(57)【要約】【課題】本発明は、冗長性を向上することが出来る電気車の制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】第１のＶＶＶｆインバータと、この第１のインバータと第１の接触器を介して接続された第１郡の電動機と、第２のＶＶＶＦインバータと、この第２のインバータと第２の接触器を介して接続された第２郡の電動機と、ＣＶＣＦインバータと、前記第２のインバータと前記第２の接触器間と、前記ＣＶＣＦインバータの出力側と負荷間に設けられた第３の接触器と、前記第１の接触器と前記第１郡の電動機間と、前記第２の接触器と前記第２郡の電動機間を接続する第４の接触器とを有し、前記ＣＶＣＦインバータが故障した場合、負荷へは前記第２のインバータから電力を供給し、前記電動機へは前記第１のインバータから電力を供給することを特徴とする電気車の制御装置。【選択図】図１
2007252083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線から電力を受け取るパンタグラフと、
このパンタグラフから供給された直流電力を交流電力に変換する第１のＶＶＶｆインバー
タユニットと、
この第１のＶＶＶＦインバータユニットから供給された交流電力により駆動する第１郡の
電動機と、
前記第１のＶＶＶＦインバータユニットと前記第１郡の電動機との間に設けられた第１の
接触器と、
前記パンタグラフから供給された直流電力を交流電力に変換する第２のＶＶＶＦインバー
タユニットと、
この第２のＶＶＶＦインバータユニットから供給された交流電力により駆動する第２郡の
電動機と、
前記第２のＶＶＶＦインバータユニットと前記第２郡の電動機との間に設けられた第２の
接触器と、
前記パンタグラフから供給された直流電力を交流電力に変換するＣＶＣＦインバータユニ
ットと、
前記ＣＶＣＦインバータユニットにより供給された電力により運転する負荷と、
前記第１の接触器と前記第１郡の電動機間と、前記第２の接触器と前記第２郡の電動機間
を接続する第３の接触器と
前記第２のＶＶＶＦインバータユニットと前記第２の接触器間と、前記ＣＶＣＦインバー
タユニットの出力側とに接続された第４の接触器とを有し
前記ＣＶＣＦインバータユニットが故障した場合に、前記第２の接触器を開き、前記第３
の接触器及び前記第４の接触器は閉じることにより、前記負荷に対しては前記第２のＶＶ
ＶＦインバータユニットから電力を供給し、前記第１群の電動機及び前記第２群の電動機
へは前記第１のＶＶＶＦインバータユニットから電力を供給することを特徴とする電気車
の制御装置。
【請求項２】
架線から電力を受け取るパンタグラフと、
このパンタグラフから供給された直流電力を交流電力に変換する第１のインバータユニッ
トと、
この第１のインバータユニットから供給された交流電力により駆動する第１郡の電動機と
、
前記第１のインバータユニットと前記第１郡の電動機との間に設けられた第１の接触器と
、
前記パンタグラフから供給された直流電力を交流電力に変換する第２のインバータユニッ
トと、
この第２のインバータユニットから供給された交流電力により駆動する第２郡のインバー
タユニットと、
前記第２のインバータユニットと前記第２郡の電動機との間に設けられた第２の接触器と
、
前記第１の接触器と前記第１郡の電動機間と、前記第２の接触器と前記第２郡の電動機間
を接続する第３の接触器とを有し、
前記第３の接触器は、前記第１のインバータユニットまたは前記第２のインバータユニッ
トのいずれかひとつがこわれた場合に閉じ、健全なインバータユニットから前記第１群の
電動機及び前記第２群の電動機へ電力を供給することを特徴とする電気車の制御装置。
【請求項３】
直流電力を交流電力に変換する複数のインバータユニットと、
前記複数のインバータユニットにより電力の供給を受ける電動機とを有し、
前記複数のインバータユニットのいずれかが故障した場合に、正常なインバータユニット
が前記故障したインバータユニットにより駆動されていた前記電動機に電力を供給するこ
とを特徴とする電気車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気車においてはモータを駆動するＶＶＶＦインバータ装置に内蔵されるイン
バータは、複数であることが多い。インバータユニットが２群である従来の電気車の制御
装置について図を参照し詳細に説明する。図６は、従来の電気車の制御装置の構成図であ
る。
【０００３】
従来の電気車の制御装置は、パンタグラフ１,パンタグラフ１と接続された高速度遮断器
２,高速度遮断器２と接続された遮断器３,遮断器３に並列に高速度遮断器２と接続された
充電抵抗４,遮断器３と接続された遮断器５,遮断器５と接続されたフィルタリアクトル６
,後述するＶＶＶＦインバータユニット８の直流端子間に設けられたフィルタコンデンサ
７,フィルタリアクトル６と接続された第１のインバータユニット８,第１のインバータユ
ニット８の交流側に接続された１群の電動機２２及び１群の電動機２３、遮断器５と並列
に遮断器３と接続された遮断器１２、遮断器１２と接続されたフィルタリアクトル１３、
後述する第２のＶＶＶＦインバータユニット１５の直流端子間に設けられたフィルタコン
デンサ１４,フィルタリアクトル１３と接続された第２のインバータユニット１５,インバ
ータユニット１５の交流側に接続された２群の電動機２４及び２群電動機２５から構成さ
れている。
【０００４】
このように構成された従来の電気車制御装置は、架線から供給された電力を第１のインバ
ータユニット８及び第２のインバータユニットにより交流電力に変換し、電動機２２、電
動機２３、電動機２４，電動機２５に供給し、電動機はインバータユニットにより供給さ
れた電力により駆動する。
【特許文献１】特開平１０−１４１３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の電気車の制御装置において、第１のインバータユニット８を含む
１群（遮断器５、フィルタリアクトル６、フィルタコンデンサ７）のどこかが故障した場
合は、遮断器５をオフさせてその状態を保持し、車両全体からみれば、第２のインバータ
ユニットを含む２群（遮断器１２、フィルタリアクトル１３、フィルタコンデンサ１４）
のみが生きている状態（健全状態）で走行を行なうころになる。
【０００６】
この場合、モータの数が半分になるため、加速度は１／２になり、車両の扱いとしては、
近くの車庫まで走行し、車両交換となる。つまり、ダイヤを守れないため、営業運転を続
けることはできず、１群が故障するとモータを含む１群をカットするため、モータの数が
減り、ダイヤを守れないという問題があり、冗長性を向上させる必要があった。
【０００７】
そこで本発明は、冗長性を向上することが出来る電気車制御装置を提供することを目的
とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、架線から電力を受け取るパンタグラフと、このパンタグラフから供給された
直流電力を交流電力に変換する第１のＶＶＶｆインバータユニットと、この第１のＶＶＶ
Ｆインバータユニットから供給された交流電力により駆動する第１郡の電動機と、前記第
１のＶＶＶＦインバータユニットと前記第１郡の電動機との間に設けられた第１の接触器
と、前記パンタグラフから供給された直流電力を交流電力に変換する第２のＶＶＶＦイン
バータユニットと、この第２のＶＶＶＦインバータユニットから供給された交流電力によ
り駆動する第２郡の電動機と、前記第２のＶＶＶＦインバータユニットと前記第２郡の電
動機との間に設けられた第２の接触器と、前記パンタグラフから供給された直流電力を交
流電力に変換するＣＶＣＦインバータユニットと、前記ＣＶＣＦインバータユニットによ
り供給された電力により運転する負荷と、前記第２のＶＶＶＦインバータユニットと前記
第２の接触器間と、前記ＣＶＣＦインバータユニットの出力側とに接続された第３の接触
器と、前記第１の接触器と前記第１郡の電動機間と、前記第２の接触器と前記第２郡の電
動機間を接続する第４の接触器とを有し、前記ＣＶＣＦインバータユニットが故障した場
合に、前記第２の接触器を開き、前記第３の接触器及び前記第４の接触器は閉じることに
より、前記負荷に対しては前記第２のＶＶＶＦインバータユニットから電力を供給し、前
記第１群の電動機及び前記第２群の電動機へは前記第１のＶＶＶＦインバータユニットか
ら電力を供給することにより達成することが出来る。
【０００９】
上記課題は、架線から電力を受け取るパンタグラフと、このパンタグラフから供給され
た直流電力を交流電力に変換する第１のインバータユニットと、この第１のインバータユ
ニットから供給された交流電力により駆動する第１郡の電動機と、前記第１のインバータ
ユニットと前記第１郡の電動機との間に設けられた第１の接触器と、前記パンタグラフか
ら供給された直流電力を交流電力に変換する第２のインバータユニットと、この第２のイ
ンバータユニットから供給された交流電力により駆動する第２郡のインバータユニットと
、前記第２のインバータユニットと前記第２郡の電動機との間に設けられた第２の接触器
と、前記第１の接触器と前記第１郡の電動機間と、前記第２の接触器と前記第２郡の電動
機間を接続する第３の接触器とを有し、前記第３の接触器は、前記第１のインバータユニ
ットまたは前記第２のインバータユニットのいずれかひとつがこわれた場合に閉じ、健全
なインバータユニットから前記第１群の電動機及び前記第２群の電動機へ電力を供給する
ことにより達成することが出来る。
【００１０】
上記課題は、直流電力を交流電力に変換する複数のインバータユニットと、前記複数の
インバータユニットにより電力の供給を受ける電動機とを有し、前記複数のインバータユ
ニットのいずれかが故障した場合に、正常なインバータユニットが前記故障したインバー
タユニットにより駆動されていた前記電動機に電力を供給することにより達成することが
出来る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、冗長性を向上することが出来る電気車制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の電気車の制御装置について図を参照し詳細に説明す
る。
【００１３】
図１は、本発明に基づく第１の実施の形態の電気車の制御装置の構成図である。
【００１４】
本発明に基づく第１の実施の形態の電気車の制御装置は、パンタグラフ１,パンタグラフ
１と接続された高速度遮断器２,高速度遮断器２と接続された遮断器３,遮断器３に並列に
高速度遮断器２と接続された充電抵抗４,遮断器３と接続された遮断器５,遮断器５と接続
されたフィルタリアクトル６,後述するＶＶＶＦインバータユニット８の直流端子間に設
けられたフィルタコンデンサ７,フィルタリアクトル６と接続された第１のインバータユ
ニット８, インバータユニット８の交流出力側のＵ相に設けられた接触器９，インバータ
ユニット８の交流出力側のＶ相に設けられた接触器１０，インバータユニット８の交流出
力側Ｗ相に設けられた接触器１１，第１のインバータユニット８の交流側に設けられ、接
触器９，接触器１０及び接触器１１と接続された１群の電動機２２及び１群の電動機２３
、遮断器５と並列に遮断器３と接続された遮断器１２、遮断器１２と接続されたフィルタ
リアクトル１３、後述する第２のＶＶＶＦインバータユニット１５の直流端子間に設けら
れたフィルタコンデンサ１４,フィルタリアクトル１３と接続された第２のインバータユ
ニット１５, インバータユニット１５の交流出力側のＵ相に設けられた接触器１６，イン
バータユニット１５の交流出力側のＶ相に設けられた接触器１７，インバータユニット１
５の交流出力側Ｗ相に設けられた接触器１８，第２のインバータユニット１５の交流側に
設けられ、接触器１６，接触器１７及び接触器１８と接続されたインバータユニット１５
の交流側に接続された２群の電動機２４及び２群電動機２５、接触器９と電動機２２及び
電動機２３間と、接触器１６と電動機２４及び電動機２５間を接続する接触器１９と、接
触器１０と電動機２２及び電動機２３間と、接触器１７と電動機２４及び電動機２５間を
接続する接触器２０と、接触器１１と電動機２２及び電動機２３間と、接触器１８と電動
機２４及び電動機２５間を接続する接触器２０、から構成されている。尚、本実施の形態
の説明で接触器９，１０，１１を区別する必要がない場合は、接触器９，１０，１１の３
つの接触器をまとめてと第１の接触器と記載する。本実施の形態の説明上、接触器１６，
１７，１８も同様に区別する必要がない場合は、接触器１６，１７，１８の３つの接触器
をまとめて第２の接触器と記載する。本実施の形態の説明上、接触器１９，２０，２１も
同様に区別する必要がない場合は、接触器１９，２０，２１の３つの接触器をまとめて第
３の接触器と記載する。
【００１５】
このように構成された電気車の制御装置において、第１のインバータユニット８を含む１
群（遮断器５、フィルタリアクトル６、フィルタコンデンサ７、遮断器９．遮断器１０、
遮断器１１）のどこかが故障し、運転台で開放スイッチ（図示しない）が投入された場合
、高速度遮断器２を一旦開き、遮断器３、遮断器５、遮断器１２を開き、第３の遮断器を
閉じ、第１の遮断器を開く。その後、遮断器３と遮断器１２を閉じる。第１の遮断器を開
き、第３の遮断器を閉じるので、電動機２２及び電動機２３は、インバータユニット１５
と電気的に接続される。
【００１６】
１群故障の場合の走行時の電流の流れを図２に示す。第１のインバータユニット８が故障
した場合、パンタグラフ１により受取った架線電力は、高速度遮断器２、遮断器３、遮断
器１２、フィルタリアクトル１３を介して第２のインバータユニット１５に供給される。
インバータユニット１５は、供給された架線電力を交流電力に変換し、電動機２２、電動
機２３、電動機２４、電動機２５へ電力を供給する。
【００１７】
２群が故障した場合も同様に、第１のインバータユニットは、供給された架線電力を交流
電力に変換し、電動機２２、電動機２３、電動機２４、電動機２５へ電力を供給する（図
３参照）。
【００１８】
このように構成された電気車の制御装置は、運転台からの開放指令により、故障をして
いない正常なインバータユニットが、電動機２２〜２５の４台の電動機を駆動することに
より、インバータユニットが故障する前と同じ加速度で電気車の運行をすることが出来、
冗長性を向上することができる。従って、ダイヤ通りの運転ができることになり、車両交
換で乗客を降ろすことも必要なくなり、電鉄メーカにとってサービスの向上を図ることが
出来る。
【００１９】
尚、本実施の形態の電気車の制御装置では、ひとつのインバータユニットにより２台の
電動機を駆動する構成としているが、図４に示すようにひとつのインバータユニットによ
り１台の電動機を駆動する構成でも、ひとつのインバータユニットにより４台の電動機を
駆動する構成としても、同様の効果を得ることができるため、ひとつのインバータユニッ
トにより駆動する電動機の数を２台のみに限定はしない。
【００２０】
（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の電気車の制御装置について図を参照し詳細に説明す
る。
【００２１】
図５は、本発明に基づく第１の実施の形態の電気車の制御装置の構成図である。尚、図１
乃至図４に記載したものと同一の構造を取るものについては、同符号を付して説明を省略
する。
【００２２】
本発明に基づく第２の実施の形態の電気車の制御装置は、ＣＶＣＦインバータ３８及び
ＣＶＣＦインバータ３８と接続される機器を備えている点で、本発明に基づく第１の実施
の形態の電気車の制御装置と大きく異なる。
【００２３】
本発明に基づく第２の実施の形態の電気車制御装置は、パンタグラフ１と接続された高
速度遮断器３２,高速度遮断器３２と接続された遮断器３３,遮断器３３に並列に高速度遮
断器３２と接続された充電抵抗３４,遮断器３３と接続された遮断器３５,遮断器３５と接
続されたフィルタリアクトル３６,後述するＣＶＣＦＦインバータユニット３８の直流端
子間に設けられたフィルタコンデンサ３７,フィルタリアクトル３６と接続されたＣＶＣ
Ｆインバータユニット３８, インバータユニット３８の交流出力側のＵ相に設けられた接
触器３９，インバータユニット３８の交流出力側のＶ相に設けられた接触器４０，インバ
ータユニット３８の交流出力側Ｗ相に設けられた接触器４１，第１のインバータユニット
３８の交流側に設けられ、接触器３９，接触器４０及び接触器４１と接続された波形整形
のフィルター４２、フィルター４２と接続されたトランス４３、トランス４３と接続され
た補助電源装置の負荷４４（ＳＩＶ負荷）と、遮断器３９とフィルタ４２間と遮断器１６
と第２のインバータユニット１５間に設けられた遮断器４５と、遮断器４０とフィルタ４
２間と遮断器１７と第２のインバータユニット１５に設けられた遮断器４６と、遮断器４
１とフィルタ４２間と遮断器１８と第２のインバータユニット１５間に設けられた遮断器
４７とから構成されている。補助電源装置の負荷としては、ブレーキ用コンプレッサ、車
両内の機器を冷却するための送風機、車両用空調装置、車両用照明等がある。
【００２４】
このように構成された電気車の制御装置において、第１のインバータユニットを含む１
群側が故障した場合の動作については、第１の実施の形態の電気車の制御装置と同じであ
るため説明は省略する。尚、本実施の形態の説明上、接触器２９，３０，３１も同様に区
別する必要がない場合は、接触器２９，３０，３１の３つの接触器をまとめて第４の接触
器と記載する。本実施の形態の説明上、接触器３９，４０，４１も同様に区別する必要が
ない場合は、接触器３９，４０，４１の３つの接触器をまとめて第５の接触器と記載する
。本実施の形態の説明上、接触器４５，４６，４７も同様に区別する必要がない場合は、
接触器４５，４６，４７の３つの接触器をまとめて第６の接触器と記載する。
【００２５】
本実施の形態の電気車の制御装置において、ＣＶＣＦインバータ３８（ＳＩＶ）が故障
した場合、接触器４５を閉じ、接触器４６及び接触器４７を開き、第４の接触器及び第５
の接触器を開き、第３の接触器及び第６の接触器６を閉じる。これにより、第２のインバ
ータユニット１５とフィルター４２、トランス４３、ＳＩＶ用負荷４４は電気的に接続さ
れ、電動機２２、電動機２３、電動機２４、電動機２５は第１のインバータユニット８と
電気的に接続される。
【００２６】
その後、第２のインバータユニット１５が電動機を駆動するパワーユニットから補助電源
装置用の負荷を駆動するＳＩＶ用のパワーユニットに切り換る。そしてＩＮＶ１がＩＭ１
〜ＩＭ４の４台のモータに接続される。この状態で運転指令を行なえば、ＳＩＶ故障前の
加速度と同じであり、ダイヤを乱さずに営業運転を継続できる。
【００２７】
このように構成された電気車の制御装置は、運転台からの開放指令により、第１のイン
バータユニットが、電動機２２〜２５の４台の電動機を駆動し、第２のインバータユニッ
トがＳＩＶ用の負荷４４へ電力を供給するすることにより、インバータユニットが故障す
る前と同じ加速度で電気車の運行をすることが出来、更に、電気車内のサービス（空調や
照明等）を中断することがないので、冗長性を向上することができる。従って、ダイヤ通
りの運転ができることになり、車両交換で乗客を降ろすことも必要なくなり、電鉄メーカ
にとってサービスの向上を図ることが出来る。
【００２８】
尚、本発明に基づく第１及び第２の実施の形態の電気車の制御装置では、運転台で開放
スイッチが投入され、開放指令が電気車の制御装置に入った場合に、インバータユニット
の切り替えを行う構成としているが、インバータ故障を検知した後、自動的にインバータ
ユニットの切り替えを電気車の制御装置で行う構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施の形態の電気車の制御装置の構成図である。
【図２】第１のインバータが故障した場合の電流の流れを表す図である。
【図３】第２のインバータが故障した場合の電流の流れを表す図である。
【図４】第１の実施の形態の電気車の制御装置の変形例の構成図である。
【図５】第２の実施の形態の電気車の制御装置の構成図である。
【図６】従来の電気車制御装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    パンタグラフ
２    高速度遮断器
３    遮断器
４    充電抵抗
５    遮断器
【図１】
2007252083.tif 000003
【図２】
2007252083.tif 000004
【図３】
2007252083.tif 000005
【図４】
2007252083.tif 000006
【図５】
2007252083.tif 000007
【図６】
2007252083.tif 000008