JPS6046638B2 - チヨツパ制御装置 - Google Patents
チヨツパ制御装置Info
- Publication number
- JPS6046638B2 JPS6046638B2 JP6338580A JP6338580A JPS6046638B2 JP S6046638 B2 JPS6046638 B2 JP S6046638B2 JP 6338580 A JP6338580 A JP 6338580A JP 6338580 A JP6338580 A JP 6338580A JP S6046638 B2 JPS6046638 B2 JP S6046638B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- chopper
- control device
- resistor
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
- H02P3/08—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a DC motor
- H02P3/14—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a DC motor by regenerative braking
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、チョッパを使用して電気車等における駆動
電動機を回生制動運転する場合のチョッパ制御装置に関
するものである。
電動機を回生制動運転する場合のチョッパ制御装置に関
するものである。
電気車等においては、力行時の速度制御の効率向上や乗
心地の向上を図るためにチョッパが多用゛されている。
心地の向上を図るためにチョッパが多用゛されている。
また、このチョッパを使用して制動時に回生制動を行い
、消費電力の低減を図つている。一般の電気車において
は、駆動電動機に直流直巻電動機を使用する場合が多い
が、この場合でも高速度から安定にしかもできるだけ大
きな制動力および回生電力が得られるようチョッパ制御
を行うことが望まれる。一般に、駆動電動機として直流
直巻電動桟を使用した電気車において、チョッパを使用
して安定した回生制動を行うには、電動機発生電圧を常
に架線電圧以下に制限する必要がある。
、消費電力の低減を図つている。一般の電気車において
は、駆動電動機に直流直巻電動機を使用する場合が多い
が、この場合でも高速度から安定にしかもできるだけ大
きな制動力および回生電力が得られるようチョッパ制御
を行うことが望まれる。一般に、駆動電動機として直流
直巻電動桟を使用した電気車において、チョッパを使用
して安定した回生制動を行うには、電動機発生電圧を常
に架線電圧以下に制限する必要がある。
このため、電動機を高速度から回生制動するには、電動
機電流を制限したり、電動機を弱界磁て使用する等の必
要が生じる。しカルながら、このように電動機を制御し
た場合、電動機の制動力が減少するので、この制動力が
電気車としての所要制動力に達しない時には空気制動で
補足している。このような不都合を解消するため、従来
においては、制動時に電動機回路に抵抗を挿入し、電動
機発生電圧を高くして制動力を高める工夫がなされてい
る。
機電流を制限したり、電動機を弱界磁て使用する等の必
要が生じる。しカルながら、このように電動機を制御し
た場合、電動機の制動力が減少するので、この制動力が
電気車としての所要制動力に達しない時には空気制動で
補足している。このような不都合を解消するため、従来
においては、制動時に電動機回路に抵抗を挿入し、電動
機発生電圧を高くして制動力を高める工夫がなされてい
る。
一般に、この場合に使用される抵抗は、電動機の回転速
度が低下すれば短絡する方法がとられている。しかしな
がら、前記抵抗短絡時には電源側に挿入されているフィ
ルタコンデンサの電圧がはね上がり、電動機のトルクの
急変やチョッパの破壊を生じる虞れがある。このため、
前記フィルタコンデンサの電圧のはね上がりが許容値内
に入るようにしたり、電動機のトルクの急変による乗り
心地の低下を防ぐための方策が要求される。この種の要
求に対処すべく提案されている公知の回生制動時の主回
路構成を第1図に示す。
度が低下すれば短絡する方法がとられている。しかしな
がら、前記抵抗短絡時には電源側に挿入されているフィ
ルタコンデンサの電圧がはね上がり、電動機のトルクの
急変やチョッパの破壊を生じる虞れがある。このため、
前記フィルタコンデンサの電圧のはね上がりが許容値内
に入るようにしたり、電動機のトルクの急変による乗り
心地の低下を防ぐための方策が要求される。この種の要
求に対処すべく提案されている公知の回生制動時の主回
路構成を第1図に示す。
なお、第1図において、実際には電源側にコンデンサと
リアクトルとて構成されるフィルタ回路が接続されるが
、説明の便宜上省略してある。すなわち、第1図におい
て、Pは架線Tより給電を行うパンタグラフ、CHはチ
ョッパ、MSLは平滑リアクトル、Mは電動機、Fは電
動機界磁、BDはブロッキングダイオード、BRはブレ
ーキ抵抗器であり、前記ブロッキングダイオードBDと
ブレーキ抵抗器BRとの直列回路にバイパスサイリスタ
THが並列接続されている。第1図に示す回路構成によ
れば、電動機電圧が規定値を上まわる高速域(AVR)
では、バイパスサイリスタTHを点弧せず、直列にブレ
ーキ抵抗器BRを挿入した状態て電動機電圧を制御する
。
リアクトルとて構成されるフィルタ回路が接続されるが
、説明の便宜上省略してある。すなわち、第1図におい
て、Pは架線Tより給電を行うパンタグラフ、CHはチ
ョッパ、MSLは平滑リアクトル、Mは電動機、Fは電
動機界磁、BDはブロッキングダイオード、BRはブレ
ーキ抵抗器であり、前記ブロッキングダイオードBDと
ブレーキ抵抗器BRとの直列回路にバイパスサイリスタ
THが並列接続されている。第1図に示す回路構成によ
れば、電動機電圧が規定値を上まわる高速域(AVR)
では、バイパスサイリスタTHを点弧せず、直列にブレ
ーキ抵抗器BRを挿入した状態て電動機電圧を制御する
。
次いで、中速域(ACRl)では、バイパスサイリスタ
THをオン状態にし、通流率を制御して電動機電流を一
定に保つ。さらに、中速域以下(ACR2)では、バイ
パスサイリスタTHを最大通流率にしてチヨツノ\℃H
の通流率を制御し電圧値を一定に保つ。このようにして
、前記ブレーキ抵抗器BRの抵抗値を連続的に制御して
ブレーキ抵抗器BRの短絡時のフィルタ回路を構成する
コンデンサ(図示せず)の電圧のはね上がりを低減する
と共に電動機Mの急激なトルク変動を回避することがで
きる。前述した回路の動作特性をさらに詳細に説明すれ
ば、第2図乃至第5図に示す通りである。
THをオン状態にし、通流率を制御して電動機電流を一
定に保つ。さらに、中速域以下(ACR2)では、バイ
パスサイリスタTHを最大通流率にしてチヨツノ\℃H
の通流率を制御し電圧値を一定に保つ。このようにして
、前記ブレーキ抵抗器BRの抵抗値を連続的に制御して
ブレーキ抵抗器BRの短絡時のフィルタ回路を構成する
コンデンサ(図示せず)の電圧のはね上がりを低減する
と共に電動機Mの急激なトルク変動を回避することがで
きる。前述した回路の動作特性をさらに詳細に説明すれ
ば、第2図乃至第5図に示す通りである。
すなわち、第2図は回生制動時におけるチョッパCHの
動作特性を示すものである。第2図において、横軸上の
■、。、はブレーキ時の最高速度を示し、またV1は電
動機の発生電圧EMが最大電動機電流IMm〜で架線電
圧に等しくなる速度を示す。そこで、前記速度V1より
高速で回生制動をかける場合、最大電動機電流1Mma
xでは電動機発生電圧EMが、電源電圧Esを超えてし
まうので、常に次式を満足するよう電動機電流1Mを低
減制御する。但し、EM:電動機発生電圧 E,:電源
電圧 IM:電動機電流 RB:ブレーキ抵抗 α1 :チヨツパの通流率 第2図においては、最高速度■M..xで所定の電動機
電流1M1に低減する場合を示している。
動作特性を示すものである。第2図において、横軸上の
■、。、はブレーキ時の最高速度を示し、またV1は電
動機の発生電圧EMが最大電動機電流IMm〜で架線電
圧に等しくなる速度を示す。そこで、前記速度V1より
高速で回生制動をかける場合、最大電動機電流1Mma
xでは電動機発生電圧EMが、電源電圧Esを超えてし
まうので、常に次式を満足するよう電動機電流1Mを低
減制御する。但し、EM:電動機発生電圧 E,:電源
電圧 IM:電動機電流 RB:ブレーキ抵抗 α1 :チヨツパの通流率 第2図においては、最高速度■M..xで所定の電動機
電流1M1に低減する場合を示している。
なお、破線は、ブレーキ抵抗器BRを接続しない場合の
特性を示すものである。一方、チョッパCHの通流率α
1は、速度V1〜■Maxの範囲(中速域以下および高
速域)ては略最小通流率α1m1nであり、速度V1〜
0の範囲(中速域)では電動機電流■9を最大電流1M
m.、となるように制御するので最小通流率α1m,n
から略直線的に増加する。
特性を示すものである。一方、チョッパCHの通流率α
1は、速度V1〜■Maxの範囲(中速域以下および高
速域)ては略最小通流率α1m1nであり、速度V1〜
0の範囲(中速域)では電動機電流■9を最大電流1M
m.、となるように制御するので最小通流率α1m,n
から略直線的に増加する。
この場合、電動機の発生トルクは、速度0−V1″の範
囲(中速域および中速域以下)では一定であるが、速度
V/〜■Maxの範囲(高速域)ては低減する。また、
速度V1〜■1″の範囲(中速域以下)では、バイパス
サイリスタTHの通流率α2を制御して電動機電流1M
を一定に保つ。第3図は、ノッチ特性を示すものである
。
囲(中速域および中速域以下)では一定であるが、速度
V/〜■Maxの範囲(高速域)ては低減する。また、
速度V1〜■1″の範囲(中速域以下)では、バイパス
サイリスタTHの通流率α2を制御して電動機電流1M
を一定に保つ。第3図は、ノッチ特性を示すものである
。
第3図において、特性曲線イ,ハはブレーキ抵抗器BR
が接続されている場合で、イは電源電圧最大の時の特性
であり、ハは電源電圧最小の時の特性である。また、破
線で示す特性曲線明ま、ブレーキ抵抗器BRを接続しな
い場合の特性である。特性曲線イのa″〜b″の範囲は
、バイパスサイリスタTHがオフ状態のままで電動機電
圧を一定値に保持している高速域(AVR)である。バ
イパスサイリスタTHはb″点で点弧し制御を開始する
。b″〜b点の範囲はバイパスサイリスタTHの通流率
α2を制御して電動機電流1Mを一定(最大値IMma
.)に制御する中速域(ACRl)である。この場合、
b点て電動機電圧■1と電源電圧とが等しくなり、バイ
パスサイリスタTHの通流率α2は最大となる。さらに
、b−c点の範囲は、チヨツパCHの通流率α1を制御
する中速域以下(ACR2)の場合である。
が接続されている場合で、イは電源電圧最大の時の特性
であり、ハは電源電圧最小の時の特性である。また、破
線で示す特性曲線明ま、ブレーキ抵抗器BRを接続しな
い場合の特性である。特性曲線イのa″〜b″の範囲は
、バイパスサイリスタTHがオフ状態のままで電動機電
圧を一定値に保持している高速域(AVR)である。バ
イパスサイリスタTHはb″点で点弧し制御を開始する
。b″〜b点の範囲はバイパスサイリスタTHの通流率
α2を制御して電動機電流1Mを一定(最大値IMma
.)に制御する中速域(ACRl)である。この場合、
b点て電動機電圧■1と電源電圧とが等しくなり、バイ
パスサイリスタTHの通流率α2は最大となる。さらに
、b−c点の範囲は、チヨツパCHの通流率α1を制御
する中速域以下(ACR2)の場合である。
なお、第3図において、特性曲線口のa−bの範囲は、
ブレーキ抵抗器BRを接続しない場合の高速域(AVR
)である。第4図は、中速域(ACRl)での第1図に
示す回路の動作特性を示す波形図である。すなわち、第
4図の動作波形に基づいて第1図に示す回路の動作を説
明する。今、チョッパCHを時間t=TOでオン状態に
すると〔第4図1,3,4参照〕、電動機電流1Mは電
動機電圧により増加していく〔第4図8参照〕。最小流
通時間に等しい時間t=ちでチョッパCHをオフ状態に
すると、電動機電流1Mは直列接続されたブレーキ抵抗
器BRおよびブロッキングダイオードBDを介して電源
側に流れ、電力を電源に回生しながら電流1Mは減少し
ていく〔第4図5,7,8参照〕。次いで、時間t=T
2でバイパスサイリスタTHをオン状態にすると〔第4
図2参照〕、ブレーキ抵抗器BRに流れていた電流1R
〔第4図5参照〕は、バイパスサイリスタTHに移り、
電動機電流1Mは再び増加していく〔第4図6,7,8
参照〕。この時、電動機電圧は、電源電圧より大きい。
そこで、時間t=T3で再びチョッパCHをオン状態に
すると〔第4図1参照〕、バイパスサイリスタTHはオ
フ状態となる〔第4図2参照〕。以下同様にして、バイ
パスサイリスタTHの点弧時期T2を制御することによ
り、ブレーキ抵抗器BRの抵抗値は連続的に可変にする
ことができる。前述した制御方式において、ブレーキ抵
抗器BRの抵抗値RBは、前記式(1)に基づいて次式
により求められる。
ブレーキ抵抗器BRを接続しない場合の高速域(AVR
)である。第4図は、中速域(ACRl)での第1図に
示す回路の動作特性を示す波形図である。すなわち、第
4図の動作波形に基づいて第1図に示す回路の動作を説
明する。今、チョッパCHを時間t=TOでオン状態に
すると〔第4図1,3,4参照〕、電動機電流1Mは電
動機電圧により増加していく〔第4図8参照〕。最小流
通時間に等しい時間t=ちでチョッパCHをオフ状態に
すると、電動機電流1Mは直列接続されたブレーキ抵抗
器BRおよびブロッキングダイオードBDを介して電源
側に流れ、電力を電源に回生しながら電流1Mは減少し
ていく〔第4図5,7,8参照〕。次いで、時間t=T
2でバイパスサイリスタTHをオン状態にすると〔第4
図2参照〕、ブレーキ抵抗器BRに流れていた電流1R
〔第4図5参照〕は、バイパスサイリスタTHに移り、
電動機電流1Mは再び増加していく〔第4図6,7,8
参照〕。この時、電動機電圧は、電源電圧より大きい。
そこで、時間t=T3で再びチョッパCHをオン状態に
すると〔第4図1参照〕、バイパスサイリスタTHはオ
フ状態となる〔第4図2参照〕。以下同様にして、バイ
パスサイリスタTHの点弧時期T2を制御することによ
り、ブレーキ抵抗器BRの抵抗値は連続的に可変にする
ことができる。前述した制御方式において、ブレーキ抵
抗器BRの抵抗値RBは、前記式(1)に基づいて次式
により求められる。
但し、IMl″:最高速度■Maxにおける電動機許
容最大電流 EMmax:最高速度■Maxに
おける電動機 許容最大電流で発生する電動機
電 圧 Es.n〜:電源電圧最大値 α1、n:チヨツパの最小通流率 第3図に示す特性曲線イのa″〜b″点間の電動機の特
性を第5図に示す。
容最大電流 EMmax:最高速度■Maxに
おける電動機 許容最大電流で発生する電動機
電 圧 Es.n〜:電源電圧最大値 α1、n:チヨツパの最小通流率 第3図に示す特性曲線イのa″〜b″点間の電動機の特
性を第5図に示す。
すなわち、第5図において、特性曲線1は最高速度にお
ける電動機の電圧−電流特性を示すものである。また、
特性曲線■,■はチョッパCHの端子電圧EcH(チョ
ッパCHは最小通流率α1.ninで動作する)で、■
は電源電圧最大(Es..〜)の場合を示し、■は電源
電圧最小(ESm,n)の場合を示す。電源電圧が最大
の場合は、電動機Mの動作点はAとなり、電動機許容最
大電流1M1″が流れるが、電源電圧が最小になると、
高速域(AVR)制御のためにバイパスサイリスタTH
はオフ状態であり、ブレーキ抵抗器BRの抵抗値R8が
変わらないため、電動機Mの動作点はBまで移動し、電
動機許容最大電流はIIMl″まで減少させなければな
らない。この時のノッチ特性曲線は第3図ハのようにな
る。ここで、電源電圧最大値E,maxを1,650V
1電源電圧最小値Es、,。を1,000Vとすれば、
電動機許容最大電流1M1″は電動機電流1M1の約6
0%まで低下してしまう(第2図参照)。このように、
第1図に示す制御方式では、電源電圧が低下すると、制
動電流が低下するために回生電力が低下してしまい、さ
らに回生制動力が下足してしまうという欠点がある。
ける電動機の電圧−電流特性を示すものである。また、
特性曲線■,■はチョッパCHの端子電圧EcH(チョ
ッパCHは最小通流率α1.ninで動作する)で、■
は電源電圧最大(Es..〜)の場合を示し、■は電源
電圧最小(ESm,n)の場合を示す。電源電圧が最大
の場合は、電動機Mの動作点はAとなり、電動機許容最
大電流1M1″が流れるが、電源電圧が最小になると、
高速域(AVR)制御のためにバイパスサイリスタTH
はオフ状態であり、ブレーキ抵抗器BRの抵抗値R8が
変わらないため、電動機Mの動作点はBまで移動し、電
動機許容最大電流はIIMl″まで減少させなければな
らない。この時のノッチ特性曲線は第3図ハのようにな
る。ここで、電源電圧最大値E,maxを1,650V
1電源電圧最小値Es、,。を1,000Vとすれば、
電動機許容最大電流1M1″は電動機電流1M1の約6
0%まで低下してしまう(第2図参照)。このように、
第1図に示す制御方式では、電源電圧が低下すると、制
動電流が低下するために回生電力が低下してしまい、さ
らに回生制動力が下足してしまうという欠点がある。
また、第1図に゛示す制御方式によると、高速制動時に
転流失敗した場合、電流を制限する抵抗が入つていない
ために電動機電流は非常に大きくなる。そこで、チョッ
パや電動機の過電流保護協調のため、回路に制動時のみ
相間リアクトルを追加する必要が生じたり、動作時間の
短い遮断器を使用する必要がある。さらに、第1図に示
す制御方式では、チョッパに電動機電圧が加わり、しか
もこの電圧は電源電圧の2倍近くにも達するので、チョ
ッパを構成する部品はこの電圧を考慮して選定する必要
があるばかりでなく。高耐圧化のために装置も大型化す
る難点がある。そこで、本発明者等は、前述したチョッ
パ制御装置の欠点を全て克服すべく種々検討並びに試作
を重ねた結果、電源に対し電動機と直列接続するブレー
キ抵抗器をチョッパの接続点において二分し、これらの
ブレーキ抵抗器とブロッキングダイオードとの直列回路
にバイパスサイリスタを並列接続することにより、電動
機の発生電圧が電源電圧以上の時チョッパの通流率を最
小に保ち、しかも電動機電流を規定された値になるよう
バイパスサイリスタの通流率を制御し、バイパスサイリ
スタの通流率が最大または規定の大きさになつた後チョ
ッパの通流率を制御するようにして、電源電圧に関係な
く電動機電流を規定値になるよう前記ブレーキ抵抗器の
抵抗値を連続的に制御することにより、電動機の回生制
動時における回生率、回生電力、回生制動力の増大を図
り、前述の問題点を一挙に解消し得ることを突き止めた
。
転流失敗した場合、電流を制限する抵抗が入つていない
ために電動機電流は非常に大きくなる。そこで、チョッ
パや電動機の過電流保護協調のため、回路に制動時のみ
相間リアクトルを追加する必要が生じたり、動作時間の
短い遮断器を使用する必要がある。さらに、第1図に示
す制御方式では、チョッパに電動機電圧が加わり、しか
もこの電圧は電源電圧の2倍近くにも達するので、チョ
ッパを構成する部品はこの電圧を考慮して選定する必要
があるばかりでなく。高耐圧化のために装置も大型化す
る難点がある。そこで、本発明者等は、前述したチョッ
パ制御装置の欠点を全て克服すべく種々検討並びに試作
を重ねた結果、電源に対し電動機と直列接続するブレー
キ抵抗器をチョッパの接続点において二分し、これらの
ブレーキ抵抗器とブロッキングダイオードとの直列回路
にバイパスサイリスタを並列接続することにより、電動
機の発生電圧が電源電圧以上の時チョッパの通流率を最
小に保ち、しかも電動機電流を規定された値になるよう
バイパスサイリスタの通流率を制御し、バイパスサイリ
スタの通流率が最大または規定の大きさになつた後チョ
ッパの通流率を制御するようにして、電源電圧に関係な
く電動機電流を規定値になるよう前記ブレーキ抵抗器の
抵抗値を連続的に制御することにより、電動機の回生制
動時における回生率、回生電力、回生制動力の増大を図
り、前述の問題点を一挙に解消し得ることを突き止めた
。
従つて、本発明の目的は、簡単な回路構成によりチョッ
パの責務を増大させることなく回生率、回生電力および
回生制動力の増大を図ることができるチョッパ制御装置
を提供するにある。
パの責務を増大させることなく回生率、回生電力および
回生制動力の増大を図ることができるチョッパ制御装置
を提供するにある。
前記の目的を達成するため、本発明においては、直流電
源に電動機とチョッパとを並列に接続し、さらに直流電
源に対し電動機と直列にダイオードとブレーキ抵抗器と
を接続すると共に前記ダイオードとブレーキ抵抗器との
直列回路にバイパスサイリスタを並列接続し、前記バイ
パスサイリスタの電流率を制御して電動機の回生制動を
行うよう構成したチョッパ制御装置において、前記ブレ
ーキ抵抗器をチョッパに対し直流電源側回路と電動機側
回路とに分割して接続し、これらの分割されたブレーキ
抵抗器とダイオードとの直列回路にバイパスサイリスタ
を並列接続し、最高速度で電源電圧最小値において許容
電動機電流が流れるように前記分割されたブレーキ抵抗
器の合成抵抗値を設定し、電動機電流または電動機端子
電圧が規定値になるようバイパスサイリスタの通流率を
制御することを特徴とする。
源に電動機とチョッパとを並列に接続し、さらに直流電
源に対し電動機と直列にダイオードとブレーキ抵抗器と
を接続すると共に前記ダイオードとブレーキ抵抗器との
直列回路にバイパスサイリスタを並列接続し、前記バイ
パスサイリスタの電流率を制御して電動機の回生制動を
行うよう構成したチョッパ制御装置において、前記ブレ
ーキ抵抗器をチョッパに対し直流電源側回路と電動機側
回路とに分割して接続し、これらの分割されたブレーキ
抵抗器とダイオードとの直列回路にバイパスサイリスタ
を並列接続し、最高速度で電源電圧最小値において許容
電動機電流が流れるように前記分割されたブレーキ抵抗
器の合成抵抗値を設定し、電動機電流または電動機端子
電圧が規定値になるようバイパスサイリスタの通流率を
制御することを特徴とする。
前記のチョッパ制御装置において、電動機側回路に安定
抵抗器を接続すれば、電動機電圧が高源電圧より高い高
速域での電源電圧急変等に際して電動機の駆動の安定性
を増大することが可能となる。
抵抗器を接続すれば、電動機電圧が高源電圧より高い高
速域での電源電圧急変等に際して電動機の駆動の安定性
を増大することが可能となる。
また、ブレーキ抵抗器に短絡スイッチを並列接続し、電
動機端子電圧が規定値以下の場合に前記短絡スイッチに
よりブレーキ抵抗器を短絡するよう構成すれは、ブレー
キ抵抗器の発生損失を軽減することがてき好適てある。
動機端子電圧が規定値以下の場合に前記短絡スイッチに
よりブレーキ抵抗器を短絡するよう構成すれは、ブレー
キ抵抗器の発生損失を軽減することがてき好適てある。
さらに、安定抵抗器を接続した場合も、前記と同様に安
定抵抗器に短絡スイッチを並列接続して、安定抵抗器の
発生損失を軽減するよう構成ずれは好適である。次に、
本発明に係るチョッパ制御装置の実施例・につき添付図
面を参照しながら以下詳細に説明する。
定抵抗器に短絡スイッチを並列接続して、安定抵抗器の
発生損失を軽減するよう構成ずれは好適である。次に、
本発明に係るチョッパ制御装置の実施例・につき添付図
面を参照しながら以下詳細に説明する。
第6図は、本発明に係るチョッパ制御装置の一実施例を
示す回路図で、参照符号10は架線、12はパンタグラ
フ、14はチョッパ、16は電動機である。
示す回路図で、参照符号10は架線、12はパンタグラ
フ、14はチョッパ、16は電動機である。
電動機16と直列に電動機界磁18および平滑リアクト
ル20が接続されている。また、電源に対し電動機16
と直列にブロッキングダイオード22とブレーキ抵抗器
24が接続され、さらにこれらのブロッキングダイオー
ド22とブレーキ抵抗器24との直列回路にバイパスサ
イリスタ26が並列に接続されている。なお、第6図に
示す回路において、実際には電源側にコンLデンサとリ
アクトルとで構成されるフィルタ回路が接続されるが、
説明の便宜上省略してある。しかるに、本発明に係るチ
ョッパ制御装置においては、前記ブレーキ抵抗器24を
、チョッパ14の接続点Pにおいて夫々ブレーキ抵抗器
24aおよび24bとに二分したことを特徴とするもの
である。次に、第6図に示す回路の動作特性につき、第
7図に示す波形図を参照しながら以下説明する。
ル20が接続されている。また、電源に対し電動機16
と直列にブロッキングダイオード22とブレーキ抵抗器
24が接続され、さらにこれらのブロッキングダイオー
ド22とブレーキ抵抗器24との直列回路にバイパスサ
イリスタ26が並列に接続されている。なお、第6図に
示す回路において、実際には電源側にコンLデンサとリ
アクトルとで構成されるフィルタ回路が接続されるが、
説明の便宜上省略してある。しかるに、本発明に係るチ
ョッパ制御装置においては、前記ブレーキ抵抗器24を
、チョッパ14の接続点Pにおいて夫々ブレーキ抵抗器
24aおよび24bとに二分したことを特徴とするもの
である。次に、第6図に示す回路の動作特性につき、第
7図に示す波形図を参照しながら以下説明する。
今、チョッパ14を時間t=TOでオン状態にすると〔
第7図1,3,4参照〕、電動機16はブレーキ抵抗器
24bを介して短絡されるのて、電動機電流1Mは増加
していく〔第7図8参照〕。次に、最小通流時間に等し
い時間t=t1でチョッパ14をオフ状態にすると、電
動機電流1Mはブレーキ抵抗器24a,24bおよびブ
ロッキングダイオード22を介して電源側に流れ、電力
を電源に回生しながら電流1Mは減少していく〔第7図
5,7,8参照〕。次いで、時間t=T2でバイパスサ
イリスタ26を点弧すると、ブレーキ抵抗器24a,2
4bに流れていた電流1Rはバイパスサイリスタ26に
移り、電動機電流1Mは再び増加していく〔第7図6,
7,8参照〕。この時、電動機電圧は電源電圧より大き
い。そこで、時間t=らで再びチョッパ14をオン状態
にすると〔第7図1参照〕、バイパスサイリスタ26に
は電源電圧とブレーキ抵抗器24aの端子電圧との差が
逆方向に加わり、バイパスサイリスタ26はオフ状態と
なる〔第7図2参照〕。以下、同様にして、バイパスサ
イリスタ26の点弧時間しを制御することにより、ブレ
ーキ抵抗器24の抵抗値は連続的に可変することができ
る。なお、バイパスサイリスタ26は、電動機電流1M
あるいは電動機16の端子電圧が規定値になるようその
通流率を制御する。以上の動作特性は前述した第1図に
示す従来のチョッパ制御装置と略同一の動作特性を有す
る(第4図参照)。本発明に係るチョッパ制御装置にお
いては、最高速度で電源電圧最小値Es..,nにおい
て、許容電動機電流1M1″が流れるような抵抗値、す
なわちブレーキ抵抗器24a,24bの合成抵抗値RB
は次式で示される。
第7図1,3,4参照〕、電動機16はブレーキ抵抗器
24bを介して短絡されるのて、電動機電流1Mは増加
していく〔第7図8参照〕。次に、最小通流時間に等し
い時間t=t1でチョッパ14をオフ状態にすると、電
動機電流1Mはブレーキ抵抗器24a,24bおよびブ
ロッキングダイオード22を介して電源側に流れ、電力
を電源に回生しながら電流1Mは減少していく〔第7図
5,7,8参照〕。次いで、時間t=T2でバイパスサ
イリスタ26を点弧すると、ブレーキ抵抗器24a,2
4bに流れていた電流1Rはバイパスサイリスタ26に
移り、電動機電流1Mは再び増加していく〔第7図6,
7,8参照〕。この時、電動機電圧は電源電圧より大き
い。そこで、時間t=らで再びチョッパ14をオン状態
にすると〔第7図1参照〕、バイパスサイリスタ26に
は電源電圧とブレーキ抵抗器24aの端子電圧との差が
逆方向に加わり、バイパスサイリスタ26はオフ状態と
なる〔第7図2参照〕。以下、同様にして、バイパスサ
イリスタ26の点弧時間しを制御することにより、ブレ
ーキ抵抗器24の抵抗値は連続的に可変することができ
る。なお、バイパスサイリスタ26は、電動機電流1M
あるいは電動機16の端子電圧が規定値になるようその
通流率を制御する。以上の動作特性は前述した第1図に
示す従来のチョッパ制御装置と略同一の動作特性を有す
る(第4図参照)。本発明に係るチョッパ制御装置にお
いては、最高速度で電源電圧最小値Es..,nにおい
て、許容電動機電流1M1″が流れるような抵抗値、す
なわちブレーキ抵抗器24a,24bの合成抵抗値RB
は次式で示される。
但し、IMl″:最高速度■MaOにおける電動機許
容最大電流 EMmax:最高速度Vmaxに
おける電動機 許容最大電流て発生する電動機
電 圧 Esmln:電源電圧最小値 α1m1n:チヨツパの最小通流率 このような抵抗値にすることより、電動機16の動作特
性は第8図に示すようになる。
容最大電流 EMmax:最高速度Vmaxに
おける電動機 許容最大電流て発生する電動機
電 圧 Esmln:電源電圧最小値 α1m1n:チヨツパの最小通流率 このような抵抗値にすることより、電動機16の動作特
性は第8図に示すようになる。
すなわち、第8図において、特性曲線1は最高速度にお
ける電動機の電圧一電流特性を示すものである。また、
特性曲線■,■はチョッパ14の端子電圧EcH(チョ
ッパ14は最小通流率α1.,。で動作する)で、■は
電源電圧最大(E,mへ)の場合を示し、■は電源電圧
最小(E,min)の場合を示す。なお、本発明におい
ては、特性曲線■の場合、バイパスサイリスタ26の通
流率α2は零になり、電動機16の動作点はAとなり、
電源電圧が最大の場合(第8図の特性曲線■)と同様、
電動機許容最大電流1M1″を流すことができる。すな
わち、従来のチョッパ制御装置では、電源電圧最小値E
,.l、の特性曲線は■(破線で示す)となると共に電
動機の動作点もBとなり、電動機電流がIMl″であつ
たものをIMl″まで高めることができる。また、電源
電圧が最大(E,.n〜)の場合は、第8図の特性曲線
■に示す特性とする必要があり、この場合バイパスサイ
リスタ26の通流率を大きくして等価的に■の特性とす
る。本発明に係るチョッパ制御装置において、ノッチ特
性は電源電圧に関係なく第9図の特性曲線二に示すよう
になる。
ける電動機の電圧一電流特性を示すものである。また、
特性曲線■,■はチョッパ14の端子電圧EcH(チョ
ッパ14は最小通流率α1.,。で動作する)で、■は
電源電圧最大(E,mへ)の場合を示し、■は電源電圧
最小(E,min)の場合を示す。なお、本発明におい
ては、特性曲線■の場合、バイパスサイリスタ26の通
流率α2は零になり、電動機16の動作点はAとなり、
電源電圧が最大の場合(第8図の特性曲線■)と同様、
電動機許容最大電流1M1″を流すことができる。すな
わち、従来のチョッパ制御装置では、電源電圧最小値E
,.l、の特性曲線は■(破線で示す)となると共に電
動機の動作点もBとなり、電動機電流がIMl″であつ
たものをIMl″まで高めることができる。また、電源
電圧が最大(E,.n〜)の場合は、第8図の特性曲線
■に示す特性とする必要があり、この場合バイパスサイ
リスタ26の通流率を大きくして等価的に■の特性とす
る。本発明に係るチョッパ制御装置において、ノッチ特
性は電源電圧に関係なく第9図の特性曲線二に示すよう
になる。
なお、第9図に示す特性曲線イ,ハは、従来のチョッパ
制御装置のノッチ特性であり、イは電源電圧最大の場合
を示し、ハは電源電圧最小の場合を示す。第9図から明
らかなように、本発明装置は、従来装置と比較して高速
における電動機電流を大きくすることができるので、制
動力、回生電力および回生率の向上を図ることができる
。また補足の空気制動が必要な場合は、その負担する割
合を減少させることがてきる。特に電源電圧が低くなる
と前記効果は一層大きくなる。第10図乃至第13図は
、本発明に係るチョッパ制御装置の夫々別の実施例を示
すものである。
制御装置のノッチ特性であり、イは電源電圧最大の場合
を示し、ハは電源電圧最小の場合を示す。第9図から明
らかなように、本発明装置は、従来装置と比較して高速
における電動機電流を大きくすることができるので、制
動力、回生電力および回生率の向上を図ることができる
。また補足の空気制動が必要な場合は、その負担する割
合を減少させることがてきる。特に電源電圧が低くなる
と前記効果は一層大きくなる。第10図乃至第13図は
、本発明に係るチョッパ制御装置の夫々別の実施例を示
すものである。
すなわち、第10図は、第6図に示す回路構成に゛おい
て、安定抵抗器28を挿入接続したものである。このよ
うに安定抵抗器28を挿入することにより、電動機電圧
が電源電圧より高い高速域での電源電圧急変等に際して
電動機の駆動の安定性を増大することができる。第11
図は、第6図に示す回路構成において、ブレーキ抵抗器
24a,24bに短絡スイッチ30を並列に接続したも
のである。
て、安定抵抗器28を挿入接続したものである。このよ
うに安定抵抗器28を挿入することにより、電動機電圧
が電源電圧より高い高速域での電源電圧急変等に際して
電動機の駆動の安定性を増大することができる。第11
図は、第6図に示す回路構成において、ブレーキ抵抗器
24a,24bに短絡スイッチ30を並列に接続したも
のである。
このように構成することにより、回生制動時にバイパス
サイリスタ26が最大通流率でしかも一定の条件になつ
た際ブレーキ抵抗器24a,24bを短絡すれば、ブレ
ーキ抵抗器24a,24bの発生損失を軽減することが
できる。第12図は、第10図に示す回路構成において
、各ブレーキ抵抗器24a,24bおよび安定抵抗器2
8に夫々短絡スイッチ32,34,36を並列に接続し
、前記実施例と同様にブレーキ抵抗器24a,24bお
よび安定抵抗器28の発生損失を軽減するようにしたも
のである。
サイリスタ26が最大通流率でしかも一定の条件になつ
た際ブレーキ抵抗器24a,24bを短絡すれば、ブレ
ーキ抵抗器24a,24bの発生損失を軽減することが
できる。第12図は、第10図に示す回路構成において
、各ブレーキ抵抗器24a,24bおよび安定抵抗器2
8に夫々短絡スイッチ32,34,36を並列に接続し
、前記実施例と同様にブレーキ抵抗器24a,24bお
よび安定抵抗器28の発生損失を軽減するようにしたも
のである。
なお、この場合、第13図に示すように、短絡スイッチ
32,34を単一の短絡スイッチ32で構成することも
可能である。前述の第11図乃至第13図に示す実施例
において、短絡スイッチ30,32,34,36を夫々
機械的スイッチで例示したが、サイリスタ等の半導体ス
イッチを使用し得ることは勿論てある。
32,34を単一の短絡スイッチ32で構成することも
可能である。前述の第11図乃至第13図に示す実施例
において、短絡スイッチ30,32,34,36を夫々
機械的スイッチで例示したが、サイリスタ等の半導体ス
イッチを使用し得ることは勿論てある。
前述した実施例から明らかなように、本発明に係るチョ
ッパ制御装置は、従来装置に比べて種々の利点を有する
ものであり、それらを要約して列挙すれば次の通りであ
る。
ッパ制御装置は、従来装置に比べて種々の利点を有する
ものであり、それらを要約して列挙すれば次の通りであ
る。
(1)電源電圧に関係なく電動機電流を許容値一杯まで
流せるので、回生制動力、回生電力および回生率の増大
を図ることができる。
流せるので、回生制動力、回生電力および回生率の増大
を図ることができる。
(2)回生制動力のみでは制動力が不足し、空気制動を
補足する場合、空気制動力を減らすことができ、保守費
等の軽減を図ることができる。
補足する場合、空気制動力を減らすことができ、保守費
等の軽減を図ることができる。
(3)特に、電源電圧が低い場合、前記(1),(2)
の効果が大きい。(4)高速回生制動時にチョッパが転
流失敗しても、回路に抵抗(ブレーキ抵抗器)が挿入さ
れているのて電動機電流が制限され、過電流保護協調が
容易となる。
の効果が大きい。(4)高速回生制動時にチョッパが転
流失敗しても、回路に抵抗(ブレーキ抵抗器)が挿入さ
れているのて電動機電流が制限され、過電流保護協調が
容易となる。
(5)回生制動時にチョッパに印加される電圧は、電動
機電圧より低くなるので、チョッパ装置の小型化を図る
ことができる。
機電圧より低くなるので、チョッパ装置の小型化を図る
ことができる。
本発明に係るチョッパ制御装置は、直流電動機から直流
電源に電力を回生するものであるから、電気車や電気自
動車に好適に応用することができるばかりでなく、その
他の凡ゆる半導体変換器においても、直流中間回路にチ
ョッパを介在して回生制御を行うものに適用すれは前記
各効果を期待することができる。
電源に電力を回生するものであるから、電気車や電気自
動車に好適に応用することができるばかりでなく、その
他の凡ゆる半導体変換器においても、直流中間回路にチ
ョッパを介在して回生制御を行うものに適用すれは前記
各効果を期待することができる。
以上、本発明の好適な実施例として、一相一重のチョッ
パの場合について説明したが、本発明は−多相多重方式
チョッパにも応用し得るばかりでなく、その他本発明の
精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし
得ることは勿論である。
パの場合について説明したが、本発明は−多相多重方式
チョッパにも応用し得るばかりでなく、その他本発明の
精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし
得ることは勿論である。
第1図は従来のチョッパ制御装置の主回路構成を示す結
線図、第2図は第1図に示す回路の回生制動時の動作特
性曲線図、第3図は第1図に示す回路の回生制動時のノ
ッチ特性曲線図、第4図は第1図に示す回路の動作波形
図、第5図は第3図に示すノッチ特性を有する場合の電
動機の動作特性曲線図、第6図は本発明に係るチョッパ
制御装置の一実施例を示す主回路構成結線図、第7図は
第6図に示す回路の動作波形図、第8図は第6図に示す
回路の電動機の動作特性曲線図、第9図は第6図に示す
回路の回生制動時のノッチ特性曲線図、第10図乃至第
13図は本発明に係るチョッパ制御装置の夫々別の実施
例を示す主回路構成結線図てある。 10・・・・・・架線、12・・・・・パンタグラフ、
14・・・・・チョッパ、16・・・・・電動機、18
・・・・・電動機界磁、20・・・・・・平滑リアクト
ル、22・・・・・・ブロッキングダイオード、24・
・・・ブレーキ抵抗器、26・・・・バイパスサイリス
タ、28・・・・・・安定抵抗器、30,32,34,
36・・・・・・短絡スイッチ。
線図、第2図は第1図に示す回路の回生制動時の動作特
性曲線図、第3図は第1図に示す回路の回生制動時のノ
ッチ特性曲線図、第4図は第1図に示す回路の動作波形
図、第5図は第3図に示すノッチ特性を有する場合の電
動機の動作特性曲線図、第6図は本発明に係るチョッパ
制御装置の一実施例を示す主回路構成結線図、第7図は
第6図に示す回路の動作波形図、第8図は第6図に示す
回路の電動機の動作特性曲線図、第9図は第6図に示す
回路の回生制動時のノッチ特性曲線図、第10図乃至第
13図は本発明に係るチョッパ制御装置の夫々別の実施
例を示す主回路構成結線図てある。 10・・・・・・架線、12・・・・・パンタグラフ、
14・・・・・チョッパ、16・・・・・電動機、18
・・・・・電動機界磁、20・・・・・・平滑リアクト
ル、22・・・・・・ブロッキングダイオード、24・
・・・ブレーキ抵抗器、26・・・・バイパスサイリス
タ、28・・・・・・安定抵抗器、30,32,34,
36・・・・・・短絡スイッチ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 直流電源に電動機とチョッパとを並列に接続し、さ
らに直流電源に対し電動機と直列にダイオードとブレー
キ抵抗器とを接続すると共に前記ダイオードとブレーキ
抵抗器との直列回路にバイパスサイリスタを並列接続し
、前記バイパスサイリスタの通流率を制御して電動機の
回生制御を行うよう構成したチョッパ制御装置において
、前記ブレーキ抵抗器をチョッパに対し直流電源側回路
と電動機側回路とに分割して接続し、これらの分割され
たブレーキ抵抗器とダイオードとの直列回路にバイパス
サイリスタを並列接続し、最高速度で電源電圧最小値に
おいて許容電動機電流が流れるように前記分割されたブ
レーキ抵抗器の合成抵抗値を設定し、電動機電流または
電動機端子電圧が規定値になるようバイパスサイリスタ
の通流率を制御することを特徴とするチョッパ制御装置
。 2 特許請求の範囲第1項記載のチョッパ制御装置にお
いて、電動機側回路に安定抵抗器を接続してなるチョッ
パ制御装置。 3 特許請求の範囲第1項記載のチョッパ制御装置にお
いて、ブレーキ抵抗器に短絡スイッチを並列接続し、電
動機端子電圧が規定値以下の場合前記短絡スイッチによ
りブレーキ抵抗器を短絡するよう構成してなるチョッパ
制御装置。 4 特許請求の範囲第2項記載のチョッパ制御装置にお
いて、安定抵抗器に短絡スイッチを並列接続し、電動機
端子電圧が規定値以下の場合前記短絡スイッチにより安
定抵抗器を短絡するよう構成してなるチョッパ制御装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6338580A JPS6046638B2 (ja) | 1980-05-15 | 1980-05-15 | チヨツパ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6338580A JPS6046638B2 (ja) | 1980-05-15 | 1980-05-15 | チヨツパ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56159980A JPS56159980A (en) | 1981-12-09 |
| JPS6046638B2 true JPS6046638B2 (ja) | 1985-10-17 |
Family
ID=13227769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6338580A Expired JPS6046638B2 (ja) | 1980-05-15 | 1980-05-15 | チヨツパ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6046638B2 (ja) |
-
1980
- 1980-05-15 JP JP6338580A patent/JPS6046638B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56159980A (en) | 1981-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4096423A (en) | Direct current motor chopper propulsion system | |
| US5436540A (en) | Protection circuit for a gate turn-off device in an electrical braking system for an electric traction motor vehicle | |
| US3890551A (en) | Regenerative braking circuit | |
| US3923116A (en) | Electric vehicle having improved battery reconnect | |
| US4095154A (en) | Regenerative braking system for a chopper controlled electric traction motor | |
| US3930191A (en) | Braking circuit for the mixed regenerative and resistance braking of a d-c series machine operated as a generator | |
| US4450388A (en) | Dynamic braking of direct current motors | |
| JPS58198193A (ja) | 直流モ−タ制御装置 | |
| JPS6046638B2 (ja) | チヨツパ制御装置 | |
| JPS6046639B2 (ja) | チヨツパ制御装置 | |
| US3906317A (en) | Control for DC series-wound motor | |
| GB2137035A (en) | Apparatus for controlling electric vehicles | |
| JP2000134717A5 (ja) | 電動車両の動力装置の電動機制御装置 | |
| JPH0437642B2 (ja) | ||
| JPH0379926B2 (ja) | ||
| JPS6057313B2 (ja) | 直流電動機の制動制御装置 | |
| JPH0514482B2 (ja) | ||
| JP2001177921A (ja) | 電気車制御装置 | |
| JPS61164405A (ja) | 電気車制御装置 | |
| Whiting | A regenerative braking system for dc railway traction | |
| JPS5829301A (ja) | 電気車用回生制動制御回路 | |
| JPS6155321B2 (ja) | ||
| JPS59156183A (ja) | エレベ−タの制御方式 | |
| JP2004096810A (ja) | 電気車制御装置 | |
| JPH0797882B2 (ja) | 電気車用制動制御装置 |