JPS63242102A - 電気車制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、”ｔ、気車制陣装置に関するものであり、
特に、直流電動機が使用されている電気車のための電気
車制御装置に関するものである。

［従来の技術１ 第３図は、例えば特開昭５７−１６６８０４号公報に示
されているような、−最的なチョッパ型の電気車制御装
置を示す回路構成図であって、電機子チョッパおよび界
磁チョッパで制御される分巻式の主電動機が使用されて
いる電気軍制＋３１１装置を例示するものである。そし
て、この電気車制御装置は、４主限チミ１ツバと呼ばれ
るチョツパＸｌ１１ｒｙａ丁「２が１■み込まれている
１−回路を中心として概略的に例示されている。この第
３ｒ７１において、架線！、に接続されたパンタグラフ
（１）と接地部（９）との間には、第１１１７ｉ流’：
ｕｆ　（２１）、フィルクリアクトル（３１よびフィル
タコンデンサ（４）が直列にされている。なお、これら
のフィルタリアクトル（３）とフィルタコンデンサ（・
１）とによって逆り型フィルタ回路がｔ＃！成されてい
る。第２漸流麗（２２）、＋、７’％動はＴ、次子（５
）および電機子チョッパ（６）の直列回路が、フィルタ
コンデンサ（４）に対して並列にされている。ダイオー
ド（７）がフィルタコンデンサ（・１）と第２断流２＝
（２□）との接続点および電動代電は子（５）と′：ｒ
：、機子ヂョ次子（６）との接続点の間に設けられてお
り、また、ダイオード（８）と第３断流器（２３）との
直列回路が第２ＦＪｒ流器（２２）と電動機電機子（５
）との接続点および接地部（９）の間に設けられている
。そして、ダイオード（１０，）と゛１′−導体スイッ
ヂ（１０２）とが逆並列にされて、界磁チコンバとして
動ｆヤされる第１スイッチ機能部Ａが構成されている。

同様にして、第２スイッチ１尺能部Ｂはダイオード（１
１，）と半導体スイッチ（１１２）とによってＭ成され
、第３スイッチ機能部Ｃはダイオード（１２，）と半導
体スイッチ（１２□）とによって構成され、また、第１
１スイツチｈ１能部りはダイオード（１，：Ｌ）と半導
体スイッチ（１，３２）とによって構成されている。な
お、こノしらの゛１′、β、７体スイッチ（１０２）〜
（１３□）は、いずれら、自己Ｌ！’ｆ弧能力を有する
ムのである。そして、前記された第１〜第１１スイツチ
機１１ヒ部Ａ〜Ｂは、ブリッジ＋１・ｚ成をとるように
相互に接続されており、第１スイッチ機能部八と第２ス
イッチ機能部Ｂとの接続点はフィルタリアクトル 対して接続され、第３スイッチ機能部Ｃと第４ス−ｆツ
ヂ機能部りとの接続点は接地部（９）に対して接続され
ている。また、第１スイツヂ機能部Ａと第３スイッチ１
Ｆ’！能部Ｃとの接続点および第２スイッチ機能部Ｂと
第４スイッチ機能部りとの接続点の間には、界磁巻線（
１４）が接続されるとともに、界磁電流検出２ｎ（＋５
）が設けられている。

ここで、界磁巻線（１４）を流れる界ｌｉ！電流の大き
さと方向とは、゛ド，導（４ニスインチ（１０．）と（
１３２）とのチョッパ動作、または、゛１′−導体スイ
ッヂ（１１．）と（１２２）とのチョッパ動作によって
切替わるものである。例えば、いま、電気車が前進力行
しているものとすると、半導体スイッチ（１３２）をオ
ン状態にしておき、半導体スイッチ（１０２）をチョッ
パ動作させることにより、界磁巻線（１４）を流れる界
磁電流の大きさと方向とを制御することができる。

また、電機子ヂョンバ（６）についてみると、電気車の
力行時には、第１、第２断流器（２１）、（２２）を投
入してから、最小電流パターンにて半導体スイ・／チ（
１０２）、（＋３２）を動作させて、適正な界磁電流が
’ｉ’．−磁巻線（１４）に流れていることが検出され
てから、所要の力行動作が開始される。また、回生ブレ
ーキ動作がなされるときには、第１、第３断流器（２１
）、（２，）を投入した後で、前述と同様に適正な界磁
電流が流れていることが検出されてから、所要の回生ブ
レーキ動作が開始されることになる。

第４図は、上記一般的な電気車制御装置に対するブレー
キ動作指令装置（、１０＞の概略構成図である。

この第４図において、Ｄ　Ｃ　Ｃ　Ｔ　（４１）は、互
いに並列にされた界磁チＨ　’７パ異常検知器（４２）
および界磁電流方向検知器（４３）の入力部に接続され
ている。

また、Ｖ′Ａ磁デミｌツパプ゛２常検知器（　４　２　
）　！：よび？７．磁電流方向検知器（４３）の出力部
は、いずれら、成る所定めターＩ・（４４）のそれぞれ
の人力部に接続されている。そして、ゲート（４４）の
出力部はｉｍ　：１１な時限設定がなされるタイマ（４
５）の入力部に接続され、このタイマ（４５）の出力部
は電１穴子チーｊンパ（６）（第３図）に関連１・目す
られている。なお、界磁チー１７パーｖ常検知７Ｈ４２
）オＪ：ヒ’ｉ’ｒｌＬ？ｌ電ｒｉＴ７３”向検知７Ｄ
（４３）の指令信号入力部には、電気車の運転台（ｒ２
Ｉ示されない）からの信号線が接続されている。前記プ
レーＡ動作指令装置（４０）は、このようにして１１４
成されている。

第５図は、−Ｆ記従来装置によろ動１１工？説明ずろた
めの各種波形口である。この第５１″２１の中で、（ａ
）は運転手の所定の動作に基づいて発せられるプレー　
、ｑ−指令である。（１１）および（ｃ）は、それぞれ
に、第１、第３断流’ｉ；（２．）、（２，）の投入指
令であー】て、面記ブレーＡ指令と同ＩＩ′１に発せら
れるしのである。（ｄ）は界磁チョッパＡ〜Ｄに対する
最小′：１２流パターン指令であって、前記ブレーキ指
令が爪ぜｒ、れてから、ΔＬ１なる時間経過後に出され
るものである。（ｅ）はＤ　ＣＣＴ　（４１）からの界
磁電流１Ｆを表すものである。そして、（「）は電機子
チョッパ（６）に対するスターＩ・指令であって、界磁
電流ＩＰが成る所定の値ｅｘ　（Ａ　）を超えた時点か
らΔｔ２なる時間の経過後に出されるものである。

次に、上記従来装置による動作について説明する。いま
、電気１１Ｎ、が或ろ所定の速度で走行しているらのと
して、何等かの理由により、ブレーキ動ｆ１ミを施すこ
とが必要になったものとする。このときには、電気車の
運転下は、運転台上の適当な手［２を動１１：させて、
ブレーキ動作指令装置（４０）に対−するブレーＡ指令
を発する。このブレーキ指令により、第１所流器（２Ｉ
）および第３断流器（２，）が投入され、その結果とし
て上回ｂ′３が構成される。

このときには、第３断流器（２つ）が投入されているこ
とから、電機子（５）側の回路もパンタグラフ（１）を
介して架線りに接続されていることになる。

また、このブレーキ指令は、界磁チョッパ異常検知２″
”：ｔ　（’ｓ２）および界磁電流方向検知器（４３）
の指令信号人力部にも加えられる。ブレーキ動（七指令
装置（４０）は、前述されたように主回路が構成された
ことを確認してかｔ〕、電１尺了−千−１ツバ（６）に
対して最小電流パクーンで動作するための指令をりえろ
ととらに、先に発せｒ〉れなブレーキ指令に適ご７する
方向に界磁電流が流れているか否かのチェ・・ツクをす
る。なお、このチェックにより、界磁チミ量ツバ（即ち
、第１〜第４スイツチ機能部）Ａ〜Ｄが健全であるか否
かの判別もなされることになる。界磁チョッパＡ〜Ｄに
おいては、前記＋’ｌ小電流パターンをＤ　ＣＣＴ　（
４１）からの？を磁電流ＩＦのフィードバック量と比較
しながら、その通流率をＪ　Ｍ’ｌする。いま、界磁′
：ｒ、流ＩＦｆＪＣ成る所定の基準値α（Ａ）以−Ｅに
なったものとすると、その時点からΔし。

なる時間の経過後に、Ｔ、（ｉ子チョンパ（６）に対す
るスター！・指令が発せられる。

従来のこの種の装置においては、界磁チョッパ（即ち、
第１〜第４スーイツチ機能部＞Ａ−Ｄの一部をなす半導
体スイッチ（１０２）〜（１３２）のいずれかが導通故
障を生じているようなときにブレーキ動ｆヤを行ったら
のとすると、第３Ｉｒ流器（２，）−ダイオード（８）
−電機子（５）−ダイオード（７）の順に過大電流が流
れて、電気車の主電動機を損傷してしまう危険性がある
。

「発明が解決しようとする問題点］ １、で東の電気車制御、１置は以上のように構成され、
動作するらのであるから、？υ数個の界磁チヨ・ンパ（
即ち、スイッチ機能部）の一部をなす前記界磁チョッパ
と同数の半導体スイッチのいずれかに導通故障が生じて
いるときに、電気車の走行に対するブレーキ動イ１τが
行われたものとすると、電機子に過大電流が流れて、電
気車の主電動機を損傷してしまうことがあるという問題
点があった。

この発明は上記のような間頂点を解決するためになされ
たもので、例えば、電気車の走行に対するブレーキｆ’
ｓ　（’ｒ＝をしようとするときに、主回路を構成する
のに先立って、界磁チョッパに含まれている゛１１導体
スイッチに導通故障が生じているか否かを検知すること
ができるようにされた電気車制御１１１Ｘ置を得ること
を目的とする。

［問題点を解決するだめの丁段１ この発明に係る電気車制御装置は、電機子チ１ツバおよ
び界磁ヂリノパ合０１１え、電気車の一１三＋；Ｒ動（
門に対する電１尺子を流れる電に磁電流と界磁巻線を流
れる界磁電流とを、動１ｔ−指令装置からの所要の指令
に応じて、前記電機子チョッパおよび界磁チＨツバによ
ってそれぞれに制御するようにされるらのであって、前
記界磁電流の大きさが所定の正：；ニジ■ｉ囲内にある
こと、および、その流れの方向か適正であることが確認
されてから、−−１代子をλＩＩ；　ｔｈ回路が構成さ
れろようにしたらのである。

［作用］ この発明においては、電気車の主電動１１党にに、↑す
る界磁８線における界磁電流の大きさが所定の正常範囲
内にあること、および、その流れの方向が適正であるこ
とが［ｌ：２され°ζから、前記１ゾ心動１霞の電は了
を禽む主回路がｔＭ成されろ。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例として力、電気車制ＯＩ
ｌ装置に対ｔろブレーＡ−動り１′指令装置く１０）め
概略構成図である。この第１図において、ＤＣＣＴ　（
１１）は、互いに狛列にされたｉｆｆチョッパの正常範
囲検知器（１２）および界磁電流方向検知器（１３）の
入力部に接続されている。また、正常範囲検知器（１２
）および？ト磁Ｓ’ｆｉ流方向検知器（１３）の出力部
は、いずれ乙、成る所定のゲー１−（１４）のそれぞれ
の入ｊＪ部に接続されている。そして、ゲー１−（１４
）の出ＪＪ１■は３１！Ｉｉ！ｉな時限設定がなされる
タイマ（１５）の入力部に接続され、このタイマ（１５
）の出力部は第３１新流器（２＋１）（第３１７１）に
関連ｆ寸けられている。なお、正常範囲検知器（１２）
および界磁電流方向検知器（１３）の指令信号入力部に
は、電気車の運転台（１２！示されない）からのｆ３号
線が接続されている。前記ブレーキ動１ｒ指令装置（１
０）は、このようにして１１、Ｓ成されている。

第２０は、上記実施例の動作を説明するための各種波形
図である。この第２図の中で、（ｎ）は運転手の所定の
動作に基づいて発せられるブレーキ指令でｊ！、る。（
ｂ）は第１断流器（２，）の投入指令で７）って、前記
ブレーキ指令が発せられたと同時に出される乙のである
。（ｃ）は界磁チ：ＩツバＡ〜Ｄに対するＪり小電流パ
ターン指令であって、前記ブレーキ指令が発ぜられてか
ら、Δｔ、なる時間経過後に出される乙のである。（（
ｊ）はＤ　ＣＣＴ　（１１）からの界磁電流ＩＦを表す
ものであって、成る所定の下限ｆｉ？ｉα（Ａ）かｊ：
、成る所定の上限値β（Ａ＞′ｉでの間に入っていると
きにはｊ［常状態に１．ＦＪることを示し、１ｉ？ｆ記
］−限値β（Ａ）を超えているときには導通故障１ＫＲ
にあることを示すものである。ｔそして、（ｃ）は第３
断流器り２３）の投入指令で夕）って、界磁″電流ＩＦ
が下限値α（Ａ）を超えた時点からΔｔ２なる時間の経
過後に出されろものである。

次に、上記実施例の動作について説明する。いま、電気
車が成る所定の速度で走行しているものとして、何等か
の理由により、ブレーキ動作を施す、二とが必要になっ
たものとする。このときには、電気車の運転手は、運転
＋−＋−Ｌの３ａ当な手段を動（１ミさせて、ブレーキ
動ｆｔ指令装置　（１０）に対するブレーＡ指令を発す
る。このブレーキ指令により第１Ｉｔｙｉ流７Ｈ２１）
が投入される。そして、ブレーキ指令が発せられてから
、フィルタコンデンサ（４）の充電時間に対応する時間
ΔＬ、の経過後に、界磁チヨ・ソバＡ〜Ｄに対する最小
パターン指令電流が流される。ここで、界磁チョッパＡ
〜Ｄに含まれている半導体スイッチ（＋０２）〜（１３
□）のいずれにも導通故障が生じていないときには、界
磁巻線（１４）を流ノしろ界磁電流Ｉ　ｌ？は、α（Ａ
）＜ＩＦ＜β（Ａ）なる豹（°トを充たすように制御さ
れる。これに対して、前記゛ｒ、導体スイッチ＜１０２
）〜（＋：１２）のいずれかに導通故障が生じていると
きには、最小電流パターンのいかんに拘わらず界磁電流
ＩＦが増大することｈ）ｔ）、正常範囲検知器（１２）
の動作により前記導通故障を検知することができる。そ
して、前記半導体スイッチ（１０２）〜（１３２）がい
ずれも健全であるときには、界磁電流ＩＦが指令に適合
した方向に流？１でいろことをｒＦＡＩａ電流方向検知
器（１３）によって確認するとともに、その電流量が正
常状態に含まれるらのであることを正７′８ｇ！、囲検
知器（１２）によって期用ずろ、そして、成る所定の時
間Δｔ２の経過後に第３１ｊｌｉ　流器（２，）を投入
する。そして、この第３１ＩＪｉ流器（２３）の投入に
続けて電機子チョッパ（６）が動ｆ′Ｉミを開始するこ
とになる。

［発明の効用］ 以１　！＋１！明されたように、この発明に１系る電気
車制闘装；なは、電機子チミ１ツバおよび界磁チョッパ
を備え、電気車の主電動機に対する？Ｉ：１ｆｆｉ子を
流れる電機Ｔ−主電流界磁巻線を流れる界磁電流とを、
動作指令装置からの所要の指令に応じて、ｎ：ｆ記電機
了チ・？ツバおよび界磁チョッパによってそれぞれに制
御するようにされるものであって、前記界磁電流の大き
さが所定の正常範囲内にあること、および、その流れの
方向が適正であることがＮ認されてから、電機子を３む
主回路が構成されるようにしたものであるから、１１イ
記界にチョッパに４通故防があっても、電機子に過大な
電流が流れることを確実に防止して、電気車の主電動機
を損傷から回避さけることができるという効用が奏せら
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１同は、この発明の一実施例である電気車制御′装置
に対するブレーキ動作指令装置の概略構成図、第２図は
、上記実施例による動作を説明するための各種波形図、
第３図は、従来からの一般的なチョッパ型の電気車制御
装置を示す回路構成図、第７１図は、上記−最的な電気
車制御装置に対する従来からのブレーキ動作指令′装置
の概略構成図、第５図は、上記従来装置による動作を説
明するための各種波形図である。 Ｌは架線、（１）はパンタグラフ、（２１）〜（２１）
は第１〜第３１ＩＩ′ｉ流２５、（３）はフィルタリア
クＩ〜ル、（４）はフィルタコンデンナ、（ｃ５）は電
機子、（６）は電１７！子チョッパ、’（７）、（８）
はダイオード、Ａ〜Ｄは第１〜第１１スイツチ１尺能部
（界磁チョッパ）、（１ｏ、）〜（１３，）はダイオー
ド、（１０２）〜（１３２）は半導木スイッチ、（１４
）は界磁巻線、（１５）は界磁電流検−ｒつ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電機子チョッパおよび界磁チョッパを備え、電気
   車の主電動機に対する電機子を流れる電機子電流と界磁
   巻線を流れる界磁電流とを、動作指令装置からの所要の
   指令に応じて、前記電機子チョッパおよび界磁チョッパ
   によってそれぞれに制御するようにされた電気車制御装
   置であって、前記界磁電流の大きさが所定の正常範囲内
   にあること、および、その流れの方向が適正であること
   が確認されてから、電機子を含む主回路が構成されるよ
   うにしたことを特徴とする電気車制御装置。
2. （２）前記動作指令装置はブレーキ動作を指令するため
   のものであって、前記界磁電流が所定の正常範囲内にあ
   ることを検知するための正常範囲検知器とその流れの方
   向を検知するための界磁電流方向検知器とを少なくとも
   含み、前記界磁電流が適正のものであるときに、電機子
   を含む主回路を構成するための指令が出されるようにさ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   電気車制御装置。