JP2548831B2 - 電気車用制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は電気車用制御装置、特に充電抵抗器の焼損
を防止できる電気車用制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は、従来の電気車用制御装置を示す回路図であ
り、図において（１）は電車線、（２）はパンタグラ
フ、（３）は第２の単位スイッチ、（４）はフイルタコ
ンデンサ（７）を充電するときの電流抑制用の充電抵抗
器、（５）は充電抵抗器（４）を短絡する為の第１のス
イッチ、（６）はフィルタリアクトルで、フィルタリア
クトル（６）とフィルタコンデンサ（７）で逆Ｌ形の入
力フィルタ回路を構成する。（８）はVVVFインバータ
で、直流入力を可変電圧、可変周波数の三相交流に変換
し、誘導電動機（９）を駆動する。以上は、いわゆる主
回路（高圧回路）に関するものであり、以下に説明する
部分は、上記の主回路を制御する制御回路に相当する部
分である。即ち、（10）は例えばカ行指令線であり、運
転台の主幹制御器をカ行の位置に操作したときに加圧さ
れる指令線である。（3a）は単位スイッチ（３）を操作
する電磁弁のコイルを表わし、（3b）は電磁弁で操作さ
れるシリンダーに連動して動作する制御用補助接点であ
る。（5a），（5b）は単位スイッチ（５）の電磁弁のコ
イルと制御用補助接点を示す。（11）は補助接点（5b）
がオンしたときに加圧される信号、（12）は、いわゆる
ゲート制御回路あるいはゲート論理部と称される部分で
信号（11）が加圧されたことを受けてVVVFインバータ
（８）のスイッチング素子（図示せず）に適当なゲート
信号を付与するものである。

次に動作について説明する。運転台からの指令によっ
てカ行指令線（10）が加圧されると、電磁弁のコイル
（3a）が励磁され、、単位スイッチ（３）の主接点（図
示せず）及び補助接点（3b）がオンする。単位スイッチ
（３）の主接点がオンすると、電車線（１）、パンタグ
ラフ（２）、単位スイッチ（３）、充電抵抗器（４）、
フィルタリアクトル（６）、フィルタコンデンサ（７）
の経路でフィルタコンデンサ（７）が充電される。一方
補助接点（3b）がオンすることによって電磁弁のコイル
（5a）が励磁され、単位スイッチ（５）の主接点（図示
せず）がオンし、充電抵抗器（４）が短絡されるととも
に補助接点（5b）がオンし、信号（11）が加圧され、ゲ
ート制御回路（12）に与えられる。ゲート制御回路（1
2）は、補助接点（5b）がオンし、信号（11）が加圧さ
れたということで主回路において充電抵抗器（４）が短
絡されていることを確認し、VVVFインバータ（８）のス
イッチング素子にゲートパルスを付与することを開始し
て誘導電動機（９）に三相交流を印加してこれの駆動制
御を始める。

また、フィルタコンデンサ充電用抵抗器の過熱防止の
ための保護装置として特開平１−291602号公報に記載さ
れたようなものがある。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の電気車用制御装置は以上のように構成されてい
るので、充電抵抗器（４）の短絡用の単位スイッチ
（５）の主接点がゴミかみによって短絡されていないか
あるいは、単位スイッチ（５）の主接点のいずれかの端
子において接触不良か断線があった場合には、ゲート制
御回路（12）としては補助接点（5b）がオンするので、
正常に充電抵抗器（４）が短絡されているものと見なし
てVVVFインバータ（８）の制御を開始する。通常充電抵
抗器（４）は最初にフィルタコンデンサ（７）を充電す
るだけの責務で設計されているので、上記のようにVVVF
インバータ（８）の制御中電車線（１）からの電流が流
れ続けると過負荷により焼損する可能性があるという問
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、大巾なコストの追加なしで、充電抵抗器
の焼損を防止できる電気車用制御装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る電気車用制御装置は、直流電車線から
給電される電気車用制御装置において、フイルタリアク
トルとフィルタコンデンサとで構成される入力フィルタ
回路と、上記フィルタコンデンサの充電時に電流の振動
を抑制する充電抵抗器と、該充電抵抗器と並列に接続さ
れた第１のスイッチと、該第１のスイッチと電車線との
間に上記第１のスイッチと充電抵抗器との並列体に直列
に接続される第２のスイッチと、該第２のスイッチと電
車線との間に設けられ、電車線の電圧を検出する第１の
電圧検出器と、上記フィルタコンデンサの電圧を検出す
る第２の電圧検出器とを備え、上記第１のスイッチと上
記第２のスイツチにオン指令が出されている状態で制御
装置が動作してカ行時には電車線から電流が流入し、回
生時には電車線が流出しているとき、上記第１の電圧検
出器の出力と上記第２の電圧検出器の出力を比較し、カ
行時には上記第２の電圧検出器の出力が上記第１の電圧
検出器の出力よりも低いこと、回生時には上記第２の電
圧検出器の出力が上記第１の電圧検出器の出力よりも高
いことを条件に上記第１のスイッチ及び上記第２のスイ
ッチをオフして、制御装置の動作を停止させるようにし
たものである。

［作 用］ この発明においては、フィルタコンデンサの電圧と電
車線の電圧を比較し、カ行時にはフィルタコンデンサの
電圧が電車線の電圧に対して、あらかじめ定められた値
以下であり、回生時にはフィルタコンデンサの電圧が電
車線の電圧に対して、あらかじめ定められた値以上であ
ることを検出して充電抵抗器の短絡不良を検知し、制御
を中止して主回路を開放し、充電抵抗器の焼損を防止す
る。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明の一実施例の回路図を示したもので、第
１図において、第２図と対応する部分には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。

（13）はスイッチ（３）と電車線（１）との間に設け
られ、電車線（１）の電圧を検出する第１の電圧検出器
としての電車線電圧検出器、（14）はフィルタコンデン
サ（７）に並列に設けられ、その電圧を検出する第２の
電圧検出器としてのフィルタコンデンサ電圧検出器、
（15）は（13）の電車線電圧検出器（13）の出力、（1
6）はフィルタコンデンサ電圧検出器（14）の出力、（1
7）は電車線電圧出力（15）とフィルタコンデンサ電圧
出力（16）とを比較し、フィルタコンデンサ電圧出力
（16）が電車線電圧出力（15）に対して、ある値以下と
なったときに、リレーを励磁する検出回路、（18）はリ
レーのコイル、（18a）はリレーの接点である。

検出回路（17）は、いったんリレーのコイル（18）を
励磁する出力を出すと、運転台にてリセット操作するま
でその出力を保持するように構成されている。

次に本発明の一実施例の動作について説明する。

正規の状態では、充電抵抗器（４）は、単位スイッチ
（５）により短絡されてからVVVFインバータ（８）の制
御が開始されるので、VVVFインバータ（８）の制御によ
り、誘導電動機（９）が駆動され、電車線（１）から必
要な電力が供給されていても電車線電圧検出器（13）の
出力（15）とフィルタコンデンサ電圧検出器（14）の出
力（16）との間には差が無いのでリレーのコイル（18）
は励磁されない。従ってｂ接点（18a）は閉じたままな
ので、（3a），（5a）の電磁弁のコイルも励磁されたま
まであり、カ行指令線（10）が生きている間はVVVFイン
バータ（８）の制御が行なわれる。ところが何らかの理
由により、単位スイッチ（５）の主接点がオンせず充電
抵抗器（４）が短絡されないままであると、誘導電動機
（９）を駆動するのに必要な電力を供給する為に、電車
線（１）から流入する電流により、充電抵抗器（４）の
両端に電位差が生ずる。この電位差は、検出回路（17）
において電車線電圧検出器（13）の出力（15）と、フィ
ルタコンデンサ電圧検出器（14）の出力（16）を比較す
ることによって検出され、この値がある値以上になると
リレーのコイル（18）が励磁される。リレーのコイル
（18）が励磁されると接点（18a）がオフとなるので電
磁弁のコイル（3a）が消勢され、補助接点（3b）がオフ
となって単位スイッチ（３）がオフとなり、電車線
（１）から開放され充電抵抗器（４）に電流が流れるこ
とがなく、その焼損を防止する。

また回生時には、カ行指令線（10）がブレーキ指令線
となり、主回路動作としても、電車線電流が電車線
（１）へ流出することとなるので、充電抵抗器（４）の
両端に発生する電圧の極性がカ行時の反対となり、検出
回路（17）は、逆にフィルタコンデンサ電圧検出器（1
6）の出力が電車線電圧検出器（15）の出力よりもある
値以上となるとリレーのコイル（18）が励磁されること
となり、以下のシーケンスはカ行時と同様である。

なお、上記実施例は、（８）の部分に相当する、制御
装置がVVVFインバータの場合について説明したが、その
他の制御装置例えばチョッパの場合であってもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、直流電車線から給
電される電気車用制御装置において、フィルタリアクト
ルとフィルタコンデンサとで構成される入力フィルタ回
路と、上記フィルタコンデンサの充電時に電流の振動を
抑制する充電抵抗器と、該充電抵抗器と並列に接続され
た第１のスイッチと、該第１のスイッチの電車線との間
に上記第１のスイッチと充電抵抗器との並列体に直列に
接続される第２のスイッチと、該第２のスイッチと電車
線との間に設けられ、電車線の電圧を検出する第１の電
圧検出器と、上記フィルタコンデンサの電圧を検出する
第２の電圧検出器とを備え、上記第１のスイッチと上記
第２のスイッチにオン指令が出されている状態で制御装
置が動作してカ行時には電車線から電流が流入し、回生
時には電車線が流出しているとき、上記第１の電圧検出
器の出力と上記第２の電圧検出器の出力を比較し、カ行
時には上記第２の電圧検出器の出力が上記第１の電圧検
出器の出力よりも低いこと、回生時には上記第２の電圧
検出器の出力が上記第１の電圧検出器の出力よりも高い
ことを条件に上記第１のスイッチ及び上記第２のスイッ
チをオフして、制御装置の動作を停止させるようにした
ので、大巾なコスト増も無く、充電抵抗器の焼損が防止
され、安全性の高い電気車用制御装置が得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による電気車用制御装置の一実施例を
示す回路図、第２図は従来の電気車用制御装置を示す回
路図である。 図において、（１）は電車線、（３）は第２の単位スイ
ッチ、（４）は充電抵抗器、（５）は第１の単位スイッ
チ、（６）はフィルタリアクトル、（７）はフィルタコ
ンデンサ、（８）はVVVFインバータ、（13）は電車線電
圧検出器（第１の電圧検出器）、（14）はフィルタコン
デンサ電圧検出器（第２の電圧検出器）、（17）は検出
回路である。 なお、図中、同一符号な同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電車線から給電される電気車用制御装
   置において、 フィルタリアクトルとフィルタコンデンサとで構成され
   る入力フィルタ回路と、 上記フィルタコンデンサの充電時に電流の振動を抑制す
   る充電抵抗器と、 該充電抵抗器と並列に接続された第１のスイッチと、 該第１のスイッチと電車線との間に上記第１のスイッチ
   と充電抵抗器との並列体に直列に接続される第２のスイ
   ッチと、 該第２のスイッチと電車線との間に設けられ、電車線の
   電圧を検出する第１の電圧検出器と、 上記フィルタコンデンサの電圧を検出する第２の電圧検
   出器と を備え、上記第１のスイッチと上記第２のスイツチにオ
   ン指令が出されている状態で制御装置が動作してカ行時
   には電車線から電流が流入し、回生時には電車線が流出
   しているとき、上記第１の電圧検出器の出力と上記第２
   の電圧検出器の出力を比較し、カ行時には上記第２の電
   圧検出器の出力が上記第１の電圧検出器の出力よりも低
   いこと、回生時には上記第２の電圧検出器の出力が上記
   第１の電圧検出器の出力よりも高いことを条件に上記第
   １スイッチ及び上記第２のスイッチをオフして、制御装
   置の動作を停止させるようにしたことを特徴とする電気
   車用制御装置。