JPH0256001B2 - - Google Patents

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JPH0256001B2
JPH0256001B2 JP56144301A JP14430181A JPH0256001B2 JP H0256001 B2 JPH0256001 B2 JP H0256001B2 JP 56144301 A JP56144301 A JP 56144301A JP 14430181 A JP14430181 A JP 14430181A JP H0256001 B2 JPH0256001 B2 JP H0256001B2
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voltage
armature
switch
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brake
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JP56144301A
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JPS5846802A (ja
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Susumu Yomo
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/12Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by dc motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、乗心地のよい回生ブレーキを実現す
るようにした電気車の制御方法に関する。
第1図に界磁チヨツパによつて制御される電気
車の回生ブレーキ時の主回路を制御ブロツク図と
ともに示す、第1図において、1は電車線、2は
集電装置、3,4,5は単位スイツチ、6は充電
抵抗、7は主電動機の電機子巻線、8aは主電動
機の直巻界磁巻線、8bは主電動機の分巻界磁巻
線で7,8a,8bで直流複巻電動機9を構成し
ている。10はフリーホイルダイオード、11は
分巻界磁電流制御用のチヨツパ(以降、界磁チヨ
ツパと称する)、12はフイルタリアクトル、1
3はフイルタコンデンサ、14は主電動機電圧検
出用の電圧検出器、15は電圧検出器14用の直
列抵抗、16は電車線電圧検出用の電圧検出器、
17は電圧検出器16用の直列抵抗、18は電機
子電流検出用の電流検出器、19は分巻界磁電流
検出用の電流検出器、20は電流検出器18で検
出された電機子電流と電流検出器19で検出され
た分巻界磁電流とを演算して主電動機9のトルク
を検出するトルク検出器、21は運転台のブレー
キハンドルからの減速度指令及び荷重検出装置
(いずれも図示せず)からの出力を演算して主電
動機9の必要トルクパターンを発生するトルクパ
ターン発生回路、22はトルクパターン回路21
の出力をパターンとし、トルク検出器20の出力
をフイードバツク量として主電動機9のトルクを
一定に制御するために、分巻界磁電流即ち、界磁
チヨツパ11の通流率を決定する定トルク制御系
を示す、23は定トルク制御系22の出力に対応
して界磁チヨツパ11の通流率を決定し、界磁チ
ヨツパ11のオンパルス/オフパルスを作成する
ゲートパルス作成回路で24がオンパルス25が
オフパルスである。26は電圧一致検出器で、電
圧検出器14と16の出力を受け電圧検検出器1
4の出力が電圧検出器16の出力と等しいかまた
は大きいとき出力27を出す。第1図に示す界磁
チヨツパ装置の回生ブレーキにおいては、ブレー
キ指令が来て主回路を構成するときのシーケンス
は次のように行なわれる。
即ち、ブレーキ指令が与えられると単位スイツ
チ4をオンし、充電抵抗6を通してフイルタコン
デンサ13を充電し、充電が完了すると単位スイ
ツチ5をオンして充電抵抗6を短絡する。単位ス
イツチ5がオンすると同時に界磁チヨツパ11が
動作を開始して分巻界磁電流を流し始める。この
ときは、また単位スイツチ3はオンしていないの
で電機子回路は構成されておらず電機子電流は流
れない。従つてトルク検出器20の出力はゼロで
ある。一方トルクパターン発生回路21は、この
間予備励磁用トルクパターンとして、通常のトル
クパターンよりは小さなパターン電圧を発生して
いる。しかし、定トルク制御系22はフイードバ
ツク量がゼロであるので、界磁チヨツパ11の通
流率を広げて分巻界磁電流を増やそうとする。分
巻界磁電流が増えると界磁の磁速も増て主電動機
電圧が上昇する。この主電動機電圧と電車線電圧
とが等しくなつたことを検出した電圧一致検出器
26の出力27が出ると、単位スイツチ3をオン
して電機子回路を構成するとともに、トルクパタ
ーン回路21の電圧を予備励磁用パターンから、
必要トルクパターンに切り換えて、トルクパター
ンに従つて定トルク制御を行なう。
従来のものでは、電機子回路を構成する単位ス
イツチ3のオンを、主電動機電圧と電車線電圧が
等しくなつたという条件で行なつていたので、第
2図に示すような不具合があつた。
第2図aは、界磁チヨツパ11が動作を始めて
からの主電動機電圧EMの変化を、第2図bおよ
びcは、同じく界磁チヨツパ11が動作を始めて
からの電機子電流Ia及びトルクパターンIpの変化
を示している。時刻t0において界磁チヨツパ11
が動作を始めると、前述のようにトルクパターン
Ipは予備励磁用の一定微小パターン電圧となり、
分巻界磁電流が増えるにつれて、主電動機電圧
EMは、ほぼ直線的に上昇してゆく、時刻t1におい
て、主電動機電圧EMが電車線電圧ESに等しくな
ると電圧一致検出器26が動作して、単位スイツ
チ3をオンさせる。ところが、電圧一致検出器2
6の出力が出てから単位スイツチ3の主回路チツ
プが閉じるまでには単位スイツチ3の投入時間遅
れ△tがあり、△t後に主回路チツプが閉じる時
刻t2においては、主電動機電圧EMは電車線電圧ES
よりも△Eだけ増加している。従つて単位スイツ
チ3の主回路チツプが閉じたときに電車線側へ流
れ出す電機子電流Iaは、急激に増加する。いつた
ん増加した電機子電流Iaは、定トトルク制御系2
2がトルクをトルクパターンに一致させようとし
て、界磁チヨツパ11の通流率を絞つて分巻界磁
電流を絞るので主電動機電圧EMを下げられるこ
とによつて減少し、以後トルクパターンに従つて
制御されることになる。このように、単位スイツ
チ3がオンすると同時に電機子電流が急激に流れ
出すことは、主電動機の整流状態を悪化させ、フ
ラツシユオーバーなどの事故の原因となるので好
ましくない。特に高速域からの回生ブレーキにお
いては、主電動機の回転数が高いので、△t後の
主電動機電圧EMと電車線電圧Esとの差△Eが大
きくなり、電機子電流の突入量も大きくなるので
主電動機の整流にとつては益々悪い方向となる。
また電車の乗心地の観点からも電機子電流の突入
によるトルクシヨツクは、乗心地を害することに
なる。また界磁チヨツパ車などの回生ブレーキつ
きの電車では、ブレーキ装置は電空演算式が使用
されている。従つて、ブレーキ指令が出される
と、まず空気ブレーキが立上り、その後しばらく
して電気ブレーキが立上つてくると、電気ブレー
キと空気ブレーキとの和が指令された一定のブレ
ーキ力となるように、電気ブレーキの立上りに応
じて空気ブレーキを抜いてゆく制御を行なつてい
る。ところが従来のもので第2図bに示すような
電機子電流の突入による急激なトルクピークが生
ずると、空気ブレーキの制御が間に合わず空気ブ
レーキと電気ブレーキの和が過大ブレーキとなり
車輪が滑走する危険性もある。
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、ブ
レーキ指令によつて電動機電圧が所定の値まで上
昇したときから回生ブレーキ回路が構成されるま
でに電動機電圧が上昇する値を電車線電圧から差
引た値が、電動機電圧と等しいとき回生ブレーキ
回路の構成を指令するようにした電気車の制御方
法を提供する。
以下発明について説明する。
今、主電動機電圧EMは次式で表わされる。
EM=K1・V・Φ 但しK1は比例定数、Vは電車の速度、Φは主
電動機界磁の磁束である。
一方、磁束Φは、起磁力Fの関数で、Φ=Φ
(AT)と表わされる。この起磁力Fは、単位ス
イツチ3が投入されるまでの予備励磁期間中は、
分巻界磁電流Ifのみで生じF=K2・Ifと表され
る。また、分巻界磁電流Ifは定トルク制御系22
(1次遅れの伝達関数)の特性で増加しようとす
るが、主回路の時定数があるのでIfは時tの1次
関数に近似することが出来、If=K3・tと表わす
ことが出来る。以上より主電動機電圧EMは EM=K1・V・Φ(AT) =K1・V・Φ(K2・K3・t) ところが、関数Φ(AT)は主電動機の無負荷飽
和曲線を表わしており、通常のブレーキ初速にお
いては、主電動機電圧が電車線電圧と等しくなる
ときに磁速Φは起磁力Fに対して、ほぼ直線性の
ある領域とみなしてよいことから、磁速Φの変化
は時間tの1次関数とみなすことができ、結局主
電動機電圧EMは EM=K・V・t (Kは比例定数) と表わされて、傾きK・Vをもつ時間tに対する
1次関数と見なすことが出来る。即ち、ブレーキ
初速Vに比例した傾きで直線状に電圧が上昇して
ゆくことになる。第3図にこの様子を示す。第3
図のたて軸は主電動機電圧EMを、横軸は時間t
を表わしている。直線1は、ブレーキ初速が高速
の場合、直線2,3は、それぞれ中速、低速の場
合のEMの変化を示している。
今、あるブレーキ初速Vのとき、時刻t1におい
て主電動機電圧が電車線電圧Esに等しくなると
すれば、 Es=K・V・t1ゆえに t1=Es/KV 単位スイツチ3の投入遅れ時間が△tとする
と、 単位スイツチ3の投入条件の検知は、t1−△t
の時刻で行なえばよい。
このときの主電動機電圧EMは、 EM=K・V・(t1−△t)=KV(Es/K・V−△ t) =Es−K・V・△t 以上より、単位スイツチ3の投入条件の検知を、
主電動機電圧EMが EM=Es−KV△t となつた時点で行なえば単位スイツチ3の主回路
チツプが閉じたときには、主電動機電圧EMは電
車線電圧Esに等しい状態となつており、電機子
電流Iaは滑らかに立上ることとなる。
第4図にブレーキ初速Vの変化に対する単位ス
イツチ3の投入条件検知の変化を示す。即ちブレ
ーキ初速がVoのときは、主電動機電圧EMが EM=Es−K・Vo・△t となつたことを検知して単位スイツチ3の投入指
令を出せばよいことになる。本発明による実施例
を第5図に示す。第5図において第1図と同一記
号のものは、同一のものを示している。28は、
速度発電機などの速度検出器29は速度検出器2
8の出力Vを定数倍(K・△t倍)する増巾器、
30は減算回路で電圧検出器16で検出された電
車線電圧Esから増巾器29の出力K・V・△t
を減算する。減算回路30の出力Es−K・V・
△tと電圧検出器14で検出された主電動機電圧
EMが一致したことを電圧一致検出回路26で検
出して、単位スイツチ3の投入指令27が出され
る。
上記実施例は界磁チヨツパで説明したが、チヨ
ツパ制御に限らず分巻界磁巻線を制御する電気車
に用いても上記実施例と同様の効果を期待するこ
とができる。
本発明によれば、回生ブレーキ指令によつて電
動機電圧が宿定の値まで上昇したときから回生ブ
レーキ回路が構成されるまでに電動機電圧が上昇
する値を電車線電圧から差引た値が、電動機電圧
と等しいときブレーキ回路の構成を指令するよう
にしたので、回生ブレーキの主回路構成時に電動
機電圧の検出電圧をブレーキ初速に応じて変える
ことができる。これによつて、ブレーキ初速に応
じて電機子電流の滑らかな立上りを実現し、電動
機の整流悪化を防止し、滑走のない乗心地のよい
回生ブレーキ制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の回生ブレーキの主回路および制
御ブロツク図、第2図は第1図の動作を説明する
波形図、第3図および第4図はそれぞれ本発明の
実施例を説明する特性図、第5図は本発明の実施
例を示す主回路および制御ブロツク図である。 図において、1は電車線、3は単位スイツチ、
8bは分巻界磁巻線、9は電動機、14は電動機
電圧検出器、16は電車線電圧検出器、26は電
圧一致検出器、30は減算回路である。なお各図
中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電車線に第1のスイツチを介して電動機の電
    機子を接続し、さらに上記電車線に第2のスイツ
    チを介して上記電動機の分巻界磁巻線を接続し
    て、ブレーキ指令により上記第2のスイツチを投
    入して上記分巻界磁巻線の電流を制御することに
    よつて上記電動機の電機子電圧を上昇させ、上記
    電機子電圧が所定の電圧になつたとき回生ブレー
    キ指令により上記第1のスイツチを投入して上記
    電動機の電機子を上記電車線に接続することによ
    つて回生ブレーキ回路を構成する電気車の制御方
    法において、上記回生ブレーキ指令が出されてか
    ら上記第1のスイツチが投入されるまでの遅れ時
    間と上記回生ブレーキ指令が出されたときのブレ
    ーキ初速度との積から上記遅れ時間中の上記電機
    子電圧の上昇値を算出し、上記電車線の電圧から
    上記電機子電圧の上昇値を差し引いた値に上記電
    機子電圧がなつたとき上記回生ブレーキ指令を出
    すようにしたことを特徴とする電気車の制御方
    法。
JP14430181A 1981-09-12 1981-09-12 電気車の制御方法 Granted JPS5846802A (ja)

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JP14430181A JPS5846802A (ja) 1981-09-12 1981-09-12 電気車の制御方法

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Publication Number Publication Date
JPS5846802A JPS5846802A (ja) 1983-03-18
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5041444U (ja) * 1973-08-13 1975-04-26
JPS563506A (en) * 1979-06-23 1981-01-14 Mitsubishi Electric Corp Control unit for electric motor vehicle

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5041444U (ja) * 1973-08-13 1975-04-26
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JPS5846802A (ja) 1983-03-18

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