JPS6028205B2 - 交流電気車の主回路方式 - Google Patents
交流電気車の主回路方式Info
- Publication number
- JPS6028205B2 JPS6028205B2 JP429678A JP429678A JPS6028205B2 JP S6028205 B2 JPS6028205 B2 JP S6028205B2 JP 429678 A JP429678 A JP 429678A JP 429678 A JP429678 A JP 429678A JP S6028205 B2 JPS6028205 B2 JP S6028205B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thyristor
- motor
- intermediate tap
- voltage
- rectifier
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は交流を電源として直流電動機で駆動される交流
電気車の主回路方式にかかり、特に交流回生制動回路の
改良に関するものである。
電気車の主回路方式にかかり、特に交流回生制動回路の
改良に関するものである。
一般に交流を電源とする電気車は単相整流回路を介して
直流直巻電動機（以下電動機と呼ぶ）で駆動されるが、
この場合電動機にかかる直流電圧Ｅｄ（平均値）は次式
であたえられる。
直流直巻電動機（以下電動機と呼ぶ）で駆動されるが、
この場合電動機にかかる直流電圧Ｅｄ（平均値）は次式
であたえられる。
Ｅｄ＝２等ａＣ・こら−肘１’
ここにＥａｃ＝交流電圧（実効値）、
Ｑ＝サィリスタの点弧位相角
ＥＴ＝回路の全電動日降下
である。
‘１１式において直流電圧Ｅｄが最大となるのはＱ＝０
の時であり、その最大値Ｅｄｍａｘ（Ｍ）は胸ａＸ（Ｍ
）二学生ａＣ−Ｅ’・・・・．帆となり、その電圧波形
は第１図に示すようになる。
の時であり、その最大値Ｅｄｍａｘ（Ｍ）は胸ａＸ（Ｍ
）二学生ａＣ−Ｅ’・・・・．帆となり、その電圧波形
は第１図に示すようになる。
一方回生制動を行なう時には電動機の界磁を他励に切換
えると共に電機子用整流器をィンバータ運転させること
になるが、ィンバータの転流動作を確実に行なわせるた
めには制御進み角Ｂを転流重り角より小さくすることが
できない。従って回生時に電動機にかかる直流電圧の最
大値Ｅｄｍａｘ（Ｂ）は上記転流重り角を考慮した最小
進み角を３ひとするとＥｄｍａＸ（Ｂ）＝砦ＥａＣＣ。
えると共に電機子用整流器をィンバータ運転させること
になるが、ィンバータの転流動作を確実に行なわせるた
めには制御進み角Ｂを転流重り角より小さくすることが
できない。従って回生時に電動機にかかる直流電圧の最
大値Ｅｄｍａｘ（Ｂ）は上記転流重り角を考慮した最小
進み角を３ひとするとＥｄｍａＸ（Ｂ）＝砦ＥａＣＣ。
Ｓ３ひ比．・側となる。従って力行時には変圧器の二次
側電圧を最高電圧まで利用できるが、回生時には第２図
の斜線部分の‘ィー力・ら‘。｝を差引し、た面積がイ
ンバータの出力電圧となり、その値は８ひに左右される
。従って回生時には力行時に比べて電動機電圧を上げる
ことができないので高速領域では界磁電流を減らす必要
があり、このためブレーキ力が不足すると共に電動機の
フラッシュオーバの原因となる欠点があった。これに対
する対策としては例えば第３図に示すような回路が知ら
れている。
側電圧を最高電圧まで利用できるが、回生時には第２図
の斜線部分の‘ィー力・ら‘。｝を差引し、た面積がイ
ンバータの出力電圧となり、その値は８ひに左右される
。従って回生時には力行時に比べて電動機電圧を上げる
ことができないので高速領域では界磁電流を減らす必要
があり、このためブレーキ力が不足すると共に電動機の
フラッシュオーバの原因となる欠点があった。これに対
する対策としては例えば第３図に示すような回路が知ら
れている。
第３図は交流回生ブレーキを行なう交流電気車の主回路
を示している。第３図において力行時には接触器Ｐ，，
Ｐ２が閉じてＢ，，Ｂ２が開き、電動機の電機子Ａと界
磁Ｆとの直列回路には、変圧器ＭＴＲの二次巻線ａ−ｂ
間の交流出力電圧虫２，をサィリスタＴ，〜Ｔ４で構成
される整流器で整流した直流電圧が印加される。また回
生ブレーキ時には、接触器Ｂ，Ｂ２が閉じてＰ，，Ｐ２
が開き、電動機の電機子Ａには変圧器ＭＴＲの二次電圧
８２，およびＥ２の整流出力の合計が印加されると共に
電動機界磁Ｆは電機子電圧とは別に変圧器ＭＴＲの他の
二次巻線ｅ−ｆの整流出力電圧によって制御される。
を示している。第３図において力行時には接触器Ｐ，，
Ｐ２が閉じてＢ，，Ｂ２が開き、電動機の電機子Ａと界
磁Ｆとの直列回路には、変圧器ＭＴＲの二次巻線ａ−ｂ
間の交流出力電圧虫２，をサィリスタＴ，〜Ｔ４で構成
される整流器で整流した直流電圧が印加される。また回
生ブレーキ時には、接触器Ｂ，Ｂ２が閉じてＰ，，Ｐ２
が開き、電動機の電機子Ａには変圧器ＭＴＲの二次電圧
８２，およびＥ２の整流出力の合計が印加されると共に
電動機界磁Ｆは電機子電圧とは別に変圧器ＭＴＲの他の
二次巻線ｅ−ｆの整流出力電圧によって制御される。
このような回路を用いると回生ブレーキ時にも、電動機
電圧を上げることができるので、極端な弱め界磁を行わ
なくても回生ブレーキが可能となる。しかし第３図の回
路方式ではサィリス夕Ｔ５〜公および変圧器ＭＴＲのｃ
−ｄ巻線は力行時には全く使用されないので、機器の利
用率が悪く、さらに部品点数が多くて整流器構成が複雑
となる欠点がある。本発明はこの点を考慮してなされた
もので、使用部品点数を減らして回路．を簡素化し、機
器の利用率を良くすると共に、高速城からでも充分な回
生ブレーキ力が得られる合理的な交流電気車の主回路方
式を提供するものである。以下本発明を図面を参照して
説明する。
電圧を上げることができるので、極端な弱め界磁を行わ
なくても回生ブレーキが可能となる。しかし第３図の回
路方式ではサィリス夕Ｔ５〜公および変圧器ＭＴＲのｃ
−ｄ巻線は力行時には全く使用されないので、機器の利
用率が悪く、さらに部品点数が多くて整流器構成が複雑
となる欠点がある。本発明はこの点を考慮してなされた
もので、使用部品点数を減らして回路．を簡素化し、機
器の利用率を良くすると共に、高速城からでも充分な回
生ブレーキ力が得られる合理的な交流電気車の主回路方
式を提供するものである。以下本発明を図面を参照して
説明する。
第４図は本発明による電気車の主回路の一例を示す。
ＭＴＲは主変圧器、Ｔ，〜公は主回路制御用サィリスタ
、Ｌ，Ｔ，。およびＤ，，Ｄ２は界磁回路制御用のサィ
リスタおよびダイオードである。ま主回路用整流器の出
力は平滑リアクトルＭＳＬを介して蝿動機の主回路に供
ｇ潰される。力行時には接触器Ｐ，，Ｐ２が閉じてＢ，
，Ｂ２が開き、また回生ブレーキ時には逆に接触器Ｂ，
，塁が開いてＰ，，Ｐ２が閉じる。まず力行時の動作を
説明するとこの場合には接触器Ｐ，，Ｐ２が閉じている
ので電動機は直巻電動機として運転される。
、Ｌ，Ｔ，。およびＤ，，Ｄ２は界磁回路制御用のサィ
リスタおよびダイオードである。ま主回路用整流器の出
力は平滑リアクトルＭＳＬを介して蝿動機の主回路に供
ｇ潰される。力行時には接触器Ｐ，，Ｐ２が閉じてＢ，
，Ｂ２が開き、また回生ブレーキ時には逆に接触器Ｂ，
，塁が開いてＰ，，Ｐ２が閉じる。まず力行時の動作を
説明するとこの場合には接触器Ｐ，，Ｐ２が閉じている
ので電動機は直巻電動機として運転される。
主変圧器ＭＴＲの二次巻線出力ａ−ｂ間およびｂ‐ｃ間
の電圧Ｅ２，およびＥ２２はＥ２，＝Ｅ２２となるよう
に設定しておく。今ａ側の電圧が正になったとき、サィ
リスタＬを第６図Ａに示すような適当な位相角Ｑで点弧
すると、第５図Ａに示すように巻線ｂ−ａおよびサィリ
スタＬを通って電流が流れる。次に第６図Ａに示すよう
にａ−ｂ間の電圧犠牲が反転した時点でサィリスタ公に
点弧信号を与えるとサイリスタＴ，はオフして電流はサ
ィリスタＴ５に移り第５図Ｂに示すように主変圧器の巻
線を通らずにバイパスして流れる。次に第６図Ａに示す
ようにＱ十１８００の位相角でサィリスタｔに点弧信号
を与えると、電流は第５図Ｃに示すように流れ電動機に
は巻線ｂ−ｃ間の電圧がかかる。この時の出力電圧は第
６図Ａの斜線で示すような波形となり、電動機にかかる
直流電圧（平均値）ＥｄはＥｄ＝雀生れビキミ三−ＥＴ
…■ となる。
の電圧Ｅ２，およびＥ２２はＥ２，＝Ｅ２２となるよう
に設定しておく。今ａ側の電圧が正になったとき、サィ
リスタＬを第６図Ａに示すような適当な位相角Ｑで点弧
すると、第５図Ａに示すように巻線ｂ−ａおよびサィリ
スタＬを通って電流が流れる。次に第６図Ａに示すよう
にａ−ｂ間の電圧犠牲が反転した時点でサィリスタ公に
点弧信号を与えるとサイリスタＴ，はオフして電流はサ
ィリスタＴ５に移り第５図Ｂに示すように主変圧器の巻
線を通らずにバイパスして流れる。次に第６図Ａに示す
ようにＱ十１８００の位相角でサィリスタｔに点弧信号
を与えると、電流は第５図Ｃに示すように流れ電動機に
は巻線ｂ−ｃ間の電圧がかかる。この時の出力電圧は第
６図Ａの斜線で示すような波形となり、電動機にかかる
直流電圧（平均値）ＥｄはＥｄ＝雀生れビキミ三−ＥＴ
…■ となる。
点弧角Ｑを進めて行くと出力電圧は大きくなり、Ｑ＝０
０のとき力行時の最大値Ｅｄ・ｍａＸ（Ｍ）＝傘亀２，
‐ＥＴ．．側となってその電圧波形は第６図Ｂに示すよ
うになる。
０のとき力行時の最大値Ｅｄ・ｍａＸ（Ｍ）＝傘亀２，
‐ＥＴ．．側となってその電圧波形は第６図Ｂに示すよ
うになる。
次に力行運転から回生制動に入ると接触器Ｂ，Ｂが投入
され、Ｐ，，Ｐ２が開放されるため電動機回路は平滑リ
アクトルＭＳＬ、電動機電機子、ブレーキ抵抗器ＢＲｅ
ｌおよび整流器で構成される電機子回路と、界磁Ｆおよ
びブレーキ抵抗器ＢＲｅ２および界磁制御整流器で構成
される界磁回路とに分かれ、電動機は他励電動機として
制御される。
され、Ｐ，，Ｐ２が開放されるため電動機回路は平滑リ
アクトルＭＳＬ、電動機電機子、ブレーキ抵抗器ＢＲｅ
ｌおよび整流器で構成される電機子回路と、界磁Ｆおよ
びブレーキ抵抗器ＢＲｅ２および界磁制御整流器で構成
される界磁回路とに分かれ、電動機は他励電動機として
制御される。
この場合に主整流器のサィリスタＴ，〜Ｔ４のみを制御
してやれば整流器出力電圧としては主変圧器ＭＴＲ二次
巻線ａ−ｃ間の電圧すなわちＥ２，十Ｅ２２に対応する
整流出力となり、力行時に対してほぼ２倍の電圧にとれ
るので大きなブレーキ力を得ることができる。すなわち
第７図で示されるサイリスタＴ，〜Ｌで礎成されるブリ
ッジをインバータ運転して、電機子Ａの電圧に応じて制
御進み角Ｂを制御することにより、ブレーキ力の制御が
行なわれる。またこれと同時に、サイリスタＬ，Ｔ，ｏ
およびダイオードＤ，，Ｄ２で構成される界滋制御用整
流器の出力により界磁巻線Ｆの電流を制御する。この回
生制動時における直流電動機の出力電圧ＥｄはＥｄ＝２
三を（Ｅ２．十Ｅ２２）ｃｏｓ３十ＥＴ…【６１となる
。
してやれば整流器出力電圧としては主変圧器ＭＴＲ二次
巻線ａ−ｃ間の電圧すなわちＥ２，十Ｅ２２に対応する
整流出力となり、力行時に対してほぼ２倍の電圧にとれ
るので大きなブレーキ力を得ることができる。すなわち
第７図で示されるサイリスタＴ，〜Ｌで礎成されるブリ
ッジをインバータ運転して、電機子Ａの電圧に応じて制
御進み角Ｂを制御することにより、ブレーキ力の制御が
行なわれる。またこれと同時に、サイリスタＬ，Ｔ，ｏ
およびダイオードＤ，，Ｄ２で構成される界滋制御用整
流器の出力により界磁巻線Ｆの電流を制御する。この回
生制動時における直流電動機の出力電圧ＥｄはＥｄ＝２
三を（Ｅ２．十Ｅ２２）ｃｏｓ３十ＥＴ…【６１となる
。
上式においてＥ２は回生制動時のみに追加される主変圧
器ＭＴＲの二次巻線の誘起電圧である。従って回生時の
電動機電圧の最大値Ｅｄ，ｍａｘ（Ｂ）は最小進み角を
３ひとするとＥｄ，ｍａＸ（Ｂ）＝斧灯（Ｅ２，十Ｅ２
２）ＣＯＳ８″十ＥＴ …（７）で
あたえられる。
器ＭＴＲの二次巻線の誘起電圧である。従って回生時の
電動機電圧の最大値Ｅｄ，ｍａｘ（Ｂ）は最小進み角を
３ひとするとＥｄ，ｍａＸ（Ｂ）＝斧灯（Ｅ２，十Ｅ２
２）ＣＯＳ８″十ＥＴ …（７）で
あたえられる。
すなわち電圧Ｅ２２が追加されることにより最小進み角
８ひによって低下するィンバータ電圧を補正して上昇さ
せることができる。第８図は本発明の他の実施例を示す
。第８図においては第４図におけるサィリスタ公の代り
にダイオードＤ３を用い、同時に接触器Ｐ２の位置を変
えている。この場合力行時にはサイリスタＴ，，Ｌを第
４図の回路と同様のタイミングで制御することにより第
４図と全く同一の動作を行なう。また回生制動時にもダ
イオードＤ３は接触器Ｐ，およびＰ２により電機子Ａと
回路的に切放されるので、やはり第４図の回路と同一の
動作を行なうことになる。また第９図は本発明のさらに
他の実施例を示す。
８ひによって低下するィンバータ電圧を補正して上昇さ
せることができる。第８図は本発明の他の実施例を示す
。第８図においては第４図におけるサィリスタ公の代り
にダイオードＤ３を用い、同時に接触器Ｐ２の位置を変
えている。この場合力行時にはサイリスタＴ，，Ｌを第
４図の回路と同様のタイミングで制御することにより第
４図と全く同一の動作を行なう。また回生制動時にもダ
イオードＤ３は接触器Ｐ，およびＰ２により電機子Ａと
回路的に切放されるので、やはり第４図の回路と同一の
動作を行なうことになる。また第９図は本発明のさらに
他の実施例を示す。
第９図においては主変圧器ＭＴＲにさらに二次巻線ｇ−
ｈを追加したもので、他は前述の第４図の回路の場合と
同じである。この場合には二次巻線ｇ一ｈ分の電圧が力
行および回生の場合の両方に追加されるので、二次巻線
ｇ−ｈの電圧を適当に選定することにより力行時に対す
る回生時の電圧の上昇の割合を適正に調整することがで
きる。以上説明したように本発明によれば力行時には変
圧器二次巻線のタップ電圧を整流して直流直巻電動機に
印加し、回生時には直流電動機の直流界滋を他励に切換
えると共に電動機電機子電圧をサィリスタブリツジを介
して上記変圧器二次巻線の両端に回生することにより高
速城においても界磁を弱めることなく充分なブレーキ力
が得られ、さらにサイリスタおよび変圧器巻線の利用率
を向上する合理的な交流電気車の主回路方式を得ること
ができる。
ｈを追加したもので、他は前述の第４図の回路の場合と
同じである。この場合には二次巻線ｇ一ｈ分の電圧が力
行および回生の場合の両方に追加されるので、二次巻線
ｇ−ｈの電圧を適当に選定することにより力行時に対す
る回生時の電圧の上昇の割合を適正に調整することがで
きる。以上説明したように本発明によれば力行時には変
圧器二次巻線のタップ電圧を整流して直流直巻電動機に
印加し、回生時には直流電動機の直流界滋を他励に切換
えると共に電動機電機子電圧をサィリスタブリツジを介
して上記変圧器二次巻線の両端に回生することにより高
速城においても界磁を弱めることなく充分なブレーキ力
が得られ、さらにサイリスタおよび変圧器巻線の利用率
を向上する合理的な交流電気車の主回路方式を得ること
ができる。
第１図および第２図はそれぞれ単相全波整流の最大電圧
発生時およびィンバータ運転時の電圧波形を示す図、第
３図は従来の交流電気車の主回路方式の一例を示す図、
第４図は本発明の一実施例を示す回路図、第５図Ａ，Ｂ
，Ｃおよび第７図は第４図の動作を説明するための図、
第６図Ａ，Ｂはその電圧波形を示す図、第８図および第
９図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す図である。 Ｔ，〜Ｔ，４・・・サイリスタ、Ｄ，〜Ｄ３…ダイオー
ド、Ｐ，〜Ｐ２・・・力行用接触器、Ｂ，，Ｚ…回生用
接触器、Ａ・・・電動機電機子、Ｆ・・・電動機界磁、
ＭＴＲ・・・主変圧器。第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第８図 第９図
発生時およびィンバータ運転時の電圧波形を示す図、第
３図は従来の交流電気車の主回路方式の一例を示す図、
第４図は本発明の一実施例を示す回路図、第５図Ａ，Ｂ
，Ｃおよび第７図は第４図の動作を説明するための図、
第６図Ａ，Ｂはその電圧波形を示す図、第８図および第
９図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す図である。 Ｔ，〜Ｔ，４・・・サイリスタ、Ｄ，〜Ｄ３…ダイオー
ド、Ｐ，〜Ｐ２・・・力行用接触器、Ｂ，，Ｚ…回生用
接触器、Ａ・・・電動機電機子、Ｆ・・・電動機界磁、
ＭＴＲ・・・主変圧器。第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第８図 第９図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 変圧器の中間タツプ付き二次巻線の両端の電圧を全
波整流するサイリスタブリツジと上記中間タツプとサイ
リスタブリツジの直流出力端子の一方との間にブリツジ
と同方向に接続される中間タツプ用サイリスタまたはダ
イオードより成る直流直巻電動機の主回路用整流器と、
上記直流直巻電動機の直巻界磁を単独に励磁する界磁用
整流器とを備え、カ行運転時は上記サイリスタブリツジ
の上記中間タツプ用サイリスタまたはダイオードが接続
される側の２組のサイリスタと上記中間タツプ用サイリ
スタまたはダイオードとによつて上記直流直巻電動機を
駆動し、回生制動時は上記中間タツプ用サイリスタまた
はダイオード端子の一方を上記中間タツプと上記直流直
巻電動機の電機子から切放すとともに上記直流直巻電動
機の直巻界磁を電機子から切放して上記界磁用整流器に
よつて逆方向に励磁し、上記直流直巻電動機を他励電動
機として動作させると共にその電機子出力を上記サイリ
スタブリツジのインバータ動作によつて上記中間タツプ
付き二次巻線の両端に回生することを特徴とする交流電
気車の主回路方式。 ２ 上記サイリスタブリツジに、変圧器の他の二次巻線
に接続されカ行運転時および回生制動時の両方で動作す
る他のサイリスタ整流器を縦続接続した特許請求の範囲
第１項記載の交流電気車の主回路方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP429678A JPS6028205B2 (ja) | 1978-01-20 | 1978-01-20 | 交流電気車の主回路方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP429678A JPS6028205B2 (ja) | 1978-01-20 | 1978-01-20 | 交流電気車の主回路方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5497910A JPS5497910A (en) | 1979-08-02 |
| JPS6028205B2 true JPS6028205B2 (ja) | 1985-07-03 |
Family
ID=11580542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP429678A Expired JPS6028205B2 (ja) | 1978-01-20 | 1978-01-20 | 交流電気車の主回路方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6028205B2 (ja) |
-
1978
- 1978-01-20 JP JP429678A patent/JPS6028205B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5497910A (en) | 1979-08-02 |
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