JP2002064901A - 電気車制御装置 - Google Patents
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Abstract
省スペース化および低コスト化が図れる電気車制御装置
を提供することである。 【解決手段】 回生運転中は、複数台のすべてのブレー
キチョッパ7a〜7dを動作させる。そして、複数台の
ブレーキチョッパ7a〜7dのうちいずれかのブレーキ
チョッパ7a〜7dが故障したときは、ブレーキチョッ
パ開放器制御部10で故障したブレーキチョッパ7a〜
7dのブレーキチョッパ開放器6を開く。これにより、
故障したブレーキチョッパ7a〜7dのみ開放し、正常
なブレーキチョッパ7a〜7dのみ動作させ、回生ブレ
ーキの冗長性を向上させる。
Description
る電動機を回生運転してブレーキをかける機能を有した
電気車制御装置に関する。
る。電動機にはVVVFインバータから可変電圧VVお
よび可変周波数VFの電源が供給されて運転される。そ
して、電気車にブレーキをかける場合には、空気ブレー
キに加えて回生運転による回生ブレーキがかけられる。
ける部分の電気車制御装置の構成図である。通常運転中
は、パンタグラフ1から主開放器2を介して電源が供給
され、各々のインバータ開放器3a〜3dを介して各々
のVVVFインバータ4a〜4dに電源が供給される。
各々のVVVFインバータ4a〜4dは可変電圧可変周
波数(VVVF)制御を行い、それぞれ電動機5a〜5
dを制御する。
ッパ開放器6を閉じ、ブレーキチョッパ7により必要な
ブレーキ力に相当する電流を制御し、回生電流をブレー
キ抵抗器8に供給する。これにより、回生運転による回
生ブレーキを働かせるようにしている。また、回生エネ
ルギーを消費してくれる他の力行する電気車が同一き電
区間内に存在する場合には、主開放器2を介して回生エ
ネルギーを同一き電区間内に返すようにしている。
在しない場合やブレーキ抵抗による回生エネルギーの消
費で回生ブレーキが得られない場合には、空気ブレーキ
を働かせるようにしている。
1台のブレーキチョッパ7が設けられ、一般に、このブ
レーキチョッパ7はVVVFインバータ5a〜5dとは
別の収納箱に収められて配置されている。
従来の電気車制御装置では、1台の電気車制御装置に対
し1台のブレーキチョッパ7が配置されているので、そ
の1台のブレーキチョッパが故障するとブレーキ抵抗器
8に回生電流を流すことができなくなる。
れる他の力行する電気車が同一き電区間内に存在しない
場合には、回生エネルギーを返すところがなくなるの
で、ブレーキはすべて空気ブレーキでまかなうことにな
る。
抵抗器8での回生ブレーキ中に、ブレーキチョッパ7が
開放された場合には、回生エネルギーの消費が急になく
なるので、電気車のブレーキ力が大きく変化し乗り心地
が悪い。この場合、その分を空気ブレーキでまかなうの
で、特に高速域の場合にはブレーキシューが大きく磨耗
する。
回生ブレーキを多用し、空気ブレーキを簡略化したシス
テムにおいては、ブレーキの信頼性がブレーキチョッパ
7の信頼性にかかっている。このことから、ブレーキチ
ョッパ7が1台しか存在しないものでは、故障したとき
の冗長性がなくなりブレーキシステムの信頼性が低い。
また、ブレーキチョッパ7がVVVFインバータ5a〜
5dとは別の収納箱になっているので、電気車制御装置
全体が大きくなり価格も高くなっている。
冗長性を向上させ、省スペース化および低コスト化が図
れる電気車制御装置を提供することである。
電気車制御装置は、電気車を駆動する電動機を回生運転
してブレーキをかけると共に空気ブレーキによりブレー
キをかけるようにした電気車制御装置において、前記電
動機に電源を供給する複数台のVVVFインバータと、
前記電動機の回生エネルギーを消費するための複数台の
ブレーキ抵抗器と、各々のブレーキ抵抗器にそれぞれ設
けられ前記ブレーキ抵抗器に流れる電流を制御する複数
台のブレーキチョッパと、前記ブレーキチョッパを開放
するためのブレーキチョッパ開放器と、故障したブレー
キチョッパの前記ブレーキチョッパ開放器を開放するブ
レーキチョッパ開放器制御部とを備えたことを特徴とす
る。
おいては、回生運転中は、複数台のすべてのブレーキチ
ョッパを動作させる。そして、複数台のブレーキチョッ
パのうちいずれかのブレーキチョッパが故障したとき
は、ブレーキチョッパ開放器制御部で故障したブレーキ
チョッパのブレーキチョッパ開放器を開く。これによ
り、故障したブレーキチョッパのみ開放し、正常なブレ
ーキチョッパのみ動作させ、回生ブレーキの冗長性を向
上させる。
は、請求項1の発明において、複数台のVVVFインバ
ータにそれぞれ設けられ、各々のVVVFインバータを
開放するためのインバータ開放器と、故障したVVVF
インバータのインバータ開放器を開放するインバータ開
放器制御部とを備えたことを特徴とする。
おいては、請求項1の発明の作用に加え、複数台のVV
VFインバータのうちいずれかのVVVFインバータが
故障したときは、インバータ開放器制御部で故障したV
VVFインバータのインバータ開放器を開き、正常なV
VVFインバータのみ動作させて、電動機駆動の冗長性
を向上させる。
は、請求項1または請求項2の発明において、前記VV
VFインバータと前記ブレーキチョッパとを一つの収納
箱に収めたことを特徴とする。
おいては、請求項1または請求項2の発明の作用に加
え、電動機を駆動するためのVVVFインバータと、電
動機の回生エネルギーを消費するためのブレーキ抵抗器
に流れる電流を制御するブレーキチョッパとを一つの収
納箱に収めるので、ブレーキチョッパとして別の装置を
持つことがなくなり全体のスペースを削減できる。
は、請求項2の発明において、前記VVVFインバータ
と前記ブレーキチョッパとを一体化してインバータ装置
を形成し、インバータ開放器制御部は、故障したインバ
ータ装置のインバータ開放器を開放することを特徴とす
る。
おいては、請求項2の発明の作用に加え、インバータ装
置のVVVFインバータまたはブレーキチョッパが故障
したときは、インバータ開放器制御部で故障したVVV
Fインバータまたはブレーキチョッパを含むインバータ
装置を開放する。これにより、故障したインバータ装置
を開放し、正常なインバータ装置のみ動作させる。従っ
て、電動機駆動の冗長性と回生ブレーキの冗長性を向上
させ、さらにブレーキチョッパとして別の装置を持つこ
とがなくなり全体のスペースを削減できる。
は、請求項1乃至請求項4のいずれか1項の発明におい
て、回生運転中の前記VVVFインバータのフィルタコ
ンデンサ電圧が所定値を超えたとき前記ブレーキチョッ
パを動作させるブレーキチョッパ制御部と、前記ブレー
キチョッパ制御部が動作したとき前記電動機のブレーキ
トルクを絞る回生ブレーキ力制御部とを備えたことを特
徴とする。
おいては、請求項1乃至請求項4のいずれか1項の発明
の作用に加え、回生運転中のVVVFインバータのフィ
ルタコンデンサ電圧が上昇したときに、ブレーキチョッ
パ制御部でブレーキチョッパを動作させる。また、回生
ブレーキ力制御部で電動機のブレーキトルクを絞る制御
を行う。その結果、フィルタコンデンサ電圧の上昇が抑
えられ、ブレーキチョッパの動作時間を短くできる。ま
た、ブレーキ抵抗器の発熱を抑えることができるので、
ブレーキ抵抗器を小さくすることができる。さらに、回
生運転中に負荷となる他の力行の電気車がなくなったと
きにも乗り心地良く回生ブレーキから空気ブレーキに切
り換えることが可能となる。
する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係わる電気
車制御装置の構成図である。この第1の実施の形態は、
図6に示した従来例に対し、複数台のブレーキチョッパ
7a、7bおよびブレーキ抵抗器8a、8bを設け、ブ
レーキチョッパ7a、7bが故障したときは、ブレーキ
チョッパ開放器制御部9は、故障したブレーキチョッパ
7a、7bのブレーキチョッパ開放器6a、6bを開放
するようにしたものである。また、インバータ開放器制
御部10は、故障したVVVFインバータ4a〜4dの
インバータ開放器3a〜3bを開放するようにしてい
る。
器2および各々のインバータ開放器3a〜3dを介して
各々のVVVFインバータ4a〜4dに電源が供給され
る。各々のVVVFインバータ4a〜4dは可変電圧可
変周波数(VVVF)制御を行い、それぞれ電動機5a
〜5dを制御する。
ッパ開放器6a、6bを閉じ、ブレーキチョッパ7a、
7bにより必要なブレーキ力に相当する電流を制御し、
回生電流をブレーキ抵抗器8a、8bに供給する。これ
により、回生運転による回生ブレーキを働かせるように
している。
びインバータ開放器3a〜3dは閉じており、回生ブレ
ーキが動作するとブレーキチョッパ開放器6a、6bが
閉じ、ブレーキチョッパ7a、7bがスイッチング動作
する。これにより、ブレーキ抵抗器8a、8bにて回生
エネルギーが消費される。
aが故障したとすると、ブレーキチョッパ開放器制御部
9によりブレーキチョッパ開放器6aを開いてブレーキ
チョッパ7aおよびブレーキ抵抗器8aを開放する。従
って、回生ブレーキ中は故障していないブレーキチョッ
パ7bのみを動作させて回生ブレーキを継続することが
できる。
たときはインバータ開放器制御部10によりインバータ
開放器3aを開いてVVVFインバータ4aを開放し、
VVVFインバータ4b、4c、4dを動作させて回生
ブレーキを継続する。
ブレーキチョッパ7a〜7dとを一つの収納箱に収めて
設置スペースを有効活用することも可能である。
圧チョッパを設け、電動機5の回生エネルギーの大きい
ときは、VVVFインバータ4の直流電圧を大きくする
ように昇圧チョッパを制御し、高速城まで大きな回生ブ
レーキ力が得られるようにしても良い。
ッチングタイミングをずらして動作させることにより、
ブレーキチョッパ7およびブレーキ抵抗器8から発生す
る騒音と高調波を低減させることも可能である。
れば、2台のうちの1台のブレーキチョッパ7a、7b
が故障しても回生を止めることなく動作を継続させるこ
とができ、回生ブレーキの冗長性が向上する。さらに、
VVVFインバータ4a〜4dが1台故障しても回生を
継続でき、回生ブレーキの冗長性が向上する。従って、
空気ブレーキを動作させる必要がなくなる。
る。図2は本発明の第2の実施の形態に係わる電気車制
御装置の構成図である。この第2の実施の形態は、図1
に示した第1の実施の形態に対し、VVVFインバータ
4a〜4dとブレーキチョッパ7a〜7dとを一体化し
てインバータ装置11a〜11dを形成し、インバータ
開放器制御部10は、故障したインバータ装置11a〜
11dのインバータ開放器3a〜3dを開放するように
したものである。
器2および各々のインバータ開放器3a〜3dを介して
各々のインバータ装置11a〜11dのVVVFインバ
ータ4a〜4dに電源が供給される。各々のVVVFイ
ンバータ4a〜4dは可変電圧可変周波数(VVVF)
制御を行い、それぞれ電動機5a〜5dを制御する。
Fインバータ4a〜4dは回生運転を行い、ブレーキチ
ョッパ7a〜7dの動作により、回生電流をブレーキ抵
抗器8a〜8dに供給する。これにより、回生運転によ
る回生ブレーキを働かせる。
放器3a〜3dはすべて閉じていて、インバータ装置1
1a〜11dのVVVFインバータ4a〜4dにはすべ
て給電されている。回生ブレーキが動作すると、それぞ
れのインバータ装置11a〜11d内のブレーキチョッ
パ7a〜7dが動作し、それぞれに接続されたブレーキ
抵抗器8a〜8dにて回生エネルギーが消費される。
aのブレーキチョッパ7aが故障したとすると、インバ
ータ開放器制御部10によりインバータ開放器3aを開
いてインバータ装置11aを開放し残りのインバータ装
置11b〜11dにて回生運転を継続する。
インバータ4aが故障したときも同様に、インバータ開
放器制御部10によりインバータ開放器3aを開いてイ
ンバータ装置11aを開放し、残りのインバータ装置1
1b〜11dにて回生運転を継続する。
れば、どれか1台のブレーキチョッパ7a〜7dが故障
しても残りのブレーキチョッパ7a〜7dを動作させる
ことができるので、回生を継続することができ回生ブレ
ーキの冗長性が向上する。また、ブレーキチョッパ7a
〜7dをVVVFインバータ4a〜4dと一体化しイン
バータ装置11a〜11d内に含めたので、ブレーキチ
ョッパ7a〜7dを別の収納箱に収納する必要がなくな
りスペース効率も向上する.なお、以上の説明では、V
VVFインバータ4a〜4dとブレーキチョッパ7a〜
7dとを一体化してインバータ装置7cを形成した場合
を示したが、VVVFインバータ4a〜4dとブレーキ
チョッパ7a〜7dとを一つの収納箱に収めた場合も同
様に構成できる。
る。図3は本発明の第3の実施の形態に係わる電気車制
御装置の構成図である。この第3の実施の形態は、回生
ブレーキから空気ブレーキに円滑に切り換えが行えるよ
うに、ブレーキチョッパ7を動作させるブレーキチョッ
パ制御部12と、ブレーキチョッパ制御部12が動作し
たとき電動機5a〜5dのブレーキトルクを絞る回生ブ
レーキ力制御部13とを設けたものである。
ータ装置11のVVVFインバータ4に電源が供給され
る。VVVFインバータ4は可変電圧可変周波数(VV
VF)制御を行い、それぞれ電動機5a〜5dを制御す
る。
バータ4は回生運転を行い、回生エネルギーを消費して
くれる他の力行する電気車18が同一き電区間内に存在
する場合には、主開放器2を介して回生エネルギーを同
一き電区間内に返す。電気車18で消費する回生エネル
ギーが十分大きい場合は、VVVFインバータ4のフィ
ルタコンデンサCの電圧は上昇することはなく、ブレー
キチョッパ7は動作しない。
さかったり、電気車18が存在しない場合はフィルタコ
ンデンサCの電圧VCが上昇し、ブレーキチョッパ7が
動作する。ブレーキチョッパ7の動作により、回生電流
をブレーキ抵抗器8a〜8dに供給する。これにより、
回生運転による回生ブレーキを働かせる。
タ装置11のVVVFインバータ11におけるフィルタ
コンデンサCの電圧VCを入力する。そして、回生運転
中のVVVFインバータ4のフィルタコンデンサ電圧V
Cがブレーキチョッパオン電圧V1を超えたときにブレ
ーキチョッパ7を動作させ、ブレーキチョッパオフ電圧
V2未満になるとブレーキチョッパ7の動作を停止させ
る。回生ブレーキ力制御部13は、ブレーキチョッパ制
御部12が動作したとき電動機5a〜5dのブレーキト
ルクを絞る制御を行う。
ョッパ制御部12からのオンオフ信号に基づいて電動機
5のトルク絞りパターンを発生する電動機トルク絞りパ
ターン発生部14と、電動機トルクが電動機ブレーキト
ルク指令値になるようにインバータを動作させるインバ
ータ制御部15から構成され、電動機5の回生ブレーキ
力を制御する。
機5の電流から回生ブレーキ力を演算し、空気ブレーキ
力指令演算部17に出力する。空気ブレーキ力指令値演
算部17は、回生ブレーキ力演算部16で演算された回
生ブレーキ力とブレーキ力指令値とから空気ブレーキの
補足分を演算する。
の上昇が抑えられ、ブレーキチョッパ7の動作時間を短
くでき、ブレーキ抵抗器8の発熱を抑えることができ
る。従って、ブレーキ抵抗器8を小さくすることがで
き、回生中に負荷となる他の力行の電気車18がなくな
ったときにも乗り心地良く回生ブレーキから空気ブレー
キに切り換えることが可能となる。
ある。フィルタコンデンサ電圧VCがブレーキチョッパ
オン電圧V1に達するとブレーキチョッパ7のスイッチ
ング素子がオンする。ブレーキチョッパ7のスイッチン
グ素子がオンすると、回生電流がブレーキ抵抗器8に流
れるためフィルタコンデンサ電圧VCが下がる。フィル
タコンデンサ電圧VCがブレーキチョッパオフ電圧V2
まで下がると、ブレーキチョッパ7のスイッチング素子
がオフし、フィルタコンデンサ電圧VCが再び上がると
いう動作を繰り返す。
めると、回生ブレーキ力演算部13は電動機5のブレー
キトルクを絞る動作を開始する。図5は、その動作を示
す特性図である。ブレーキチョッパ7が動作を始めると
同時に電動機ブレーキトルクを絞り始める。電動機ブレ
ーキトルクが絞られると回生エネルギーは小さくなりフ
ィルタコンデンサ電圧VCは下がりブレーキチョッパ7
は動作を停止する。
れる回生ブレーキ力は小さくなるが、ブレーキトルク指
令値は変化しないので電動機ブレーキトルクが絞られた
分を補うように空気ブレーキ力指令演算部17で演算さ
れる空気ブレーキ力指令値が増加する。
回生ブレーキから空気ブレーキに切り替える間のみ動作
すれば良いので、ブレーキ抵抗器8は小型のものでよ
い。このような小型のブレーキ抵抗器8を取り付けるだ
けで負荷車18がなくなったときに、回生ブレーキ力を
ゆっくり絞り空制をゆっくり立ち上げることができる。
従って、乗り心地良く回生ブレーキから空気ブレーキに
切り替えることができる。従来のように負荷車18がな
くなったときに回生ブレーキ力が瞬時になくなり、ブレ
ーキ力が一瞬急激に小さくなり、乗り心地が悪くなるこ
とはない。
生ブレーキの冗長性や信頼性を上げることができ、電気
車駆動システム全体のスペースとコストを削減すること
ができる。
装置の構成図。
装置の構成図。
装置の構成図。
ッパの動作説明図。
力演算部の電動機ブレーキトルクの絞り動作の動作説明
図。
器、4…VVVFインバータ、5…電動機、6…ブレー
キチョッパ開放器、7…ブレーキチョッパ、8…ブレー
キ抵抗器、9…ブレーキチョッパ開放器制御部、10…
インバータ開放器制御部、11…インバータ装置、12
…ブレーキチョッパ制御部、13…回生ブレーキ力制御
部、14…電動機トルク絞りパターン発生部、15…イ
ンバータ制御部、16…回生ブレーキ力演算部、17…
空気ブレーキ力指令演算部、18…電気車
Claims (5)
- 【請求項1】 電気車を駆動する電動機を回生運転して
ブレーキをかけると共に空気ブレーキによりブレーキを
かけるようにした電気車制御装置において、前記電動機
に電源を供給する複数台のVVVFインバータと、前記
電動機の回生エネルギーを消費するための複数台のブレ
ーキ抵抗器と、各々のブレーキ抵抗器にそれぞれ設けら
れ前記ブレーキ抵抗器に流れる電流を制御する複数台の
ブレーキチョッパと、前記ブレーキチョッパを開放する
ためのブレーキチョッパ開放器と、故障したブレーキチ
ョッパの前記ブレーキチョッパ開放器を開放するブレー
キチョッパ開放器制御部とを備えたことを特徴とする電
気車制御装置。 - 【請求項2】 複数台のVVVFインバータにそれぞれ
設けられ、各々のVVVFインバータを開放するための
インバータ開放器と、故障したVVVFインバータのイ
ンバータ開放器を開放するインバータ開放器制御部とを
備えたことを特徴とする請求項1に記載の電気車制御装
置。 - 【請求項3】 前記VVVFインバータと前記ブレーキ
チョッパとを一つの収納箱に収めたことを特徴とする請
求項1または請求項2に記載の電気車制御装置。 - 【請求項4】 前記VVVFインバータと前記ブレーキ
チョッパとを一体化してインバータ装置を形成し、イン
バータ開放器制御部は、故障したインバータ装置のイン
バータ開放器を開放することを特徴とする請求項2に記
載の電気車制御装置。 - 【請求項5】 回生運転中の前記VVVFインバータの
フィルタコンデンサ電圧が所定値を超えたとき前記ブレ
ーキチョッパを動作させるブレーキチョッパ制御部と、
前記ブレーキチョッパ制御部が動作したとき前記電動機
のブレーキトルクを絞る回生ブレーキ力制御部とを備え
たことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1
項に記載の電気車制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000249214A JP2002064901A (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 電気車制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000249214A JP2002064901A (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 電気車制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002064901A true JP2002064901A (ja) | 2002-02-28 |
Family
ID=18738988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000249214A Pending JP2002064901A (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 電気車制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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