JP4459881B2 - Power converter control method - Google Patents
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Description
本発明は鉄道車両の駆動用のブロアレス電力用変換器の制御方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling a blowerless power converter for driving a railway vehicle.
近年普及しているインバータ駆動方式の鉄道車両においては、電力用変換器を、ブロア(送風機)を用いて冷却することが行われている。この冷却ブロアを用いた冷却は、一定の冷却効率を得ることができるが、ブロアの駆動音が大きく、ことにホームに停車しているときには耳障りである。このような問題を解決するために、例えば新幹線などにおいては、車体下部に搭載した電力用変換器を走行風によって冷却し、冷却ブロアによる冷却を行わない制御方法が考えられている。 In an inverter-driven railway vehicle that has been widespread in recent years, a power converter is cooled by using a blower (blower). Although cooling using this cooling blower can obtain a certain cooling efficiency, the driving sound of the blower is loud, and is particularly annoying when the vehicle is stopped at the home. In order to solve such a problem, for example, in the Shinkansen, a control method is considered in which the power converter mounted on the lower part of the vehicle body is cooled by running wind and is not cooled by the cooling blower.
このようなブロアなしの電力用変換器の制御方法を採用した車両は、停車中にはブロアなしの電力用変換器を冷却することができないので、発熱による当該電力用変換器の劣化や破壊を防ぐためには、ブロアなし電力用変換器の運転を停止することが必要となる。さらに、ブロアなしの電力用変換器の制御方法は、冷却効率が外気温の影響を受けやすいという問題があり、加えて新幹線のような長大編成の列車では、前方の電力用変換器の廃熱によって、後方になるほど外気温が高くなる現象がある。このため、冷却用ブロアを有する電力用変換器を搭載した車両とブロアなしの電力用変換器を搭載した車両を用いて列車を編成する場合には、列車の発車時に編成の駆動力を最大限に得るためには、走行風でブロアなし電力用変換器を冷却できる列車速度になるまで当該電力変換器の運転を控えることが望ましい。 A vehicle adopting such a control method for a power converter without a blower cannot cool the power converter without a blower while the vehicle is stopped. In order to prevent this, it is necessary to stop the operation of the power converter without a blower. Furthermore, the control method for power converters without blowers has the problem that the cooling efficiency is easily affected by outside air temperature. In addition, in long trains such as the Shinkansen, waste heat from the power converters ahead is used. As a result, there is a phenomenon in which the outside air temperature increases as it goes backward. For this reason, when a train is formed using a vehicle equipped with a power converter having a cooling blower and a vehicle equipped with a power converter without a blower, the driving force of the train is maximized when the train departs. In order to achieve this, it is desirable to refrain from operating the power converter until the train speed reaches a speed at which the power converter without blower can be cooled by running wind.
本発明は、上記問題にかんがみ、冷却用ブロアを有する電力用変換器を搭載した車両とブロアなしの電力用変換器を搭載した車両で編成された列車において、列車の起動時および減速時に、ブロアなし電力用変換器を保護する制御方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention relates to a train composed of a vehicle equipped with a power converter having a cooling blower and a vehicle equipped with a power converter without a blower. It is an object of the present invention to provide a control method for protecting a power converter.
上記課題を解決するために、本発明は、冷却用ブロアによらず走行風によって冷却されるブロアなし電力用変換器を搭載した複数の車両と冷却用ブロアにより冷却されるブロア付電力用変換器を搭載した複数の車両を含んで編成される鉄道車両用列車の電力用変換器の制御方法において、前記列車の先頭方向に位置する車両に搭載された前記ブロアなし電力用変換器の運転時間を後方に位置する車両に搭載された前記ブロアなし電力用変換器の運転時間より長くするように電力用変換器を制御する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a power converter with a blower cooled by a plurality of vehicles and a cooling blower equipped with a power converter without a blower that is cooled by traveling wind without using a cooling blower. In a method for controlling a power converter for a train for a railway vehicle that includes a plurality of vehicles equipped with a vehicle, the operation time of the power converter without a blower mounted on a vehicle located in the head direction of the train is determined. The power converter is controlled to be longer than the operation time of the blower-less power converter mounted on the vehicle located behind.
本発明は、上記電力用変換器の制御方法において、前記列車の発車時に前記前方に位置する車両に搭載された前記ブロアなし電力用変換器を前記後方に位置する車両に搭載された前記ブロアなし電力用変換器よりも先に起動させるように電力用変換器を制御する。 The present invention provides the method for controlling a power converter, wherein the blower-less power converter mounted on the vehicle located in front of the train at the time of departure of the train is not mounted on the vehicle positioned rearward. The power converter is controlled so as to be activated before the power converter.
本発明は、上記電力用変換器の制御方法において、前記後方に位置する車両に搭載された前記ブロアなし電力用変換器の運転時間が短いことによって発生する編成全体の電力用変換器の出力の不足を、ブロア付電力用変換器の出力を増大することによって補完するように電力用変換器を制御する。 According to the present invention, in the above power converter control method, the output of the power converter for the entire knitting generated when the operating time of the blowerless power converter mounted on the rear vehicle is short. The power converter is controlled to compensate for the shortage by increasing the output of the power converter with blower.
本発明は、上記電力用変換器の制御方法において、前記列車の減速時に前記後方に位置する車両に搭載された前記ブロアなし電力用変換器を前記前方に位置する車両に搭載された前記ブロアなし電力用変換器よりも先に減速動作を停止させるように電力用変換器を制御する。 The present invention provides the method for controlling a power converter, wherein the blower-less power converter mounted on the vehicle positioned rearward at the time of deceleration of the train is not mounted on the vehicle positioned forward. The power converter is controlled so that the deceleration operation is stopped before the power converter.
本発明は、上記電力用変換器の制御方法において、前記ブロアなし電力用変換器を前記ブロア付電力用変換器よりも先に減速動作を停止させるように電力用変換器を制御する。 In the method for controlling a power converter, the power converter is controlled such that the power converter without a blower stops a deceleration operation before the power converter with a blower.
本発明は、上記電力用変換器の制御方法において、前記鉄道車両用列車が冷却用ブロアを有する電力用変換器を搭載した車両を含んで編成され、前記列車の発車後の所定の列車速度になってから前記ブロアなし電力用変換器の運転を開始し、このときの編成全体の電力用変換器の出力の不足をブロア付電力用変換器の出力を増大することによって補完するように電力用変換器を制御する。 The present invention relates to the method for controlling an electric power converter, wherein the railway vehicle train is organized to include a vehicle equipped with an electric power converter having a cooling blower, and has a predetermined train speed after the train starts. After that, the operation of the power converter without a blower is started, and the shortage of the power converter output of the entire organization at this time is compensated by increasing the output of the power converter with a blower. Control the transducer.
本発明によれば、ブロアなし電力用変換器を搭載した車両を含んで編成される鉄道車両用列車において、所定の列車の加減速特性を保ちながらブロアなし電力用変換器の列車速度の低速時に落ちた冷却能力による劣化や破壊を防ぐことができる。 According to the present invention, in a railway vehicle train that includes a vehicle equipped with a power converter without a blower, while maintaining the acceleration / deceleration characteristics of a predetermined train, the train speed of the power converter without a blower is low. Deterioration and destruction due to the reduced cooling capacity can be prevented.
図を用いて本発明にかかる電力用変換器の制御方法の詳細を説明する。本発明の電力用変換器の制御方法が適用される列車の編成の例を、図1を用いて説明する。この例では、列車は、制御(付随)車19#1、電動車11#2、電動車11#3、電動車11#4、電動車12#5、電動車12#6、電動車11#7、電動車11#8、電動車11#9、制御(付随)車10#10で編成される。電動車11は冷却用ブロア付電力用変換器13Bを搭載した電動車であり、電動車12は冷却用ブロアなし電力用変換器13BLを搭載した電動車である。制御(付随)車10は、各電力用変換器11および電力用変換器12の駆動制御を行う制御部14を有している。
The details of the method for controlling the power converter according to the present invention will be described with reference to the drawings. An example of train organization to which the method for controlling a power converter of the present invention is applied will be described with reference to FIG. In this example, the train is a control (accompanying) car 19 # 1, an electric car 11 # 2, an electric car 11 # 3, an electric car 11 # 4, an
電力用変換器などの構成を示す図2を用いて、電力用変換器の構成の概要を説明する。電力用変換器13は、コンバータ131と平滑コンデンサ132と、インバータ133とから構成される。冷却用ブロア付電力用変換器13Bには、変換器を冷却する冷却用ブロア134が設けられ、ブロアなし電力用変換器13BLには、冷却用ブロアは設けられない。架線からの電力は、集電器15を経て変圧器16の一次巻線161に供給され、二次巻線162から各電力用変換器13へ供給され、コンバータ131で直流に変換され、平滑コンデンサ132で平滑された後、インバータ133で三相交流に変換されて、誘導電動機IMへ供給される。
The outline of the configuration of the power converter will be described with reference to FIG. 2 showing the configuration of the power converter and the like. The power converter 13 includes a
ブロアなし電力用変換器13BLは、前述のように列車の走行時によって生じる走行風によって冷却される。 The blowerless power converter 13BL is cooled by the traveling wind generated when the train travels as described above.
図3を用いて、本発明の電力用変換器の制御方法を説明する。図3(a)は本発明の制御方法を採用した場合の列車速度の時間変化を示し、図3(b)は編成全体の電力用変換器の出力の時間変化を示し、図3(c)は本発明の制御方法を採用しない場合の電力用変換器1台あたりの出力の時間変化を示し、図3(d)は本発明の制御方法を採用した場合の冷却用ブロア付電力用変換器13Bの1台あたりの出力の時間変化を示し、図3(e)は本発明の制御方法を採用した場合のブロアなし電力用変換器13BL#5の1台あたりの出力の時間変化を示し、図3(d)は本発明の制御方法を採用した場合のブロアなし電力用変換器13BL#6の1台あたりの出力の時間変化を示す図である。この例では、電力用変換器13BL#6が風下にあるとして説明する。 The control method of the power converter according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 (a) shows the time change of the train speed when the control method of the present invention is adopted, FIG. 3 (b) shows the time change of the output of the power converter for the entire train, and FIG. 3 (c) Shows the time change of the output per power converter when the control method of the present invention is not employed, and FIG. 3 (d) is a power converter with a cooling blower when the control method of the present invention is employed. FIG. 3 (e) shows the time change of the output per unit of the power converter 13BL # 5 without a blower when the control method of the present invention is adopted, FIG. 3 (d) is a diagram showing the time change of the output per one blowerless power converter 13BL # 6 when the control method of the present invention is adopted. In this example, description will be made assuming that the power converter 13BL # 6 is on the leeward side.
図3(a)に示すように、列車は、時刻Aから発車し、次第に速度を上げて時刻Eで惰行運転に移り、時刻Fで減速を開始し、時刻Iで停止する。このときの編成全体の電力用変換器の出力は、図3(b)に示すように時刻Aから時刻Eまでの力行運転時に出力が増大して速度が高くなって行き、惰行運転の後、時刻Fから時刻Iまでの減速時に回生動作が行われる。このときの各電力用変換器の一台あたりの出力は、本発明の制御方法が適用されないときには、全て図3(c)に示すように編成出力を等しく分担した形態になる。 As shown in FIG. 3A, the train departs from time A, gradually increases in speed, starts coasting at time E, starts decelerating at time F, and stops at time I. The output of the power converter for the entire knitting at this time increases as the output increases during power running from time A to time E as shown in FIG. A regenerative operation is performed during deceleration from time F to time I. When the control method of the present invention is not applied, the output per unit of each power converter at this time is in the form of equally sharing the knitting output as shown in FIG.
図3(c)のようなパターンでブロアなし電力用変換器13BLを運転すると、起動時や減速時の終盤には列車速度が低いことから十分な冷却が行われず、電力用変換器の劣化や破壊を引き起こす恐れがある。このような不都合を回避するために、本発明の電力用変換器の制御方法では、例えば、図3(a)および図3(e)に示すように、発車時にはブロアなし電力変換器13BL#5の運転を行わず、列車速度がVbとなった時点Bで運転を開始する。同様に、ブロアなし電力用変換器13BL#5より列車の進行方向の後方にあるブロアなし電力用変換器13BL#6は、列車速度Vcになる時点Cまで待機し時点Cから運転を開始する。この場合、編成全体では編成中の電力用変換器出力が不足するので、図3(a)および図3(d)に示すように、冷却用ブロア付電力用変換器13B#2〜#4、#7〜#9は、編成全体の出力不足分を各電力用変換器13Bに、例えば等しく分けて負担する。ブロアなし電力用変換器13BLが運転を開始すると、核冷却用ブロア付電力用変換器13Bは不足分を負担している分の出力を減少する。この場合、低速時には、各冷却用ブロア付電力用変換器13Bの出力に余裕があるので、編成全体の出力を十分維持することができる。
When the power converter 13BL without a blower is operated in a pattern as shown in FIG. 3C, the train speed is low at the start and at the end of deceleration, so that sufficient cooling is not performed, and the power converter deteriorates. May cause destruction. In order to avoid such inconvenience, in the power converter control method of the present invention, for example, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (e), the power converter 13BL # 5 without a blower at the time of departure is used. The operation is started at time B when the train speed becomes Vb. Similarly, the blowerless power converter 13BL # 6 located behind the non-blower power converter 13BL # 5 in the traveling direction of the train waits until a time point C at which the train speed Vc is reached, and starts operation from the time point C. In this case, since the power converter output during knitting is insufficient in the entire knitting, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (d),
同様に、列車の減速時には、各電力用変換器13は時点Fから回生動作を行うが、この場合も、列車速度が低くなると冷却効率が落ちるブロアなし電力用変換器13BLは、後方に位置する変換器13BL#6が列車速度Vg(時点G)で、その前方に位置する変換器13BL#5が列車速度Vh(時点H)でそれぞれ回生動作の運転を停止し、編成全体の電力用変換器出力の不足分を冷却用ブロア付電力用変換器13B#2〜#4、13#7〜#9が分担して負担することにより、十分な制動力を得ることができる。
Similarly, when the train decelerates, each power converter 13 performs a regenerative operation from time point F. Also in this case, the blower-free power converter 13BL whose cooling efficiency decreases as the train speed decreases is located rearward. The converter 13BL # 6 is at the train speed Vg (time point G), and the converter 13BL # 5 located in front of the converter 13BL # 6 stops the regenerative operation at the train speed Vh (time point H). Sufficient braking force can be obtained by sharing the output shortage by the
このようにして、冷却用ブロアを持たない電力用変換器13BLと冷却用ブロア付電力用変換器13Bとが混在して編成された列車において、列車の停車時や低速時にはブロアなし電力用変換器13BLの運転を停止し、編成全体の出力不足を冷却用ブロア付電力用変換器13Bで分担して負担することによって、編成出力を補償することができ、ブロアなし電力用変換器13BLを保護することができる。
In this way, in the train formed by mixing the power converter 13BL having no cooling blower and the
上記実施例で、ブロアなし電力用変換器13BLの運転開始時点や回生制動運転停止時点および駆動力ならびに運転条件などの運転パターンは、各々のブロアなし電力用変換器13BLを搭載した車両の列車の編成中の位置と列車の進行方向によって変更される。 In the above embodiment, the operation pattern such as the operation start time, the regenerative braking operation stop time, the driving force, and the operation conditions of the blowerless power converter 13BL is the same as that of the train of the vehicle equipped with each of the blowerless power converters 13BL. It changes depending on the position of the train and the traveling direction of the train.
電力用変換器13の運転パターンの変更は、先頭方向の車両に搭載された電力用変換器13の駆動力が、後方の車両に搭載された電力用変換器13の駆動力よりも大きくなるように設定される。さらに、粘着を考慮して駆動力を設定している列車においては、それによって定められる最適な駆動力と上記条件をマージして設定する。 The change of the driving pattern of the power converter 13 is such that the driving force of the power converter 13 mounted on the leading vehicle is greater than the driving force of the power converter 13 mounted on the rear vehicle. Set to Furthermore, in a train in which the driving force is set in consideration of adhesion, the optimum driving force determined by the above and the above conditions are merged and set.
本発明は、より先頭方向の車両に搭載されたブロアなし電力用変換器13BLの動作時間を後方にあるブロアなし電力用変換器13BLの動作時間より長くなるように、すなわち、起動動作開始速度および減速動作停止速度を前方の変換器13で低くなるように、設定する。 In the present invention, the operation time of the blowerless power converter 13BL mounted on the vehicle in the head direction is made longer than the operation time of the rear blowerless power converter 13BL, that is, the start operation start speed and The deceleration operation stop speed is set so as to be lowered by the front converter 13.
上記の実施例では、冷却用ブロアを持たない電力用変換器13BLと冷却用ブロア付電力用変換器13Bとが混在して編成された列車における場合について説明したが、冷却用ブロアを持たない電力用変換器13BLを搭載した車両でのみ列車を編成した場合には、冷却効率の高い先頭側の車両から順次起動動作を開始し、編成全体の出力不足を先頭側にあるブロアなし電力用変換器13BLで負担することによって、編成全体の出力不足を補完することができる。
In the above embodiment, the case where the train is formed by mixing the power converter 13BL without the cooling blower and the
10…制御(付随)車両、11…電動車両(冷却用ブロア付電力用変換器搭載)、12…電動車両(ブロアなし電力用変換器搭載)、13B…冷却用ブロア付電力用変換器、13BL…ブロアなし電力用変換器、131…コンバータ、14…制御装置、132…平滑コンデンサ、133…インバータ、134…冷却用ブロア、15…集電器、16…変圧器、161…一次巻線、162…二次巻線、
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記列車の先頭方向に位置する車両に搭載された前記ブロアなし電力用変換器の運転時間を後方に位置する車両に搭載された前記ブロアなし電力用変換器の運転時間より長くする
ことを特徴とする電力用変換器の制御方法。 A plurality of vehicles equipped with a power converter without a blower that is cooled by traveling wind regardless of a cooling blower and a plurality of vehicles equipped with a power converter with a blower cooled by a cooling blower are formed. In a method for controlling a power converter for a train for a rail vehicle,
The operation time of the blowerless power converter mounted on the vehicle located in the head direction of the train is longer than the operation time of the blowerless power converter mounted on the vehicle located rearward. To control the power converter.
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