の入力側に戻り、処理を繰り返す。一方、判別回路
１０で過負荷であると判別された場合は１判別回路１ｏ
のＹＥＳ側からＹＥＳ信号が過負荷トリップ指令回路１
１に送られる。

過負荷トリップ指令回路１１は、遮断器トリップ指令出
力端子８ａ、８ｂにトリップ信号を出力し、第１図の交
流側遮断器２と直流側遮断器５とをトリップさせる。な
お、前記トリップ信号により、警報を発するようにして
もよい。

この過負荷検出保護回路１８を備えたことにより、過負
荷を迅速かつ正確に検出し、電力回生インバータ３を停
止させ、その焼損を防止できる。

（２）回生電流が変化しなくなった場合。

前記（１）の場合と同様に、第２図の電流信号入力端子
８ｃに入力された電流信号は、制御系異常検出保護回路
１９に入力される。制御系異常検出保護回路１９では、
入力された現時刻の電流信号と前の時刻の電流信号とを
電流比較器１２により比較し、同じでなければ比較器１
２のＮｏ出力から電流比較器１２の入力側に戻り、処理
を繰り返す。一方、同じならばタイマ回路１３に処理が
進む。タイマ回路１３では、電流比較器１２からのＹＥ
Ｓ出力が、各電気鉄道システムに応じて予め決まった最
大回生時間以上継続している場合、回生電流が変化しな
いと判断する。最大回生時間以内で比較器１２のＹＥＳ
出力が無くなった場合は、タイマ回路１３のＮｏ出力か
ら比較器１２の入力側に戻り、処理を繰り返す。タイマ
回路１３が回生電流の変化なしと判断した場合、タイマ
回路１３のＹＥＳ出力から制御系異常トリップ指令回路
１４に処理が進む。制御異常トリップ指令回路１４は、
遮断器トリップ指令出力端子８ａ、８ｂにトリップ信号
を出力し、第１図の交流側遮断器２と直流側遮断器５と
をトリップさせる。

このように、制御系異常検出保護回路１９を備えること
により、電力回生インバータの焼損を防ｌ−できる。ま
た、制御系の以上によるインバータダウンを検出でき、
回生電車のエアブレーキの過熱を防ぐことが可能となる
。

に３）インバータがダウンして回生じなくなった場合。

前記（２）と同様に、第２図の電流信号入力端子８ｃに
入力された電流信号は、インバータダウン検出保護回路
２０に入力される。インバータダウン検出保護回路２０
では、まず、インバータ運転判別回路１５が、インバー
タの運転条件（例えば遮断器２および５が投入されてい
るか等）が現在整っているかいなかを判別する。条件が
成立していなければ、インバータ運転判別回路１５のＮ
ｏ出力からインバータ運転判別回路１５の入力側に戻り
、処理を繰り返す。条件が整っており、インバータが運
転中であると判別した場合は、インバータ運転判別回路
１５のＹＥＳ出力から電流比較器１６に処理が進む。電
流比較器１６では、現時刻の電流が循環電流または最小
運転電流を越えているかいなかを判別する。現時刻の電
流が大きいか同じ場合は、電流比較器１６のＮｏ出力か
らインバータ運転判別回路１５の入力側に戻り、以上の
処理を繰り返す。現時刻の電流の方が小さい場合には、
電流比較器１６のＹＥＳ出力からインバータダウントリ
ップ指令回路１７に処理が進む。

インバータダウントリップ指令回路１７は、遮断器トリ
ップ指令出力端子８ａ、８ｂにトリップ信号を出力し、
第１図の交流側遮断器２および直流側遮断器５をトリッ
プさせる。

このように、インバータダウン保護回路２０を備えるこ
とにより、電力回生インバータのダウンを検出し、例え
ば回生電車のエアブレーキ過熱を防止できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電力回生インバータの過負荷やダウン
および制御系の異常による故障を検出し。

電力回生インバータを迅速かつ正確に停止できるので、
電力回生インバータの焼損と回生電車のエアブレーキの
過熱等の障害を確実に防止可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による故障検出保護装置を備えた電力回
生インバータシステムの一実施例の系統構成を示す図、
第２図は第１図故障検出保護装置の内部構成を示すブロ
ック図である。 １・・・交流電源母線、　　　　２・・・交流側遮断器
。 ３・・・電力回生インバータ、　４・・・電流検出器、
５・・・直流側遮断器、　　　　　６・・・直流母線、
７・・・回生電車、 ８・・・故障検出保護装置、 ８ａ、８ｂ・・・遮断器トリップ指令出力端子、８ｃ・
・・検出電流入力端子、 ９・・・一定時限電力量検出回路、 １０・・・過負荷判別゛回路、 １１・・・過負待トリップ指令回路、 １２・・・電流比較器、　　　　１３・・・タイマ回路
、１４・・・制御系異常トリップ指令回路。 １５・・・インバータ運転判別回路、 １６・・・電流比較器、 １７・・インバータダウントリップ指令回路、１８・・
・過負荷検出保護回路、 １９・・・制御系異常検出保護回路、 ２０・・・インバータダウン検出保護回路。 代理人　　鵜　　沼　　辰　　之 第１図 １　：交シフ！Ｌ　偶ノシ＃＃線　　　　５：直流イρ
り鷹Ｊ【断器２：づと；’ｌ　ｆＭ’ＪｆＡＩ！ｆｒ　
Ｈ６：　Ｊ　５ｋｆｆｔ　ｌ身ｃ３：電力ｅ佑インハ゛
−り　　　７１回望電車１＋：ｓｓ温績ボ器　８：数ｐ
章枚圧鐸Ｊ装ご８ｏ、８ｂ　：Δｆｍ器トリップ福令出
力端子８ｃ’枚出電ン九人力ｊ晶子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電源母線と負荷母線との間に遮断器を介して接続さ
   れた電力回生インバータを含む電力回生インバータシス
   テムにおいて、 前記電力回生インバータと前記負荷母線との間に取り付
   けた電流検出器からの検出電流に基づき前記電流回生イ
   ンバータの故障を検出し前記遮断器にトリップ指令信号
   を出力する故障検出保護装置を備えたことを特徴とする
   電力回生インバータシステム。 ２、請求項１に記載の電力回生インバータシステムにお
   いて、 前記故障検出保護装置が、 前記検出電流に基づき所定時限電力量を検出する回路と
   、検出された電力量が前記インバータの容量を越えたか
   いなかを判別する過負荷判別回路と、過負荷のときに過
   負荷トリップ指令信号を前記遮断器に出力する回路とか
   らなる過負荷検出保護回路を含むことを特徴とする電力
   回生インバータシステム。 ３、請求項１または２に記載の電力回生インバータシス
   テムにおいて、 前記故障検出保護装置が、 前記現在の検出電流が前の検出電流と同じかいなかを判
   別する回路と、同じである時間が最大回生時間を越えた
   かいなかを判別する回路と、前記時間が最大回生時間を
   越えた場合に制御系異常トリップ指令信号を前記遮断器
   に出力する回路とからなる制御系異常検出保護回路を含
   むことを特徴とする電力回生インバータシステム。 ４、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力回生イン
   バータシステムにおいて、 前記故障検出保護装置が、 前記検出電流に基づき前記インバータが運転中かいなか
   を判別する回路と、インバータの運転中の電流が循環電
   流または最小運転電流以下かいなかを判別する回路と、
   前記運転中電流が前記所定電流以下のときにインバータ
   ダウントリップ指令信号を前記遮断器に出力する回路と
   からなるインバータダウン検出保護回路を含むことを特
   徴とする電力回生インバータシステム。 ５、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力回生イン
   バータシステムを備えた電気鉄道。 ６、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力回生イン
   バータシステムを備えたエレベータ。