(57)【要約】【課題】電流遮断に用いる半導体遮断器の健全性を確認することができる機能を実現することが課題である。【解決手段】実施形態の半導体遮断器を有する電気制御装置は、電源１００と、遮断器１０１と、半導体遮断器１０２と、前記半導体遮断器１０２と並列に接続される直流定電圧源１０３と、前記直流電圧源１０３と直列に接続される半導体遮断器用電流検出器１０４と、前記半導体遮断器１０２と直列に接続される充電用コンデンサ１０５を備え、前記充電用コンデンサ１０５と並列に電力変換回路または負荷１０６が接続され、前記半導体遮断器用電流検出器１０４の測定値から前記半導体遮断器１０２が故障しているかどうかを判定する制御部を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、遮断器と、半導体遮断器と、前記半導体遮断器と並列に接続される直流定電圧源と、前記直流電圧源と直列に接続される半導体遮断器用電流検出器と、前記半導体遮断器と直列に接続される充電用コンデンサを備え、前記充電用コンデンサと並列に電力変換回路または負荷が接続され、前記半導体遮断器用電流検出器の測定値から前記半導体遮断器が故障しているかどうかを判定する制御部を有する電気車制御装置。
【請求項２】
前記電気車制御装置において、遮断器により電源と切り離された半導体遮断器に、直流電源を供給することで、半導体遮断器に流れる電流値を測定し、半導体遮断器の電流‐電圧特性と異なる電流値を検出することで、半導体遮断器の故障を判断することを特徴とする。
【請求項３】
前記半導体遮断器の故障診断は半導体遮断器のゲート指令の出力状態により、半導体遮断器に流れる電流値を測定することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電気車制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両内に搭載されている電気車制御装置は、高電圧配線を介して車両外のパンタグラフと接続される。パンタグラフは変電所と接続され、変電所からの直流電力はパンタグラフ、高電圧配線を通して電気車制御装置に供給される。電気車制御装置は供給された直流電力を車両走行可能な交流電力に変換する。車両の走行中、上記の高電圧配線が何らかの原因によって、電気車制御装置の筐体に接触すると、その接触部分を介して短絡が起こり、地絡事故が発生することになる。車両の走行中に、地絡や短絡時に発生する事故電流により変電所を停止させる恐れがあるため、事故電流発生時は車両に搭載された遮断器で故障回路を開放している。しかし、車両に搭載された遮断器では遮断時間によっては変電所をトリップさせることがある。事故電流を高速に遮断するため、遮断器に半導体を適用し、遮断速度の向上を図った電気車制御装置の提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７４６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら遮断器に半導体を適用した電気車制御装置は、車両の走行中に半導体が故障し、事故電流が発生すると、故障回路が開放せず事故電流が変電所へ大きく影響する恐れがあった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、電流遮断に用いる半導体遮断器の健全性を確認することができる電気車制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の電気車制御装置は、電源と、遮断器と、半導体遮断器と、前記半導体遮断器と並列に接続される直流定電圧源と、前記直流電圧源と直列に接続される半導体遮断器用電流検出器と、前記半導体遮断器と直列に接続される充電用コンデンサを備え、前記充電用コンデンサと並列に電力変換回路または負荷が接続され、前記半導体遮断器用電流検出器の測定値から前記半導体遮断器が故障しているかどうかを判定する制御部を有している。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の半導体遮断器を有する電気車制御装置の全体構成を示す図。
【図２】第１の実施形態の半導体遮断器を有する電気車制御装置の制御部の動作を示すフローチャート。
【図３】第１の実施形態の半導体遮断器が有する電圧−電流特性。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の制御装置を図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図１は、第１の実施形態の半導体遮断器を有する電気車制御装置の全体構成を示す図である。
【００１０】
（構成）
まず、本実施形態の構成について説明する。図１は、直流電源１００、遮断器１０１、半導体遮断器１０２、直流定電圧源１０３、半導体遮断器用電流検出器１０４、充電用コンデンサ１０５、電力変換回路（または負荷）１０６、主接地１０７、制御部１０００、電流値演算部１００１、ゲート指令出力制御部１００２、電流値比較部１００３、半導体遮断器故障判定部１００４で構成される。
【００１１】
電源１００と遮断器１０１が直列に接続され、遮断器１０１と半導体遮断器１０２が直列に接続される。半導体遮断器１０２と直流定電圧源１０３は並列に接続され、直流定電圧源１０３と半導体遮断器用電流検出器１０４は直列に接続される。半導体遮断器１０２と電力変換回路（または負荷）１０６のプラス側が接続される。半導体遮断器１０２側で電力変換回路（または負荷）１０６と充電用コンデンサ１０５は並列に接続される。電力変換回路（または負荷）１０６のマイナス側で、電源１００と充電用コンデンサ１０５の間に主接地１０７が接続される。また、半導体遮断器１０２、半導体遮断器用電流検出器１０４は制御部１０００と接続される。
【００１２】
制御部１０００の電流値演算部１００１は、電流値比較部１００３と接続され、電流値比較部１００３とゲート指令出力制御部１００２が半導体遮断器故障判定部１００４と接続される。電流値演算部１００１は半導体遮断器用電流検出器１０４から電流値を演算し、半導体遮断器故障判定部１００４は、半導体遮断器１０２のゲート指令出力を制御するゲート指令出力制御部１００２のゲート指令出力状態および電流値比較部１００３の比較結果から、半導体遮断器１０２の故障を判定する。
【００１３】
（作用）
本実施形態の作用について図１を参照して説明する。電気車制御装置は遮断器１０１が投入されていると、図１の主回路が成立し、電源１００により充電用コンデンサ１０５が充電され、電力変換回路（または負荷）１０６にて車両を走行させるための３相交流電力に変換し、電動機へと出力する。遮断器１０１が投入されていない場合、例えば車両では車庫に入っている時や駅で待機している状態の時は、電源供給されていない状態となる。車両は前記停止状態から起動に移る際には、遮断器１０１、半導体遮断器１０２をオンさせることで電力変換回路（または負荷）に電力を供給し電気車を起動させる。
【００１４】
しかしながら、半導体遮断器１０２が故障した場合は、故障の検出をする必要があるため、遮断器１０１がオフすることで電源１００からの電源供給が無い状態で、半導体遮断器１０２が故障しているかどうかを知る手段が必要となる。
【００１５】
そのため以下に、電流遮断に用いる半導体遮断器の健全性を確認する手段について、図１、図２、図３を参照して説明する。
【００１６】
図２に示すように、半導体遮断器用電流検出器１０４の検出値より、電流値演算部１００１にて電流値（Ｉｃ）を算出する（Ｓ１）。このとき、半導体遮断器１０２のゲート指令の出力を制御するゲート指令出力制御部１００２のゲート指令出力状態を判定する（Ｓ２）。半導体遮断器１０２のゲート指令が出力されている場合、直流定電圧源１０３の電圧値が半導体遮断器１０２のコレクタ−エミッタ間に印加される。予め図３に示す半導体遮断器１０２が有する電圧―電流特性を保持している電流値比較部１００３は、半導体遮断器１０２のコレクタ−エミッタ間に印加される直流定電圧源１０３の電圧値を図３の特性図に用いることで、コレクタ電流値を導出する。その後、導出したコレクタ電流値と電流値（Ｉｃ）を電流値比較部１００３にて比較する（Ｓ３）。電流値（Ｉｃ）が導出したコレクタ電流値と同等と電流値比較部１００３で判定された場合、半導体遮断器故障判定部１００４にて半導体遮断器１０２が健全であると判定する（Ｓ４）。
【００１７】
このとき、電流値（Ｉｃ）が導出したコレクタ電流値と同等でないと電流値比較部１００３で判定された場合で、かつ、電流値（Ｉｃ）無し（Ｉｃ＝０）の場合は（Ｓ５）、半導体遮断器１０２が不導通と判定できるため、半導体遮断器故障判定部１００４にて半導体遮断器１０２のオープン故障と判定する（Ｓ６）。
【００１８】
また、電流値（Ｉｃ）無し（Ｉｃ＝０）でない場合は、半導体遮断器１０２が短絡故障し大電流が流れたと判断できるため、半導体遮断器故障判定部１００４にて半導体遮断器１０２の短絡故障と判定する（Ｓ７）。
【００１９】
半導体遮断器１０２のゲート指令が出力されていない場合は、電流値（Ｉｃ）が無し（Ｉｃ＝０）かどうかを電流値比較部１００３にて判定する（Ｓ８）。電流値（Ｉｃ）が無し（Ｉｃ＝０）の場合は、半導体遮断器故障判定部１００４にて半導体遮断器１０２が健全であると判定する（Ｓ９）
このとき、電流値（Ｉｃ）が無し（Ｉｃ＝０）でない場合は、半導体遮断器１０２が短絡故障し大電流が流れたと判断できるため、半導体遮断器故障判定部１００４にて半導体遮断器１０２の短絡故障と判定する（Ｓ１０）。
【００２０】
（効果）
以上述べた実施形態の半導体遮断器を有する電気車制御装置によれば、電流遮断に用いる半導体遮断器の健全性を確認することができる機能を実現することが可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１００  電源
１０１  遮断器
１０２  半導体遮断器
１０３  直流定電圧源
１０４  半導体遮断器用電流検出器
１０５  充電用コンデンサ
１０６  電力変換回路（または負荷）
１０７  主設置
１０００  第１制御部
１００１  電流値演算部
１００２  ゲート指令出力制御部
１００３  電流値比較部
１００４  半導体遮断器故障判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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