JP2011199917A - Power converter for rolling stock - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,直流電源からの直流電源電圧を交流に変換し交流電動機を駆動することによって鉄道車両を加減速する鉄道車両用電力変換装置に関連し、前記の直流電源電圧に含まれるリプル電圧によって前記鉄道車両用電力変換装置に流れ込む電流および鉄道車両自身によって発生され前記直流電源を含む電源系統に流出するリプル電流を抑制することで、鉄道車両用電力変換装置が、鉄道車両の存在を判定する軌道回路、または鉄路の近傍に敷設される信号機器や通信機器に与える妨害電流を抑制し、鉄道システムの信頼性を確保する技術に関する。 The present invention relates to a power conversion apparatus for a railway vehicle that converts a DC power supply voltage from a DC power supply into an alternating current and drives an AC motor to drive the railway vehicle, and relates to a ripple voltage included in the DC power supply voltage. The railcar power converter determines the presence of the railcar by suppressing the current flowing into the railcar power converter and the ripple current generated by the railcar itself and flowing out to the power supply system including the DC power supply. The present invention relates to a technique for suppressing the disturbing current applied to signal equipment and communication equipment laid in the vicinity of a track circuit or a railway and ensuring the reliability of a railway system.
直流電源と鉄道車両との関係の一例を、図3を用いて説明する。三相交流31を整流器32によって直流に変換し、この電圧を配線33および配線36によって、架線34およびレール35間に印加する。電車(車両)20は、架線34およびレール35間に印加された直流電圧を集電装置21および車輪23を介して受電し、車両20を駆動するための電力や車内電源をえる。通常、整流器32の出力は、整流に伴い三相交流電源31の電源周波数の6倍のリプル成分が含まれる。
An example of the relationship between the DC power supply and the railway vehicle will be described with reference to FIG. The three-phase
このほか、整流器32を構成する図示していない半導体やリアクトルなどの相関のアンバランスにより三相交流31の基本波すなわち商用周波数成分が含まれる。ここで、商用周波数とは一般に用いられる電源周波数のことであり、日本の場合、50Hzまたは60Hz、欧州の場合は50Hz、米国の場合60Hzである。
In addition, the fundamental wave, that is, the commercial frequency component of the three-phase
次に、鉄道車両用電力変換装置の一構成例を図4を用いて説明する。図4の鉄道車両用電量変換装置1は、複数の半導体から構成され、集電装置21からの直流を交流に変換して交流電動機22を駆動するインバータ13と、フィルタリアクトル11およびフィルタコンデンサ12からなりインバータ13のスイッチングに伴う高周波成分が電源系統に流出することを防ぐとともに、入力直流電源に含まれる脈動成分を吸収し、インバータに安定した直流電圧を供給するフィルタ回路からなる。
Next, a configuration example of a railway vehicle power conversion device will be described with reference to FIG. 4 is composed of a plurality of semiconductors. The
一方、地上側には特定の区間における列車の有無を判定する軌道回路がインストールされている。軌道回路の基本的な動作原理について、軌道回路の等価回路を示す図5を用いて説明する。 On the other hand, a track circuit for determining the presence or absence of a train in a specific section is installed on the ground side. The basic operation principle of the track circuit will be described with reference to FIG. 5 showing an equivalent circuit of the track circuit.
電源51を用いてレール521、522の一端から左右の線路に電圧を印加し、他端でレール521−522間の電圧を測定し、車両検出器53によってレール521、522からなる区間の列車の有無を検出する。該当区間に列車が存在しない場合(図5(A))、検出端の車両器53には略電源電圧と同じレベルの電圧が現れる。当該区間に列車が存在する場合(図5(B))は、列車の車輪61、62および輪軸63によって左右の線路521、522が短絡されるので、検出端の車両検出器53には電圧は現れない。
A voltage is applied to the left and right tracks from one end of the
このような現象に基づき、車両検出器53は検出端に電圧があらかじめ定められた閾値以上であれば列車は存在しないと判断し、閾値以下ならば列車は存在していると判断する。この時、車両検出器53では、フィルタ回路によって電源51の周波数成分のみ検出し、車両の有無を判断することで、軌道回路の信頼性、対ノイズ性を向上している。
Based on such a phenomenon, the
さらに、軌道回路では、車両検出器53に基づき、信号機の制御や列車位置を検出しており、軌道回路は鉄道の安全性を確保する上で非常に重要な装置である。軌道回路の電源としては、電源の構成が容易であったことから、交流電源によって列車に電力を供給するき電区間では直流電源が、直流電源によって列車に電力を供給する直流き電区間では商用交流電源が、これまで用いられることが多かった。最近では、電力変換技術、信号増幅技術の発達により、より高周波の交流電源や変調を掛けた信号を利用するようになっている。
Furthermore, the track circuit detects the control of the traffic light and the train position based on the
ところで、直流き電区間において、図3に示した直流電源を得るための三相交流も商用周波数であることから、架線電圧にも前記リップルの存在などに起因する軌道回路が使用する周波数も含まれることになる。このため、電力変換装置の商用周波数に対する入力インピーダンスが十分に高くないと直流電圧に含まれる商用周波数と脈動成分により、軌道回路が使用している周波数と同じ成分がレールに流れることになり、列車検出器53が誤動作してしまう可能性がある。
By the way, in the DC feeding section, the three-phase AC for obtaining the DC power source shown in FIG. 3 is also a commercial frequency. Will be. For this reason, if the input impedance to the commercial frequency of the power converter is not sufficiently high, the commercial frequency and pulsation component included in the DC voltage will cause the same component as the frequency used by the track circuit to flow on the rail, There is a possibility that the
すなわち図5(C)に示すように、図4に示す鉄道用電力変換装置1を用いた場合、鉄道用電量変換装置1が軌道回路に及ぼすノイズ成分の等価的に表したノイズ源64からの高周波成分が妨害電源55として、車軸63→車輪61→レール521→車両検出器53→レール522→車輪62→車軸63と流れ、車両の存在を正確に検出することができなくなる。
That is, as shown in FIG. 5 (C), when the
このため、電力変換装置の商用周波数に対する入力インピーダンスを十分に高くする必要がある。これを実現する手段方法としては、図4に示したフィルタリアクトル11のリアクタンスを大きくする方法が挙げられる。
For this reason, it is necessary to make the input impedance with respect to the commercial frequency of a power converter sufficiently high. As a means for realizing this, there is a method of increasing the reactance of the
しかしながら、このリアクタンスを大きくして前記インピーダンスを確保することは、ぎ装スペース、重量の観点から適当な手段とはいえない。そこでフィルタコンデンサ12を大きくすることによってフィルタリアクトル11とからなるLCフィルタ回路のインピーダンスを増加させる試みがなされている。
However, increasing the reactance to ensure the impedance is not an appropriate means from the viewpoint of mounting space and weight. Therefore, an attempt has been made to increase the impedance of the LC filter circuit including the
しかしながら、上記構成を用いた試みには問題点があった。フィルタコンデンサ12はLCフィルタ回路のフィルタの役割のほかに直流電力から交流電力を作り出す3相インバータの平滑用コンデンサとしての役割がある。そのため、フィルタコンデンサの容量を大きくすることは、電力変換装置のスイッチング時の電力の出入りに影響を与えインバータ特性に影響を与えてしまう。
However, there has been a problem with attempts using the above configuration. In addition to the filter function of the LC filter circuit, the
本発明は、フィルタリアクトルを大きくすることなくフィルタコンデンサを増加することによりフィルタ回路のインピーダンスを増大することができ、インバータの特性に影響を与えない構成を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a configuration that can increase the impedance of a filter circuit by increasing the number of filter capacitors without increasing the filter reactor and that does not affect the characteristics of the inverter.
上記問題を解決する為に、本発明の鉄道車両用電力変換装置は、電力変換装置を構成する複数の半導体素子と、半導体素子へゲート信号を供給するゲート制御回路と、電力変換回路の直流端子に接続されて直流電流を平滑するフィルタコンデンサ12と、を有し、半導体素子とフィルタコンデンサとが共通の筐体内に収納され、フィルタコンデンサ12と半導体素子とを互いに固定された一体構造とし、インバータ特性を安定させる。
In order to solve the above problems, a railway vehicle power converter according to the present invention includes a plurality of semiconductor elements constituting the power converter, a gate control circuit for supplying a gate signal to the semiconductor elements, and a DC terminal of the power converter circuit. And a
また、上記電力変換装置において、フィルタコンデンサの容量を増加させる為に、軌道回路の誤検知防止用の別置きのフィルタコンデンサを準備する。この別置きのフィルタコンデンサ141と電力変換装置内のフィルタコンデンサ12との接続部分にはインピーダンスを持たせたL(ケーブル)142を用いる。ここでは電力変換装置内のフィルタコンデンサ12と別置きのフィルタコンデンサ141との間で共振電流が流れないようにインピーダンスの値を調整する必要がある。そうすることにより、電力変換装置のスイッチング時の電力の出入りに影響を与えない構成となり、インバータ特性に影響を与えないで、LCフィルタ回路を増加させる。
In the power converter, a separate filter capacitor for preventing erroneous detection of the track circuit is prepared in order to increase the capacity of the filter capacitor. An L (cable) 142 having an impedance is used for a connection portion between the separately placed
本発明によれば、フィルタリアクトルを大きくしなくても、入力インピーダンスを大きくすることができる。また、別置きコンデンサと電力変換装置のフィルタコンデンサとの接続を100nH以上のインピーダンスにすることにより、インバータ制御に影響を与えないようにできる。 According to the present invention, the input impedance can be increased without increasing the filter reactor. Further, by making the connection between the separately placed capacitor and the filter capacitor of the power conversion device have an impedance of 100 nH or more, the inverter control can be prevented from being affected.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に本発明が実施する別置きコンデンサユニット14付きの電力変換装置を示す。図2にフィルタコンデンサ一体型の電力変換装置を示す。
FIG. 1 shows a power conversion apparatus with a
まず、図2を用いて本実施例の電力変換装置の主回路構成を説明する。図2は電力変換装置の主回路構成を示す回路結線図である。 First, the main circuit configuration of the power conversion device of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a circuit connection diagram showing a main circuit configuration of the power converter.
図2の主回路は、直流端子P、N間に接続されるフィルタコンデンサ12と、3相のインバータ13によって構成されている。3相のインバータ13は、入力された直流を任意周波数・任意電圧の3相交流に変換し、交流端子U、V、Wに3相交流を出力するものである。
The main circuit of FIG. 2 includes a
3相のインバータ13の6つの半導体素子(PU、NU、PV、NV、PW、NW)は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)2で構成されている。各相のIGBT2は、素子と素子に並列接続されたフリーホイールダイオードとからなっている。本明細書で説明する構造例では各半導体素子(PU、NU、PV、NV、PW、NW)はIGBT2で総称する。
The six semiconductor elements (PU, NU, PV, NV, PW, NW) of the three-
上述の電力変換装置の特徴は、フィルタコンデンサとパワーユニットを一体化した構成にする事により、電力変換装置内の配線長、フィルタコンデンサ容量や主回路インピーダンスを一定にしてインバータ制御を安定化することが可能となる。 The characteristics of the power converter described above are that the filter capacitor and the power unit are integrated to stabilize the inverter control while keeping the wiring length, filter capacitor capacity, and main circuit impedance in the power converter constant. It becomes possible.
上述の電力変換装置を用い、図1に示す別置きコンデンサユニット14を取り付ける。別置きコンデンサユニット14はフィルタコンデンサ141と電力変換装置のフィルタコンデンサ12とを接続するために100nH(ナノヘンリ)以上のインピ−ダンスを持たせたL(ケーブル)142で構成されたユニットになっている。
A
上記の別置きコンデンサユニット14を用いることによりLC回路で構成される共振点を変えフィルタ回路のインピーダンスの増加を行い、フィルタリアクトルを大きくしなくても、入力インピーダンスを大きくすることができる。また、別置きコンデンサと電力変換装置のフィルタコンデンサとの接続を100nH以上のインピーダンスにすることにより、インバータ制御に影響を与えない構成とすることができる。
By using the
1 電力変換装置
2 IGBT
11 フィルタリアクトル
12 フィルタコンデンサ
13 インバータ
14 別置きコンデンサユニット
20 車両
21 集電装置
22 交流電動機
23 車輪
31 交流三相電源
32 整流装置
33,36 電線
44 架線
45 レール
51 軌道回路用電源
53 車両検出器
54 軌道回路電流
55 妨害電源
61,62 車輪
63 車軸
64 高周波電源
141 別置きフィルタコンデンサ
142 インピーダンスを持たせたL(ケーブル)
521,522 レール
1
11
521, 522 rail
Claims (4)
前記半導体素子へゲート信号を供給するゲート制御回路と、
前記電力変換回路の直流端子に接続されて直流電流を平滑するフィルタコンデンサが前記電力変換回路と一体構造である鉄道車両用電力変換装置において、
前記力変換回路と所定のインピーダンスを持たせて接続した軌道回路の誤検知防止用の別置きコンデンサを有することを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。 A plurality of semiconductor elements constituting a power conversion circuit;
A gate control circuit for supplying a gate signal to the semiconductor element;
In the railway vehicle power converter, the filter capacitor connected to the DC terminal of the power converter circuit and smoothing the DC current is integrated with the power converter circuit.
A power conversion apparatus for a railway vehicle, comprising a separate capacitor for preventing erroneous detection of a track circuit connected to the force conversion circuit with a predetermined impedance.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62104401A (en) * | 1985-10-30 | 1987-05-14 | Mitsubishi Electric Corp | Grounding circuit of electric rolling stock |
JP2002136153A (en) * | 2000-10-24 | 2002-05-10 | Hitachi Ltd | Power converter |
JP2002315101A (en) * | 2001-04-13 | 2002-10-25 | Mitsubishi Electric Corp | Drive controller for electric rolling stock |
JP2006006002A (en) * | 2004-06-16 | 2006-01-05 | Hitachi Ltd | Power converter for rolling stock |
-
2010
- 2010-03-17 JP JP2010060358A patent/JP5436285B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62104401A (en) * | 1985-10-30 | 1987-05-14 | Mitsubishi Electric Corp | Grounding circuit of electric rolling stock |
JP2002136153A (en) * | 2000-10-24 | 2002-05-10 | Hitachi Ltd | Power converter |
JP2002315101A (en) * | 2001-04-13 | 2002-10-25 | Mitsubishi Electric Corp | Drive controller for electric rolling stock |
JP2006006002A (en) * | 2004-06-16 | 2006-01-05 | Hitachi Ltd | Power converter for rolling stock |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020156185A (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社日立製作所 | Electric power conversion device and railway vehicle on which electric power conversion device is mounted |
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