JPS62147901A - 電気車制御方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は°或気車匍１釧方法に係り、％に、電流分巻電
動機を駆動用主電動機として用いる場合に高速から低速
まで広い速度範囲において回生ブレーキを行わせること
を図った電気車制御方法に関するものである。

〔発明の背景〕

電気車制制において、回生ブレーキの方式には各種ある
が、その一つに直巻電動機を分巻電動機として使用し、
さらに電機子回路に安定抵抗を挿入して回生ブレーキを
行うものがある。すなわち。

回生ブレーキ領域を拡大させるため安定抵抗を徐々に小
さくしてゆき、その方法としては、電機子ｒｄ流、界磁
電流等の大きさを検出してその検出値に応じて安定抵抗
を徐々に小さくしてゆく限流値進段方式が従来からある
。しかし、この従来方式には、電動機の弱界磁制限、電
力消費、速度低下に伴なう回生能力不足等の問題ｙｊＸ
ある。これを、第３因、第４図を用いてさらに具体的に
説明する。

第３図は従来の電気車の主回路ツナギを示し、１はパン
タグラフ、２は主電動機電機子、３は主抵抗器、４は主
電動機の界磁巻線、５は電源６から供給される電圧を変
換して界磁巻線４に励磁電流を供給する電圧変換器、７
は主抵抗器３を短絡制御するカム接触器、８は界磁電流
１ｒ、Ｆ！１機子屯流エウをそれぞわ検出する電流検出
器、９は制動力指令を出力するブレーキ、１０けパター
ン発生器、】１は弱界磁制限パターン発生器、１２はノ
ツチ進段指令回路である。第３図回路による回・生ブレ
ーキの作用は以下のようになる。界磁巻線４の励磁によ
り主電動機には磁束が生じ、このとき、主電動機は回転
り一でいるため、電機子２に起電力が生じる。界磁電流
が大きくなれば、主電動機起電力ＥＶが、架線電圧Ｅｓ
よりも高くなり、回生電流が流ね、回生ブレーキか作用
する。主回路の過渡安定性を持たせるために、主抵抗器
３が主回路中に挿入されている。

一方、主電動機は整流上の問題から、′１を機子電流Ｉ
Ｍに対する界磁電流ＩＦの比ＷＦ＝ＩＦ／ＩＮが、ある
値以下になってはならないという弱界磁制限がある。

いま、高速からブレーキをかけようとすると、速度Ｖが
大きいため、微少なＩｙでＥＭが光分大きくなり、架線
電圧ＥＩ＋は一定であるからＩＥＭが大きくなると主抵
抗器の抵抗値Ｒが小さければＩｙが増大し、Ｉ　Ｐ　／
　Ｉ　ｖ　　が弱界磁制限以下に小ざくなり過ぎる恐れ
がある。この点だけから見ね、げ、工？を小さく抑えて
ＩＮを小さくする必要がある。しかしこれでは、制動力
が所定値より小さく抑えられてしまうことを意味する。

このため。

主抵抗器の抵抗値Ｒを大きくして、所定の制動力が得ら
れ、かつＩＦ／ＩＭが制限値よりも小さくならないよう
にする必要がある。

次に低速域においては、起電力Ｂｙ？ある値に維持する
几めＶＣｔ／′ｉ界磁電流ＩＦ？太きくしなければなら
ないが、界磁巻線の電流容量に限度があるｔめＩＩＦが
最大値に達した後は速度の低下とともに■輩が減少し制
動力が減少する。このため、できるだけ低速域まで必要
な制動力を作用させるためには、主抵抗器の抵抗値Ｒを
小ざくしてＩＭを大きくなるようにする必要がめる。

第４図ＶＣ第３図回路による場合の回生ブレーキノツチ
曲線を示す。グラフ右上方の右下がりの曲線は、主抵抗
器の抵抗値がそれぞれＲ＋　、Ｒｚの時の弱界磁制限線
で、主電動機は、これより左下刃の領域内で動作するよ
うに制御する必要がある。

また＋　Ｔｔ　＋　Ｔ２　ｖｃ沿った左下かフの曲線は
、各抵抗値Ｒ＋　＋　Ｒ２Ｋおける、制動力を二定とし
たときの電機子電流ＩＭ−電動電動機回転速度性特性■
が抵抗値Ｒ１に、■が抵抗値Ｒ２１Ｃ対応する。

第４図において、制動時の主回路電流と速度の変化を見
ると、抵抗値Ｒ，にて回生制動を始めると、図の太線で
示すようにＩＭはＡ点からＢ点−＼と増大する。Ｂ点で
所定の制動カ一定線に乗るが、ここで抵抗値Ｒ２で回生
制動をかけるよシも高い速度で必要なブレーキ力が得ら
？たことが判る。

Ｂ点からは制動カ一定線に乗り、■。およびＶは低下す
るが、途中主抵抗器３の一部を短絡し、て抵抗値をＲ２
とすることにより、以後は、同じ制動力で曲線■に沿っ
てＩＭ、Ｖが低下する。Ｄ点で最大界磁電流に乗った後
は、ＩＭ、制動力ともにＥ点に向って急激に減少する。

ここでは抵抗値Ｒ１で回生制動をかけ続けるよりも、必
要な制動力の得られる最低速度は下がっていることが理
解できる。

以上が、従来の回生ブレーキ方式の概略であるが。

この従来方式では、上述したように主抵抗器が回生中全
域に挿入されているため、広い速度範囲にわたって必要
な制動力が得られないという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来技術での上記した問題点を解消し
、広い速度範囲にわたって必要な制動力を得ることので
きる電気車制御方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明では、従来技術での上記した問題点の原因が、主
回路に挿入されている主抵抗器にあることに着目し、回
生ブレーキ？ｔｊｌＪ仰中その全抵抗をとり除くことに
より広い速度範囲にわたって必要なブレーキ力を得られ
るようにする。すなわち１回生ブレーキ開始時に架線電
圧に主電動機回路を接続する際に短時間だけ主抵抗器を
挿入し接続完了後は主抵抗器の全部を短絡してしまうよ
うにする。

ソシテ回生ブレーキ中のいかなる制動力指令値の変化に
対しても回生ブレーキが完全に作用するよう、電機子１
流、界磁電流の帰還制御を行って制−系の安定化を実現
する。

〔発明の実施例〕

以下、第１図および第２図により本発明の一実施例を説
明する。第１図は実施例のツナギ図、第２図は第１図の
場合の回生ブレーキノツチ曲線を示す。第１図が第３図
従来回路と異なる点は、主抵抗器３の全部を短絡きせる
抵抗短絡スイッチ１３と、主回路の過渡応答特性を安定
化させるためのりアクドル】４とが設けられたことであ
る。従来回路のカム接触器７、ノツチ進段指令回路１２
は＠１図では使用しない。

第１図において、回生ブレーキ開始時、主電動機電機子
回路に挿入されている主抵抗器３を用い、架線電圧に主
電動機回路を接続する際に短時間だけ主抵抗器を挿入し
、電機子電流、界磁電流が安定した時点で、抵抗短絡ス
イッチ１３を閉状態として主抵抗器３を短絡する。その
後は制動力指令値に対応させて定トルク制御を行い、畦
動機速度を減少きせる。

このような制御構成とすることにより、第２図ブレーキ
・ノツチ曲線に示すように、高速Ｖ！時の最大ブレーキ
力指令に対しては太線で示すＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｌのよう
な粘着限界のブレーキ制御が可能であり、さらに速度Ｖ
２　、Ｖ３においても所定のブレーキ力指令値に対応し
て回生ブレーキが可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高速から低速までの広い電動機速度範
囲にわたって必要なブレーキ力が得られ。

・直刃消費、弱界磁制限、速度低下に伴なう回生能力不
足等の諸問題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す主回路ツナギ図、第２
図は第１図に対する回生プレーキメソチ＃Ｊ線、第３図
は従来の主回路ツナギ図、第４図は第３図に対する回生
ブレーキノツチ曲線である。 １・・・パンタグラフ、２・・・主電動機電機子、３・
・・主抵抗器、４・・・主電動機界磁巻線、５・・・電
圧変換器、６・・・電源、８・・・電流検出器、９・・
・ブレーキ、１０・・・パターン発生器、１１・・・弱
界磁制限パターン発生器、１３・・・抵抗短絡スイッチ
、１４・・・リアクトル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電気車主電動機の分巻界磁巻線に流れる電流Ｉ＿Ｆ
   および電機子電流Ｉ＿Ｍを検出し、回生制動時に、上記
   検出電流値の比Ｉ＿Ｆ／Ｉ＿Ｍを常に一定値以上に保つ
   弱界磁制限の条件下に所定の回生制動力となるように、
   検出電流Ｉ＿ＦおよびＩ＿Ｍの大きさに応じて界磁電流
   Ｉ＿Ｆを制御する電気車制御装置において、回生制動開
   始時、主電動機回路を架線電圧に接続する際の短時間だ
   け主電動機電機子回路中に安定抵抗を挿入し、電機子電
   流および界磁電流が安定した時点で上記安定抵抗を短絡
   し、以降は、弱界磁制限の条件下に制動力指令値に対応
   して、かつ、検出電流Ｉ＿ＦおよびＩ＿Ｍに応じて界磁
   電流Ｉ＿Ｆを制御することを特徴とする電気車制御方法
   。