JPS6077605A - 電気車駆動用チョッパ - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は主Ｎ源に直列に電気車の主電動（幾回路を接続
し、これに並列にチョッパを接続し、このチョッパに並
列にブレーキ用（ノイリスクど側路抵抗器の直列回路を
接続した電気車の制動回路およびその制御方法）こ関づ
るものである。

［発明の技術的背景とその問題点１ この種の電気車の制動回路において、ヂ］ツパに並列に
、サイリスタおよび側路抵抗器から成る直列回路を接続
し、回生制動および発電制動を併用づるようにした制動
回路が提案されている。

第１図はこのような電気車の制動回路の一例を示してい
る。

第１図の回路においては、パンタグラフ１がら、断流ｉ
ｉ；ｓ　２　、高速度しゃ断器３を順次直列に介し、こ
れに断流器４と充電抵抗器５の並列接続回路おにびフィ
ルタリアクトル６を介してフィルタコンテン４ノアに至
る電源部が構成されている。フィルタリアクトル６およ
びフィルタコンデンサ７によりフィルタβ−が構成され
ている。

電機子１０およびこれに直列の界１ａ巻線１１がら成る
１電！１ｌＩｊｌＩ（以下電動機と称す）Ｌは、制動Ｉ
１１には琵電殿として作用づる。電動機１刃は断流器１
２、主平滑りアクドル１３、および高速度しｐ　Ｉｔｌ
ｉ器゛１４が直列に接続されている。高速度し１）１１
１ｉ器１４には限流抵抗器１５が並列に接続されている
。前記土平）■リアクトル１３ど前記フィルタリアクト
ル６の接続点にフリーホイリングダイオード１つを接続
し、このフリーホイリングダイ調−ド１９と主平滑リア
クトル１３の接続点Ｊ３よび限流抵抗器１５、高速度し
ゃ断器１４とフィルタコンデンサ７との接続点にチョッ
パ１６、ブレーキ用サイリスタ１７と側路抵抗ｉ！３１
８の直列回路がそれぞれ接続されている。また、電動Ｉ
Ｉ　９の電流を検出するために電機子１０に直列に電流
検出器２０が設けられている。フィルタコンデンサす７
に並列に抵抗器２１と電圧検出器２２からなる直列回路
が接続されている。

第１図の回路において、回生制動時に他の力行車などの
回生負荷重が無くなった場合には、回生電流の行く先が
無くなり、フィルタコンデンサ７の電圧が上昇し、それ
が所定の過電圧値を超えると、電圧検出器２２　Ｊ５　
Ｊ：び図示していない保護装置を介して高速度しゃ断器
３がトリップさｆＬ（１回路が開放され、回生制動は不
可能となる３、いったん主回路が開放されると、プレー
１指令がＡ）されるまでは、補足された］−アフレーキ
により電気車は減速づる。主回路がＵ０放された後で再
び回生負荷か生じても、いったんブレーキ指令がオフし
く再ブレーキ指令が入力されない限り、もはや回生ｆｉ
１１勅を期待づることはできない。

このＪ：うな不都合を回避づるために、回生負荷が無く
なってフィルタコンデンサ７の電圧が成る定値以上にま
で上昇したら、サイリスタ１７を点弧し、側路抵抗器１
８を接続することにより電動機制動電流を側路させてフ
ィルタコンテン４ノアの電圧上昇を防止する方式が提案
されている。

この方式によれば、チョッパ１６がオフしたとき、電動
（８）電流はナイリスタ１７および側路抵抗器１８を通
しＣ流れて衰弱するので、低電流制御が可能となり、安
定なブレーキ作用を続行させることができる。発電制動
中に回生負荷が生じ、フィルタコンデンサ７の電圧が低
下した場合は１ノイリ、スタ１７をＡフタることにより
回生制動に戻づことが可能である。

以上のように必要な時にいつでも回生制動がら光電制動
へ、あるいは発電ｉｌｌ　＃Ｊがら回生制動へと切換え
５Ｊ１１ヒな制御を行なうためには、チョッパ１６のオ
ン期間中に、あるいはチョッパ１６をオフすると同時に
、何らかの方法でサイリスタ１７もオフにしておく必要
がある。

このためチョッパ１６として、従来第２図のように構成
したものが知られている。第２図のチョッパ１６は、逆
導通型の主サイリスタ１６１、可飽和リック１〜ル１６
３および転流リアク１−ル１６５から成る第１の直列回
路と、逆導通型の補助４ノイリスタ１６２、可飽和リア
クトル１６４および転流コンデンサ１６６から成る第２
の直列回路とを並列に接続したものから成っている。第
２図のチョッパ１６は、主サイリスタ１６１を転流さぜ
るための逆バイアスをブレーキ用サイリスタ１７にも印
加し、主４ノイリスタ１６１がオフづる時１ノイリスタ
１７も同面にオフさけることをｐ図した回路である。

この第２図の回路によれば、転流コンデンリ１６６の放
電電流が主（ノイリスタ１６１く通路１６７）とブレー
キサイリスタ１７の回路（通路１６８）の両方に分流づ
ること【ごより、本来の」工υイリスク１６１のみに流
れる電流を転流するときに比べて転流能力が低下する。

そのため、主サイリスク１６１が転流失敗するおそれが
ある。このＪ：うな転流失敗を防止するためには、ブレ
ーキ用サイリスタ１７と主サイリスタ１６１の両方を確
実に消弧できるように転流定数を設計する必要がある。

このような観点から転流コンデンサ１６６のキャパシタ
ンスを増加させることも考えられるが、これは装置の大
型化にもつながり、また転流’ｆＭ　ｔＸｔの増大は転
流損の増大にもつながるので、省エネルギーの観点から
も望ましくない。さらにまた、転流能力を増すためには
転流電流のピーク値を増やりことになるが、これは主サ
イリスク　１６１あるいは補助り゛イリス全１６２の構
成素子の並列数にも影響し、使用素子の増加につながる
ので、大幅なコストアップとなる。

Ｌス土のように第２図の回路は種々の問題点を内在して
いるので好ましい回路方式とは言い難い。

また、回生制動から発電制動に切換え、再度回生制動に
戻りような場合、ブレーキ用サイリスタ１７をチョッパ
１６の周期以内に必らず消弧させる必要がある。しかし
、いったん発電制動に切換えられた後は、ブレーキ指令
がオフされるまでは回生制動に切換わらず、発電制動の
ままにしておく場合でも下記理由により必らずブレーキ
用サイリスタ１７をオフにする必要がある。すなわち、
発電制動中にブレーキオフした場合において、フリーホ
イリングダイＡ−ド１９が２個またはそれ以上のダイオ
ード素子の直列接続体から成っているときは、フィルタ
コンデンザ７の電圧による電流が、フリーホイリングダ
イオード１９の各素子間の均圧抵抗を通してブレーキ用
→ノーイリスタ１７に流れ、フィルタコンテン１ノアの
電圧が放電により成る程度まで低下づるまでは、プレー
４−用→ノイリスタに保持電流以上の電流が流れ、自然
消弧しないことがある。

このような状態でカ行運転に切１りゎると、ブレーキ用
サイリスタ７がＡン状態にあるままでカ行することにな
り、側路抵抗器１８を焼損づるＬ１３それがある。また
、焼損に至らないように保護回路を設けＣいるときは、
それが動作し、カ行不能となる。

以」このことから、第１図に示したような発電制動回路
を用いた場合は、プレー４＝システムのいか／しにかが
１つらず、ブレーキ用サイリスタはチョッパ周期ごとに
確実にＡノさせる必要がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、チョッパにお（プる主サイリスタをオ
フさけるための転流能力を低下させることがない電気車
の制動回路およびブレーキ用サイリスタを確実にオフさ
せることの可能な電気車の制動回路およびその制御方法
を提供づることにある。

［発明の概要］ 本発明は上記目的を達成するために、第１の発明は、主
電源に直列に電瀕子および界磁巻線からなる電気（１１
の主電動礪回路を接続し、これに並列に土り−ｆリリス
と可飽和リアク１−ルと転流リアク（−ルからなる第′
１の直列回路を接続し、この第１の直列回路に並列に補
助サイリスタと補助可飽和リック１−ルと１１Ｉｌ助転
流リアクトルからなる第２の直列回路を接続し、前記第
１の直列回路の主サイリスクと転流リアクトルに並列に
ブレー土用サイリスタと側路抵抗器とからなる第３の直
列回路を接続した電気車の制動回路である。

第２の発明は第１の発明の電気車の制動回路においてブ
レーキ用サイリスタを消弧するどき、前記主サイリスク
を点弧させて第３の直列回路の電流を前記第１の直列回
路に移行したのち、前記補助サイリスタを点弧させると
ともに、前記主サイリスタをターンオフさせると同時に
前記ブレーキ用サイリスタをターンオフさせるようにし
た電気車の制動回路の制御方法である。

［発明の実施例］ 以下、本発明について図面を参照して説明プる。

第３図は本発明の一実施例の要部のみを示づ回路図で、
主り゛イリスタコ６１と可飽和リアクトル１６３と転流
リアク１−ルからなる第１の直列回路および補助サイリ
スタ１６２と可飽和リアク１〜ル１６４と転流コンデン
サ１６Ｇからなる第２の直列回路が並列（二接続されて
ヂッパ１Ｇが構成され（いる。そして第１の直列回路の
主サイリスタ１６１と可飽和リアクトル１６３に並列に
ブレーキ用１ノイリスタ１７と側路抵抗器１８の直列回
路が接続されている。

このような回路構成によれば、主サイリスタ１６１を転
流させるとき、可飽和リアクトル１６３が飽和づるまで
の間、ブレーキ用サイリスタ１７に逆電圧を印加さＶて
おくようにしたものである。

転流周期に比べれば、可飽和リアクトル１６３の非飽和
時間は短いため転流能力が低下することはない。

以上述べたように本発明の実施例の電気車の制動回路に
よれば、従来からの回路構成に大きな変更を加えたり、
大容量の部品を大量に追加したりりることなく、簡単な
結線変更もしくは部品追加ｔするだ１ノで、チョッパに
おける主サイリスタをオフさせるための転流能力が低下
することがない。

第４図は、第３図の回路においてブレーキ用サイリスタ
１７を確実に消弧させるための方法を示すクィムヂャ−
１〜である。図中５１は主サイリスタ１６１０オン信号
、５２は補助サイリスク　１６２のオン信号、５３は主
サイリスタ１６１の電流波形、５４はブレーキ用す、イ
リスタ１７のオン信号、５５はブレーキ用サイリスク１
７の電流波形、５６は発電制動スター１−指令、５７は
チョッパオフ指令である。６０に示すオン信号で主サイ
リスタ１６１を点弧させ６１に承り補助リイリスタ１６
２のオン信号で強制的に主１ノイリスタ１６１を消弧さ
せたのち、発電制動開始の信号５６がでたときは、ブレ
ーキ用サイリスク１７をオン信号６２で点弧する。

このような動作を何回かくり返し、各チョッパ周期ごと
に主サイリスタ１６１を消弧させるどともにブレーキ用
サイリスタ１７を消弧させる場合、ブレーキ用サイリス
タ１７が点弧中にチョッパ停止の信号５７が出たときは
、下記のようにしてブレーキ用サイリスク１７を確実に
消弧さゼたのちに、停止させるようにづる。

すなわち、第４図に示づように、６４のオン信号でいっ
たん主サイリスタ１６′１を点弧し、ブレーキ用サイリ
スク゛１７の電流５５が１６１に移り（電流は５３）充
分減衰したことをみはからって６５０オン信号を補助サ
イリスタ１６２に与えて１７を確実に消弧させる。

減貨時間６３は、側路抵抗器１８の抵抗端とインダクタ
ンスで決まる時定数より算定するものである。以上が、
ブレーキ用サイリスク１７を消弧させる制御方法である
。

第５図は、第４図に示した方法を実際に行なう場合の制
御装置の一部を承りブロック図である。

７０は、決められた周波数でオン信号５１を発生さＩる
Ａン信号光生回路で７３は増幅回路である。

７１１１、５２の信号を発生させる回路であり、時間（
３３は本回路で作る。７４は増幅回路である。

７２はブレーキ用り“イリスタ１７のオン信号発生回路
−Ｃあり、７５は増幅回路である。

以上述べ！ご実施例によれば、チョッパの周！１′１ζ
どにブレーキ用サイリスクを確実にオフさせるととらに
、ブレーキオフ時も必ずブレーキ用サイリスクをＡ）さ
せて、ブレーキオフすることが可能な電気車の制動回路
の制御方法が得られる。

［発明の効果コ 本発明によれば、チョッパにおける主サイリスタをオフ
させるための転流能ノコが低下することがない電気車の
制動回路および、ブレーキ用シイリスクを確実にオフさ
せることの可能な電気車の制動回路の制御方法を提供覆
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用づる電気車が制動運転を行なっ
ているときの回路結線を示す接続図、第２図は回生制動
と発電制動を（７１用しているシステムにお【プる従来
のチョッパ部分の回路構成を示す接続図、 第３Ｎｌｅｔ本発明に、ｌ：る電気車の制φＩＪ回路の
　実施例を示ブヂョッパ部分の接続図、 第４図は、第３図の回路にＪ３いＣ実流りるブレーキ用
サイリスクを確実に消弧させるためのｆｆ１ｌ＋御方法
を説明するためのタイムヂト−１〜、第５図は、第４図
に示１制御方法を実施４るための制御装置の一部を承り
ブ【」ｌり図である。 ゛）・・・パンタグラフ、２・・・断流器、３・・・高
５！度しゃ断器、４・・・断流器、５・・・充電抵抗器
、β−・・・フィルクリアク１−ル６およびフィルタコ
ンデンザ７からなるフィルタ、ｐ−・・・電機子１０お
よび界磁コイル１１からなる主電動１５１．１６・・・
主サイリスタ１６１、可飽和リアクトル１６３．転流リ
アクトル゛１６５．補助サイリスタ１６２．補助可飽和
リアクトル１６４．転流コンデンサ１６６からなるチョ
ッパ、１７・・・ブレーキ用サイリスタ、１８・・・側
路抵抗器。 出顆人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　主電源に電（幾子および界磁巻線からなる電気
   車の主電動敢回路を直列に接続し、これに並列に１１）
   でリスクと可飽和リアクトルと転流リアクトルからなる
   第１の直列回路を接続し、この第１の直列回路に並列に
   補助サイリスタと補助可飽和り７り１〜ルと補助転流リ
   アクトルからなる第２の直り１回路を接続し、前記第１
   の直列回路の主サイリスノアと可飽和リアクトルに並列
   にブレーキ用すｒリスクと側路抵抗器とからなる第３の
   直列回路を接続してなる電気車の制動回路。
2. （２）　主電源に電別子おＪ：び弄磁巻線からなる電気
   車の主電動軽回路を直列に接続し、これに並列１こ土］
   ノイリスクと可飽和リアク１〜ルと転流リック１−ルか
   らなる第１の直列回路を接続し、この第１の直列回路に
   並列に補助す、イリスタと補助可飽和リアク１−ルと補
   助転流リアク１〜ルからなる第２の直列回路を接続し、
   前記第１の直列回路の主サイリスタと可飽和リアク１〜
   ルに並列にブレーキ用１ノイリスクと側路抵抗器とから
   なる第３の直列回路を接続したものにおいて、前記ブレ
   ーキ用υイリスタを消弧するとき、前記主サイリスタを
   点弧させて前記第３の直列回路の電流を前記第１の直列
   回路に移行したのち、前記補助サイリスタを点弧させる
   とともに前記主サイリスタをターンオフさせると同時に
   前記ブレーキ用サイリスタをクーンオフさせるようにし
   た電気車の制動回路の制御方法。