JPH0452683B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電気車の制御装置に係り、特に、分巻
又は複巻電動機を複数備えた主電動機の電機子回
路接続を、回生ブレーキ制御中、並列接続から直
列接続に切換える制御を行なう電気車制御装置に
関する。

〔発明の背景〕

従来技術とその問題点を第３図〜第７図により
説明する。第３図は回生ブレーキ制御時の電機子
回路を並列接続より直列接続に切換える際の主回
路の動作モードの説明図、第４図は並列から直列
への切換時のノツチ曲線図、第５図は従来の制御
ブロツク図を示す。第３図及び第５図において、
１はパンタグラフ、２は接触器、３−１及び３−
２は主電動機、４−１及び４−２は界磁、５−
１，５−２，６は夫々接触器、７−１及び７−２
は他励界磁、８はチヨツパ装置、９はフリーホイ
ール・ダイオード、１０は接触器である。

第４図のノツチ曲線図において、運転台より
500Kg／Motorのブレーキ力指令を与えると、図
示の点よりブレーキ出力500Kg／Motorの特性
に沿つて他励界磁電流I_l最大の点まで減速す
る。この間、電機子回路は第３図に動作モードＡ
として示すように並列に接続されている。第４図
の点に達すると、他励界磁電流I_lが最大になつ
たことを検出して電機子回路は並列から直列に切
換えられる。

動作モードＢ：直列接続用の接触器１０の投入
により電機子回路に切換用抵抗器１１が挿入され
る。この時の切換用抵抗器１１の抵抗値は抵抗器
に流れる電流IR₁が第４図点の電機子電流IA₁
に等しくなるように選定される。

動作モードＣ：並列接続用の接触器５−１，５
−２を開路する。電機子回路は切換用抵抗器１１
を挿入した状態で直列接続となる。並列接続用接
触器５−１，５−２の開路により切換用抵抗器１
１は順次短絡される。他励界磁電流I_lは切換用抵
抗器１１の短絡に追従してチヨツパ装置８により
小さくされる。

動作モードＤ：切換用抵抗器１１が全部短絡さ
れた状態で電機子回路は直列制御の状態となる。
第４図においては点になる。以後、主電動機回
路は動作モードＤの状態のまま第４図点より他
励界磁電流I_l最大のまで減速される。さらに電
気車の減速に伴い点まで減速して主回路オフと
なる。

運転台より250Kg／Motorのブレーキ指令が与
えられた場合は、第４図のノツチ曲線図において
は、→→→→のように制御される。

第５図制御ブロツク図を用いて制御動作につい
て説明する。運転台よりブレーキ指令１７が出さ
れると、断流器用電磁弁のコイル２−ａ、並列接
続用接触器５−１，５−２の各コイル５−１ａ，
５−２ａ、他励界磁回路用接触器６のコイル６−
ａが励磁され、接触器２，５−１，５−２及び６
が閉路され、回生ブレーキ並列制御状態での回路
が構成される。又、この時、ブレーキ指令１７は
ブレーキパターン出力装置１９に与えられてい
て、ブレーキパターン電圧を発生している。ブレ
ーキパターン電圧は、ブレーキ指令が例えば500
Kg／Motorであれば5V、200Kg／Motorであれば
2V、のように設定されるのが一般である。電機
子電流は直流変流器１２、他励界磁電流は直流変
流器１３により検出され、ブレーキトルク検出器
２０の入力として与えられる。ブレーキトルク検
出器２０は電機子電流と他励界磁電流とからブレ
ーキ力を計算する。ブレーキトルク検出器２０の
出力も、ブレーキ指令が500Kg／Motorであれば
5V、200Kg／Motorであれば2V、のように設定
されるのが一般的である。ブレーキパターン電圧
とブレーキトルク検出器の出力とは、比較増幅器
２１に与えられる。比較増幅器２１は、〔（ブレー
キパターン電圧）−（ブレーキトルク検出器出力電
圧）〕の値が正であればチヨツパ装置８のゲート
を開き他励界磁電流を増加させ、負であればチヨ
ツパ装置８のゲートを絞り他励界磁電流を小さく
させている。

運転台より500Kg／Motorのブレーキ指令が与
えられれば、速度の低下に伴い、他励界磁電流を
増しながら第４図の500Kg／Motorの曲線に沿つ
て点から点へ制御されることになる。速度が
点に達した時、他励界磁電流は最大の値とな
り、第５図の最大界磁電流検出装置１５がオンし
て直列接続用接触器１０のコイル１０−ａが励磁
され接触器１０が閉路する。この時、主回路構成
は、第３図の動作モードＢに示す形となる。接触
器１０が閉路することにより、主回路には切換用
抵抗器１１が挿入される。又、接触器１０が閉路
することにより、その補助接点１０−ｂが開路
し、並列接続用接触器のコイル５−１ａ，５−２
ａが消磁され、接触器５−１，５−２が開路す
る。主回路構成は、第３図の動作モードＣに示す
形となる。

次に、接触器１０が閉路、接触器５−１，５−
２が開路したことにより、夫々の補助接点１０−
a₁及び５−１ｂが閉路し、抵抗短絡接触器１６に
短絡指令が与えられ、切換用抵抗器１１は順次短
絡されて最後には全抵抗を短絡する。この時の状
態は第３図の動作モードＤに示す通りである。な
お、この間中、ブレーキパターン電圧としては、
ブレーキ指令値が500Kg／Motorの場合、5Vが発
生し続けている。

第６図に、他励界磁電流I_f、電機子電流I_a、ブ
レーキパターン出力及び回生ブレーキ力の時間的
変化の状態を示す。回生負荷が充分にある場合
は、並列から直列への切換え時においても回生ブ
レーキ力に変化がないことが判る。

ここで、回生負荷が充分にない場合について考
えてみる。電気車の回生ブレーキ出力は、回生負
荷の大小により制約を受ける。即ち、運転台より
のブレーキ指令値に見合う回生負荷が充分にある
場合にはブレーキ指令値に等しい回生ブレーキ出
力が出されるが、回生負荷が少ない場合には、ブ
レーキ指令値に無関係に、回生負荷に見合う分し
か出力されない。例えば、回生負荷が250Kg／
Motorしか吸収できないとき、ブレーキ指令値を
500Kg／Motorとしても、回生ブレーキ出力は250
Kg／Motorでバランスする。（この時、500−250
＝250Kg／Motor分が空気ブレーキで補足され
る。） 第７図に、回生負荷の少ない状態での切換え時
の回生ブレーキ力、電機子電流I_a等の時間的変化
の状態を示す。並列から直列への切換え時、直列
接続用接触器１０の投入により電機子回路には、
切換用抵抗器１１が挿入される。この時、切換用
抵抗器１１の挿入を電機子側から見ると回生負荷
が急激に増加したと全く同様になり、第７図に示
すように回生ブレーキ力に山ができてしまい、車
両にシヨツクが生ずる。

即ち、従来の制御方式においては、回生負荷が
充分にない場合、電機子回路を並列接続より直列
接続へ切換える際、回生ブレーキ力に発生する山
によるシヨツクが車両に生じるという問題があつ
た。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来技術での上記した問題を
解決し、回生負荷不足時においても、回生ブレー
キ制御中の電機子回路の並列接続から直列接続へ
の切換えを、簡単な回路装置の追加により、円滑
に行なわせることのできる電気車制御装置を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、主電動機の電機子回路接続を
回生ブレーキ制御中に並列接続から直列接続に切
換える制御を行なう電気車制御装置において、ブ
レーキ力パターン電圧を、並列接続時に閉路して
いる接触器の補助接点と直列接続時に閉路する接
触器の補助接点と設定可変の抵抗値をもつ放電抵
抗器とを介して零電位に落すブレーキ力パターン
引き落し回路を設けることにより、並列接続より
直列接続に切換わる直後の短時間だけブレーキ力
パターン電圧をある設定値に引き落す構成とする
にある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に
より説明する。第１図は実施例制御ブロツク図を
示す。第５図の従来の制御ブロツク図に比べ、ブ
レーキパターン出力装置１９の出力側に、破線で
囲んだブレーキ力指令引き落し装置が追加されて
いる。即ち、ブレーキパターン出力装置１９の出
力が、並列接続時に閉路している接触器５−１の
補助接点５−１a₁と、直列接続時に閉路する接触
器１０の補助接点１０−a₂と、抵抗値を可変に設
定することのできる放電抵抗器１８との直列接続
回路を介して接地電位に接続されている。

第２図に、第１図回路により制御される場合の
回生ブレーキ力、ブレーキパターン電圧、電機子
電流I_a及び他励界磁電流I_fの時間的変化の状態を
示す。これは、並列接続から直列接続への切換え
時に、ブレーキパターン電圧を約70％へ引き落し
た場合である。

次に、第１図回路の動作について述べる。回生
ブレーキ並列制御中は、並列接続用の接触器５−
１は閉路しており、その補助接点５−１a_fも閉路
している（第３図の動作モードＡの状態）。他励
界磁電流I_fが最大〔第４図点〕となると、直列
接続用の接触器１０のコイル１０−ａが励磁さ
れ、接触器１０が閉路し、その補助接点１０−a₂
が閉路する。補助接点５−１a₁及び１０−a₂が閉
路することにより、ブレーキ指令に関係なく強制
的にブレーキパターン出力を放電抵抗器１８に分
流させ、パターン電圧を引き落す。本実施例では
約70％に引き落している。主回路構成は、第３図
の動作モードＢの状態である。

次に、他励界磁電流I_fが最大であるので、最大
界磁電流検出装置１５がオンして、直列接続用接
触器１０のコイル１０−ａが励磁され、接触器１
０の補助接点１０−ｂが開路する。このため並列
接続用接触器５−１，５−２のコイル５−１ａ，
５−２ａは消磁され、接触器５−１，５−２が開
路する。同時に、補助接点５−１a₁が開路され、
ブレーキパターン出力装置１９の出力電圧は、元
に復帰する。主回路構成は、第３図の動作モード
Ｃの状態である。

以上のように、ブレーキパターン電圧の引き落
しは、並列接続から直列接続への切換え時、並列
接続用接触器の補助接点５−１a₁と直列接続用接
触器の補助接点１０−a₂が両方とも閉路している
ラップ時間（0.1秒〜0.2秒）を利用するもので、
非常に簡単な回路の追加で実行させることができ
る利点がある。又、接触器の補助接点を使用する
構成であることから、ゲート制御装置を変更する
必要が全くなく、従つて、従来車を改造する場合
も容易である利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、簡単な
回路構成の追加により、回生ブレーキ制御中の並
列接続から直列接続への切換え時の制御を円滑に
行なわせることが可能となる。

なお、実施例では既存の接触器の補助接点を用
いるとして説明したが、並列接続から直列接続へ
の切換え時に、一時的にリレーを動作させその接
点によりブレーキパターン電圧を引き落す構成
や、並列接続から直列接続への切換え時にカム軸
接点を用いて一時的にブレーキパターン電圧を引
き落す構成としても、本発明と同様な効果を生じ
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の制御ブロツク図、
第２図は上記実施例の回生ブレーキ力と主回路電
流等の変化特性を示す図、第３図は主回路の動作
モードの説明図、第４図は並列から直列への切換
え時のノツチ曲線図、第５図は従来例の制御ブロ
ツク図、第６図は従来方式の回生負荷が充分にあ
る場合の回生ブレーキ力、主回路電流等の変化
図、第７図は従来方式の回生負荷が少ない場合の
回生ブレーキ力、主回路電流等の変化図である。 ２，５−１，５−２，６，１０……接触器、３
−１，３−２……主電動機電機子、４−１，４−
２……界磁、７−１，７−２……他励界磁、８…
…チヨツパ装置、９……フリーホイール・ダイオ
ード、１１……切換用抵抗器、１２，１３……直
流変流器、１５……最大界磁電流検出装置、１６
……抵抗短絡接触器、１７……ブレーキ指令装
置、１８……放電抵抗器、１９……ブレーキパタ
ーン出力装置、２０……ブレーキトルク検出器、
２１……比較増幅器、２２……ブレーキ力指令引
き落し装置、３０……ブレーキ力指令装置、４０
……ブレーキ力制御装置、５０……直並列接続制
御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ブレーキ力指令装置３０と、ブレーキ力制御
   装置４０と、最大界磁電流検出装置１５と、直並
   列接続制御装置５０と、ブレーキ力指令引き落し
   装置２２とを有する電気車制動制御装置であつ
   て、 電気車は、他励界磁７−１，７−１を有する複
   数の直流電動機３−１，４−１，７−１，３−
   ２，４−２，７−２により走行制御され、各他励
   界磁７−１，７−１は、チヨツパ装置８により制
   御され、各電機子３−１，３−２は、接触器５−
   １，５−２を閉路することにより並列接続される
   モード（動作モードＡ）、接触器５−１，５−２
   が閉路されかつ接触器１０を閉路し切換用抵抗器
   １１を介して接続されるモード（動作モードＢ）、
   接触器５−１，５−２を開路し切換用抵抗器１１
   を介して直列接続されるモード（動作モードＣ）
   に接続状態が変更されるものであり、 ブレーキ力指令装置３０は、ブレーキ指令に基
   づいてブレーキ力指令を出力するものであり、 ブレーキ力制御装置４０、界磁電流、電機子電
   流検出値及びブレーキ力指令を入力し、ブレーキ
   力指令になるようチヨツパ装置８を制御するもの
   であり、 最大界磁電流検出装置１５は、界磁電流検出値
   を入力し界磁電流が最大値に達したことを検出す
   るものであり、 直並列接続制御装置５０は、最大界磁電流検出
   装置１５の出力信号に基づいて接触器１０を閉路
   すると共に接触器５−１，５−２を開路するもの
   であり、 ブレーキ力指令引き落し装置２２は、接触器１
   ０が閉路されて接触器５−１，５−２が開路され
   るまでブレーキ力指令を減少させるものである 電気車制動制御装置。