JPS6117232B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6117232B2 JPS6117232B2 JP54128645A JP12864579A JPS6117232B2 JP S6117232 B2 JPS6117232 B2 JP S6117232B2 JP 54128645 A JP54128645 A JP 54128645A JP 12864579 A JP12864579 A JP 12864579A JP S6117232 B2 JPS6117232 B2 JP S6117232B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thyristor
- converter
- power
- unit
- regenerative braking
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/145—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M7/155—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
- H02M7/19—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only arranged for operation in series, e.g. for voltage multiplication
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は交流電気車に適した半導体電力変換装
置に関する。この種の電力変換装置は(1)充分な回
生制動力が得られること、(2)回生制動時の力率が
出来るだけ大きいこと、(3)回生制動時でも力行時
程度に架線に流れる高調波電流が小さいこと等が
望まれる。
置に関する。この種の電力変換装置は(1)充分な回
生制動力が得られること、(2)回生制動時の力率が
出来るだけ大きいこと、(3)回生制動時でも力行時
程度に架線に流れる高調波電流が小さいこと等が
望まれる。
交流電気車にサイリスタ変換器を搭載する場
合、サイリスタ位相制御に伴う架線電流歪による
高調波電流が増大すると云う問題がある。このた
め車両に塔載した変圧器の二次巻線を複数個に分
割し、この二次巻線にサイリスタブリツジ構成の
単位変換器をそれぞれ接続し、これらを直流出力
側で縦続接続する方式が多用されている。このよ
うなサイリスタ変換器であればサイリスタの点弧
順序と点弧位相をかえるだけで容易に力行（サイ
リスタ変換器をコンバータ動作）および回生（サ
イリスタ変換器をインバータ動作）運転が出来
る。二次巻線の分割は架線に流れる高調波電流の
低減は効果的で４〜６分割が多い。ここでサイリ
スタブリツジ構成のサイリスタ変換器をインバー
タ運転して回生制動する場合、サイリスタのター
ンオタイムから決まる転流余裕時間を確保しなけ
ればならない。したがつてインバータ運転時の最
小点弧進み角βminはこの転流余裕時間に相当す
る角度と転流重なり角を加えたものとなる。すな
わち力行運転の場合最小点弧遅れ角αは零である
のに対し、回生運転の場合最小点弧進み角はβ
minとなる。このβminは転流重なり角が大きい
ほど大きくなり、力率、回生率、回生制動力が低
下すると共に架線に流れる高調波電流が増大す
る。特に交流電気車の場合、変電所から最遠地点
では交流リアクタンスが最も大きくなるためβ
minも最も大きくなる。このためこの地点では充
分な回生制動が得られなくなつたり、高調波電流
が大きくなる等車両性能が、著しく低下してしま
うことがある。
合、サイリスタ位相制御に伴う架線電流歪による
高調波電流が増大すると云う問題がある。このた
め車両に塔載した変圧器の二次巻線を複数個に分
割し、この二次巻線にサイリスタブリツジ構成の
単位変換器をそれぞれ接続し、これらを直流出力
側で縦続接続する方式が多用されている。このよ
うなサイリスタ変換器であればサイリスタの点弧
順序と点弧位相をかえるだけで容易に力行（サイ
リスタ変換器をコンバータ動作）および回生（サ
イリスタ変換器をインバータ動作）運転が出来
る。二次巻線の分割は架線に流れる高調波電流の
低減は効果的で４〜６分割が多い。ここでサイリ
スタブリツジ構成のサイリスタ変換器をインバー
タ運転して回生制動する場合、サイリスタのター
ンオタイムから決まる転流余裕時間を確保しなけ
ればならない。したがつてインバータ運転時の最
小点弧進み角βminはこの転流余裕時間に相当す
る角度と転流重なり角を加えたものとなる。すな
わち力行運転の場合最小点弧遅れ角αは零である
のに対し、回生運転の場合最小点弧進み角はβ
minとなる。このβminは転流重なり角が大きい
ほど大きくなり、力率、回生率、回生制動力が低
下すると共に架線に流れる高調波電流が増大す
る。特に交流電気車の場合、変電所から最遠地点
では交流リアクタンスが最も大きくなるためβ
minも最も大きくなる。このためこの地点では充
分な回生制動が得られなくなつたり、高調波電流
が大きくなる等車両性能が、著しく低下してしま
うことがある。
第１図は従来のサイリスタブリツジ構成の変換
器による交流電気車の主回路図であり、リアクタ
ンス２を含む電源１に、一次巻線３１および二次
巻線３２〜３５を有する変圧器３、単位変換器４
１〜４４、平滑リアクトル５、駈動電動機６が図
示の如く接続されている。第２図は各変換器が最
小点弧進み角βminでインバータ運転されている
場合の動作波形の例を示す。これには電源電圧
e1、電流ｉS1〜ｉS4（i32〜i34）、各変換器の出力
電圧e41〜e44、合成出力電圧ｅdが示されている。
器による交流電気車の主回路図であり、リアクタ
ンス２を含む電源１に、一次巻線３１および二次
巻線３２〜３５を有する変圧器３、単位変換器４
１〜４４、平滑リアクトル５、駈動電動機６が図
示の如く接続されている。第２図は各変換器が最
小点弧進み角βminでインバータ運転されている
場合の動作波形の例を示す。これには電源電圧
e1、電流ｉS1〜ｉS4（i32〜i34）、各変換器の出力
電圧e41〜e44、合成出力電圧ｅdが示されている。
第２図に示すように各変換器４１〜４４とも同
一の点弧角で転流させても各巻線間の相互干渉に
よつて一律に転流が行われず、みかけ上の転流重
なり角は大きくなる。この場合でも最も遅く転流
動作が終了する巻線（第２図ではS4）転流余裕角
δが規定値以上になるように点弧角βminを大き
くしなければならない。一方インバータ運転によ
つて停止まで回生制動をかけようとすると力行と
同一の二次巻線電圧では上述の理由から充分な回
生制動力が得られない場合がある。このため回生
の場合は力行の場合より交流電圧を増す必要があ
る。第１図の例で示すと力行時は４１〜４３まで
を使用しS4はバイパス動作をさせ、回生時は４１
〜４４まで用いるようにする方法がある。この方
法によると力行時と制動時と巻線電圧が同一でも
制動時の方が、高調波電流を増す上に更に制動時
に巻線電圧を高くするので一次巻線に流れる高調
波電流は力行時に比べ非常に大きくなつてしまう
ため実用出来ない場合も生ずる。
一の点弧角で転流させても各巻線間の相互干渉に
よつて一律に転流が行われず、みかけ上の転流重
なり角は大きくなる。この場合でも最も遅く転流
動作が終了する巻線（第２図ではS4）転流余裕角
δが規定値以上になるように点弧角βminを大き
くしなければならない。一方インバータ運転によ
つて停止まで回生制動をかけようとすると力行と
同一の二次巻線電圧では上述の理由から充分な回
生制動力が得られない場合がある。このため回生
の場合は力行の場合より交流電圧を増す必要があ
る。第１図の例で示すと力行時は４１〜４３まで
を使用しS4はバイパス動作をさせ、回生時は４１
〜４４まで用いるようにする方法がある。この方
法によると力行時と制動時と巻線電圧が同一でも
制動時の方が、高調波電流を増す上に更に制動時
に巻線電圧を高くするので一次巻線に流れる高調
波電流は力行時に比べ非常に大きくなつてしまう
ため実用出来ない場合も生ずる。
本発明は充分な回生制動力が得られ、且つ電源
に流れる高調波電流の少ないサイリスタ整流器を
提供するものである。
に流れる高調波電流の少ないサイリスタ整流器を
提供するものである。
本発明の一実施例を第３図に示す。第３図で、
第１図と同一記号のものは同一のものを示す。
第１図と同一記号のものは同一のものを示す。
本発明の基本は縦続接続された単位変換器の少
なくとも一組以上の単位変換器の直流端子間に並
列にサイリスタと抵抗の直列回路を単位変換器と
同一極性になるように接続し、回生制動時にはこ
のサイリスタを点弧させると共に単位変換器は動
作させずに負荷電流は電源に流さないでサイリス
タを介して抵抗に流し、力行時より使用巻線を等
価的に減らし電源に流れる電流と高調波電流の低
減を図つたところにある。
なくとも一組以上の単位変換器の直流端子間に並
列にサイリスタと抵抗の直列回路を単位変換器と
同一極性になるように接続し、回生制動時にはこ
のサイリスタを点弧させると共に単位変換器は動
作させずに負荷電流は電源に流さないでサイリス
タを介して抵抗に流し、力行時より使用巻線を等
価的に減らし電源に流れる電流と高調波電流の低
減を図つたところにある。
第３図で制御動作を説明する。まず力行時はサ
イリスタ７１はオフして単位変換器４１〜４４を
通常の縦続接続整流器の制御と同様に制御する。
力行時の最大出力の時は４１〜４４が各々最大出
力となる。この場合の単位変換器はダイオード整
流器と同様の動作となり、電源側に流れる高調波
電流も少ない。
イリスタ７１はオフして単位変換器４１〜４４を
通常の縦続接続整流器の制御と同様に制御する。
力行時の最大出力の時は４１〜４４が各々最大出
力となる。この場合の単位変換器はダイオード整
流器と同様の動作となり、電源側に流れる高調波
電流も少ない。
次に回生制動の場合について説明する。最大回
生電力の時には変換器４２〜４４はβmin運転で
最大出力を出し、変換器４１の各サイリスタはオ
フさせて、サイリスタ７１を導通させて電源に回
生する電力を抵抗８１に負わせる。このため単位
変換器４１には交流電流は流れず、電源電流は１
巻線分だけ第４図に示すように少なくなる。第４
図は電源の電圧ｅと電流ｉの関係を示したもので
イが従来の場合、ロが本発明の場合の電流波形で
ある。巻線の高調波電流は増加しても電源に流れ
る合成された高調波電流は減少する。
生電力の時には変換器４２〜４４はβmin運転で
最大出力を出し、変換器４１の各サイリスタはオ
フさせて、サイリスタ７１を導通させて電源に回
生する電力を抵抗８１に負わせる。このため単位
変換器４１には交流電流は流れず、電源電流は１
巻線分だけ第４図に示すように少なくなる。第４
図は電源の電圧ｅと電流ｉの関係を示したもので
イが従来の場合、ロが本発明の場合の電流波形で
ある。巻線の高調波電流は増加しても電源に流れ
る合成された高調波電流は減少する。
第５図は電源側に流れる等価妨害電流ＪPを変
換出力に対して一例を示したものでイが従来の場
合、ロが本発明による場合である。
換出力に対して一例を示したものでイが従来の場
合、ロが本発明による場合である。
第３図の実施例ではサイリスタと抵抗の直列回
路を１組のみ単位変換器に接続する場合を示した
が同図に点線で示したように１組以上を接続し前
述と同様の動作をさせれば、より以上の効果が得
られる。
路を１組のみ単位変換器に接続する場合を示した
が同図に点線で示したように１組以上を接続し前
述と同様の動作をさせれば、より以上の効果が得
られる。
更に本発明では回生制動運転で回生制動電力も
下がつてくると（例えば単位変換器を順次バイパ
ス動作に移し、変換器出力を下げる）電源側の高
調波電流も低下してくるので、サイリスタと抵抗
の直列回路を切り離し、直列回路へ流れていた電
流を電源側へ移して回生電力の向上を図ることが
出来る。この場合７１へのゲート信号をオフし単
位変換器４１を通常のインバータ動作をさせるこ
とによりサイリスタ７１には逆電圧が印加され自
動的に７１はオフする。
下がつてくると（例えば単位変換器を順次バイパ
ス動作に移し、変換器出力を下げる）電源側の高
調波電流も低下してくるので、サイリスタと抵抗
の直列回路を切り離し、直列回路へ流れていた電
流を電源側へ移して回生電力の向上を図ることが
出来る。この場合７１へのゲート信号をオフし単
位変換器４１を通常のインバータ動作をさせるこ
とによりサイリスタ７１には逆電圧が印加され自
動的に７１はオフする。
第１図は従来の実施例の回路接続図、第２図は
従来の実施例接続図、動作波形図、第３図は本発
明の実施例の回路接続図第４図は従来と本発明実
施例の動作相違説明するための波形図、第５図は
従来と本発明の実施例の高調波電気特性の相違説
明するための特性図。 １……交流電源、２……電源リアクタンス、３
……変圧器、３１……一次巻線、３１〜３５……
二次巻線、４１〜４４……単位変換器、５……平
滑リアクトル、６……電動機、７１，７２……サ
イリスタ、８１，８２……抵抗。
従来の実施例接続図、動作波形図、第３図は本発
明の実施例の回路接続図第４図は従来と本発明実
施例の動作相違説明するための波形図、第５図は
従来と本発明の実施例の高調波電気特性の相違説
明するための特性図。 １……交流電源、２……電源リアクタンス、３
……変圧器、３１……一次巻線、３１〜３５……
二次巻線、４１〜４４……単位変換器、５……平
滑リアクトル、６……電動機、７１，７２……サ
イリスタ、８１，８２……抵抗。
Claims (1)
- １ 交流側では互いに絶縁されて交流電源に接続
され直流側では互いに直列接続されて負荷に接続
されている複数の単位変換器からなる半導体電力
変換装置において、少なくとも１つの単位変換器
の直流側端子間にサイリスタと抵抗との直列回路
を並列接続し、半導体電力変換装置の逆変換運転
時に、そのサイリスタを点弧してそのサイリスタ
が付属する単位変換器を不動作にすることによ
り、負荷電流をこの単位変換器に通さないで当該
サイリスタに直列な抵抗を通すことを可能にした
ことを特徴とする半導体電力変換器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12864579A JPS5653579A (en) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | Semiconductor power converter |
| DE19803037551 DE3037551A1 (de) | 1979-10-05 | 1980-10-03 | Halbleiter-stromrichter |
| DK417580A DK417580A (da) | 1979-10-05 | 1980-10-03 | Halvleder stroemforsyning |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12864579A JPS5653579A (en) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | Semiconductor power converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5653579A JPS5653579A (en) | 1981-05-13 |
| JPS6117232B2 true JPS6117232B2 (ja) | 1986-05-06 |
Family
ID=14989932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12864579A Granted JPS5653579A (en) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | Semiconductor power converter |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5653579A (ja) |
| DE (1) | DE3037551A1 (ja) |
| DK (1) | DK417580A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0174339U (ja) * | 1987-11-06 | 1989-05-19 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06307025A (ja) * | 1993-04-23 | 1994-11-01 | Masayuki Tokida | 瓦棟補強材並びに瓦棟の形成方法 |
| JPH0682234U (ja) * | 1993-05-06 | 1994-11-25 | 常田 正行 | 瓦棟面戸 |
-
1979
- 1979-10-05 JP JP12864579A patent/JPS5653579A/ja active Granted
-
1980
- 1980-10-03 DK DK417580A patent/DK417580A/da unknown
- 1980-10-03 DE DE19803037551 patent/DE3037551A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0174339U (ja) * | 1987-11-06 | 1989-05-19 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5653579A (en) | 1981-05-13 |
| DK417580A (da) | 1981-04-06 |
| DE3037551A1 (de) | 1981-04-16 |
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