JPS63242103A - 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、電気車制御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］ 第３Ｉ７Ｉは、例えば特開昭５７−１６６８０４号公報
に示されているような、−ａ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
れている電気車制御装置を例示するらのである。そして
、この電気車制御装置は、４１限チョッパとＩＩ’ばれ
るヂゴッパ制御手段が組み込まれている主回路を中心と
して概略的に例示されている。この第３図において、架
線りに接続されたパンタグラフ（１）と接地部（９）と
の間には、第１断流器（２，）、フィルタリアクトル（
３）およびフィルタコンデンサ（４）が直列にされてい
る。なお１、これらのフィルタリアクトル）とフィルタ
コンデンサ（４）とによって逆り型フィルタ回路が構成
されている。第２断流器（２２）、電動（ｆｆ電機子（
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断流器
（２２）との接続点および電動機電機子（５）と電１１
子チョッパ（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（２，）との直列回
路が第２断流器（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，）と半導体スイッチ（１０２）とが
逆並列にされて、界磁チョッパとして動（’ＩＥされる
第１スイッチ１１能部Ａが構成されている。同様にして
、第２スイッチ１４能部Ｂはダ、イオード（１１，’）
と半導体スイッチ（１１２）とによって構成され、第３
スイッチ機能部Ｃはダイオード（１２，）と゛１５導体
スイッチ（１２２）とによって構成され、また、第４ス
イッチ機能部りはダイオード（１３，）と半導体スイッ
チ（１３２）とによって構成されている。なお、これら
の半導体スイッチ（１０２）〜（１３２）は、いずれも
、自己消弧能力を有するものである。そして、前記され
た第１〜第４スイツチは能部Ａ−Ｂは、ブリッジ構成を
とるように相互に接続されており、第１スイツヂ機能部
Ａ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（３）とフィルタコンデンサ（４）との接続点に対
して接続され、第３スイッチ機能部Ｃと第４スイッチ機
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スイッチ機能部Ａと第３スイッチ機能部
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８線（１４）が接
続されるとともに、界磁電流検出器（１５）が設けられ
ている。

ここで、界磁巻線（１４）を流れる界磁電流の大きさと
方向とは、半導体スイッチ（１０２）と（＋３２）との
チョッパ動作、または、半導体スイッチ（１１２）と（
１２２）とのチョッパ動作によって切替わるものである
Ｊｌｌ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）をオン状官にしておき
、半導体スイッチ（１０□）をチミ１ツバ動（ヤさせる
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、電機子チョッパ（６）についてみると、電気車の
カ行時には、第１、第２ｆｔＪ流器（２，）、（２２）
を投入してから、最小電流パターンにて半導体スイッチ
（１０□）、（１′３２）を動作させて、適正な界磁電
流が界磁巻線（１４）に流れていることが検出されてか
ら、所要の力行動ＩＹ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３（２，）
、（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ｆヤが開始されることになる。

第・１０は、上記一般的な電気車制御装置に対する力行
動ｆｉＥ指令装置（４０）の概略構成図である。この第
４１’１ｆｆｉにおいて、Ｄ　ＣＣＴ　（４１）は、互
いに並列にされた界磁チョッパ異常検知器（４２）およ
び界磁１Ｈ流方向検７Ｖ］器（４３）の入力部に接続さ
れている。

また、界磁チョッパ異常検知器（４２）および界磁電流
方向検知器（４３）の出力部は、いずれも、成る所定の
ケー１−（４４）のそれぞれの入力部に接続されている
。そして、ゲー１−（４４）の出力部は適当な時限設定
がなされるタイマ（４５）の入力部に接続され、このタ
イマ＜４５）の出力部は電機子チョッパ（６）（第３！
Ｅｌ＞に関連付けられている。なお、界磁チョッパ７Ｉ
ｅ常検知器（４２）および界磁電流方向検知器（４３）
Ｊ〕指令信号入力部には、電気車の運転台（図示されな
い）からの信号線が接続されている。前記力行動（’Ｉ
”　ｍ　＜７１置（４０）は、このようにして構成され
ている。

第５！２１は、」１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。この第５図の中で、（ａ）は運
転手の所定の動作に基づいて発せられる力行指令である
。（ｂ）および（ｃ）は、それぞれに、第１、第２１所
流器（２１）、（２２）の投入指令であって、前記力行
指令と同時に発せられるものである。（ｃｌ＞はＷｍナ
ヨッパＡ〜Ｄに対する最小電流パターン指令であって、
前記力行指令が発せられてから、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ＩＦを表すらめである。そして、（ｒ）
は電機子チョッパ（６）に対するスタート指令であって
、？と磁電流ＩＦが成る所定の値α（Ａ）を超えた時点
からΔ［２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１′Ｖ−について説明する
９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、力行動ＩＰを施すことが必
要になったものとする。このときには、電気車の運転手
は、運転台上の適当な手段を動作させて、カ行動作指令
装置（４０）に対するカ行指令を発する。このカ行指令
により、第１断流器（２１）および第２ＦＩｉ流器（２
２）が投入され、その結果として主回路が構成される。

また、このカ行指令は、界磁チョッパ異常検知器（４２
）および界磁電流方向検知器（４３）の指令信号入力部
にも加えられる。力行動作指令装置（４０）は、前述さ
れたように主回路がｔ、１成されたことを確認してから
、電機子子ヨッパ（６）に対して最小電流パターンで動
作するための指令を与えるとともに、先に発せられたカ
行指令に適合する方向に界磁電流が流れているか否かの
チェックをする。なお、このチェックにより、界磁チョ
ッパ（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、前記最小電流パターンをＤ　ＣＣ
Ｔ　（４１）からの界磁Ｔ、流ＩＦのフィードバック量
と比較しながら、その通流率を調整する。いま、界磁電
流ＩＦが成る所定の基準値α（Ａ＞以上になったものと
すると、その時点からΔＬ２なる時間の経過後に、電機
子チョッパ（６）に対するスタート指令が発せられる９
従来のこの種の装置においては、電機子チョッパ（６）
が導通故障を生じているときでも、第２所流器（２２）
が投入されてしまうことから、架線り一パンタグラフ（
１）−第１断流器（２，）−フィルタリアクトル（３）
−第２断流器（２２）−電機子（５）−電機子チョッパ
（６）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。

然るに、この種の装置においては、カ行指令が出された
ことだけを第２断流器（２２）の投入条件とするように
されているために、前記の危険性を免れることは不可能
であった。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の電気車制御装置は以上のように構成され、動ｆヤ
するものであるから、ＴＬ機次子ョッパに導通故障が生
じているときに、電気車の走行に対するカ行指令が出さ
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問題点を解決するためになされ
たもので、その界磁巻線を流れる界磁電流を高めに設定
しておき、例えば、電機子チョッパの導通故障のために
過大な電流が電機子を流れたとしても、電気車の主電動
機を損傷することがないようにされた電気車制御装置を
得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る電気車制御装置は、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
るようにされるものであって、力行動作時に、前記界磁
電流の大きさを高めに設定しておくようにしたものであ
る。

［作用］ この発明においては、電気車のカ行動作がなされるとき
に、界磁巻線を流れる界磁電流の大きさが高めに設定さ
れる。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例としての、電気車制御装
置に対する力行動作指令装置（１０）の概略構成図であ
る。この第１図において、Ｄ　ＣＣＴ　（１１）は、互
いに並列にされた界磁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）および界磁電
流方向検知器（１３）の出力部は、いずれも、成る所定
のゲー１−（１４）のそれぞれの入力部に接続されてい
る。そして、ゲート（１４）の出力部は適当な時限設定
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２断流器（２□）および電機
子ヂゴッパ（６）（第３図）にｒ５！ｌ連付けられてい
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
（図示されない〉からの信号線が接続されている。前記
力行動作指令装置（１０）は、このようにして構成され
ている。

第２図は、上記実施例による動作を説明するための各種
波形図である。この第２図の中で、（ａ）は運転手の所
定の動作に基づいて発せられるカ行指令で、らる。（ｂ
）は第１断流器（２１）の投入指令であって、前記力行
指令と同時に発せられるものである。（Ｃ）は界磁チョ
ッパＡ〜Ｄに対する起動界磁電流パターン指令であって
、前記力行指令が発ぜられてから、Δｔ、なる時間経過
後に出されるものである。（ｄ）はＤ　ＣＣＴ　（１１
）からの界磁電流工Ｆを表すものであって、成る所定の
下限値α（Ａ＞から成る所定の上限値β（Ａ）までの間
に入っているときには正常状態にあることを示すもので
ある。

ここで、γＦ（Ａ）は界磁補償電流値を示している。

そして、（ｅ）は第２断流器（２□）の投入指令であっ
て、界磁電流ＩＦが下限値α（Ａ）を超えた時点か１：
＊　７・Ｆ　（Ａ　）に達する時点までの、Δｔ２なる
時間の経過後に出されるものである。

次に、上記実施例による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、カ行動作を施すことが・ｇ・
要になった乙のとする。このときには。

電気車の運転手は、運転台上の適当な手段を動作させて
、力行動作指令Ｗ置（１０）に対する力行指令を帛する
。この力行指令により第１断（ＪＩＬ　：！Ｗ　（２＋
　）が投入される。そして、力行指令が発せられてから
時間Δ［、の経過後に、界磁チョッパＡ〜Ｄに対する起
動界磁電流パターン指令が出される。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（１０２）
〜（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）ｆ：Ｗれる界磁電流ＩＦは、α
（Ａ）＜ＩＦ＜β（Ａ）なる条１′］】を充たすように
制御される。そして、前記半導体スイッチ（１０２）〜
（１３□）がいずれも健全であるときには、界磁Ｔ、Ｂ
　■ｐが指令に適合した方向に流れていることを界磁電
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ものであることを正常範囲
検知器（１２）によって検知する。そして、成る所定の
時間Δｔ２の経過後に第２断漆器（２２）を投入する。

そして、この第２断流器（２□）の投入に続けて電機子
チョッパ（６）が動ＩＦを開始することになる。

［発明の効ル］ 以上説明されたように、この発明に係る電気軍制（１装
置は、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ろ゛１ト■ＴＴ；、
流と界磁巻線を流れる界磁電流とを、動（ヤ指令装置か
らの所要の指令に応じて、前記電機子チョッパおよび界
磁ヂョノバによってそれぞれに制（卸するようにされた
ものであって、電気車の力行動１ヤ時に、前記界１ａ電
流の大きさを高めに設定しておくようにしたものである
から、前記電１尺子チゴッパに導通＾り障があってら、
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せることができるとい
う効県が奏せられるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である電気車制御装置に
対するカ行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ｊ二・パ型の電気軍制ｔｎ″
装置を示す回路構成図、第４図は、上記一般的な電気軍
制（１装胃に対する従来からの力行動作指令′Ａ７１．
の概略構成図、第５図は、」二足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）〜（２り）
は第１〜第３　ＩｔＩｒｍ　３、（３）はフィルタリア
クトル、く４）はフィルタコンデンサ、（５）は？Ｅ　
ｌ＆子、（６）は電ｉ子ヂョッパ、（７）、（８）はダ
イオード、Ａ〜Ｄは第１〜第４スイツチ機能部（界磁チ
ョッパ）、（１０’＋）〜（１３，）はダイオード、（
１０□）〜（１３２）は半導体スイッチ、（１４）は界
磁巻線、（１５）は界磁電流検第４図 り

Claims (1)

【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、力行動作時に、前記界磁電流の大きさを高
   めに設定しておくことを特徴とする電気車制御装置。