JPS6143924B2 - - Google Patents
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- JPS6143924B2 JPS6143924B2 JP54126210A JP12621079A JPS6143924B2 JP S6143924 B2 JPS6143924 B2 JP S6143924B2 JP 54126210 A JP54126210 A JP 54126210A JP 12621079 A JP12621079 A JP 12621079A JP S6143924 B2 JPS6143924 B2 JP S6143924B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- output
- thyristor
- voltage
- chopper
- Prior art date
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- Expired
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
- B60L7/003—Dynamic electric braking by short circuiting the motor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
Description
本発明は直流電動機を主電動機とし、サイリス
タチヨツパ制御により回生制動と発電制動のいず
れか、又は双方の混合同時作用を行なわしめる電
気車制御方法に関するものである。 回生制動を行なう電気車に於ては、架線側の負
荷がなくなると回生制動がかけられなくなるが、
従来は架線電圧の急変を検知する事により回生無
負荷状態にある事を検知して、すみやかに回生を
オフして、その後は一旦ブレーキを弛めるまでは
機械的ブレーキを作用せしめ方式か又は、車両側
のフイルタコンデンサに並列に負荷用抵抗器を設
け、該抵抗器を回生無負荷検知時に主回路に接続
して、発電ブレーキを作用しつづけるかのいずれ
かの制御方式を使用していた。 しかし、架線側の負荷の状態は路線を走る複数
の列車の運転状態により常に変動しているもので
あり、これらの従来の方式ではブレーキ指令中に
一旦回生ブレーキを機械的ブレーキ又は発電ブレ
ーキに切換えると、その直後に架線側が負荷電流
をとりうる状態に戻つても、車両側の制御は一旦
ブレーキをオフして再度ブレーキをかけ直さない
限り、回生ブレーキが再度作用しないため、実用
上回生率の面でチヨツパ制御の効果を充分に発揮
できないという欠点があつた。 本発明はこの様な欠点をなくし、架線側の負荷
状態に応じて自動的に（回生）←→（回生と発電ブ
レーキの混合）←→（発電ブレーキのみ作用）の連
続的かつ可逆的移行をスムースに可能とする制御
方式に関するものである。 第１図は本発明におけるチヨツパによる回生及
び発電ブレーキ併用制御が適用される主回路接続
図の１例を示し、第４図イ〜ホは本発明の方式に
よる回生及び発電ブレーキの場合の各部の動作波
形を示す。なお、第１図において、１はパンタグ
ラフ、２はフイルタリアクトル、３はフイルタコ
ンデンサ、４，１１は電圧検出器、５はダイオー
ド、６は抵抗器、７はサイリスタ、８はサイリス
タチヨツパ、９は主平滑リアクトル、１０は主電
動機の電機子、１２は界磁コイル、１５は電流検
出器である。第１図と第４図を対照して説明する
と、架線側負荷が充分にあるときは、サイリスタ
BTh７は全く点弧されず、主電電機１０に流れる
電流は、電流検出器DCCT１５←→主モーター界磁
コイル１２→電機子１０→主平滑リアクトル９を
介して流れ、チヨツパ８が点弧すると、チヨツパ
８を介してDCCT１５にもどる回路に環流し、チ
ヨツパ８がオフするとダイオードDB５を介して
フイルタコンデンサFC３及びフイルタリアクト
ルFL２へ流れ、平滑された電流がフイルタリア
クトル２及びパンタグラフ１を介して架線側へ回
生電流として流れる。この状態の波形は第４図ａ
部に回生ブレーキとして示す通りである。しか
し、架線側の負荷が減少してくると、回生中の電
気車から架線側へ流れ込む電流により架線電圧が
上昇し、フイルタコンデンサ３の端子電圧ＶFCも
上昇してくる。このフイルタコンデンサ電圧ＶFC
を第１の電圧検出器４にて検出し、この電圧が所
定のリミツト値ＶFC（Limit）に達したことを電
圧レベル比較器（第６図中の４０にて示す）にて
検知すると共にすみやかに、サイリスタBTh７を
点弧して抵抗器BPR６の方へモーター電流を流
し、フイルタコンデンサ電圧の上昇を抑制する。
但し、このサイリスタBTh７には、チヨツパ８が
次のサイクルにて点弧した時にゲートパルスをオ
フし、自然消弧せしめ、再び前記フイルタコンデ
ンサ電圧がリミツト値ＶFC（Limit）に達するま
では点弧しない。第４図ｂの回生と発電ブレーキ
混合にて示した波形がこの状態に対応し、サイリ
スタBTh７はタイミングt1，t3の時点で点弧さ
れ、それぞれt2，t4の時点でチヨツパ８の点弧に
より自然消弧している。このため、回生電流は抵
抗器６へ与えられた電力分だけ減小し、架線電圧
も過電圧になることが防がれる。更に架線側の負
荷が殆んど零になると、フイルタコンデンサ電圧
は、殆んど連続的に所定の電圧値ＶFC（Limit）
と等しい値を保ち、チヨツパ８がオフした時点
t01，t02とほとんど同時にそれぞれt5，t7の時点に
て前記サイリスタBThが点弧され、抵抗器６の方
にモータ電流ＩMが流される。この結果、回生電
流は殆んぼど零となり、電気ブレーキのエネルギ
ーは殆んど前記抵抗器６にて消費される事とな
り、第４図Ｃに示す発電ブレーキの状態となる。 この状態から、もし架線側に負荷が増えれば、
フイルタコンデンサ電圧が下がり、これに応じて
サイリスタBTh７の点弧のタイミングが遅くな
り、抵抗器６への電流通流率も減小し、自動的に
回生発電混合ブレーキの状態、あるいはBThが全
く点弧されなくなつて回生ブレーキのみの状態に
もどる。 この間チヨツパの通流率γはモータ電流ＩMが
指令された所定のブレーキ力を発生する様な値に
なる様に制御されることはいうまでもない。 しかし、この制御方式を実用化する場合、更に
次の様な問題点が付随する。すなわち、チヨツパ
８と並列に接続されている抵抗器BRT６の抵抗
値は、前述の如くフイルタコンデンサ電圧ＶFCを
ＶFC（Limit）という値に抑えるには、ブレーキ
時のモータ電流値が最大値ＩM（Max）である時
には、 ＲBPR＝ＶＦＣ（Ｌｉｍｉｔ）／ＩＭ（Ｍａｘ）……(
1) にて示される抵抗値以下でなければならない。一
方、ブレーキ時のモータ電流値はブレーキ力指令
パターンの大きさに応じて増減制御されるのであ
が、もし、抵抗器BPR６の抵抗値を固定してＲBP
R＝ＶＦＣ（Ｌｉｍｉｔ）／ＩＭ（Ｍａｘ）に選んだと
仮定すると、弱いブレ ーキ力指令が与えられてＩM（Max）よりもずつ
と小さいモーター電流値にて回生制動を行なつて
いる最中に架線側の負荷がなくなつたためにＶFC
がＶFC（Limit）まで上昇し、サイリスタBTh７
が点弧したとすると、本来、前述のチヨツパ制御
方式ではチヨツパ８がオフとなつた時に（チヨツ
パーがオフの時はモーター電流ＩMは減小してゆ
く方向に変化することが電流制御を可能にする基
本条件であるが、）モーターの起電力ＥMが高速域
でのブレーキの為にＶFC（Limit）に近い値まで
上がつている時であれば、サイリスタBTh７点弧
後のＩMの値は、ＩM＝ＥＭ／ＲＢＰＲ≒ＶＦＣ（Ｌｉｍ
ｉｔ）／ＲＢＰＲ＝ＩM （Max）にて示される値へ向かつて変化するの
で、前述の小さい値からＩM（Max）に近い値ま
で逆に増えていつてしまう事となり、チヨツパに
よる所定のブレーキ電流値制御ができなくなつて
しまう。 すなわち、第２図に示す主回路図をみると発電
ブレーキ抵抗器BPR６には直列にサイリスタBTh
７、並列にチヨツパCH８が接続されていて、一
見チヨツパCH８の両端子間の等価抵抗値はBPR
よりも小さい領域はチヨツパCH８の通流率制御
にて、BPRより大きい領域はサイリスタ７の通流
率を制御することにより、ほぼ零オームから無限
大の値の範囲において自在に可変制御できるかの
様に理論的には見える。 しかし、これを実際の車両用制御装置にて実用
する場合は必ずしもそうはゆかない。すなわち、
発電ブレーキ用抵抗器BPRより大きい抵抗値をと
ろうとする領域の実現がうまくゆかないのであ
る。何故ならば発電ブレーキ用抵抗器BPRより大
きい抵抗値をとるにはサイリスタBTh７の通流期
間を短かくする必要があるが、サイリスタBTh７
がオフ、チヨツパCH８もオフの期間、主電動機
の発電により発生した電流により付勢された主平
滑リアクトル９に蓄えられたエネルギーは回生無
負荷時フイルタコンデンサFC３を充電する電流
となつてフイルタコンデンサ３の電圧を上昇せし
める。 ここで、もしフイルタコンデンサFC３の静電
容量（キヤパシタンス）が非常に大きければ、サ
イリスタBTh７及びチヨツパCH８の１サイクル
中の主電動機電流ＩMによる充電により過電圧に
至ることがないのであるが、現実には車両搭載の
為の寸法、重量の制約のため数ミリフアラツドの
静電容量とするのが実用上の限界である。一方鉄
道車両等のブレーキ時に発生するエネルギーは車
重が数十トンもあるために非常に大きく、主電動
機電流ＩMもおよそ1000アンペアのオーダーとな
る。このため、サイリスタBTh７とチヨツパ８が
共にオフの期間が数百マイクロ秒もつづくとたち
まちにして数百ボルトも上昇することとなり過電
圧に至る。この事は、△ＶCF（ボルト）＝
ＩＭ（アンペア）×△Ｉ（秒）／ＣＦ（フアラツド）の
等式より明らかである。 すなわち、チヨツパの１サイクル中期間中にサ
イクルBTh７とチヨツパCH８を共にオフとする
期間を長くとることにより、発電ブレーキ用抵抗
器回路の等価抵抗値を発電ブレーキ用抵抗器BPR
の抵抗値そのものよりずつと大きくとろうとする
事は車載機器の場合事実上きわめて困難なのであ
る。 この対策として通常考えられる方式では、たと
え高速に於いてもＩMをサイリスタBTh７点弧時
にモーター最小制御電流値ＩM（Min）以下に抑
える様に抵抗器BPR６のTotal値を充分高くと
り、かつ第２図に示す様にこの抵抗器BPR６を多
数区分に分け、複数個の接触器SW1〜SW4１０を
設けておき、回生から発電ブレーキヘサイリスタ
BTh７の点弧により移行する時に、ＩM×ＲBPRが
ＶCF（Limit）を上回らない様なBPRの値にてか
つ、サイリスタBTh７点弧後のモータ電流の急増
を防ぐ様な抵抗器BPR６の抵抗値の最適値をとる
様回生作用中に常にその時のモータ電流の大きさ
に応じて上記複数個の接触器を適宜順次短絡又は
開放せしめる制御を行なう事が必要である。 しかし、この従来の方式ではBTh短絡後のモー
ター電流の急変を極力小さく押える為に、細かい
抵抗値の選択が必必要であり、該接触器が多数必
要である。このために、主回路も前記接触器が増
えた分だけ複雑になる上に更に上述の如く制御も
複雑になるという欠点を有している。 本発明は、この様な欠点を除き、簡素な主回路
接続と、より簡単な制御方式にて所期の回生←→発
電自動移行制御を可能ならしめる制御方式を提供
するものである。 第３図は本発明による主回路接続図の１例、第
５図ａ，ｂは本発明による制御方式を適用した場
合の回生ブレーキ及び発電ブレーキ時のノツチ曲
線の１例を示し、第６図は本発明による制御ブロ
ツク図を示す。第３図では、主電動機１０に直列
に直列抵抗器１３が接続されかつ、該直列抵抗器
１３を短絡するための接触器BRC１４が設けら
れている。本発明ではこの直列抵抗器を後述の如
く巧みに短絡挿入制御することにより、簡単な主
回路及び制御方式により、所期の制御をスムース
に行なうことを可能ならしめるものである。第６
図において、２０はブレーキ指令装置、２１は回
生制御用演算増巾回路、２２は発電制御用演算増
巾回路、２３は移相回路、２４はゲートアンプ回
路、２５は最大通流率検出回路、３１は通流率パ
ターン発生回路、３２は通流率パターン発生回
路、３３は比較増巾回路、３４はＶM／ＩMレベ
ル比較回路、３５は接触器BRC制御回路４０は
電圧レベル比較器、４１は点弧パルス発生回路５
１〜５３は切換回路である。なお、各部の機能は
以下に述べる作用と共に説明する。 本発明の制御方式では抵抗器BPR６の抵抗値
は、ＲBPR＝ＶＦＣ（Ｌｉｍｉｔ）／ＩＭ（Ｍａｘ）な
る値とし、かつ、直列 抵抗器BSR１３の抵抗値は、 ＲBSR＝（γnax−γnio）xRBPRなる値とする。 但し、γnaxは該チヨツパの最大通過率 γnioは該チヨツパの最小通流率であ
る。 また、主電動機１０の端子電圧ＶMを検出する
第２の電圧検出器DCPT2１１及び、主モーター
電流ＩM検出器DCCT１５の出力をもとにＲM＝
ＶＭ／ＩＭなる演算を常に行なうと共に、このＲMの値
が 所定の値すなわちＲBPR（１−γnio）＋rwなる一
定の値より大きいかどうかを連続的に判別するＶ
M／ＩMレベル比較回路３４を設ける。ここに、
rwは主回路中のMSL、の内部抵抗値及び配線抵
抗値の合計である。 今、仮りに電気車が第５図ａに示すノツチ曲線
にて高速域のV1にて示す速度にて接触器BRC１
４を閉じた状態にて回生中に、架線側負荷が急に
零となり、フイルタコンデンサ電圧ＶFCが電圧レ
ベル比較器４０のセツト値ＶFC（Limit）まで上
昇し、該電圧レベル比較器４０が出力を出したと
すると、この時、もし、該ＶM／ＩMレベル比較回
路３４がＶＭ／ＩＭ≧ＲRPR（１−γnio）＋rwである事
を 検知して出力を出しているならば、今まで閉じて
いた接触器BRC１４を開極せしめる指令を接触
器制御回路３５に与えると同時にサイリスタBTh
７を点弧せしめる指令を点弧パルス発生回路４１
を介して与える。またこれと同時にチヨツパ８の
通流率γを、移相回路２３、ゲートアンプ回路２
４を介してBTh点弧直前の第５図ａに示すγ１か
ら第５図ｂに示すγ11へ瞬時に変化せしめる。ち
なみに、第５図ａ中に通流率γにて示したカーブ
は、回生ブレーキにてモータ電流をI0なる値に保
ちつつ制御する場合のチヨツパの通流率の速度に
対応する変化を示し、第５図ｂ中に通流率γにて
示したカーブは、発電ブレーキにてモータ電流I0
なる値に保ちつつ制御する場合のチヨツパの通流
率の速度に対応する変化を示している。第５図ｂ
にて、速度ＶSにて通流率γが急激にγ＝0.97
（γnax）からγ＝0.10（γnio）に急変しているの
は、この速度にてγ＝γnaxとなつた事を最大通
流率検出回路２５にて検知し、それに伴ない制御
回路３５にて接触器BRC１４を短絡せしめると
同時に、チヨツパ通流率γ（nio）に絞り込む制
御を行なつている状態を示している。 前述の回生→発電の切換わり制御の説明に示す
様に、回生から発電へ切換えるときに、ＶＭ／ＩＭの値 が高い時には、BTh点弧と同時に、抵抗器BSR１
３を主モータ回路に直列に挿入し、かつ、チヨツ
パ通流率を回生中のγ１からその時点での適当な
値γ11へ切換える事を行なう事により、主モータ
電流ＩMの急変もなく、かつ、ＩM×ＲBPRの値が
ＶFC（Limit）を上回わる恐れも当然の事ながら
なく、スムースな回生→発電ブレーキ切換制御が
可能となる。また、第５図ａ，ｂ中に示すより低
い速度V2にて回生中に架線側負荷がなくなつて
回生→発電ブレーキの切換わりが行なわれる時は
ＶＭ／ＩＭがＲBPR（１−γnio）＋rwより小さいが、こ
の 時は接触器BRC１４は閉極したままとせしめ、
BThの点弧と共にチヨツパ通流率γをγ２からγ
12へ切換えて発電制御に入る。 この様にして、本発明による制御方式による
と、チヨツパの通流率による制御と固定抵抗値と
の組合わせにより主電動機回路の抵抗値を連続的
に選定することができ、通常考えられる方式の様
に多数の抵抗短絡用接触器を用いないで、スムー
スな回生ブレーキから発電ブレーキへの移行制御
が可能となる。また、前述の回生→発電切換え時
に最適通流率γ11（又はγ12）へ通流率をγ１（又
はγ２）からBTh点弧と同時に切換える事を述べ
たが、この最適通流率γ11及びγ12のパターンを
車速及び主モータ電流の大きさに応じて連続的に
変化させつつ発生し、いかなる時点に回生→発電
の切換わりが行なわれても、モータ電流に急変を
生ぜしめず、スムースな切換わりを行なうことを
可能とする制御方式として、本発明は次の方式を
提供する。 すなわち、第６図の本発明による制御ブロツク
図に示す様に、回生制御用の演算増巾回路２１
と、発電制動用の演算増巾回路２２とを設け、そ
れぞれブレーキ電流値指令パターンＩPと主モー
タ―電流検出器DCCT１５の出力を入力し、これ
らの差を増巾することにより常に主モーター電流
値ＩMがＩPと等しくなる様にチヨツパ通流率γを
フイードバツク制御する機能を満足すべく、適当
な増巾率と、時定数をもたしめておく。そして、
回生制動中には、該発電制御用増巾回路２２は出
力切換回路５１の動作により、該チヨツパ制御系
から切り離しておくと同時に、通流率パターン発
生回路３１，３２及び比較増巾回路３３よりなる
回路に切換回路５２，５３を介して接続する。該
通流率パターン発生回路３１，３２は、第２の電
圧検出器DCPT2の出力ＶMと該DCCTの出力ｉM
とを入力し、かつＶＭ／ＩＭレベル比較回路３４の出力 の有無に応じて次の通流率に相当する出力を発生
せしめる。 ａ ｖＭ／ｉＭ≧ＲBPR（γnax−γnio）＋rwのとき、
通流 率パターン発生回路３１の出力として ｂ ｖＭ／ｉＭ＜ＲBPR（γnax−γnio）＋rwのとき、
通流 率パターン発生回路３２の出力として 但しγnax：チヨツパ最大通流率（一定値） γnio：チヨツパ最小通流率（一定値） ＲBPR：抵抗器BPR６の抵抗値 （一定値） rw：配線抵抗及びMSLの内部抵抗値 更に、比較増巾回路３３では上記通流率パター
ン発生回路の出力と、該発電制御用比較増巾回路
の出力とを入力し、これらの差を増巾し、切換回
路５２を介して、該発電制御用比較増巾回路２２
へ入力し、該発電制御用比較増巾回路２２の出力
が、上記〔３〕式又は〔４〕式にて示されるチヨ
ツパ通流率を移相回路２３にて発生せしめるのに
相当するレベルとなる様にせしめる。この様にし
ておいて、サイリスタBTh７の点弧開始により回
生から発電ブレーキに切換えると同時に、チヨツ
パの制御系を切換回路５１の動作により、回生制
御用比較増巾回路２１から、発電制御用比較増巾
回路２２に、瞬時切換える。また、この時同時
に、該比較増巾回路３３の出力も、切換回路５２
の動作により、発電制御用比較増巾回路２２の入
力から切りはなす。この様にすると、発電制御用
比較増巾回路２２は、その出力の初期値が前述の
γ11又はγ12なる通流率を与える様なレベルから
スタートして、チヨツパの制御系のフイードバツ
ク制御を始めることになる。 この様にすると、回生から発電制動に切換わる
直前の主モータ電圧をＶMO、主モータ電流をＩMO
とすると、発電制動に切換わつた直後の主モータ
電流ＩMは次式の通りとなる。 ａ ＶＭＯ／ＩＭＯ≧ＲBPR（１−γnio）＋rwのとき、
BTh 点弧と同時にBSRが主回路に挿入されるから、 ＩM＝ＶＭＯ／ＲＢＳＲ＋ＲＢＰＲ（１−γｏ）＋ｒｗ ＝ＶＭＯ／ＲＲＳＲ＋ＲＢＰＲ−ＲＢＰＲγｕ＋ｒｗ…
…(5) となりγ11に〔３〕式を代入し、ｖMをｖMO、ｉM
をＩMOとおくと、 となるが、 前述の如くＲBSR＝ＲBPR（γnax−γnio）とな
る様にＲBSRの値を選定してあるから、
タチヨツパ制御により回生制動と発電制動のいず
れか、又は双方の混合同時作用を行なわしめる電
気車制御方法に関するものである。 回生制動を行なう電気車に於ては、架線側の負
荷がなくなると回生制動がかけられなくなるが、
従来は架線電圧の急変を検知する事により回生無
負荷状態にある事を検知して、すみやかに回生を
オフして、その後は一旦ブレーキを弛めるまでは
機械的ブレーキを作用せしめ方式か又は、車両側
のフイルタコンデンサに並列に負荷用抵抗器を設
け、該抵抗器を回生無負荷検知時に主回路に接続
して、発電ブレーキを作用しつづけるかのいずれ
かの制御方式を使用していた。 しかし、架線側の負荷の状態は路線を走る複数
の列車の運転状態により常に変動しているもので
あり、これらの従来の方式ではブレーキ指令中に
一旦回生ブレーキを機械的ブレーキ又は発電ブレ
ーキに切換えると、その直後に架線側が負荷電流
をとりうる状態に戻つても、車両側の制御は一旦
ブレーキをオフして再度ブレーキをかけ直さない
限り、回生ブレーキが再度作用しないため、実用
上回生率の面でチヨツパ制御の効果を充分に発揮
できないという欠点があつた。 本発明はこの様な欠点をなくし、架線側の負荷
状態に応じて自動的に（回生）←→（回生と発電ブ
レーキの混合）←→（発電ブレーキのみ作用）の連
続的かつ可逆的移行をスムースに可能とする制御
方式に関するものである。 第１図は本発明におけるチヨツパによる回生及
び発電ブレーキ併用制御が適用される主回路接続
図の１例を示し、第４図イ〜ホは本発明の方式に
よる回生及び発電ブレーキの場合の各部の動作波
形を示す。なお、第１図において、１はパンタグ
ラフ、２はフイルタリアクトル、３はフイルタコ
ンデンサ、４，１１は電圧検出器、５はダイオー
ド、６は抵抗器、７はサイリスタ、８はサイリス
タチヨツパ、９は主平滑リアクトル、１０は主電
動機の電機子、１２は界磁コイル、１５は電流検
出器である。第１図と第４図を対照して説明する
と、架線側負荷が充分にあるときは、サイリスタ
BTh７は全く点弧されず、主電電機１０に流れる
電流は、電流検出器DCCT１５←→主モーター界磁
コイル１２→電機子１０→主平滑リアクトル９を
介して流れ、チヨツパ８が点弧すると、チヨツパ
８を介してDCCT１５にもどる回路に環流し、チ
ヨツパ８がオフするとダイオードDB５を介して
フイルタコンデンサFC３及びフイルタリアクト
ルFL２へ流れ、平滑された電流がフイルタリア
クトル２及びパンタグラフ１を介して架線側へ回
生電流として流れる。この状態の波形は第４図ａ
部に回生ブレーキとして示す通りである。しか
し、架線側の負荷が減少してくると、回生中の電
気車から架線側へ流れ込む電流により架線電圧が
上昇し、フイルタコンデンサ３の端子電圧ＶFCも
上昇してくる。このフイルタコンデンサ電圧ＶFC
を第１の電圧検出器４にて検出し、この電圧が所
定のリミツト値ＶFC（Limit）に達したことを電
圧レベル比較器（第６図中の４０にて示す）にて
検知すると共にすみやかに、サイリスタBTh７を
点弧して抵抗器BPR６の方へモーター電流を流
し、フイルタコンデンサ電圧の上昇を抑制する。
但し、このサイリスタBTh７には、チヨツパ８が
次のサイクルにて点弧した時にゲートパルスをオ
フし、自然消弧せしめ、再び前記フイルタコンデ
ンサ電圧がリミツト値ＶFC（Limit）に達するま
では点弧しない。第４図ｂの回生と発電ブレーキ
混合にて示した波形がこの状態に対応し、サイリ
スタBTh７はタイミングt1，t3の時点で点弧さ
れ、それぞれt2，t4の時点でチヨツパ８の点弧に
より自然消弧している。このため、回生電流は抵
抗器６へ与えられた電力分だけ減小し、架線電圧
も過電圧になることが防がれる。更に架線側の負
荷が殆んど零になると、フイルタコンデンサ電圧
は、殆んど連続的に所定の電圧値ＶFC（Limit）
と等しい値を保ち、チヨツパ８がオフした時点
t01，t02とほとんど同時にそれぞれt5，t7の時点に
て前記サイリスタBThが点弧され、抵抗器６の方
にモータ電流ＩMが流される。この結果、回生電
流は殆んぼど零となり、電気ブレーキのエネルギ
ーは殆んど前記抵抗器６にて消費される事とな
り、第４図Ｃに示す発電ブレーキの状態となる。 この状態から、もし架線側に負荷が増えれば、
フイルタコンデンサ電圧が下がり、これに応じて
サイリスタBTh７の点弧のタイミングが遅くな
り、抵抗器６への電流通流率も減小し、自動的に
回生発電混合ブレーキの状態、あるいはBThが全
く点弧されなくなつて回生ブレーキのみの状態に
もどる。 この間チヨツパの通流率γはモータ電流ＩMが
指令された所定のブレーキ力を発生する様な値に
なる様に制御されることはいうまでもない。 しかし、この制御方式を実用化する場合、更に
次の様な問題点が付随する。すなわち、チヨツパ
８と並列に接続されている抵抗器BRT６の抵抗
値は、前述の如くフイルタコンデンサ電圧ＶFCを
ＶFC（Limit）という値に抑えるには、ブレーキ
時のモータ電流値が最大値ＩM（Max）である時
には、 ＲBPR＝ＶＦＣ（Ｌｉｍｉｔ）／ＩＭ（Ｍａｘ）……(
1) にて示される抵抗値以下でなければならない。一
方、ブレーキ時のモータ電流値はブレーキ力指令
パターンの大きさに応じて増減制御されるのであ
が、もし、抵抗器BPR６の抵抗値を固定してＲBP
R＝ＶＦＣ（Ｌｉｍｉｔ）／ＩＭ（Ｍａｘ）に選んだと
仮定すると、弱いブレ ーキ力指令が与えられてＩM（Max）よりもずつ
と小さいモーター電流値にて回生制動を行なつて
いる最中に架線側の負荷がなくなつたためにＶFC
がＶFC（Limit）まで上昇し、サイリスタBTh７
が点弧したとすると、本来、前述のチヨツパ制御
方式ではチヨツパ８がオフとなつた時に（チヨツ
パーがオフの時はモーター電流ＩMは減小してゆ
く方向に変化することが電流制御を可能にする基
本条件であるが、）モーターの起電力ＥMが高速域
でのブレーキの為にＶFC（Limit）に近い値まで
上がつている時であれば、サイリスタBTh７点弧
後のＩMの値は、ＩM＝ＥＭ／ＲＢＰＲ≒ＶＦＣ（Ｌｉｍ
ｉｔ）／ＲＢＰＲ＝ＩM （Max）にて示される値へ向かつて変化するの
で、前述の小さい値からＩM（Max）に近い値ま
で逆に増えていつてしまう事となり、チヨツパに
よる所定のブレーキ電流値制御ができなくなつて
しまう。 すなわち、第２図に示す主回路図をみると発電
ブレーキ抵抗器BPR６には直列にサイリスタBTh
７、並列にチヨツパCH８が接続されていて、一
見チヨツパCH８の両端子間の等価抵抗値はBPR
よりも小さい領域はチヨツパCH８の通流率制御
にて、BPRより大きい領域はサイリスタ７の通流
率を制御することにより、ほぼ零オームから無限
大の値の範囲において自在に可変制御できるかの
様に理論的には見える。 しかし、これを実際の車両用制御装置にて実用
する場合は必ずしもそうはゆかない。すなわち、
発電ブレーキ用抵抗器BPRより大きい抵抗値をと
ろうとする領域の実現がうまくゆかないのであ
る。何故ならば発電ブレーキ用抵抗器BPRより大
きい抵抗値をとるにはサイリスタBTh７の通流期
間を短かくする必要があるが、サイリスタBTh７
がオフ、チヨツパCH８もオフの期間、主電動機
の発電により発生した電流により付勢された主平
滑リアクトル９に蓄えられたエネルギーは回生無
負荷時フイルタコンデンサFC３を充電する電流
となつてフイルタコンデンサ３の電圧を上昇せし
める。 ここで、もしフイルタコンデンサFC３の静電
容量（キヤパシタンス）が非常に大きければ、サ
イリスタBTh７及びチヨツパCH８の１サイクル
中の主電動機電流ＩMによる充電により過電圧に
至ることがないのであるが、現実には車両搭載の
為の寸法、重量の制約のため数ミリフアラツドの
静電容量とするのが実用上の限界である。一方鉄
道車両等のブレーキ時に発生するエネルギーは車
重が数十トンもあるために非常に大きく、主電動
機電流ＩMもおよそ1000アンペアのオーダーとな
る。このため、サイリスタBTh７とチヨツパ８が
共にオフの期間が数百マイクロ秒もつづくとたち
まちにして数百ボルトも上昇することとなり過電
圧に至る。この事は、△ＶCF（ボルト）＝
ＩＭ（アンペア）×△Ｉ（秒）／ＣＦ（フアラツド）の
等式より明らかである。 すなわち、チヨツパの１サイクル中期間中にサ
イクルBTh７とチヨツパCH８を共にオフとする
期間を長くとることにより、発電ブレーキ用抵抗
器回路の等価抵抗値を発電ブレーキ用抵抗器BPR
の抵抗値そのものよりずつと大きくとろうとする
事は車載機器の場合事実上きわめて困難なのであ
る。 この対策として通常考えられる方式では、たと
え高速に於いてもＩMをサイリスタBTh７点弧時
にモーター最小制御電流値ＩM（Min）以下に抑
える様に抵抗器BPR６のTotal値を充分高くと
り、かつ第２図に示す様にこの抵抗器BPR６を多
数区分に分け、複数個の接触器SW1〜SW4１０を
設けておき、回生から発電ブレーキヘサイリスタ
BTh７の点弧により移行する時に、ＩM×ＲBPRが
ＶCF（Limit）を上回らない様なBPRの値にてか
つ、サイリスタBTh７点弧後のモータ電流の急増
を防ぐ様な抵抗器BPR６の抵抗値の最適値をとる
様回生作用中に常にその時のモータ電流の大きさ
に応じて上記複数個の接触器を適宜順次短絡又は
開放せしめる制御を行なう事が必要である。 しかし、この従来の方式ではBTh短絡後のモー
ター電流の急変を極力小さく押える為に、細かい
抵抗値の選択が必必要であり、該接触器が多数必
要である。このために、主回路も前記接触器が増
えた分だけ複雑になる上に更に上述の如く制御も
複雑になるという欠点を有している。 本発明は、この様な欠点を除き、簡素な主回路
接続と、より簡単な制御方式にて所期の回生←→発
電自動移行制御を可能ならしめる制御方式を提供
するものである。 第３図は本発明による主回路接続図の１例、第
５図ａ，ｂは本発明による制御方式を適用した場
合の回生ブレーキ及び発電ブレーキ時のノツチ曲
線の１例を示し、第６図は本発明による制御ブロ
ツク図を示す。第３図では、主電動機１０に直列
に直列抵抗器１３が接続されかつ、該直列抵抗器
１３を短絡するための接触器BRC１４が設けら
れている。本発明ではこの直列抵抗器を後述の如
く巧みに短絡挿入制御することにより、簡単な主
回路及び制御方式により、所期の制御をスムース
に行なうことを可能ならしめるものである。第６
図において、２０はブレーキ指令装置、２１は回
生制御用演算増巾回路、２２は発電制御用演算増
巾回路、２３は移相回路、２４はゲートアンプ回
路、２５は最大通流率検出回路、３１は通流率パ
ターン発生回路、３２は通流率パターン発生回
路、３３は比較増巾回路、３４はＶM／ＩMレベ
ル比較回路、３５は接触器BRC制御回路４０は
電圧レベル比較器、４１は点弧パルス発生回路５
１〜５３は切換回路である。なお、各部の機能は
以下に述べる作用と共に説明する。 本発明の制御方式では抵抗器BPR６の抵抗値
は、ＲBPR＝ＶＦＣ（Ｌｉｍｉｔ）／ＩＭ（Ｍａｘ）な
る値とし、かつ、直列 抵抗器BSR１３の抵抗値は、 ＲBSR＝（γnax−γnio）xRBPRなる値とする。 但し、γnaxは該チヨツパの最大通過率 γnioは該チヨツパの最小通流率であ
る。 また、主電動機１０の端子電圧ＶMを検出する
第２の電圧検出器DCPT2１１及び、主モーター
電流ＩM検出器DCCT１５の出力をもとにＲM＝
ＶＭ／ＩＭなる演算を常に行なうと共に、このＲMの値
が 所定の値すなわちＲBPR（１−γnio）＋rwなる一
定の値より大きいかどうかを連続的に判別するＶ
M／ＩMレベル比較回路３４を設ける。ここに、
rwは主回路中のMSL、の内部抵抗値及び配線抵
抗値の合計である。 今、仮りに電気車が第５図ａに示すノツチ曲線
にて高速域のV1にて示す速度にて接触器BRC１
４を閉じた状態にて回生中に、架線側負荷が急に
零となり、フイルタコンデンサ電圧ＶFCが電圧レ
ベル比較器４０のセツト値ＶFC（Limit）まで上
昇し、該電圧レベル比較器４０が出力を出したと
すると、この時、もし、該ＶM／ＩMレベル比較回
路３４がＶＭ／ＩＭ≧ＲRPR（１−γnio）＋rwである事
を 検知して出力を出しているならば、今まで閉じて
いた接触器BRC１４を開極せしめる指令を接触
器制御回路３５に与えると同時にサイリスタBTh
７を点弧せしめる指令を点弧パルス発生回路４１
を介して与える。またこれと同時にチヨツパ８の
通流率γを、移相回路２３、ゲートアンプ回路２
４を介してBTh点弧直前の第５図ａに示すγ１か
ら第５図ｂに示すγ11へ瞬時に変化せしめる。ち
なみに、第５図ａ中に通流率γにて示したカーブ
は、回生ブレーキにてモータ電流をI0なる値に保
ちつつ制御する場合のチヨツパの通流率の速度に
対応する変化を示し、第５図ｂ中に通流率γにて
示したカーブは、発電ブレーキにてモータ電流I0
なる値に保ちつつ制御する場合のチヨツパの通流
率の速度に対応する変化を示している。第５図ｂ
にて、速度ＶSにて通流率γが急激にγ＝0.97
（γnax）からγ＝0.10（γnio）に急変しているの
は、この速度にてγ＝γnaxとなつた事を最大通
流率検出回路２５にて検知し、それに伴ない制御
回路３５にて接触器BRC１４を短絡せしめると
同時に、チヨツパ通流率γ（nio）に絞り込む制
御を行なつている状態を示している。 前述の回生→発電の切換わり制御の説明に示す
様に、回生から発電へ切換えるときに、ＶＭ／ＩＭの値 が高い時には、BTh点弧と同時に、抵抗器BSR１
３を主モータ回路に直列に挿入し、かつ、チヨツ
パ通流率を回生中のγ１からその時点での適当な
値γ11へ切換える事を行なう事により、主モータ
電流ＩMの急変もなく、かつ、ＩM×ＲBPRの値が
ＶFC（Limit）を上回わる恐れも当然の事ながら
なく、スムースな回生→発電ブレーキ切換制御が
可能となる。また、第５図ａ，ｂ中に示すより低
い速度V2にて回生中に架線側負荷がなくなつて
回生→発電ブレーキの切換わりが行なわれる時は
ＶＭ／ＩＭがＲBPR（１−γnio）＋rwより小さいが、こ
の 時は接触器BRC１４は閉極したままとせしめ、
BThの点弧と共にチヨツパ通流率γをγ２からγ
12へ切換えて発電制御に入る。 この様にして、本発明による制御方式による
と、チヨツパの通流率による制御と固定抵抗値と
の組合わせにより主電動機回路の抵抗値を連続的
に選定することができ、通常考えられる方式の様
に多数の抵抗短絡用接触器を用いないで、スムー
スな回生ブレーキから発電ブレーキへの移行制御
が可能となる。また、前述の回生→発電切換え時
に最適通流率γ11（又はγ12）へ通流率をγ１（又
はγ２）からBTh点弧と同時に切換える事を述べ
たが、この最適通流率γ11及びγ12のパターンを
車速及び主モータ電流の大きさに応じて連続的に
変化させつつ発生し、いかなる時点に回生→発電
の切換わりが行なわれても、モータ電流に急変を
生ぜしめず、スムースな切換わりを行なうことを
可能とする制御方式として、本発明は次の方式を
提供する。 すなわち、第６図の本発明による制御ブロツク
図に示す様に、回生制御用の演算増巾回路２１
と、発電制動用の演算増巾回路２２とを設け、そ
れぞれブレーキ電流値指令パターンＩPと主モー
タ―電流検出器DCCT１５の出力を入力し、これ
らの差を増巾することにより常に主モーター電流
値ＩMがＩPと等しくなる様にチヨツパ通流率γを
フイードバツク制御する機能を満足すべく、適当
な増巾率と、時定数をもたしめておく。そして、
回生制動中には、該発電制御用増巾回路２２は出
力切換回路５１の動作により、該チヨツパ制御系
から切り離しておくと同時に、通流率パターン発
生回路３１，３２及び比較増巾回路３３よりなる
回路に切換回路５２，５３を介して接続する。該
通流率パターン発生回路３１，３２は、第２の電
圧検出器DCPT2の出力ＶMと該DCCTの出力ｉM
とを入力し、かつＶＭ／ＩＭレベル比較回路３４の出力 の有無に応じて次の通流率に相当する出力を発生
せしめる。 ａ ｖＭ／ｉＭ≧ＲBPR（γnax−γnio）＋rwのとき、
通流 率パターン発生回路３１の出力として ｂ ｖＭ／ｉＭ＜ＲBPR（γnax−γnio）＋rwのとき、
通流 率パターン発生回路３２の出力として 但しγnax：チヨツパ最大通流率（一定値） γnio：チヨツパ最小通流率（一定値） ＲBPR：抵抗器BPR６の抵抗値 （一定値） rw：配線抵抗及びMSLの内部抵抗値 更に、比較増巾回路３３では上記通流率パター
ン発生回路の出力と、該発電制御用比較増巾回路
の出力とを入力し、これらの差を増巾し、切換回
路５２を介して、該発電制御用比較増巾回路２２
へ入力し、該発電制御用比較増巾回路２２の出力
が、上記〔３〕式又は〔４〕式にて示されるチヨ
ツパ通流率を移相回路２３にて発生せしめるのに
相当するレベルとなる様にせしめる。この様にし
ておいて、サイリスタBTh７の点弧開始により回
生から発電ブレーキに切換えると同時に、チヨツ
パの制御系を切換回路５１の動作により、回生制
御用比較増巾回路２１から、発電制御用比較増巾
回路２２に、瞬時切換える。また、この時同時
に、該比較増巾回路３３の出力も、切換回路５２
の動作により、発電制御用比較増巾回路２２の入
力から切りはなす。この様にすると、発電制御用
比較増巾回路２２は、その出力の初期値が前述の
γ11又はγ12なる通流率を与える様なレベルから
スタートして、チヨツパの制御系のフイードバツ
ク制御を始めることになる。 この様にすると、回生から発電制動に切換わる
直前の主モータ電圧をＶMO、主モータ電流をＩMO
とすると、発電制動に切換わつた直後の主モータ
電流ＩMは次式の通りとなる。 ａ ＶＭＯ／ＩＭＯ≧ＲBPR（１−γnio）＋rwのとき、
BTh 点弧と同時にBSRが主回路に挿入されるから、 ＩM＝ＶＭＯ／ＲＢＳＲ＋ＲＢＰＲ（１−γｏ）＋ｒｗ ＝ＶＭＯ／ＲＲＳＲ＋ＲＢＰＲ−ＲＢＰＲγｕ＋ｒｗ…
…(5) となりγ11に〔３〕式を代入し、ｖMをｖMO、ｉM
をＩMOとおくと、 となるが、 前述の如くＲBSR＝ＲBPR（γnax−γnio）とな
る様にＲBSRの値を選定してあるから、
【式】となり、発電制御に切換つ
た直後も主モータ電流値ＩMは急変せず、スムー
スに移行できる事となる。 ｂ ＶＭＯ／ＩＭＯ＜ＲBPR（１−γnio）＋rwのときBS
Rは 短絡された状態であるから ＩM＝ＶＭＯ／ＲＢＰＲ（１−γ１２）＋ｒｗ ＝ＶＭＯ／ＲＢＰＲ−ＲＢＰＲ・γ１２＋ｒｗ……〔６
〕 となりγ12に〔４〕式を代入し、ｖMをＶMO、ｉM
をＩMOとおくと となり、やはり主にモータ電流の急変はなく、
スムースに移行できることになる。 以上述べた様に、本発明によれば、主回路に挿
入されたサイリスタBThの点弧と、接触器BRC
の連動動作、そして同時にチヨツパ通流率の瞬時
切換えという制御の組合せにより、回生→発電へ
の切換わりをスムースに行なうことが可能とな
る。 また、前記の説明では回生負荷が急に零になつ
た場合の動作を例にとつて詳述したが、回生負荷
が半減し、第４図中のｂの波形にて示す如く、サ
イリスタBThの点弧タイミングと、チヨツパのオ
フするタイミングがずれた形での回生ブレーキと
発電ブレーキの混合といつた形の制御へ回生さら
移行する場合も、前述と同様の切換わり制御を行
なえば、主電動機電流ＩMの急変を小さく抑える
ことになり、スムースな切換制御を可能とせしめ
る事は容易に推察されよう。 又一方回生から発電ブレーキに切換つた後、再
び架線側の回生負荷が生じた場合は、チヨツパの
オン、オフサイクル中におけるBThの点弧される
時間巾がフイルタコンデンサ電圧のリツプ立上り
波形の変化に応じて、だんだん短かくなり、回生
負荷が充分に回復した場合にはBThは点弧されな
くなる。この発電→回生の切換わり時には、主回
路接触器１４の動作には何の変化もさせず、か
つ、チヨツパーの制御系も、発電制御用比較増巾
回路をひきつづき使用して、主回路的には回生制
動を行なわしめる。即わち、一旦ブレーキ中に回
生制御用比較増巾回路から、発電制御用比較増巾
回路に切換えたあとは、ブレーキ指令がオフされ
るまで、後者の回路を用いて制御をつづける。 要約すれば、回生→発電の第１回目の切換え時
点にて主回路に抵抗器BSR１３を挿入する必要が
ある場合にこの主回路の変化に対応してチヨツパ
の通流率をすみやかに切換える事が重要であり、
この為に、上述の回生用、及び発電用の２つの比
較増巾回路を設けたものである。そして、一旦主
回路に抵抗器BSRが挿入されたあとは、たとえ回
生負荷が再び生じたとしてもすぐにこれを短絡せ
ずにおいておき、該チヨツパの通流率が最大に達
した時に始めて、接触器BRC１３を投入せしめ
て該抵抗器SRを短絡する様にする。この理由
は、主回路に抵抗器BSRが挿入された状態にて回
生負荷が生じたとしても、この時すぐにBSRを短
絡すると、BSRにてシユール熱として消費されて
いた電力分（ＩM ２×ＲBSR）が急に回生電力に加
わるため、再び回生負荷不充分となり、ＶFCが上
昇してBTh点弧による発電制動の混合制御にもど
り、この制御への再移行にともなう接触器BRC
の開極が行なわれる結果、BRCの投入、開極の
くり返し、バタツキが発生する恐れがあるためで
ある。 もし、、通流率γが最大になつた時であれば、
たとえBSRを短絡しても、同時に通流率γを最小
に絞り込ませることにより、主回路的には、主モ
ーター回路に直列に挿入される等価抵抗値が、Ｒ
BSR＋ＲBPR（１−γnax）からＲBPR（１−γnio）
に切換わることになるが、もともとＲBSRはＲBPR
（γnax−γnio）なる値に選んであるため、両者の
抵抗値は同一となり主モーター回路の抵抗値に急
変を生ぜず、主回路抵抗器により消費される電力
分も急変しないので前述の様なフイルタコンデン
サ電圧ＶFCの変化による接触器のバタツキも生ぜ
ず、スムースな、安定した制御ができるのであ
る。 回生制動の始めから抵抗器BSRを挿入したまま
制御する方法も考えられるが、これでは、回生負
荷が充分にあるにもかかわらず、抵抗器BSRにて
ブレーキ電力を多く消費することになり、回生効
率の面で望ましくないのは云うまでもない。従つ
て本発明の方式では、ブレーキ指令が一旦出され
ると、まず、抵抗器BSRを短絡しておいて回生を
作用せしめ、架線側回生負荷の状態に応じて前述
の様な切換わり制御を行なうところに特長があり
回生ブレーキを最大限に利用できる事になる。 なお、上記の説明では直列抵抗器BSRは１抵抗
区分として説明したが、必要に応じてこれをＲBP
R×（γnax−γnio）なる抵抗値を１抵抗区分とし
て複数個（ｎ個）の抵抗区分を直列に接続した形
とし、更に同数個の接触器BRC1〜BRCoによりそ
れぞれ個別に該抵抗区分を短絡せしめる様に接続
し、かつ、ＶＭ／ＩＭレベル比較の判別レベルもＲBPR （１−γnio）＋（ｎ−１）ＲBPR（γnax−γnio）の
数段階に分けて、それぞれのレベルを上回わるご
とに対応する数の接触器を回生→発電切換時に開
極せしめることにより、より高い主回路抵抗値を
必要とする高速からのブレーキにてかつ小さなブ
レーキ電流領域の制御も前述と同様の原理により
可能にする事ができる事は云うまでもない。しか
し、この様な場合でも従来考えられていた方式に
比べればはるかに少ない個数の接触器にて所期の
性能を発揮できる事は云うまでもない。
スに移行できる事となる。 ｂ ＶＭＯ／ＩＭＯ＜ＲBPR（１−γnio）＋rwのときBS
Rは 短絡された状態であるから ＩM＝ＶＭＯ／ＲＢＰＲ（１−γ１２）＋ｒｗ ＝ＶＭＯ／ＲＢＰＲ−ＲＢＰＲ・γ１２＋ｒｗ……〔６
〕 となりγ12に〔４〕式を代入し、ｖMをＶMO、ｉM
をＩMOとおくと となり、やはり主にモータ電流の急変はなく、
スムースに移行できることになる。 以上述べた様に、本発明によれば、主回路に挿
入されたサイリスタBThの点弧と、接触器BRC
の連動動作、そして同時にチヨツパ通流率の瞬時
切換えという制御の組合せにより、回生→発電へ
の切換わりをスムースに行なうことが可能とな
る。 また、前記の説明では回生負荷が急に零になつ
た場合の動作を例にとつて詳述したが、回生負荷
が半減し、第４図中のｂの波形にて示す如く、サ
イリスタBThの点弧タイミングと、チヨツパのオ
フするタイミングがずれた形での回生ブレーキと
発電ブレーキの混合といつた形の制御へ回生さら
移行する場合も、前述と同様の切換わり制御を行
なえば、主電動機電流ＩMの急変を小さく抑える
ことになり、スムースな切換制御を可能とせしめ
る事は容易に推察されよう。 又一方回生から発電ブレーキに切換つた後、再
び架線側の回生負荷が生じた場合は、チヨツパの
オン、オフサイクル中におけるBThの点弧される
時間巾がフイルタコンデンサ電圧のリツプ立上り
波形の変化に応じて、だんだん短かくなり、回生
負荷が充分に回復した場合にはBThは点弧されな
くなる。この発電→回生の切換わり時には、主回
路接触器１４の動作には何の変化もさせず、か
つ、チヨツパーの制御系も、発電制御用比較増巾
回路をひきつづき使用して、主回路的には回生制
動を行なわしめる。即わち、一旦ブレーキ中に回
生制御用比較増巾回路から、発電制御用比較増巾
回路に切換えたあとは、ブレーキ指令がオフされ
るまで、後者の回路を用いて制御をつづける。 要約すれば、回生→発電の第１回目の切換え時
点にて主回路に抵抗器BSR１３を挿入する必要が
ある場合にこの主回路の変化に対応してチヨツパ
の通流率をすみやかに切換える事が重要であり、
この為に、上述の回生用、及び発電用の２つの比
較増巾回路を設けたものである。そして、一旦主
回路に抵抗器BSRが挿入されたあとは、たとえ回
生負荷が再び生じたとしてもすぐにこれを短絡せ
ずにおいておき、該チヨツパの通流率が最大に達
した時に始めて、接触器BRC１３を投入せしめ
て該抵抗器SRを短絡する様にする。この理由
は、主回路に抵抗器BSRが挿入された状態にて回
生負荷が生じたとしても、この時すぐにBSRを短
絡すると、BSRにてシユール熱として消費されて
いた電力分（ＩM ２×ＲBSR）が急に回生電力に加
わるため、再び回生負荷不充分となり、ＶFCが上
昇してBTh点弧による発電制動の混合制御にもど
り、この制御への再移行にともなう接触器BRC
の開極が行なわれる結果、BRCの投入、開極の
くり返し、バタツキが発生する恐れがあるためで
ある。 もし、、通流率γが最大になつた時であれば、
たとえBSRを短絡しても、同時に通流率γを最小
に絞り込ませることにより、主回路的には、主モ
ーター回路に直列に挿入される等価抵抗値が、Ｒ
BSR＋ＲBPR（１−γnax）からＲBPR（１−γnio）
に切換わることになるが、もともとＲBSRはＲBPR
（γnax−γnio）なる値に選んであるため、両者の
抵抗値は同一となり主モーター回路の抵抗値に急
変を生ぜず、主回路抵抗器により消費される電力
分も急変しないので前述の様なフイルタコンデン
サ電圧ＶFCの変化による接触器のバタツキも生ぜ
ず、スムースな、安定した制御ができるのであ
る。 回生制動の始めから抵抗器BSRを挿入したまま
制御する方法も考えられるが、これでは、回生負
荷が充分にあるにもかかわらず、抵抗器BSRにて
ブレーキ電力を多く消費することになり、回生効
率の面で望ましくないのは云うまでもない。従つ
て本発明の方式では、ブレーキ指令が一旦出され
ると、まず、抵抗器BSRを短絡しておいて回生を
作用せしめ、架線側回生負荷の状態に応じて前述
の様な切換わり制御を行なうところに特長があり
回生ブレーキを最大限に利用できる事になる。 なお、上記の説明では直列抵抗器BSRは１抵抗
区分として説明したが、必要に応じてこれをＲBP
R×（γnax−γnio）なる抵抗値を１抵抗区分とし
て複数個（ｎ個）の抵抗区分を直列に接続した形
とし、更に同数個の接触器BRC1〜BRCoによりそ
れぞれ個別に該抵抗区分を短絡せしめる様に接続
し、かつ、ＶＭ／ＩＭレベル比較の判別レベルもＲBPR （１−γnio）＋（ｎ−１）ＲBPR（γnax−γnio）の
数段階に分けて、それぞれのレベルを上回わるご
とに対応する数の接触器を回生→発電切換時に開
極せしめることにより、より高い主回路抵抗値を
必要とする高速からのブレーキにてかつ小さなブ
レーキ電流領域の制御も前述と同様の原理により
可能にする事ができる事は云うまでもない。しか
し、この様な場合でも従来考えられていた方式に
比べればはるかに少ない個数の接触器にて所期の
性能を発揮できる事は云うまでもない。
第１図はサイリスタチヨツパによる回生ブレー
キ及び発電ブレーキ併用電気車の主回路の一例を
示す接続図、第２図は従来方式による回生ブレー
キ及び発電ブレーキ併用電気車の主回路の一例を
示す接続図、第３図は本発明に基づく回生ブレー
キ及び発電ブレーキ併用電気車制御方式の主回路
の一例を示す接続図、第４図は第１図の各部の動
作波形図、第５図ａ，ｂは本発明における回生ブ
レーキおよび発電ブレーキ時のノツチ曲線の一例
を示す特性図、第６図は本発明の一実施例を示す
ブロツク図である。なお、図中同一符号は同一も
しくは相当部分を示す。 図中、２はフイルタリアクトル、３はフイルタ
コンデンサ、４，１１は電圧検出器、５はダイオ
ード、６は抵抗器、７はサイリスタ、８はサイリ
スタチヨツパ、９は主平滑リアクトル、１０は主
電動機の電機子、１２は界磁コイル、１５は電流
検出器、２０はブレーキ力指令装置、２１は回生
制御用演算増巾回路、２２は発電制御用演算増巾
回路、２３は移相回路、２４はゲートアンプ回
路、２５は最大通流率検出回路、３１は通流率パ
ターン発生回路、３２は通流率パターン発生回
路、３３は比較増巾回路、３４はＶM／ＩMレベ
ル比較回路、３５は接触器BRC制御回路、４０
は電圧レベル比較器、４１は点弧パルス発生回
路、５１〜５３は切換回路である。
キ及び発電ブレーキ併用電気車の主回路の一例を
示す接続図、第２図は従来方式による回生ブレー
キ及び発電ブレーキ併用電気車の主回路の一例を
示す接続図、第３図は本発明に基づく回生ブレー
キ及び発電ブレーキ併用電気車制御方式の主回路
の一例を示す接続図、第４図は第１図の各部の動
作波形図、第５図ａ，ｂは本発明における回生ブ
レーキおよび発電ブレーキ時のノツチ曲線の一例
を示す特性図、第６図は本発明の一実施例を示す
ブロツク図である。なお、図中同一符号は同一も
しくは相当部分を示す。 図中、２はフイルタリアクトル、３はフイルタ
コンデンサ、４，１１は電圧検出器、５はダイオ
ード、６は抵抗器、７はサイリスタ、８はサイリ
スタチヨツパ、９は主平滑リアクトル、１０は主
電動機の電機子、１２は界磁コイル、１５は電流
検出器、２０はブレーキ力指令装置、２１は回生
制御用演算増巾回路、２２は発電制御用演算増巾
回路、２３は移相回路、２４はゲートアンプ回
路、２５は最大通流率検出回路、３１は通流率パ
ターン発生回路、３２は通流率パターン発生回
路、３３は比較増巾回路、３４はＶM／ＩMレベ
ル比較回路、３５は接触器BRC制御回路、４０
は電圧レベル比較器、４１は点弧パルス発生回
路、５１〜５３は切換回路である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 直流主電動機回路をチヨツパ制御するための
サイリスタチヨツパと、直流主電動機の電機子回
路に直列に挿入された抵抗器BSRおよび該抵抗器
BSRを短絡するための接触器BRCと、発電ブレ
ーキ用抵抗器BPRと、該発電ブレーキ用抵抗器
BPRと直列に接続されたサイリスタBThと、フイ
ルタリアクトルFLおよびフイルタコンデンサFC
と、主平滑リアクトルMSLと、逆流阻止用ダイ
オードＤBと、上記フイルタコンデンサFLの端子
電圧を検出する第１の電圧を検出する第１の電圧
検出器DCPT1と、上記主電動機の端子電圧ＶMを
検出する第２の電圧検出器DCPT2と、上記主電
動機の電流ＩMを検出する直流変流器DCCTとに
より構成され、かつ上記発電ブレーキ用抵抗器
BPRとサイリスタBThとの直列接続回路が上記サ
イリスタチヨツパに並列に接続され、回生制動制
御及び発電制動制御を行なう電気車制御装置にお
いて、回生制動中に、架線側負荷が減少した為に
上記フイルタコンデンサ電圧が所定の電圧値を越
えた時、これを上記第１の電圧検出器DCPT1及
び電圧レベル比較器により検出し、点弧パルス発
生回路を介して上記サイリスタBThを点弧せし
め、且つ上記電圧レベル比較器を上記サイリスタ
チヨツパの点弧と同期してリセツトし、上記サイ
リスタBThも上記サイリスタチヨツパの点弧時に
通電電流が断たれる事により該サイリスタチヨツ
パの各サイクル毎に一旦消弧され、次のチヨツパ
サイクルにて再び上記電圧レベル比較器が動作す
るまでは上記サイリスタBThを点弧しない制御に
て架線側負荷の変化に対応して回生制動と発電制
動との混合制御を行なうと共に上記第２の電圧検
出器DCPT2により検出された上記主電動機の電
機子端子電圧ＶMと、上記電流検出器DCCTによ
り検出された主電動機電流ＩMとの比を演算し、
その結果が所定の値を上回つている時は、出力を
発生するＶM／ＩMレベル比較回路を設け、上記接
触器BRCが投入された状態にて回生制動を作用
せしめている最中に、上記電圧レベル比較器の出
力が出され発電ブレーキと回生ブレーキの混合制
御が必要となつた時、もし上記ＶM／ＩMレベル比
較回路の出力が出されていれば、上記接触器
BRC制御回路の動作を介して上記接触器BRCを
速やかに開極せしめ、主回路に上記抵抗器BSRを
挿入するようにしたことを特徴とする電気車チヨ
ツパ制御方法。 ２ 直流主電動機回路をチヨツパ制御するための
サイリスタチヨツパと、直流主電動機の電機子回
路に直列に挿入された抵抗器BSRおよび該抵抗器
BSRを短絡するための接触器BRCと、発電ブレ
ーキ用抵抗器BPRと、該発電ブレーキ用抵抗器
BPRと直列に接続されたサイリスタBThと、フイ
ルタリアクトルFLおよびフイルタコンデンサFC
と、主平滑リアクトルMSLと、逆流通阻止用ダ
イオードＤBと、上記フイルタコンデンサFLの端
子電圧を検出する第１の電圧検出器DCPT1と、
上記主電動機の端子電圧ＶMを検出する第２の電
圧検出器DCPT2と、上記主電動機の電流ＩMを検
出する直流変流器DCCTとにより構成され、かつ
上記発電ブレーキ用抵抗器BPRとサイリスタBTh
との直列接続回路が上記サイリスタチヨツパに並
列に接続され、回生制動制御及び発電制動制御を
行なう電気車制御装置において、次の(A)〜(C)の要
件を満足することを特徴とする電気車チヨツパ制
御方法。 (A) 回生制動中に、架線側負荷が減少した為に上
記フイルタコンデンサ電圧が所定の電圧値を越
えた時、これを上記第１の電圧検出器DCPT1
及び電圧レベル比較器により検出し、点弧パル
ス発生回路を介して上記サイリスタBThを点弧
せしめ、且つ上記電圧レベル比較器を上記サイ
リスタチヨツパの点弧と同期してリセツトし、
上記サイリスタBThも上記サイリスタチヨツパ
の点弧時に通電電流が断たれる事により該サイ
リスタチヨツパの各サイクル毎に一旦消弧さ
れ、次のチヨツパサイクルにて再び上記電圧レ
ベル比較器が動作するまでは上記サイリスタ
BThを点弧しない制御を行ない、架線側負荷の
変化に対応して回生制動と発電制動との混合制
御を行なう。 (B) 上記第２の電圧検出器DCPT2により検出さ
れた上記主電動機の電機子端子電圧ＶMと上記
電流検出器DCCTにより検出された主電動機電
流ＩMとの比を演算し、その結果が所定の値を
上回つている時は、出力を発生するＶM／ＩMレ
ベル比較回路を設け、上記接触器BRCが投入
された状態にて回生制動を作用せしめている最
中に、上記電圧レベル比較器の出力が出された
時、もし上記ＶM／ＩMレベル比較回路の出力が
出されていれば、上記接触器BRC制御回路の
動作を介して上記接触器BCRを速やかに開極
せしめ、主回路に上記抵抗器BSRを挿入する。 (C) 上記制御にて一旦開極された接触器BRC
を、上記チヨツパの通流率が所定の最大通流率
になつたならば、最大通流率検出器にてこれを
検知し、該接触器BRCを投入せしめ、主回路
抵抗器BSRを再度短絡し、また、これと同時に
チヨツパの通流率も一旦すみやかに絞り込む。 ３ 直流主電動機回路をチヨツパ制御するための
サイリスタチヨツパと、直流主電動機の電機子回
路に直列に挿入された抵抗器BSRおよび該抵抗器
BSRを短絡するための接触器BRCと、発電ブレ
ーキ用抵抗器BPRと、該発電ブレーキ用抵抗器
BPRと直列に接続されたサイリスタBThと、フイ
ルタリアクトルFLおよびフイルタコンデンサFC
と、主平滑リアクトルMSLと、逆流阻止用ダイ
オードＤBと、上記フイルタコンデンサFLの端子
電圧を検出する第１の電圧検出器DCPT1と、上
記主電動機の端子電圧ＶMを検出する第２の電圧
検出器DCPT2と、上記主電動機の電流ＩMを検出
する直流変流器DCCTとにより構成され、かつ上
記発電ブレーキ用抵抗器BPRとサイリスタBThと
の直列接続回路が上記サイリスタチヨツパに並列
に接続され、回生制動制御及び発電制動制御を行
なう電気車制御装置において、次の(A)〜(F)の要件
を満足することを特徴とする電気車チヨツパ制御
方法。 (A) 回生制動中に、架線側負荷が減少した為に上
記フイルタコンデンサ電圧が所定の電圧値を越
えた時、これを上記第１の電圧検出器DCPT1
及び電圧レベル比較器により検出し、点弧パル
ス発生回路を介して上記サイリスタBThを点弧
せしめ、且つ上記電圧レベル比較器を上記サイ
リスタチヨツパの点弧と同期してリセツトし、
上記サイリスタBThも上記サイリスタチヨツパ
の点弧時に通電電流が断たれる事により該サイ
リスタチヨツパの各サイクル毎に一旦消弧さ
れ、次のチヨツパサイクルにて再び上記電圧レ
ベル比較器が動作するまでは上記サイリスタ
BThを点弧しない制御を行ない、架線側負荷の
変化に対応して回生制動と発電制動との混合制
御を行なう。 (B) 上記第２の電圧検出器DCPT2により検出さ
れた上記主電動機の電機子端子電圧ＶMと、上
記電流検出器DCCTにより検出された主電動機
電流ＩMとの比を演算し、その結果が所定の値
を上回つている時は、出力を発生するＶM／ＩM
レベル比較回路を設け、上記接触器BRCが投
入された状態にて回生制動を作用せしめている
最中に、上記電圧レベル比較器の出力が出され
た時、もし上記ＶM／ＩMレベル比較回路の出力
が出されていれば、上記接触器BRC制御回路
の動作を介して上記接触器BRCを速やかに開
極せしめ、主回路に上記抵抗器BSRを挿入す
る。 (C) 上記制御にて一旦開極された接触器BRC
を、上記チヨツパの通流率が所定の最大通流率
になつたならば、最大通流率検出器にてこれを
検知し、該接触器BRCを投入せしめ、主回路
抵抗器BSRを再度短絡し、また、これと同時に
チヨツパの通流率も一旦すみやかに絞り込む。 (D) 回生制御用演算増巾回路と、発電制御用演算
増巾回路と、演算増巾出力切換回路SW1とを設
け、上記電圧レベル比較器が出力を出しサイリ
スタBThが点弧され始めると同時に、該演算増
巾出力切換回路SW1の動作により、、該サイリ
スタチヨツパへの移相制御指令を回生制御用演
算増巾回路の出力から発電制動用演算増巾回路
の出力へ切換えて制御を行なわしめ、また、該
切換回路SW1は、一旦上記方向に切換を行なう
と、ブレーキ指令が出されている間中、その切
換状態を保持する。 (E) 上記第２の電圧検出器DCPT2の出力ＶMと上
記電流検出器DCCTの出力ＩMを検出し、 但し γｗ：配線抵抗値（一定） Ｒ：一定の値 γmax：チヨツパ最大通流率 γmin：チヨツパ最小通流率 となる通流率に相当する出力ｖγ11を出す第１
の通流率パターン発生回路と、 なる通流率に相当する出力ｖγ12を出す第２の
通流率パターン発生回路とを設けると共に、上
記切換回路SW1と連動して回生制御時と発電制
御時の制御ループの切換えを行なう出力切換回
路SW3の動作により、上記ｖγ11又はｖγ12の
いずれかの出力を比較増巾回路３３に与え、こ
の出力切換回路SW3は上記ＶM／ＩMレベル比較
器の出力に応じて切換動作を行ない、上記Ｖ
M／ＩMレベル比較器の出力が出されている時は
ｖγ11の方の出力を、上記比較増巾回路に与
え、ＶM／ＩMレベル比較器の出力がない時はｖ
γ12の方の出力を与える様に切換えを行なう。 (F) 上記比較増巾回路３３には上記発電制御用演
算増巾回路の出力電圧ｖγ(D)をも入力し、上記
通流率パターン発生回路の出力電圧ｖγ11（又
はｖγ12）と、該ｖγ(D)との差を増巾し、その
出力電圧を、切換回路SW2を介して回生制御中
即わちBThが点弧されていない時にのみ該発電
制御演算増巾回路に入力し、その出力電圧ｖγ
(D)が回生制御中は該ｖγ11（又はｖγ12）と常に
等しくなる様にせしめ、回生制動中に架線電圧
が上昇してBThが点弧された直後のチヨツパの
最適通流率をあらかじめ発電制動制御用演算増
巾器に与え上記サイリスタBThの点弧と同時に
チヨツパの移相回路へ与える指令を上記回生制
御用演算増巾回路の出力から、上記発電制御用
演算増巾回路の出力を切換える。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12621079A JPS5653502A (en) | 1979-09-29 | 1979-09-29 | Electric car control system |
| ES495464A ES8106107A1 (es) | 1979-09-29 | 1980-09-29 | Perfeccionamientos introducidos en un aparato de control pa-ra vehiculo electrico |
| ZA00806015A ZA806015B (en) | 1979-09-29 | 1980-09-29 | Control apparatus for electric car |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12621079A JPS5653502A (en) | 1979-09-29 | 1979-09-29 | Electric car control system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5653502A JPS5653502A (en) | 1981-05-13 |
| JPS6143924B2 true JPS6143924B2 (ja) | 1986-09-30 |
Family
ID=14929439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12621079A Granted JPS5653502A (en) | 1979-09-29 | 1979-09-29 | Electric car control system |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5653502A (ja) |
| ES (1) | ES8106107A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA806015B (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0445364Y2 (ja) * | 1986-03-25 | 1992-10-26 |
-
1979
- 1979-09-29 JP JP12621079A patent/JPS5653502A/ja active Granted
-
1980
- 1980-09-29 ZA ZA00806015A patent/ZA806015B/xx unknown
- 1980-09-29 ES ES495464A patent/ES8106107A1/es not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES495464A0 (es) | 1981-07-16 |
| JPS5653502A (en) | 1981-05-13 |
| ES8106107A1 (es) | 1981-07-16 |
| ZA806015B (en) | 1981-11-25 |
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