JPS60102801A - 電気車用アクテイブフイルタ装置 - Google Patents

電気車用アクテイブフイルタ装置

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JPS60102801A
JPS60102801A JP20982183A JP20982183A JPS60102801A JP S60102801 A JPS60102801 A JP S60102801A JP 20982183 A JP20982183 A JP 20982183A JP 20982183 A JP20982183 A JP 20982183A JP S60102801 A JPS60102801 A JP S60102801A
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JP
Japan
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voltage
ripple
capacitor
inverter
current
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Pending
Application number
JP20982183A
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English (en)
Inventor
Ikuya Aoyama
育也 青山
Ikuo Yasuoka
育雄 安岡
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16Electric propulsion with power supply external to the vehicle using AC induction motors
    • B60L9/18Electric propulsion with power supply external to the vehicle using AC induction motors fed from DC supply lines
    • B60L9/22Electric propulsion with power supply external to the vehicle using AC induction motors fed from DC supply lines polyphase motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10Electrical machine types
    • B60L2220/12Induction machines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は電気車用アクティブフィルタ装置に係)、特に
可変電圧・可変周波数インバータ制御の誘S電動磯によ
り駆動する電気車の運転時における誘導障害抑制技術に
関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
第1図は、誘導電動機を可変電圧・可変周波数インバー
タ(以下VVVFインバータト略ス。)により制御する
場合の代表的な電気車制御装置の主回路構成図で、パン
タグラフ1によシ集電した直流電源は、メインヒユーズ
2、肋流谷3、高速度シャ断器5、更にリアクトル5及
びコンデ/す6を逆り形に接続して傳成した直流ンイノ
ンタ回路 ”を介してV V V F’インバータに給
電し、とのVvV Fインバータによう可変電圧・可変
周波数の三相交流に変換して誘尋蹴動、羨8を’+Ij
’J靜している。
この様な電気車においては、VvVFインバータに使用
したスイッチング素子によシ断続制御された電流に起因
するr4尋障害、即ち低周波から高周波までの幅広い可
変周波数運転を行なう除に生ずるインバータ周波数の6
倍周波の高調波を含む帰線電流が、第1図中のi示す如
く流れ、この高調波電流の誘導によシ信号機や踏切等の
各種保安設備を誤動作させる問題がある。このため例え
ば帰線電流に含−よれるリップル電流成分で50及び6
011Zの商用周波数帯の場合は0.7.A以下に抑え
る必要がちる。
したがって従来のV V V l”インバータ制御の訪
Ii4’iL ’i41i1 機YCヨI) !J:’
r fAj ル% % lj −CV、L、帰線′+j
j 流に含まれる高A波成分を低減するために、直流入
力側7ζ直列リアクトルと並列コンデンfを用いた逆L
 形L Oバツンブフィルタが用いられている。しかし
この方式により画用周波数帯の高調波成分をiIJ記の
11「L以下に低減するためVこは、リアクトル及びコ
ンデンサの値をかなp大きくする8独があり、しかも電
気車の場合は尚耐圧、大谷、(4:のものか必要となる
が、反面これらを取ジfJりるスペースに制約がある。
例えば、逆り形LCパソ/ブフイルり方式では50 H
Z成分のリップル電流を10 d1371ス衰するには
L二10m1■として016500μm−といつ非常に
大きな値のものを用いねばならない。
以上説明したように従来の逆り形L Oバソノブフィル
タ方式では、帰)腺′祇流に含まJ”’−6K ikj
波成分、特に商用周波数帯以下の成分を減衰するために
は、大容量のりアクドルとコンデンサが必要となシ、M
量的、を間約、経済的に車両用としては不利となる欠点
がおった。
〔発明の目的〕
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、VVVFイ/
バータ制御の誘導電動機によ!ll駆動する電気車の運
転時の帰線電流に含まれる高調波電流、特VC商用周波
数帯の脈動(リップル)電流の低減を小形で経世な手段
で達成し、誘導障害を抑制するO 〔発明の概要〕 本発明は、直流電′If、によシ誘導電動機を制御する
v v v Fインバータ、このVVVF’インバータ
の直流電源側にリアクトルと逆り杉に接続して構成した
直流フィルタ回路用のコンデンサの電圧を検出し、この
電圧から前記VVVF’インバータを動作させることに
より生ずる特定周波数の脈動(リップル)電圧を帯域濾
波4を介して選別し、増11’jj器によシ増幅した後
、変圧器(トランス)を介して直流側に前記コンデンサ
のリップル電圧とは位相を反転して前記直流の電圧と重
畳することにより、v■■Fインバータ運転時の帰線電
流に含まれる前記特定周波数のリップル電流を低減する
更に前記v v v F’インバータの起動時における
突入電流、及び事故時の異常電流から本装置を像部する
ために、これらの過大なエネルギーを別に吸収するよう
にしている。
゛〔発明の実施例〕 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。
第2図に本発明の電気車用アクティブフィルり装置の一
実施例を示し、第1図に示した電気車制御装置の主回路
、溝成図と同一の部分には同じ符号を付けて説明を省略
した。
第2図で、9はコンデンサ6の′電圧より特定周波数(
この実施例では商用周波数’F:)の周波数)のリップ
ル電圧を選別する後述する帯域濾波器(ノクンドパスフ
ィルタ)である。10はflil 記ノ(ンドノくスフ
ィルタ9の出力を増幅するための増幅器で、入力と出力
との間の位相差はなく、電力帰環制御体である。11は
一次巻線を前記増幅器10の出力側に接続し、二次@線
をコンデンサ6とvvvFインバータ7の並列回路と直
列、゛即ちリアクトル5と直列状に、前記コンデンサの
特定周波数のリップル電圧とは逆位相の極性に出力する
ように接続した変圧器(トランス)である。12はノく
ンドノくスフイルタ9の入力側に接続し、過電圧が印カ
ロすることを抑制する入力過電圧抑制装置、13は増幅
器10の出力側VrC接続し、トランス11から過電圧
が印カロするのを抑制する出力過電圧抑制装置、14は
前記入力過電圧抑制装置12及び出力過電圧抑制装置W
13への制御4源14である。
第3図は前記バンドパスフィルタ9の一回路例で、コン
デンサ15と抵抗16により1次のRC7−イパスフィ
ルタを宿成し、17は出力インピーダンスを高くするた
めの増幅器でおる。また抵抗18とコンデンサ19によ
91次のROローノくスンイルりを構成し、20は出力
インピーダンスを旨くするための増幅gぺでらる。した
がって回路全体としてはノ・イパスフィルタとローパス
フィルタの直列接続によシバンドバスフィルタとして動
作する。
第4図は入力過電圧抑制装置12及び出力過電圧抑制装
置13の一回路例でらシ、両抑制装置は同じ回路構成と
している。21はダイオードブリッヂ、22は過電圧吸
収用コンデンサ、23は過電圧吸収用コンデンサ22の
だめの放′rd抵抗である。
以下第2図に示した実施例の動作について説明する。
先ス、ハンタグラフ1、メインヒユーズ2、(イ)j流
r!F、= 3 、高速度しや出j器4、リアクトル5
、コンデンサ6、インバータ7で11(4成しlC主回
路の直流電圧、すなわちコンデンサ6の11高子間定圧
をバンドパスフィルタ9に入力する。ここで第5図に示
す周波数特性となるようにバンドパスフィルタ9を構成
することにより、前記直流′4圧に含まれるリップル+
4圧のうち商用周波数帯のリップル電圧を選別し、入出
力間のこのリップル電圧の位相差がほぼ零となシ、他の
周波数のリップル電圧は減衰する。伺第5図で(a)は
位相を、(b)ば]、毀幅を示す。
次に上記バンドパスフィルタ9の出力を増幅器10に入
カシ、バンドパスフィルタ9で選別した商用周波数帯の
リップル電圧を増幅した後、トランス11へ出力する。
ここで増幅2;10は入出力間の位相差がほぼ零である
ことが望ましいが、ある程度の補正は前記バンドパスフ
ィルタ9の回路定数を変更することによシ、バンドパス
フィルタ9を含めて位相差を零にすることが可能である
トランス11は増幅器10からの出力を位相を反転して
前記主回路の直流電圧に重畳する。
第6図に主回路の直流電圧に含まれる商用周波数帯のリ
ップル電圧とトランス11の出力電圧との関係を示した
。8g 6図で(a)はリップル電圧を、(b)はトラ
ンスの出力電圧でちる。上記により前記商用周波数帯の
リップル電圧はトランス11の出力電圧によシ相殺され
ることにな9、帰線電流に含まれるリップル電流を低減
することができる。、一方、入力過電圧抑制装置12は
、前記主回路の起動時にバンドパスフィルタ9内のコン
デンサ15に流れる充′−電流によシ抵抗16の両輪に
誘起される過′屯圧、また出力過電圧抑制装置13はイ
ンバータ7のアーム短絡等によシ前記主回路に1JiF
6−流が流れ、トランス11を介して増幅器lOの出力
側に印加される過′屯圧をそれぞれ抑制するために(妾
続してあシ、過大な交流電圧に対してダイオードブリッ
ジ21を用いてこれを整流し、過電圧吸収用コンデンサ
22に吸収するようVζしてあシ、最終的には放電抵抗
23で消費している。丑だ平常連転時において、前記入
力過電圧抑制装置1i12及び出力過電圧抑制装rr=
t 13が、バンドパスフィルタ9及び増幅:、診10
の負荷とならないように、制御電源14によシ過電圧吸
収用コンテンサ22を充′屯して、′電流がめすれこ′
まなくしている。
以上のように、本ヴ6明はバンドパスフィルタ9の特性
によシ前記主回路の帰線電流に含゛まれる高調波リップ
ル電流の減衰特性が定唸るので、本冥施例のような商用
周波数イ↑)以外の高調波リップル電流に対しても、バ
ンドパスフィルタ9の回路定数を夏更し、周波数時性を
変えることで対応することか11 tj目である。
〔発明の効果〕
以上説明した通υ本発明の電気車用アクテイフ。
フィルタ装置(でよれば、誘導・4動俵によシミ気車を
S動し、この−桿14動槻を直流を電源とり、 VV 
V Ii’インバータにより制御する場合に発生する帰
線電流に含まれる特定周波数のりツブル電流を、従来の
ように大型で大容量のフィルタ用のりアクドルやコンデ
ンサを用いることなく、小形で軽量な装置によシ低減す
ることができ、信頼性の高い誘導障害の抑制ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は誘導電動機を可変電圧・可変周波数インバータ
によシ制御する場合の代表的な電気車制御装置の主回路
構成図、第2図は本発明の一実施例を示した図、第3図
及び第4図は第2図の各部分を示した図、第5図及び第
6図は本発明の詳細な説明するだめの特性を示した図で
ある。 5・・リアクトル 6…コンデンサ 7・・可変電圧・可変周波数インノく−タ8 ・訪尋電
動俵 9 ・ イf′f 域ン慮波ビ蹄 10 増幅d 11・・変圧2J (7317)代理人ブP珪士 則 ’EL ;t’r:
(イイ1 (は〃11名)第1図 第3図 第4図 ?/ L 1 第5図 、510 .50 100 、!;00’胴51叡(H
zJ 第6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電気車を駆動する誘導電動機、この誘導電動機を直流を
    電源としりアクドルとコンデンサを逆り形に接続して植
    成した直流フィルタ回路を有する可変電圧・可変周波数
    インバータによシ制御する電気車において、前記コンデ
    ンサの脈動電圧を検器の出力側に接続し二次巻線をrj
    d記リアリアクトル列状に前記コンデンサの脈動電圧と
    は逆位相の極性に接続した変圧罪とを備えたことを特徴
    とする電気車用アクティブフィルタ装置Jt。
JP20982183A 1983-11-10 1983-11-10 電気車用アクテイブフイルタ装置 Pending JPS60102801A (ja)

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JP20982183A JPS60102801A (ja) 1983-11-10 1983-11-10 電気車用アクテイブフイルタ装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020156185A (ja) * 2019-03-19 2020-09-24 株式会社日立製作所 電力変換装置および当該電力変換装置を搭載する鉄道車両

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5895982A (ja) * 1981-12-02 1983-06-07 Toshiba Corp 超電導コイル励磁用電源装置

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