JPH0235521B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気車制御装置に係り、特に電機子
と界磁を別々に制御する直流電動機を用いた電気
車に好適な制御装置の改良に関する。

従来技術をまず直流電動機を用いた電機子チヨ
ツパ制御装置を例にとり説明する。

第１図に力行時の簡略主回路接続図を示す。力
行前進の場合は逆転器１２の「Ｆ」側接点が閉じ
る。そして、電機子４、界磁７に流れる電流は電
機子チヨツパ５によつて制御される。電機子チヨ
ツパ５がオフすると、電機子電流はフリーホイー
ルダイオード６を通して循環する。力行後進の場
合は逆転器１２の「Ｒ」側接点が閉じ、他は上述
と同じ動作をする。

また、２，３は、チヨツパによるリツプルを低
減させるための、フイルタリアクトル、フイルタ
コンデンサであり、１は、集電のためのパンタグ
ラフを示す。

第２図に簡略制御回路接続図を示す。

運転台１３から力行前進信号（Ｆ信号）が出さ
れると、つまり力行前進指令が出されると逆転器
１２の補助接点を通すことで主回路上で逆転器が
前進位置にあることを確認した信号が図中矢印ａ
の流れで制御系１４に入ることになる。

また、運転台１３から力行後進信号（Ｒ信号）
が出されると、つまり力行後進指令が出されると
逆転器１２が前進位置にあるため、まず、逆転電
磁弁１５のＲ側が矢印ｂの径路で励磁され、逆転
器１２が反転する。このようになることでＲ信号
は逆転器１２の補助接点を通し矢印ｃの経路で制
御系１４に入ることになる。

このように、前進後進信号などの運転台からの
指令信号は主回路上の逆転器の有接点により機械
的にインターロツクがとられている。

さて利用粘着係数を向上させ、一編成中の電動
車の数を減らすことは、車両のイニシアルコスト
の低減、メンテナンスコストの低減から、従来よ
り望まれている。その実現のための一つの方式
は、誘導電動機を用いた、可変電圧可変周波数制
御であり、もう一つの方式は、直流電動機を用
い、電機子に流れる電流と、界磁に流れる電流を
それぞれ別々に制御し、電動機に定速特性を持た
せる方式ということができる。ともに、近年の半
導体応用技術の急激な進歩によつて、実用化の段
階に入つてきている。

この直流電動機を用いた方式としては、用いら
れる電動機の種類によつて、分巻電動機、他励電
動機、複巻電動機による場合の３通りが考えられ
る。第３図は、分巻電動機を用いた場合の簡略主
回路接続図を示す。電機子４に流れる電流は、電
機子チヨツパ５によつて制御される。電機子チヨ
ツパがオフすると、電機子電流は、フリーホイー
ルダイオード６を通して循環する。また分巻界磁
７に流れる電流は、界磁チヨツパ８₁₁，８₁₂，８
₂₁，８₂₂によつて制御される。界磁チヨツパ８₁₁
および８₂₂用いることにより界磁電流はI_f1に示す
向きに制御できる。又、界磁チヨツパ８₁₂および
８₂₁を用いることで今度は、界磁電流をI_f2に示す
向きに制御できる。つまり、界磁チヨツパが従来
の転換装置を兼ねているわけである。

第４図は、他励電動機を用いた場合は簡略主回
路接続図を示す。電機子電流は、分巻電動機の場
合と同様、電機子チヨツパ５で制御されるが、他
励界磁７は、交流発電機１１からの交流出力を可
逆性のサイリスタ位相制御整流器１０によつて制
御される点が異なつている。

第５図は、複巻電動機を用いた場合の簡略主回
路接続図を示す。電機子電流は電機子チヨツパ５
で界磁電流は界磁チヨツパ８₁₁，８₁₂，８₂₁およ
び８₂₂によつて制御される点は分巻電動機を用い
た場合と同じであり、電機子４と直列に直巻界磁
１２を有するところのみ異なつている。

さて、これらの制御装置の起動をどのように行
うかが重要になる。つまり電機子チヨツパ５およ
び界磁チヨツパ８群の起動をどのように行うかと
いう点である。

運転台からの指令として、力行、ブレーキ、前
進および後進信号が出される。仮に、力行前進指
令が出されたとする。第３図において、界磁電流
方向がI_f1となるのが正常方向とする。もし電機
子チヨツパ５、界磁チヨツパ８₁₁，８₂₁をともに
起動し、制御の異常によりI_f2の方向に流れたと
すると電気車は前進のはずなのに後進するといつ
た誤りをおかすことになり、場合によつては大惨
事を引き起こすことになる。

これらはすべて主回路上の有接点機器の確認が
取れないことにより起因することである。

本発明の目的は界磁の電流方向が異常のまま制
御系を起動することをなくした電気車を提供する
ことにある。

本発明は制御系を起動する際、まず界磁に電流
を流し、その方向を確認した上で制御系全体の起
動を行うことで、電気車が運転台からの指令と異
なつた動きをとることを未然に防止することであ
る。

第６図に本発明の一実施例を示す主回路接続
図、第７図にそのフローチヤートを示す。

運転台から力行前進指令が出されたとする。

指令にもとづき第６図において遮断器１６を閉
じることにより主回路が構成される。

遮断器１６の投入を確認した上で（第７図１０
０）、まず、界磁チヨツパ（Ｆ・CH）８群のゲ
ートスタートを行う。界磁チヨツパ用ゲート制御
装置１８により、界磁チヨツパ８₁₁および８₂₂に
チヨツピング指令が出され、界磁電流を最少に保
つよう制御される（第７図１０１）。この時界磁
電流は図中I_f1方向に流れる。

界磁電流方向I_FFあるいはI_FRを電流検出器９で
検出する。それと運転台からの「前進」指令P_F
と突き合せ、正常か否か判定する。つまりAND
条件をとる（第７図１０２）。

判定の結果、正常であれば電機子チヨツパ用ゲ
ート制御装置１７および界磁チヨツパ用制御装置
１８の制御パターンを立上げ、正規な制御状態に
入る。その後は電機子チヨツパ５は電機子チヨツ
パ用ゲート制御装置１７により、他方界磁チヨツ
パ８₁₁，８₂₂は界磁チヨツパ用ゲート制御装置１
８からの指令でチヨツピングを行うことになる。

判定の結果、界磁、つまり界磁電流がI_f2の方
向に流れたため、信号I_FFが生じることなく、信
号I_FRが生じたとすれば、すみやかに遮断器１６
を開放することで主回路を開放する。これらの判
定はすべてゲート制御装置１８内で行う。

今度は運転台から力行後進指令が出されたとす
る。

前進時と同様、主回路が構成され、まず界磁チ
ヨツパ（Ｆ・CH）８群のゲートスタートを行
う。

界磁電流方向を今度はI_f2の向きにするため、
界磁チヨツパは８₁₂および８₂₁を動作させる。こ
の時の界磁電流値は最少にしておく。

界磁電流方向I_FRまたはI_FFを電流検出器９で検
出し、運転台からの「後進」指令P_Rと突き合せ、
正常か否か判定する。第７図の判定ブロツク１０
２内には省略したが、同様の論理で判定できる。
判定の結果、正常であれば電機子チヨツパ５、お
よび電機子チヨツパ（Ｆ・CH）８₁₂および８₂₁
の制御パターンを立上げ、制御系の起動を行う。

判定の結果、異常、この場合I_f1の向きに流れ
たとした場合はすみやかに主回路の開放を行うこ
とも前述と同様である。

第８図に、界磁チヨツパの制御パターン及び電
機子チヨツパの制御パターンの一例を示す。横軸
は時間を、たて軸にはそれぞれの電流パターンレ
ベルを示す。図中Ａ点まで前述したように界磁チ
ヨツパのパターンはI_FP1に示す如く低いレベルに
保つ。Ａ点で回路の条件がとれたことでそれぞれ
のパターンをI_FPおよびI_APに示すように高いレベ
ルまで立上げる。

このようにして、従来例で述べたような主回路
上の有接点機器の確認が取れないことにより起因
する不都合を、界磁電流方向の初期確認を行うこ
とで解消できる。

本発明によれば、界磁方向の確認を行つた上で
のみ制御系を起動可能とするため、界磁電流制御
手段の異常による自己を未然に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のチヨツパ電車の主回路図、第２
図はその制御回路の一部接続図、第３図〜第５図
は本発明を適用できる電気車の主回路例図、第６
図は本発明の一実施例主回路図、第７図は本発明
の一実施例を示す制御のフローチヤート、第８図
は同じく電流パターンの一例である。 ４……直流電動機の電機子、５……電機子チヨ
ツパ、７……直流電動機の界磁、８₁₁，８₁₂，８
₂₁，８₂₂……界磁チヨツパ、９……電流方向検出
器、１６……遮断器、１７……電機子チヨツパ用
ゲート制御装置、１８……界磁チヨツパ用ゲート
制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気車駆動用の直流電動機と、この電気車の
   進行方向を指令する手段と、この電動機の電機子
   に一方向に流れる電流を制御する手段と、この電
   機子電流制御手段と別設された上記電動機の界磁
   電流の方向を上記進行方向指令に基づいて制御す
   る手段とを備えた電気車において、 上記電気車の起動時、上記電機子電流制御手段
   の起動に先立つて上記界磁電流制御手段を起動す
   る手段と、上記電動機の界磁の電流または電圧の
   方向を検出する手段と、この検出方向と前記進行
   方向指令の方向との一致を判定する手段と、この
   一致判定を条件として上記電機子電流制御手段の
   起動を許可する手段とを設けた電気車制御装置。