JPH01308102A - 発電ブレーキ制御装置 - 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、直流饋電て動作するチョッパやＶＶＶＦイ
ンバータにおいてフィルタコンデンサと並列に接続され
た発電ブレーキ制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は１例えば特公昭４７−２６９８号公報にその基
本的動作が示されている従来の発電ブレーキＩＩＩ御装
置を示ず図である。図において、（１）は直流架線、（
２）はパンタグラフ、（３）はパンタグラフ（２）と接
続され、主回路をオン／オフするスイッチ、（４）はこ
のスイッチ（３）と直列に接続されるフィルクリアク１
〜ル、（５）はフィルタコンデンサで、その一端がフィ
ルタリアクトル（４）と接続されると共にその他端か接
地されている。（７）は発電ブレーキチョッパで、その
一端が発電ブレ！抵抗器（６）を介してフィルタリアク
トル（４）と接続される共にその他端が接地され１発電
ブレーキ抵抗器（６）に流れる電流を制御する。（８）
はチョッパあるいはＶＶＶＦインバータによって制御さ
れる主電動機回路で、その一端がフィルタリアクトル（
４）と直列に接続されると共にその他端が接地されてい
る。（９）はフィルタコンデンサ（５）の両端間に接続
され、フィルタコンデンサ（５）の電圧を検出するフィ
ルタコンデンサ電圧検出器。

（１１）は電圧レギュレータで、その一方の入力側がフ
ィルタコンデンサ電圧検出器（９）の出力値と。

その他方の入力側が予め定められた電圧設定値（１０）
とそれぞれ接続され、フィルタコンデンサ（５）の電圧
を電圧設定値（１０）となるように調整する。

（１２）はパルス変換回路で、その入力側が電圧レギュ
レータ（１１）と接続されると共にその出力側が発電ブ
レーキチョッパ（７）と接続され、電圧レギュレータ（
１１）の出力を９発電ブレーキチョッパ（７）のための
オン／オフパルスに変換する。

第４図は従来の他の発電ブレーキ制御装置を示す図であ
る。図において、（１）〜（１２）は第３図の従来のも
のと同様である。（１３）は架線電流検出器で、主電動
機回路（８）の他端とグランド間に接続され、その出力
側が電圧レギュレータ（１１）の第３の入力側と接続さ
れている。

従来の発電ブレーキ制御装置は上記のように構成され１
発電ブレーキチョッパ（７）は、直流架線（１）に接続
される回生負荷（図示せず）が、主電動機回路（８）か
ら回生される電流を吸収するに十分でなくなると、フィ
ルタコンデンサ（５）の電圧が上昇するので予め定めら
れた電圧設定値（１０）以上になると動作を開始して、
直流架線（１）に接続される回生負荷の不足分を補うよ
うに動作する。

具体的には、電圧レギュレータ（１１）が、フィルタコ
ンデンサ電圧検出器（９）からの出力と電圧設定値（１
０）とを比較してフィルタコンデンサ（５）の電圧が、
増大すると出力を増大するように働き。

パルス変換回路く１２）から出力される発電ブレーキチ
ョッパ（７）の通流率を増大させることによって１発電
ブレーキ抵抗器（６）に流れる電流を増加させてフィル
タコンデンサ（５）の電圧を下げるように働くのでフィ
ルタコンデンサ（５）の電圧は。

所定の電圧設定値（１０）に保たれることになる。

−旦９発電ブレーキチョッパ（７）が動作した後。

直流架線（１）の回生負荷が十分な星に復帰すると。

主電動機回路（８）から回生される電流は、直流架線（
１）の回生負荷へ流れ始めるので、電圧レギュレータ（
１１）は、フィルタコンデンサ（５）の電圧を電圧設定
値（１０）に保とうとして発電ブレーキチョッパ（７）
の通流率をしぼるように働き、最後には通流率は最小と
なる。発電ブレーキチョッパ（７）は、最小通流率を検
知すると回生負荷が十分にあるとみなしてその動作を停
止する。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の発電ブレーキ制御装置では２発電ブ
レーキチョッパ（７）の逆流率は電圧レギュレータ（１
１）のみにより制御されていたので。

−列車内に複数ユニットの制御装置がある場合は。

個々の制御装置でフィルタコンデンサ電圧検出器（９）
や電圧レギュレータ（１１）の特性にバラツキがあり、
他ユニットからの回生電流が流れ込んで。

発電ブレーキ抵抗器（６）が過負荷で動作する不具合が
あった。これを解決するために第４図に示すように架線
電流検出器（１３）を追設して１回生ブレーキ制御中に
カ行方向の架線電流が流れるとその値を、電圧レギュレ
ータ（１１）に所定の電圧設定値（１０）に加算する形
で入力して、フィルタコンデンサ（５）の電圧を上昇さ
せ他ユニットからの回生電流の流れ込みを防止するよう
にしているが。

この場合新たに極性判別の可能な電流検出器を追設する
必要があり、装置の大形化やコストの上昇を伴うという
問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、新たな機器を追設することなく他ユニットからの
回生電流の流れ込みを防止できる発電ブレーキ制御装置
を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る発電ブレーキ制御装置は１発電ブレーキ
抵抗器と、この発電ブレーキ抵抗器に流れる電流を制御
する発電ブレーキチョッパと。

この発電ブレーキチョッパと前記発電抵抗器との直列体
と並列に接続されるフィルタコンテンザと。

このフィルタコンデンザの両端間に接続されるチョッパ
またはＶＶＶＦインバータにより制御される主電動機回
路とを有する電気車制御装置において。

前記主電動機回路から回生される電流を主電動機電流と
、電機子チョッパの通流率または前記インバータの変調
率とから回生電流を求める回生電流演算回路と、この回
生電流演算回路の出力を前記発電ブレーキ抵抗器に流れ
る電流が超過した時。

その超過分に比例した量を出力するりミッタ回路と、こ
のリミッタ回路の出力を所定の電圧設定値に加算する加
算回路と、この加算回路の出力を電圧設定値として動作
し、前記発電ブレーキチョッパの通流率を制御する電圧
レギュレータとを備えたものである。

［作用］ この発明においては、リミッタ回路は他ユニットからの
回生電流の流れ込みにより発電ブレーキ抵抗器に流れる
電流が、計算により求められた主電動機回路からの回生
電流を越えると越えた量に比例した量を電圧レギュレー
タの電圧設定値に加算する形で動作して、フィルタコン
テンザ電圧を他ユニットからの回生電流の流れ込みか無
くなるまで」１昇させる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例による発電ブレーキ制御装
置を示すブロック図である。図において、（１）〜（１
２）は従来のものと同様である。（１３）はフィルタリ
アクトル（４）と直列に接続されるフライホイールダイ
オード、（１４）は電機子チョッパで、その一端がフラ
イホイールダイオード（１３）のアノードと接続される
と共にその他端は接地されている。（］５）はフライホ
イールダイオ−Ｆ（１Ｂ）と直列に接続される平滑リア
クトル、（１６）は平滑リアクＩ・ル（１５）と直列に
接続される電機子巻線、（１７）は電機子巻線（１６）
と直列に接続される界磁巻線で、電機子巻線（１６）と
界磁巻線（］７）とて直流直巻電動機を構成する。（１
８）は電機子電流検出器である。なお、破線で囲んだ。

フライホイールダイオード（１３）、電機子チョッパ（
１４，）、平滑リアクトル（１５）、電機子巻線（１６
）、界磁巻線（１７）、電機子電流検出器（１８）で主
電動機回路（８Ａ）を構成する。（２０）は電流レギュ
レータで、その一方の入力側が電機子電流検出器（１８
）と、その他方の入力側が電機子電流設定値（１つ）と
それぞれ接続されている。（２１）はパルス変換回路で
、その入力側が電流レギュレータ（２０）と、その出力
側が電機子チョッパ（１４）とそれぞれ接続され、電流
レギュレータ（２０）の出力を電機子チョッパ（１４）
のためのオン／オフパルスに変換する。（２２）は回生
電流演算回路で。

その一方の入力側が電機子電流検出器（１８）と。

その他方の入力側が電流レギュレータ（２０）とそれぞ
れ接続され、電機子電流検出器く１８）の出力と、電流
レギュレータ（２０）の出力（電機子チョッパ（］４）
の通流率に相当する）とから回生電流を計算する。（２
３）はリミッタ回路で、その一方の入力側が発電ブレー
キ抵抗電流検出器〈２４）と。

その他方の入力側が回生電流演算回路く２２）とそれぞ
れ接続され２回生電流計算値と発電ブレーキ抵抗電流検
出器（２４）からの出力とを比較して。

発電ブレーキ抵抗電流が回生電流計算値を越えたときに
越えた量に比例した出力を出す。（２５）は加算回路で
、その一方の入力側が所定の電圧設定値（１０）と、そ
の他方の入力側がリミッタ回路（２３）とそれぞれ接続
され、電圧設定値（１０）とリミッタ回路（２３）の出
力とを加算する。

」−記のように構成された発電フレ−キ制御装置におい
て、電機子電流は、電流レギュレータ（２０）により電
流設定値（１９）に制御される。第１図に示すチョッパ
回路においては、電機子電流検出器（１８）の電流検出
値を１つ、電機子チョッパ（１４）の通流率をγとすれ
ば、主電動機回路（８Ａ）から回生される回生電流■５
は次式て表される。

Ｉ　、−Ｉ　、、（］−γ） したがって４発電ブレーキ抵抗器（６）に流れる電流が
この回生電流■８を越えた場合に自ユニットの主電動機
回路（８Ａ）からの回生電流以外に他ユニッＩ・の主電
動撤回ｉｌ！８（図示せず）からの回生電流が流入して
いることになる。

回生電流演算回路（２２）は、電機子チョッパ（１４）
の通流率γと電機子電流検出器（１８）の電流検出値１
．を用いて上式に従って回生電流■６を演算する。

リミッタ回路（２３）は、この回生電流演算値と発電ブ
レーキ抵抗電流検出器（２４）で検出される発電ブレー
キ抵抗電流Ｉ８を比較し。

Ｉ　、＞　Ｉ　。

の場合には、その偏差（Ｉ　Ｂ−Ｉ　、＞に比例した量
を加算回路（２５）に出力する。加算回路（２５）は。

所定の電圧設定値（１０）とリミッタ回路（２３）の出
力とを加算する。その出力は、補正された電圧設定値と
して電圧レギュレータ（１１）に入力されるので、フィ
ルタコンデンサ（５）の電圧は、リミッタ回路（２３）
からの出力に相当する分たけ高く制御されることになり
、１．舛１．となって結果的に他ユニットからの回生電
流の流入を防ぐよう作用することになる。

なお、上記実施例では主電動機回路がチョッパにより制
御される直流電動機の場合について示したが、ＶＶＶＦ
インバータにより制御される誘導電動機の場合について
の実施例を第４図に示す。

図において、第１図と同一符号を付けたものは。

第１図と同一のものを示す。（２６）はトランジスタま
たはＧＴＯなどをスイッチング素子として使用した三相
電圧形ＶＶＶＦインバータ、（２７）は三相電圧形ＶＶ
ＶＦインバータ（２６）により駆動される三相誘導電動
機、　（２８＞、（２９＞、（３０）は各相の相電流を
検出する電流検出器、（３１）は実効電流演算回路で、
その入力側が各相電流検出器（２８）、（２９＞、（３
０）と接続される。（３２）はパルス幅変調（ＰＷＭ）
制御における変調率に相当する信号である。

電動機電圧を■３．電動機実効電流を■、、フィルタコ
ンデンザ電圧をＥＣ１力率をｃｏｓφ、変調率をＡとす
れば回生電流１．、は次のように求めることができる。

Ｌ二　（ＪＴｘＶ、ｘＬｘｃｏｓφ）／Ｅ。

・　（Ｊ？Ｔｘ（Ｋｘ八へＥｏ）×１．ｘｃｏｓφ　）
／ＥＣ二に１×＾Ｘｌ１ｌ ここで、　Ｋ　、　＝ＪＮｘＫｘｃｏｓφ、にはＰ’Ｗ
Ｍ制御の各パルスモードにおける定数である６ （３３）は電動機実効電流と変調率信号とから上式に基
づいて回生電流を計算する回生電流演算回路である。

リミッタ回路（２３）以降は、第１図に示すチョッパ回
路の実施例と全く同一であるので説明は省略する。

第１図、第２図のいずれの実施例においても。

電動機電流検出器（１８）、　（２８）、（２９）、（
３０）は電動機電流の制御のためのフィードバック信号
を得るために備えられているし２発電ブレーキ電流検出
器（２４）も１発電ブレーキチョッパ（７）の誤動作モ
ニタ用に備えられているので、特に器具を追設すること
なく簡単な電子演算回路て他ユニットからの電流の流れ
込み防止の機能を実現することができる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり１発電プレーキ抵抗器と
、この発電ブレーキ抵抗器に流れる電流を制御する発電
ブレーキチョッパと、この発電ブレーキチョッパと前記
発電抵抗器との直列体と並列に接続されるフィルタコン
デンサと、このフィルタコンデンサの両端間に接続され
るチョッパまたはＶＶＶＦインバータにより制御される
主電動機回路とを有する電気車制御装置において、前記
主電動機回路から回生される電流を主電動機電流と、電
機子チョッパの通流率または前記インバータの変調率と
から回生電流を求める回生電流演算回路と、この回生電
流演算回路の出力を前記発電ブレーキ抵抗器に流れる電
流が超過した時、その超過分に比例した量を出力するリ
ミッタ回路と。

このリミッタ回路の出力を所定の電圧設定値に加算する
加算回路と、この加算回路の出力を電圧設定値として動
作し、前記発電ブレーキチョッパの通流率を制御する電
圧レギュレータとを備えているので、既設の電流検出器
の信号や通流率信号や変調率信号など制御」二既存の信
号を用いて発電ブレーキ制御における他ユニットからの
電流の流れ込みを防止できるようにしたので、小形て安
価な装置を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による発電ブレーキ制御装
置を示す図、第２図はこの発明の他の実施例による発電
ブレーキ制御装置を示す図、第３図および第４図は従来
の発電ブレーキ制御装置を示す図である。 図において、（５）　・・フィルタコンデンザ。 （６）　・・発電ブレーキ抵抗器、（７）・・・発電ブ
レーキチョッパｉ８Ａ、）・　　主電動機回路。 （１］）・　・電圧レギュレータ、（２２）、（３３）
回生電流演算回路、（２Ｂ＞　　　　リミッタ回路、（
２６）・　・三相電圧形ＶＶＶＦインバータ。 （２７）　・　三相誘導電動機である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発電ブレーキ抵抗器と、この発電ブレーキ抵抗器に流れ
   る電流を制御する発電ブレーキチョッパと、この発電ブ
   レーキチョッパと前記発電ブレーキ抵抗器との直列体と
   並列に接続されるフィルタコンデンサと、このフィルタ
   コンデンサの両端間に接続されるチョッパまたはＶＶＶ
   Ｆインバータにより制御される主電動機回路とを有する
   電気車制御装置において、前記主電動機回路から回生さ
   れる電流を主電動機電流と、電機子チョッパの通流率ま
   たは前記インバータの変調率とから回生電流を求める回
   生電流演算回路と、この回生電流演算回路の出力を前記
   発電ブレーキ抵抗器に流れる電流が超過した時、その超
   過分に比例した量を出力するリミッタ回路と、このリミ
   ッタ回路の出力を所定の電圧設定値に加算する加算回路
   と、この加算回路の出力を電圧設定値として動作し、前
   記発電ブレーキチョッパの通流率を制御する電圧レギュ
   レータとを備えたをことを特徴とする発電ブレーキ制御
   装置。