JPH0789709B2 - 交流電気車用停電検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は交流電気車に係り、特に架橋等から供給される
電力の停電を検知する停電検知装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

現在の新幹線電車などの交流電気車に採用されている電
力変換器は、自己消弧能力のないサイリスタやダイオー
ドで構成されている。これらの素子を用いた場合、回路
構成やサイリスタのゲート信号の制御方法を工夫する事
によって、直流電力から交流電力への逆変換すなわち電
力変換器の回生運転を行う事が可能である。しかしなが
ら、このような変換器では、交流側力率が悪いという問
題があった。

ところで、交流側力率の改善を目的として、ゲートター
ンオフサイリスタ（GTOサイリスタ）などの自己消弧素
子を用いた電力変換器を、交流電気車に採用しようとす
る動きが、最近活発になっている。

ところで、この電力変換器としてGTOなどを用いた場合
以下の問題が生じる。

電車にとって、パンタグラフと架線の離線による停電と
電車が変電所切換区分を通過する際の停電は避けられな
いものであるが、回生運転中に停電が生じた場合、変圧
器の二次側および一次側に高周波成分が多く含まれてい
る短形波状の電圧が発生する。この電圧によって交流側
に接続されている機器や変圧器自身の破壊や寿命の劣化
など非常に好ましくない結果を引き起こす恐れがあっ
た。

停電時にも変圧器巻線に電圧が生じるのは、電力変換器
が自己消弧素子を用いた自励式変換器であるため交流電
源が切り離されても回生運転動作が可能で、直流側電圧
値をピーク電圧値とする矩形波状の電圧が電力変換器の
交流側に発生するからである。

このような問題があるため、高力率が得られる自己消弧
素子を用いた電力変換器を交流電車に適用する場合、交
流電源の停電に対する何らかの対策が必要である。

変圧器二次側に不要な電圧を停電時に発生させないため
には、停電を検知し、変換器の運転を停止すれば良い。
したがって、交流電源の停電を検知する装置が必要であ
った。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情を考慮してなされたもので交流電源の
停電時に各機器の十分な保護を可能にする交流電気車用
停電検知装置の提供を目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するためになされた本発明は、交流電気
車を駆動するための交流電力を架線を介して取り込む手
段と、取り込まれた前記交流電力を決定する交流電流が
所定値以下になったことを判定して交流電圧の所定周期
毎に第１のパルス信号を出力する第１パルス信号出力手
段と、この第１パルス信号出力手段から出力された前記
第１のパルス信号に応じて前記周期より長いパルス幅を
有し、前記交流電力の停電検知信号とする第２のパルス
信号を出力する第２パルス信号出力手段と、この第２パ
ルス信号出力手段から出力された前記第２のパルス信号
に応じて前記交流電気車の運転を制御する制御装置とを
備えたことを特徴とする交流電気車用停電検知装置であ
る。

〔発明の実施例〕

以下、添付図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。

第１図乃至第３図に示す一実施例は、GTOサイリスタ等
の自己消弧素子等を用いる電力変換器を交流電気車に供
給される電力の停電時に停止させる装置に本発明を適用
したものである。

本実施例の構成は、交流電気車に供給される交流電力を
架線１に接触するパンタグラフ２と一次巻線とアース３
とで受電する一次側回路と、二次巻線６側には電力変換
器７を接続している変圧器４と、停電検知装置10に当該
する部分としては変圧器４の一次巻線５を流れる電流値
を示す信号I_Pを生成する計測用変成器等の電流検知器CT
と、信号I_Pと所定のしきい値SLとを比較して信号I_Pの絶
対値がしきい値SL以上になった場合、論理信号が“1"と
なるパルス信号P_Cを交流電圧の半周期毎に出力する第１
パルス信号出力手段であるコンパレータ８と、パルス信
号P_Cをクロック入力端子CKに入力しパルス信号P_Cが論理
“1"になった時から定められた期間論理“1"であるパル
ス幅を有する停電検知信号であるパルス信号P_Dを出力す
る第２パルス信号出力手段であるモノマルチバイブレー
タ９とこのモノマルチバイブレータ９の出力信号を停電
検知信号として電力変換器７の運転を制御する図示せぬ
制御装置とからなる。

このうち、コンパレータ８において設定されるしきい値
SLは信号I_PがI_P＝０かI_P≠０かを決定する基準値である
が、しきい値SLをSL≒０と設定すると、停電時に信号I_P
に重量するノイズによりコンパレータ８が誤動作をする
おそれがある。そこで第２図（ａ）に示すように、しき
い値SLは一次巻線５に印加時の交流電圧により一次巻線
に流れる最小の電流すなわち変圧器４の無負荷時の電流
である励自電流I_Lが検知可能なレベルに設定される。

またパルス信号P_Dのパルス幅T₂は第２図（ａ），（ｂ）
に示される様に交流電圧の半周期T₁より短かい場合すな
わちT₁＞T₂では、交流電力の停電中以外にパルス信号P_D
が論理“0"となるので、交流電圧の半周期T₁より長くな
るようにT₁＜T₂とする。

上記のように構成された本実施例の作用を以下に説明す
る。

正常時の交流電気車は、架線１よりパンタグラフ２を介
して、停電することなく交流電流を得て、この交流電流
を変圧器４の一次巻線５側に流している。そして、一次
巻線を流れる電流値は電流検知器CTによって検出され、
例えば電流検出器CTによって変圧器４の無負荷時に励磁
電流I_Lが検出された場合、信号I_Pは第２図（ａ）に示さ
れる様に交流電圧の半周期T₁毎にしきい値SLを越える。
信号I_Pがしきい値を越えると第２図（ｂ）に示される様
にコンパレータ８は論理“1"であるパルス信号P_Cを出力
する。すなわち、パルス信号P_Cは交流電力が停電するこ
となく供給される限り交流電力の半周期T₁毎に出力され
続ける。そして、パルス信号P_Cにより半周期T₁毎の論理
“1"の信号を入力するモノマルチバイブレータ９は論理
“1"のパルス信号P_Dを連続して出力する。したがって電
力変換器７は論理“1"のパルス信号P_Dを検知している場
合、制御装置によって動作を継続せしめられる。

次に、供給される交流電力が停電した場合の作用につい
て説明する。

供給電力に停電が発生すると第３図（ａ）に示される様
に信号I_Pが停電発生時刻t₁において“0"となりしきい値
SL以下となるため、同図（ｂ）に示す様にコンパレータ
８は停電発生時刻t₁以後パルス信号P_Cの出力を停止す
る。これにより、モノマルチバイブレータは同図（ｃ）
に示される様に最後にパルシ信号P_Cを入力した時点から
パルス幅T₂のパルス信号P_Dを出力した後はパルス信号P_D
の出力を停止する。したがって、論理“1"のパルス信号
P_Dが入力されなくなった電力変換器７の制御装置は、電
力変換器７の運転動作を停止させる。

以上、説明したように、本実施例によればGTOサイリス
タ等の自己消弧素子等を用いる電力変換器を備えた交流
電気車において、供給電力の停電時に変圧器の一次側お
よび二次側に生じる高周波成分を多く含む矩形波状の高
電圧による種々の不具合を解消することができる。ま
た、停電検知信号を用いて電気車の運転台等に停電を表
示させることで、運転士による停電時の特別な処置が可
能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、交流電気車に供給される電力の停電を
電流を用いて検出することにより、電力の停電によって
不具合の生じる各機器の動作を停止させることで、各機
器の十分な保護を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した一実施例の構成ブロック図、
第２図乃至第３図は同実施例の作用を説明するためのタ
イムチャートである。 １……架線、４……変圧器、５……一次巻線、 ６……二次巻線、７……電力変換器、 ８……コンパレータ、９……モノマルチバイブレータ 10……停電検知装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電気車を駆動するための交流電力を架
   線を介して取り込む手段と、 取り込まれた前記交流電力を決定する交流電流が所定値
   以下になったことを判定して交流電圧の所定周期毎に第
   １のパルス信号を出力する第１パルス信号出力手段と、 この第１パルス信号出力手段から出力された前記第１の
   パルス信号に応じて前記周期より長いパルス幅を有し、
   前記交流電力の停電検知信号とする第２のパルス信号を
   出力する第２パルス信号出力手段と、 この第２パルス信号出力手段から出力された前記第２の
   パルス信号に応じて前記交流電気車の運転を制御する制
   御装置と、 を備えたことを特徴とする交流電気車用停電検知装置。