JPH0477523B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は電気車駆動装置を過電圧から保護する
電気車駆動装置の保護装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

第３図は一般的な電気車駆動装置の主回路の構
成を示している。同図において集電装置としての
パンタグラフ１と接地端である車輪１６との間
に、給電回路をしや断する高速しや断器２、電圧
変動を抑制するフイルタリアクトル３およびフイ
ルタコンデンサ４がこの順に直列接続されてい
る。このうち、フイルタコンデンサ４には両端電
圧が過大になることを抑制するためのサイリスタ
５が抵抗６を介して接続されるほか、両端電圧を
検知するための計器用変圧器７が抵抗８を介して
接続される。また、フイルタコンデンサ４を電圧
源としてその両端に制御器としてのチヨツパ９と
電気車駆動用電動機１０とが直列接続されてい
る。なお、電動機１０は界磁巻線１１と電機子巻
線１２とを直列接続した直巻電動機で、これにフ
ライホイール用のダイオード１３が接続されるほ
か、界磁巻線１１には弱め界磁制御のためのチヨ
ツパ１４が抵抗１５を介して接続されている。

ここで、パンタグラフ１から車両内に電流が導
入されるとフイルタリアクトル３を介してフイル
タコンデンサ４が充電され、その両端に比較的安
定した電圧が発生する。この状態で図示しない制
御装置によりチヨツパ９を動作させると電動機１
０の電流が制御され電気車が駆動される。また、
図示しない制御装置によりチヨツパ１４を作動さ
せることにより高速時の弱め界磁制御運動が可能
になる。

ところで、計器用変圧器７はフイルタコンデン
サ４の両端電圧を検出して電動機１０の制御に用
いる一方、フイルタコンデンサ４、チヨツパ９お
よび電動機１０の保護に用いるためのものであ
る。

第４図は計器用変圧器７を用いた保護装置の概
略構成図であり、計器用変圧器７の出力信号がコ
ンパレータ２１によつて基準値と比較され、コン
デンサ４の両端電圧が保護レベルを超えたとき単
安定マルチバイブレータ２２に論理「１」の信号
を加える。単安定マルチバイブレータ２２は入力
信号の立ち上がりから所定の時間だけ論理「１」
となるパルス信号を発生してゲートアンプ回路２
３に加えると共に、しや断器２にも加える。この
とき、ゲートアンプ回路２３はサイリスタ５を点
弧する。

かくして、フイルタコンデンサ４の両端電圧が
保護レベルを超えるとゲートアンプ回路２３によ
つてサイリスタ５が点弧されるため、電流I₂が流
れてフイルタコンデンサ４の電荷を急放電する。
また、この放電によつてフイルタコンデンサ４、
チヨツパ９および電動機１０の印加電圧が下げら
れそれぞれ過電圧から保護される。この場合、サ
イリスタ５をターンオンさせる時間は、フイルタ
コンデンサ４の電圧がもつとも急峻に立ち上がる
時間よりも十分に短くすることができ、これによ
つて上記各機器を過電圧から確実に保護すること
ができる。

ところで、サイリスタ５をターンオンさせた場
合にはパンタグラフ１、しや断器２、…、サイリ
スタ５、車輪１６を通して短絡電流I₁が流れる。
この短絡電流I₁は即時にしや断すべきもので、こ
のために単安定マルチバイブレータ２２の出力を
高速しや断器２に加えてこれをオフ動作させてい
る。

一方、高速しや断器２がオフ動作すると一般に
は運転士による再投入操作を必要とするが上記従
来の保護装置では高速しや断器２のオフ動作に伴
う運転士の再投入動作を頻繁に行なわなければな
らなかつた。以下、このことを説明する。

過電圧保護対象としてのフイルタコンデンサ
４、チヨツパ９および電動機１０のうち、一般に
はチヨツパ９の耐圧がもつとも低く、しかもチヨ
ツピング動作中の耐圧が一段と低くつている。し
たがつて、現時点ではチヨツパ９のチヨツピング
動作中の耐圧を基準にして保護レベルを決定しな
ければならず、これが高速しや断器２のオフ動作
回数を増やす要因になつていた。

また、最近は架線保守の手間を少なくするため
に簡易構成のパンタグラフ、すなわち、シングル
パンタグラフを用いる傾向にある。シングルパン
タグラフを採用すると離線の頻度も増え、これに
応じて過電圧になり易く、これが高速しや断器２
のオフ動作回数を増やす一因になつている。

かくして、従来の保護装置は運転士による高速
しや断器の再投入操作回数が増え、その分だけ運
転士の心労を大きくしてしまうと言う問題点があ
つた。

〔発明の目的〕

本発明は上記の問題点を解決するためになさた
もので、保護対象機器に対する保護性能を下げる
ことなく、高速しや断器の再投入操作回数を格段
に減らし得ると共に、運転士の心労を著しく軽減
し得る電気車駆動装置の保護装置の提供を目的と
する。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために本発明の電気車駆動
装置の保護装置は、 放電回路と、電圧検出回路と、第１の保護信号
発生回路と、第２の保護信号発生回路とを有して
おり、 電気車駆動装置は、しや断器と電気車駆動用電
動機との間に制御器が接続され、制御器の前段に
はフイルタコンデンサが接続されており、 放電回路は、スイツチング素子を有し、このス
イツチング素子がフイルタコンデンサに並列接続
されたものであり、 電圧検出回路は、フイルタコンデンサの両端電
圧を検出するものであり、 第１の保護信号発生回路は、電圧検出回路の検
出電圧が第１の保護レベルに到達したとき所定時
間だけ制御器の動作を停止させる信号を発生する
ものであり、 第２の保護信号発生回路は、電圧検出回路の検
出電圧が第１の保護レベルよりも高い第２の保護
保護レベルに到達したときしや断器をオフ動作さ
せると共に、所定時間だけスイツチング素子をオ
ン動作させる信号を発生するものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例の構成を、要部をブ
ロツクで示した回路図であり、第４図と同一の符
号を付したものはそれぞれ同一の要素を示してい
る。そして、第４図中のコンパータ２１の代りに
基準値のレベルを変えたコンパレータ２１ａを用
いたこと、計器用変圧器７の出力信号を入力して
基準値と比較し、入力信号レベルが従来装置と同
じレベルの基準値を超えたとき論理「１」の信号
を出力するコンパレータ２４、および、このコン
パレータの出力信号の立ち上りから所定時間だけ
論理「１」になる信号を出力してチヨツパ９の動
作停止信号として加える単安定マルチバイブレー
タ２５を新たに設けたことが第４図と異なつてい
る。

なお、この実施例中、サイリスタ５および抵抗
６の直列回路が本発明の放電回路Ａに、計器用変
圧器７および抵抗８が本発明の電圧検出回路Ｂに
それぞれ対応し、さらに、コンパレータ２４およ
び単安定マルチバイブレータ２５を併せたものが
本発明の第１の保護信号発生回路Ｃに、コンパレ
ータ２１ａ、単安定マルチバイブレータ２２およ
びゲートアンプ回路２３を併せたものが本発明の
第２の保護信号発生回路Ｄにそれぞれ対応してい
る。

上記の如く構成された本実施例の作用を第２図
のタイムチヤートをも参照して以下に説明する。

先ず、フイルタコンデンサ４の両端電圧が第２
図ａに示すように変化した場合、この電圧に対応
する信号がコンパレータ２１ａおよび２４に加え
られる。このとき、コンパレータ２４はチヨツパ
９のチヨツピング動作中の耐圧すなわち値の低い
第１の保護レベルに対応したピツクアツプ電圧
PU１およびドロツプアウト電圧DO１を持つよ
うに基準値レベルが設定されている。また、コン
パレータ２１ａはチヨツパ９の停止中の耐圧すな
わち第１の保護レベルよりも大きい第２の保護レ
ベルに対応したピツクアツプ電圧PU２およびド
ロツプアウト電圧DO２を持つように基準値レベ
ルが設定されている。したがつて、第２の保護レ
ベルを超えるほど大きい過電圧３１が発生した場
合、コンパレータ２４は第２図ｂに示すように時
刻t₁から時刻t₄まで論理「１」（以下論理を省略
する）の信号を出力し、これに応動して単安定マ
ルチバイブレータ２５は第２図ｃに示すように時
刻t₁からT₁時間だけ「１」の信号を出力する。ま
た、コンパレータ２１ａは第２図ｄに示すように
時刻t₂から時刻t₃まで「１」の信号を出力し、こ
れに応動して単安定マルチバイブレータ２２は第
２図ｅに示すように時刻t₂からT₂時間だけ「１」
の信号を出力する。

よつて、フイルタコンデンサ４の両端電圧がチ
ヨツパ９のチヨツピング動作中の耐圧すなわち第
１の保護レベルを超えるT₁時間だけこのチヨツ
パ９の動作が停止せしめられ、より大きな耐圧を
持つた状態に保持される。また、フイルタコンデ
ンサ４の電圧がチヨツパ９の停止中の耐圧すなわ
ち第２の保護レベルを超えたとき高速しや断器２
がオフ動作せしめられ、同時にサイリスタ５がタ
ーンオンされて、T₂時間だけ放電々流I₂が流れ
る。

次に、フイルタコンデンサ４の両端に第１の保
護レベルを超えるけれども第２の保護レベルを超
えないような過電圧３２が発生した場合、コンパ
レータ２４は第２図ｂに示すように時刻t₅から時
刻t₆まで「１」の信号を出力し、単安定マルチバ
イブレータ２５は時刻t₅からT₁時間だけ「１」の
信号を出力する。これに対してコンパレータ２１
ａおよび単安定マルチバイブレータ２２の出力は
「０」の状態に保持される。

よつて、フイルタコンデンサ４の両端に第１の
保護レベルを超えるけれども第２の保護レベルは
超えないような過電圧３２に対してT₁時間だけ
チヨツパ９の動作が停止せしめられるが、高速し
や断器２は投入状態に、サイリスタ５はオフ状態
に保持される。

一般に、シングルパンタグラフの採用によつて
離線が頻発する状況であつても、離線に起因する
フイルタコンデンサの上昇分は、殆んどの場合第
２図ａに示す過電圧３２程度のものが多く、これ
に対して本実施例はチヨツパ９が一定時間だけ停
止して自動復帰する構成になつているので、従来
装置に比べて運転士の高速しや断器の再投入操作
回数が格段に減らされる。

また、これらの過電圧３２に対してチヨツパ９
を停止させて耐圧を上昇させているので、保護対
象機器に対する保護特性を低下させないで済んで
いる。

なお、上記実施例では集電装置としてパンタグ
ラフを有する電気車駆動装置について説明した
が、第三レール集電舟を有する電気車駆動装置に
も本発明を適用することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明によつて明らかな如く、本発明によ
れば、保護対象機器に対する保護性能を下げるこ
となく、高速しや断器の再投入操作回数を格段に
減らし得ると共に、運転士の心労を著しく軽減し
得るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を、要部をブ
ロツクで示した回路図、第２図は同実施例の作用
を説明するためのタイムチヤート、第３図は一般
的な電気車駆動装置の主回路の概略構成図、第４
図は従来の電気車駆動装置の保護装置の概略構成
図である。 １……パンタグラフ、２……高速しや断器、３
……フイルタリアクトル、４……フイルタコンデ
ンサ、５……サイリスタ、７……計器用変圧器、
９……チヨツパ、１０……電気車駆動用電動機、
２１ａ，２４……コンパレータ、２２，２５……
単安定マルチバイブレータ、２３……ゲートアン
プ回路、Ａ……放電回路、Ｂ……電圧検出回路、
Ｃ……第１の保護信号発生回路、Ｄ……第２の保
護信号発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放電回路Ａと、電圧検出回路Ｂと、第１の保
   護信号発生回路Ｃと、第２の保護信号発生回路Ｄ
   とを有してなる電気車駆動装置の保護装置であつ
   て、 電気車駆動装置は、しや断器２と電気車駆動用
   電動機１０との間に制御器９が接続され、制御器
   ９の前段にはフイルタコンデンサ４が接続されて
   おり、 放電回路Ａは、スイツチング素子５を有し、こ
   のスイツチング素子５がフイルタコンデンサ４に
   並列接続されたものであり、 電圧検出回路Ｂは、フイルタコンデンサ４の両
   端電圧を検出するものであり、 第１の保護信号発生回路Ｃは、電圧検出回路Ｂ
   の検出電圧が第１の保護レベルに到達したとき所
   定時間だけ制御器９の動作を停止させる信号を発
   生するものであり、 第２の保護信号発生回路Ｄは、電圧検出回路Ｂ
   の検出電圧が第１の保護レベルよりも高い第２の
   保護保護レベルに到達したときしや断器２をオフ
   動作させると共に、所定時間だけスイツチング素
   子５をオン動作させる信号を発生するものである 電気車駆動装置の保護装置。