| 【発明の名称】 |
交直両用電気車制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】佐藤 達弥
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| 【要約】 |
【課題】交直両用主回路構成で、ＰＷＭコンバータからの直流電源を使用する場合に、各リアクトルをそれらに並列に接続された単位スイッチによって短絡することによってコンバータの制御安定性を高め、リアクトルに不要な発熱をおこさせない。
【解決手段】コンバータ装置６とインバータ装置10a，10bとの間に、リアクトル8a，8bと共にこれに並列に単位スイッチ14a，14bを設置し、交流直流回路切替器４が交流回路側に切替えられる時には単位スイッチをクローズさせてリアクトルを短絡することによって、コンバータ装置の出力側とインバータ装置の入力側との間のコンデンサ要素７，9a，９ｂの並列接続数を多くしてリップル電圧を小さくし、また全体のコンデンサ容量を大きくすることによってコンバータ装置の直流出力のリップル電流を減少させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置と、前記コンバータ装置の直流出力側にリアクトルを介して接続されたインバータ装置と、電力供給源と前記コンバータ装置の交流入力側又は前記インバータ装置の直流入力側のいずれか一方とを接続する交流直流回路切替手段と、前記リアクトルと並列に設置され、前記交流直流回路切替手段が前記電力供給源と前記コンバータ装置の交流入力側とを接続する時にクローズして前記リアクトルを短絡し、前記交流直流回路切替手段が前記電力供給源と前記インバータ装置の直流入力側とを接続する時にオープンするリアクトル短絡スイッチ手段とを備えて成る交直両用電気車制御装置。
【請求項２】 前記コンバータ装置の直流出力側に並列に、複数の前記リアクトルそれぞれを介して複数の前記インバータ装置が接続され、前記リアクトル短絡スイッチ手段は、前記複数のリアクトルそれぞれと並列に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の交直両用電気車制御装置。
【請求項３】 前記コンバータ装置の直流出力側に単一のリアクトルを介して複数の前記インバータ装置が並列に接続され、前記リアクトル短絡スイッチ手段は、前記単一のリアクトルと並列に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の交直両用電気車制御装置。
【請求項４】 前記コンバータ装置と前記インバータ装置との間に設置された、それらの装置に存在するコンデンサ要素の電荷を放電させるためのコンデンサ放電回路と、前記リアクトル短絡スイッチ手段をクローズする直前に前記コンデンサ放電回路を作動させる制御手段とを備えて成る請求項１〜３のいずれかに記載の交直両用電気車制御装置。
【請求項５】 前記交流直流回路切替手段が前記電力供給源と前記コンバータ装置の交流入力側とを接続したことを確認した後に前記リアクトル短絡スイッチ手段をクローズさせる交直切替確認手段を備えて成る請求項１〜４のいずれかに記載の交直両用電気車制御装置。
【請求項６】 前記リアクトル短絡スイッチ手段のすべてがオープンしていなければ前記交流直回路切替手段が前記電力供給源と前記インバータ装置の直流入力側とを接続することを禁止する第１のインタロック手段を備えて成る請求項１〜５のいずれかに記載の交直両用電気車制御装置。
【請求項７】 前記リアクトル短絡スイッチ手段のすべてがクローズした後でなければ前記コンバータ装置およびインバータ装置の作動を禁止する第２のインタロック手段を備えて成る請求項１〜６のいずれかに記載の交直両用電気車制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は交流架線、直流架線の架線条件に応じてインバータ装置に供給する直流電源系統を切替えて電気車駆動用の電動機に供給する交直両用電気車制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】交直両用電気車制御装置として、従来、図８に示す構成のものが知られている。この交直両用電気車制御装置は、交流架線区間においては架線１から集電器２、交流遮断器３、交流直流回路切替器４を介して変圧器５にて降圧し、サイリスタ又はダイオードによって構成される整流装置２５に交流電力を入力して直流電力に変換し、並設されている複数台の可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ）インバータ装置１０ａ，１０ｂそれぞれに出力し、これらのインバータ装置１０ａ，１０ｂで直流電力を三相交流電力に変換して電気車駆動用の電動機１１ａ〜１１ｄに供給する。また直流架線区間においては、架線１から集電器２、交流遮断器３、交流直流回路切替器４、直流接触器１２を介して直流電力をインバータ装置１０ａ，１０ｂに入力し、その直流電力を三相交流電力に変換して電動機１１ａ〜１１ｄに供給する。
【０００３】そして整流装置２５とインバータ装置１０ａ，１０ｂとの間にはリアクトル８ａ，８ｂが接続されている。このリアクトル８ａ，８ｂは、交流架線区間においては整流装置２５から出力される直流電力を平滑化する働きをし、また直流架線区間では各インバータ装置１０ａ，１０ｂの入力側に配置されているコンデンサ９ａ，９ｂとそれらのリアクトル８ａ，８ｂとによってインバータ装置１０ａ，１０ｂのスイッチング動作により発生する高調波成分を除去するフィルタの働きをするものである。
【０００４】このような従来の交直両用電気車制御装置では、サイリスタ又はダイオードによって構成される整流装置２５が架線側の力率を低下させてしまい、また高調波も多く含む問題点があった。そこで現在では、交流電力を直流電力に変換する変換装置として自己消弧可能な要素を用い、力率制御が可能なＰＷＭコンバータ装置が採用されるようになっている。
【０００５】図９はＰＷＭコンバータ装置６を採用した従来の交直両用電気車制御装置の回路構成を示していて、整流装置２５に代えてその場所にＰＷＭコンバータ装置６を搭載している。このＰＷＭコンバータ装置６を採用した交直両用電気車制御装置でも、コンバータ装置６と並設されたインバータ装置１０ａ，１０ｂとの間にはリアクトル８ａ，８ｂを接続している。しかしながら、これらのリアクトル８ａ，８ｂが存在することにより、通常は電圧源として用いられるＰＷＭコンバータ装置６が電流源になってしまい、ＰＷＭコンバータ装置６の制御が整流装置２５を採用した従来のものとは異なったものとなる。
【０００６】またＰＷＭコンバータ装置６から出力される直流電圧は、ＰＷＭコンバータ装置６のスイッチング動作によって発生する高周波のリップル分を含んでいるが、このリップル分を低減させるには主回路上に配置されるコンデンサ要素を利用する。
【０００７】リップル電圧ΔＶ、リップル電流ΔＩは次の数１、数２式によって表わされる。
【０００８】
【数１】
ここで、ＰＬ：負荷電力、Ｖｄ：直流電圧、Ｃｄ：コンデンサ容量、ω：電源周波数である。
【０００９】
【数２】
ここで、Ｃｓ：コンデンサ１Ｓ分の容量、Ｐ：コンデンサの並列接続数、ω′：２π×２×電源周波数である。
【００１０】これらの数１、数２式に示されるように、リップル電圧ΔＶはコンデンサの容量が大きいほど小さくなり、またリップル電流ΔＩはコンデンサの並列接続数が多いほど小さくなる。
【００１１】通常、このコンデンサ要素はＰＷＭコンバータ装置６とＶＶＶＦインバータ装置１０ａ，１０ｂに配置され、十分な容量を確保しているが、リアクトル８ａ，８ｂが挿入されることによりＶＶＶＦインバータ装置１０ａ，１０ｂ側のコンデンサ９ａ，９ｂが切り離された形となる。このため、リップル電圧を低減させるためにはＰＷＭコンバータ装置６側のコンデンサ７の容量を大きくしなければならない。
【００１２】なぜならば、このコンデンサ７の容量が十分でないと、上述したようにＰＷＭコンバータ装置６から出力される直流電圧のリップル分が大きくなり、ＰＷＭコンバータ装置６−インバータ装置１０ａ，１０ｂ間の直達ノイズが増大し、またＰＷＭコンバータ装置６の入力側の交流電源波形が歪んでしまい、架線１側への高調波を増大させてしまうからである。また挿入されたリアクトル８ａ，８ｂについても、そこを流れるリップル電流が大きくなると発熱が大きくなり、熱、容量の大きなリアクトルや冷却するための設備が必要となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来のＰＷＭコンバータ装置とＶＶＶＦインバータ装置とを備えた交直両用電気車制御装置では、コンバータ装置とインバータ装置との間に挿入されているリアクトルがコンバータ装置側のコンデンサとインバータ装置側のコンデンサとを切り離された形にするため、リップル電圧を低減させるためにはＰＷＭコンバータ装置側のコンデンサ７の容量を大きくする必要があり、またリアクトルそのものに熱容量の大きなものを採用し、あるいは冷却設備を必要とする問題点があった。
【００１４】本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、交流架線区間でコンバータ装置からの直流電源を使用する場合には、各リアクトルをそれと並列に設置されたスイッチ手段によって短絡することにより、コンバータ装置の制御安定性を高め、またリアクトルの発熱を抑えることができ、設備の小形、軽量化が図れる交直両用電気車制御装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の交直両用電気車制御装置は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置と、前記コンバータ装置の直流出力側にリアクトルを介して接続されたインバータ装置と、電力供給源と前記コンバータ装置の交流入力側又は前記インバータ装置の直流入力側のいずれか一方とを接続する交流直流回路切替手段と、前記リアクトルと並列に設置され、前記交流直流回路切替手段が前記電力供給源と前記コンバータ装置の交流入力側とを接続する時にクローズして前記リアクトルを短絡し、前記交流直流回路切替手段が前記電力供給源と前記インバータ装置の直流入力側とを接続する時にオープンするリアクトル短絡スイッチ手段とを備えたものである。
【００１６】請求項２の発明は、請求項１の交直両用電気車制御装置において、前記コンバータ装置の直流出力側に並列に、複数の前記リアクトルそれぞれを介して複数の前記インバータ装置が接続され、前記リアクトル短絡スイッチ手段が前記複数のリアクトルそれぞれと並列に設置されていることを特徴とするものである。
【００１７】請求項３の発明は、請求項１の交直両用電気車制御装置において、前記コンバータ装置の直流出力側に単一のリアクトルを介して複数の前記インバータ装置が並列に接続され、前記リアクトル短絡スイッチ手段が前記単一のリアクトルと並列に設置されていることを特徴とするものである。
【００１８】請求項１〜３の発明の交直両用電気車制御装置では、コンバータ装置とインバータ装置との間に、リアクトルと共にこれに並列にリアクトル短絡スイッチ手段を設置し、交流直流回路切替手段が電力供給源とコンバータ装置の交流入力側とを接続する時にはこのリアクトル短絡スイッチ手段をクローズさせてリアクトルを短絡することによって、コンバータ装置の直流出力側とインバータ装置の直流入力側との間のコンデンサ要素の並列接続数を多くしてリップル電圧を小さくし、また全体のコンデンサ容量を大きくすることによってコンバータ装置の直流出力のリップル電流を減少させ、コンバータ装置の制御安定性を高め、またリアクトルの発熱を抑える。
【００１９】請求項４の発明は、請求項１〜３の交直両用電気車制御装置において、さらに、前記コンバータ装置と前記インバータ装置との間に設置された、それらの装置に存在するコンデンサ要素の電荷を放電させるためのコンデンサ放電回路と、前記リアクトル短絡スイッチ手段をクローズする直前に前記コンデンサ放電回路を作動させる制御手段とを備えたものである。
【００２０】請求項４の発明の交直両用電気車制御装置では、交流直流回路切替手段が電力供給源とコンバータ装置の交流入力側とを接続する場合に、リアクトル短絡スイッチ手段をクローズさせてリアクトルを短絡させる直前に、制御手段によってコンデンサ放電回路を作動させてコンバータ装置とインバータ装置との間に存在するコンデンサ要素の電荷を放電させる。これによって、コンバータ装置の直流出力側のコンデンサ要素とインバータ装置の直流入力側のコンデンサ要素との間の電位差を消滅させ、リアクトル短絡スイッチ手段によりリアクトルを短絡させた時に電荷の移動でリアクトル短絡スイッチ手段の接点に電流が流れて溶着を起こすのを防止する。これによってリアクトル短絡スイッチ手段に電流投入能力のないスイッチ手段を選定でき、小型軽量化を可能とする。
【００２１】請求項５の発明は、請求項１〜４の交直両用電気車制御装置において、前記交流直流回路切替手段が前記電力供給源と前記コンバータ装置の交流入力側とを接続したことを確認した後に前記リアクトル短絡スイッチ手段をクローズさせる交直切替確認手段を備えたものである。
【００２２】請求項５の発明の交直両用電気車制御装置では、交流直流回路切替手段が電力供給源とコンバータ装置の交流入力側とを接続する場合に、交直切替確認手段によって交流直流回路切替手段が交流入力側に確実に切り替わったことを確認してからリアクトル短絡スイッチ手段をクローズさせてリアクトルを短絡させる。これによって、交流直流回路切替手段がまだ電力供給源とインバータ装置の直流入力側とを接続している間にリアクトルを短絡することがないようにする。
【００２３】請求項６の発明は、請求項１〜５の交直両用電気車制御装置において、前記リアクトル短絡スイッチ手段のすべてがオープンしていなければ前記交流直回路切替手段が前記電力供給源と前記インバータ装置の直流入力側とを接続することを禁止する第１のインタロック手段を備えたものである。
【００２４】請求項６の発明の交直両用電気車制御装置では、交流架線区間から直流架線区間に進入する際にはリアクトル短絡スイッチ手段を開放する操作を行うが、リアクトル短絡スイッチ手段が開放する前に電力供給源とインバータ装置の直流入力側とを接続してしまうと、直流架線からリアクトルを介さずにインバータ装置に突入電流が流れ込み、インバータ装置に過電圧が加わる。そこで、第１のインタロック手段によってリアクトル短絡スイッチ手段のすべてがオープンしていなければ前記交流直回路切替手段が電力供給源とインバータ装置の直流入力側とを接続するのを禁止することにより、直流架線からリアクトルを介さずにインバータ装置に突入電流が流れ込み、インバータ装置に過電圧が加わるのを予防してインバータ装置を保護する。
【００２５】請求項７の発明は、請求項１〜６の交直両用電気車制御装置において、前記リアクトル短絡スイッチ手段のすべてがクローズした後でなければ前記コンバータ装置およびインバータ装置の作動を禁止する第２のインタロック手段を備えたものであり、リアクトル短絡スイッチ手段がすべてクローズしていない状態でコンバータ装置及びインバータ装置が作動することがないようにし、リップル分除去の動作を確実にする。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の回路図であり、第１の実施の形態の交直両用電気車制御装置は、図９に示した従来例と同一の回路要素を備え、かつ、第１の実施の形態の特徴として、リアクトル８ａ，８ｂそれぞれに並列に単位スイッチ１４ａ，１４ｂそれぞれを接続し、これらの単位スイッチ１４ａ，１４ｂを交流直流回路切替器４，１３の切替動作と連動してオープン／クローズ動作するようにしている。なお、従来例と共通する回路要素については同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
【００２７】第１の実施の形態の交直両用電気車制御装置では、交流架線区間に進入してＶＶＶＦインバータ装置１０ａ，１０ｂの直流電力としてＰＷＭコンバータ装置６の出力を用いる場合には、交流直流回路切替器４，１３を交流回路側に切替えると共に、単位スイッチ１４ａ，１４ｂをクローズしてリアクトル８ａ，８ｂを短絡させ、逆に直流架線区間に進入する場合には、交流直流回路切替器４，１３を直流回路側に切替えると共に、単位スイッチ１４ａ，１４ｂをオープンさせ、リアクトル８ａ，８ｂとコンデンサ９ａ，９ｂとによって従来通りのフィルタ回路を構成させる。
【００２８】これによって交流架線区間では、ＰＷＭコンバータ装置６とインバータ装置１０ａ，１０ｂとの間にリアクトル要素が介在しない状態となり、コンバータ装置６側のコンデンサ７とインバータ装置１０ａ，１０ｂのコンデンサ９ａ，９ｂとがリアクトルによって分断されることなく並列接続された状態となり、ＰＷＭコンバータ装置６のスイッチング動作によって発生するリップル分を低減させるのに十分なコンデンサ容量を得ることができ、ＰＷＭコンバータ装置６の制御安定性を保つことができる。
【００２９】なお、この第１の実施の形態においては、ＰＷＭコンバータ装置６の出力側にはそのスイッチング動作により前述の数２式に示した高周波のリップル分を含んだ電流が流れるため、単位スイッチ１４ａ，１４ｂの接触子部の温度が上昇する。そこで高周波電流に対応した接触子温度が上昇しても溶着を起こさない単位スイッチを選定する。
【００３０】また単位スイッチ１４ａ，１４ｂとして主接点を複数個有する単一の単位スイッチを採用し、図２に示すようにその主接点それぞれを単位スイッチ１４ａ，１４ｂとしてリアクトル８ａ，８ｂそれぞれに並列に接続することにより、複数のリアクトル８ａ，８ｂを単一の単位スイッチの複数個の主接点の開閉動作によって同時に短絡することができ、これによって用いる単位スイッチの個数を削減することができる。
【００３１】次に、本発明の第２の実施の形態を図３に基づいて説明する。図１及び図２に示した第１の実施の形態及びその変形例の場合、単位スイッチ１４ａ，１４ｂを投入した際に、ＰＷＭコンバータ装置６に設置されているコンデンサ７とＶＶＶＦインバータ装置１０ａ，１０ｂに設置されているコンデンサ９ａ，９ｂとの間に電位差があれば、電位の高い方から低い方へ電流が流れ込んでしまい、単位スイッチ１４ａ，１４ｂの接点が溶着してしまう恐れがある。そこで単位スイッチ１４ａ，１４ｂを投入する前にコンデンサ７、コンデンサ９ａ，９ｂに蓄積されている電荷を放電させ、これらのコンデンサ間の電位差をなくしてから単位スイッチ１４ａ，１４ｂを投入することによって電荷の移動による電流で単位スイッチ１４ａ，１４ｂの接点溶着を予防することができる。
【００３２】第２の実施の形態はこのような考察の上に発明されたもので、各リアクトル８ａとコンデンサ９ａとの間、リアクトル８ｂとコンデンサ９ｂとの間にダイオード２１ａ，２１ｂを接続し、またコンバータ装置６の出力＋側にもダイオード２２を接続し、これらのダイオード２１ａ，２１ｂ，２２をコンデンサ放電用スイッチング素子２３と接続し、このコンデンサ放電用スイッチング素子２３とコンバータ装置６の出力−側との間に放電用抵抗器２４を接続してコンデンサ放電回路を構成し、さらにリアクトル短絡用単位スイッチ１４ａ，１４ｂのオープン／クローズ動作をコンデンサ放電用スイッチング素子２３のオン／オフ制御と連動させる制御部２５を設置したことを特徴とする。なお、第１の実施の形態と共通する回路要素については同一の符号を付して示し、その詳しい説明は省略する。
【００３３】この第２の実施の形態では、交流架線区間に進入する際には、交流直流回路切替器４，１３を交流回路側に切替えるが、これと連動して制御部２５がまずコンデンサ放電回路のコンデンサ放電用スイッチング素子２３を導通させる。これによってコンバータ装置６側のコンデンサ７に蓄積されている電荷も、インバータ装置１０ａ，１０ｂそれぞれのコンデンサ９ａ，９ｂに蓄積されている電荷もダイオード２１ａ，２１ｂ，２２を通じてコンデンサ放電用スイッチング素子２３に流れ、さらに放電用抵抗器２４に流れ込んで消費され、すべてのコンデンサ７，９ａ，９ｂの電荷が放電される。制御部２５はコンデンサ放電用スイッチング素子２３を導通させてコンデンサ７，９ａ，９ｂの電荷を放電させた後、単位スイッチ１４ａ，１４ｂをクローズしてリアクトル８ａ，８ｂを短絡させる。
【００３４】こうして、単位スイッチ１４ａ，１４ｂをクローズしてリアクトル８ａ，８ｂを短絡させる際に、その直前にコンデンサ放電回路を動作させて各コンデンサ７，９ａ，９ｂに蓄積されている電荷を放電用抵抗器２４によって放電させることによって各コンデンサ７，９ａ，９ｂ間の電位差をなくすことにより、単位スイッチ１４ａ，１４ｂをクローズさせる時に電流を投入することがなくなる。この結果、電流投入能力のない単位スイッチを選定することができ、回路の小形、軽量化が図れることになる。
【００３５】次に、本発明の第３の実施の形態を図４に基づいて説明する。第３の実施の形態の特徴は、単一のリアクトル８とこれに並列に接続された単一の単位スイッチ１４との一端を、コンバータ装置６の直流出力と直流回路の直流接触器１２の出力との接続点に接続し、リアクトル８と単位スイッチ１４との他端を複数台のＶＶＶＦインバータ装置１０ａ，１０ｂの共通の直流入力点に接続した点にある。なお、第１の実施の形態と共通するその他の回路要素については同一の符号を付して示し、その詳しい説明は省略する。
【００３６】この回路構成によって、リアクトル８と単位スイッチ１４が共に１つずつに削減することができ、回路コストの低減が図れる。
【００３７】次に、本発明の第４の実施の形態を図５に基づいて説明する。第４の実施の形態の特徴は、図１に示した第１の実施の形態の交直両用電気車制御装置において、さらに交流直流回路切替器４，１３の切替動作と連動してリアクトル短絡スイッチ手段としての単位スイッチ１４ａ，１４ｂをオープン／クローズ動作制御する制御回路３１を備えた点にある。
【００３８】この制御回路３１は、運転台に設置される交流直流回路切替スイッチ３２と、この切替動作によって励磁／非励磁の切替が行われる直流側切替コイル３３ａと交流側切替コイル３３ｂ、交流側切替コイル３３ｂの励磁によってクローズする交流側補助接点３３ｃ、この交流側補助接点３３ｃがクローズした時に励磁される単位スイッチ励磁コイル３４ａ，３４ｂで構成され、この単位スイッチ励磁コイル３４ａ，３４ｂの励磁／非励磁の切替によって単位スイッチ１４ａ，１４ｂそれぞれがクローズ／オープン動作する設定である。
【００３９】なお、第１の実施の形態と共通するその他の回路要素については同一の符号を付して示し、その詳しい説明は省略する。
【００４０】次に、上記の構成の交直両用電気車制御装置の動作について説明する。交流架線区間に進入する際には、制御回路３１における交流直流回路切替スイッチ３２を運転台にて交流側に切替える操作をする。これによって交流側切替コイル３３ｂが励磁され、これによって交流直流回路切替器４，１３がいずれも交流側に切替えられる。また交流側切替コイル３３ｂが励磁すると、交流側補助接点３３ｃがクローズして単位スイッチ励磁コイル３４ａ，３４ｂを励磁し、これによって単位スイッチ１４ａ，１４ｂがクローズ動作してリアクトル８ａ，８ｂを短絡する。
【００４１】この結果、主回路が交流側に確実に切り替わったことを条件にして単位スイッチ１４ａ，１４ｂがクローズしてリアクトル８ａ，８ｂを短絡するようになり、直流架線区間で直流回路が選択されている状態でリアクトル８ａ，８ｂを短絡する事態を確実に予防することができる。
【００４２】次に、本発明の第５の実施の形態を図６に基づいて説明する。交流架線区間から直流架線区間に進入する際に単位スイッチ１４ａ，１４ｂの開放操作を行うが、単位スイッチ１４ａ，１４ｂを開放する前に直流接触器１２を投入してしまうと直流架線からリアクトル８ａ，８ｂを介さずに突入電流がインバータ装置１０ａ，１０ｂに流れ込んでしまって、インバータ装置１０ａ，１０ｂに過電圧が加わることになる。
【００４３】これを防止するために、第５の実施の形態の交直両用電気車制御装置では、インタロック回路４１を設けることによって単位スイッチ１４ａ，１４ｂを確実にオープンさせた後でなければ直流接触器１２が投入できないようにしている。このインタロック回路４１は、ＶＶＶＦインバータ装置１０ａ，１０ｂそれぞれが作動している時に閉じる直流接触器投入指令リレー接点４２ａ，４２ｂと、単位スイッチ１４ａ，１４ｂそれぞれがオープン状態でクローズし、逆に単位スイッチ１４ａ，１４ｂそれぞれがクローズ状態でオープンする単位スイッチ補助接点４３ａ，４３ｂと、直流接触器励磁コイル４４の直列回路で構成されている。
【００４４】なお、図１に示した第１の実施の形態と共通するその他の回路要素については同一の符号を付して示し、その詳しい説明を省略する。
【００４５】次に、第５の実施の形態の交直両用電気車制御装置の動作について説明する。交流架線区間では単位スイッチ１４ａ，１４ｂがクローズしているので、インタロック回路４１における単位スイッチ補助接点４３ａ，４３ｂはいずれもオープンしていて直流接触器励磁コイル４４は非励磁状態であり、直流接触器１２も開放されている。
【００４６】いま交流架線区間から直流架線区間に進入する際に、単位スイッチ１４ａ，１４ｂを開放する操作を行うが、インバータ装置１０ａ，１０ｂが作動していて、かつ単位スイッチ１４ａ，１４ｂがオープンされたことが条件で、インタロック回路４１は閉路して直流接触器励磁コイル４４を励磁し、直流接触器１２をクローズする。
【００４７】この結果、単位スイッチ１４ａ，１４ｂを確実にオープンさせた後でなければ直流接触器１２が投入できないことになり、直流架線からリアクトル８ａ，８ｂを介さずに突入電流がインバータ装置１０ａ，１０ｂに流れ込んでインバータ装置１０ａ，１０ｂに過電圧が加わる事態を予防することができ、回路保護が図れる。
【００４８】次に、本発明の第６の実施の形態を図７に基づいて説明する。第６の実施の形態の特徴は、交流区間動作許可インタロック回路５１を備え、単位スイッチ１４ａ，１４ｂのすべてがクローズしてリアクトル８ａ，８ｂがすべて短絡した状態にならなければＰＷＭコンバータ装置６とＶＶＶＦインバータ装置１０ａ，１０ｂを動作させないようにした点にある。
【００４９】交流区間動作許可インタロック回路５１は、単位スイッチ１４ａ，１４ｂそれぞれがクローズ状態の時にクローズし、オープン状態の時にオープンする単位スイッチ補助接点５２ａ，５２ｂを備え、これらがすべてクローズした時にコンバータ装置６とインバータ装置１０ａ，１０ｂに動作許可指令５３を出力する構成である。
【００５０】次に、第６の実施の形態の交直両用電気車制御装置の動作について説明する。直流架線区間では単位スイッチ１４ａ，１４ｂはすべてオープンであり、インタロック回路５１もオープンしている。そして直流架線区間から交流架線区間に進入する際には、単位スイッチ１４ａ，１４ｂのすべてをクローズ操作するが、これに連動してインタロック回路５１の単位スイッチ補助接点５２ａ，５２ｂがすべてクローズし、交流架線区間動作許可指令５３をコンバータ装置６とすべてのインバータ装置１０ａ，１０ｂに出力してこれらの動作を許可する。
【００５１】これによって第６の実施の形態では交流架線区間進入時に、リアクトル８ａ，８ｂが挿入された状態でコンバータ装置とインバータ装置が動作することを確実に防止することができる。
【００５２】なお、上記の第１〜第６の実施の形態それぞれではインバータ装置を２台としたが、これに限定されず、さらに多くのインバータ装置を備えたものにあっても適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】以上のように請求項１〜３の発明によれば、コンバータ装置とインバータ装置との間に、リアクトルと共にこれに並列にリアクトル短絡スイッチ手段を設置し、交流直流回路切替手段が交流回路側に切替えられる時にはリアクトル短絡スイッチ手段をクローズさせてリアクトルを短絡するようにしたので、コンバータ装置の出力側とインバータ装置の入力側との間のコンデンサ要素の並列接続数を多くしてリップル電圧を小さくし、また全体のコンデンサ容量を大きくすることによってコンバータ装置の直流出力のリップル電流を減少させ、コンバータ装置の制御安定性を高め、またリアクトルの発熱を抑えることができる。
【００５４】請求項４の発明によれば、直流架線区間から交流架線区間に進入する際に、リアクトル短絡スイッチ手段をクローズさせてリアクトルを短絡させる直前に、コンデンサ放電回路を作動させてコンバータ装置とインバータ装置との間に存在するコンデンサ要素の電荷を放電させるようにしたので、コンバータ装置の出力側のコンデンサ要素とインバータ装置の入力側のコンデンサ要素との間の電位差を消滅させ、リアクトル短絡スイッチ手段によりリアクトルを短絡させた時に電荷の移動でリアクトル短絡スイッチ手段の接点に電流が流れて溶着を起こすのを防止することができ、リアクトル短絡スイッチ手段に電流投入能力のないスイッチ手段を選定でき、小型軽量化が図れる。
【００５５】請求項５の発明によれば、直流架線区間から交流架線区間に進入する際に、交流直流回路切替手段が交流回路側に確実に切り替わったことを確認してからリアクトル短絡スイッチ手段をクローズさせてリアクトルを短絡させるようにしたので、交流直流回路切替手段がまだ直流回路側にある間にリアクトルを短絡させることがなく、回路動作の信頼性を高めることができる。
【００５６】請求項６の発明によれば、交流架線区間から直流架線区間に進入する際に、インタロック手段によってリアクトル短絡スイッチ手段のすべてがオープンしていなければ交流直回路切替手段の直流回路側への切替えを禁止するようにしたので、直流架線からリアクトルを介さずにインバータ装置に突入電流が流れ込み、インバータ装置に過電圧が加わるのを予防してインバータ装置を保護することができる。
【００５７】請求項７の発明によれば、リアクトル短絡スイッチ手段のすべてがクローズした後でなければコンバータ装置およびインバータ装置の作動を禁止するインタロック手段を備えたので、リアクトル短絡スイッチ手段がすべてクローズしていない状態でコンバータ装置及びインバータ装置が作動することがなく、リップル分除去動作が確実に行える。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月２日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１１３１０２ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月２３日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２７００４４ |
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