JPH02136031A - 主電動機制御装置の過電圧抑制回路 - 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〕 本発明は電気車の主電動機を回転制御する主電動機制御
装置の過電圧抑制回路に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は例えば１９８５年１１月に開催された第２２回
［鉄道におけるサイバネティクス利用国内シンポジウム
論文集」に示された従来の主電動機制御装置の過電圧抑
制回路を設けている電気車の主要回路図である。架線Ｗ
に接触しているパンタグラフ１は断流器２ａ、２ｂを介
して高速遮断器３の一側端子と接続されており、その他
側端子は断流器２ｃとフィルタリアクトル６との直列回
路を介して主電動機制御装置１３の一側入力端子１３ａ
と接続されている。前記高速遮断器３及び断流器２ｃに
は、限流抵抗器４及び５が各別に並列接続されている。

主電動機制御装置１３の一側入力端子１３ａと他側入力
端子１３ｂとの間には、過電圧抑制回路たる過電圧抑制
抵抗器７と、アノードを過電圧抑制抵抗Ｈ７と接続して
いる過電圧抑制用の制御整流素子９との直列回路が介装
されている。制御整流素子９には電圧検出用直列抵抗１
１と電圧検出器１２の入力側との直列回路を並列接続し
ていて、電圧検出器１２の出力をゲート制御装置１５へ
入力している。ゲート制御Ｉ■装置１５のゲート信号は
、前記制御整流素子９のゲート及び前記主電動機制御装
置１３へ与えられており、夫々を導通制御するようにな
っている。

また、主電動機制御装置１３の−、他側入力端子１３ａ
、　１３ｂ間にはフィルタコンデンサ１０が介装されて
おり、その出力端子１３ｃは主電動機たる４台の３相誘
導電動機１４，１４．１４．１４と共通接続されている
。また前記ゲート制御装置１５は、断流器２ａ１２ｂ１
２ｃ及び高速遮断器３を開閉制御するようになっている
。

この電気車の主要回路においては、断流器２ａ、２ｂ２
ｃ及び高速遮断器３を閉路すると、パンタグラフ１を介
して架線Ｗの電圧がフィルコンデンサ１０に課電されて
、フィルタコンデンサ１０が充電され主電動機制御装置
１３の直流電源となる。

この直流電源の電圧はゲート制御装置１５が出力するゲ
ート信号により導通制御された主電動機制御装置１３の
スイッチング動作により３相の可変電圧・周波数の３相
交流電圧に変換されて、それにより３相誘導電動機１４
．１４．１４．１４が速度制御されて電気車が走行運転
状態になる。ところで電気車が回生制動運転状態になっ
た場合は３相誘導電動［１４，１４，１４，１４はとも
に発電機となって３相交流電力を発生し、主電動機制御
装置１３によって直流電力がフィルタコンデンサ１０か
らなる直流電源へ帰還するが、直流電源側に別の負荷が
存在しないために、その帰還されたエネルギーが吸収さ
れず、直流電圧が上昇する。このような直流電圧の上昇
または制御回路等の異常動作等により直流電源の電圧が
過電圧状態になった場合には、電圧検出器１２がその電
圧を検出してゲート制御装置１５が動作し、過電圧抑制
用の制御整流素子９が導通して、過電圧抑制抵抗器７に
電流を流して過電圧のエネルギーを吸収させて過電圧が
抑制される。また、主電動機制御装置１３の動作を停止
させている。なお、一般には断流器２ａ、２ｂ、２ｃを
ともに開路してパンタグラフ１とフィルタコンデンサｌ
Ｏからなる直流電源とを切り離すようにしている。

〔発明が解決しようとする課題］ 前述したように、電気車が回生制動運転されて、過電圧
が発生したときは、過電圧抑制用の制御整流素子を導通
させるか、あるいは断流器を開路してパンタグラフから
の受電を遮断するとともに、主電動機制御装置の動作を
停止させるが、３相誘導電動機の残留起電力により直流
電源に帰還した回生電圧によって電流が制御整流素子を
流れ続けて、制御整流素子は導通状態を継続することに
なる。そのため、電気車を走行運転にすべく再び断流器
を閉じて架線Ｗの電圧を主電動機制御装置に課電すると
、パンタグラフからの電流が過電圧抑制抵抗器及び制御
整流素子を通って流れ続けて、熱容量の小さい過電圧抑
制抵抗器が焼損する虞れがあるという問題がある。それ
により過電圧抑制抵抗器の熱容量を太き（することも考
えられるが、そうすると過電圧抑制抵抗器が大型化して
高価になり、しかも電力損失が増加するという問題があ
る。

本発明は斯かる問題に鑑み、回生制動運転時の３相誘導
電動機の残留起電力により過電圧抑制用の制御整流素子
が導通状態を継続し続けることがない主電動機制御装置
の過電圧抑制回路を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に斯かる主電動機制御装置の過電圧防止回路は、
主電動機制御装置の入力端子間に介装している過電圧抑
制抵抗器と制御整流素子との直列回路に、非直線抵抗素
子を直列接続する。

〔作用〕

制御整流素子が導通すると過電圧抑制抵抗器に電流が流
れて過電圧が抑制される。非直接抵抗素子は主電動機の
残留起電力が非直線抵抗素子の最大電圧降下以下になる
と制御整流素子の電流を遮断する。

これにより残留起電力により制御整流素子に電？丸がン
衆れ続けない。

〔実施例］ 以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。

第１図は本発明に係る主電動機制御装置の過電圧抑制回
路を適用した電気車の主回路図である。架線Ｗに接触し
ているパンタグラフ１は断流器２ａ、２ｂを介して高速
遮断器３の一側端子と接続されており、その他側端子は
断流器２Ｃとフィルタリアクトル６との直列回路を介し
て主電動機制御装置１３の一側入力端子１３ａと接続さ
れている。

前記高速遮断器３及び断流器２ｃには、限流抵抗器４及
び５を各別に並列接続している。主電動機制御装置１３
の一例入力端子１３ａと他側入力端子１３ｂとの間には
、過電圧抑制回路たる過電圧抑制抵抗器７と、非直線抵
抗素子８と過電圧抑制用の制御整流素子９との直列回路
が介装されていて、非直線抵抗素子８の一端子は過電圧
抑制抵抗器７と、他端子は制御整流素子９のアノードと
接続されている。非直線抵抗素子８には例えば商品名が
ＺＮＲとして知られている酸化亜鉛非直線抵抗素子を用
いる。非直線抵抗素子８と制御整流素子９との直列回路
には、電圧検出用直列抵抗１１と電圧検出器１２の入力
側との直列回路が並列接続されていて、電圧検出器１２
の出力をゲート制御装置１５へ入力している。ゲート制
御装置１５が出力するゲート信号は前記制御整流素子９
のゲート及び前記主電動機制御装置１３へ与えられてい
る。また主電動機制御装置１３の−、他側入力端子１３
ａ、　１３ｂ間には直流電源の役目を果たすフィルタコ
ンデンサ１０が介装されており、主電動機制御装置１３
の出力端子１３ｃは主電動機たる４台の３相誘導電動機
１４，１４，１４．１４と共通に接続されている。そし
て前記ゲート制御装置１５は制御整流素子９及び主電動
機制御装置１３を導通制御し、また断流器２ａ、２ｂ、
２ｃ及び高速遮断器３を開閉制御するよう証なっている
。

このように構成した主電動機制御装置の過電圧抑制回路
を適用した電気車の主要回路においては、断流器２ａ、
　２ｂ、　２ｃ及び高速遮断器３を閉路すると、パンタ
グラフ１を介して架線Ｗの電圧がフィルタコンデンサ１
０に課電されて、フィルタコンデンサ１０が充電され主
電動機制御装置１３の直流電源となる。この直流電源の
電圧はゲート制御装置１５が出力するゲート信号により
導通制御された主電動機制御装置１３により３相の可変
電圧・可変周波数の３相交流電圧に変換されて、それに
より３相誘導電動機１４．１４．１４．１４が速度制御
されて電気車が走行する。

ところで、電気車が回生制動運転をしているときは３相
誘導電動機１４．１４．１４．１４はともに発電機とな
って３相交流電力を誘起し、主電動機制御装置１３を介
して直流電源側に帰還してフィルタコンデンサ１０を充
電することになる。それによりフィルタコンデンサ１０
の端子電圧が上昇し、その電圧は電圧検出器１２が検出
する。そして、電圧検出器１２が検出した電圧が、ゲー
ト制御装置１５において設定している過電圧設定値を超
えた場合には、過電圧抑制用の制御整流素子９にゲート
信号が与えられて制御整流素子９が導通し、過電圧抑制
抵抗器７に電流が流れて過電圧によるエネルギーが吸収
されフィルタコンデンサ１０の端子電圧が低下して過電
圧が抑制される。この動作と同時に主電動機制御装置１
３へ与えていたゲート信号を停止させて、３相誘導電動
機１４．１４．１４．１４は回生制動運転状態から惰行
運転状態へ移行する。

また、そのような動作と同時にゲート制御装置１５から
の指令により断流器２ａ、２ｂ、２ｃの図示しない励磁
コイルを消磁して、通常は約１００〜２００　ミリ秒経
過後に断流器２ａ、　２ｂ、　２ｃが開路する。

このようにしてフィルタコンデンサ１０の端子電圧が低
下するが、３相誘導電動機１４．１４．１４．１４は夫
々残留起電力を誘起しており、それによって直流電源側
へ残留起電力が帰還するので、過電圧抑制抵抗器７、非
直線抵抗素子８及び制御整流素子９に電流が流れ続ける
。そして、この残留起電力は３相誘導電動機１４．１４
．１４．１４の固有の時定数により次第に減衰していく
。そのようにして残留起電力が、第２図に示す非直線抵
抗素子８の電圧−電流特性に示している最大電圧降下子
■。、−Ｖ０以下になると非直線抵抗素子８は非導通に
なり、その電流を遮断するから制御整流素子９は非導通
状態を回復することになる。・それによって、再び断流
器２ａ、２ｂ、２ｃ及び高速遮断器３が閉路されてパン
タグラフ１を介して制御整流素子９に架線Ｗの電圧が課
電されても、過電圧によりゲート信号が与えられるまで
制御整流素子９は非導通状態を保持することになる。そ
して主電動機制御装置１３の過電圧を抑制した後に過電
圧抑制回路が遮断状態になる。

したがって、過電圧抑制抵抗器７には３相誘導電動機１
４．１４．１４．１４に残留起電力が発生している期間
中または回生制動運転から走行運転状態に切換えたとき
に電流が流れつづけることがなく、過電圧抑制抵抗器７
の熱容量の小型化と、その電力損失の低減とを図ること
ができる。

本実施例では主電動機たる３相誘導電動機を４台用いた
が、これは例示であってその台数を限定するものではな
い。また、過電圧抑制抵抗器と非直線抵抗素子と制御整
流素子とを直列接続する接続順序は本実施例に限定する
ものではない。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明は過電圧抑制抵抗器と制御整
流素子との直列回路に非直線抵抗素子を直列接続したの
で、発生した過電圧を速やかに抑制できるとともに、主
電動機の残留起電力により制御整流素子に電流が流れ続
けるのを阻止できる。

したがって、本発明によれば熱容量の小さい過電圧抑制
抵抗器を使用でき、しかも電力損失が少ない主電動機制
御装置の過電圧抑制回路を提供できる優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に斯かる主電動機制御装置の過電圧抑制
回路を適用した電気車の主回路図、第２図は非直線抵抗
素子の電圧−電流特性図、第３図は従来の主電動機制御
装置の過電圧抑制回路を設けている電気車の主回路図で
ある。 ■・・・パンタグラフ　　２ａ、２ｂ、２ｃ・・・Ｉ１
ｍｂ３・・・高速遮断器　７・・・過電圧抑制抵抗器８
・・・非直線抵抗素子　９・・・制御整流素子１２・・
・電圧検出器　１３・・・主電動機制御装置１４・・・
３相誘導電動機（主電動機）１５・・・ゲート制御装置 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気車の主電動機を、回転制御する主電動機制御
   装置の入力端子間に、過電圧抑制抵抗器と制御整流素子
   との直列回路を介装してなる過電圧抑制回路において、 前記直列回路に非直線抵抗素子を直列接続 してあることを特徴とする主電動機制御装置の過電圧抑
   制回路。