JPS63302702A - AC electric car power supply device - Google Patents

AC electric car power supply device

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JPS63302702A
JPS63302702A JP13875787A JP13875787A JPS63302702A JP S63302702 A JPS63302702 A JP S63302702A JP 13875787 A JP13875787 A JP 13875787A JP 13875787 A JP13875787 A JP 13875787A JP S63302702 A JPS63302702 A JP S63302702A
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JP
Japan
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converter
circuit
power supply
short
circuit switch
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JP13875787A
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Yoshio Nozaki
野崎 吉雄
Toru Takahashi
徹 高橋
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、交流電気車の電源装置に係り、特にPWM 
(パルス幅変調)コンバータを用いたfl電源装置関す
る。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a power supply device for an AC electric vehicle, and particularly to a power supply device for an AC electric vehicle.
The present invention relates to a fl power supply device using a (pulse width modulation) converter.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

交流電気車の電源装置については[国鉄における無整流
子電動機による駆動方式の開発経緯」(19866月号
 電気車の科学)に開示されている。この従来の装置は
上記公知文献に示すように、フィルタコンデンサへの充
電電流の抑制のために充電抵抗を短時間回路に直列に挿
入していた。上記文献は直流架線の一例を示すが、交流
架線の場合も直流架線の場合と同じように充電抵抗を直
流全電流側に入れる場合と交流側に入れる場合とが考え
られる。交流架線の場合、変圧器の2次巻線は高調波電
流を低減するために2〜4分割されるのが普通である。
The power supply system for AC electric cars is disclosed in ``Development history of drive system using non-commutator motor in Japanese National Railways'' (June 1986 issue, Science of Electric Cars). In this conventional device, as shown in the above-mentioned known document, a charging resistor is inserted in series in the circuit for a short time in order to suppress the charging current to the filter capacitor. The above document shows an example of a DC overhead wire, but in the case of an AC overhead wire, as in the case of a DC overhead wire, the charging resistor may be placed on the full DC current side or on the AC side. In the case of AC overhead lines, the secondary winding of the transformer is usually divided into two to four parts to reduce harmonic currents.

一方、最近では力率改善を目的として自励コンバータで
あるPWMコンバ−タが用いられるようになってきた。
On the other hand, recently, PWM converters, which are self-exciting converters, have come into use for the purpose of improving the power factor.

このように2次巻線が多分割され、かつ、PWMコンバ
ータが直流側からみて並列に接続されるものや、制御容
量(駆動電動機容量×台数)の大きさによっては充電抵
抗およびその短絡スイッチを直流全電流側に入れるより
も交流側に入れるほうが短絡スイッチの単機容量が小さ
くてすむことから、装置構成的に汎用性に優れている場
合がある。充電抵抗およびその短絡スイッチを交流側に
入れる場合にはPWMコンバータが直流側に対して並列
給電するようになるため、各2次回路に入れることが考
えられる。
If the secondary winding is multi-divided in this way and the PWM converter is connected in parallel when viewed from the DC side, or depending on the size of the control capacity (drive motor capacity x number of units), the charging resistor and its short circuit switch may be required. Since the single capacity of the shorting switch is smaller when the switch is connected to the AC side than when it is connected to the DC full current side, it may be more versatile in terms of device configuration. When the charging resistor and its short-circuit switch are connected to the AC side, the PWM converter supplies power in parallel to the DC side, so it is conceivable to connect them to each secondary circuit.

しかし、特に制御容量の大きいものにあっては充電抵抗
およびその短絡スイッチを直流全電流側に入れても交流
側に入れても装置構成的にはスペース的9重量的および
コスト的に問題となる。
However, especially for those with a large control capacity, whether the charging resistor and its short-circuit switch are placed on the DC full current side or on the AC side, problems arise in terms of space, weight, and cost in terms of equipment configuration. .

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術は、充電抵抗とその短絡スイッチが電気車
の速度制御用部品という意味において本質的な装置では
ないにもかかわらず、装置構成上大きなスペースならび
に重量を占めるものになるという問題がある。そこで1
本発明は始動時のフィルタコンデンサの充電に伴う過電
流の抑制手段を最小の装置構成としうるようにした交流
電気車の電源装置を提供することを目的とする。
The above-mentioned conventional technology has a problem in that although the charging resistor and its short-circuit switch are not essential devices in the sense of speed control parts of an electric vehicle, they occupy a large space and weight in terms of device configuration. So 1
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power supply device for an AC electric vehicle in which a means for suppressing overcurrent accompanying charging of a filter capacitor at the time of starting can be minimized in device configuration.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、充電抵抗の投入手段を一回路のコンバータ
だけでフィルタコンデンサの充電をおこなわせうるよう
に構成することによって達成される。
The above object is achieved by configuring the charging resistor charging means so that the filter capacitor can be charged with only one converter circuit.

すなわち、1次巻線が架線(1)に接続され複数の2次
巻線(41,42)を有する変圧器(4)と、前記各2
次巻線にそれぞれ接続されて入力交流電力を直流電力に
変換する複数のコンバータ(12,13)と、前記コン
バータの直流出力を交流出力に逆変換するインバータ(
15)と、前記インバータの入力端に接続されたフィル
タコンデンサ(14)と、を備えた交流電気車の電源装
置において、前記複数のコンバータのうちいずれか一つ
の高圧側回路出力端と前記フィルタコンデンサの接続点
との間に、始動時に開成される一つの短絡スイッチ(7
)およびこれと並列な限流抵抗器(6)からなる回路を
直列に接続し、他のコンバータ(13)の高圧側回路の
出力端と前記フィルタコンデンサの接続点との間に始動
時に開成され前記一の短絡スイッチに同期して閉成され
る他の短絡スイッチ(8)を接続したことを特徴とする
ものである。
That is, a transformer (4) whose primary winding is connected to the overhead wire (1) and has a plurality of secondary windings (41, 42);
A plurality of converters (12, 13) each connected to the next winding to convert input AC power into DC power, and an inverter (12, 13) that reversely converts the DC output of the converter into AC output.
15); and a filter capacitor (14) connected to the input end of the inverter, in which the high voltage side circuit output end of any one of the plurality of converters and the filter capacitor One short-circuit switch (7
) and a current limiting resistor (6) in parallel with this is connected in series, and a circuit is opened at startup between the output terminal of the high voltage side circuit of the other converter (13) and the connection point of the filter capacitor. The present invention is characterized in that another short-circuit switch (8) that is closed in synchronization with the first short-circuit switch is connected.

〔作用〕[Effect]

上記本発明の構成によれば、短絡スイッチ(7)と充電
抵抗(6)の並列回路は、複数の数あるコンバータのう
ち一つのコンバータ(12)にのみ投入され、その充電
期間中他のコンバータ(13)の出力は短絡スイッチ(
8)により停止され、したがって充電抵抗にはその一の
コンバータの電流容量に見合う大きさのものでよいこと
になり、その結果電源装置を小型軽量化しうろこととな
る。
According to the above configuration of the present invention, the parallel circuit of the short circuit switch (7) and the charging resistor (6) is connected to only one converter (12) among the plurality of converters, and during the charging period, the parallel circuit of the short circuit switch (7) and the charging resistor (6) is connected to only one converter (12). The output of (13) is the short circuit switch (
8), therefore, the charging resistor only needs to have a size corresponding to the current capacity of that one converter, and as a result, the power supply device can be made smaller and lighter.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Next, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

図は本発明に係る電源装置の回路図を示す。図において
交流架線1からの交流電力はパンタグラフ、交流遮断器
3を介して変換器4に入力される。
The figure shows a circuit diagram of a power supply device according to the present invention. In the figure, AC power from an AC overhead wire 1 is input to a converter 4 via a pantograph and an AC circuit breaker 3.

変圧器4は1次巻線のほか2次巻線41.42を有して
おり、かつ3次巻線43を有している。この変圧器は2
次巻線を41および42の二つを有しているため一般に
2次2分割型とよばれている。
In addition to the primary winding, the transformer 4 has a secondary winding 41, 42, and a tertiary winding 43. This transformer is 2
Since it has two secondary windings, 41 and 42, it is generally called a secondary two-split type.

変圧器4の各2次巻線41.42にはそれぞれPWMコ
ンバータ12および13がそれぞれ2次回路として接続
されている。これらのPWMコンバータ12および13
はGTO(ゲートターンオフサイリスタ)のブリッジ整
流回路で構成されており、交流電気車の加速時に゛おい
ては交流電力を直流電力に変換し、減速時においては直
流電力を交流電力に逆変換して交流の回生をおこなう。
PWM converters 12 and 13 are connected to each secondary winding 41, 42 of the transformer 4 as a secondary circuit, respectively. These PWM converters 12 and 13
consists of a GTO (gate turn-off thyristor) bridge rectifier circuit, which converts AC power to DC power when the AC electric car is accelerating, and converts DC power back to AC power when decelerating. Perform exchange regeneration.

このGTOによるPWM制御により常に1.0 に近い
高力率での運転が可能である。なおGTOによるPWM
制御の詳細は本発明に直接関係しないので割愛する。
PWM control using this GTO allows operation at a high power factor close to 1.0 at all times. In addition, PWM by GTO
The details of the control are omitted because they are not directly related to the present invention.

コンバータ12の出力端の高圧側は短絡スイツチアおよ
び充電抵抗6の並列回路を直列に介してインバータ15
の入力に接続されており、コンバータ12の低圧側はイ
ンバータ15の低圧側に接続されている。一方、コンバ
ータ13の高圧側出力端は短絡スイッチ7および充電抵
抗6の出力端に接続され、低圧側は同様にインバータの
低圧側に入力端に接続されている。インバータ15の入
力端の高圧側と低圧側にはコンバータの出力電圧のリッ
プル除去用のフィルタコンデンサ14が接続されている
The high voltage side of the output end of the converter 12 is connected to the inverter 15 through a parallel circuit of a short circuit switch and a charging resistor 6 in series.
The low voltage side of the converter 12 is connected to the low voltage side of the inverter 15. On the other hand, the high voltage side output terminal of the converter 13 is connected to the short circuit switch 7 and the output terminal of the charging resistor 6, and the low voltage side thereof is similarly connected to the low voltage side input terminal of the inverter. A filter capacitor 14 for removing ripples in the output voltage of the converter is connected to the high voltage side and the low voltage side of the input terminal of the inverter 15.

インバータ15はコンバータ12あるいは13で直流に
変換された電力を再び所定の周波数の交流電圧に逆変換
するものであり、一般に可変電圧可変周波数(VVVF
)型のインバータで構成される。インバータ15の出力
は三相電力であり。
The inverter 15 reversely converts the power converted into DC by the converter 12 or 13 into an AC voltage of a predetermined frequency, and is generally a variable voltage variable frequency (VVVF).
) type inverter. The output of inverter 15 is three-phase power.

交流電動機16に供給される。It is supplied to the AC motor 16.

次に動作を説明する。Next, the operation will be explained.

以上の構成において図に示す電源装置の動作は次の通り
である。まず、パンタグラフ2は上昇して交流架線1に
接触した後、交流遮断器3が投入される。これにより、
3次負荷11が駆動される。
The operation of the power supply device shown in the figure in the above configuration is as follows. First, after the pantograph 2 rises and contacts the AC overhead wire 1, the AC circuit breaker 3 is turned on. This results in
Tertiary load 11 is driven.

なお、この3次負荷回路は通常電気機器の強制風冷用電
動送風機や冷暖房装置および補助電源装置が接続されて
なる。したがって、乗客へのサービス低下を防止するた
め2次回路の故障に対して交流遮断器3を開放すること
なくそのまま作動を継続するように構成することが好ま
しい。
Note that this tertiary load circuit is usually connected to an electric blower for forced air cooling of electrical equipment, an air-conditioning device, and an auxiliary power supply device. Therefore, in order to prevent service to passengers from deteriorating, it is preferable to configure the AC circuit breaker 3 to continue operating without opening in the event of a failure in the secondary circuit.

交流遮断器3が投入された時点では短絡スイッチ7およ
び短絡スイッチ8は開放されており、したがってコンバ
ータが変換された直流電動は充電抵抗6を介してコンデ
ンサ14に流入することになる。この場合にコンバータ
13の短絡スイッチ8は完全に開放状態にあるのでコン
デンサ14に流入する充電電流はコンバータ12のみに
よるものでありしたがって充電抵抗6の電流容量はコン
バータ12の電流容量に対応する大きさのものですむこ
とになる。この場合のコンデンサ14の充電時定数は0
.5 秒程度である。
When the AC circuit breaker 3 is turned on, the short circuit switch 7 and the short circuit switch 8 are open, so that the DC electric power converted by the converter flows into the capacitor 14 via the charging resistor 6. In this case, since the short-circuit switch 8 of the converter 13 is completely open, the charging current flowing into the capacitor 14 is due only to the converter 12. Therefore, the current capacity of the charging resistor 6 is a size corresponding to the current capacity of the converter 12. I'll have to settle for something like that. In this case, the charging time constant of the capacitor 14 is 0.
.. It takes about 5 seconds.

以上の動作によりコンデンサ14に充電が終了した場合
、短絡スイッチ8を閉じコンバータ13からの直流電力
をインバータ15に供給するようにする。
When the capacitor 14 is completely charged by the above operation, the short circuit switch 8 is closed so that the DC power from the converter 13 is supplied to the inverter 15.

このようにコンデンサ14の充電抵抗はコンバータ12
の出力側にのみ設けられており、コンデンサ14の充電
に寄与する充電抵抗は6のみであるから各コンバータ1
2,13にそれぞれ対応して充電抵抗を設ける必要がな
く、また充電電流はコンバータ12のみによるものであ
るからその場合の充電電流はコンバータ一つ分に相当す
る電流容量があればよい、その結果、交流電気車の電源
装置の装置構成が簡素化され、また軽量化されることと
なる。
In this way, the charging resistance of the capacitor 14 is
Since the charging resistor 6 is provided only on the output side of the converter 1 and contributes to charging the capacitor 14, the charging resistor 6 is provided only on the output side of the converter 1.
There is no need to provide charging resistors corresponding to 2 and 13, and since the charging current is generated only by the converter 12, the charging current in that case only needs to have a current capacity equivalent to one converter. , the device configuration of the power supply device of the AC electric vehicle is simplified and the weight is reduced.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたごとく本発明によれば、本来交流電気車の速
度制御自体に本質的に要求されるものではない短絡スイ
ッチおよび充電抵抗を最小の構成とすることができるの
で結局において交流電気車の小型軽量化を図ることがで
きる。
As described above, according to the present invention, the short circuit switch and the charging resistor, which are not essentially required for the speed control of the AC electric vehicle, can be minimized, resulting in the miniaturization of the AC electric vehicle. Weight reduction can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図は本発明の実施例を示す主回路構成図である。 4・・・変圧器、6・・・充電用抵抗器、7・・・短絡
スイッチ、8・・・短絡スイッチ、12,13・・・コ
ンバータ、14・・・フィルタコンデンサ、15・・・
インバータ。 16・・・駆動用電動機。
The figure is a main circuit configuration diagram showing an embodiment of the present invention. 4... Transformer, 6... Charging resistor, 7... Short circuit switch, 8... Short circuit switch, 12, 13... Converter, 14... Filter capacitor, 15...
inverter. 16... Drive electric motor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、1次巻線が架線に接続され複数の2次巻線を有する
変圧器と、前記各2次巻線にそれぞれ入力交流電力を直
流電力に変換する複数のコンバータと、前記コンバータ
の直流出力を交流出力に逆変換するインバータと、前記
インバータの入力端に接続されたフィルタコンデンサと
、を備えた交流電気車の電源装置において、 前記複数のコンバータのうちいずれか一つのコンバータ
の高圧側回路出力端と前記フィルタコンデンサの接続点
との間に、始動時に開成される一の短絡スイッチおよび
これと並列な限流抵抗器からなる回路を直列に接続し、 他のコンバータの高圧側回路の出力端と前記フィルタコ
ンデンサの接続点との間に始動時に開成され、前記一の
短絡スイッチに同期して閉成される他の短絡スイッチを
接続したことを特徴とする交流電気車の電源装置。
[Claims] 1. A transformer having a primary winding connected to an overhead wire and having a plurality of secondary windings, and a plurality of converters each converting input AC power into DC power for each of the secondary windings. , an AC electric vehicle power supply device comprising an inverter that reversely converts DC output of the converter into AC output, and a filter capacitor connected to an input terminal of the inverter, wherein any one of the plurality of converters A circuit consisting of a short-circuit switch that is opened at startup and a current-limiting resistor in parallel is connected in series between the high-voltage side circuit output terminal of the converter and the connection point of the filter capacitor. An AC electric vehicle characterized in that another short-circuit switch is connected between the output end of the high-voltage side circuit and the connection point of the filter capacitor, which is opened at the time of starting and is closed in synchronization with the first short-circuit switch. power supply.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06205506A (en) * 1992-12-28 1994-07-22 Mitsubishi Electric Corp Power source for ac electric railcar

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61254084A (en) * 1985-04-30 1986-11-11 Mitsubishi Electric Corp Controller for ac elevator
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