JPH0614402A - Controller for inverter of electric motor vehicle - Google Patents

Controller for inverter of electric motor vehicle

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JPH0614402A
JPH0614402A JP4193159A JP19315992A JPH0614402A JP H0614402 A JPH0614402 A JP H0614402A JP 4193159 A JP4193159 A JP 4193159A JP 19315992 A JP19315992 A JP 19315992A JP H0614402 A JPH0614402 A JP H0614402A
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electric vehicle
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佳司 神保
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Abstract

PURPOSE:To provide a controller for an inverter of an electric motor vehicle adapted to avoid an unnecessary operation of a protecting apparatus on the ground to generate at the time of shutting OFF regenerative load in the vehicle to be regeneratively driven. CONSTITUTION:A controller for an electric motor vehicle comprises an AC motor for driving the vehicle, an inverter having functions for traveling and regeneratively driving, a capacitor inserted between positive and negative electrodes of a DC side of the inverter, a reactor inserted in series with a power source side of the capacitor, and a breaker connected to the power source side of the reactor. A voltage 33 of the capacitor is compared at least at two stage levels 44, 45. If it exceeds a lower voltage, a gate signal 34 (a)-(f) of the inverter is turned OFF to stop it, the breaker is opened by a signal 31. Further if the voltage of the capacitor exceeds a higher voltage, a semiconductor switch of a discharge circuit of the capacitor is turned ON by a signal 32.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、回生運転を行う電気車
用インバータ制御装置に係り、特に、回生負荷遮断時に
地上の保護装置の誤動作を誘発しない電気車用インバー
タ制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter control device for an electric vehicle that performs regenerative operation, and more particularly to an inverter control device for an electric vehicle that does not cause malfunction of a ground protection device when a regenerative load is cut off.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的な電気車用のインバータ制御装置
の回路例を図2に示す。従来から電気車においては、地
上の変電所から架線3を経由して、電気車のパンタグラ
フ11によって電気を集電し、電気車の電源側の断流器
12、遮断器13を介し、リアクトル14、コンデンサ
17に供給される。このリアクトル14、コンデンサ1
7はフィルタの役割を担っており、夫々フィルタリアク
トル、フィルタコンデンサと称している。更に6組の自
己消弧型半導体21とダイオード22から構成されるイ
ンバータ変換装置は、直流を交流に変換し、交流電動機
23に給電している。この制御装置を搭載した電気車が
回生運転を行うと、インバータから逆向き即ちインバー
タからパンタグラフ11方向の電流を発生する。この電
流はフィルタコンデンサ17及びフィルタリアクトル1
4により安定化され、パンタグラフ11から架線3に戻
る。このような回生電流が流れるためには、当然この電
流を吸収する負荷24があることが前提である。図3
に、この状態の回生電流の様子を示す。インバータ制御
装置を搭載した電気車からの回生電流i1は、架線3を
経由し、パンタグラフ11a、断流器12aを経て他の
電気車の負荷24に回生電流i2として吸収される。但
し、この状態が常時継続するとは限らず、インバータ制
御車の動作とは無関係に他車の負荷24が無くなる可能
性がある。例えば他車が力行中からノッチオフをし、惰
行に入った場合がこのケースに相当する。図4に、この
時の状態を示す。この時、負荷24で消費されていた電
流i2は急速に減少し、これに伴い他に負荷が無くなっ
たため、インバータ制御車からの電流i1は行き場を失
う。インバータから発生する回生電流は、制御の遅れに
より急速には減衰しないため、行き場を失った回生電流
はi3としてフィルタコンデンサ17に流入する。この
ためフィルタコンデンサ17は電圧が上昇する。電圧が
上昇すると回路の耐圧上危険な状態になる。なお、i
1’i2’はこのときの回生電流を示す。そこで、この
電圧を監視し、一定値以上に電圧が上昇した場合、電圧
検出器18がこれを検出し、シーケンス制御装置30に
より過電圧抑制サイリスタ16を点弧する。これにより
コンデンサ17の電荷を過電圧抑制抵抗15を通じ放電
することによって、電圧を下げる保護方式を採用してい
る。そしてシーケンス制御装置30により断流器12、
遮断器13を切り、回路を開放し、回生動作を終わる。
その後は当該電気車は機械式のブレーキに切り替わり、
車両としてはブレーキが継続する。ここで、このための
従来のシーケンス制御ブロック図を図5に示す。電圧検
出器18で検出したフィルタコンデンサ電圧信号33を
比較器44において比較し、ある値以上になった場合、
過電圧抑制サイリスタ16を点弧する信号32を出力
し、コンデンサ17の電荷を放電させると同時に、断流
器12、遮断器13を遮断する指令31を出力する。ま
た、インバータを構成する各半導体素子21を点弧する
インバータゲートパルス発生部42からのゲート信号3
4イ〜ヘを止め、インバータを停止させる。しかし、断
流器12や遮断器13は機械式装置であるため、指令に
対し70から100ms程度の遅れがあり、すぐには遮
断できない。従って、コンデンサを放電した後も、図6
に示すように、今度は電源側から過電圧抑制サイリスタ
16、過電圧抑制抵抗15を通して電流が流れ続ける。
このため変電所にとっては、見かけ上、この電流i4が
急に現れることになる。すると、変電所の保護装置2が
この急激な電流変化を事故電流と解釈し、遮断器1をト
リップする。そしてこの変電所から給電されている区間
が停電し、列車の運行に支障を来す。すなわち、事故で
はないのにこの区間が遮断されるという不具合が発生す
る。
2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a circuit example of a general inverter control device for an electric vehicle. Conventionally, in an electric vehicle, electricity is collected from a substation on the ground via an overhead line 3 by a pantograph 11 of the electric vehicle, and a reactor 14 is connected via a line breaker 12 and a circuit breaker 13 on the power source side of the electric vehicle. , To the capacitor 17. This reactor 14, capacitor 1
Reference numeral 7 plays a role of a filter and is called a filter reactor and a filter capacitor, respectively. Further, an inverter conversion device composed of six sets of self-arc-extinguishing type semiconductors 21 and diodes 22 converts direct current into alternating current and supplies it to alternating current motor 23. When the electric vehicle equipped with this control device performs regenerative operation, a current is generated in the reverse direction from the inverter, that is, in the pantograph 11 direction from the inverter. This current is applied to the filter capacitor 17 and the filter reactor 1
After being stabilized by 4, the pantograph 11 returns to the overhead line 3. In order for such a regenerative current to flow, it is a prerequisite that the load 24 naturally absorbs this current. Figure 3
Shows the state of the regenerative current in this state. The regenerative current i1 from the electric vehicle equipped with the inverter control device is absorbed as a regenerative current i2 by the load 24 of another electric vehicle via the overhead wire 3 and the pantograph 11a and the line breaker 12a. However, this state does not always continue, and the load 24 of another vehicle may be lost regardless of the operation of the inverter-controlled vehicle. For example, this case corresponds to a case where another vehicle turns off while notching and enters coasting. FIG. 4 shows the state at this time. At this time, the current i2 consumed by the load 24 rapidly decreases, and the other load disappears accordingly, so that the current i1 from the inverter-controlled vehicle loses its place. Since the regenerative current generated from the inverter is not rapidly attenuated due to the delay in control, the regenerative current that has lost its place flows into the filter capacitor 17 as i3. Therefore, the voltage of the filter capacitor 17 increases. If the voltage rises, it will be dangerous due to the breakdown voltage of the circuit. Note that i
1'i2 'indicates the regenerative current at this time. Therefore, this voltage is monitored, and when the voltage rises above a certain value, the voltage detector 18 detects it and the sequence control device 30 fires the overvoltage suppressing thyristor 16. As a result, the protection system for reducing the voltage is adopted by discharging the electric charge of the capacitor 17 through the overvoltage suppressing resistor 15. Then, the sequence controller 30 causes the line breaker 12,
The circuit breaker 13 is turned off, the circuit is opened, and the regenerative operation is completed.
After that, the electric car switched to mechanical brakes,
As a vehicle, braking continues. A conventional sequence control block diagram for this purpose is shown in FIG. The filter capacitor voltage signal 33 detected by the voltage detector 18 is compared by the comparator 44, and when it becomes a certain value or more,
A signal 32 for firing the overvoltage suppressing thyristor 16 is output to discharge the electric charge of the capacitor 17, and at the same time, a command 31 for shutting off the breaker 12 and the breaker 13 is output. In addition, the gate signal 3 from the inverter gate pulse generator 42 that fires each semiconductor element 21 forming the inverter.
Stop the 4 to 4 and stop the inverter. However, since the breaker 12 and the breaker 13 are mechanical devices, there is a delay of about 70 to 100 ms with respect to the command, and the breaker cannot be cut off immediately. Therefore, even after discharging the capacitor, as shown in FIG.
As shown in, the current continues to flow from the power supply side through the overvoltage suppressing thyristor 16 and the overvoltage suppressing resistor 15.
Therefore, for the substation, this current i4 apparently suddenly appears. Then, the protective device 2 of the substation interprets this rapid current change as a fault current and trips the circuit breaker 1. Then, the section where power is supplied from this substation will have a power outage, which will hinder train operation. That is, there is a problem that this section is blocked even though it is not an accident.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、回生
運転を行う電気車において、回生負荷遮断時に発生する
地上の保護装置の不要動作を回避するに好適な電気車用
インバータ制御装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inverter control device for an electric vehicle, which is suitable for avoiding unnecessary operation of a ground protection device that occurs when the regenerative load is cut off in an electric vehicle that performs regenerative operation. To do.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的は、電気車の駆
動用の交流電動機と、推進並びに回生運転を行う機能を
備えたインバータ装置と、このインバータ装置の直流側
の正負両極間に挿入されたコンデンサと、このコンデン
サの電源側に直列に挿入されたリアクトルと、このリア
クトルの電源側に接続された遮断器とを有する電気車用
制御装置において、前記コンデンサの電圧を少なくとも
2段階レベルで比較し、低い方の電圧を超えた場合、前
記インバータ装置を停止すると共に、前記遮断器を遮断
し、更に前記コンデンサ電圧が高い方の電圧を超えた場
合、前記コンデンサの放電回路の半導体スイッチをオン
させることによって、達成される。また、上記電気車用
制御装置を1ユニットとし、このユニットを同一編成列
車内に複数組有し、いずれかのユニットのコンデンサの
電圧が所定のしきい値を超えた場合、自ユニットのイン
バータ装置を停止すると共に、遮断器を遮断し、同時
に、信号伝達手段を介してこの情報を他ユニットに報知
し、他ユニットではそれらを強制的に停止、遮断するこ
とによって、達成される。
The above object is to insert an AC motor for driving an electric vehicle, an inverter device having a function of performing propulsion and regenerative operation, and a positive and negative pole on the DC side of the inverter device. In a controller for an electric vehicle having a capacitor, a reactor inserted in series to the power source side of the capacitor, and a circuit breaker connected to the power source side of the reactor, the voltage of the capacitor is compared at least in two levels. Then, when the voltage of the lower side is exceeded, the inverter device is stopped, the circuit breaker is shut off, and when the voltage of the capacitor exceeds the higher voltage, the semiconductor switch of the discharge circuit of the capacitor is turned on. It is achieved by In addition, when the electric vehicle control device is set as one unit and a plurality of sets of this unit are provided in the same train set and the voltage of the capacitor of any unit exceeds a predetermined threshold value, the inverter device of the own unit This is achieved by stopping the operation of the device and simultaneously interrupting the circuit breaker, and at the same time, notifying this information to another unit via the signal transmission means, and forcibly stopping and interrupting them in the other unit.

【0005】[0005]

【作用】本発明は、インバータ装置の直流側の正負両極
間に挿入されたコンデンサの電圧を少なくとも2段階レ
ベルで比較することにより、回生負荷遮断時、変電所か
らインバータ制御装置の過電圧抑制回路へ電流が流入
し、この電流によって発生する地上変電所の保護装置の
不要動作を未然に防止する。また、回生負荷遮断時に変
電所がトリップする可能性がより高くなる複数ユニット
の場合にも、いずれかのユニットのコンデンサの電圧が
所定のしきい値を超えたとき、自ユニットのインバータ
装置を停止すると共に、遮断器を遮断し、同時に、信号
伝達手段を介してこの情報を他ユニットに報知すること
により、過電圧抑制回路に流れ込む電流を避け、地上変
電所のトリップを未然に防止する。また、回生負荷遮断
以外の原因、例えば制御系の不安定などにより電圧の振
動などが発生し、コンデンサ電圧が一時的に高くなった
場合にも、地上変電所の保護装置の不要動作を未然に防
止し、併せて過電圧抑制回路を作動させて耐圧に起因す
る故障を未然に防ぐ。
The present invention compares the voltage of the capacitor inserted between the positive and negative poles on the DC side of the inverter device in at least two-step levels so that when the regenerative load is cut off, the substation shifts to the overvoltage suppressing circuit of the inverter control device. An inflow of current prevents the unnecessary operation of the protective device of the ground substation caused by this current. In addition, even in the case of multiple units where there is a higher possibility that the substation will trip when the regenerative load is cut off, when the voltage of the capacitor of one of the units exceeds the specified threshold value, the inverter device of its own unit is stopped. At the same time, the circuit breaker is cut off, and at the same time, this information is notified to the other unit via the signal transmission means, so that the current flowing into the overvoltage suppressing circuit is avoided and the trip to the ground substation is prevented in advance. Also, even if the voltage of the capacitor temporarily rises due to voltage oscillations due to causes other than regenerative load cutoff, such as instability of the control system, unnecessary operation of the protective device at the ground substation is obviated. In addition, the overvoltage suppression circuit is operated to prevent a failure due to the breakdown voltage.

【0006】[0006]

【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。図1
は、本発明の一実施例であり、インバータ制御装置の制
御ブロック図を示す。本実施例は、インバータ制御装置
の基本的な回路構成要素は公知例と同様であるが、過電
圧抑制サイリスタの制御方式が異なる。図1において、
電圧検出器18は、フィルタコンデンサ17の電圧を検
出し、フィルタコンデンサ電圧信号33を第1の比較器
44と第2の比較器45に出力する。これらの比較器4
4、45は、フィルタコンデンサ電圧信号33をそれぞ
れの設定電圧と比較する。比較の結果、第1の比較器4
4は、断流器12、遮断器13を遮断する断流器、遮断
器制御信号31を出力し、またインバータの各半導体素
子21を点弧するインバータゲートパルス発生部42か
らのゲート信号34イ〜ヘを止め、インバータを停止さ
せる。一方、第2の比較器45は、過電圧抑制サイリス
タ16を点弧する過電圧抑制サイリスタ用ゲート信号3
2を出力する。ここで、第1の比較器44の設定電圧
は、従来の過電圧検知レベル、例えば公称1500V架
線のシステムにおいて、1800V〜2000V程度で
あり、この値は使用している部品、例えばコンデンサや
サイリスタ等が絶縁協調上問題とならない範囲でマージ
ンを含んだものとする。また、第2の比較器45の設定
電圧は、第1の比較器44の設定電圧より高くし、従来
の過電圧検知レベル、例えば1500V架線のシステム
において、2000V〜2100V程度であり、この値
は他の機器の絶縁協調上問題とならない範囲で、第1の
比較レベルに対しマージンをより少なくとった値とす
る。いま、電気車に回生負荷遮断が発生した場合、フィ
ルタコンデンサ電圧を検出する電圧検出器18からフィ
ルタコンデンサ電圧信号33が出力され、第1の比較器
44と第2の比較器45において、それぞれの設定電圧
と比較される。フィルタコンデンサ17の電圧が第1の
比較器44の設定電圧を超えたとき、第1の比較器44
は、断流器、遮断器制御信号31を発して断流器12、
遮断器13を遮断すると共に、インバータの各半導体素
子21のゲート信号34イ〜ヘを止め、インバータを停
止する。続いて、フィルタコンデンサ17の電圧が上昇
し、第2の比較器45の設定電圧を超えたとき、初めて
第2の比較器45は、過電圧抑制サイリスタ16を点弧
する過電圧抑制サイリスタ用ゲート信号32を出力す
る。過電圧抑制サイリスタ16の点弧により、フィルタ
コンデンサ17の電荷は過電圧抑制抵抗15に放電さ
れ、回生エネルギーを消耗する。本実施例によれば、断
流器12、遮断器13を完全に開放した後に過電圧抑制
サイリスタ16を点弧するので、変電所から過電圧抑制
回路に電流が流れ込むことがなく、従来のように変電所
が不要にトリップするのを防ぐことができる。また、回
生負荷遮断以外の原因、例えば制御系の不安定などによ
り電圧の振動などが発生し、コンデンサ電圧が一時的に
高くなった場合にも、変電所の不要なトリップを防ぎ、
過電圧抑制サイリスタ16を点弧して耐圧に起因する故
障を未然に防ぐことができる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 1
FIG. 4 is a control block diagram of an inverter control device according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the basic circuit components of the inverter control device are the same as those in the known example, but the control method of the overvoltage suppressing thyristor is different. In FIG.
The voltage detector 18 detects the voltage of the filter capacitor 17, and outputs the filter capacitor voltage signal 33 to the first comparator 44 and the second comparator 45. These comparators 4
4 and 45 compare the filter capacitor voltage signal 33 with the respective set voltage. As a result of the comparison, the first comparator 4
Reference numeral 4 denotes a gate signal 34a from an inverter gate pulse generator 42 that outputs a circuit breaker and circuit breaker control signal 31 that blocks the circuit breaker 12 and the circuit breaker 13 and that fires each semiconductor element 21 of the inverter. ~ Stop the operation and stop the inverter. On the other hand, the second comparator 45 outputs the overvoltage suppressing thyristor gate signal 3 for firing the overvoltage suppressing thyristor 16.
2 is output. Here, the set voltage of the first comparator 44 is a conventional overvoltage detection level, for example, about 1800V to 2000V in a system with a nominal 1500V overhead line, and this value depends on the parts used, such as capacitors and thyristors. A margin is included to the extent that it does not cause a problem in insulation coordination. Further, the set voltage of the second comparator 45 is set higher than the set voltage of the first comparator 44, and is a conventional overvoltage detection level, for example, about 2000V to 2100V in a system of 1500V overhead line, and this value is different. The margin is set to a value smaller than that of the first comparison level within a range that does not cause a problem in the insulation coordination of the device. When a regenerative load cutoff occurs in the electric vehicle, the filter capacitor voltage signal 33 is output from the voltage detector 18 that detects the filter capacitor voltage, and the first comparator 44 and the second comparator 45 respectively output the filter capacitor voltage signal 33. It is compared with the set voltage. When the voltage of the filter capacitor 17 exceeds the set voltage of the first comparator 44, the first comparator 44
Generates a circuit breaker and circuit breaker control signal 31 to disconnect the circuit breaker 12,
The circuit breaker 13 is cut off, the gate signals 34a to 34f of the semiconductor elements 21 of the inverter are stopped, and the inverter is stopped. Then, when the voltage of the filter capacitor 17 rises and exceeds the set voltage of the second comparator 45, the second comparator 45 does not trigger the overvoltage suppression thyristor 16 until the overvoltage suppression thyristor gate signal 32. Is output. Due to the ignition of the overvoltage suppressing thyristor 16, the electric charge of the filter capacitor 17 is discharged to the overvoltage suppressing resistor 15 and the regenerative energy is consumed. According to the present embodiment, the overvoltage suppressing thyristor 16 is ignited after the breaker 12 and the circuit breaker 13 are completely opened, so that the current does not flow from the substation into the overvoltage suppressing circuit, and the electric power is changed as in the conventional case. It is possible to prevent unnecessary trips. In addition, even if the voltage of the capacitor is temporarily increased due to causes other than regenerative load cutoff, such as instability of the control system, the unnecessary trip of the substation is prevented,
The overvoltage suppressing thyristor 16 can be ignited to prevent a failure due to the breakdown voltage.

【0007】ところで、回生負荷遮断時において、フィ
ルタコンデンサ17の電圧が第1の比較器44の設定電
圧を超えるものの第2の比較器45のそれに達しない状
態がある。すなわち、断流器、遮断器制御信号31を発
して断流器12、遮断器13を遮断すると共に、インバ
ータを構成する各半導体素子21のゲート信号34イ〜
ヘを止め、インバータを停止するが、過電圧抑制サイリ
スタ16は点弧しない状態である。このとき、図7に示
すように、回生電流ibは、負荷側25からフィルタコ
ンデンサ17に流れ込むと共に、回生負荷遮断の瞬間に
はフィルタリアクトル14にiaという電流が流れ、こ
の向きの電流はフィルタコンデンサ17の電荷を放電す
る効果を持つ。従ってフィルタコンデンサ17の電圧
は、必ず上昇するというものではなく、このフィルタリ
アクトル14に蓄えられるエネルギーと負荷側25から
供給されるエネルギーとの大小関係によって決まるとい
える。このため、過電圧抑制サイリスタ16を点弧させ
ずに、つまり過電圧抑制回路を不作動としても、回路保
護上支障を来たさない。
When the regenerative load is cut off, the voltage of the filter capacitor 17 exceeds the set voltage of the first comparator 44 but does not reach that of the second comparator 45. That is, the circuit breaker and circuit breaker control signal 31 is issued to block the circuit breaker 12 and the circuit breaker 13, and the gate signals 34a to 34b of the semiconductor elements 21 constituting the inverter are connected.
However, the overvoltage suppressing thyristor 16 is in a state where it is not ignited. At this time, as shown in FIG. 7, the regenerative current ib flows into the filter capacitor 17 from the load side 25, and a current ia flows in the filter reactor 14 at the moment when the regenerative load is cut off. It has the effect of discharging the electric charge of 17. Therefore, it can be said that the voltage of the filter capacitor 17 does not always increase, but is determined by the magnitude relation between the energy stored in the filter reactor 14 and the energy supplied from the load side 25. Therefore, even if the overvoltage suppressing thyristor 16 is not ignited, that is, even if the overvoltage suppressing circuit is deactivated, no problem occurs in circuit protection.

【0008】図8に、本実施例のシーケンス制御ブロッ
ク部の詳細回路図を示す。フィルタコンデンサ17の電
圧は電圧検出器18により検出され、フィルタコンデン
サ電圧信号33としてシーケンス制御部30に入力す
る。演算増幅器(オペアンプ)52にはこのコンデンサ
電圧信号33と、これとは独立に与えられる設定電圧レ
ベルが正負入力端子に結ばれている。このオペアンプ5
2はコンパレータとして動作するように組まれており、
コンデンサ17の電圧が設定レベルを超えた場合、出力
73は負となり、この結果トランジスタ56のベースに
は電流が流れず、トランジスタ56はオフする。すると
信号線74はHレベルになり、反転ゲート57を介した
信号75はLレベルになる。一方、ブロック41は運転
指令や回路の状態によって断流器12、遮断器13をオ
ンオフさせる信号を出力する論理回路であり、この信号
と上記信号75との論理積をANDゲート58でとって
いる。上記に述べたように、もしコンデンサ17の電圧
が上昇すると、ゲート58出力はブロック41の無関係
にLレベルとなり、トランジスタ60をオフする。その
結果、電磁弁コイル43は無加圧になり、断流器12、
遮断器13がオフする。信号75はさらに他のANDゲ
ート59イ〜59ヘに入力される。このゲートのもう一
方の端子には、ゲートパルス発生部42から各々のサイ
リスタに与えられるゲート信号が入力されている。コン
デンサ17の電圧が上昇した場合、ゲート59イ〜59
への出力はLレベルになり、ゲートパルス発生部42の
出力に無関係にゲート信号34イ〜34へはLレベルに
なり、インバータの各半導体素子21はオフ状態にな
る。また、フィルタコンデンサ電圧信号33は、もう一
つのオペアンプ51にも入力される。このオペアンプ5
1も同様に他方の端子に設定レベルの信号が入力されて
おり、前述のオペアンプ52と同様にコンパレータとし
て動作する。なお、この設定レベルは、前述のオペアン
プ52に与えられていた信号より高くなるように設定す
る。コンデンサ17の電圧がこのオペアンプ51の比較
レベルを越えた場合、出力71は負となり、この結果ト
ランジスタ53のベースには電流が流れずトランジスタ
53はオフする。すると信号線72はHレベルになり、
トランジスタ54はオンする。そして、トランス55に
電流が流れ、この結果トランス55の2次側にも電流が
流れる。このトランス55の出力は過電圧抑制サイリス
タ16のゲートに接続されている。従って、コンデンサ
電圧33がオペアンプ51の設定レベルよりも高くなっ
た場合は、過電圧抑制サイリスタ16にゲート電流が与
えられ、過電圧抑制サイリスタ16はオンする。
FIG. 8 shows a detailed circuit diagram of the sequence control block section of this embodiment. The voltage of the filter capacitor 17 is detected by the voltage detector 18, and is input to the sequence controller 30 as the filter capacitor voltage signal 33. In the operational amplifier (op amp) 52, the capacitor voltage signal 33 and a set voltage level applied independently thereof are connected to the positive and negative input terminals. This operational amplifier 5
2 is built to operate as a comparator,
When the voltage of the capacitor 17 exceeds the set level, the output 73 becomes negative, so that no current flows through the base of the transistor 56 and the transistor 56 is turned off. Then, the signal line 74 becomes H level, and the signal 75 via the inverting gate 57 becomes L level. On the other hand, a block 41 is a logic circuit that outputs a signal for turning on and off the circuit breaker 12 and the circuit breaker 13 according to the operation command and the state of the circuit, and the AND gate 58 takes the logical product of this signal and the signal 75. . As mentioned above, if the voltage on capacitor 17 rises, the output of gate 58 goes low regardless of block 41, turning off transistor 60. As a result, the solenoid valve coil 43 becomes unpressurized, and the disconnector 12,
Circuit breaker 13 is turned off. The signal 75 is further input to the other AND gates 59 a to 59. The gate signal given to each thyristor from the gate pulse generator 42 is input to the other terminal of this gate. When the voltage of the capacitor 17 rises, the gates 59 a to 59
To the L level, the gate signals 34a to 34 are at the L level regardless of the output of the gate pulse generator 42, and each semiconductor element 21 of the inverter is turned off. The filter capacitor voltage signal 33 is also input to another operational amplifier 51. This operational amplifier 5
Similarly, 1 also has a signal of a set level input to the other terminal, and operates as a comparator like the operational amplifier 52 described above. The set level is set to be higher than the signal given to the operational amplifier 52 described above. When the voltage of the capacitor 17 exceeds the comparison level of the operational amplifier 51, the output 71 becomes negative, and as a result, no current flows through the base of the transistor 53 and the transistor 53 is turned off. Then, the signal line 72 becomes H level,
The transistor 54 turns on. Then, a current flows through the transformer 55, and as a result, a current also flows through the secondary side of the transformer 55. The output of the transformer 55 is connected to the gate of the overvoltage suppressing thyristor 16. Therefore, when the capacitor voltage 33 becomes higher than the set level of the operational amplifier 51, the gate current is given to the overvoltage suppressing thyristor 16, and the overvoltage suppressing thyristor 16 is turned on.

【0009】次に、本発明の他の実施例を図9に示す。
本実施例では、前出の制御回路と同一の構成を持つユニ
ットが一編成内に複数存在する場合を示す。図9では、
2つの同一ユニットを同一編成内に有する場合を表わ
す。同一の構成機能を持ったシーケンス制御装置30及
び30aから各々のユニットの断流器、遮断器や過電圧
抑制サイリスタあるいはインバータを構成する自己消弧
型半導体のゲートを制御する信号を出力している。複数
ユニットの場合、過電圧抑制回路へ流れ込む電流は複数
倍になるため、変電所の保護装置の誤作動がより起こり
易い状況になる。回生負荷遮断が発生した場合、同一の
機能のユニットであるため、回生負荷の減少に伴ってフ
ィルタコンデンサ電圧が上昇する。そして、比較器の設
定電圧を超えることになる。但し、2つのユニットの特
性の僅かな違いにより、検出のタイミングがユニットに
よって若干の差異が生ずる。遮断器を開くタイミング
は、極力早い方がコンデンサの電圧上昇を少なくし、予
め過電圧が予想されるときは、設定レベルまで待たずに
断流器、遮断器を開き、またインバータを停止すること
が望ましい。そこで、本実施例では、図9に示すよう
に、各シーケンス制御装置30、30a間に信号線35
a、35bを設け、編成内のいずれかのユニットで過電
圧が発生し、そのユニットが動作した場合、その情報を
他のユニットに伝え、それを受けたユニットでは、コン
デンサの電圧に無関係に強制的に信号31または31a
を出力し、断流器、遮断器を開くと共に、インバータを
停止する。
Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG.
In the present embodiment, a case where a plurality of units having the same configuration as the control circuit described above are present in one formation will be described. In Figure 9,
The case where two identical units are included in the same composition is shown. The sequence control devices 30 and 30a having the same configuration function output signals for controlling the gates of the self-extinguishing type semiconductors constituting the breaker, the circuit breaker, the overvoltage suppressing thyristor, or the inverter of each unit. In the case of a plurality of units, the current flowing into the overvoltage suppressing circuit becomes a multiple, so that a malfunction of the protective device in the substation is more likely to occur. When the regenerative load cutoff occurs, the filter capacitor voltage rises as the regenerative load decreases because the units have the same function. Then, the set voltage of the comparator is exceeded. However, a slight difference in the characteristics of the two units causes a slight difference in the detection timing depending on the unit. The circuit breaker should be opened as early as possible to minimize the voltage rise of the capacitor.If an overvoltage is expected in advance, it is possible to open the circuit breaker and circuit breaker without stopping until the set level and stop the inverter. desirable. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 9, the signal line 35 is provided between the sequence control devices 30 and 30a.
a, 35b are provided, and when an overvoltage occurs in one of the units in the knitting and that unit operates, the information is transmitted to another unit, and the unit receiving it is forced regardless of the voltage of the capacitor. Signal 31 or 31a
Is output, the line breaker and circuit breaker are opened, and the inverter is stopped.

【0010】本実施例の制御ブロック図を図10に示
す。以下、シーケンス制御装置30のユニットに過電圧
が発生し、そのユニットが動作した場合について説明す
る。なお、( )内はシーケンス制御装置30aのユニ
ットに過電圧が発生し、そのユニットが動作した場合を
示す。回生負荷遮断が発生した場合、フィルタコンデン
サの電圧検出器により検出されたフィルタコンデンサ電
圧信号33(33a)を第1の比較器44の設定電圧と
比較し、フィルタコンデンサの電圧が第1の比較器44
の設定電圧を超えたとき、第1の比較器44は、断流
器、遮断器を遮断する指令31(31a)を発して遮断
すると共に、インバータを構成する各半導体素子を点弧
する6組のゲート信号34(34a)を止め、インバー
タを停止する。続いて、フィルタコンデンサの電圧が上
昇し、第2の比較器45の設定電圧を超えたとき、初め
て第2の比較器45は、過電圧抑制サイリスタを点弧す
る信号32(32a)を出力する。一方、断流器、遮断
器を遮断する指令31(31a)を出力すると、それと
同一の条件で信号線35a(35b)にこの情報を伝え
る。各ユニットのシーケンス制御装置30a(30)は
この信号を受けると、直接自らの制御出力である信号3
1a(31)を強制的に出力する。信号31a(31)
は、自ユニットのフィルタコンデンサの過電圧か或いは
他ユニットの過電圧発生を伝えられたかのいずれかの条
件によって起動されるようになっている。なお、各シー
ケンス制御装置間の信号線35、35aは、本実施例で
は、単線の信号線として記述しているが、直列伝送装置
等による信号伝達手段を持っても代用することができ
る。本実施例によれば、回生負荷遮断時に変電所がトリ
ップする可能性がより高くなる複数ユニットの場合に
も、過電圧抑制回路に流れ込む電流を避けることによ
り、変電所のトリップを防止することができる。
A control block diagram of this embodiment is shown in FIG. Hereinafter, a case where an overvoltage occurs in a unit of the sequence control device 30 and the unit operates will be described. In addition, the inside of () shows the case where the overvoltage generate | occur | produced in the unit of the sequence control apparatus 30a, and the unit operated. When the regenerative load cutoff occurs, the filter capacitor voltage signal 33 (33a) detected by the filter capacitor voltage detector is compared with the set voltage of the first comparator 44, and the voltage of the filter capacitor is changed to the first comparator. 44
When the set voltage exceeds the set voltage, the first comparator 44 issues a command 31 (31a) for shutting off the breaker and the circuit breaker, and shuts off, and 6 sets of firing each semiconductor element forming the inverter. The gate signal 34 (34a) is stopped to stop the inverter. Subsequently, when the voltage of the filter capacitor rises and exceeds the set voltage of the second comparator 45, the second comparator 45 outputs the signal 32 (32a) for firing the overvoltage suppressing thyristor for the first time. On the other hand, when the command 31 (31a) for shutting off the breaker and the circuit breaker is output, this information is transmitted to the signal line 35a (35b) under the same condition. Upon receiving this signal, the sequence control device 30a (30) of each unit directly outputs the signal 3 which is its own control output.
1a (31) is forcibly output. Signal 31a (31)
Is activated by the condition that either the overvoltage of the filter capacitor of its own unit or the occurrence of the overvoltage of another unit is transmitted. The signal lines 35 and 35a between the respective sequence control devices are described as single-line signal lines in this embodiment, but a signal transmission means such as a serial transmission device may be used instead. According to the present embodiment, even in the case of a plurality of units in which the substation is more likely to trip when the regenerative load is cut off, it is possible to prevent the substation from tripping by avoiding the current flowing into the overvoltage suppression circuit. .

【0011】[0011]

【発明の効果】本発明によれば、回生負荷遮断時、変電
所からインバータ制御装置の過電圧抑制回路へ電流が流
入し、この電流によって発生する地上変電所の保護装置
の不要動作を未然に防止することができ、ひいては送電
停止を防ぐことが可能となる。また、回生負荷遮断時に
変電所がトリップする可能性がより高くなる複数ユニッ
トの場合にも、過電圧抑制回路に流れ込む電流を避ける
ことにより、地上変電所のトリップを未然に防止するこ
とができる。また、回生負荷遮断以外の原因、例えば制
御系の不安定などにより電圧の振動などが発生し、コン
デンサ電圧が一時的に高くなった場合にも、地上変電所
の保護装置の不要動作を未然に防止し、併せて過電圧抑
制回路を作動させて耐圧に起因する故障を未然に防ぐこ
とができる。
According to the present invention, when the regenerative load is cut off, a current flows from the substation to the overvoltage suppressing circuit of the inverter control device, and the unnecessary operation of the protective device of the ground substation caused by this current is prevented in advance. It is possible to prevent the power transmission from being stopped. Further, even in the case of a plurality of units in which the substation is more likely to trip when the regenerative load is cut off, it is possible to prevent the ground substation from tripping by avoiding the current flowing into the overvoltage suppressing circuit. Also, even if the voltage of the capacitor temporarily rises due to voltage oscillations due to causes other than regenerative load cutoff, such as instability of the control system, unnecessary operation of the protective device at the ground substation is obviated. In addition, it is possible to prevent the failure caused by the breakdown voltage by operating the overvoltage suppressing circuit.

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

【図1】本発明の一実施例であり、インバータ制御装置
の制御ブロック図
FIG. 1 is a control block diagram of an inverter control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】一般的な電気車の制御回路例[Fig. 2] Example of a general electric vehicle control circuit

【図3】回生中の負荷遮断動作の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of a load shedding operation during regeneration.

【図4】回生中の負荷遮断動作の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a load shedding operation during regeneration.

【図5】従来の制御ブロック図FIG. 5 is a conventional control block diagram.

【図6】回生中の負荷遮断動作の説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of a load shedding operation during regeneration.

【図7】本発明一実施例の回生中の負荷遮断動作の説明
FIG. 7 is an explanatory diagram of a load shedding operation during regeneration according to an embodiment of the present invention.

【図8】図1の制御ブロック図の詳細回路図8 is a detailed circuit diagram of the control block diagram of FIG.

【図9】本発明の他の実施例のブロック図FIG. 9 is a block diagram of another embodiment of the present invention.

【図10】本発明の他の実施例の制御ブロック図FIG. 10 is a control block diagram of another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 遮断器 2 保護装置 3 架線 11 パンタグラフ 12 断流器 13 遮断器 14 フィルタリアクトル 15 過電圧抑制抵抗 16 過電圧抑制サイリスタ 17 フィルタコンデンサ 18 電圧検出器 19 一編成 21 自己消弧型半導体 22 ダイオード 23 交流電動機 24 負荷 25 負荷 30 シーケンス制御装置 31 断流器、遮断器制御信号 32 過電圧抑制サイリスタ用ゲート信号 33 フィルタコンデンサ電圧信号 34 インバータ素子用ゲート信号 35 ユニット間艤装線 41 遮断器制御部 42 インバータゲートパルス発生部 43 遮断器投入用コイル 44 第1の比較器 45 第2の比較器 1 Circuit Breaker 2 Protective Device 3 Overhead Wire 11 Pantograph 12 Breaker 13 Circuit Breaker 14 Filter Reactor 15 Overvoltage Suppression Resistor 16 Overvoltage Suppression Thyristor 17 Filter Capacitor 18 Voltage Detector 19 One Set 21 Self-extinguishing Semiconductor 22 Diode 23 AC Motor 24 Load 25 Load 30 Sequence control device 31 Breaker / Breaker control signal 32 Overvoltage suppression thyristor gate signal 33 Filter capacitor voltage signal 34 Inverter element gate signal 35 Inter-unit equipment wire 41 Circuit breaker controller 42 Inverter gate pulse generator 43 breaker closing coil 44 first comparator 45 second comparator

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気車駆動用の交流電動機と、推進並び
に回生運転を行う機能を備えたインバータ装置と、この
インバータ装置の直流側の正負両極間に挿入されたコン
デンサと、このコンデンサの電源側に直列に挿入された
リアクトルと、このリアクトルの電源側に接続された遮
断器とを有する電気車用制御装置において、前記コンデ
ンサの電圧を少なくとも2段階レベルで比較し、低い方
の電圧を超えた場合、前記インバータ装置を停止すると
共に、前記遮断器を遮断し、更に前記コンデンサ電圧が
高い方の電圧を超えた場合、前記コンデンサの放電回路
の半導体スイッチをオンさせることを特徴とする電気車
用インバータ制御装置。
1. An AC motor for driving an electric vehicle, an inverter device having a function of performing propulsion and regenerative operation, a capacitor inserted between positive and negative poles on the DC side of the inverter device, and a power source side of the capacitor. In a controller for an electric vehicle having a reactor inserted in series with a circuit breaker and a circuit breaker connected to the power source side of the reactor, the voltage of the capacitor is compared in at least two-stage levels, and the voltage of the lower side is exceeded. In this case, the inverter device is stopped, the circuit breaker is cut off, and when the capacitor voltage exceeds the higher voltage, the semiconductor switch of the discharge circuit of the capacitor is turned on. Inverter control device.
【請求項2】 請求項1において、前記コンデンサの電
圧が低い方の電圧を超えた場合、回生電流を前記リアク
トルに吸収することを特徴とする電気車用インバータ制
御装置。
2. The inverter control device for an electric vehicle according to claim 1, wherein when the voltage of the capacitor exceeds a lower voltage, the regenerative current is absorbed by the reactor.
【請求項3】 電気車の駆動用の交流電動機と、推進並
びに回生運転を行う機能を備えたインバータ装置と、こ
のインバータ装置の直流側の正負両極間に挿入されたコ
ンデンサと、このコンデンサの電源側に直列に挿入され
たリアクトルと、このリアクトルの電源側に接続された
遮断器とからなる電気車用制御ユニットを同一編成列車
内に複数組有し、いずれかのユニットのコンデンサの電
圧が所定のしきい値を超えた場合、自ユニットのインバ
ータ装置を停止すると共に、遮断器を遮断し、同時に、
他ユニットのそれらを強制的に停止、遮断することを特
徴とする電気車用インバータ制御装置。
3. An AC electric motor for driving an electric vehicle, an inverter device having a function of performing propulsion and regenerative operation, a capacitor inserted between the positive and negative poles on the DC side of the inverter device, and a power source for the capacitor. There are multiple sets of electric vehicle control units in the same train consisting of a reactor inserted in series on the side of the reactor and a circuit breaker connected to the power supply side of this reactor, and the voltage of the capacitor of either unit is set to a predetermined value. If the threshold value of is exceeded, the inverter device of its own unit is stopped, the circuit breaker is cut off, and at the same time,
An inverter control device for an electric vehicle characterized by forcibly stopping and shutting off those of other units.
【請求項4】 請求項3において、いずれかのユニット
のコンデンサの電圧が所定のしきい値を超えた場合、自
ユニットから他ユニットに情報を報知する信号伝達手段
を有することを特徴とする電気車用インバータ制御装
置。
4. The electrical equipment according to claim 3, further comprising a signal transmission means for notifying the other unit of the information when the voltage of the capacitor of any unit exceeds a predetermined threshold value. Inverter control device for vehicles.
【請求項5】 請求項4において、他のユニットが信号
伝達手段を介して情報を受けると、当該ユニットのコン
デンサの電圧に無関係に、強制的に当該ユニットのイン
バータ装置を停止すると共に、遮断器を遮断することを
特徴とする電気車用インバータ制御装置。
5. The circuit according to claim 4, when the other unit receives the information through the signal transmission means, the inverter device of the unit is forcibly stopped and the circuit breaker is irrelevant regardless of the voltage of the capacitor of the unit. An inverter control device for an electric vehicle, characterized in that it shuts off.
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