JPH02114801A - 交流電気車制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は交流を電源とする電気車制御装置に関する。

〔従来の技術〕

最近、交流を電源とする電気車制御装置において、交流
をいったん直流に変換し、この直流を電源として可変周
波数の交流をつくり、交流電動機を駆動するシステムが
実用されている。

例えば文献ア７・ニー・ゲー・テレフンケン・プログレ
ス（１９７７）３第８８頁から第９６頁（ＡＥＧ−置Ｅ
ＦＵＮＫＥＮ　ＰＲＯＧＲＥＳＳ　（１９７７）　３　
　Ｐ　ｐ８８−９６）に、各種の実用例が示されている
。

すなわち、四象限変換器として知られている交直可逆変
換器を用いて、カ行および発電ブレーキを行う方式が開
示されている。発電ブレーキ時には、四象限変換器の交
流端子に抵抗器が接続される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のように四象限変換器を用いた発電ブレー
キ制御を行う交流電気車制御装置においては、四象限変
換器用に少なくとも４つのスイッチングアームを必要と
し、それに伴う周辺部品、スイッチング制御部を含める
と部品数が多く、かつ寸法・重量も大きくなる難点があ
った。

本発明は、部品点数が少なく、かつ小形・軽量な発電ブ
レーキ付交流電気車制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、−組のチョッパを力行時の電圧制御と、発電
ブレーキ時のブレーキ電流制御に共用したことを特徴と
する。

さらに、本発明の他の特徴は、交流電源投入時に必要な
中間回路コンデンサの充電電流制限機能と発電ブレーキ
時に必要な交流誘導電動機の初期励磁電源供給機能を有
する充電回路を設けたことにある。

〔作用〕

チョッパは力行時にダイオード整流器の直流端子をリア
クトルを介して短絡・開放し、短絡時にリアクトルに蓄
えられたエネルギーを開放時に直流中間回路コンデンサ
へ移す作用をする。一方、発電ブレーキ時には、前記チ
ョッパは発電ブレーキ抵抗と直列に接続され、中間回路
コンデンサに蓄えられた発電エネルギーを消費するよう
に作用する。

抵抗およびダイオードの直列回路よりなる充電回路は、
ダイオード整流器の出力で中間回路コンデンサを充電す
るように配置され、交流電源投入時の充電電流を制限す
るとともに、発電ブレーキ始動時においては、直流中間
回路コンデンサの電荷を確保して、交流誘導電動機の発
電ブレーキの始動を確実にならしめる作用をする。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。

第１図において、１はパンタグラフ、２は電源スィッチ
、３は変圧器、４は交流リアクトル、５はダイオード整
流器、６は直流リアクトル、７は切替スイッチ、８は充
電抵抗、９は充電ダイオード、１０は直流中間回路コン
デンサ、１１はチョッパ、１２は逆流阻止ダイオード、
１３はインバータ、１４は交流誘導電動機、１５は発電
ブレーキ抵抗である。

以下、本発明の実施例の動作を説明する。交流電源投入
前は、切替スイッチ７は接点す側に接続されている。こ
の状態で電源スィッチ２が投入されると、整流器５から
充電抵抗８．ダイオード９を介してコンデンサ１０が充
電される。この時、抵抗８の作用によりコンデンサ１０
は非振動的にゆるやかに充電されるので、整流器５に過
大電流が流れたり、コンデンサ１ｏに過大な電圧が発生
することはない。

コンデンサ１０の充電が終了した後、切替スイッチ７は
接点ａに接続され、カ行回路が形成される。チョッパ１
１のオン・オフ動作が始まるまでは、コンデンサ１０は
変圧器３の２次電圧の波高値に充電されているが、チョ
ッパ１１を動作させることにより、２次電圧波高値より
高いレベルに昇圧される。チョッパ１１がオン状態にな
ると、＝４ 変圧器３の２次側が交流リアクトル４．整流器５゜直流
リアクトル６を介して短絡され、リアクトル４および６
に電磁エネルギーが蓄えられる。チョッパ１１がオフさ
れると、これらの電磁エネルギーがダイオード１２を介
してコンデンサ１０へ注入され、コンデンサ１０の電圧
が上昇する。ダイオード１２はチョッパ１１がオンの時
、コンデンサ１０からの逆流を阻止する。

第２図に力行時の制御系の実施例を示す。力行時には、
第２図の電圧制御装置１６により、コンデンサ１０の電
圧すを電圧パターンａによって指示された所定の値、（
例えば一定値）に保つように、チョッパ１１の通流率Ｃ
が制御される。

インバータ１３は、コンデンサ１０の直流中間回路電圧
を電源として、交流誘導電動機１４に可変電圧可変周波
数の交流電圧を供給する。

次に発電ブレーキ時には切替スイッチ７は接点すに接続
される。この状態では、抵抗８．ダイオード９を通じて
、コンデンサ１０の電圧は確保されているので、交流誘
導電動機１４の励磁電力を供給することができ、発電ブ
レーキは確実に始動する。

交流誘導電動機１４の発電エネルギーは、インバータ１
３を介してコンデンサ１０を充電する。

チョッパ１１がオンされると、コンデンサ１０の電荷は
抵抗１５に流れエネルギーが消費される。

チョッパ１１がオフされると、抵抗１５の内部インダク
タンスに蓄積されたエネルギーがダイオード１２を介し
て還流するとともに、コンデンサ１０には発電エネルギ
ーが再び蓄積される。

第３図は発電ブレーキ制御系の一実施例を示す。

交流誘導電動機１４の電圧ｅ９周波数ｆ、電流ｇを電気
ブレーキ力演算部１７に入力して、電気ブレーキ力ｈを
演算する。発電ブレーキ制御装置１８により、ブレーキ
力ｈがブレーキカバターンｄに一致するように、チョッ
パ１１の通流率ｉを制御する。

チョッパ１１の動作周波数は交流電源の周波数より充分
大きく選ぶほど、直流中間回路の電圧制御精度が向上で
きるほか、リアクトル４，６のインダタンスおよびコン
デンサ１０のキャパシタンスが小さくできるので、小形
、軽量化に有効である。しかし、チョッパ１１のスイッ
チング周波数には自から限界があるので、大容量機にな
る程周波数をあまり高く選定できない傾向となる。チョ
ッピング周波数が電源周波数に比べて、あまり高く選べ
ない場合には、変圧器の直流偏磁をさけるために、チョ
ッピング周波数を電源半周期の周波数の整流倍にして、
同期制御することが望ましい。

第１図の実施例では、交流リアク１−ル４および直流リ
アクトル６の両方を使うものを示したが、必すしも両方
必要ではなく、いずれか一方でもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、−組のチョッパで交流電気車のカ行お
よび発電ブレーキの制御が可能となるので、小形、軽量
の電気車制御装置が提供できる。

さらに、−組の中間回路コンデンサの充電回路により、
充流電流の投入および発電ブレーキの始動が可能となる
ので、小形、軽量の電気車制御袋置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す交流電気車制御装置の
主回路構成図、第２図はその力行時の制御系図、第３図
は同じく発電ブレーキ時の制御系を示す図である。 ３・・・変圧器、５・・・ダイオード整流器、６・・・
直流リアクトル、７　力行回生切替スイッチ、１０・・
直流中間回路コンデンサ、１１・・・チョッパ、１３　
・インバータ、１４・・・交流電動機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、変圧器、該変圧器の２次電圧を整流するダイオード
   整流器、力行時に該整流器の直流出力側をリアクトルを
   介して短絡・開放するチョッパ、該チョッパと並列に接
   続された直流中間回路コンデンサ、該コンデンサの直流
   電圧を交流に変換して交流電動機を駆動するインバータ
   を備え、発電ブレーキ時には前記チョッパを発電ブレー
   キ抵抗と直列に接続した回路を前記直流中間回路コンデ
   ンサと並列に接続したことを特徴とする交流電気車制御
   装置。 ２、ダイオード整流器の直流出力端子から少なくとも抵
   抗およびダイオードを含む充電回路により直流中間回路
   コンデンサを充電するように構成したことを特徴とする
   請求項１記載の交流電気車制御装置。 ３、チョッパ動作周波数を交流電源半周期の周波数の整
   数倍にしたことを特徴とする請求項１記載の交流電気車
   制御装置。