JPS5857041B2 - 電気車制御装置の保護装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、フロンなどの冷媒を使用したチョッパ制御
装置などによって構成された電気車制御装置を保護する
電気車制御装置の保護装置に関するものである。

電気車用チョッパ制御装置は、従来の抵抗制御車のよう
に起動時に抵抗で電力を無駄に消費することがなく、制
動時には電力回生制動が可能であるなど種々の利点を持
っているため現在大幅に実用されている。

このチョッパ制御装置には大電力用半導体素子が使用さ
れるが、最近の大電力用半導体素子の傾向として大容量
化が進み、単位面積当りの発生熱量も増大し、空気を冷
却媒体とした冷却方式ではもはや限界にきているので、
冷却媒体として絶縁特性の良いフロンを使用し、液体か
ら変化する時の気化潜熱によって半導体素子を冷却する
方式が採用されている。

ところでチョッパ制御装置に使用される半導体素子は、
その特性上半導体素子の温度が規定値、例えば１２５℃
を越えると特性が急激に劣化したり破壊に至るので、冷
却系としては半導体素子のジャンクション温度が１２５
℃を超えないようにする保護装置を設ける必要がある。

従来の電気車制御装置の保護装置は、高電圧状態にある
半導体素子自身の温度を検出することが困難であるため
、フロン冷媒の温度を検出して半導体素子のジャンクシ
ョン温度が運転状態で１２５℃より若干低目に達する時
のフロン液温（例えばＴＨ℃とする。

）になるとチョッパ装置の運転を全て中止するよう構成
されている。

したがってフロン液温がＴｕ℃になって保護装置が作動
すると、ただちに電気車の運転を停止しなげればならず
、その後、フロン液が下がるまで運転の継続が不可能と
なる。

この発明はこのような点に鑑みてなされたもので、回生
などの電気制動は空気ブレーキなどでバックアップされ
ていることに着目し上記欠点のない電気車制御装置の保
護装置を提供することを目的とするものである。

以下第１図〜第３図に示すこの発明の一実施例の電気車
制御装置の保護装置について説明する。

図において、１はチョッパ装置の主サイリスタを形成す
る半導体素子、２は半導体素子１を冷却するフロン冷却
装置で、半導体素子１が浸漬されたフロン液３を収容す
る容器４と半導体１の熱により気化したフロンを凝縮す
る凝縮器５によって構成されている。

第３図に示す６は運転台７に設けられたカ行指令器、８
は運転台７に設けられた制動指令器、９はチョッパゲー
ト制御回路で、カ行指令線１０および制動指令線１１を
通して送られる信号に応じて半導体素子１にゲート信号
を与え、半導体素子１をオンオフさせて、半導体素子１
の電流を制御する。

１２はフロン液３内に浸漬され、フロン液３の温度がＴ
２Ｃになると作動してその接点１２Ａを閉じる温度検知
器、１３はフロン液３内に浸漬され、フロン液３の温度
がＴＨ’Ｃになると作動してその接点１３Ａを閉じる温
度検知器である。

なお、ＴＨ’Ｃは半導体素子１の特性が太き（劣化する
温度例えば１２５℃より若干低く設定されている。

またＴ２Ｃは、ＴＨ’Ｃよりも若干低く設定されている
。

１４は第１のリレーで、接点１２Ａが閉じると作動して
、補助接点１４Ａを開いて制動指令線１１を開放すると
共に補助接点１４Ｂを閉じて運転台７に設げられた表示
灯１５を点灯させる。

１６は第２のリレーで、接点１３Ａが閉じると作動して
、補助接点１６Ａ。

’１６Ｂを開いて制動指令線１１およびカ行指令線１０
を開くと共に補助接点１６ｃを閉じて運転台７に設げら
れた表示灯１７を点灯させる。

１８は電源である。

第４図は上記この発明の一実施例の電気車制御装置の保
護装置が設けられた電気車制御装置の制動システムを示
すブロック図である。

第４図において、１９は回生電流によって電気車を制動
する電気制動装置で、制動指令に応じた制動力で電気車
を制動する。

すなわち制動指令器８から制動信号が発せられ、制動信
号に応じたゲートパルスが半導体素子１に与えられて半
導体素子１に制動電流が流れると、電気制動装置１９に
はこの制動電流に応じた制動力が発生するよう構成され
ている。

２０は演算装置で、制動指令器８０指令値に対する電気
制動装置１９の制動力の不足分を演算して出力する。

２１は演算装置２０の出力に応じた制動力で電気車を制
動し、電気制動装置１９の不足を補う機械的制動装置で
、エアーブレーキにより構成されている。

次にこの発明の一実施例の動作を説明する。

今、上記電気車の制御装置において周囲温度の異常上昇
などによりフロン液３の温度が異常に上昇しはじめたと
すると、まずフロン液３がＴ２Ｃになった時点で温度検
知器１２が作動して接点１２Ａを閉じる。

接点１２Ａが閉じるとリレー１４が作動して、補助接点
１４Ａを開いて制動指令線１１を開放すると共に補助接
点１４Ｂを閉じて表示灯１５を点灯する。

制動指令線１１の開放により制動指令が出されてもゲー
ト制御回路９が動作しなくなり、半導体素子１に制動電
流が流れなくなる。

この結果制動指令が出されても電気制動が働らかなくな
るが、この場合機械的制動装置２１が指令値に応じた制
動力で電気車を制動する。

またリン−１４は制動指令線１１を開放するがカ行指令
線１０を開放しないのでフロン液３がＴ２Ｃに達しても
、カ行指令が出されれば電気車のカ行運転は実行される
。

このようにフロン液３がＴＬ’Ｃになった状態では、電
気車は平常通り運転を継続することができる。

一方異常に上昇してＴ２Ｃに達したフロン液３の温度は
、制動指令線が断で半導体素子１を流れる電流のうち制
動電流が流れなくなり半導体素子１０発熱量が減少する
ので、それ以上上昇しなくなる。

そしてそのうちに温度を上昇させていた原因がなくなり
温度が７１℃以下になると、温度検知器１３が作動して
接点１２Ａを開き、正常通り電気制動が行なわれるよう
になる。

また温度上昇が激しくシロン液３がＴＨ’Ｃになった時
には、温度検知器１３が作動して接点１３Ａが閉じ、さ
らにリレー１６が作動し、補助接点１６ｃを閉じて表示
灯１７を点灯させると共に補助接点１６Ａ、１６Ｂを開
いてカ行指示線１０および制動指令線１１を開放する。

この結果、カ行及び制動のいずれの指令線も断となって
いるのでそれらが実行される事はな（、半導体素子１に
は電流が流れな（なる。

このため半導体素子１のジャンクション温度が１２５℃
に達して半導体素子１の特性が劣化してしまう恐れがな
くなる。

以上のようにこの発明の電気車制御装置の保護装置は、
半導体素子を令却する冷媒の温度が所定の値に達すると
カ行運転の実行を不能とすることな（電気制動の実行の
みを不能とし、もし制動指令が出された時は機械的制動
によって電気車が制動されるよう構成しであるので、電
気車の運転を停止することなく半導体素子の温度上昇を
抑制することができると云う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明の一実施例の電気車制御装置
の保護装置を示し、第１図はその温度検知器の配置を示
す簡略図、第２図はその温度検知器の回路を示す回路図
、第３図はその要部を示す回路図である。 第４図はこの発明の一実施例の電気車制御装置の保護装
置が用いられている電気車制御装置の制動システムを示
すブロック図である。 図において、１は主サイリスタ、２はフロン冷却装置、
３はフロン液、６はカ行指令器、８は制動指令器、９は
チョッパゲート制御回路、１２．１３は温度検知器、１
４，１６はリレー、１９は電気制御装置、２１は機械的
制動装置である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電気車のカ行および制動用制御回路に半導体素子が
   用いられ、この半導体素子を導通制御して電気車をカ行
   運転又は電気制御を行なうよう構成され、かつ上記電気
   制動による制動力不足を機械的制動によって補足するよ
   うにした電気車の制御装置において、上記半導体素子を
   冷却する冷媒の温度を検出し該冷媒の温度が所定値にな
   ると信号を出す温度検知器と、この温度検出器の上記信
   号によって作動し、上記電気車のカ行運転を不能とする
   ことなく上記電気制動のみを不能とするよう動作するリ
   レーを設けたことを特徴とする電気車制御装置の保護装
   置。