JPS591041B2 - 直流電気車の回生制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はチョッパ装置によｐ回生ブレーキ運転を行って
いる直流電気車で、このチョッパ装置の転流失敗に対す
る保護を行なった直流電気車の回生制御装置に関するも
のである。

電気車の駆動運転を行う制御装置に於いて、従来、カム
式の接触器により起動抵抗を側法短絡して、駆動電動機
である直流電動機への供給電力を制御して、電気車の速
度を制御する、いわゆるカム車が用いられて来たが、半
導体技術の発達等により、直流電流を直接断続する機能
を有するサイリスタ式チョッパが開発され、このような
直流電流断続器とフリーホイールダイオードより成る直
流電力制御装置（以後チョッパ装置という）が開発され
、直流電源から供給される直流電力をこのチョッパ装置
により、はソなめらかに制御する事により、電気車の電
力消費の改善および乗心地の向上が図られている。

このチョッパ装置により駆動される電気車は、このチョ
ッパ装置の接続を変える事により、カ行運転及び回生ブ
レーキ運転共に可能である。

このような運転に於いて、特に、保護回路を必要とする
ものの１つに、チョッパの転流失敗がある。

これは、チョッパを構成する回路要素（例えばサイリス
タや転流コンデンサ等）の破損やチョッパを運転する制
御回路の故障等によって起る場合が多い。

特に、カ行運転よりも回生運転の場合が厳しくなる。

これは、回生運転に於いては直流電気車の直流電動機が
回生ブレーキ用の電源となり、回生電力をチョッパ装置
により制御しながら直流電源（架線側）へ送り出してい
るだめ、この状態でチョッパの転流失敗が発生すると回
生運転中の直流電動機がチョッパを通して短絡された状
態となり、直流電動機を流れる電流が増大し、直流電動
機の整流子面でフラッジオーバ（ＦＩａｓｈ ｏｖｅ
ｒ） が発生し直流電動機が破損する。

このだめ、従来は、この保護の１つの方法として、直流
電動機を２つの群に分け（通常、直流電動機４台又は８
台が１セツトのチョッパ装置により制御されるため２つ
の群に分ける事が出来る。

）、このうち第１群の直流電動機の電機子と第２群の直
流電動機の界磁巻線を直列接続して第１電路を構成し、
又、第１群の直流電動機の界磁巻線と第２群の直流電動
機の電機子を直列接続して第２電路を構成し、この第１
電路と第２電路を並列接続し、この２つの電路の間に、
第１電路の電機子と第２電路の界磁巻線が閉電路を構成
するように短絡装置を設けた構成とし、チョッパの転流
失敗が発生したら、これを検出して、前記短絡装置を動
作させ、第１電路の電機子と第２電路の界磁巻線および
第２電路の電機子と第１電路の界磁巻線とで各々閉電路
を作り、各電機子から各界磁巻線に、各電機子の誘起電
圧を減する方向に界磁電流を流し、各電機子の誘起電圧
を低く抑さえる事により短絡電流の増大を防止している
。

然しなから、通常の直流電動機に於いては、各界磁回路
で、界磁巻線の電流の変化に対し、発生する磁界は時間
にして約００１５秒〜０．０２秒の時間遅れがある。

このだめ、上記の方法で、短絡装置を動作させた場合、
界磁巻線電流が零となっても、電機子には電圧が残って
いるため、余分の電流が界磁巻線を逆方向に流れる事と
なり、直流電動機にとっては、この余分の電流分だけ電
機子を流れる電流が増大し、整流子面での整流が苦しく
なる。

本発明はこのような点に鑑みてなされ、この発明では、
各界磁巻線に対してダイオードを直列接続する事によシ
、電機子の残留電圧によって界磁巻線に逆方向に流され
る電流を制限し、上記欠点を除去するものである。

以下、本発明の実施例を図にもとづいて説明する。

第１図に本発明の一実施例を示す。同図において、１０
は架線、１１は集電器（普通パンクグラフ）、１２はレ
ールを示し、架線１０とレール１２の間に、この図では
省略しているが、直流電源があり、他の直流電気車が走
行している。

２１はフィルタリアクトル、２２はフィルタコンデンサ
で、２１と２２で直流フィルタを構成している。

３はチョッパ装置で、チョッパ３１とフリーホイールダ
イオード３２より構成されている。

チョッパ３１では端子ａが点弧用端子、端子すが消弧用
端子を表わしている。

４は平滑リアクトル、５は電動機回路で、第１の直流電
動機が電機子５１と界磁回路を構成する界磁巻線５２で
構成され、第２の直流電動機が電機子５３と界磁回路を
構成する界磁巻線５４で構成されていて、界磁巻線５２
と電機子５３が第１電路を構成し、電機子５１と界磁巻
線５４が第２電路を構成している。

５５は短絡装置÷ある。

５６と５７は本発明を構成するダイオードであり、ダイ
オード５６は界磁巻線５２に直列に、又、ダイオード５
７は界磁巻線５４と直列に接続され、５Ｌ５２，５６゜
５５が閉電路を構成し、５３，５５，５７，５４がもう
１つの閉電路を構成する。

又、ダイオード５６は５１→５２→５６→５５→５１方
向の電流を阻止するように、ダイオード５７は５３→５
５→５７→５４→５３方向の電流を阻止するように接続
される。

６はチョッパの転流失敗検出装置で、その動作側として
は、チョッパ３１の端子電圧を検出して、このチョッパ
の端子電圧の零期間が一定期間以上続けば転流失敗と見
なす事等によりチョッパの転流失敗が検出される。

この検出器からの出力信号により、短絡装置５５が動作
する。

このように構成されたものにおいて、転流失敗が起った
時の動作例を第２図に示す。

第２図では、ａは電機子５１の電圧、ｂは電機子５１の
電流、Ｃは平滑リアクトル４の電流、ｄは界磁巻線５２
の電流を示す。

時刻ｔ、の転流失敗が起ると、これを検出し７て短絡装
置５５が閉となる。

この時、第１の直流電動機の電機子５１には第１図の中
で矢印で図示するような方向に電圧ＦＭが発生し、界磁
巻線５２には界磁電流ＩＦが矢印方向に流れている。

この短絡により、界磁巻線５２には電機子５１から５１
→５２→５６→５５→５１の回路で電流が流入する。

この時、もしダイオード５６５７が無ければ、界磁電流
と磁束の間の時間遅れのために、界磁電流が零となって
も磁束が残るために電機子５１には残留電圧があり、こ
のために、界磁巻線５２には逆方向に電流が流れる事に
なる。

この時の電機子５１の電流を第２図す中Ａで、界磁巻線
５２の電流を第２図ｄ中Ｃで示す。

電機子５１の電流のピークとなる時間ｔ２ と平滑リア
クトル４の電流がピークとなる時間ｔ３とは、平滑リア
クトル４を大きく選ぶ事により、第２図す。

Ｃに示すようにｔ２ よりｔ３が遅くれる。

これに対して、本発明のように、ダイオード５６、５７
を接続すれば、界磁巻線５２の電流は、第２図ｄ中Ｃで
示す部分の電流が流れないだめに、同図中りで示す様に
零となり、このだめ、電機子５１の電流は第２図す中Ｂ
で示す様になり、Ａに較べてＢの方が大きさが小さくな
るだめに、電機子５１の整流が容易となり、整流子面で
のフラッジオーバが起りにくいだめ、チョッパの転流失
敗保護に大きな効果を発揮する。

第３図に他の実施例を示す。

第１図と同一符号は同一物を示しているので説明を省略
するが、この実施例においては、界磁巻線５２．５４に
対して弱め界磁用の分流回路５２Ｌ５４Ｈ分路抵抗）を
設けて界磁回路を構成した場合で、分流回路には直列に
ダイオード５６７．５７１を設け、界磁巻線５２と分流
回路５２１の間および界磁巻線５４と分流回路５４１の
間で、５６→５２１→５６１→５２の方向および５７→
５７１→５４１→５４の方向に流れる循環電流を阻止す
るようにダイオード５６１．５７１を接続する。

このようにダイオードを接続する事により、分流回路が
ある場合も、第１図の場合と同様十分に転流失敗に対す
る保護が可能となる。

第４図は別の他の実施例を示しており、第３図と同一符
号は同一物を示しているので説明を省略するが、この実
施例は、弱め界磁用の分流回路を設けたものにおいて、
並列接続された界磁巻線５２と分流回路５２１とに共通
のダイオード５６０を直列接続し、また並列接続された
界磁巻線５４と分流回路５４１とに共通のダイオード５
７０を直列接続したもので、ダイオード５６０は５１→
２ ５６０→（）→５５→５１方向の電流を阻２１ 市するように、ダイオード５７０は５３→５５→４ ５７０→（）→５３方向の電流を阻止する４１ ように接続され、この場合であっても第１図あるいは第
３図の場合と同様十分に転流失敗に対する保護が可能と
なる。

以上の様に、本発明によれば、界磁巻線の逆電流が制御
されるだめに、電機子電流が抑制され、整流子面でのフ
ラッジオーバが起りにくくなるために、チョッパの転流
失敗保護に多大な効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路接続図、第２図は
第１図の所要部分の観測波形図、第３図は本発明の他の
実施例を示す回路接続図、第４図は本発明の別の他の実
施例を示す回路接続図である。 なお、図中同一符号は同一部分を示す。図中、３はチョ
ッパ装置、３１はチョッパ、３２はフリーホイールダイ
オード、４は平滑リアクトル、５は電動機回路、５１，
５３は電機子、５２．５４は界磁巻線、５５は短絡装置
、５６゜５７．５６０．５７０．５６１．５７１はダイ
オード、５２１．５４１は弱め界磁用の分流回路（分路
抵抗）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電動機を少なくとも２台並列接続し、このうち
   第１の直流電動機の電機子と第２の直流電動機の界磁回
   路を直列接続して第１電路を構成し、又、第１の直流電
   動機の界磁回路と第２の直流電動機の電機子を直列接続
   して第２電路を構成し、この電１電路と第２電路を並列
   接続し、この２つの電路の間に第１電路の電機子と第２
   電路の界磁回路が閉電路を構成するように短絡装置を設
   けた電動機回路と、これに直列接続された平滑リアクト
   ルと前記電動機回路に対して直流電力制御を行うチョッ
   パ装置とから構成され、前記チョッパ装置により回生ブ
   レーキ運転を行う直流電気車の回生制御装置に於いて、
   前記短絡装置が動作した時に、前記第１および第２の直
   流電動機の電機子と並列電路を構成する各界磁回路と直
   列にダイオードを設けた事を特徴とする直流電気車の回
   生制御装置。 ２ 界磁回路は、界磁巻線と並列に弱め界磁回路が接続
   され、界磁巻線と弱め界磁回路の各々に直列にダイオー
   ドを設けた事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   直流電気車の回生制御装置。 ３ 界磁回路は、界磁巻線と並列に弱め界磁回路が接続
   され、界磁巻線と弱め界磁回路とに共通に直列にダイオ
   ードを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の直流電気車の回生制御装置。