JPS6053433A - 直流式電気鉄道用回生変電所の力行・回生切換制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、直流式電気鉄道用回生変電所のカ行・回生切
換制御装置に関し、特にカ行・回生の判別装置に１０す
る。

最近、直流車両の制御方式として、回生ブレーキ刺きナ
ヨツパ制御ｌｌ１１車が採用され、回生田にチョッパ制
御虚によって発生した′″…、力は直流架線に返還され
て他のカ行単に吸収されたり回生電力吸収設備を持つ回
生変電所において父ｂＩＣ側に電力回生され、架線電圧
の上昇も抑制される。

第１図は１台の順・逆変換器を用いた直流式電気鉄道用
回生変電所を示す。受電する交流電源１は順変換と逆変
換の両機能を持つ順・逆変換器２の交流側に結合され、
変換器２の直流側は直流リアクトル３及びカ行・回生切
換スイッチ４を介Ｌ７て架線５とレール６間に結合され
る。切換スイッチ４は、変換器２の正極性出力端から架
線５に向かって順方向のダイオード４１と、レール６か
ら変換器２の負極性出力端に向かって順方向のダイオー
ド４１と、架線５から変換器２の只極性出力喘に向かっ
て順方向のサイリスタ４８と、変換器２の正極性出力端
からレール６に向かって順方向のサイリスタ４４と〃為
ら成り、電車７のカ行時にはサイリスタ４　Ｂ　＊　４
４共にオフ状態にされて変換器２からダイオード４．＄
４２を通した直流給電がなされ、回生ブレーキ付きチョ
ッパ制御軍７の回生運転時にはサイリスタ４Ｂ　ｓ４４
がターンオンされて回生成力がサイリスタ４３＊４４と
逆変換動作の変換器２を通して電源１側に回生される。

このカ行・回生の切換えは、架線電圧■。をフィルタ８
．　Ｄｏ／Ｄｏ変換器９及び平均値化回路１０によって
平均値で検出し、この平均値が切換制御回路１１の回生
切換設定値以上になったときに回生運転と判定して該切
換制御回路１１の出力でサイリスタ４３１４４共にター
ンオンさせ、さらに切換制御回路１１から自動電圧制御
回路１２に回生運転判定出力を与え、自動電圧制御回路
１２は平均値電圧に応じた位相制御信号をゲート制御回
路１３に与え、ゲート制御回路１３の位相制御されたゲ
ートパルスによって変換器２を逆変換動作させる。

このようなカ行・回生の切換えに際し、次の事項が重要
となる。

（１）回生効率を良くするために、電車の回生をできる
だけ早く検出して早い切換えができること。

Ｃ）直流式電気鉄道では、一般に回生車は架線電圧が８
００ＶＤＯになると保護回路が働らく仕組みになってお
り、この保両動作電圧に達する前に切換えができること
。

これに対して、従来のカ行・回生切換えは、回生判定の
ための架線寛圧恢出にフィルタ８を通して平均値化する
ため検出遅れが生じ、この遅れは切換えに要する時間（
約２９ｍ５　）の絢１イを必要として早い切換えを制約
する。また、変電所の受電屯圧変動幅吉１０チが架線電
圧の変！ｊ１１暢としてそのまま現われるため、架線電
圧検出値き比較する設定値は＋１０４の変動分だけ高い
電圧に設定することになり、回生判定を増々遅らせるし
保護回路動作電圧までの回生制御城圧範囲が増々狭くな
り回生効率を悪くする。

本発明の目的は、架線゛電圧の検出遅れを少なくして回
生制御を確実に効率良くすることができる制御装置を得
るにある。

本発明は、架線から回生車のチョッパ周波数成分を検出
するバンドパスフィルタを設け、このフィルタの出力レ
ベルが回生切換設定値を越えたか否かによってカ行・回
生の判別をする切換制御回路を設け、この判別出力によ
って切換スイッチ４の切換制御ゲートパルス及び自動電
圧制御回路のカ行・回生の切換運転指令を得ることを特
徴とする。

第２図は本発明の一実施例を示し、第１図と同じものあ
るいは同じ機能を有するものは同一符号で示す。第２図
において、切換制御回路１４のカ行・回生判別のための
架融屯圧入力は架１９．５に人力接続したバンドパスフ
ィルタ１５の出力としている。

バンドパスフィルタ１５はチョッパ制御車７のチョッパ
周波数を通過帯域とし、切換制御回路１４はチョッパ周
波数成分の大小によってカ行・回生を判別する。

即ち、架線電圧に含ま第９．るチョツノ（周波敬成分は
チョッパ制御車が回生に入ると多くなってくることから
カ行・回生を判別し、−Ｊ換スイッチ４の切換え及び変
換器２の逆変換制御をする。

ここで、架線電圧に含捷れる高調波成分について説明す
る。まず、変換器２はカ行時０回生時共に自動電圧制御
回路１２によって自動電圧制御（ＡＶＦＬ）運転がなさ
れ、このＡＶＲ運転によりカ行時に架線電圧に含まれる
高調波成分のうち回生班のチョッパ周波数と同じ周波数
の高調波成分は変換器２の制御位相角αによって変って
くる。この位相角αは直流式回生変電所では０°〜３６
°の範囲＠匿になり、α＝θ°、α＝３６°での三相整
流に含まれる高調波成分は直流電圧に対する含有率（乃
）で示すと下記表のようになる。

次に、チョッパ制飢患が回生に入った場合、回生車が発
生する高調波成分はチヨ・ソック周波数σ〕１ノツプル
分に含まれる量ということになり、上記表における高調
波成分を回生車の存仕により高めることになる。この回
生車による高調波成分の増量は％■輛によって違いが生
じるが、三相り・ソブルに含１れる量の約２倍となるな
どかなりの増量になる。

従って、カ行・回生の判別のために、切換制御回路１４
の設定値を三相整流だけでの架線電圧に含まれる高調波
成分（上記表）を少し上止わった値（例えば１１０チ）
に設定しておけば架線′［株］圧に含まれるチョッパ周
波数成分をパントノくスフイルり１５から検出比較して
カ行・回生を判別でさることになる。但し、三相整流に
含ま第１る高調波成分含有率は上記表のように制御位相
角αによって震るため、切換制御回路１４の回生切戻設
定１１αを位相角αによって自動調整する。

上述までのことから、架線電圧に含まれるチョッパ制御
正のチョッパ周波数成分をバンドパスフィルタ１５で検
出し、切換回路１４の設定値をカ行時に架線電圧に含才
れる三相リップル波形のチョッパ周波数成分を少しうわ
まわった値に設定して大小比較することによりカ行・回
生を判別する。

第３図は第２図におけるカ行・回生の判別回路構成を示
す。バンドパスフィルタ１５は、架線電圧■Ｇを分圧す
る抵抗分圧器１６と、この分圧出力からチョッパ周波数
成分を検出してその直流変換した出力Ｖｓを得るフィル
タ回路１７とから成る。切換制御回路１４は回生切戻設
足回路１８と、この設定値Ｖ１とフィルタ回路１７の出
力ｖ８とを比較するコンパレータ１９ト、コンパレータ
１９の出力によって切換スイッチ４のサイリスタ４３６
４４をターンオン・ターンオフ制御するゲート回路２０
とから成る。このうち、回生切換設定回路１８は交流電
源１の電圧をダイオードブリッジＤＢで整流し、この整
流出力を抵抗Ｒ，、Ｒ、及びコンデンサＣで分圧平滑し
、この出力を抵抗Ｒ，、Ｒ，、Ｒ１＋　と演算増幅器Ｏ
Ａからなる加算器によって位相角零設定用可変抵抗器Ｖ
Ｒの設定値と加算し、加誹、結果を回生切換設定値ＶＴ
として出力する。

自動電圧制御回路１２は、コンパレータ１９の出力によ
って順変換設定器２１と逆変換設定器２２の設定値切換
えをするアナログスイッチ２３と、このアナログスイッ
チ２３を通した順、逆変換設定値を自動電圧制御目標値
として平均値化回路１ｏからの架線電圧検出値とを突合
わせて演算増幅する電圧制イ卸増幅器２４とからなり、
増幅器２４の出力はゲート制御−回路１３の位相制御信
号にされる。

こうした構成において、切換制御回路１４における回生
切換設定回路１８は、電源１の直圧によって設定値ＶＴ
を自動調整するもので、こね、は前記の表に示すように
位相角αによって架線′重圧に含まれるチョッパ周波数
成分が変化するのを補償する。

即ち、変換器２は自動′間圧制御されており、受電電圧
の増減に伴って制御卸位相角αも増減されることから電
源４圧の変動から位相角αの変化分を補償した設定値を
特色。このため、可変抵抗器ＶＲの設’＜ｌｏｔは、カ
行時の位相角α＝θ°におけるチョッパ周波数成分の含
有率１００チに相当する電圧を設定し、これに位相角α
の増分を′酸源電圧変動分に合わせて加算１こよる加算
をして設定値ＶＴを得る。

以上のとおり、本発明によれば、チョッパ制御車の回生
運転を、咲出するのに回生車のチョッパ周波数に合った
バンドパスフィルタによって架線祇によって回生判にす
る方式に比べてフィルタの遅れ分が殆んど無くス仁り、
回生判別とその制御の応答性を高めて確実で効率良い回
生側ｆｉｌＩＩを可Ｍｏ！こする。また、回生切換設定
値は、位相角αに合わせてしかも変′心所受゛肛区圧の
変動分も含めて自動、；１．Ｘｌ整するため、回生制御
を効率良くする。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回生変電所の要部構成図、第２図は本発
明の一実施例を示す構成図、４３図は第２図におけるカ
行・回生の判別回路構成図である。 ２・・・順・逆変換器、４川切俣スイツチ、７・・・チ
ョッパ制御車、８・・フィルタ、９・・Ｄｃ／Ｄｃ変換
器、１０・・・平均値化回路、１１　、１４・・切換側
（ｆｆ４］回路、１２・・・自動電圧制御回路、１３・
ゲート制御回路、１５・・バンドパスフィルタ、１７・
・フィルタ回路、■８　・回生切換設定回路、１９・・
・コンパレータ、２ｏ・ゲート回路、２ｊ・順変換設定
器、２２・逆変換設定器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回生ブレーキ付きチョッパ制御車からの架線への
   回生電力をサイリスタ式順・逆変換器の逆変換制御によ
   って変流ａａ、側に回生ずる直流式′這気鉄道用回生変
   寛所において、上記チョッパ制御卸車のチョッパ周波社
   成分を検出するバントハスフィルタと、このフィルタの
   出力レベルが回生切換設定１１復を越えたか否かによっ
   てチョッパ制御車のカ行・回生を１４１別して回生制御
   ４指令及び制御出力を得る切換制御回路とを備えたこと
   を特徴とする直流式電気鉄道用回生変電所のカ行・回生
   切換制御装置。
2. （２）上記切換制御回路は回生切換設定値を上記順納逆
   変換器の交流側電圧に応じて自動調整する手段を含む特
   許請求の範囲第１項記載の直流式電気鉄道用回生変電、
   所のカ行・回生切換制御装置。