JPS5929447B2 - 力行運転−回生運転判別方法 - Google Patents

力行運転−回生運転判別方法

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JPS5929447B2
JPS5929447B2 JP57023068A JP2306882A JPS5929447B2 JP S5929447 B2 JPS5929447 B2 JP S5929447B2 JP 57023068 A JP57023068 A JP 57023068A JP 2306882 A JP2306882 A JP 2306882A JP S5929447 B2 JPS5929447 B2 JP S5929447B2
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JP
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power
voltage
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regenerative
maximum value
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JP57023068A
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JPS58139826A (ja
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健 土方
廣「視」 篠原
文憲 吉田
豊美 権藤
実 牧田
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Meidensha Corp
Original Assignee
Meidensha Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60MPOWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M3/00Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
    • B60M3/06Arrangements for consuming regenerative power

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は力行運転一回生運転判別方法に関するものであ
る。
従来、電気鉄道の回生車より発生する回生電力を交流側
へ回生する方式は、順変換器と逆変換器を各1台もしく
は各複数台の変換器を使用している。
これを1台もしくは複数台のサイリスタ変換器で順逆性
能をもたせて電力回生を行なう方式が考えられている。
この場合、順変換器状態から逆変換器状態への切替につ
いては、き電系が回生状態にあることを検出する必要が
あり、一般には変電所母線電圧を検出している。しかし
ながら、この変電所母線電圧を検出して、力行時か回生
時かを判別する方式によると、電圧検出に当り次のよう
な問題点がある。
(1)変電所母線電圧には、順変換器の整流リップルが
あるので、フィルタにより平均値を求める必要がある。
そのためフィルタによる検出の時間遅れを生ずる。(2
)検出電圧の設定値は、順変換器の電源変動、負荷変動
による直流電圧の変動の影響を避け得る値まで高めて設
定するか、もしくは補償回路を必要とする。
前者は検出の時間遅れにつながり、後者は複雑高価とな
る。本発明はこのような問題点を解決するためになされ
たもので、即ち商用周波の交流電力を直流電力に変換し
て力行電力としてき電線に給電し、かつ回生車両よりの
回生電力を交流電力に逆変換して商用周波電源側へ回生
する変換装置を変電所に設置して、前記き電線の電圧を
もとに前記変換装置が力行運転を行なうか回生運転を行
なうかの判別を行なうようにしたものにおいて、前記変
換装置の直流出力電圧を検出してこの検出電圧の脈流レ
ベルの最大値と最小値とをそれぞれ取出し、これら最大
値信号と最小値信号をもとに前記変換装置が力行運転か
回生運転かを判別するようにしたことを特徴とする力行
運転一回生運転判別方法を提供しようとするもので、以
下実施例を用いて説明する。
本実施例を説明する前に本発明は変電所の母線からの交
流を直流に変換する変換装置の直流出力(直流き電回路
電圧)の波形に着目すると次のことがいえる。
第1図a−dは変換装置の直流出力の電圧波形であり、
第1図aは力行負荷供給時の波形であつて、イの部分は
位相制御および転流重なりによる波形の落ち込みを示し
ている。
また第1図bは力行無負荷時の波形であり、第1図cは
回生開始の波形であり、口の部分は回生電圧の影響によ
るもので、回生電圧の上昇により第1図dの如くなる。
第1図dになると、回生電圧によりリツプルがマスクさ
れ平滑な波形ハとなる。従つて第1図C,2dのように
脈流波形に着目することにより回生状態か否かを判別す
ることができる。本発明はこの点に鑑みてなされたもの
であつて、以下第2図に示す実施例に基づき詳述する。
第2図は本発明による力行運転一回生運転判別〉方法の
一実施例を示し、同図において1は変電所に設置された
変換器であつて、この変換器1は変電所の母線からの3
相交流入力(商用周波の交流電力)を直流電力に変換し
て力行電力としてき電線に給電し、かつ回生車両よりの
回生電力を交流電力に逆変換して商用周波電源側(変電
所側)へ回生するものである。変換器1の出力電圧(き
電線電圧)を抵抗2と3とからなる分圧器4で分圧し、
分圧器4で分圧した電圧(抵抗3の分圧電圧)をアナロ
グーデイジタル変換器(以下、A/D変換器と略称する
。)5でデイジタル変換してデイジタル値とし、この出
力を絶縁変圧器6を介して記憶装置7に導く。この記憶
装置7は、例えば変換器1の直流出力電圧波形が位相制
御角αに応じて第1図に示す波形のように最大値VMA
Xαと最小値MINaとがそれぞれ表われるので、これ
ら諸量を取込むべく直流出力電圧の1周期分、即ち整流
リツプルの最小周波数の周期分アナログーデイジタル変
換したデイジタル値を記憶する。8は変換器1の各サイ
リスタ素子群を点弧制御するための位相制御部、9は位
相制御部8より出力されるゲート信号群が何度の位相制
御角αで発せられたかのアナログ情報をデイジタル信号
に変換するA/D変換器、10は判別回路であつて、こ
の判別回路10は記憶装置7より取込んだ整流リツプル
のデイジタル情報より1周期分の期間における最大波高
値VMAXと最小波高値VMINとをそれぞれ取出して
、これら各情報を記憶回路11,12にそれぞれ記憶さ
せる。
13は位相制御角αの範囲における瞬時最大値VMAX
aを求める第1の演算回路であつて、この第1の演算回
路13は記憶回路11より導びかれる最大波高値信号V
MAXとA/D変換器9より導かれる位相制御角信号α
とを基にVMAXa=VMAXsin(α十晋一匹)(
ただし、Pは変換器1の整流相数、この実P施例の場合
P−6となる。
)なる所定の演算を行ないVMAXaを求める。14は
第2の演算回路であつて、この第2の演算回路14は記
憶回路11より導かれる最大波高値信号VMAXとA/
D変換器9より導かれる位相制御角信号αとを基に、V
MlNa=VMAXOO5(α十令)(ただし、Pは変
換器1の整流相数、この実施例の場合P=6となる。
)なる所定の演算を行なつて、位相制御角αの範囲にお
ける瞬時最小値VMINaを求める。15は第1の飛躍
電圧Vαを求めるための第3の演算回路であつて、この
第3の演算回路15は第1,第2の各演算回路13,1
4より導かれる瞬時最大値信号VMAXa、瞬時最小値
信号VMlNaとを基にVα−VMAXa−VMINa
なる演算を行ない所望のVαを求める。
16は第2の飛躍電圧Va5を求めるための第4の演算
回路であつて、この第4の演算回路16は第1の演算回
路13より導かれる瞬時最大値信号VMAXaと記憶回
路12より導かれる最小波高値信号VMINとで(MA
Xa−VMIN)なる演算を行なつて所望のVa7を求
める。
17は判定回路であつて、この判定回路17は第3,第
4の各演算回路15,16より導かれる各飛躍電圧信号
Vα,Va5を基にVa′/Vα〈K(ただし、Kは定
数で、検出誤動作を防止するために0.95くK〈1.
0の範囲であるように予め前もつて規定してある)の判
定式に従つて、Va′/Vαの比がKより大きければ力
行運転、これとは反対にKより小さければ回生運転とそ
れぞれ判定し、その判定出力0にもとづいて変換器1を
当該回生運転あるいは力行運転の位相制御を行なう。
ここで、回生運転の位相制御は変換器1の位相を逆変換
領域側へ進ませる制御である。以上のように構成される
本実施例の動作について以下述べる。
変電所に設置された変換器1の出力電圧(き電線電圧)
波形は第1図で示される。
その変換器1の出力電圧を分圧器4で分圧し、抵抗3の
分圧電圧をA/D変換器5でA/D変換し、絶縁変圧器
6を介して記憶装置7に導き、この記憶装置7で直流出
力電圧の1周期分、即ち整流リツプルの最小周波数の周
期分A/D変換したデイジタル値を記憶する。判別回路
10は記憶装置7より取込んだ整流リツプルのデイジタ
ル情報より1周期分の期間における第1図a−cに示す
如き最大波高値VMAXと最小波高値VMINとを夫々
取り出して、記憶回路11には最大波高値VMAXを、
記憶回路12には最小波高値MINを記憶させる。第1
の演算回路13は、記憶回路11より導かれる最大波高
値信号と、位相制御部8より変換器1に対し出力される
ゲート信号群の位相制御角α(アナグロ情報)をA/D
変換器9でデイジタル信号に変換してなる位相制御角信
号αとを基に、MAX3ln(α十令一令)なる演算を
行ない位相制御角αの範囲における瞬時最大値VMAX
aを求める。
第2の演算回路14は記憶回路11より導かれる最大波
高値信号VMAX(5A/D変換器9より導かれる位相
制御角信号αとを基に、VMAXOO5(α十令)なる
演算を行なつて、位相制御角αの範囲における瞬時最小
値VMINaを求める。これらVMAXO,VMINa
は演算値であり、第1図a〜cに示す値に相当し、力行
時(第1図A,b)にはVMINa=VMINであり、
回生時(第1図c)にはVMIN′S.VMINaとな
る。第3の演算回路15は第1,第2の各演算回路13
,14より導かれる瞬時最大値信号VMAXa、瞬時最
小値信号VMINctとを基に(MAXct一VMIN
a)なる演算を行ない、第1図a−cに示す如きαを求
める。
また第4の演算回路16は第1の演算回路13より導か
れる瞬時最大値信号VMAXaと記憶回路12より導か
れる最小波高値信号VMlNとで(VMAXa−VMI
N)なる演算を行なつて第1図a−cに示す如きVa5
を求める。力行時0η図A,b)にはVα=Va7であ
り、回生時(第1図c)にはVct′S,α5である。
判定回路17は第3,第4の各演算回路15,16より
導かれる各飛躍電圧信号Vα,Va5を基にVa′/V
α〈Kの判定式が成立するか否かを判定し、該当する判
定出力0を送出する訳であるが、力行負荷供給時(第1
図a)や力行無負荷時(第1図b)にはVα=Vct′
となるからVa5/Vα=1(〉K)となり力行運転(
力行状態)と判定する。また回生が開始された場合、変
換器1の出力側のき電線電圧は第1図cの如くなり、V
a+Va5、かつVa5〈Vαとなり上記判定式が成立
し、回生状態にあると判定する。従つて、最初力行運転
していて前記判定式が成立したら判定回路17の出力と
して回生状態検出の判定出力を送出し、この判定出力に
もとづいて直ちに位相制御部8は変換器1の位相を逆変
換領域側へ進ませる制御を行ない力行運転から回生運転
に移行せしめる。従つて回生車両よりの回生電力が変換
器1で交流電力に逆変換されて商用周波電源側へ回生さ
れる。なお判定回路17において、前記判定式が不成立
の場合には、当該判定出力0にもとづいて位相制御部8
は変換器1の力行運転を継続せしめる。一方、回生運転
を行なつていて、判定回路17の出力として力行状態検
出の判定出力が送出されたら、この判定出力にもとづい
て直ちに位相制御部8は変換器1の位相を順変換領域側
へ進ませる制御を行ない、力行運転に移行せしめる。従
つて商用周波の交流電力が変換器1で直流電力に変換さ
れて力行電力としてき電線に給電される。そして判定回
路17の判定出力が変らない限り力行運転が継続される
。上述した本発明を用いれば、変換装置の電源電圧上昇
の影響がなく、従つてこれにより生ずる検出時間の遅れ
がない。
また本発明によれば、変換装置の出力に整流リツプルが
含まれていてもフイルタによる平均値を求める必要がな
いので、フイルタによる検出時間の遅れが生じない。さ
らに本発明によれば、回生か力行かの検出の速さについ
ては、従来の電圧検出方式がフイルタにより少なくとも
旦匹ラジアンの時間遅れがあるのに対して、P変換装置
の直流出力電圧の1周期分のデータをもとに1回の判定
演算ですむので従来の電圧検出方式の時間遅れの1/3
に相当する検出周期、即ち2π −ーラジアンと等しく
なり、本発明は従来の電圧P 〜
検出方式に比べて検出時間の速さにおいてもすぐれてい
るなど種々の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図a−dは本発明を説明するための波形図、第2図
は本発明の一実施例を示す構成図であつて、図中1は変
換器、2,3は抵抗、4は分圧器、5はA/D変換器、
6は絶縁変圧器、7は記憶装置、8は位相制御部、9は
A/D変換器、10は判別回路、11,12は記憶回路
、13は第1の演算回路、14は第2の演算回路、15
は第3の演算回路、16は第4の演算回路、17は判定
回路を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 商用周波の交流電力を直流電力に変換して力行電力
    としてき電線に給電し、かつ回生車両よりの回生電力を
    交流電力に逆変換して商用周波電源側へ回生する変換装
    置を変電所に設置して、前記き電線の電圧をもとに前記
    変換装置が力行運転を行なうか回生運転を行なうかの判
    別を行なうようにしたものにおいて、前記変換装置の直
    流出力電圧を検出してこの検出電圧の脈流レベルの最大
    値と最小値とをそれぞれ取出すと共に、前記変換装置の
    サイリスタ素子群の位相制御角を検出して、この位相制
    御角と前記脈流レベルの最大値とに基づいて位相制御角
    の範囲における瞬時最大値と瞬時最小値とを求め、前記
    瞬時最大値から瞬時最小値を差し引いて第1の飛躍電圧
    を求めると共に、前記瞬時最大値から脈流レベルの最小
    値を差し引いて第2の飛躍電圧を求め、これら第1の飛
    躍電圧と第2の飛躍電圧との比に基づいて力行運転か回
    生運転かを判別することを特徴とする力行運転一回生運
    転判別方法。
JP57023068A 1982-02-16 1982-02-16 力行運転−回生運転判別方法 Expired JPS5929447B2 (ja)

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