JPS6310642B2 - - Google Patents
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- JPS6310642B2 JPS6310642B2 JP54126211A JP12621179A JPS6310642B2 JP S6310642 B2 JPS6310642 B2 JP S6310642B2 JP 54126211 A JP54126211 A JP 54126211A JP 12621179 A JP12621179 A JP 12621179A JP S6310642 B2 JPS6310642 B2 JP S6310642B2
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- JP
- Japan
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- thyristor
- resistor
- circuit
- bth
- value
- Prior art date
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
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
気車チヨツパ制御方法に関するものである。
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
気車チヨツパ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昇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る方法か又は、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
れかの制御方法を使用していた。
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昇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る方法か又は、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
れかの制御方法を使用していた。
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、これらの従来の方法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。
の列車の運転状態により常に変動しているもので
あり、これらの従来の方法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。
このような欠点をなくすため、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
法が考えられている。
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
法が考えられている。
第１図は従来の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一例
を示し、第４図は第１図における回生及び発電ブ
レーキの場合の各部の動作波形を示す。
レーキ併用制御が適用される主回路接続図の一例
を示し、第４図は第１図における回生及び発電ブ
レーキの場合の各部の動作波形を示す。
又、第２図は、第１図の抵抗器６に複数の中間
タツプを設け、これら中間タツプに対応して複数
個の接触器１６を設けた場合の主回路接続図であ
り、第１図及び第２図において、１はパンタグラ
ス、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（以下、単にチヨツパという）、９は
主平滑リアクトル、１０は主電動機の電機子、１
２は界磁コイル、１５は電流検出器である。
タツプを設け、これら中間タツプに対応して複数
個の接触器１６を設けた場合の主回路接続図であ
り、第１図及び第２図において、１はパンタグラ
ス、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（以下、単にチヨツパという）、９は
主平滑リアクトル、１０は主電動機の電機子、１
２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、フイルタコンデンサ電
圧は第１の所定のリミツト値V1よりも低くサイ
リスタBTh７は全く点弧されず、主電動機回路
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に回生ブレーキとして示す通りである。
負荷が充分にあるときは、フイルタコンデンサ電
圧は第１の所定のリミツト値V1よりも低くサイ
リスタBTh７は全く点弧されず、主電動機回路
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に回生ブレーキとして示す通りである。
しかし、架線側のが減小してくると、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
の平均値FCが所定の第１のリミツト値V1に達し
たことを平均電圧比較回路（第６図の３３にて示
す。）にて検知すると共にすみやかに、サイリス
タBTh用移相回路３２の動作を開始せしめ、サ
イリスタBTh７を所定の位相角にて点弧して抵
抗器BPR６の方へモーター電流の一部を流し、
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、再び移相回路３２の指令
する位相角タイミングにてゲートアンプ回路３６
より点弧パルスが出され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して示した波形
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。
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
の平均値FCが所定の第１のリミツト値V1に達し
たことを平均電圧比較回路（第６図の３３にて示
す。）にて検知すると共にすみやかに、サイリス
タBTh用移相回路３２の動作を開始せしめ、サ
イリスタBTh７を所定の位相角にて点弧して抵
抗器BPR６の方へモーター電流の一部を流し、
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、再び移相回路３２の指令
する位相角タイミングにてゲートアンプ回路３６
より点弧パルスが出され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して示した波形
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ゼロになり、フイル
タコンデンサ平均電圧が更に上昇して、所定の第
２のリミツト電圧値V2にまで至ると該移相回路
３２の出力角αBThは最大となりサイリスタBTh
７は、チヨツパのタイミングto1と同時に点弧さ
れ、回生電流分はすべて抵抗器６の方に流れる。
この結果、回生電流はゼロとなり、電気ブレーキ
のエネルギーはすべて前記抵抗器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。
タコンデンサ平均電圧が更に上昇して、所定の第
２のリミツト電圧値V2にまで至ると該移相回路
３２の出力角αBThは最大となりサイリスタBTh
７は、チヨツパのタイミングto1と同時に点弧さ
れ、回生電流分はすべて抵抗器６の方に流れる。
この結果、回生電流はゼロとなり、電気ブレーキ
のエネルギーはすべて前記抵抗器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平均電圧が下がり、これに応
じてサイリスタBTh７の点弧位相角が小さくな
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。
フイルタコンデンサ平均電圧が下がり、これに応
じてサイリスタBTh７の点弧位相角が小さくな
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
令された所定のベレーキ力を発生する様な値にな
る様に制御されるこちはいうまでもない。
令された所定のベレーキ力を発生する様な値にな
る様に制御されるこちはいうまでもない。
なおV2の値としては、フイルタコンデンサ電
圧の上限値VFC（Limit）にほぼ等しく選ぶことが
考えられる。
圧の上限値VFC（Limit）にほぼ等しく選ぶことが
考えられる。
ここで、もう少し詳しくサイリスタBTh７の
点弧位相制御について説明すると、第６図中の比
較増巾回路３１では、平滑回路３０により平滑さ
れたフイルタコンデンサ電圧VFCの平均値FCを
入力し、所定のレベルV1との差を増巾し、次の
様な出力を発生する。
点弧位相制御について説明すると、第６図中の比
較増巾回路３１では、平滑回路３０により平滑さ
れたフイルタコンデンサ電圧VFCの平均値FCを
入力し、所定のレベルV1との差を増巾し、次の
様な出力を発生する。
ａ VFCV1のとき比較増巾回路３１の出力はゼ
となり ｂ V1＜VFC＜V2のとき比較増巾回路３０の出力
はVFC−V1に比例する値となり ｃ VFC＝V2のとき比較増巾回路３１の出力は最
大値となる。
となり ｂ V1＜VFC＜V2のとき比較増巾回路３０の出力
はVFC−V1に比例する値となり ｃ VFC＝V2のとき比較増巾回路３１の出力は最
大値となる。
一方BTh用移相回路３２は平均電圧比較回路
３３が、VFCV1なる事を検知して出力を出す
と、この信号により、BTh点弧位相角αBThを与
えるパルス発生し、かつ、該比較増巾回路３１の
出力がゼロのとき最大通流率αminなる巾のパル
スを出力し、３１の出力が増すと共にαを大きく
せしめ、比較増巾回路３１の出力が最大になると
最大通流率αmaxなる巾のパルス列を発生する。
また該移相回路３２はチヨツパ位相回路制御用発
振回路２２の出力を入力し、移相回路３２の出力
パルスが第４図に示す様に常にチヨツパ８が点弧
されるタイミングt0の時点にて必ずオフとなる様
な位相関係にて前述の巾のパルスを発生する。
３３が、VFCV1なる事を検知して出力を出す
と、この信号により、BTh点弧位相角αBThを与
えるパルス発生し、かつ、該比較増巾回路３１の
出力がゼロのとき最大通流率αminなる巾のパル
スを出力し、３１の出力が増すと共にαを大きく
せしめ、比較増巾回路３１の出力が最大になると
最大通流率αmaxなる巾のパルス列を発生する。
また該移相回路３２はチヨツパ位相回路制御用発
振回路２２の出力を入力し、移相回路３２の出力
パルスが第４図に示す様に常にチヨツパ８が点弧
されるタイミングt0の時点にて必ずオフとなる様
な位相関係にて前述の巾のパルスを発生する。
第４図中のBThサイリスタ７の電流波形では、
サイリスタBTh７のゲート点弧角αは回生、発
電混合ブレーキ中では、チヨツパのオフ期間中
（１−γch）より小さく、サイリスタBTh７の通
電々流パルス巾は、ゲート点弧角αと等しくな
る。
サイリスタBTh７のゲート点弧角αは回生、発
電混合ブレーキ中では、チヨツパのオフ期間中
（１−γch）より小さく、サイリスタBTh７の通
電々流パルス巾は、ゲート点弧角αと等しくな
る。
しかし、αの大きさが、チヨツパのオフ期間
（１−γch）より大きくなると、サイリスタBTh
７は主回路上チヨツパに並列に挿入されているた
め、チヨツパがオフにならないと通電されないか
ら、サイリスタBTh７の点弧角は、たとえばゲ
ート点弧位相角がもつと大きくとも（１−γch）
と等しくなる。（但しγchはチヨツパの通流率）
すなわちα（１−αch）の時、回生電流はゼロ
となり、発電ブレーキのみ作用している状態とな
る。
（１−γch）より大きくなると、サイリスタBTh
７は主回路上チヨツパに並列に挿入されているた
め、チヨツパがオフにならないと通電されないか
ら、サイリスタBTh７の点弧角は、たとえばゲ
ート点弧位相角がもつと大きくとも（１−γch）
と等しくなる。（但しγchはチヨツパの通流率）
すなわちα（１−αch）の時、回生電流はゼロ
となり、発電ブレーキのみ作用している状態とな
る。
なお、αminとしては（１−γmax）、αmaxと
しては（１−γmin）に選ぶと、サイリスタBTh
７はあらゆるチヨツパ通流率に対して、発電ブレ
ーキを行なうために必要な点弧角制御巾をとるこ
とができる。
しては（１−γmin）に選ぶと、サイリスタBTh
７はあらゆるチヨツパ通流率に対して、発電ブレ
ーキを行なうために必要な点弧角制御巾をとるこ
とができる。
（但し、γmax，γminはそれぞれチヨツパ最大
通流率及び最小通流率を示す。） 以上述べたようなサイリスタBTh７の点弧制
御を行なえば、回生負荷の大きさに応じて常に適
切な比率にて回生ブレーキと発電ブレーキを作用
せしめ、かつV1とV2の差を適当に選ぶことによ
り、最適な制御ループゲインを選ぶことができる
ので、VFCの振動などを生じない安定した制御を
行なうことが可能となる。
通流率及び最小通流率を示す。） 以上述べたようなサイリスタBTh７の点弧制
御を行なえば、回生負荷の大きさに応じて常に適
切な比率にて回生ブレーキと発電ブレーキを作用
せしめ、かつV1とV2の差を適当に選ぶことによ
り、最適な制御ループゲインを選ぶことができる
ので、VFCの振動などを生じない安定した制御を
行なうことが可能となる。
しかし、この制御方法を実用化する場合、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BPR６の抵抗
値は、前述の如くフイルタコンデンサ電圧VFC
（Limit）という上限値に抑えるには、ブレーキ
時のモーター電流値が最大値IM（Max）である時
には、 RBPR＝VFC（Limit）／IM（Max0） ……(1) にて示される抵抗値以上でなければならない。一
方、ブレーキ時のモーター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
あるが、もし、抵抗器BPR６の抵抗値を固定し
て RBPR＝V1／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（Max0）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V1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法では
チヨツパ８がオフとなつた時に（チヨツパがオフ
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、）モーターの端子電圧VM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れ
ば、サイリスタBTh７点弧後のIMの値は、 IM＝VM／RBPR ≒VFC（Limit）／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。
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BPR６の抵抗
値は、前述の如くフイルタコンデンサ電圧VFC
（Limit）という上限値に抑えるには、ブレーキ
時のモーター電流値が最大値IM（Max）である時
には、 RBPR＝VFC（Limit）／IM（Max0） ……(1) にて示される抵抗値以上でなければならない。一
方、ブレーキ時のモーター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
あるが、もし、抵抗器BPR６の抵抗値を固定し
て RBPR＝V1／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（Max0）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V1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法では
チヨツパ８がオフとなつた時に（チヨツパがオフ
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、）モーターの端子電圧VM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れ
ば、サイリスタBTh７点弧後のIMの値は、 IM＝VM／RBPR ≒VFC（Limit）／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。
この対策として通常考えられる方法では、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（Mim）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〜SW4）を設
けておき、回生から発電ブレーキへサイリスタ
BTh７の点弧により移行する時に、IM×RBPRが
VFC（Limit）を上回らない様にBPRの値にてか
つ、サイリスタBTh７点弧後のモーター電流の
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ー電流
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う事が必要であつ
た。
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（Mim）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〜SW4）を設
けておき、回生から発電ブレーキへサイリスタ
BTh７の点弧により移行する時に、IM×RBPRが
VFC（Limit）を上回らない様にBPRの値にてか
つ、サイリスタBTh７点弧後のモーター電流の
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ー電流
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う事が必要であつ
た。
しかし、この従来の方法では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要であり、該接触器が多数必
要である。
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た。
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た。
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法を提供
するものである。
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法を提供
するものである。
第３図は本発明による主回路接続図の一例、第
５図ａ，ｂは本発明による制御方法を適用した場
合の回生ブレーキ及び発電ブレーキ時のノツチ曲
線の一例を示し、第６図は本発明による制御ブロ
ツク図を示す。
５図ａ，ｂは本発明による制御方法を適用した場
合の回生ブレーキ及び発電ブレーキ時のノツチ曲
線の一例を示し、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
制御方法により、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。
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
制御方法により、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はブレーキ電流パターン
発生回路、２１はモーター電流制御用比較増巾回
路、２２は発振回路、２３はチヨツパ用移相回
路、２４はゲートアンプ回路、２５は最大通流率
検出回路、３０は平滑回路、３１は比較増巾回
路、３２はサイリスタBTh用移相回路、３３は
平均電圧比較回路、３４はVM／IMレベル比較
回路、３５は接触器BRC制御回路、３６はゲー
トアンプ回路である。なお、各部の機能は以下に
述べる動作と共に説明する。
発生回路、２１はモーター電流制御用比較増巾回
路、２２は発振回路、２３はチヨツパ用移相回
路、２４はゲートアンプ回路、２５は最大通流率
検出回路、３０は平滑回路、３１は比較増巾回
路、３２はサイリスタBTh用移相回路、３３は
平均電圧比較回路、３４はVM／IMレベル比較
回路、３５は接触器BRC制御回路、３６はゲー
トアンプ回路である。なお、各部の機能は以下に
述べる動作と共に説明する。
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＝（γmax−γmin）×RBPRなる値とする。
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＝（γmax−γmin）×RBPRなる値とする。
但し、γmaxは該チヨツパの最大通流率、
γmin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−γmin）＋γwなる
一定の値より大きいかどうかを連続的に判別する
VM／IMレベル比較回路３４を設ける。ここで、
γW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。
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−γmin）＋γwなる
一定の値より大きいかどうかを連続的に判別する
VM／IMレベル比較回路３４を設ける。ここで、
γW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
ゼロとなり、フイルタコンデンサ電圧VFCが平均
電圧比較回路３３のセツト値V1まで上昇し、該
電圧レベル比較器３３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／IMRBPR（１−γmin）＋γW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BTh７を
点弧せしめる指令をゲートアンプ回路３６を介し
て与える。
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
ゼロとなり、フイルタコンデンサ電圧VFCが平均
電圧比較回路３３のセツト値V1まで上昇し、該
電圧レベル比較器３３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／IMRBPR（１−γmin）＋γW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BTh７を
点弧せしめる指令をゲートアンプ回路３６を介し
て与える。
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ー電流を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
ー電流を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（γmax.）からγ＝0.10（γmin.）に急変
しているのは、この速度にてγ＝γmax.となつた
事を最大通流率検出回路２５にて検知し、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をγ（min）に絞り込む
制御を行なつている状態を示している。
ーブは、回生ブレーキにてモーター電流を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
ー電流を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（γmax.）からγ＝0.10（γmin.）に急変
しているのは、この速度にてγ＝γmax.となつた
事を最大通流率検出回路２５にて検知し、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をγ（min）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を主モーター回路に直列に挿入し、かつ、チヨ
ツパ通流率が回生中のγ1からその時点での適正な
値γ11へ比較増巾回路２１の動作によりすみやか
に変化せしめる事により、主モーター電流IMの急
変を抑えつつかつ、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。
様に、回生から発電へ切換るときに、VM／IMの値が 高い時には、BTh点弧と同時に、抵抗器BSR１
３を主モーター回路に直列に挿入し、かつ、チヨ
ツパ通流率が回生中のγ1からその時点での適正な
値γ11へ比較増巾回路２１の動作によりすみやか
に変化せしめる事により、主モーター電流IMの急
変を抑えつつかつ、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値が RBPR（１−γmin）＋γW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γ12へすみ
やかに変化せしめて発電制御に入る。
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値が RBPR（１−γmin）＋γW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γ12へすみ
やかに変化せしめて発電制御に入る。
以上説明したように本発明においては、中速域
以下では直列抵抗器BSR１３を短絡する制御方
式となつている。これは車両の電気ブレーキ力を
低速領域まで有効に作用させるために重要なこと
である。例えば、第７図ａ及びｂは直列抵抗器
BSR１３を短絡させない（常に挿入した）場合
の特性カーブ（ノツチングカーブ）を示してい
る。ａは回生ブレーキを動作させた場合、ｂはサ
イリスタBTh７をオンさせて、発電ブレーキを
動作させた場合をそれぞれ示す。第７図から明ら
かなように、いずれの場合も、高速領域でのブレ
ーキ力（IMの大きさにほぼ比例する）は、回生ブ
レーキ時の速度VA及び発電ブレーキ時の速度
VA′で示されるように、かなり高速から所定のブ
レーキ力が得られることが分かる。しかしその反
面、中速領域以下においては、速度VI（回生ブレ
ーキ）及びVI′（発電ブレーキ）以下の領域に示さ
れるように、ブレーキ力が急速に低下することが
分かる。つまり、通常30Km以下の低速領域で
は、満足な電気ブレーキ力が得られなくなり、電
気ブレーキ性能が著しく低下してしまう。本発明
によれば、車両速度が中速領域以下となりVM／
IM値が低くなつた状態では必ず接触器BRC１４
を閉極して直列抵抗器BSR１３を短絡せしめる
ことにより、低速領域まで車両の電気ブレーキ力
を有効に作用させ、上記のような不具合の発生も
防いでいる。
以下では直列抵抗器BSR１３を短絡する制御方
式となつている。これは車両の電気ブレーキ力を
低速領域まで有効に作用させるために重要なこと
である。例えば、第７図ａ及びｂは直列抵抗器
BSR１３を短絡させない（常に挿入した）場合
の特性カーブ（ノツチングカーブ）を示してい
る。ａは回生ブレーキを動作させた場合、ｂはサ
イリスタBTh７をオンさせて、発電ブレーキを
動作させた場合をそれぞれ示す。第７図から明ら
かなように、いずれの場合も、高速領域でのブレ
ーキ力（IMの大きさにほぼ比例する）は、回生ブ
レーキ時の速度VA及び発電ブレーキ時の速度
VA′で示されるように、かなり高速から所定のブ
レーキ力が得られることが分かる。しかしその反
面、中速領域以下においては、速度VI（回生ブレ
ーキ）及びVI′（発電ブレーキ）以下の領域に示さ
れるように、ブレーキ力が急速に低下することが
分かる。つまり、通常30Km以下の低速領域で
は、満足な電気ブレーキ力が得られなくなり、電
気ブレーキ性能が著しく低下してしまう。本発明
によれば、車両速度が中速領域以下となりVM／
IM値が低くなつた状態では必ず接触器BRC１４
を閉極して直列抵抗器BSR１３を短絡せしめる
ことにより、低速領域まで車両の電気ブレーキ力
を有効に作用させ、上記のような不具合の発生も
防いでいる。
この様にして、本発明による制御方法による
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、通常考えられる方法の様
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。
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、通常考えられる方法の様
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。
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図は従来方法による回生ブレー
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法の主回路
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、第７図ａ，ｂは直列抵抗器BSRを
短絡させずに制御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一例を示す特性図で
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はブレーキ電流パターン発生回路、
２１はモーター電流制御用比較増巾回路、２２は
発振回路、２３はチヨツパ用移相回路、２４はゲ
ートアンプ回路、２５は最大通流率検出回路、３
０は平滑回路、３１は比較増巾回路、３２はサイ
リスタBTh用移相回路、３３は平均電圧比較回
路、３４はVM／IMレベル比較回路、３５は接触
器BRC制御回路、３６はゲートアンプ回路であ
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図は従来方法による回生ブレー
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法の主回路
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、第７図ａ，ｂは直列抵抗器BSRを
短絡させずに制御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一例を示す特性図で
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はブレーキ電流パターン発生回路、
２１はモーター電流制御用比較増巾回路、２２は
発振回路、２３はチヨツパ用移相回路、２４はゲ
ートアンプ回路、２５は最大通流率検出回路、３
０は平滑回路、３１は比較増巾回路、３２はサイ
リスタBTh用移相回路、３３は平均電圧比較回
路、３４はVM／IMレベル比較回路、３５は接触
器BRC制御回路、３６はゲートアンプ回路であ
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８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と、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FC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８に並列に接続され、上記サイリスタチヨツ８
をオン・オフさせて回生制動制御を行ない且つ上
記サイリスタBThを点弧させて発電制動制御を
行なう電気車制御装置において、次の(A)〜(D)の用
件を満足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。 (A) 上記フイルタコンデンサ電圧VFCの平均値F
Ｃを第１の電圧検出器DCPT1及び平滑回路によ
り検出し、該フイルタコンデンサ電圧FCが所
定の第１のセツト値V1にまで上昇すると、上
記チヨツパ８のオン、オフタイミングと同期さ
せつつ、上記サイリスタBThに所定の最小点
弧角α（min）のゲート点弧パルスを与え、更
に上記フイルタコンデンサ電圧FCのレベルが
上昇するに応じて、上記サイリスタBThのゲ
ート通流角αも比例的に大きくせしめ、上記フ
イルタコンデンサ電圧FCのレベルが所定の第
２のセツト値V2にまで上昇すると上記通流角
αが所定の最大ゲート点弧角α（max）になる
様にサイリスタBThのゲート点弧制御を行な
う。 (B) 上記フイルタコンデンサ電圧FCが、上記第
１のセツト値を上回つた事を電圧レベル比較回
路にて検出し、サイリスタBThを点弧し始め
る指令を与えると同時に、この時のVM／IM値
が所定の値を上回つていれば、上記接触器
BRCをすみやかに開極せしめ、上記直列抵抗
器BSRを上記主電動機に直列に挿入する。 (C) 一度上記直列抵抗器BSRを主回路に挿入し
た後は、回生、発電制御モードには関係なく上
記接触器BRCを開極せしめておき、上記チヨ
ツパ通流率γが最大値γmaxになつた事を条件
に上記接触器BRCを投入せしめて上記抵抗器
BSRを短絡すると同時に、チヨツパ通流率を
最小値γminに一旦絞り込む制御を行なう。 (D) 上記フイルタコンデンサ電圧FCが、上記第
１のセツト値を上回つた事を電圧レベル比較回
路にて検出し、サイリスタBThを点弧し始め
る指令を出す時に、この時のVM／IM値が所定
の値以下であれば、上記接触器BRCを閉極せ
しめ上記直列抵抗器BSRを短絡し続ける。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12621179A JPS5653503A (en) | 1979-09-29 | 1979-09-29 | Electric car control system |
| ZA00806014A ZA806014B (en) | 1979-09-29 | 1980-09-29 | Control apparatus for electric car |
| ES495465A ES8106108A1 (es) | 1979-09-29 | 1980-09-29 | Perfeccionamientos introducidos en un aparato de control pa-ra vehiculo electrico |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12621179A JPS5653503A (en) | 1979-09-29 | 1979-09-29 | Electric car control system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5653503A JPS5653503A (en) | 1981-05-13 |
| JPS6310642B2 true JPS6310642B2 (ja) | 1988-03-08 |
Family
ID=14929468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12621179A Granted JPS5653503A (en) | 1979-09-29 | 1979-09-29 | Electric car control system |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5653503A (ja) |
| ES (1) | ES8106108A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA806014B (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6194832A (ja) * | 1984-10-16 | 1986-05-13 | Toshiba Corp | 回生電力吸収装置 |
| JPS61214703A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-09-24 | Hitachi Ltd | 電気車用制動制御装置 |
| CN108116443A (zh) * | 2016-11-28 | 2018-06-05 | 中车大同电力机车有限公司 | 一种新型机车无火回送的方法 |
-
1979
- 1979-09-29 JP JP12621179A patent/JPS5653503A/ja active Granted
-
1980
- 1980-09-29 ZA ZA00806014A patent/ZA806014B/xx unknown
- 1980-09-29 ES ES495465A patent/ES8106108A1/es not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ZA806014B (en) | 1981-09-30 |
| ES495465A0 (es) | 1981-07-16 |
| JPS5653503A (en) | 1981-05-13 |
| ES8106108A1 (es) | 1981-07-16 |
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