JPS63242104A - 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３図は、従来から使用されている、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もので
ある。そして、この電気車制御装置は、４象限チヨツパ
と呼ばれるチョ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、架線し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　ｌｌＴｉ流器（２１）、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、これらのフィルタリアクト
ル（３）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　ＩＬＪｉ流器（
２２）、電動機電機子（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）と分圧ｔｉｔ抗（７
＾）との並列回路が、フィルタコンデンサ（４）と第２
断流器（２２）との接続点および電動機電機子（５）と
電機子チョッパ（６）との接続点の間に設けろれており
、また、電機子チョッパ（６）の両端電圧を検出するた
めの電圧検出器（７Ｂ）とｆス譚抵抗（７Ｃ）との直列
回路が、電機子チョッパ（６）と並列にされている。ダ
イオード（８）と第３断流２ｎ（２，）との直列回路が
第２所流器（２□）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（１０１）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ｆヤされる第１スイ
ッチ機能部八が構成されている。同様にして、第２スイ
ッチ機能部Ｂはダイオード（１１１）と半導体スイッチ
（１１□）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，）と半導体スイッチ（１２，）と
によって構成され、また、第・１スイッチ機能部りはダ
イオード（１３，）と半導（本スイッヂ（ＩＬ）とによ
ってｆ’Ｍ成されている。

なお、二りらの半導体スイッチ（１０□）〜（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スイツチ機能部Ａ〜Ｄ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
イッチ機能部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スイツチｖ
１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、界磁電流検出器（１５）が設けられて
いる。

ここで、界磁巻線（１４）を流れる界ＩＣ１ＴＬ流の大
きさと方向とは、半導体スイッチ（１０２）と（１３２
）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０例えば、いま、電気車が前進カ行しているもの
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
ろことにより、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、′：ｒ、Ｌｍ子チョッパ（６）についてみると、
電気用のカ行時には、第１、第２断流器（２１）、（２
２）を投入してから、最小電流パターンにて半導体スイ
ッチ（１０２）、（１３２）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、所要のカ行動作が開始されること、また、回生ブ
レーキ動作がなされるときには、第１、第３断流露（２
＋）、（２，）を投入した後で、前述と同（、￥１に適
正な界磁電流が流れていることが検出されてかｔ）、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従来か
らの異常検知装７Ｆ（４０）の概略構成図である。この
第４図において、異常検知タイミング作成回路（４１）
には、ＴＬｍ子チョッパ（６）のＯＮパルスおよびＯＦ
Ｆパルスがそれぞれ加えられ、その紡毛としての異常検
知期間信号が異常検知回ｉＶ＆（４３）に加えられる。

また、電圧検知比軸回路（４２）には電機子チョッパ（
６）の両端電圧が加えられ、成る所定の７ｙ：ｒｅ値と
の比軸の結果を表す信号が出力されて、これも前記異常
検知回路（４３）に加えられる。そして、この異常検知
回路（４３）からは、ある所定の条件の下で、主回路を
ＯＦＦにするための指令信号が出されることになる。前
記゛異常検知装置（４０）は、このように構成され、動
ｆヤするものである。

第５図は、上記従来装置による動作を説明するための各
踵波形図である。この第５図の中で、（ａ）は電機子チ
ョッパ（６）のＯＮパルスを表すものである。（ｂ）は
前記電機子チョッパ（６）のＯＦＦパルスを表すもので
ある。（Ｃ）は異常チェック期間を表すものであって、
前記２種類のＯＮ、ＯＦＦパルスによってその時間幅が
規定されるものである。そして、（ｄ）は電１１子チョ
ッパ（６）の両端電圧を表すものである。

次に、上記従来装置による動作について説明する。いま
、電気車が所要の走行動作をしているものとして、その
ときの電機子チョッパ（６）の両端電圧（ｃｌ）が電圧
検出器（７Ｂ）によって検出されるものであるが、この
電圧検出８　（７８）の末たすべき機能は、電機子チョ
ッパ（６）が何等かの理由で導通故障を生じたときに、
この事態を速やかに検知し、これに応じて第３１ｔｌｉ
流器（２，）や第２１ｔｌｉ流器（２２）を強制的に開
放して、電気車の主電動機が損傷を受けないように保護
することにある。即ち、電機子チョッパ（６）のＯＦＦ
パルス（ｂ）の立ち上がりから成る所定の時間経過後に
、電圧検出器（７Ｂ）によって電機子チョッパ（６）の
両端電圧がチェック・されて、何等かの不都合が発見さ
れたときには、電機子を含む主回路の開放が即座に行わ
れて、電機車の主電動機に対する通電が抑止されること
になる。

従来のこの種の装置においては、例えば、電気車の走行
動作中に電機子チョッパ（６）が導通故障を生じたよう
なときには、前述された態様で電気車の主電動機の保護
をすることができるけれども、その走行動作がなされる
以前に導通故障が生じてしまっているときには、前述の
ような５Ａ護をするころができない。即ち、このような
状態のときに主回路を構成するために第１、第２１断流
（社）（２，）、（２□）が投入されると、架線Ｌ−パ
ンタグラフ（１）−第１断流器（２１）−フィルタリア
クトル（３）−第２断流器（２２）−電機子（５）−電
機子チ３．ツバ（６）−接地部（９）の順で短絡電流が
流れて、電気車の−Ｌ電動１代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］ 従来の電気車制御装置は以上のように構成され、動作す
るものであるから、電機子チョッパが導通故障を生じて
いる状態のときに、電機子を含む主回路を構成して通電
を開始したものとすると、電機子を通る短絡電流が流れ
て、電気車の主電動機をｔｎ渇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、電機子を含む主回路を構成するのに先立って
、電機子チョッパに導通故障があ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、Ｔｒ、ａ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ＴＬ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ているものであって、所定の異常検
出手段が前記電機子と並列に設けられているものである
。

［作用］ この発明においては、電機子を含む主回路の構成に先立
ち、前記電機子と並列に設けられている異常検出手段に
より、前記電機子チョッパの異常の有無のいかんを検出
するようにしたものである。

［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
置に対する異常検知装置（１０）の概略構成図である。

この第１図において、差動比軸検知回路（１１）とその
後段のＡＮＤゲート回路（１２）とによって前記異常検
知！Ａ置（１０）が構成されている。なお、前記電気車
制御装置としては、前述された第３図に示されている一
般的な構成のものが対象とされるものである。

第２図は、」１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ｆヤに基づいて動作指令装置（図示されない）から
発せられるカ行指令である。（Ｎは第１断流器（２１）
の投入指令であって、前記力行指令の発生と同時に出さ
れるものである。（Ｃ）はフィルタコンデンサ（４）で
の充電電圧を表すものであって、第１斯流器（２，）の
投入と同時に上昇を介しして、ある所定の時点において
架線（電源）電圧に達するものである。（ｄ）は第２断
流器（２２）の投入指令であって、フィルタコンデンサ
（４）での充電電圧が架線電圧に達したときに出される
ものである。そして、（ｅ）は電圧比較検知信号であっ
て、第１１１Ｊｉ流器（２１）の投入指令（ｂ）ととも
に立ち上がり、第２断流器（２□）の投入指令（ｄ）と
ともに立ち下がるものである。

次に、上記実施例の動作について説明する。いま、電気
車に対して所要のカ行指令が出されたものとすると、こ
れに応じて第１断流器（２，）が投入される。この時点
からフィルタコンデンサ（４）は次第に充電され、成る
所定の時ＩＣ？！　（例えば、約５０＋ａｓ）後に架線
電圧と等しくなって安定する。

ここで、’：ｒ：、１子チョッパ（６）が健全であるも
のとすると、電圧検出器（７Ｂ）には、分圧抵抗（７八
）および保護抵抗（７Ｃ）を通して、前記の架線電圧が
印加される。これに対して、電機子チョッパ（６）が導
通故障を生じているときには、電圧検出器（７Ｂ）での
両端電圧は０となる。このようにして、電圧検出器（７
０）での検出電圧の大きさを常時チェックすることによ
り、電（風子チョッパ（６）の導通故障の有無のいかん
を確実に判別することができる。

即ち、差動比較検知回２３（１１）において、架線電圧
に等しいフィルタコンデンサ（４）の充′Ｘ電圧と電（
風子チョッパ（６）の両端電圧との差がとられ、成る所
定の基２Ｆ！値との比較がなされて、この比較結果が所
望の条件を充たしているときには、電機子チョッパ（６
）は健全であるものと判断して、この結果を表す信号と
カ行指令を表す信号とのＡＮＤが、後段のＡＮＤゲート
回路（１２）においてとられる、そして、その結果とし
て、第２断流器（２，）の投入指令が出されることにな
る。これに対して、前記された所望の条件を充たしてい
ないときには、第２断流器（２２）の投入指令は出され
なくなり、このため、電機子を含む主回路を構成するこ
とが確実に防止されることになる。なお、これと同時に
、一旦投入された第１断流器（２，）を開放することに
より、上記の防止効果を更に向上させることができる。

なお、上記実施例は分巻式の主電動機が使用された形式
の電機車制御′Ａ置を対象とするものとして説明されて
いるけれども、これに限るものではないことはいうまで
もない。また、上記実施例の説明は力行動ｆヤがなされ
た場合についてなされているけれども、これに限らず、
例えばブレーキ動作の場合についても同様な効果が奏せ
られるものである。

［発明の効果］ 以上説明されたように、この発明に係る電気車制御′Ａ
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（卸するよ・うにされているもの
であって、所定の異常検出手段が前記電機子と並列に設
けられており、前記電機子を含む主回路を構成するのに
先立って、前記異常検出手段により前記電機子チョッパ
の異常の有無のいかんを検出することができるようにさ
れたものであることから、前記電機子チョッパに導通故
障があったときには、電機子を含む主回路を構成するこ
とを抑止することにより、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ろという効果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
対する異常検知装置の概略構成図、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４図は、上記一般的な電気車制御装置に
対する従来からの異常検知装置の概略構成図、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）〜（２，）
は第１〜第３ｒｒｆｒ流器、（３）はフィルタリアクト
ル、（４）はフィルタコンデンサ、（５）は電機子、（
６）は電機子チョッパ、（７）、（８）はダイオード、
（７＾）は分圧抵抗、（７［１）は電圧検出器、（７Ｃ
）は保護抵抗、Ａ〜Ｄは第１〜第４スイツチ機能部（界
磁チョッパ）、（１０１）〜（１３，）はダイオード、
（１０２）〜（１３２）は半導体スイッチ、（１０）は
異常検知装置、（１１）は差動比較検知回路、（１２）
はＡＮＤゲート回路、（１４）は界磁巻線、（１５）は
界ｌａＴ、流検出器（センサ）。

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、所定の異常検出手段が前記電機子と並列に
   設けられており、前記電機子を含む主回路を構成するの
   に先立って、前記異常検出手段により前記電機子チョッ
   パの異常の有無のいかんを検出するようにしたことを特
   徴とする電気車制御装置。
2. （２）前記異常検出手段は前記電機子チョッパの両端電
   圧の検出手段であり、前記両端電圧の大きさに依存して
   前記電機子チョッパの異常の有無のいかんを検出するよ
   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。