(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流端子にフィルタコンデンサが並列接続されて車両駆動用主電動機を制御する複数のインバータ装置と、前記各インバータ装置の直流端子が並列接続される直流電源と、前記各インバータ装置の直流側間で互いに電流の逆流を阻止する素子を介して接続される前記各インバータ装置に共通の抵抗器と自己消弧形素子の直列体からなる回生電力吸収用チョッパ装置と、前記各インバータ装置のフィルタコンデンサの電圧を検出する手段と、該それぞれ検出したうちの高位にある電圧検出値と基準電圧値とに基づき前記チョッパ装置の自己消弧形素子をオンオフのスイッチング制御させる手段と、該スイッチング時の電圧を安定化させるため、前記チョッパ装置と並列に接続するバラストコンデンサとを備えることを特徴とする車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用制御装置に係わり、特に、回生電力吸収用チョッパ装置を備えた車両用制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の鉄道車両用制御装置では、小型軽量化の観点から、例えば、文献「鉄道車両と技術」１９９８．Oct. Ｖol．４−１０ Ｎo.３９「札幌市交通局８０００系の概要」に、車両駆動用主電動機（以下、モータと称す）を制御するインバータ装置を複数用いても共通使用できる機器を１つにまとめる方式が記載されている。それは、直流端子間にフィルタコンデンサが接続された複数のインバータ装置が直流電源に並列接続され、各インバータ装置のフィルタコンデンサの過電圧を抑制する構成として、各インバータ装置に共通の抵抗器とサイリスタ素子の直列体からなる過電圧抑制装置が前記各インバータ装置の直流側間で互いに電流の逆流を阻止する素子（ダイオード）を介して接続されてなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記方式のものではインバータからの回生により一旦過電圧を検知すると、直流電源からフィルタコンデンサへの回路を開放し、過電圧抑制装置のサイリスタ素子を導通状態にしてフィルタコンデンサの全電荷を放出させる。このため次の再力行ではフィルタコンデンサを初期から再充電せねばならず、電気車の運転として即応性に課題があった。
【０００４】
一方、これを補う方式が、例えば特開平8−126101 号公報に記載されている。これは上記過電圧抑制装置におけるサイリスタ素子に代えてＩＧＢＴ素子のような自己消弧形素子を用いてチョッパ制御するものである。これにより過電圧分だけに応じて素子の通流率を変えることができるのでフィルタコンデンサの全放電ということはなくなる。なお、本願ではこの抵抗器と自己消弧形素子との直列体を回生電力吸収用チョッパ装置と称すことにする。
【０００５】
しかし、実用上このチョッパ装置を上記文献で構成された共通の過電圧抑制装置に単に置換しただけでは、チョッパ装置の素子のオン・オフ動作によりダイオードのカソード側の電圧が不安定になるという課題が生じた。
【０００６】
そこで本発明の目的は、車両用制御装置の複数インバータ装置に対して共通の回生電力吸収用チョッパ装置を用いることでシステムの小型化を図り、かつその動作の安定化を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、直流端子にフィルタコンデンサが並列接続されて車両駆動用主電動機を制御する複数のインバータ装置と、各インバータ装置の直流端子が並列接続される直流電源と、各インバータ装置の直流側間で互いに電流の逆流を阻止する素子を介して接続される各インバータ装置に共通の抵抗器と自己消弧形素子の直列体からなる回生電力吸収用チョッパ装置と、各インバータ装置のフィルタコンデンサの電圧を検出する手段と、該それぞれ検出したうちの高位にある電圧検出値と基準電圧値とに基づき回生電力吸収用チョッパ装置の自己消弧形素子をオンオフのスイッチング制御させる手段と、該スイッチング時の電圧を安定化させるため、回生電力吸収用チョッパ装置と並列に接続するバラストコンデンサとを備える。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用制御装置の実施例を図面を用いて説明する。
【０００９】
図１は本発明の第１実施例を示す構成図である。図示しない直流電源に接続された架線１に接触したパンタグラフ２、それに一端が接続された遮断器３、その他端には、開閉器４，１５、フィルタリアクトル５，１６を介して車両駆動用モータ７，１８を制御するインバータ装置６，１７がそれぞれ並列接続される。各インバータ装置６，１７の直流端子にはフィルタコンデンサ８，１９がそれぞれ並列接続される。
【００１０】
各フィルタコンデンサ８，１９の正極側に他インバータからの直流電流の逆流を阻止する逆流阻止用のダイオード９，２０のアノード端子がそれぞれ接続され、それらダイオードのカソード端子が回生電力吸収用チョッパ装置を構成する抵抗器１２とIGBT14の直列体の一端に接続され、その直列体の他端は直流電源の負側に接続される。さらに、回生電力吸収用チョッパ装置にはバラストコンデンサ１０が並列接続される。
【００１１】
同図における回生電力吸収用チョッパ装置を構成する抵抗器１２及びIGBT14 にはそれぞれ並列にフリーホイールダイオード１１，１３が接続される。なお、この回生電力吸収用チョッパ装置ではＩＧＢＴを用いているがＧＴＯやトランジスタのような自己消弧形素子であればよい。
【００１２】
上記回生電力吸収用チョッパ装置は次の制御回路により動作される。フィルタコンデンサ８，１９の電圧が検出され、その検出電圧が高位優先回路２２に入力され、出力される高位電圧と基準電圧が比較器２３により比較される。例えば直流電源側で回生負荷がなくなりフィルタコンデンサ電圧が基準電圧より高くなった時に比較器２３より移相器２４に信号を送りチョッパ制御パルスを発生し、駆動増幅器２５によりチョッパ装置のIBGT14 を動作させる。IGBT14 の点弧により抵抗器１２に電流が流れ、エネルギーを消費させ、フィルタコンデンサ電圧の上昇を抑制する。IGBT14へのパルス幅は、フィルタコンデンサ電圧と基準電圧の差により適宜調整する。回生負荷が再度生じ、架線電圧が低下するとこれに伴ってフィルタコンデンサ電圧が低下するため、基準電圧を下回った時点でチョッパはオフとなり回生ブレーキに移行する。２つのインバータ装置は、検出器の精度や車輪径差等により発生電圧に差異が存在するが、逆流阻止用のダイオード９，２０により、高位側に従った動作を行い低位側には影響を与えない。
【００１３】
ここで、バラストコンデンサ１０については、回生電力吸収用チョッパ装置を安定に動作させるために設置される。IGBT14がオン時は、フィルタコンデンサ８，１９が高位電圧のため、バラストコンデンサ１０がなくともフィルタコンデンサ８，１９が作用するため問題はない。しかし、IGBT14がオフ時には、回生電力吸収用チョッパ装置がサージ電圧を発生し高位電圧となるが、逆流阻止用のダイオード９，２０のためにフィルタコンデンサ８，１９では同ダイオード９，２０のカソード側電圧を安定にすることができない。そのために逆流阻止用のダイオード９，２０のカソード端に、すなわちチョッパ装置に両端にバラストコンデンサ１０を接続することで、IGBT14のスイッチング時の電圧を安定化させ、回生電力吸収用チョッパ装置を安定に動作させる。
【００１４】
尚、本チョッパ装置の導通状態を全導通とすることで従来の過電圧抑制装置と同等の機能も果たすことができる。
【００１５】
本実施例によれば、車両用制御装置の複数インバータ装置に対して共通の回生電力吸収用チョッパ装置を用いても上記バラストコンデンサを設けることによりその動作の安定化を図ることができるという効果を得る。
【００１６】
図２は第２の実施例を示す構成図である。図１の実施例とは主回路の構成は同じくし、回生電力吸収用チョッパ装置の制御が次の点で異なる。電圧検出器２６により架線電圧が検出され、その検出電圧が基準電圧を超えたかどうかが比較器２３で比較され、その結果に基づき移相器２４，駆動増幅器２５を介して回生電力吸収用チョッパ装置のIGBT14をオン・オフ制御して抵抗器１２にて過電圧分のコンデンサ蓄積エネルギーを消費させる。このオン時のパルス幅は、架線電圧と基準電圧の差により適宜調節されることになる。
【００１７】
本例ではフィルタコンデンサ電圧を直接監視していないが、フィルタリアクトルの電圧差を考慮して基準電圧を設定することで問題ない範囲に制御することが可能である。本例は第１の実施例に比べ、平易な制御の構成とできる利点がある。バラストコンデンサ１０としての機能は第１の実施例と同じである。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、バラストコンデンサを回生電力吸収用チョッパ装置に設けることにより、車両用制御装置の複数インバータ装置に対して共通の回生電力吸収用チョッパ装置を用いることができるのでシステムの小型化が図れ、かつその動作の安定化を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す構成図。
【符号の説明】
１…架線、２…パンタグラフ、３…遮断器、４，１５…開閉器、５，１６…フィルタリアクトル、６，１７…インバータ装置、７，１８…モータ、８，１９…フィルタコンデンサ、９，２０…ダイオード、１０…バラストコンデンサ、１２…抵抗器、１４…ＩＧＢＴ。
【図１】
0003811879.tif 000002
【図２】
0003811879.tif 000003