JP2680186B2 - 電気車制御装置 - Google Patents
電気車制御装置Info
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- JP2680186B2 JP2680186B2 JP2322879A JP32287990A JP2680186B2 JP 2680186 B2 JP2680186 B2 JP 2680186B2 JP 2322879 A JP2322879 A JP 2322879A JP 32287990 A JP32287990 A JP 32287990A JP 2680186 B2 JP2680186 B2 JP 2680186B2
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- electric vehicle
- electric
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
- B60L7/22—Dynamic electric resistor braking, combined with dynamic electric regenerative braking
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気車の装置に係り、特に回生負荷失効時の
発電ブレーキ制御に関する。
発電ブレーキ制御に関する。
VVVFインバータによる誘導電動機制御装置やサイリス
タチヨツパ装置による直流電動機制御装置を備えた電気
車では、電動機を発電機として動作させ、発電電力を架
橋（コンバータを介して交流に変換した電力をも含む）
に戻しブレーキ力が得るいわゆる回生ブレーキ制御が可
能である。この回生ブレーキ制御は、その回生車が存在
する電区間内に負荷となる力行車があれば何ら問題なく
回生制御が行われるのであるが、この力行車が、力行運
転をやめた場合や他のき電区間に進入した場合には、電
力回生ができなくなり、上記制御装置と架橋間に並列接
続されたフイルタコンデンサの電圧を押し上げ制御装置
を構成するスイツチング素子を破壊してしまう。
タチヨツパ装置による直流電動機制御装置を備えた電気
車では、電動機を発電機として動作させ、発電電力を架
橋（コンバータを介して交流に変換した電力をも含む）
に戻しブレーキ力が得るいわゆる回生ブレーキ制御が可
能である。この回生ブレーキ制御は、その回生車が存在
する電区間内に負荷となる力行車があれば何ら問題なく
回生制御が行われるのであるが、この力行車が、力行運
転をやめた場合や他のき電区間に進入した場合には、電
力回生ができなくなり、上記制御装置と架橋間に並列接
続されたフイルタコンデンサの電圧を押し上げ制御装置
を構成するスイツチング素子を破壊してしまう。
そこで、特開昭58−116002号公報では、フイルタコン
デンサ電圧が、主回路を構成する機器に悪影響を及ぼさ
ない範囲内の最大値に達したとき、フイルタコンデンサ
に並列に接続された抵抗とスイツチング制御素子の直列
体のスイツチング制御素子をオンして発電電流を分流せ
しめ、所定時間経過した時点でスイツチング素子を消弧
させることにより解決している。
デンサ電圧が、主回路を構成する機器に悪影響を及ぼさ
ない範囲内の最大値に達したとき、フイルタコンデンサ
に並列に接続された抵抗とスイツチング制御素子の直列
体のスイツチング制御素子をオンして発電電流を分流せ
しめ、所定時間経過した時点でスイツチング素子を消弧
させることにより解決している。
また、特開昭62−71404号公報には、フイルタコンデ
ンサの電圧が過電圧になつたことを検知して、遮断器開
放、インバータ停止すると共にフイルタコンデンサに並
列に接続された過電圧抑制サイリスタを点弧してフイル
タコンデンサ電圧を減少せしめ、所定時間経過後にサイ
リスタを消弧させ、遮断器を閉じた上でインバータを動
作させる技術が記載されている。
ンサの電圧が過電圧になつたことを検知して、遮断器開
放、インバータ停止すると共にフイルタコンデンサに並
列に接続された過電圧抑制サイリスタを点弧してフイル
タコンデンサ電圧を減少せしめ、所定時間経過後にサイ
リスタを消弧させ、遮断器を閉じた上でインバータを動
作させる技術が記載されている。
さらに、特開昭62−247701号公報には、回生負荷の不
足をフイルタコンデンサ電圧が定格架橋電圧より大きく
設定された値に達した時点で、発電ブレーキ用チヨツパ
の通流率をフイルタコンデンサ電圧に応じて制御する技
術が記載されている。
足をフイルタコンデンサ電圧が定格架橋電圧より大きく
設定された値に達した時点で、発電ブレーキ用チヨツパ
の通流率をフイルタコンデンサ電圧に応じて制御する技
術が記載されている。
上記特開昭58−116002号公報に記載された技術は、フ
イルタコンデンサ電圧が前記最大値に達した時点でスイ
ツチング制御素子を全点弧させているため、力行車が徐
除々に消滅する場合、換言すると、回生ブレーキ力が除
々ち減少する場合に、急激に発電ブレーキモードとなる
のでトルク変動が激しい。また、スイツチング制御素子
を点弧時刻から一定時間で消弧されており、インバータ
を動作させ続けているので、その消弧時点において、回
生負荷が存在しないとフイルタコンデンサ電圧はさらに
上昇し、再点弧の際に、スイツチング制御素子やインバ
ータを構成する素子の破壊を招く恐れがある、反対に数
msで回生負荷が立ち上がつた場合に、所定時間が経過し
なければ回生できず、省エネルギーでない。低速で運転
中は、所定時間の経過後には列車が停止していることも
考えられ実用的ではない。さらに、この場合は発電抵抗
の容量を大きくしなければならず、電気車の床下に搭載
することが困難なものとなる。
イルタコンデンサ電圧が前記最大値に達した時点でスイ
ツチング制御素子を全点弧させているため、力行車が徐
除々に消滅する場合、換言すると、回生ブレーキ力が除
々ち減少する場合に、急激に発電ブレーキモードとなる
のでトルク変動が激しい。また、スイツチング制御素子
を点弧時刻から一定時間で消弧されており、インバータ
を動作させ続けているので、その消弧時点において、回
生負荷が存在しないとフイルタコンデンサ電圧はさらに
上昇し、再点弧の際に、スイツチング制御素子やインバ
ータを構成する素子の破壊を招く恐れがある、反対に数
msで回生負荷が立ち上がつた場合に、所定時間が経過し
なければ回生できず、省エネルギーでない。低速で運転
中は、所定時間の経過後には列車が停止していることも
考えられ実用的ではない。さらに、この場合は発電抵抗
の容量を大きくしなければならず、電気車の床下に搭載
することが困難なものとなる。
また、発電サイリスタは設定値を閾値としてオンオフ
制御されるだけであるので、回生失効し発電サイリスタ
をオンすると急激に電圧が低下する。
制御されるだけであるので、回生失効し発電サイリスタ
をオンすると急激に電圧が低下する。
この低下分を補うようにインバータが動作していれば
問題がないのであるが、インバータからの電流の供給が
少ないとインバータ制御系は架線電圧が減少したものと
して動作しようとするがその追従は遅い。そのうちに、
架線からの電流が流れ込み、フイルタコンデンサとフイ
ルタリアクトル等のインダクタンスにより共振現象が起
こり、もし、フイルタコンデンサ電圧が少ないときに、
インバータが電流増加方向に動作し始めると過電流とな
り制御不安定な状態を引きおこし、ついにはしゃ断器が
動作してしまう。
問題がないのであるが、インバータからの電流の供給が
少ないとインバータ制御系は架線電圧が減少したものと
して動作しようとするがその追従は遅い。そのうちに、
架線からの電流が流れ込み、フイルタコンデンサとフイ
ルタリアクトル等のインダクタンスにより共振現象が起
こり、もし、フイルタコンデンサ電圧が少ないときに、
インバータが電流増加方向に動作し始めると過電流とな
り制御不安定な状態を引きおこし、ついにはしゃ断器が
動作してしまう。
特開昭62−71404号公報に記載された技術は、スイツ
チング制御素子に比べ動作の遅い遮断器の開放から閉じ
る間に生じる無ブレーキ状態については何ら言及されて
いない。
チング制御素子に比べ動作の遅い遮断器の開放から閉じ
る間に生じる無ブレーキ状態については何ら言及されて
いない。
さらに、上記特開昭62−247701号公報に記載された技
術は、フイルタコンデンサ電圧がさらに上昇し続けて制
御系にとつて過電圧になつた場合について全く配慮がさ
れておらず最終的に素子破壊を招いてしまう。
術は、フイルタコンデンサ電圧がさらに上昇し続けて制
御系にとつて過電圧になつた場合について全く配慮がさ
れておらず最終的に素子破壊を招いてしまう。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みて、ブ
レーキ時のトルク変動を極力抑制し、過電圧に至つた場
合でも、その状態を早急に脱し再び発電ブレーキや回生
ブレーキに移行できる可逆制御可能な電気車のブレーキ
装置を提供することにある。
レーキ時のトルク変動を極力抑制し、過電圧に至つた場
合でも、その状態を早急に脱し再び発電ブレーキや回生
ブレーキに移行できる可逆制御可能な電気車のブレーキ
装置を提供することにある。
上記目的は、電気ブレーキ時に、発電ブレーキチョッ
パを、フィルタコンデンサ電圧の大きさに対応して停止
制御、チョッピング制御及び全導通制御する制御手段
と、全導通制御動作時に電動機制御装置の動作をて停止
させる手段を備えることにより達成される。
パを、フィルタコンデンサ電圧の大きさに対応して停止
制御、チョッピング制御及び全導通制御する制御手段
と、全導通制御動作時に電動機制御装置の動作をて停止
させる手段を備えることにより達成される。
発電ブレーキチョッパは、フイルタコンデンサ電圧の
状態、つまり、全回生ブレーキ、回生ブレーキと発電ブ
レーキの混合、回生失効時の過電圧状態、ごとに夫々停
止制御、チョッピング制御、全導通制御を行うので、回
生→混合→過電圧→混合→回生の移行がスムースに行な
える。従つて、従来のように過電圧に至つた後、運転士
によるリセツト動作が必要な非可逆制御でなく、可逆制
御をすることができる。
状態、つまり、全回生ブレーキ、回生ブレーキと発電ブ
レーキの混合、回生失効時の過電圧状態、ごとに夫々停
止制御、チョッピング制御、全導通制御を行うので、回
生→混合→過電圧→混合→回生の移行がスムースに行な
える。従つて、従来のように過電圧に至つた後、運転士
によるリセツト動作が必要な非可逆制御でなく、可逆制
御をすることができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
パンタグラフ１により集電された直流は遮断器２およ
びリアクトル３とフイルタコンデンサ４から構成される
第１の逆Ｌ形フイルタ及びリアクトル５（リアクトル３
の1/10位のインダクタンス）とフイルタコンデンサ６か
ら構成される第２の逆Ｌ形フイルタを介して可変電圧可
変周波数の三相交流を出力するインバータ７に入力され
る。
びリアクトル３とフイルタコンデンサ４から構成される
第１の逆Ｌ形フイルタ及びリアクトル５（リアクトル３
の1/10位のインダクタンス）とフイルタコンデンサ６か
ら構成される第２の逆Ｌ形フイルタを介して可変電圧可
変周波数の三相交流を出力するインバータ７に入力され
る。
このインバータ７が出力する三相交流により誘導電動
機８が駆動される。インバータ制御装置10は、変流器15
により取り込んだ電動機電流IMと図示しない電動機電流
指令IPとの偏差が零となるようにすべり周波数fSを調整
し、このすべり周波数fSと誘導電動機８の回転数を検出
するパルスジエネレータ９の出力である電動機回転周波
数frとを加算しインバータ周波数fINVを作成する。この
インバータ周波数fINVとこのインバータ周波数fINVに比
例した出力電圧指令Ｖとをゲート制御装置11に入力す
る。ゲート制御装置11は、インバータ直流電源fINV及び
出力電圧Ｖとを受け周知のPWM変調を行い、インバータ
７を構成するスイツチング素子（ゲートターンオフサイ
リスタ等）のオンオフ制御を行う。以上が力行時の説明
である。
機８が駆動される。インバータ制御装置10は、変流器15
により取り込んだ電動機電流IMと図示しない電動機電流
指令IPとの偏差が零となるようにすべり周波数fSを調整
し、このすべり周波数fSと誘導電動機８の回転数を検出
するパルスジエネレータ９の出力である電動機回転周波
数frとを加算しインバータ周波数fINVを作成する。この
インバータ周波数fINVとこのインバータ周波数fINVに比
例した出力電圧指令Ｖとをゲート制御装置11に入力す
る。ゲート制御装置11は、インバータ直流電源fINV及び
出力電圧Ｖとを受け周知のPWM変調を行い、インバータ
７を構成するスイツチング素子（ゲートターンオフサイ
リスタ等）のオンオフ制御を行う。以上が力行時の説明
である。
図示しない運動台からのブレーキ指令によりインバー
タ７は回生ブレーキモードとなる。回生ブレーキモード
の場合、インバータ制御装置10では前記した電動機回転
周波数frからすべて周波数fSを減算してインバータ周波
数fINVを算出してゲート制御装置11に出力する。このよ
うにすることによって、誘導電動機８は誘導発電機とし
て動作しインバータ７を介して電源側に直流が出力され
る。前記第２のフイルタ、第１のフイルタ及び遮断器２
を介して架線に供給される。前述したように、同一き電
区間内に回生負荷となる力行車両が存在すれば何ら問題
なく動作するものであるが、回生電力を消費する車両が
なくなると、その分回生電流が流れなくなりフイルタコ
ンデンサ4,6の電圧を上昇させる。
タ７は回生ブレーキモードとなる。回生ブレーキモード
の場合、インバータ制御装置10では前記した電動機回転
周波数frからすべて周波数fSを減算してインバータ周波
数fINVを算出してゲート制御装置11に出力する。このよ
うにすることによって、誘導電動機８は誘導発電機とし
て動作しインバータ７を介して電源側に直流が出力され
る。前記第２のフイルタ、第１のフイルタ及び遮断器２
を介して架線に供給される。前述したように、同一き電
区間内に回生負荷となる力行車両が存在すれば何ら問題
なく動作するものであるが、回生電力を消費する車両が
なくなると、その分回生電流が流れなくなりフイルタコ
ンデンサ4,6の電圧を上昇させる。
この電圧の上昇は、ブレーキ力の減少を招くだけでな
く、インバータ７を構成するスイツチング素子を破壊す
る恐れがある。そこで、これらフイルタコンデンサ4,6
と並列に発電ブレーキ抵抗12と発電ブレーキチヨツパ14
の直列体を接続し、この発電ブレーキチヨツパ14をオン
オフすることにより回生負荷の不足分を補うようにして
いる。尚、13はフリーホイルダイオードで、発電ブレー
キチヨツパ14がオフしたときに電流を還流させるための
ものである。この主回路と類似した回路が特開平１−27
0702号公報に記載されている。
く、インバータ７を構成するスイツチング素子を破壊す
る恐れがある。そこで、これらフイルタコンデンサ4,6
と並列に発電ブレーキ抵抗12と発電ブレーキチヨツパ14
の直列体を接続し、この発電ブレーキチヨツパ14をオン
オフすることにより回生負荷の不足分を補うようにして
いる。尚、13はフリーホイルダイオードで、発電ブレー
キチヨツパ14がオフしたときに電流を還流させるための
ものである。この主回路と類似した回路が特開平１−27
0702号公報に記載されている。
フイルタコンデンサ６の両端の電圧を検出する電圧セ
ンサ15の出力はリミツタ回路20及び過電圧（OVD）検出
回路22に入力される。
ンサ15の出力はリミツタ回路20及び過電圧（OVD）検出
回路22に入力される。
リミツタ回路20は、フイルタコンデンサ電圧EFCに対
応した発電ブレーキチヨツパの通流率γ（以下、通流率
γという）がパターンとして記憶されている（記憶する
かわりに演算しても良い）。
応した発電ブレーキチヨツパの通流率γ（以下、通流率
γという）がパターンとして記憶されている（記憶する
かわりに演算しても良い）。
フイルタコンデンサ電圧EFCがセツト値C1（例えば、
平均架橋電圧が1500Vのとき、C1＝1700V）を超えると通
流率指令γ１が出力され、セツト値C3（上記同一条件で
1800V、この値であると架橋からの逆流はない）までフ
イルタコンデンサ電圧EFCに比例した通流率指令γ
１（0.1≦γ１≦0.9）が出力される。
平均架橋電圧が1500Vのとき、C1＝1700V）を超えると通
流率指令γ１が出力され、セツト値C3（上記同一条件で
1800V、この値であると架橋からの逆流はない）までフ
イルタコンデンサ電圧EFCに比例した通流率指令γ
１（0.1≦γ１≦0.9）が出力される。
過電圧検出回路22は、フイルタコンデンサ電圧EFCが
過電圧（OVD）セツト値C2（同条件で、2000V）を超える
と信号Ｓを出力する。そして、フイルタコンデンサ電圧
EFCが前出のセツト値に低下すると信号Ｓの出力を停止
する。
過電圧（OVD）セツト値C2（同条件で、2000V）を超える
と信号Ｓを出力する。そして、フイルタコンデンサ電圧
EFCが前出のセツト値に低下すると信号Ｓの出力を停止
する。
この過電圧検出回路22を設けた理由は、回生負荷がな
くなつたときのフイルタコンデンサ電圧EFCの増大はms
のオーダーであるのに対し、発電ブレーキチヨツパ14の
パルス幅の応答は遅く数十msである。この間にフイルタ
コンデンサ電圧EFCがさらに増大し素子を破壊してしま
うのを防ぐため、即チヨツパが全導通（通流率＝１）と
なるよう設けたものである。
くなつたときのフイルタコンデンサ電圧EFCの増大はms
のオーダーであるのに対し、発電ブレーキチヨツパ14の
パルス幅の応答は遅く数十msである。この間にフイルタ
コンデンサ電圧EFCがさらに増大し素子を破壊してしま
うのを防ぐため、即チヨツパが全導通（通流率＝１）と
なるよう設けたものである。
リミツ回路20から出力された通流率指令値γ１は、最
小オン、最小オフパルス幅を確保する機能を合わせ持つ
位相器24に入力され、パルス状となつた通流指令γ２が
出力される。
小オン、最小オフパルス幅を確保する機能を合わせ持つ
位相器24に入力され、パルス状となつた通流指令γ２が
出力される。
一方、過電圧検出回路22と出力Ｓは連続パルス発生器
26、ゲート停止回路６及びタイマ34に入力されている。
26、ゲート停止回路６及びタイマ34に入力されている。
連続パルス発生器26は、信号Ｓが入力されることによ
り連続パルス信号γ３を出力し、信号Ｓの消失により連
続パルス信号γ３の出力をやめる。この時、最小オン、
最小オフパルス確保のためタイミング信号tmを入力して
通流率指令γ２と同期をとる。
り連続パルス信号γ３を出力し、信号Ｓの消失により連
続パルス信号γ３の出力をやめる。この時、最小オン、
最小オフパルス確保のためタイミング信号tmを入力して
通流率指令γ２と同期をとる。
第３図にその波形を示した。tmは同期信号である。信
号Ｓが通流率指令γ３となつて出力されるのは、同期信
号fmの立ち上がり時に、信号Ｓがある場合に通流指令γ
３は立ち上がり、信号Ｓが立ち下がつても同期信号tmが
下がるまで通流率指令γ３は出力し続ける。
号Ｓが通流率指令γ３となつて出力されるのは、同期信
号fmの立ち上がり時に、信号Ｓがある場合に通流指令γ
３は立ち上がり、信号Ｓが立ち下がつても同期信号tmが
下がるまで通流率指令γ３は出力し続ける。
信号Ｓを入力したゲート停止回路32はの出力は、ゲー
ト制御装置11に入力され、インバータ７のゲート信号Ｓ
が存在する期間中オフする。例えば、ゲート制御装置11
の出力とゲート停止回路32の出力アンドをとつてインバ
ータ７に入力することによりゲートは停止する（但し、
この場合、ゲート停止回路32の出力は、信号Ｓがあると
きOFF,信号ＳがないときONパルスを出力する）。この場
合、最小オンパルスが確保できない場合があるので、特
開昭59−63983号公報記載の技術を応用して、ON直後の
素子のみ遅れて消弧させる必要がある。
ト制御装置11に入力され、インバータ７のゲート信号Ｓ
が存在する期間中オフする。例えば、ゲート制御装置11
の出力とゲート停止回路32の出力アンドをとつてインバ
ータ７に入力することによりゲートは停止する（但し、
この場合、ゲート停止回路32の出力は、信号Ｓがあると
きOFF,信号ＳがないときONパルスを出力する）。この場
合、最小オンパルスが確保できない場合があるので、特
開昭59−63983号公報記載の技術を応用して、ON直後の
素子のみ遅れて消弧させる必要がある。
また、信号Ｓを入力したタイマ34は、信号Ｓの立ち上
がりから時間をカウントしはじめ、信号Ｓの立ち下がり
でリセツトする。もし、一定時間内（例えば、２μｓ）
にリセツトされなかつた場合、つまり、信号Ｓがなくな
らなかつた場合、タイマ34は遮断器２のオフ信号及び図
示しない空気ブレーキ投入指令を出力する。
がりから時間をカウントしはじめ、信号Ｓの立ち下がり
でリセツトする。もし、一定時間内（例えば、２μｓ）
にリセツトされなかつた場合、つまり、信号Ｓがなくな
らなかつた場合、タイマ34は遮断器２のオフ信号及び図
示しない空気ブレーキ投入指令を出力する。
通流率指令γ2,γ３を入力しオア回路30は、両者のオ
ア条件をとつて得られる通流率指令γ４を出力し、発電
ブレーキチヨツパ14に入力される。
ア条件をとつて得られる通流率指令γ４を出力し、発電
ブレーキチヨツパ14に入力される。
発電ブレーキチヨツパ14はフイルタコンデンサ電圧EF
Cが設定値C1未満の場合は全オフ、設定値C1以上のC3以
下の場合、フイルタコンデンサ電圧EFCが一定となるよ
う動作し、設定値C2以上では全オンとなる。
Cが設定値C1未満の場合は全オフ、設定値C1以上のC3以
下の場合、フイルタコンデンサ電圧EFCが一定となるよ
う動作し、設定値C2以上では全オンとなる。
過電圧検出の設定値をC2とし逆に解除をC3としたの
は、発電ブレーキチヨツパ14を全導通させた後ただちに
チヨツピングモードに移行するのを防ぎ、十分に電圧が
低下したことを確認するためで、この設定値C3の値は設
定値C1と等しくても良い。但し、この場合は、無ブレー
キ期間が長くなるという欠点がある。設定値C3が設定値
C1より小さいと、電源から電流逆流等の問題が生じ好ま
しくない。
は、発電ブレーキチヨツパ14を全導通させた後ただちに
チヨツピングモードに移行するのを防ぎ、十分に電圧が
低下したことを確認するためで、この設定値C3の値は設
定値C1と等しくても良い。但し、この場合は、無ブレー
キ期間が長くなるという欠点がある。設定値C3が設定値
C1より小さいと、電源から電流逆流等の問題が生じ好ま
しくない。
次に第２図を用いて本発明のフローを説明する。
ステツプ1000において、ブレーキ指令の有無が確認さ
れ、“あり”の場合ステツプ1100に移行する。ステツプ
1100ではフイルタコンデンサ電圧EFCと設定値C1とを比
較し、EFC≧C1となつた場合にステツプ1200において発
電ブレーキチヨツパ14にチヨツピング動作を開始させ
る。尚、ステツプ1100において、EFC＜C1の場合は、再
びステツプ1000に戻るループになつているが、このルー
プを巡回している間は充分回生負荷が存在しているもの
である。
れ、“あり”の場合ステツプ1100に移行する。ステツプ
1100ではフイルタコンデンサ電圧EFCと設定値C1とを比
較し、EFC≧C1となつた場合にステツプ1200において発
電ブレーキチヨツパ14にチヨツピング動作を開始させ
る。尚、ステツプ1100において、EFC＜C1の場合は、再
びステツプ1000に戻るループになつているが、このルー
プを巡回している間は充分回生負荷が存在しているもの
である。
ステツプ1300では通流率演算を行つており、フイルタ
コンデンサ電圧EFCに比例した通流率指令γ１を出力す
る。ステツプ1400では、フイルタコンデンサ電圧EFCと
設定値C2とが比較され過電圧（OVD）状態であるか否か
が判定される。“NO"の場合は、再びステツプ1000に戻
り、ブレーキ指令の有無を確認してから通流率指令の演
算が行われる。“YES"の場合は、最小オン、最小オフパ
ルスを確保するため、ステツプ1500にて基準パルス（そ
の時出力している通流率でのパルス）と同期をとつて発
電ブレーキチヨツパ14をオン状態とする。ステツプ1600
でEFC≧C2の期間を測定し（カウントし）もし超過した
場合、ステツプ2000にて、遮断器２をオフとすると同時
に空気ブレーキを投入する。
コンデンサ電圧EFCに比例した通流率指令γ１を出力す
る。ステツプ1400では、フイルタコンデンサ電圧EFCと
設定値C2とが比較され過電圧（OVD）状態であるか否か
が判定される。“NO"の場合は、再びステツプ1000に戻
り、ブレーキ指令の有無を確認してから通流率指令の演
算が行われる。“YES"の場合は、最小オン、最小オフパ
ルスを確保するため、ステツプ1500にて基準パルス（そ
の時出力している通流率でのパルス）と同期をとつて発
電ブレーキチヨツパ14をオン状態とする。ステツプ1600
でEFC≧C2の期間を測定し（カウントし）もし超過した
場合、ステツプ2000にて、遮断器２をオフとすると同時
に空気ブレーキを投入する。
ステツプ1700でEFC≧C3の場合はステツプ1600に戻っ
てカウントする。EFC＜C3の場合はステツプ1800に移行
し、ステツプ1500と同様の理由で同期をとつて、フイル
タコンデンサ電圧EFCに比例したパルス幅でのチヨツピ
ングを再開する。ステツプ1900でEFC＜C1であるか否か
を確認して、“YES"であれば回生負荷が復活したとし
て、発電ブレーキ制御を終了する。また、“NO"であれ
ばステツプ1000に戻り引き続き発電ブレーキ制御を行
う。
てカウントする。EFC＜C3の場合はステツプ1800に移行
し、ステツプ1500と同様の理由で同期をとつて、フイル
タコンデンサ電圧EFCに比例したパルス幅でのチヨツピ
ングを再開する。ステツプ1900でEFC＜C1であるか否か
を確認して、“YES"であれば回生負荷が復活したとし
て、発電ブレーキ制御を終了する。また、“NO"であれ
ばステツプ1000に戻り引き続き発電ブレーキ制御を行
う。
以上の実施例ではソフトウエアで構成する場合を示し
たが、過電圧検出回路22をハードウエア構成としても良
い。この場合は、信号Ｓを割込信号として扱うことによ
り第４図のフローチヤートが成立する。このように構成
すれば、一刻を争う過電圧処理を早くすることができ
る。
たが、過電圧検出回路22をハードウエア構成としても良
い。この場合は、信号Ｓを割込信号として扱うことによ
り第４図のフローチヤートが成立する。このように構成
すれば、一刻を争う過電圧処理を早くすることができ
る。
次に本発明の動作波形を第４図を用いて説明する。
横軸は時間軸、縦軸は（ａ）はフイルタコンデンサ電
圧、（ｂ）は架橋への回生電流、（ｃ）は発電ブレーキ
抵抗電流、（ｄ）は発電ブレーキチヨツパ通流指令信号
である。
圧、（ｂ）は架橋への回生電流、（ｃ）は発電ブレーキ
抵抗電流、（ｄ）は発電ブレーキチヨツパ通流指令信号
である。
時刻t1以前では、回生負荷が存在し電気車の運転台か
らのブレーキ指令に基づくトルクを電気車は出力してい
る。時刻t1になる直前に回生負荷が減少し始め、時刻t1
でフイルタコンデンサ電圧EFCが設定値C1に達し、所定
のトルクが得られなくなると、発電ブレーキチヨツパ14
がチヨツピング動作を開始する。発電ブレーキチヨツパ
14は、その時点のフイルタコンデンサ電圧を保持するよ
う通流率γが調整される。さらに、回生負荷がなくなり
フイルタコンデンサ電圧が上昇すると、その上昇に比例
した通流率で発電ブレーキチヨツパが動作するが、時刻
t2で回生負荷が殆どなくなると、フイルタコンデンサ電
圧EFCは設定値C2に達し、この時点で発電ブレーキチヨ
ツパの通流率１（全導通）とし、同時にインバータの動
作を停止させる。電源がなくなり発電ブレーキチヨツパ
14を全導通させるためのフイルタコンデンサ電圧EFCは
減少し時刻t3で設定値C3に達する。この時点から発電ブ
レーキチヨツパ14がチヨツピングを開始すると共に、イ
ンバータ７もブレーキ指令どおりのトルクを出力するよ
う制御される。
らのブレーキ指令に基づくトルクを電気車は出力してい
る。時刻t1になる直前に回生負荷が減少し始め、時刻t1
でフイルタコンデンサ電圧EFCが設定値C1に達し、所定
のトルクが得られなくなると、発電ブレーキチヨツパ14
がチヨツピング動作を開始する。発電ブレーキチヨツパ
14は、その時点のフイルタコンデンサ電圧を保持するよ
う通流率γが調整される。さらに、回生負荷がなくなり
フイルタコンデンサ電圧が上昇すると、その上昇に比例
した通流率で発電ブレーキチヨツパが動作するが、時刻
t2で回生負荷が殆どなくなると、フイルタコンデンサ電
圧EFCは設定値C2に達し、この時点で発電ブレーキチヨ
ツパの通流率１（全導通）とし、同時にインバータの動
作を停止させる。電源がなくなり発電ブレーキチヨツパ
14を全導通させるためのフイルタコンデンサ電圧EFCは
減少し時刻t3で設定値C3に達する。この時点から発電ブ
レーキチヨツパ14がチヨツピングを開始すると共に、イ
ンバータ７もブレーキ指令どおりのトルクを出力するよ
う制御される。
本図では、フイルタコンデンサ電圧EFCが設定値C3に
達した時刻に回生負荷が立ち上がり回生電流が増加して
いるが、本実施例では回生負荷の有無に拘わらず、フイ
ルタコンデンサ電圧EFCが設定値C3に低下した時点で、
インバータ７を動作させ、発電ブレーキチヨツパ14をチ
ヨツピングさせる。回生負荷が増加してくると、回生電
流が増えフイルタコンデンサ電圧EFCが減少する。この
減少に伴つて、発電ブレーキチヨツパ14の通流率が減少
する。そして、フイルタコンデンサ電圧EFCが設定値C1
に達したことにより回生負荷が十分に存在するとして、
発電ブレーキ制御をやめる。
達した時刻に回生負荷が立ち上がり回生電流が増加して
いるが、本実施例では回生負荷の有無に拘わらず、フイ
ルタコンデンサ電圧EFCが設定値C3に低下した時点で、
インバータ７を動作させ、発電ブレーキチヨツパ14をチ
ヨツピングさせる。回生負荷が増加してくると、回生電
流が増えフイルタコンデンサ電圧EFCが減少する。この
減少に伴つて、発電ブレーキチヨツパ14の通流率が減少
する。そして、フイルタコンデンサ電圧EFCが設定値C1
に達したことにより回生負荷が十分に存在するとして、
発電ブレーキ制御をやめる。
再び、回生負荷がなくなつら、同様の発電ブレーキ制
御及び過電圧制御を実行する。
御及び過電圧制御を実行する。
本実施例によれば、回生失効の際にもインバータはブ
レーキノツチできまる所定のトルクを得るための電流を
流すことができ、過電圧時にも不要な空気ブレーキを掛
けることなしにすみやかに過電圧を抑制し、回生負荷回
復時にも回復直後から電気ブレーキ（回生＋発電）を立
ち上げることができる。また、回生失効しても遮断器の
動作を極力抑えているので機械系の寿命を延ばす効果が
ある。
レーキノツチできまる所定のトルクを得るための電流を
流すことができ、過電圧時にも不要な空気ブレーキを掛
けることなしにすみやかに過電圧を抑制し、回生負荷回
復時にも回復直後から電気ブレーキ（回生＋発電）を立
ち上げることができる。また、回生失効しても遮断器の
動作を極力抑えているので機械系の寿命を延ばす効果が
ある。
上記実施例では、連続パルス発生器26の出力を移相器
24からのタイミング信号tmを用いて通流率指令γ２と同
期をとつていた。この回路であると、十分最小オン・オ
フパルスが確保されているのに次の同期タイミングまで
「待たねばならない。そこで、同期をとらずに最小オン
・オフパルスを確保する実施例を第５図及び第６図を用
いて説明する。
24からのタイミング信号tmを用いて通流率指令γ２と同
期をとつていた。この回路であると、十分最小オン・オ
フパルスが確保されているのに次の同期タイミングまで
「待たねばならない。そこで、同期をとらずに最小オン
・オフパルスを確保する実施例を第５図及び第６図を用
いて説明する。
リミツタ回路20の出力である通流率指令γ１及び過電
圧検出回路22の出力である信号Ｓを受けて、パルスを出
力する移相器25、連続パルス発生器27の夫々の出力γ2,
γ３はオア回路40に入力され信号ｂが出力される。アン
ド回路41は信号b,eを入力し信号ｃを出力する。ワンシ
ヨツト回路42は、信号Ｃの立ち上がりで動作し、発電ブ
レーキチヨツパ14の最小オン時間を確保するワンシヨツ
トパルスｄを出力する。オア回路43では、信号c,dのオ
アがとられ、連流率指令γ４が出力され。また、ノツト
回路44は通流率指令γ４を入力し、パルスを反転した
後、ワンシヨツト回路45に入力する。ワンシヨツト回路
45は、通流率指令γ４のパルスの立ち下がりで動作し、
発電ブレーキチヨツパの最小オフ時間を確保するワンシ
ヨツトパルスを出力し、ノツト回路46を介して、アンド
回路41に入力する。
圧検出回路22の出力である信号Ｓを受けて、パルスを出
力する移相器25、連続パルス発生器27の夫々の出力γ2,
γ３はオア回路40に入力され信号ｂが出力される。アン
ド回路41は信号b,eを入力し信号ｃを出力する。ワンシ
ヨツト回路42は、信号Ｃの立ち上がりで動作し、発電ブ
レーキチヨツパ14の最小オン時間を確保するワンシヨツ
トパルスｄを出力する。オア回路43では、信号c,dのオ
アがとられ、連流率指令γ４が出力され。また、ノツト
回路44は通流率指令γ４を入力し、パルスを反転した
後、ワンシヨツト回路45に入力する。ワンシヨツト回路
45は、通流率指令γ４のパルスの立ち下がりで動作し、
発電ブレーキチヨツパの最小オフ時間を確保するワンシ
ヨツトパルスを出力し、ノツト回路46を介して、アンド
回路41に入力する。
この各部の波形を第６図に示した。
通流率信号γ2,γ３の本来の出力は６の波形である
が、これでは素子の最小オン・オフ時間が確保されない
場合がある。（最小オン以下はＨ、最小オフ以下はＪの
パルス）。出力である通流率指令γ４の波形の対応した
パルスI,Hは夫々量小オン，オフ時間を確保しているこ
とが分かる。
が、これでは素子の最小オン・オフ時間が確保されない
場合がある。（最小オン以下はＨ、最小オフ以下はＪの
パルス）。出力である通流率指令γ４の波形の対応した
パルスI,Hは夫々量小オン，オフ時間を確保しているこ
とが分かる。
本実施例によれば、通流率指令γ2,γ３は互いに独立
して動作するので、確実に信号Ｓを発電ブレーキチヨツ
パに伝達できるという効果がある。
して動作するので、確実に信号Ｓを発電ブレーキチヨツ
パに伝達できるという効果がある。
ところで、上記実施例では電動機を誘導電動機、その
制御装置をインバータとして記載したが、これに限らず
電力回生可能な制御装置、例えば、チヨツパによる直流
電動機制御装置等、であつても同様の効果を得ることが
できる。
制御装置をインバータとして記載したが、これに限らず
電力回生可能な制御装置、例えば、チヨツパによる直流
電動機制御装置等、であつても同様の効果を得ることが
できる。
また、上記実施例では、架線を直流としたが、交流を
コンバータにより直流に変換して直流電源とする構成で
も同様な効果がある。
コンバータにより直流に変換して直流電源とする構成で
も同様な効果がある。
さらに、上記実施例ではフイルタを２つ用意したが、
単に制御系の安定化のためだけであり、当然に１フイル
タでも達成される。
単に制御系の安定化のためだけであり、当然に１フイル
タでも達成される。
本発明によれば、電気ブレーキ時に、回生失効さらに
過電圧に至つた場合でも、遮断器を開いたり空気ブレー
キを掛けたりすることなしに、可逆的に電気ブレーキ、
さらには回生ブレーキに移行することができるので、従
来であれば断念せざるを得なかった過電圧後の回生制動
領域を最大限に拡大することができるという効果があ
る。
過電圧に至つた場合でも、遮断器を開いたり空気ブレー
キを掛けたりすることなしに、可逆的に電気ブレーキ、
さらには回生ブレーキに移行することができるので、従
来であれば断念せざるを得なかった過電圧後の回生制動
領域を最大限に拡大することができるという効果があ
る。
また、それに付随して、トルク変動の抑制及びブレー
キシユー、遮断器等の機械系の寿命を延ばす効果があ
る。
キシユー、遮断器等の機械系の寿命を延ばす効果があ
る。
第１図は本発明の一実施例を示す主回路及びブロツク
図、第２図はフローチヤートを示す図、第３図は同期手
段の波形図、第４図は各部の電圧，電流，通流率の波形
を示す図、第５図は、本発明の他の実施例を示す図、第
６図はその波形を示す図である。 14……発電ブレーキチヨツパ、15……電圧検出器、 20……リミツタ回路、22……過電圧検出回路。
図、第２図はフローチヤートを示す図、第３図は同期手
段の波形図、第４図は各部の電圧，電流，通流率の波形
を示す図、第５図は、本発明の他の実施例を示す図、第
６図はその波形を示す図である。 14……発電ブレーキチヨツパ、15……電圧検出器、 20……リミツタ回路、22……過電圧検出回路。
Claims (3)
- 【請求項１】電気車を駆動する電動機と、この電動機を
制御する電動機制御装置と、この電動機制御装置と直流
電源との間に接続されたフィルタコンデンサと、このフ
ィルタコンデンサに並列接続された発電ブレーキ抵抗及
び発電ブレーキチョッパの直列体と、前記フィルタコン
デンサの電圧を検出する手段とを備えた電気車制御装置
において、 電気ブレーキ時、前記発電ブレーキチョッパを前記電圧
検出値の大きさに対応して停止制御、チョッピング制御
及び全導通制御する制御手段と、前記全導通制御動作
時、前記電動機制御装置の動作を停止させる手段を備え
たことを特徴とする電気車制御装置。 - 【請求項２】電気車を駆動する電動機と、この電動機を
制御する電動機制御載置と、この電動機制御装置と直流
電源との間に接続されたフィルタコンデンサと、このフ
ィルタコンデンサに並列接続された発電ブレーキ抵抗及
び発電ブレーキチョッパの直列体と、前記フィルタコン
デンサの電圧を検出する手段とを備えた電気車制御装置
において、 電気ブレーキ時、前記発電ブレーキチョッパを、前記電
圧検出値が前記直流電源の平均電圧より高い第１の設定
値以上の場合にチョッピング制御し、前記電圧検出値が
前記第１の設定値より大きい第２の設定値以上の場合に
全導通制御し、この全導通制御後、前記電圧検出値が前
記第１の設定値以上前記第２の設定値より小さい第３の
設定値以下に低下した場合にチョッピング制御する手段
を備えたことを特徴とする電気車制御装置。 - 【請求項３】電気車を駆動する誘導電動機と、この誘導
電動機を制御するインバータと、このインバータと直流
電源との間に接続されたフィルタコンデンサと、このフ
ィルタコンデンサに並列接続された発電ブレーキ抵抗及
び発電ブレーキチョッパの直列体と、前記フィルタコン
デンサの電圧を検出する手段とを備えた電気車制御装置
において、 前記電圧検出値が前記直流電源の平均電圧より高い第１
の設定値以上の場合に前記発電ブレーキチョッパの通流
率指令を作成する手段と、前記電圧検出値が前記第１の
設定値より大きい第２の設定値以上になった時点から前
記電圧検出値が前記第１の設定値以上前記第２の設定値
より小さい第３の設定値になるまでの間、前記発電ブレ
ーキチョッパを全導通させる指令を作成する手段と、こ
の全導通指令が出力されている期間中、前記インバータ
の動作を停止させる手段と、前記全導通指令が出力され
ている期間が設定値以上になった場合、前記直流電源へ
の電力供給を遮断し、前記電気車の空気ブレーキを動作
させる手段を備えたことを特徴とする電気車制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2322879A JP2680186B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 電気車制御装置 |
| DE1991617003 DE69117003T2 (de) | 1990-11-28 | 1991-11-26 | Regelvorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug |
| EP19910120179 EP0488163B1 (en) | 1990-11-28 | 1991-11-26 | Electric vehicle control apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2322879A JP2680186B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 電気車制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04197003A JPH04197003A (ja) | 1992-07-16 |
| JP2680186B2 true JP2680186B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=18148636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2322879A Expired - Lifetime JP2680186B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 電気車制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0488163B1 (ja) |
| JP (1) | JP2680186B2 (ja) |
| DE (1) | DE69117003T2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5366280A (en) * | 1994-02-14 | 1994-11-22 | General Motors Corporation | Method of adaptively homing brake actuators |
| US5423600A (en) * | 1994-02-14 | 1995-06-13 | General Motors Corporation | Brake system with brake gain shifting |
| US5539641A (en) * | 1994-02-14 | 1996-07-23 | General Motors Corporation | Brake control system method and apparatus |
| US5366281A (en) * | 1994-02-14 | 1994-11-22 | General Motors Corporation | Method of initializing a brake actuator |
| US5362135A (en) * | 1994-02-14 | 1994-11-08 | General Motors Corporation | Brake system with adaptive offset compensation |
| FR2746062B1 (fr) * | 1996-03-12 | 1998-06-05 | Vehicule a moteur electrique synchrone | |
| JP3955286B2 (ja) | 2003-04-03 | 2007-08-08 | 松下電器産業株式会社 | モータ駆動用インバータ制御装置および空気調和機 |
| DE10330284A1 (de) * | 2003-07-04 | 2005-02-03 | Siemens Ag | Überspannungsbegrenzer für einen Traktionsstromrichter |
| JP2010154607A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電気車の非常ブレーキ制御方法 |
| WO2011074045A1 (ja) * | 2009-12-18 | 2011-06-23 | 三菱電機株式会社 | 電気車の駆動制御装置 |
| CN103754117B (zh) * | 2014-01-16 | 2016-08-17 | 北京智行鸿远汽车技术有限公司 | 一种纯电动汽车气压制动系统变频器dcac控制方法 |
| US9975433B2 (en) | 2014-08-25 | 2018-05-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric vehicle controller |
| CN104723887B (zh) * | 2015-03-16 | 2017-01-04 | 王玮 | 拖挂车的辅助刹车装置及拖挂车 |
| DE102019205400A1 (de) * | 2019-04-15 | 2020-10-15 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Verfahren zur Steuerung eines Schalters, Anordnung, Bremssystem, Kraftfahrzeug und Speichermedium |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58116002A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-11 | Toshiba Corp | 電気車制御装置およびその制御方法 |
| JPS58154304A (ja) * | 1982-03-05 | 1983-09-13 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車の制動制御装置 |
| JPS61116906A (ja) * | 1984-11-08 | 1986-06-04 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車制御装置 |
| JPS61180502A (ja) * | 1985-02-05 | 1986-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車制御装置 |
| JPS6271404A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-04-02 | Toshiba Corp | 電気車用過電圧保護装置 |
| JPS62247701A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車の制動制御装置 |
| JPS63277402A (ja) * | 1987-05-07 | 1988-11-15 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車制御装置 |
| JPH01270702A (ja) * | 1988-04-20 | 1989-10-30 | Hitachi Ltd | 電気車制御装置 |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP2322879A patent/JP2680186B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-11-26 EP EP19910120179 patent/EP0488163B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-11-26 DE DE1991617003 patent/DE69117003T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04197003A (ja) | 1992-07-16 |
| DE69117003D1 (de) | 1996-03-21 |
| DE69117003T2 (de) | 1996-06-20 |
| EP0488163B1 (en) | 1996-02-07 |
| EP0488163A2 (en) | 1992-06-03 |
| EP0488163A3 (en) | 1992-10-28 |
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