JPH11252706A

JPH11252706A - 電力変換装置

Info

Publication number: JPH11252706A
Application number: JP10045164A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Takeoka; 俊明竹岡; Yutaka Higuchi; 裕樋口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】電鉄用同期電動機に永久磁石界磁同期電動機
を使用した場合に、電動機のフリーラン状態時に発生し
た誘導起電圧の影響を電動機駆動制御用のインバータの
直流入力側に及ぼさないようにする。【解決手段】架線よりパンタグラフ６を通して入力さ
れた直流電圧を充電するフィルタコンデンサ３と、フィ
ルタコンデンサ３に充電された直流電圧を交流電力に変
換して電鉄車両駆動用の永久磁石界磁同期電動機７に出
力するインバータ２Ａと、永久磁石界磁同期電動機７の
惰行時に発生する誘動起電圧が前記インバータ２Ａの直
流入力側に影響を及ぼすのを阻止する阻止手段とを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電鉄車両用の永久
磁石界磁同期電動機を駆動する電力変換装置に関し、特
に車両惰行時に永久磁石界磁同期電動機に発生した誘導
起電圧に起因する過電流の流入を阻止する機能を備えた
電力変換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の電力変換装置を示す図であ
る。図において、１は直流電圧を３相交流電力に変換し
て電気車両駆動用の誘導電動機８に供給する電力変換装
置の本体である。電力変換装置１は、自己ターンオフ機
能を有した３組みの電力用半導体スイッチング素子（例
えば、ＧＴＯ）Ｑを３相ブリッジ回路に組んだインバー
タ２、インバータ２に直流電圧を供給するフィルタコン
デンサ３、フィルタコンデンサ３の過充電を抑制する過
電圧抑制回路４、過電圧抑制回路４の一部でフィルタコ
ンデンサ３に過充電された電荷を放電させる抵抗器５
（以下、過電圧抑制抵抗と呼ぶ）と、後段の回路を切り
離すための主回路遮断器８より構成される。６は架線よ
り直流電力を車両に取り込みフィルタコンデンサ３に供
給するパンタグラフ６である。尚、各電力用半導体スイ
ッチング素子ＱにはフライホイールダイオードＤが並列
に接続されている。

【０００３】次に、従来の電力変換装置の動作について
説明する。ここで説明する電力変換装置とは、パンタグ
ラフ６から取り込んだ直流電圧をインバータ２によって
３相交流電圧に変換して誘導電動機８に供給して駆動さ
せる装置である。インバータ２は、自己ターンオフ機能
を有した電力用半導体スイッチング素子（例えばＧＴ
Ｏ）Ｑとこの素子に並列接続され電流を転流させるため
のフライホイールダイオードＤで構成する。

【０００４】インバータ２は３組みの電力用半導体スイ
ッチング素子で３相ブリッジを構成する。この３相ブリ
ッジは直流回路の高電位と低電位間に電力用半導体スイ
ッチング素子ＱとフライホイールダイオードＤとの並列
回路が２回路づつ各相対応に直列に接続される。そして
各並列回路の接続点より各相毎のインバータ出力が誘導
電動機８に供給される。インバータ２の直流入力側に接
続されたフィルタコンデンサ３にはパンタグラフ６を通
して架線より直流電圧が蓄電される。

【０００５】また、電力変換装置１内の過電圧抑制回路
４は、図９に示すように誘導電動機８からの回生電力や
架線から供給される直流電圧の異常上昇でフィルタコン
デンサ３に蓄積される電荷の異常上昇を図示しない検知
手段で検知すると、主回路遮断器８を開放して直流回路
の高電位と低電位間を図示しない短絡手段で短絡、即ち
フィルタコンデンサ３の両端を短絡手段と過電圧抑制抵
抗５で短絡することでフィルタコンデンサ３に蓄電され
た電荷は過電圧抑制抵抗５を通して放電される。

【０００６】現在、電鉄車両の駆動用電動機としては構
造が簡単で堅牢であることから多くの利点をもっている
誘導電動機が使用されているが、誘導電動機に比べて力
率、効率が良くなる等の特徴をもつ永久磁石界磁同期電
動機の採用が検討されている。永久磁石界磁同期電動機
はブラシレス構造であるから省メンテナンス化に寄与で
きものと期待される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように現在、電
鉄車両の駆動用電動機として誘導電動機に替えて永久磁
石界磁同期電動機の採用が検討されているが、現在のよ
うに誘導電動機を用いた電鉄車両用の電動機制御装置
は、電鉄車両の惰行（フリーラン）時に電動機から誘導
起電圧が発生しないことを前提に設計されている。

【０００８】また、従来の過電圧抑制回路は、フリーラ
ン状態で誘導起電圧が発生しない誘導電動機を基本に設
計されるいるため、フィルタコンデンサに蓄積された電
荷のみを過電圧抑制抵抗５を通して放出することを基準
に設計される。

【０００９】しかしながら、永久磁石である回転子で回
転界磁をつくる永久磁石界磁同期電動機７であると、イ
ンバータを停止して電動機をフリーランさせると誘導起
電圧が発生するため電力変換装置からみれば永久磁石界
磁同期電動機の誘導起電圧は外部的な電源となる

【００１０】従って、永久磁石界磁同期電動機を電鉄車
両駆動用に使用した場合に、インバータ２を停止をさせ
ると、電動機の誘導起電圧Ｖａｃはインバータ２を構成
する電力用半導体スイッチグ素子Ｑに並列接続されて実
装されているフライホイールダイオードＤによって整流
され、フィルタコンデンサ３に連続的に印加される。

【００１１】しかしながら、従来の過電圧抑制回路は、
上述したような事柄を基本に設計されるいるため、イン
バータの停止中に永久磁石界磁同期電動機の誘導起電圧
に対するフィルタコンデンサの過電圧保護が起こると、
永久磁石界磁同期電動機からインバータを通して供給さ
れる電力は過電圧抑制抵抗で消費され、過電圧抑制抵抗
を焼損する可能性がある。このような問題点を解決する
ためには電力容量のより大きい過電圧抑制抵抗を設けた
り、放熱部材を揃えたりすると装置全体が大規模化する
と共に高価なものになってしまうという問題が起こる。

【００１２】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、電鉄用同期電動機に永久磁石界
磁同期電動機を使用した場合に、電動機のフリーラン状
態時に発生した誘導起電圧の影響をインバータの直流入
力側に及ぼさない電力変換装置を得ることを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る電
力変換装置は、架線よりパンタグラフを通して入力され
た直流電圧を充電するフィルタコンデンサと、このフィ
ルタコンデンサに充電された直流電圧を交流電力に変換
して電鉄車両駆動用の永久磁石界磁同期電動機に出力す
るインバータと、前記永久磁石界磁同期電動機の惰行時
に発生する誘動起電圧が前記インバータの直流入力側に
影響を及ぼすのを阻止する阻止手段とを備えたものであ
る。

【００１４】請求項２の発明の電力変換装置における阻
止手段は、インバータの運転停止時に前記インバータの
出力端子と永久磁石界磁同期電動機の入力端子間の接続
を遮断する遮断機器である。

【００１５】請求項３の発明の電力変換装置における阻
止手段は、インバータの運転停止時に前記インバータの
入力端子とフィルタコンデンサの高電位端子間の接続を
遮断する遮断機器である。

【００１６】請求項４の発明の電力変換装置における遮
断機器は、電力用半導体スイッチング素子である。

【００１７】請求項５の発明の電力変換装置における阻
止手段は、永久磁石界磁同期電動機の惰行検出時にイン
バータの交流出力電圧を、前記永久磁石界磁同期電動機
の惰行時に発生する誘動起電圧レベルにして出力する。

【００１８】請求項６に係る電力変換装置は、架線より
パンタグラフを通して入力された直流電圧を充電するフ
ィルタコンデンサと、このフィルタコンデンサに充電さ
れた直流電圧を交流電力に変換して電鉄車両駆動用の永
久磁石界磁同期電動機に出力するインバータと、前記フ
ィルタコンデンサの充電電圧の値が予め設定された過充
電判定レベルを超えた時に、前記フィルタコンデンサの
両端を抵抗器により短絡して放電させ、また前前記イン
バータの運転停止検出時に過充電判定レベルを誘動起電
圧レベル以上に高める過電圧防止手段とを備えている。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
一実施の形態を図１について説明する。尚、図中、図７
と同一符号は同一または相当部分を示す。本実施の形態
では永久磁石界磁同期電動機（以下、同期電動機と記載
する）７の入力端子とインバータ２Ａにおける各相の出
力端子は、インバータ運転時に閉成状態を維持している
電力遮断スイッチ（遮断機器）Ｃｕ,Ｃｖ,Ｃｗを介して
接続されている。また、本実施の形態におけるインバー
タ２Ａは図７に示す通常の構成の外、インバータ運転停
止検出時に電力遮断スイッチＣｕ,Ｃｖ,Ｃｗを開放する
手段（阻止手段）を備えている。

【００２０】次に本実施の形態の動作について説明す
る。通常、インバータ運転時には閉成状態となっている
電力遮断スイッチＣｕ,Ｃｖ,Ｃｗを通してインバータ２
Ａより同期電動機７に交流電力を供給して電鉄車両を運
転をする。しかし、たとえば電鉄車両が下がり勾配にさ
しかかり惰性運転に移行するとき、インバータ２Ａは運
転停止に切り替わる。そして、インバータ２Ａは運転停
止切り替えに伴い電力遮断スイッチＣｕ,Ｃｖ,Ｃｗを開
放する。この結果、同期電動機７に発生した誘導起電圧
が電力変換装置１Ａにおけるインバータ２Ａを通して過
電圧抑制回路（過電圧防止手段）４に印加されるのが抑
制される。

【００２１】実施の形態２．上記実施の形態１では電力
変換装置１Ａに対する誘導起電圧遮断用スイッチに機械
式の電力遮断スイッチを用いたが、本実施の形態では電
力遮断スイッチに替えてダイオードＤｕ，Ｄｖ，Ｄｗに
自己ターンオフ型の電力用半導体スイッチング素子であ
るＧＴＯＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗを逆並列接続した並列回路
を、同期電動機７の入力端子とインバータ２Ａにおける
各相の出力端子間に挿入する。

【００２２】以下、本実施の形態を図２について説明す
る。尚、図中、図７と同一符号は同一または相当部分を
示す。本実施の形態では同期電動機７の入力端子とイン
バータ２Ｂにおける各相の出力端子間には、アノードを
インバータ２Ｂにおける各相の出力端子に、カソードを
同期電動機７の入力端子に接続したダイオードＤｕ，Ｄ
ｖ，Ｄｗにインバータ運転時にオン状態を維持している
ＧＴＯＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗをそれぞれ逆並列接続して構
成した並列回路が直列に接続されている。また、本実施
の形態におけるインバータ２Ｂは図７に示す通常の構成
の外、インバータ運転停止検出時にＧＴＯＳｕ，Ｓ
ｖ，Ｓｗにゲートターンオフ信号を出力する手段（阻止
手段）を備えている。

【００２３】次に本実施の形態の動作について説明す
る。通常、インバータ運転時にはゲートターンオンとな
っているＧＴＯＳｕ，Ｓｖ，ＳｗおよびダイオードＤ
ｕ，Ｄｖ，Ｄｗを通してインバータ２Ｂより同期電動機
７に交流電力を供給して電鉄車両を運転する。しかし、
たとえば電鉄車両が下がり勾配にさしかかり惰性運転に
移行するとき、インバータ２Ｂは運転停止に切り替わ
る。そして、インバータ２Ｂは運転停止切り替えに伴い
ＧＴＯＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗにゲートターンオフ信号を出
力してＧＴＯＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗをオフ動作する。この
結果、同期電動機７に発生した誘導起電圧はインバータ
２への入力はＧＴＯＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗにより遮断され
る共に、ダイオードＤｕ，Ｄｖ，Ｄｗによって電力変換
装置１Ａの過電圧抑制回路４への印加は速やかに阻止さ
れ，またインバータ運転再開時におけるオン動作の立ち
上げを速やかに行うことができる。

【００２４】実施の形態３．上記実施の形態では、各Ｇ
ＴＯＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗに対してダイオードＤｕ，Ｄ
ｖ，Ｄｗをそれぞれ逆並列接続したが、ダイオードＤ
ｕ，Ｄｖ，Ｄｗの替わりに他のＧＴＯを逆並列接続して
インバータ２Ｂの運転時は全てのＧＴＯにゲートターン
オン信号を出力し、運転停止時は全てのＧＴＯにゲート
ターンオフ信号を出力することで電力変換装置１Ａに対
する誘導起電圧の印加を阻止してもよい。

【００２５】実施の形態４．なお、上記実施の形態３で
は、同期電動機７と電鉄用電力変換装置のインバータ２
Ｂの間に電力用半導体素子であるＧＴＯを設けることに
ついて示したが、ＧＴＯ以外の自己ターンオフ型の電力
用半導体素子（例えばＩＧＢＴ）を適用しても上記実施
の形態と同様の効果を奏する。

【００２６】実施の形態５．上記実施の形態１〜４で
は、インバータ２Ａ,２Ｂの運転停止時に同期電動機７
を機械式あるいは半導体強式スイッチによりインバータ
２Ａ,２Ｂより切り離し、過電圧抑制回路４に対する誘
導起電圧の影響を阻止した。

【００２７】しかし、本実施の形態では、図３のフロー
チャートに示すように。インバータは内蔵したマイクロ
コンピュータによりインバータが運転中か否かを判定す
る。そして、インバータが運転中であることが判断され
たならば、過電圧抑制回路４に対してインバータの運転
に支障のない最大値を直流過電圧保護セット値としてセ
ットする。そしてインバータの運転中にフィルタコンデ
ンサ３に充電された電荷がセットされた最大値を超える
ようであれば、過電圧抑制回路４は過電圧抑制抵抗５と
共にフィルタコンデンサ３を短絡して電荷を過電圧抑制
抵抗５に放電させる。

【００２８】しかし、インバータの運転停止が判断され
たならば、過電圧抑制回路４に対し、同期電動機７に発
生する誘導起電圧より高めの電圧値を直流過電圧保護セ
ット値としてセットする。この結果、過電圧抑制回路４
は同期電動機７より誘導起電圧が印加されても、その値
はセットされた直流過電圧保護セット値より低いためフ
ィルタコンデンサ３の短絡動作は行わない。従って、過
電圧抑制抵抗５は誘導起電圧による過電流の影響を受け
て焼損することはない。

【００２９】実施の形態６．上記実施の形態１〜５は電
鉄車両の惰行に伴いインバータを停止すると共に、惰行
時に発生する同期電動機７の誘導起電圧を過電圧抑制回
路４に対して影響を及ぼさないようにした。

【００３０】しかし、本実施の形態は同期電動機７の力
行運転へ立ち上げを速やかにすると共に、誘導起電圧遮
断機構を不要とし、且つ、電鉄車両の惰行に伴うインバ
ータ２Ｃの停止は行わない。惰行運転にさしかかると、
インバータ２Ｃは同期電動機７に発生する誘導起電圧Ｖ
ａｃを打ち消すようなインバータ出力電圧Ｖ_IVN（Ｖ_I _VN
＝Ｖａｃ）を生成する。その結果、誘導起電圧Ｖａｃと
インバータ出力電圧Ｖ_IVNとが等しくなって電位差が生
じず、同期電動機７よりインバータ２Ｃに三相交流電流
Ｉａｃが流れない状態となる。

【００３１】実施の形態７．上記実施の形態１、２は同
期電動機の入力端子とインバータの出力端子の間のライ
ン間に遮断手段を設けたが、本実施の形態はインバータ
の高電位側とフィルタコンデンサ３の高電位側を接続す
るライン間に遮断手段を備える。

【００３２】図５は本実施の形態に係る電力変換装置１
Ｄである。この電力変換装置１Ｄは、インバータ２Ｄの
高電位側とフィルタコンデンサ３の高電位側とを接続す
るライン間に、同期電動機７を通常運転している場合は
閉成状態を維持する電力遮断スイッチＣに直列接続して
いる。また、本実施の形態におけるインバータ２Ｄは図
７に示す通常の構成の外、インバータ運転停止検出時に
電力遮断スイッチＣを開放する手段（阻止手段）を備え
ている。

【００３３】次に本実施の形態の動作について説明す
る。通常、インバータ運転時には閉成状態となっている
電力遮断スイッチＣを通してフィルタコンデンサ３より
インバータ２Ｄに直流電力が入力され、そこで交流電力
に変換されて同期電動機７に供給されて電鉄車両を運転
する。

【００３４】しかし、たとえば電鉄車両が下がり勾配に
さしかかり惰性運転に移行するとき、インバータ２Ｄは
運転停止に切り替わる。そして、インバータ２Ａは運転
停止切り替えに伴い電力遮断スイッチＣを開放する。こ
の結果、同期電動機７に発生した誘導起電圧がインバー
タ２Ｄで直流電圧に変換されても過電圧抑制回路４に印
加されることが阻止される。

【００３５】実施の形態８．上記実施の形態は同期電動
機の入力端子とインバータの出力端子の間のライン間に
機械式の遮断機構を設けたが、本実施の形態はインバー
タの高電位側とフィルタコンデンサ３の高電位側を接続
するライン間に電力用半導体スイッチング素子を備え
る。

【００３６】図６は本実施の形態に係る電力変換装置１
Ｅである。この電力変換装置１Ｅは、インバータ２Ｅの
高電位側とフィルタコンデンサ３の高電位側とを接続す
るライン間に、同期電動機７を通常運転している場合は
オフ状態を維持する自己ターンオフ型の電力用半導体ス
イッチング素子（例えばＧＴＯ）Ｓ１とダイオードＤ１
との逆並列回路を直列接続している。ダイオードＤ１は
フィルタコンデンサ３よりインバータ２Ｅに流れる直流
電流の方向に順方向接続されている。そして電力用半導
体スイッチング素子Ｓ１はダイオードＤ１に対して逆方
向に並列接続されている。

【００３７】本実施の形態におけるインバータ２Ｅは図
７に示す通常の構成の外、インバータ運転停止検出時に
電力用半導体スイッチング素子Ｓ１にゲートオフ信号を
出力する手段を備えている。次に本実施の形態の動作に
ついて説明する。電力用半導体スイッチング素子Ｓ１は
インバータ運転中はオン状態となっているため、同期電
動機７の回生電力はインバータ２Ｅのフライホイールダ
イオードで整流された後に電力用半導体スイッチング素
子Ｓ１を通してパンタグラフ６に送られ、そこから架線
に戻される。また、力行運転時にはダイオードＤ１を通
してフィルタコンデンサ３よりインバータ２Ｅに直流電
力が入力され、そこで交流電力に変換されて同期電動機
７に供給される。

【００３８】しかし、たとえば電鉄車両が下がり勾配に
さしかかり惰性運転に移行するとき、インバータ２Ｅは
運転停止に切り替わる。そして、インバータ２Ｅは運転
停止切り替えに伴い電力用半導体スイッチング素子Ｓ１
にゲートターンフ信号を出力してオフ状態にする。この
結果、同期電動機７に発生した誘導起電圧がインバータ
２Ｅのフライホイールダイオードにより直流電圧に変換
されても過電圧抑制回路４に印加されることが阻止され
る。

【００３９】実施の形態９．なお、上記実施の形態７で
は、インバータ２Ｅとフィルタコンデンサ３の間に電力
用半導体スイッチング素子であるＧＴＯを設けることに
ついて示したが、自己ターンオフ型の電力用半導体素
子、たとえばＩＧＢＴを適用してもよく、上記実施の形
態と同様の効果を奏する。更に、並列接続されたダイオ
ードの替わりに電力用半導体素子（ＧＴＯ，ＭＯＳＦＥ
Ｔ，ＩＧＢＴ）を用いても同様の効果を奏する。

【００４０】実施の形態１０．上記全ての実施の形態に
おいて、パンタグラフ６を通して架線から供給される電
源電圧が交流電圧あり、その交流電圧供給源と電力変換
装置との間に交流／直流電力変換装置があっても、電力
変換装置の入力が直流電力であれば、上記各実施の形態
をこの電力変換装置に適用できることは勿論であり、各
実施の形態と同様の効果を奏する。

【００４１】実施の形態１１．尚、上記各実施の形態で
は電力変換装置に適用よりインバータを図８、９に示し
た２レベルのインバータの外、図７に示す３レベルの中
性点クランプ式インバータに使用できることは無論であ
る。この様なインバータ回路の場合、直列接続された２
つのフィルタコンデンサに過電圧抑制回路４と過電圧抑
制抵抗５との直列回路を並列接続する。従って、過電圧
抑制動作に関しては上記各実施の形態の動作と変わりは
ない。

【００４２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、架線よりパン
タグラフを通して入力された直流電圧を充電するフィル
タコンデンサと、このフィルタコンデンサに充電された
直流電圧を交流電力に変換して電鉄車両駆動用の永久磁
石界磁同期電動機に出力するインバータと、前記永久磁
石界磁同期電動機の惰行時に発生する誘動起電圧が前記
インバータの直流入力側に影響を及ぼすのを阻止する阻
止手段とを備えたので、誘導電動機を駆動制御する従来
の電力変換装置による永久磁石界磁同期電動機の駆動制
御が可能となる効果がある。

【００４３】請求項２の発明によれば、阻止手段をイン
バータの運転停止時に前記インバータの出力端子と永久
磁石界磁同期電動機の入力端子間の接続を遮断する遮断
機器としたので、誘動起電圧がインバータの直流入力側
に影響を及ぼすのを阻止することができるという効果が
ある。

【００４４】請求項３の発明によれば、阻止手段をイン
バータの運転停止時に前記インバータの入力端子とフィ
ルタコンデンサの高電位端子間の接続を遮断する遮断機
器としたので、インバータの各出力相毎に遮断機器を設
ける必要がないため装置を小型化できるという効果があ
る。

【００４５】請求項４の発明によれば、遮断機器を電力
用半導体スイッチング素子としたので、誘動起電圧印加
の遮断動作を高速化できるという効果がある。

【００４６】請求項５の発明によれば、阻止手段はを永
久磁石界磁同期電動機の惰行検出時に、インバータの交
流出力電圧を前記永久磁石界磁同期電動機の惰行時に発
生する誘動起電圧レベルにして出力するようにしたの
で、惰行検出時にインバータの運転を停止する必要がな
いため永久磁石界磁同期電動機の運転再開を速やかに行
えるという効果がある。

【００４７】請求項６の発明によれば、架線よりパンタ
グラフを通して入力された直流電圧を充電するフィルタ
コンデンサと、このフィルタコンデンサに充電された直
流電圧を交流電力に変換して電鉄車両駆動用の永久磁石
界磁同期電動機に出力するインバータと、前記フィルタ
コンデンサの充電電圧の値が予め設定された過充電判定
レベルを超えた時に、前記フィルタコンデンサの両端を
抵抗器により短絡して放電させ、また前前記インバータ
の運転停止検出時に過充電判定レベルを誘動起電圧レベ
ル以上に高める過電圧防止手段とを備えたので、誘動起
電圧による過電圧防止手段に対する影響を阻止すること
ができるという効果ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による同期電動機と
インバータの間に電力遮断スイッチを設けたことを説明
する図である。

【図２】この発明の実施の形態２による同期電動機と
インバータの間に電力用半導体素子を設けたことを説明
する図である。

【図３】この発明の実施の形態４による直流過電圧保
護セット値の切り替えを説明する図である。

【図４】この発明の実施の形態５によるインバータの
停止をおこなわず、Ｖｉｎｖ＝Ｖａｃを保持することで
電鉄車両の惰行としたことを説明する図である。

【図５】この発明の実施の形態６によるインバータと
フィルタコンデンサの間に電力遮断スイッチを設けたこ
とを説明する図である。

【図６】この発明の実施の形態７によるインバータと
フィルタコンデンサの間に電力用半導体素子を設けたこ
とを説明する図である。

【図７】上記各実施の形態において適用可能な３レベ
ルのインバータ（中性点クランプ式インバータ）の回路
構成を示す図である。

【図８】従来の電力変換装置を示す図である。

【図９】同期電動機の誘導起電圧がダイオード整流さ
れてフィルタコンデンサに印加され、過電圧保護によっ
て電力が過電圧抑制抵抗で消費されることを説明する図
である。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｅ電力変換装置、２Ａ〜２Ｅインバータ、
３フィルタコンデンサ、４過電圧抑制回路、５過
電圧抑制抵抗、６パンタグラフ、７永久磁石界磁同
期電動機、Ｃ，Ｃ_U〜Ｃ_W 電力遮断機、Ｄ１，Ｄ_U〜Ｄ_W
ダイオード、Ｓ１，Ｓ_U〜Ｓ_W 電力用半導体スイッチ
ング素子（ＧＴＯ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】架線よりパンタグラフを通して入力され
た直流電圧を充電するフィルタコンデンサと、このフィ
ルタコンデンサに充電された直流電圧を交流電力に変換
して電鉄車両駆動用の永久磁石界磁同期電動機に出力す
るインバータと、前記永久磁石界磁同期電動機の惰行時
に発生する誘動起電圧が前記インバータの直流入力側に
影響を及ぼすのを阻止する阻止手段とを備えたことを特
徴とする電力変換装置。
【請求項２】阻止手段はインバータの運転停止時に前
記インバータの出力端子と永久磁石界磁同期電動機の入
力端子間の接続を遮断する遮断機器であることを特徴と
する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】阻止手段はインバータの運転停止時に前
記インバータの入力端子とフィルタコンデンサの高電位
端子間の接続を遮断する遮断機器であることを特徴とす
る請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】遮断機器は電力用半導体スイッチング素
子であることを特徴とする請求項２または３に記載の電
力変換装置。
【請求項５】阻止手段は、永久磁石界磁同期電動機の
惰行検出時にインバータの交流出力電圧を、前記永久磁
石界磁同期電動機の惰行時に発生する誘動起電圧レベル
にして出力することを特徴とする請求項１に記載の電力
変換装置。
【請求項６】架線よりパンタグラフを通して入力され
た直流電圧を充電するフィルタコンデンサと、このフィ
ルタコンデンサに充電された直流電圧を交流電力に変換
して電鉄車両駆動用の永久磁石界磁同期電動機に出力す
るインバータと、前記フィルタコンデンサの充電電圧の
値が予め設定された過充電判定レベルを超えた時に、前
記フィルタコンデンサの両端を抵抗器により短絡して放
電させ、また前記インバータの運転停止検出時に過充電
判定レベルを誘動起電圧レベル以上に高める過電圧防止
手段とを備えことを特徴とする電力変換装置。