JPS61157201A - 交流電気車の制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、主電動機の界磁巻線を他励制御する交流電気
車の寺呑拌制御装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

主電動機の電機子側に接続された電力変換器と、界磁側
に接続された電力変換器を各々備えた他励界磁制御式交
流電気車に於て、発電ブレーキ時は、電動機電機子巻線
と並列にブレーキ抵抗器を接続し、このブレーキ抵抗器
を短絡するスイッチの制御と界磁側の電力変換器による
界磁電流制御を組合せた制御方式が採用されている。

第３図は従来の圭春椿制御装置の概略構成を示す図であ
る。図中１はパンタグラフ、２は変圧器、３は電機子用
電力変換器、４−１．４−２は平滑リアクトル、５−１
．５−２は環流阻止用ダイオード、６−１．６−２．８
−１．８−２．１２はしゃ断器、７−１．７−２は電機
子、９−１．９−２はブレーキ抵抗器、１０−１．１０
−２は抵抗短絡スイッチ、１３−１．１３−２は方向転
換器、１４−１．１４−２は界磁巻線である。

このような回路においてブレーキ時はしゃ断器６−１．
６−２を開き、ブレーキ用のしゃ断器８−１．８−２を
閉じ、主電動機の電機子７−１．７−２に、ブレーキ抵
抗器９−１．９−２が直列接続されて、各々の電機子回
路が構成されている。この時、抵抗短絡スイツチ１？１
１，１ｏ−２は開いており、主電動機の界磁回路はしゃ
断器１２、方向転換器１３−１．１３−２の閉動作で構
成されている。

したがって、第４図のブレーキ抵抗器９−１．９−２を
短絡しない場合のブレーキ特性図に示されるように速度
ｖ１からブレーキをかけた場合、所要ブレーキ力ＢＥｏ
を確保するために電気車の速度減少に応じ、界磁電流が
Ｉブ２からＩｆ、−ａ、ＩｆＪ＋に連続的増加制御され
る。しかし、界磁巻線１４−１．１４−２の熱容量から
界磁電流には限度があり、この限界値を第４図で１−）
４とすると、これ以上界磁電流を大きくすることができ
ないためＩｆ４の特性に添ってつまり、交点りからＥに
向かってブレーキ力は減少していくことになる。

これは、所要ブレーキ力ＢＥＤを下棚るので、空気ブレ
ーキが不足したブレーキを補足する。低速度域でも一定
ブレーキカＢＥ［＋を作用させようとすると、ブレーキ
抵抗器９−１．９−２の抵抗値を小さくする必要があり
、逆に高速域では界磁電流（■予）と電機子電流（Ｉａ
）の比率（α−Ｉｆ／　Ｉン僧’　（７）制限から７．
−□抵抗器。−１，９−２，７）抵抗値を大きくする必
要があり、ブレーキ抵抗器９−１．９−２の抵抗値は広
範囲の値が必要となる。

したがって、以上のようなブレーキ性能を確保するため
に、第３図の抵抗短絡スイッチ１０−１．１０−２か設
【プられている。この抵抗短絡スイッチ１０−１．１０
−２は高速域では開いて中速低速域で閉じて、ブレーキ
抵抗器９−１．９−２を小さくするように制御される。

第５図は、ブレーキ抵抗器９ｉ、９−２を２段階に制御
した場合のブレーキ特性を示す。Ａ領域がブレーキ抵抗
器９−１．９−２を短絡しないで、界磁電流を制御した
場合を示し、Ｂ領域がブレーキ抵抗器９−１．９−２を
小さく、つまり抵抗短絡スイッチ１０−１．１０−２を
閉じた時のブレーキ特性を示す。

ここで、第５図に示すように速度Ｖ２．ブレーキカＢＥ
Ｏで運転中、ブレーキ力ＢＥｔに下げようとすると、抵
抗短絡スイッチ１０−１．１０−２を閉じて、かつ、ブ
レーキ電流Ｉ＋！→■＋４に増加してブレーキ力ＢＥ１
を確保する制御を行う。以上のブレーキ切換するには、
当然時間遅れを生じ、一時的なブレーキ力減少を生じ性
能好ましくな（、かつ、抵抗短絡スイッチ１０−１．１
０＝２のしゃ断にょる荒損を招くことになる。

（発明の目的〕 本発明はこのような、従来の背景技術の不具合を除去す
るためなされたもので、ブレーキ切換時の一時的なブレ
ーキ力急変がなく、さらに抵抗短絡スイッチの接点荒れ
もなく、これに伴う保守軽減が図れる交流電気車の士俳
井制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するために、交流電源を電力変
換するそれぞれ独立の電機子用電力変換器および界磁用
電力変換器と、前記電機子用電力変換器に複数の主電動
機の電機子が並列に接続され、この各電機子と前記電機
子用電力変換器との間にそれぞれ直列に接続された交流
分を平滑する平滑リアクトルと、サイリスタスイッチと
第１のブレーキ抵抗器の並列回路とからなる電機子回路
５一 群と、この電機子回路群に並列に接続された第２のブレ
ーキ抵抗器と、前記界磁用電力変換器に前記複数の主電
動機の界磁巻線を直列に接続したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について第１図を参照して説明
する。第３図の従来例と異なるのは以下の点である。す
なわち、ダイオード５−１．５−２をサイリスタスイッ
チ１５−１．１５−２に置換え、ブレーキ抵抗器９−１
．９−２をブレーキ抵抗器９−ＩＡ、９−ＩＢおよび９
−２４，９−２βに分割し、前記サイリスタスイッチ１
５−１．１５−２に前記ブレーキ抵抗器９−ＩＢ、９−
２Ｂを並列に接続し、さらに抵抗短絡スイッチ１０−１
．１０−２を除去した点が大きく異なる。

この主回路構成において、カ行時は、しゃ断器６−１．
６−２．１２を閉じ、サイリスタスイッチ１５−１．１
５−２にゲート信号を与えれば、従来の環流阻止用ダイ
オード５−１．５−２と同じ機能をはたし、従来と同じ
電機子用電力変換器３．界磁用電力変換器１１の位相制
御によって運転される。また発電ブレーキ時は、しゃ断
器６−１．６−２を開き、ブレーキ用しゃ断器８−１．
８−２を閉じ界磁回路は、転換器１３−１．１３−２が
ブレーキ位置に転換し、しゃ断器１２を閉じた回路とな
る。

主電動機の電機子７−１の回路側で考えると、高速時は
サイリスタスイッチ１５−１をオフさせ、ブレーキ抵抗
器９−ＩＡ、９−１Ｂを、主電動機の電機子７−１と直
列に接続し、界磁電流を１３ｔ　〜ｊｆｑに制御すれば
、第５図のＡ領域と同じ性能が得られる。

ここで、ブレーキカＢＥＤパターンで運転されている場
合速度Ｖｌで、界磁電流は最大１ｆ＋であるので、更に
速度が下がるとブレーキ力ＢＥ［ｌを確保するためにサ
イリスタスイッチ１５−１にゲート信号を与え、等価的
にブレーキ抵抗器９−１Ｂの一部を短絡するようにサイ
リスタスイッチ１５−１を制御する。サイリスタスイッ
チ１５−１．１５−２のゲートパルスを第２図に示すよ
うに一定周期（Ｔ）のオンパルスと、そのパルスからあ
る時間（１）遅れて出るオフパルスを組合せ制御し、時
間ｔを徐々に増加すれば等価的にブレーキ抵抗器９−１
Ｂが徐々に短絡されることになり、電機子電流は増加す
るが、その増加に対応して界磁電流をＩ＋＋→ＩｆＪ＋
に減収させていけばブレーキ力の急変がなく一定ブレー
キカＢＥＤが得られる。時間ｔが周期Ｔと一致すればブ
レーキ抵抗器９−１Ｂは全抵抗短絡され、界磁電流がＩ
＋１に減少した時点で第５図の８点になる。その後サイ
リスタスイッチ１５−１のゲートには連続パルスが与え
られ速度の減少に応じ、界磁電流をＩ’ｌｔ→１４＋に
増加させていけば一定ブレーキカＢＥＧが得られ、領域
Ｂの性能が得られる。このように、低速域においても所
要の一定ブレーキ力が保証される。

以上述べた本発明の実施例によれば、以下のような効果
が得られる。ブレーキ抵抗器切換時のサイリスタスイッ
チ１５−１．１５−２と界磁電流の連続的な制御でブレ
ーキ力急変がなく、従来の抵抗短絡スイッチ１０−１’
、１０−２を除去したことで、その抵抗短絡スイッチ１
０−１．１０−２の保守もなくなり保守軽　　　　１減
がはかれる。また、サイリスタスイッチ１５−１．１５
−２は、従来の環流阻止用ダイオード５−１．５−２を
サイリスタに置き換えたことで構成上は大きく変わるこ
とはない。従来のブレーキ抵抗器９−１．９−２を分割
し、ブレーキ抵抗器９−ＩＡ　、９１Ｂおよび９−２．
９〜２　したので、従来の構成とは何等変わることはな
い。回路構成上りアクドル４−１．４−２は、従来と違
ってブレーキ時にも通電するが、客間は通電′　　の長
いカ行条件にて決められるので、従来の構成で問題ない
。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、ブレーキ切換時の一時的な
ブレーキ力急変がなく、さらに抵抗短絡スイッチの接点
の荒れもなく、これに伴う保守軽減が図れる交流電気車
の参徘蕃制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による交流電気車の中昏務制御装置の一
実施例を示す回路図、第２図は第１図のサイリスタスイ
ッチのゲート信号例を示す図、第３図は従来の交流電気
車の主泳１制ｍ装置の一例を示す回路図、第４図は第３
図の装置においてブレーキ抵抗を短絡しない場合のブレ
ーキ特性図、第５図は第３図の装置においてブレーキ抵
抗を２段階に短絡切換だ場合のブレーキ特性図である。 １・・・パンタグラフ、２・・・変圧器、３・・・電機
子用電力変換器、４−１．４−２・・・平滑リアクトル
、５−１．５−２・・・環流阻止用ダイオード、６−１
．６−２．８−１．８−２．１２・・・しゃ断器、７−
１．７−２・・・電機子、９−１．９−２．９−１ハ、
９−１６．９−２Ａ　、９−２８・・・ブレーキ抵抗器
、１０−１．１０−２・・・抵抗短絡スイッチ、１１・
・・界磁用電力変換器、１４−１．１４−２・・・界磁
巻線、１５−１．１５−２・・・サイリスタスイッチ。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 図面のａ１出−（内省に変更なし） 第１図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電源を電力変換するそれぞれ独立の電機子用電力変
   換器および界磁用電力変換器と、前記電機子用電力変換
   器に複数の主電動機の電機子が並列に接続され、この各
   電機子と前記電機子用電力変換器との間にそれぞれ直列
   に接続された交流分を平滑する平滑リアクトルと、サイ
   リスタスイッチと第１のブレーキ抵抗器の並列回路とか
   らなる電機子回路群と、この電機子回路群に並列に接続
   された第２のブレーキ抵抗器と、前記界磁用電力変換器
   に前記複数の主電動機の界磁巻線を直列に接続した交流
   電気車の制御装置。