JPS62265043A - 電鉄用電力変換装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電気車に直流電力を供給する電鉄用変電所の電
力変換装置に関する。

（従来の技術） 従来のＰＷＭ電力変換装置の代表例を第２図に示す。第
２図において、ＰＷＭ変換装置は、ＣＴＯサイリスタア
ーム５、ダイオードアーム６、ＰＶＭ制御装置７、平滑
コンデンサ８、リアクトル４、ＰＷＭ変換器用変圧器３
などから構成され、交流遮断器２を介して三相交流電源
１に直流遮断器９を介して電気車負荷１０に接続される
。

このＰＷＭ変換装置は、電気車負荷１０がカ行状態のと
き三相交流電力を直流電力に変換して電気車負荷にカ行
電力を供給し、電気車負荷１０が回生状態のときは、電
気車負荷から発生する回生直流電力を三相交流電力に変
換して三相交流電源側に返すものである。

その際ＰＷＭ制御装置７は、ＰＷＭ変換装ｗ７の直流出
力電圧がほぼ一定になるように、また入力力率’ｖｌで
入力電流の波形がほぼ正弦波になるようにＧＴＯサイリ
スタに対してゲート信号を与える。

しかし、ＰＷＭ制御装置が故障してゲート信号が出なく
なったり、あるいは不要なゲート信号を出すようになっ
た場合、およびＧＴＯサイリスタ素子が故障した場合に
は、ＰＷＭ変換装置は正常な動作が不能となって、上記
の機能を満足できなくなる。

このため、電気車負荷に対してカ行電力を供給できなく
なり、電気車の運行に支障を来たし、最悪の場合には電
気車の運転が不能となるなど社会的に大きな問題が発生
する。

〔発明が解決しようとする問題点） ＰＷＭ電力変換装置において、ＰＷＭ制御装置が故障し
た場合およびＧＴＯサイリスタ素子が故障した場合には
、先に述べたような重大な問題が発生するが、これを避
けるため従来は次の方法によっている。

■　ＰＷＭ制御装置故障に備えて、全く同一定格のＰＷ
Ｍ電力変換装置を予備機として設ける。

■　ＧＴＯサイリスタ素子故障に備えて、ＧＴＯサイリ
スタ素子が１個故障してもＰＷＭ変換装置の運転に支障
を来たさないように、ＧＴＯサイリスタ素子の直列個数
を増やす。

しかし、ＰＷＭ電力変換装置は非常に高価かつ外形が大
きいものであり、■の方法をとると設備費が膨大になる
と同時に、大きな設置スペースを必要とするなど非常に
不経済である。

また、■の方法も、ＧＴＯサイリスタ素子の単価が高い
上に直列個数を増やすための個数が多いためにＰＷＭ電
力変換装置の大幅な価格上昇を招き不経済である。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段及び作用）ＰＷＭ電力変
換装置は電車負荷に対してカ行電力を供給すると同時に
、電車負荷からの回生電力を吸収する機能を持つが、こ
れは電車の電気的な回生ブレーキを有効に作動させるた
めである。

しかし、電車は保安上の理由から電気的な回生ブレーキ
が作動しなくても、支障を来たさないように必らず機械
的なブレーキを持っており、電車の正常運行のためには
、ＰＷＭ電力変換装置の回生機能は無くても良く最低限
力行電力を供給でき一３＝ れば電車の運行に問題は無い。

本発明はこの点に着目し、上記問題点を解決するために
、ダイオードと制御スイッチとを逆並列にして変圧器の
二次巻線と直流出力側とに橋絡接続し、交流電力から直
流電力への変換及び直流電力から交流電力への逆変換を
して電気車に直流電源を供給する電鉄用電力変換装置の
変圧器に二次巻線に、第一の出力端子とこの第一の出力
端子よりは高い電圧を出力する第二の出力端子とを設け
ると共に、前記逆並列に接続した制御スイッチを交流側
で切離すスイッチと、前記変圧器の二次巻線の接続を第
一の出力端子から第二の出力端子に切換えるスイッチと
を設け、平常時は制御スイッチをダイオードと逆並列の
状態に接続すると共に変圧器の二次巻線は第一の出力端
子に接続して電気車にカ行電力の供給をするとともに、
電気車からの回生電力の返環を可能なものとし、制御ス
イッチやこの制御スイッチの制御信号を出力する例へば
ＰＷＭ制御制御部置部故障が生じた際は、制御スイッチ
を交流側で切離すともに、変圧器のニ次巻線を第二の出
力端子に接続替えすることによって電気車の運行に必要
なカ行電力の供給を維持する。

（実施例） 以上本発明の実施例について、図面参照しながら説明す
る。

第１図は本発明の一実施例である。第１図において、１
〜１０は先に述べた第２図と同様のため説明を省略する
が、ＰＷＭ変換器用変圧器３は２次側に電圧タップを付
けるなどして出力１と出力２のように異なった電圧の端
子を持つものを使用する。

出力１はＰＷＭ変換装置として動作させるときの電圧で
、たとえば直流１５００　Ｖき電回路の場合、７００■
程度の値とする。

また、出力２はＰＷＭ変換装置を単なるダイオード整流
器として動作させるときの電圧で、直流１５００Ｖき電
回路の場合１２００Ｖ程度の値とする。

第１図において、１１はＧＴＯサイリスタアーム間とダ
イオードアーム間を切離すことのできる断路器・遮断器
などのスイッチ（以下開閉装置と云う、）で、以下ＳＷ
Ｉと称する。

１２は三相交流電源の出力１と出力２を切換えることが
できる断路器・遮断器などの開閉装置で以下ＳＷ２と称
する。

１３は切換制御装置で、１１および１２の開閉装置（Ｓ
ＷＩと５Ｗ２）との組合せて次のような作用を持つ。

ＰＷＭ電力変換装置として正常に動作中は、ＳＷｌは投
入状態、またＳＷ２は出力１側に接続され第２図に図示
した状態と全く同一の回路構成となる。

ここで、ＰＷＭ制御装置の故障あるいはＧＴＯサイリス
タ素子の故障が発生すると、交流遮断器２および直流遮
断器９を開放して装置は保護されるが、同時に切換制御
装置１３はこの故障情報をもとにＳＷｌを開放すると同
時にＳＷ２を出力１側から出力２側へ切換える。またＰ
ＷＭ制御装置７に対してロック指令を送出し、ＧＴＯサ
イリスタへのゲート信号をすべてロックさせる。

このようにすることによって、ＧＴＯサイリスタおよび
ＰＷＭ制御装置はその機能を停止して、ダイオードアー
ム６だけから構成される単なるダイオード整流装置とす
ることができる。

交流遮断器２と直流遮断器９を投入すれば三相交流電源
１から出力２を経由して供給される三相交流電力は、ダ
イオード整流器によって直流に変換され電気負荷１０に
カ行電力を供給することができる。

ここでＰＷＭ電力変換装置動作からダイオード整流器動
作に切換えるまで直流電力の供給は停止するが、この切
換えに要する時間は短時間で電車の運行に与える影響は
少ない。

以上、三相ブリッジ構成のＰＷＭ電力変換装置を中心に
その動作を述べたが、六相ブリッジ構成などのＰＷＭ電
力変換装置についても、まったく同じ考えを適用できる
。

〔発明の効果〕

以上説明した通り本発明によれば、常時はＰ％１Ｍ電力
変換装置として動作する整流装置を簡単にダ７一 イオード整流装置に切換えることができ、従来必要と考
えられていたＰＷＭ電力変換装置の予備機あるいはＧＴ
Ｏサイリスタ素子の増加は必要とせず、簡単で安価にし
て省スペースかつ電車の運行に支障を与えない経済的で
信頼性の有る電鉄用ＰＷＭ電力変換装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による電鉄用電力変換装置の１実施例
を示す概略構成図、第２図は従来のＰＶＭ電力変換装置
の概略構成図である。 １・・・三相交流電源　　　　２・・・交流遮断器３・
・・ＰｖＭ変換器用変圧器　　４・・・リアクトル５・
・・ＧＴＯサイリスタアーム　６・・・ダイオードアー
ム７・・・ＰｖＭ制御装置　　　　　８・・・平滑コン
デンサ９・・・直流遮断器　　　　　１０・・・電車負
荷１１・・・開閉装置！　　　　　　　１２・・・開閉
装置１３・・・切換制御装置 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　三俣弘文

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ダイオードと制御スイッチとを逆並列にして変圧器の二
   次巻線と直流出力側とに橋絡接続し、交流電力から直流
   電力への変換及び直流電力から交流電力への逆変換をす
   る電鉄用電力変換装置において、前記変圧器の二次巻線
   に設けた第一の出力端子及びこの第一の出力端子よりは
   高い電圧を出力する第二の出力端子と、前記逆並列に接
   続した制御スイッチを交流側で切離すスイッチと、前記
   変圧器の二次巻線の接続を第一の出力端子から第二の出
   力端子に切換えるスイッチとを設けたことを特徴とする
   電鉄用電力変換装置。