JPH0445364Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は過電圧抑制装置付きの電気車用過電圧
抑制装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

直流電気車の主電動機として誘導電動機を使用
し、インバータで駆動するいわゆるインバータ制
御車が、量産化の機運にある。

この種の電気車では、従来のチヨツパ電車など
と同様、回生制動をかけることが一般的である。
しかし、回生制動負荷は一般的に他の力行車両
や、補機、暖房などである。夜間などでは、車両
密度が少なくなり、回生制動中に力行車がノツチ
オフすると、回生負荷急減で、回生車からの送り
出し電圧が急上昇することがある。この際の過電
圧を素早く検知して、電圧を引き下げることは、
インバータや、その他の機器の過電圧事故を防ぐ
ために好ましいことである。このため、以下に説
明するサイリスタ式の過電圧抑制装置が採用され
ている。

第２図は従来のインバータ制御車の主回路簡略
接続図である。図中１は集電器、２は断流器、３
はフイルタコンデンサの充電電流制限用の充電電
流制限抵抗器、４は抵抗器３を短絡する接触器、
５はフイルタリアクトル、６はフイルタコンデン
サ、７は誘導電動機、８はインバータで、S₁〜S₆
はサイリスタ、D₁〜D₆はフライホイールダイオ
ードを示す。９は電流制限用の抵抗器、１０はサ
イリスタ、Ｐはインバータ高圧側入力端子、Ｕ，
Ｖ，Ｗはインバータ出力端子、Ｇは帰線である。
１１が過電圧抑制装置で、抵抗器９とサイリスタ
１０より構成されている。各機器の制御回路や、
電圧検出回路は図示を省略してある。

図において、電気車力行時には、電流は集電器
１より流入する。断流器２を閉じた後、電流は充
電電流制限抵抗器３、フイルタリアクトル５を通
じてフイルタコンデンサ６を充電する。インバー
タ高圧側入力端子Ｐと帰線Ｇ間の電圧をV_cとす
る。電圧V_cが充分に高く、即ち電車線電圧に等
しくなるには、充電回路の時定数の約３倍待てば
よい。一般にほぼこの時間待つて接触器４を閉じ
る。フイルタリアクトル５とフイルタコンデンサ
６は、電車線からの流入電流に大きな交流分を含
まぬようにするものである。またフイルタコンデ
ンサ６は、インバータ８の安定な動作のために電
圧V_cの急変動防止をはかる。インバータ８は、
電圧形インバータと呼ばれるものである。動作の
詳細は、よく知られるところであるので省略す
る。

また回生時には、インバータ高圧側入力端子Ｐ
より集電器１へ向つて電流が流出する。回生負荷
急減すると電圧V_cは急昇する。この電圧V_cを検
知して、過電圧抑制装置１１のサイリスタ１０を
点弧し、電流制限用の抵抗器９を通して電流を流
し、電圧V_cを引き下げると共に、サイリスタ１
０が点弧したことを抵抗器９に流れる電流を検出
し、あるいはサイリスタ１０を点弧したことを制
御回路で検知して、断流器２、接触器４を開路
し、同時にインバータ８を停止し、回生をやめ
る。

インバータ８を停止し、断流器２を開いたこと
により、サイリスタ１０へ流れる電流は減少し、
ついにサイリスタ１０は消滅する。

〔考案が解決しようとする問題点〕

このような構成の電気車用過電圧抑制装置で
は、誘導電動機７の残留電圧が大きいと、インバ
ータ８のダイオードD₁〜D₆で全波整流された電
圧がインバータ高圧側入力端子Ｐと帰線Ｇ間に印
化され、過電圧抑制装置１１の電流制限用の抵抗
器９で制限された電流が、持続することがある。
誘導電動機７の回転数が下れば、即ち電気車の速
度が下れば残留電圧が下り、これによつて流れる
電流がサイリスタ１０の保持電流以下となつて、
サイリスタ１０は消弧できる。

ところで、回生負荷の急減は、時たま起こるこ
とであり、事故ではないので、一旦、過電圧抑制
のためにサイリスタ１０が点弧しても、断流器２
を開き、その後再力行したいときに、再度断流器
２を投入したとき、サイリスタ１０が点弧したま
まであると、接触器４が閉路後再び抵抗器９に大
きな電流が流れ好ましくない。

なお１例を示せば、電車線電圧1500V、充電電
流制限抵抗器３は30Ω、抵抗器９は3Ωであり、
フイルタコンデンサ６の初期充電電流は50A、接
触器４閉路での抵抗器９へ流れる電流は500Aと
なる。

誘導電動機７の残留電圧は、回転数によつて変
わるが一般には数ボルト以下である。しかし、サ
イリスタ１０の保持電流は0.1〜1A以下であるの
で、抵抗器９の値が、電圧V_c引下げの目的であ
るため、数オームの値であるため数ボルトの残留
電圧であつても、サイリスタ１０が自然消弧しな
いことがある。

かくして、過電圧抑制装置１１のサイリスタ１
０が一旦動作すると、断流器２を開く。断流器２
を開いた後すぐ再度回生制動をかけるよう制御す
るか、一旦ブレーキ弛めまでは、すぐまた過電圧
になることを避けるため回生制動をかけずにおく
かは、設計的に選択して回路構成すればよいが、
再力行しようとしたときに、まだサイリスタ１０
が点弧したままであることは不便である。運転密
度の高い線区では、無用の減速を強いることは好
ましくない。このため、断流器２が開いた後、す
ばやく、サイリスタ１０を簡単な付加装置また
は、装置追加なく消弧できる方法がほしい。

本考案はこの目的のためになされたものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するために本考案は、誘導電動
機を使用したインバータ制御車のインバータの直
流電源と帰線との間に、ノルマルクローズ形接触
器と、抵抗器とサイリスタを直列とした過電圧抑
制装置を接続するように構成したもので、短時間
定格のしゃ断容量の殆んどない小形の接触器を追
加するだけで、一旦、過電圧抑制装置が働いた後
も、いつでも再力行できるようにする。

以下、本考案を実施例図面により作用と共に説
明する。

〔実施例〕

第１図は本考案装置の一実施例を示す主回路簡
略接続図である。図中、第２図と同一符号のもの
は同一の機器を示し、ここでの重複する説明は省
略する。１１′は本考案による過電圧抑制装置で、
１２はノルマルクローズ形接触器である。前述の
第２図との相違点は、本考案による過電圧抑制装
置１１′が抵抗器９、サイリスタ１０と直列にノ
ルマルクローズ形接触器１２が接続されたことで
ある。

図において、いま過電圧抑制装置１１′の抵抗
器９が上述と同様に仮に3Ωであり、過電圧検出
時の電圧V_cが1800Vであると、サイリスタ１０が
点弧したときの抵抗器９、サイリスタ１０に流れ
る電流は600Aという大きな電流であるが、すぐ
断流器２が開かれ、インバータ８も停止されるの
で、すぐ誘導電動機７の残留電圧によつて決まる
電流まで減少する。接触器１２をこのとき開け
ば、電圧低く電流も小さいので、しや断責務は極
めて軽い。一旦、接触器１２を開いた後、すぐに
再投入しても残留電圧は低いし、サイリスタ１０
のゲート信号を入れなければサイリスタ１０は消
弧したままである。

接触器１２をノルマルクローズとすることによ
り、サイリスタ１０が動作した後、断流器２が開
きインバータが停止しているときに、僅かの時間
だけ接触器１２のコイルは励磁されればよく、コ
イルの熱定格も短時間でよい。更に、仮にこのコ
イルが断線しても過電圧抑制機能には影響を与え
ず、過電圧検知していないときの運転にも支障が
ない。コイル断の故障も接点溶着の故障も、本接
触器がなかつたのと同じで、フエールセーフとい
える。

〔考案の効果〕

上述の如く本考案によれば、短時間定格のしゃ
断容量の殆んどない小形の接触器を追加するだけ
で、一旦、過電圧抑制装置が働いた後も、いつで
も再力行できることになり、列車の定時運行効果
は絶大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の一実施例を示す主回路簡
略接触図、第２図は従来装置の主回路簡略接続図
である。 ２……断流器、３……充電電流制限抵抗器、４
……接触器、５……フイルタリアクトル、６……
フイルタコンデンサ、７……誘導電動機、８……
インバータ、１１，１１′……過電圧抑制装置、
１２……ノルマルクローズ形接触器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ノルマルクローズ形接触器１２と、抵抗器９
   と、サイリスタ１０とを有する電気車用過電圧抑
   制装置であつて、 電気車は、インバータ８と、誘導電動機７とに
   より力行、および制動制御され、フイルタリアク
   トル５とフイルタコンデンサ６との逆Ｌ型フイル
   タがインバータ８の前段に接続され、断流器２を
   介して集電器１に接続されており、 ノルマルクローズ形接触器１２と、抵抗器９
   と、サイリスタ１０とは、直列回路からなり、フ
   イルタコンデンサ６に並列に接続され、回生制動
   時にフイルタコンデンサ６の電圧が過大になつた
   時に、サイリスタ１０が点弧され、その後断流器
   ２が開かれた後に、ノルマルクローズ形接触器１
   ２が開かれるものである電気車用過電圧抑制装
   置。