JPH0368636B2

JPH0368636B2 -

Info

Publication number: JPH0368636B2
Application number: JP58076065A
Authority: JP
Inventors: Henrii Furantsu Junia Jeimuzu
Original assignee: EE II JII UESUCHINGUHAUSU TORANSUHOOTEESHON SHISUTEMUZU Inc
Current assignee: EE II JII UESUCHINGUHAUSU TORANSUHOOTEESHON SHISUTEMUZU Inc
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1983-04-28
Publication date: 1991-10-29
Also published as: US4471277A; JPS58198193A; CA1196679A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は直流モータ制御装置に関する。

たとえば、米国特許第3769556号及び第4284930
号明細書に開示されるように、モータに直列に接
続したサイリスタスイツチを有するチヨツパ装置
を用いて車両推進直流直列モータの速度を制御す
ることが当該技術分野において知られている。モ
ータの速度制御は、モータへ供給される電圧パル
スの幅を変えて、その結果モータへ供給される平
均電力によりその動作速度を決定することにより
実現される。充電キヤパシタを有する転流回路
は、導通状態にあるサイリスタの両端にバイアス
電圧を加えてそのサイリスタの導通を転流するた
めに用いられてきた。推進モータは、乗客用の車
両が軌道に沿つて推進または加速される際はモー
タモードで、その車両が停止または減速されつつ
あるときは制動モードで動作する。

″ウエスチングハウス・エンジニア″の1973年３
月号の第34ないし41頁の論文に記載されるよう
に、モータ電機子に加わる平均電圧は、チヨツパ
のON時間に対するOFF時間の率を調節してその
結果得られる平均モータ電機子電流により軌道に
沿つて移動させるためのモータトルクを決定する
ことにより制御される。

モータモード、すなわちパワーモードでは、車
両のモータは、電機子電流がチヨツパがONのと
きはそのチヨツパと、モータとそして大地を介し
て供給されるように直流電圧源に接続される。チ
ヨツパがOFFになると、モータリアクトルに蓄
えられたエネルギとモータ界磁巻線のインダクタ
ンスにより、フリーウイーリング
（freewheeling）動作のダイオードを介してモー
タ回路に電流の流れが維持される。チヨツパが
ONの状態でモータ電流は増加するが、チヨツパ
がOFFの状態ではその電流はモータリアクトル
によりフリーウイーリング動作のダイオードを介
して電圧源内に強制的に流入させられる。

本発明の実施例において、少なくともひとつの
直列直流車両推進モータの電機子は、そのモータ
の電流を制御するためにチヨツパにより付勢され
る。電機子は、サイリスタスイツチとブリツジ接
続されてモータのパワー及び制動動作の各々に対
してその順方向及び逆方向の動作を選択的に実現
し、さらにサイリスタスイツチの全部に対してサ
イリスタ整流装置を選択的に動作させることによ
り前述したそれぞれの動作の間において必要なモ
ータ電流スイツチング特性の実現を可能にする。

本発明の一実施例によると、互いに直列に接続
された電機子及び界磁巻線を有し電圧源に接続さ
れてパワーモード及び制動モードのいずれかに選
択制御される直流モータの制御装置において、前
記電機子を介する第１の方向の電流の流れを許容
するよう接続した一対のサイリスタより成る第１
のサイリスタスイツチ手段、前記電機子を介する
第２の方向の電流の流れを許容するよう接続した
一対のサイリスタより成る第２のサイリスタスイ
ツチ手段、前記第１及び第２のサイリスタスイツ
チ手段の各サイリスタに結合されてそれらの導通
を選択的に停止する転流制御手段、前記第１及び
第２のサイリスタスイツチ手段の各サイリスタに
結合されかつ前記転流制御手段に結合された導通
制御手段より成り、前記導通制御手段は前記第１
及び第２のサイリスタスイツチ手段のうちの一方
の導通を前記転流制御手段による前記第１及び第
２のサイリスタスイツチ手段のうちの他方の導通
停止に関連して開始させることによりパワーモー
ド又は制動モードの一方の選択し、さらに前記導
通制御装置は前記他方のサイリスタスイツチ手段
の導通停止以前に前記一方のサイリスタスイツチ
手段の一つのサイリスタを導通させることにより
制動モード動作基準のため前記界磁巻線を付勢す
ることを特徴とする制御装置が提供される。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳
細に説明する。

第１図は、米国特許第4284930号明細書に記載
された従来型の直流モータ制御装置を示す。その
制御装置は、モータ電機子電流逆転回路を有し、
また直流電圧源１０から直流モータ電機子負荷１
２へ送られる平均電流を決定するように動作し、
さらに反復的にONとOFF状態で動作してモータ
電機子負荷１２へ加えられる電圧をさい断し調整
する直列の主サイリスタスイツチ装置１４を有す
る。この電圧制御は、主サイリスタ１４が導通す
るON時間とOFF時間の間の関係を変化すること
により行ない、モータ１２の速度制御を実現す
る。モータ電機子１２の速度を減少するには、電
機子電圧を減少し、モータ電機子の速度を増加さ
せるには、電機子電圧を増加させる。典型的な牽
引モータとともに用いる電圧源１０は、中央発電
所からの600ボルト電源のような比較的一定の直
流電圧源を用いてもよい。当該技術分野でよく知
られているように、主サイリスタスイツチ１４
は、Ｐ信号エフオートリクエスト入力１７に応答
して普通の導通制御装置１６によりゲートONさ
れ、続いて転流サイリスタ１９とキヤパシタ２１
により転流されて導通を停止し、モータ電機子１
２の両端に所望の平均電圧を提供してモータ速度
を決定する。主サイリスタスイツチ１４が導通す
るごとに、モータ電機子１２とモータリアクトル
１８の両端の電圧は電圧源１０の電圧レベルまで
上昇する。主サイリスタ１４がブロツクするごと
に、モータ電機子１２とモータリアクトル１８の
両端の電圧はゼロになり、モータ１２は平均モー
タ電圧に応動する。主サイリスタスイツチ１４が
長い時間導通すると、平均モータ電圧は上昇する
が、もし主サイリスタスイツチ１４が長い時間ブ
ロツク状態にあると、平均モータ電圧が下降す
る。モータ電流は、サイリスタスイツチ１４が導
通するごとに上昇し、主サイリスタスイツチ１４
がブロツクするごとに減少する。平均モータ電流
は、モータ１２のトルクに比例する。フリーウイ
ーリング（freewheeling）動作するダイオード２
０は、主サイリスタスイツチ１４がブロツクし導
通を停止したあともモータ回路のインダクタンス
によりモータ電流がひき続き流れるのを許容す
る。

パワーサイリスタスイツチ２２は、モータ回路
がパワーモードで、モータ電機子１２に結合した
車両の推進が所望されるとき導通状態にされる。
パワーダイオード２４とモータ界磁巻線２６は、
パワーサイリスタスイツチ２２、帰還導体、電圧
源１０及び主サイリスタスイツチ１４より成るパ
ワーモード回路に接続される。制動サイリスタス
イツチ３０は、モータ回路の制動モード動作が所
望されるとき導通状態にされる。発電制動動作が
所望されるとき、制動抵抗３２，３４及び３６の
うちのひとつまたは２以上のものを制動ダイオー
ド３８を含む制動回路に含ましめる。周知の転流
回路４０は、モータ回路の制動モード動作におい
て制動電流がモータ電機子１２を介して流れるこ
とが所望されるとき、パワーサイリスタスイツチ
２２の導通を停止させるように動作する。パワー
モード及び制動モードの各々において所望される
順転及び逆転の間のモータ電機子１２の動作の変
化は、周知の機械的逆転スイツチ装置４２によつ
て実現され、そのスイツチ４４及び４６の各々は
この目的のためにもうひとつの位置へ切換えられ
る。

主サイリスタスイツチ１４がブロツク状態にあ
る制動モードでは、電流は、電圧源１０、フリー
ウイーリング動作のダイオード２０、モータリア
クトル１８、モータ界磁巻線２６、制動サイリス
タ３０、モータ電機子１２及び抵抗３２，３４及
び３６のうち短絡されていないものを含む回路と
制動ダイオード３８を介して流れ、電圧源１０内
へ電力を回生させる。

第１図に示すモータ制御回路に関連して、パワ
ーサイリスタ２２が導通するパワーモードから制
動サイリスタ３０が導通する制動モードへの動作
モードの変化が要求されているとき、制動サイリ
スタ３０はパワーサイリスタ２２がブロツクされ
る前に導通状態にすることができ、これによりパ
ワーサイリスタ２２及び制動サイリスタ３０の両
方が同時に導通して、電圧源１０から導通制御の
主サイリスタ１４、モートリアクトル１８、界磁
巻線２６、制動サイリスタ３０、パワーサイリス
タ２２、及び大地帰還導体２８を介して電圧源１
０へ帰る所望の電流路が提供され、モータリアク
トル１８及びモータ界磁巻線２６を介する所定の
及び制御される電流の通路が形成される。

特に車両の運転速度が低い場合にモータを所望
の態様で制御するためには、パワートランジスタ
２２に強制転流回路４０を設ける。制動サイリス
タ３０及びパワーサイリスタ２２の両方をパワー
モードから制動モードへの変換時に導通状態にす
ると、転流回路４０は、所望のときに動作してパ
ワーサイリスタ２２の導通を停止させる。その結
果、モータリアクトル１８のインダクタンスと界
磁巻線２６を介する電流はひき続いてモータ電機
子１２を介する制動電流として流れ、パワーモー
ドから制動モードへ非常に迅速に変換が行なわれ
る。転流回路４０を設けたため、非常に低い車両
速度で制動モード動作が実現出来、従来型の制御
装置の場合よりもずつと低い速度で制動電流が確
実に上昇しモータ回路の電流が低くなる。さら
に、主サイリスタ１４は、バワーサイリスタ２２
が転流されてモータ１２に対する少なくとも最初
の制動動作を確立する前に、界磁巻線２６を介す
るこの電流の所望の大きさを決定することができ
る。

第２図は、推進モータの順転及び逆転動作を可
能にする接触器スイツチを含む従来型のトロリー
バス用モータ制御装置を示す。ラインスイツチ５
０が閉じかつ制動接触器５２及び５４が開放され
た状態で、モータ電機子５６は、パワーモード動
作のため、運転手が調整する速度制御用抵抗５
８、界磁巻線６０、順方向のパワーモードでは閉
じたコンタクトF₁及びF₂を介して、あるいは逆
方向のパワーモードでは閉じた接点R₁及びR₂を
介して大地への接続部６２へ通じる回路により付
勢される。制動動作モードでは、ラインスイツチ
５０は開放状態にあり、接点５２は順方向制動動
作の場合は閉じられ、また接点５４は逆方向制動
動作の場合は閉じられている。

第２Ａ図は、上述の特許出願に開示された、順
転及び逆転動作を行なえる直流モータの従来型モ
ータ制御ブリツジ回路装置を示す。制御装置のチ
ヨツパ部分５０は、電圧源１０と共に動作する主
サイリスタスイツチ装置１４を有する。強制転流
サイリスタ１９と転流キヤパシタ２１は、主サイ
リスタ１４の導通を停止するように働く。チヨツ
パは、電機子１２、モータリアクトル１８及びモ
ータ界磁巻線２６より成るモータ回路へかかる電
圧を調整する。モータ制御回路は、制御サイリス
タ７０、制御サイリスタ７２、順方向パワーサイ
リスタ７４及び逆方向パワーサイリスタ７６より
成り、これらはモータ電機子１２にブリツジ接続
されている。順方向制動ダイオード７８と逆方向
制動ダイオード８０は、電機子１２のそれぞれの
側から制動抵抗３２，３４及び３６を介して電圧
源１０及び主サイリスタ１４との接続点８２へ接
続される。普通のよく知られた導通制御装置１６
は、モータ制御装置が所望の態様で動作するに必
要なようにそれぞれのサイリスタスイツチを点弧
する。モータ電機子１２の順方向パワー動作は、
順方向制御サイリスタ７０と順方向パワーサイリ
スタ７４を導通制御装置１６で導通させることに
より実現される。モータ電機子１２の逆方向パワ
ー動作は、逆方向制御サイリスタ７２と逆方向パ
ワーサイリスタ７４を導通制御装置１６で導通さ
せて実現する。モータ電機子１２の順方向制動動
作は、制御サイリスタ７２を導通制御装置１６で
導通させ、この電流を順方向制動ダイオード７
８、制動抵抗３２，３４及び３６を介して回路接
続部８２へ流すことにより実現する。モータ電機
子１２の逆方向制動動作は、制御サイリスタ７０
を導通制御装置１６で導通させ、この電流を逆方
向制動ダイオード８０、制動抵抗３２，３４及び
３６を介して回路接続部８２へ流すことにより実
現する。

制動動作について説明すると、電圧源１０への
電流の回生は、主サイリスタ１４がOFFの状態
にあるとき達成される。たとえば、発電制動及び
主サイリスタ１４がONにある順方向制動モード
では、制動電流は電機子１２からダイオード７８
及び制動抵抗３２，３４及び３６、主サイリスタ
１４、モータリアクトル１８、モータ界磁巻線２
６及び制御サイリスタ７２を介して流れる。主サ
イリスタ１４がOFFになると、制動電流はモー
タ電機子１２からダイオード７８、制動抵抗３
２，３４及び３６、電圧源１０、フリーウイーリ
ング動作のダイオード２０、モータリアクトル１
８、モータ界磁巻線２６、及び制御サイリスタ７
２を介して流れる。ダイオード７８と８０は、電
圧源１０からの電流が制動モータ回路内へフイー
ドバツクされるのを防止する。逆逆方向制動モー
ドは、制御サイリスタ７０がダイオード８０に関
連して導通するとき得られる。

第３図は、本発明の一実施例によるモータ制御
回路のひとつの動作態様を示す。制御回路のチヨ
ツパ部分は、電圧源１０と協働してモータ電機子
１２を流れる電流を制御する主サイリスタスイツ
チ１４、モータリアクトル１８、モータ界磁巻線
２６、フリーウイーリング動作のダイオード２
０、整流サイリスタ１９及び整流シヤパシタ２１
より成る。モータ制御回路は、順方向制御サイリ
スタ７０、逆方向制御サイリスタ７２、順方向パ
ワーサイリスタ７４及び逆方向パワーサイリスタ
７６より成り、これらはモータ電機子１２とブリ
ツジ接続されている。順方向制動ダイオード７８
と逆方向制動ダイオード８０は、電機子１２のそ
れぞれの側から制動抵抗３２，３４及び３６を介
して電圧源１０及び主サイリスタ１４との接続点
８２へ接続される。普通のよく知られた導通制御
装置１６は、それぞれのサイリスタを必要に応じ
て点弧してモータ制御装置が所望のように動作す
るように設けられる。普通のそしてよく知られた
転流回路４０はブリツジ接続回路の両端に接続さ
れて、所望のときすべてのサイリスタ７０，７
２，７４及び７６の導通を停止させる。

第３図において矢印８４で示す電流の流れ方向
は、モータ電機子１２の順方向パワー動作のとき
のものであり、順方向制御サイリスタ７０と順方
向パワーサイリスタ７４は導通制御装置１６によ
り導通状態にされている。

第４図において矢印８６はモータ電機子１２の
逆方向パワー動作のときの電流の流れを示すもの
であり、逆方向制御サイリスタ７２及び逆方向パ
ワーサイリスタ７６は導通制御装置１６により導
通状態にされている。

第５図において矢印８８はモータ電機子１２の
順方向制動動作時の電流の流れ方向を示すもので
あり、制御サイリスタ７２は導通制御装置１６に
より導通状態にされ、順方向制動ダイオード７８
は導通して制動抵抗３２，３４及び３６を介して
回路接続部８２へ電流を流す。

第６図において、矢印９０はモータ電機子１２
の逆方向制動動作時の電流の流れを示すものであ
り、制御サイリスタ７０は導通制御回路１６によ
り導通状態にされ、逆方向制動ダイオード８０は
導通して電流が制動抵抗３２，３４及び３６を介
して回路接続部８２へ流れる。

第７図は、所望の如くそれぞれの動作モードを
実現するため導通制御装置１６により導通せしめ
られるサイリスタスイツチ７０，７２，７４及び
７６の所望の制動動作を説明する動作チヤートを
示す。サイリスタスイツチ７０，７２，７４及び
７６の各々を転流するため転流回路４０を作動し
たあと、導通制御回路１６は第７図に示す如くサ
イリスタスイツチを選択的に点弧してモータ電機
子１２の所望の動作を実現する。サイリスタスイ
ツチ７０及び７４を点弧すると、第３図に示すよ
うにモータ電機子１２の順方向パワー動作が実現
される。サイリスタスイツチ７２及び７６を点弧
すると、第４図に示すようにモータ電機子１２の
逆方向パワー動作が実現される。サイリスタスイ
ツチ７２を点弧すると、第５図に示すようにモー
タ電機子１２の順方向制動動作が実現される。サ
イリスタスイツチ７０を点弧すると、第６図に示
すようにモータ電機子１２の逆方向制動動作が実
現される。

第５及び第６図に示すモータ回路によると、モ
ータ電機子１２の制動動作時電圧源１０へのモー
タ電流の回生が可能となる。かくして、順方向及
び逆方向の車両動作モードの各々においてモータ
回路の全パワー及び全制動動作が実現される。

制動動作について説明すると、電圧源１０への
電流の回生は、主サイリスタ１４がOFFのとき
実現される。たとえば、主サイリスタ１４がON
の状態で、第５図に示す順方向制御モードの場
合、制動電流は電機子１２から制動抵抗３２，３
４及び３６、主サイリスタ１４、モータリアクト
ル１８、モータ界磁巻線２６及び順方向制御サイ
リスタ７２を介して流れる。主サイリスタスイツ
イ１４がOFFのとき、制動電流はモータ電機子
１２から制動抵抗３２，３４及び３６、電圧源１
０、フリーウイーリング動作のダイオード２０、
モータリアクトル１８、モータ界磁巻線２６及び
順方向制御サイリスタ７２を介して流れる。ダイ
オード７８及び８０は、電圧源１０からの電流が
制動モータ回路内へフイードバツクされるのを防
止する。

第８図は、本発明の一実施例による電機子１２
を有する直流モータのブリツジ制御回路を示し、
その回路はサイリスタスイツチ７０，７２，７４
及び７６の各々について転流回路を有する。よく
知られた導通制御装置１６は、順方向パワー動作
実現のためサイリスタスイツチ７０及び７４のよ
うな所望のサイリスタスイツチの導通を、また順
方向制動動作をダイオード７８を介して実現する
ためサイリスタスイツチ７２の、さらに逆方向パ
ワー動作を実現するためにサイリスタスイツチ７
２及び７６の、さらに逆方向制動動作をダイオー
ド８０を介して実現するためサイリスタスイツチ
７０の導通を、選択的に制御するゲート信号を発
生する。転流回路１００は、制御サイリスタスイ
ツチ７０の両端に接続されて所望のときサイリス
タスイツチ７０の導通を停止する。転流回路１０
２は、制御サイリスタ７２の両端に接続されて所
望のときサイリスタスイツチ７２の導通を停止す
る。転流回路１０４は、サイリスタスイツチ７４
の両端に接続されて所望のとき順方向パワーサイ
リスタスイツチ７４の導通を停止する。転流回路
１０６は、逆方向パワーサイリスタスイツチ７６
の両端に接続されて所望のときサイリスタスイツ
チ７６の導通を停止する。転流回路１００，１０
２，１０４及び１０６の各々は第１図に示すサイ
リスタスイツチ１９及びキヤパシタ２１のような
転流サイリスタスイツチと充電キヤパシタを有す
ることができる。

第９図は、ブリツジ回路１１２の両端に接続し
た単一転流回路１１０を示し、転流回路１１０の
正の端子１１４は接地導体２８に接続され、転流
回路１１２の負の端子１１６は制動ダイオード７
８及び８０の共通接続点１２０から第１の制動抵
抗３２との接続点１２２へ延びる導体１１８へ接
続される。電流制御ダイオード１２４は、ブリツ
ジ回路１１２の接続点１２６と転流回路１１０の
負の端子に接続されて、電機子１２のリアクタン
スにより生じるブリツジ回路１１２の迷走電流に
関して４つのサイリスタ装置７０，７２，７４及
び７６のすべてが所望の転流によりOFFに確実
になされるようにする。

第１０図は、本発明の一実施例に従つて第４図
に示す直流推進モータ回路を制御するためのサイ
リスタスイツチ導通ゲート制御信号と転流回路制
御信号との間の動作関係を示す。時間T₁におい
て、サイリスタスイツチ７０と７４は、主サイリ
スタスイツチ１４により制御されるように、また
曲線１３０及び１３２によつて示されるように順
方向パワーモードでモータ電機子に電流を流すよ
うに示されている。時間T₂において、順方向パ
ワーモードから順方向制動モードへ変換する準備
として、サイリスタ７２は曲線１３４に示すよう
にゲートONされ、これはモータ界磁巻線２６を
介する前の電流の流れが小さすぎる場合にモータ
界磁巻線２６の知られたそして所望の付勢を確実
にするようになされる。転流パルス１３６は、す
べてのサイリスタスイツチ７０，７２，７４及び
７６の導通を停止させるために時間T₃で与えら
れる。転流パルス１３６の発生時、サイリスタス
イツチ７０及び７４のゲートONは停止するが、
サイリスタスイツチ７２のゲートONは継続し、
そのため転流パルス１３６の終期においてサイリ
スタスイツチ７２はひき続き導通し、サイリスタ
スイツチ７４及び７６はもはや導通せず、モータ
の動作は順方向制動モードへ変移する。所望の強
制機能は、すでにモータリアクトル１８及びモー
タ界磁巻線２６を流れる電流の所望のレベルによ
り決定される。その理由は、もしチヨツパ１４が
順方向制動モードへの変移以前にOFFになつて
いる場合、モータ界磁巻線２６には磁束は殆んど
ないはずであり、時間周期T₂乃至T₃の間サイリ
スタ７２が、導通せず順方向制動モードへ変移す
ることにより問題がでてくるからである。主チヨ
ツパ１４はモータ電流源として機能しているた
め、それをモータ界磁巻線２６の電流が順方向パ
ワーサイリスタ７４がOFFになる前において所
望のレベルまで制御するようで用いることがで
き、これによりダイオード７８及び制動抵抗回路
を介する電流が強制的に流される。順方向制動モ
ードから順方向パワーモードへ、特に高速度順方
向制動モードから順方向パワーモードへ戻ること
が所望される場合、導通制御装置１６の動作によ
りサイリスタスイツチ７０及び７４を時間T₄で
ゲートONして転流回路１１０からすべてのサイ
リスタスイツチ７０，７２，７４及び７６へ転流
パルス１３８を与えることが所望される。転流パ
ルス１３８が停止すると、サイリスタスイツチ７
０及び７４は曲線１３０及び１３２に示す如く導
通を開始する。

サイリスタ７０，７２，７４及び７６へすべて
転流パルス１３８が加えられない高速度制動動作
から、モータの制動電流は所望のパワー動作への
所望の変移を行うのに充分に急速に消滅しないか
もしれない。もし順方向パワーコントロールサイ
リスタ７０及び７４がサイリスタ７２がOFFに
なる前にONになると、適当な電流制御抵抗がな
いと界磁巻線２６は不都合に励起され得ることに
なる。

第４図に示すモータ制御回路の制動からパワー
及びパワーから制動への所望の変移動作がすべて
のモータ速度及び実際的なすべての電流レベルで
確実に行なわれるようにするために、導通制御装
置１６による転流回路１１０の作動が本発明の実
施例に従つて第１０図に示すように所望される。

乗客の乗り心地の改善及び安全のために順方向
パワー動作と逆方向パワー動作の間をいづれの方
向にも変移することが必要な場合、タコメータ１
０９をモータ電機子１２に結合してモータ速度が
実質的に零の時を感知し、また電流センサー１１
１をモータ電機子１２の回路に設けて導通制御装
置１６により順方向パワー動作と逆方向パワー動
作の間の変移が起こる前に電機子電流が実質的に
零になる時を感知することが望まれる。この目的
のために、転流パルス１４０は時間T₅でサイリ
スタ７０，７２，７４及び７６のすべてに加えて
電機子１２から電流をとり除くことができる。

逆方向パワー動作が所望される場合、時間T₆
でゲートパルスはサイリスタスイツチ７２及び７
６を曲線１３４及び１３５で示すごとくONにす
る。時間T₇において、逆方向パワーモードから
逆方向制動モードへの変移の準備のために、サイ
リスタ７０は曲線１３０に示すごとくゲートON
される。これにより、モート界磁巻線２６を以前
流れていた電流にかゝわらずモータ界磁巻線２６
が付勢される。

転流パルス１４２は、すべてのサイリスタスイ
ツチ７０，７２及び７６の導通を停止するために
時間T₇で与えられる。転流パルス１４２の発生
時、サイリスタスイツチ７２及び７６のゲート
ONは停止するが、サイリスタスイツチ７０のゲ
ートONは継続し、パルス１４２の終期でサイリ
スタスイツチ７０は依然として導通状態にある。
モータの動作は逆方向制動モードへ変移する。逆
方向制動モードから逆方向パワーモード、とくに
高速度逆方向制動モードから逆方向パワーモード
への帰還が所望される場合、サイリスタスイツチ
７２及び７６はゲートONされ転流パルス１４４
が回路１１０から全てのサイリスタスイツチへ加
えられる。パルス１４４は消滅すると、サイリス
タスイツチ７２及び７６は曲線１３４及び１３５
に示すごとく逆方向パワーモードで導通を開始す
る。その後、車両のモータ制御動作はこの一般的
な説明に従つて継続し車両の運転方向及びその速
度が所望のごとく実現される。

第１１図は、とくに低速度のパワー動作及び高
速度の制御動作について第１図及び第２Ａ図に示
した従来型のモータ回路の電機子電流対時間の特
性を示す。第１図に示すごとく低速度パワーモー
ドでは、主サイリスタ１４はOFFの状態にあり、
フリーウイリング動作のダイオード２０、モータ
リアクトル１８、モータ界磁巻線２６及びモータ
電機子１２は直列接続関係にあつてモータ電機子
１２の両端の電圧降下は実質的にない。このた
め、モータ電流はサイリスタスイツチ１４が
OFFになりかつ第１１図に示すように低速でパ
ワーモードにある後、非常にゆるやかに減少す
る。第１図に示す制動サイリスタスイツチ３０
は、転流回路４０によりパワーサイリスタスイツ
チ２２に与えられるような転流動作なしでOFF
になる前に電流が零の状態になるはずである。従
つて、モータ電機子電流が第１図の回路構成で零
になりそれによりサイリスタスイツチ３０を
OFFにするために不都合な程長い時間が必要に
なる。

制動動作については、第１図に示した制動抵抗
３２，３４及び３６はその回路にあつてもよしな
くてもよい。主サイリスタ１４がOFF状態にあ
るとき、電機子１２の制動電流は電圧源１０内に
だ性で流れ込む。主サイリスタ１４がOFF状態
にある高速度制動動作時、電圧源１０の出力電
圧、制動抵抗の両端の電圧降下、モータ電機子の
逆起電力及びモータリアクトルの電圧降下はすべ
て電機子制動電流の流れる時間及びこの電流がい
かに急速に継続するかを決定する。電圧源１０の
出力電圧は非常に低くなり電機子１２の逆起電力
に近い値にさえなるとき（これは輸送車両と協働
する公知の第３レール給電装置に実際の動作時し
ばしば起る）、このためモータ電機子回路の電圧
降下は実質的に減少したものになり、このように
電圧降下が減少すると電機子制動電流を零にする
のに実質的に長い時間遅延が必要となる。

第８及び第９図に示すようにサイリスタスイツ
チの各々に転流回路を設けると、特に高速度制動
及び低速度パワーモード動作においてモータの制
御特性が改善される。順方向及び逆方向の両方の
動作モードに対して推進モータのパワーモード及
び制動モード動作を選択するためのサイリスタス
イツチはすべて、同時に転流され、その後第１０
図に示されるようにこれらのスイツチの１または
２以上のものが所望の如くひき続いて導通する。
これは、T.C.Mattyの米国特許第4282466号明細
書に開示されたような218ヘルツの速度でそれぞ
れのサイクルに対して動作するプログラムされた
マイクロプロセツサを含む導通制御装置１６を用
いて実現することができ、導通制御装置１１６の
ひとつのサイクルはこれらのサイリスタスイツチ
のすべてを転流し、次のサイクルは所望の如く、
第１０図に示す如くモータ回路の次の所望の動作
のために導通することになる選択したサイリスタ
スイツチだけを点孤するゲートパルスが与えられ
る。

第１２図は、制動サイリスタの転流が行なわれ
ないと零になるまで不都合な時間遅延を必要とす
る制動電流特性１６０を示す。順方向制動動作モ
ードの例では、時間T₁₀において転流回路１１０
はサイリスタスイツチ７２を転流するように動作
し、制動電流は零になる。このため導通制御装置
１６は順方向パワーモードサイリスタスイツチ７
０及び７４をゲートONすることができ、曲線１
６２に示すように順方向のパワーの方向において
所望のモータ電流が上昇する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、米国特許第4284930号明細書に説明
した従来型の直流モータ制御装置を示す図、第２
図は、従来型のトロリーバス推進モータ制御装置
を示す図、第２Ａ図は、DC直列モータのための
従来型のブリツジ回路構成を示す図、第３図は、
本発明の一実施例によるモータ制御装置であつ
て、その順方向パワーモード時のモータ電流を示
す図、第４図は、そのモータ制御装置を示す図で
あつて逆方向パワーモード時のモータ電流を示す
図、第５図は、順方向制動動作時のモータ電流を
示すそのモータ制御装置を示す図、第６図は逆方
向制動動作時のモータ電流を示すそのモータ制御
装置を示す図、第７図は、モータの所望の動作を
実現するため所定のサイリスタスイツチの制御動
作を説明する動作チヤート、第８図は、本発明の
一実施例による直流モータのブリツジ制御回路構
成を示す図、第９図は、本発明の一実施例による
直流直列モータのブリツジ回路の変形例を示す
図、第１０図は、一実施例に用いられる転流制御
信号とサイリスタスイツチの導通の関係を示す
図、第１１図は、従来型のモータ制御装置におけ
るモータ動作に対するモータの電流特性を示す
図、第１２図は、本発明の一実施例によるモータ
制御装置によつて実現されるモータ動作のモータ
電流特性を示す図である。１０……電圧源、１２……モータ電機子、１４
……主サイリスタスイツチ、１６……導通制御装
置、１８……モータリアクトル、１９……転流サ
イリスタ、２０……フリーウイル動作のダイオー
ド、２１……転流キヤパシタ、２６……モータ界
磁巻線、７０……順方向制御サイリスタ、７２…
…逆方向制御サイリスタ、７４……順方向パワー
サイリスタ、７６……逆方向パワーサイリスタ、
７８……順方向制動ダイオード、８０……逆方向
制動ダイオード。

Claims

【特許請求の範囲】１互いに直列に接続された電機子及び界磁巻線
を有し、電圧源に接続されてパワーモード及び制
動モードのいずれかに選択制御される直流モータ
の制御装置において、前記電機子を介する第１の
方向の電流の流れを許容するよう接続した一対の
サイリスタより成る第１のサイリスタスイツチ手
段、前記電機子を介する第２の方向の電流の流れ
を許容するよう接続した一対のサイリスタより成
る第２のサイリスタスイツチ手段、前記第１及び
第２のサイリスタスイツチ手段の各サイリスタに
結合されてそれらの導通を選択的に停止する転流
制御手段、前記第１及び第２のサイリスタスイツ
チ手段の各サイリスタに結合されかつ前記転流制
御手段に結合された導通制御手段より成り、前記
導通制御手段は前記第１及び第２のサイリスタス
イツチ手段のうちの一方の導通を前記転流制御手
段による前記第１及び第２のサイリスタスイツチ
手段のうちの他方の導通停止に関連して開始させ
ることによりパワーモード又は制動モードの一方
を選択し、さらに前記導通制御装置は前記他方の
サイリスタスイツチ手段の導通停止以前に前記一
方のサイリスタスイツチ手段の一つのサイリスタ
を導通させることにより制動モード動作準備のた
め前記界磁巻線を付勢することを特徴とする制御
装置。２制動モード動作時に接続可能な制動抵抗、前
記電機子の第１端子と前記制動抵抗の間に接続し
た第１のダイオードと、前記電機子の第２端子と
前記制動抵抗の間に接続した第２のダイオードを
有する制動制御手段とを含むことを特徴とする前
記第１項に記載した制御装置。３前記転流制御手段は、導通状態にある全ての
サイリスタスイツチ手段の導通を同時に停止する
ことを特徴とする前記第１項に記載の制御装置。４前記導通制御手段は、前記第２のサイリスタ
スイツチ手段の導通停止に関連して前記第１のサ
イリスタスイツチ手段を導通させることによりパ
ワーモードを選択し、前記第１のサイリスタスイ
ツチ手段の導通停止に関連して前記第２のサイリ
スタスイツチ手段を導通させて制動モードを選択
することを特徴とする前記第１項に記載の制御装
置。５互いに直列に接続された電機子及び界磁巻線
を有するモータを、それぞれ一対のサイリスタよ
り成る第１及び第２のサイリスタスイツチ手段を
用いて電圧源にパワーモードあるいは制動モード
で接続することにより制御する方法において、前
記電機子を介する第１の方向に電流を流すために
前記第１のサイリスタスイツチ手段を導通させ、
前記電機子を介する第２の方向に電流を流すため
に第２のサイリスタスイツチ手段を導通させ、前
記パワー及び制動モードの一方から他方への所望
の変移に関連して前記第１及び第２のサイリスタ
スイツチ手段のうちの一方の導通を停止し、前記
導通の停止に関連して前記第１及び第２のサイリ
スタスイツチ手段のうちの他方のサイリスタの導
通を所定の時点で開始させて前記所望の変移を実
現することより成り、前記所定の時点は、前記所
望の変移がパワーモードから制動モードへ向かう
時は前記他方のサイリスタスイツチ手段の一つの
サイリスタについては前記導通の停止よりも前で
あつて、このため制動モード動作準備のため前記
界磁巻線が付勢され、また前記所望の変移が制動
モードからパワーモードへ向かう時は前記導通の
停止と実質的に同時であることを特徴とする制御
方法。