JPH11266506A - 電気駆動車両の運転システム - Google Patents

電気駆動車両の運転システム

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JPH11266506A
JPH11266506A JP11017235A JP1723599A JPH11266506A JP H11266506 A JPH11266506 A JP H11266506A JP 11017235 A JP11017235 A JP 11017235A JP 1723599 A JP1723599 A JP 1723599A JP H11266506 A JPH11266506 A JP H11266506A
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buses
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operation system
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Rong Fan Liu
リウ・ロン・ファン
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ALSTOM TRANSPORT SA
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コモン・バス式の運転システム及び分離バス
式の運転システムの利点の双方を奏することができるよ
うにする。 【解決手段】 電源バスの各々が2Fフィルタを含み、
これらフィルタの中間点が一体的に結合される。これに
より、定常運転時に、2Fフィルタの結合リンクにより
エネルギがバス間を通過することが可能となり、DC電
圧、Ucの均一化が課せられ、よってPMCFの電流が
均一にされ、コモン・バスを備えた電気運転システムの
利点を奏することができる。また、DCバスの短絡の場
合に、その他のバスからのエネルギー供給が2F誘導子
を通過してなされ、これにより、分離バスを備えた電気
運転システムの利点を奏することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電気駆動車両に関
し、より詳細には、電気駆動車両の電源供給用のバス
(電源バス)を含んだ電圧形式の運転システムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】電気運転システムの分野では、GTO
(ゲート・ターンオフ)サイリスタを用いた技術が、コ
モン・バス式のバスを含んだ電気運転装置が使用されて
いる。また、IGBT(絶縁ゲート・バイポーラ・トラ
ンジスタ)技術もまた、電気運転システムに用いられ、
該技術では分離バス式のバスを含んでいる。
【0003】コモン・バス式のバスを含んだ従来の電気
運転システム用の電力供給装置は、以下の利点を有して
いる。 ・運転電力の全てが、同一バス上の強制転流単相ブリッ
ジ(以後PMCFと呼ぶ)間で共有される。従って、各
インバータからの運転電力にばらつきがある場合に、P
MCF内での過電流が生じない。 ・バスがN個のPMCFからなる場合には、N個のPM
CFがインターレース(交錯)することにより、ファミ
リ1からファミリN−1までのスペクトル線を全て最小
化することができ、カテナリ・ネットワーク(高架線
網)上に振動が生じないと言った観点からすると、一定
のレベルの性能をもたらすことができ、該性能は、1次
電流IPEの電流レベルが保証されることから、一段と
高くなる。 ・あるPMCFが隔離されている場合には、残りのPM
CFのインターレース品質を満足しつつ、すべての始動
出力が提供される。 ・補助ユニットを直流(DC)バス上に容易に装着でき
る。
【0004】一方、コモン・バス式のバスを含んだ従来
の電気運転システム用の電力供給装置は、以下の欠点を
有している。 ・コモン・バスが短絡すると、全ての電車電動機に過剰
トルクが発生する。 ・IGBTの転流には低い回路インダクタンスが必要な
ことから、コモン・バスの全てのコンデンサ上の短絡回
路が過電流を発生させる場合がある。
【0005】各車軸毎に分離バスを備えた形式の従来の
電気運転システム用の電力供給装置は、以下の利点を有
している。 ・バス上で短絡が生じた場合に、過電流が最小限にされ
ると共に、電動機の過剰トルクが一つだけのインバータ
に限定され、従って、その他のバスへ影響を及ぼすこと
がない。また、各車軸毎に分離バスを備えた形式の従来
の電気運転システム用の電力供給装置は、以下の欠点を
有している。 ・独立した各バスが作動すると、DC電圧の測定値及び
各インバータ上の運転電力のばらつきのために、N個の
バス上のN個のPMCFのインターレース品質の保証が
できなくなり、従って、1次電流IPEの高調波及び値
が低下する。 ・インターレースに関するこの問題点のために、PMC
Fの寸法を若干大きめにしなければならない。 ・補助ユニットの別個のバスへの装着が困難になる。
【0006】下記の表1は、従来技術の電気運転システ
ムの様々な電力供給装置の動作態様をまとめたものであ
る。
【表1】
【0007】
【解決しようとする課題】本発明の目的は、従来のコモ
ン・バス式の電源バスを含んだ運転システムの利点、及
び従来の分離バス式の電源バスを含んだ運転システムの
利点の両方を備えた、電気駆動車両用の電源バスを含ん
だ電気運転システムを提供することである。本発明の別
の目的は、従来の電気運転システムの欠点を解消するこ
とができる電気駆動車両用の電源バスを含んだ電気運転
システムを提供することである。本発明のその他の目的
は、性能が改良された電気駆動車両の電源バスを含んだ
電気運転システムを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電気駆
動車両用の電源バスを含んだ電圧形式の運転システムは
下記の特徴を備えている。本発明の電気駆動車両用の電
源バスを含んだ電圧形式の運転システムの1つの利点は、
高調波のみならず電力性能が良好であることである。本
発明のその他の目的、特徴及び利点は、電気駆動車両用
の電源バスを含んだ電圧形式の運転システムの好適な実
施例に関する以下の説明を読めば、明白となるであろ
う。
【0009】
【発明の実施形態】図1は、従来技術による分離バス式
の電気運転システムの電気回路図を示している。該シス
テムは、各々PMCF及び2Fフィルタを含んでいる4
つのバスを備えた運転システムである。図2A〜図2D
はそれぞれ、PMCFが休止した通常動作中に、図1の
電気回路で得られる高調波レベル及び4つの2次電流の
形状を示している。図3は、従来技術によるボキー毎に
コモン・バスを備えた形式の電気運転システムの電気回
路図である。該システムは、4つの電源バスが各々PM
CFを含み、2つの電源バスが2Fフィルタを含んでい
る。そして、これらのバスが2つの対として構成され、
各対の電源バスが結合されている。図4A〜図4Dはそ
れぞれ、電動機が停止した通常動作中に、図3の電気回
路で得られる高調波レベル及び4つの2次電流の形状を
示している。図5は、従来技術によるコモン・バス式の
電気運転システムの電気回路図である。該システムは、
各々がPMCFを含んだ4つの電源バスであって、該バ
ス中の1つのみが2Fフィルタを含んでおり、該バス
が、他のバスと結合されて、4つのPMCFと関係する
ように構成されている。図6A〜図6Bはそれぞれ、図
5の電気回路で得られる高調波及び4つの2次電流の形
状を示している。
【0010】図7は、本発明による準コモン・バス形式
の電気運転システムの一実施例の電気回路図である。該
運転システムは電気駆動車両の4つの電源バスを含んで
いる4バス運転システムであり、4つの電源バスが各
々、PMCF及び2Fフィルタを含んでおり、これら2
Fフィルタは、2Fフィルタの中間点がスイッチを介し
て一体に結合されるように構成されている。図8A及び
図8Bはそれぞれ、図7の電気配置で得られる高調波レ
ベル及び4つの2次電流の形状を図示している。
【0011】図9は、本発明による、準コモン・バス形
式の電気運転システムの別の実施例の電気回路図を表し
ている。図10A〜図10Cはそれぞれ、図9の回路に
おける、直流電流、2Fフィルタの電流、及び、高次バ
スの短絡電流等価回路図を示している。図11は、本発
明による、準コモン・バス形式の電気運転システムの他
の実施例の電気回路図である。この電気運転システムに
おいては、4つの電源バスを備えており、これらの電源
バスは自己誘導素子を介してリンクされるよう構成され
ている。図12は、本発明による、準コモン・バス形式
の電気運転システムの更に別の実施例の電気回路図であ
る。このシステムにおいては、4つの電源バスを備えて
おり、これらの電源バスの半分すなわち2つの電源バス
は各々、2Fフィルタを含んでおり、残りの半分の電源
バスはしれぞれ、最初の半分のバスの一つに結合されて
おり、最初の半分の電源バスの2Fフィルタの中間点
は、スイッチを介して一体に結合可能に構成されてい
る。
【0012】下記に説明するシミュレーションは、以下
の構成を備えた従来技術及び本発明の4種類の電気運転
システムについて実行した。 ・運転システムの構成従来技術によるオプション1 :電源バスの各々がPMC
F及び2Fフィルタを含んている4電源バス運転システ
ムである。(図1)従来技術によるオプション2 :電源バスの各々がPMC
Fを含み、その内の2つのバスが2Fフィルタを含んだ
4電源バス運転システムであり、これらのバスは2Fフ
ィルタを備えたものと備えていないものとで対となるよ
うに結合されて、各対のバスが2つのPMCFと関係す
るように構成されている。(図3)従来技術によるオプション3: 4電源バス運転システム
であって、各バスがPMCFを含み、該バス中1つのみ
が2Fフィルタを含み、該2Fフィルタを備えたバス
が、他のバスと結合されて、4つのPMCFと関係する
ように構成されている。(図5)本発明によるオプション4: 4電源バス運転システムで
あって、各バスがPMCF及び2Fフィルタを含み、こ
れらの2Fフィルタの中間点が一体に結合されている。
(図7)
【0013】DCバス間に所定のばらつきが存在する場
合のシミュレーションの結果を下記の表2に示す。
【表2】
【0014】Uc測定またはインバータ制御におけるエ
ラーによって生じる小さなばらつきに対する高調波を比
較すると、Uc及びバス上の電力の10%程度の不平衡
により、下記のような結果をもたらしている。 ・分離バスが4つあり、各々が1つのPMCFから成る
場合、スペクトル線の第1のファミリと、1次電流IP
E値の58%の増加。 ・分離バスが2つあり、各々2つのPMCFから成る場
合、スペクトル線の第2のファミリと、1次電流IPE
値の35%の増加。 上記の結果は、カテナリが完全であれば、分離バスの場
合には許容できそうである。しかしながら、機関車がカ
テナリの下の変電場所から遠い場合には、電流の高調波
及びIPEは実質的に低下する危険性がある。
【0015】著しい不平衡がバス間に存在する場合、以
下のようなシミュレーションの結果が得られた。
【表3】
【0016】電力差が分離バス間で著しい場合には、高
調波及びIPEは保証されない。オプション1に関して
は、バス1上のインバータが切断される場合には、IP
Eが通常の4倍に達することがある。オプション2に関
しては、バス1上のインバータが切断される場合には、
IPEが通常の2倍に達することがある。この種類の状
況は、DC運転バスに結合された補助ユニットの電力が
かなり大きい時に発生する可能性がある。本発明による
オプション4は、分離バス式回路装置であるが、コモン
・バスの場合の回路配置と同一の性能を示している。
【0017】図9の本発明による準コモン・バス形式の
電気運転システムは、2つのバスを含み、これらのバス
は、誘導子を介して結合可能である。図7の本発明によ
る準コモン・バス形式電気運転システムにおいては、4
つの2Fフィルタをスイッチを介して間のリンクを含ん
でいる。このような準コモン・バス形式の利点は、多大
の装置を追加することなく、分離バス式の利点及びコモ
ン・バス式の利点を保持できることである。本発明によ
る電気運転システムを定常運転した場合には、2Fフィ
ルタの結合リンクによりエネルギがバス間を通過するこ
とが可能となり、DC電圧、Ucの均一化が課せられ
る。従って、PMCFの電流が均一にされ、これによ
り、コモン・バスを備えた電気運転システムの利点が保
持される。DCバスの短絡の場合には、その他のバスか
らのエネルギー供給が2F誘導子を通過してなされる。
これにより分離バスを備えた電気運転システムの利点が
保持される。
【0018】DCバスの短絡の場合に過電流を防止する
ためには、連続−分離バスを備えた回路配置を選択し
て、電圧Uc及び負荷のばらつきによりIPEの高調調
波を低下させる。ただし、カテナリが共振した場合に
は、低位の高調波が出現するために斯かる低下が悪化す
る危険性がある。出願人は、また、コモン・バス回路配
置と呼ぶ、分離バス配置として公知の配置に基づいた電
力配置を提案しており、この配置の特定の特徴は、2F
コンデンサが全バス上に共通に配置されていることであ
る。以上、シミュレーションの結果は、本発明による準
コモン・バスを備えた電力回路配置が従来技術のコモン
・バス回路配置が示すのと同一の高調波特性及び同一の
IPE値を示す一方で、過渡状態に関して従来の技術の
分離バス電力配置の利点を保持することを示している。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術による分離バス式の電気運転システム
の電気回路図である。
【図2】図1のシステムにおける高調波及び4つの2次
電流の形状を示す図である。
【図3】従来技術によるボギー毎にコモン・バスを備え
た形式の電気運転システムの電気回路図である。
【図4】図3のシステムにおける高調波及び4つの2次
電流の形状を示す図である。
【図5】従来技術によるコモン・バス式電気運転システ
ムの電気回路図である。
【図6】図5のシステムにおける高調波及び4つの2次
電流の形状を示す図である。
【図7】本発明による準コモン・バス形式の電気運転シ
ステムの好適な実施例の回路図である。
【図8】図7のシステムにおける高調波及び4つの2次
電流の形状を示す図である。
【図9】本発明による準コモン・バス形式の電気運転シ
ステムの別の好適な実施例の電気回路図である。
【図10】図9のシステムにおける、直通電流、2F電
流、及び高次バスの短絡の場合の等価回路図である。
【図11】本発明による準コモン・バス形式の電気運転
システムの他の好適な実施例の電気回路図である。
【図12】本発明による準コモン・バス形式の電気運転
システムのさらに別の好適な実施例の電気回路図であ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源バスを含んだ電機駆動車両用の運転
    システムであって、該電源バスの少なくとも一部の各バ
    スが2Fフィルタを含んでいる運転システムにおいて、 2Fフィルタを含んでいる電源バスにおいて、これら2
    Fフィルタの中間点がすべて、一体に結合されているこ
    とを特徴とする運転システム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の運転システムにおいて、
    2Fフィルタを含んでいる電源バスが、電源バス全体の
    半分である第1のグループを構成し、残りの半分の電源
    バスが第2のグループを構成し、第1及び第2のグルー
    プの電源バスが対になって結合されていることを特徴と
    する運転システム。
JP11017235A 1998-01-26 1999-01-26 電気駆動車両の運転システム Pending JPH11266506A (ja)

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KR (1) KR100457638B1 (ja)
CN (1) CN1178807C (ja)
AT (1) ATE518690T1 (ja)
AU (1) AU755656B2 (ja)
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CZ (1) CZ300079B6 (ja)
ES (1) ES2369543T3 (ja)
FR (1) FR2774042B1 (ja)
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RU (1) RU2183166C2 (ja)
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Effective date: 20050930