JPH03159501A - 電気車制御装置 - 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〕 本発明は回生制動中に、パンタグラフの離線等により生
ずる過電圧を抑制する電気車制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第４図は従来の電気車制御装置の概略構威を示す回路図
である。この図において、力行時には架線１からの直流
電力はパンタグラフ２Ａで集電され、遮断器３、フィル
タリアクトル４、フィルタコンデンサ５を介して電力変
換器６に供給され、この電力変換器６の出力により直流
モータ７が駆動されるようになっている。

電力変換Ｓ６は、ダイオード８と、チョッパ用ＧＴＯサ
イリスク（以下、ＧＴＯと略す）９とを有しているが、
これらの素子はＩｎＩａ＝制動］時にのみ使用されるも
のであり、力行■！ｆには、図示を省略してある他の素
子により、直流電力が直流モータ７に出力されるように
なっている。

そして、目生制動■、ｒには、ＧＴＯＱのチョッパ動作
によりチョッパされた同生出力が電力変換器６から出力
され、パンタグラフ２Ａ，架線１を通って、他のル両の
パンタグラフ２Ｂを介して同生負荀１０に供給される。

このように回生制動が行なわれている間に、バンタグラ
フ２Ａ又は２Ｂの＃１線、あるいは回生負１＝’ｒ　１
　０の負ｅＪ量の急減などにより、電力嚢換Ｓ６の回生
出力側即ちフィルタコンデンサ５の両端電ｌｆ．Ｅが過
電圧になったとする。

すると、過電江検出器１１が直ちにこの；Ｉ！４電圧の
検出信号をサイリスタ制御器１２に送り、サイリスタ制
御姦１２はＳＣＲサイリスク（以下、ＳＣＲと略す）１
３にターンオン信号を送ってＳＣＲ１３を導通状態にす
る。このとき、電力変換器６の動作も同時に停止する。

これにより、過電圧抑制批抗１４に電流が流れ込み、電
圧Ｅの過電圧レベルが一定以下に抑制される。そして、
一定特開過電圧抑制瓜抗１４に電流が流れた後、遮断器
３を開放することにより、ＳＣＲ１３の電流を遮断して
ＳＣＲ１３をターンオフさせる。

第５図は、このような過電圧抑制動作の際の各部の電圧
、電流の波形を示す波形図である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の過電圧抑制方広では、バンタグラ
フ２Ａ，２Ｂの瞬時のＭ線、あるいは回生負萄１０の過
渡的な負Ｇｊ変化等に苅し、過電圧検出器１１が過電圧
を検出した場合には、一律に電力安換器６の運転を停止
するとノ（に、遮断器３を開放することとしている。

したがって、以後の制動力を得るには、機械ブレーキ（
エアブレーキ）を使用せざるを得ないが、上記のように
過電圧抑制動作を行う毎に機械ブレーキを多用していた
のでは、機械ブレーキの寿命を著しく損ねる拮果となる
。

この場合、回生制動を可能としたままで過電圧を抑制す
る方策として、過電圧抑制抵抗１４の抵ｌｉＬ値を充分
大きくすることが考えられるが、それでは過電圧抑制抵
抗１４の占めるスペースが大きくなり、また、発熱量も
増大することになる。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、Ｉ
Ａ電圧抑制抵抗を大きくすることなく、機械ブレーキの
使用頻度を減少させることができる電気車制御装置を提
供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決するための手段として、力行時
には、架線からの直流電力を遮断器を介して電力変換器
に供給し、この電力変換器の出力により電動機を駆動し
、回生制動時には、前記電力変換器からの回生出力を前
記遮断器及び前記架線を介して回生負荷に供給し、しか
も前記架線と前記電力変換器との間で過電圧が生じた場
合には、前記架線と前記電力変換器との間に設けた過電
圧抑制抵抗に同生出力の一部を消費させるようにした電
気車制御装置において、前記過電圧の検出を行う過電圧
検出手段と、前記過電圧抑制抵抗に直列接続されたチョ
ッパ制御素子と、前記過電圧検出手段が過電圧を検出し
たときに、前記電力変換器からの回生出力を減少させる
回生出力制御手．段と、前記回生出力制御手段が前記回
生出力を減少させる制御を行なったときに、前記チョッ
パ制御素子に対して、前記過電圧抑制批抗を流れる電流
が漸減するように、チョッパ動作を行なわせるチョッパ
動作制御手段と、を備えた構成としてある。

〔作　用〕

回生電圧検出手段が過電圧を検出すると、同生出力制御
手段は、電力変換器の運転を停止させず、代りに、その
同生出力を減少させる制御を行う。

これと同時に、チョッパ動作制御部は、過電圧抑制抵抗
に直列接続されたチョッパ制御素子にチョッパ動作を行
なわせ、過電圧抑制抵抗を流れる電流を漸減させる。通
常、過電圧はその発生当初が最も大きいものであり、ま
た、その後電力変換器からの回生出力も減少するからで
ある。

したがって、一過性の過電圧が生じたとしても、その都
度遮断器を開ｙｔする必役はなく、過電圧がなくなれば
直ちにａ効な同生制動が再開される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図乃至第３図に基いて説明
する。イロし、ｍｌ図では、第４図と同様の構成要素に
同一符号を付し、重複した説明を省略することとする。

本丈施例の過電圧抑１，ｌ１抵抗１４には、チョッパ制
御素了としての（；ＴＯ１５が直列接続されており、さ
らに、過電圧抑制抵抗１４に環流ダイオード１６が並列
接続されている。そして、過電圧検出Ｓ１１の検出信号
は回生出力制御手段１７に送られ、チョッパ動作制御手
段１８は回土出力制御手段１７から信号が送られると、
ＧＴＯ１５にチョッパ動作を行なわせるようになってい
る。

次に、このように横威される本実施例の動作につき説明
する。

回１制動中は、電力変換器６内のＧＴＯ９が回生出力制
御ｆ段１７がらの制御信号に基いてチョッパ動作を行な
い、回生電流Ｉ３がダイオード８を通って出力される。

電力変換４６からの回生出力は、パンタグラフ２Ａ，架
線１、パンタグラフ２Ｂを通って同生負荷に供給される
が、パンタグラフ２Ａまたは２Ｂが架線１からＭＩｊＩ
シたり、同生負荷１ｏの負Ｒｌが急減したりした場合に
は、電圧Ｅが過電圧となる。

そして、電圧検出器１１がＪｌｌ電圧の検出信号を回生
出力制御千段１７に送ると、回生出カ制御手段１７はＧ
ＴＯ９の通流率を炎化させ、電流Ｉ３を絞るようにする
。

また、これと同時に回生出力制御ｆ段１７は、チョッパ
動作制御ｆ．段１８にチョッパ指令信号を送り、これに
よりチョッパ動作制御ｆ段１８は、ＧＴＯ１５に、過電
仕抑制批抗ｌ４を流れる電流ｌっ（甲均値）が漸次減少
するようにチョッパ動作を行なわせるようにする。この
チョッパ動作の？、ＧＴＯ１５のターンオフ時の電流Ｉ
２は環流ダイオード１５と過電圧抑１１Ｑ　ＩＪ１抗１
６とで形成されるループを貼環する。

そして、パンタグラフ２Ａまたは２Ｂが架線１に間着線
し、あるいは同生負荷１０の負荷量が元に戻ると、同牛
出力制御手段１７は再びＧＴＯ９の通流早を変化させ、
電流Ｉ３がゆるやかに上昇するように制御する。

第２図は以上の一連の動作における電流ｌ■，１２．１
３及び電圧Ｅの波形を示すものである。

このような過電圧の抑制の仕方によれば、一過的な過電
圧に対して、その都度電力変換器６の運転を件止したり
、遮断器３を開放したりする必要がないため、過電圧が
消失した以後は直ちに、それまで通りの回生制動を行う
ことができるため、機械ブレーキの使用回数を大きく低
減することができる。

また、上記した動作は、第２図の電流Ｉエの波形からも
明らかなように、過電圧の発坐により回生負荷１０が完
全に遮断される場合の動作であるが、第３図に示すよう
に、回生負荷１ｏが完全に遮断されず、回生負荷電流１
１が僅かに流れている場合も同様の制御を行うことがで
きる。つまり、電圧Ｅのレベルに応じて電力変換器６の
電圧を増減するようにし、回生負旬１０に回生出力を受
け取るだけの容量が充分にない場合などは、電圧Ｅが過
電圧にならないように電力を絞った状態で運転を継続す
ることができる。

ところで、第１図の装置は次のような副次的効果を有す
るものとなっている。

第一に、従来装置では過電圧検出吋に急速に回路が遮断
されるため、ブレーキ力が急激に変化し、車両の乗り心
地が悪いものとなっていた。これに対し、第１図の装置
では、電カ変換器６の同牛電流Ｉ３がゆるやかに変化す
るため、車両の乗り心地が向上したものとなっている。

第二に、複数車両が運行している場合において、多くの
車両が同時に過電圧を検出すると、従来装置では、これ
らの車両の過電圧抑制抵抗に変電所から急激に電流が流
れ込む。そのため、変電所のΔｌ検出装置が作動してし
まい、礎電所内の遮断器がトリップすることがあった。

しかし、第１図の装置では電力変換器６からの回生出力
に見合った分だけ、過電圧抑制批抗１４に電流を流すよ
うにしているため、この過電圧抑制批抗１４に変電所か
らの屯流が流れ込むことはなく、したがって、変電所西
のΔＩ検出装置が作動することはない。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、架線と電力変換器との
間で過電圧が発生した場合には、電力変換器からの同生
出力を減少させると共に、過電圧抑制抵抗に直列接続′
したチョッパ制御素子にチョッパ動作を行なわせて、過
電圧抑制抵抗を流れる電流を漸減させる構成としたので
、過電圧発生時にも回生制動をそのまま継続することが
でき、機械ブレーキの使用頻度を減少させることができ
る電気＋ｌｉ制御装置を丈現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略ｔＭ或を示す四路図、第
２図及び第３図は第１図の動作を説明するための波形図
、第４図は従来装置の概略構成を示す同路図、第５図は
第４図の動作を説明するための波形図である。 １・・・架線、３・・・遮断器、６・・・電力食換器、
７・・・電動機（直流モータ）、１１・・・過電圧検出
器、１４・・・過電圧抑制抵抗、１５・・・チョッパ制
御素子（ＧＴＯ）　、１７・・・回生出力制御手段、１
８・・・チョッパ動作制御手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 力行時には、架線からの直流電力を遮断器を介して電力
   変換器に供給し、この電力変換器の出力により電動機を
   駆動し、回生制動時には、前記電力変換器からの回生出
   力を前記遮断器及び前記架線を介して回生負荷に供給し
   、しかも前記架線と前記電力変換器との間で過電圧が生
   じた場合には、前記架線と前記電力変換器との間に設け
   た過電圧抑制抵抗に回生出力の一部を消費させるように
   した電気車制御装置において、 前記過電圧の検出を行う過電圧検出手段と、前記過電圧
   抑制抵抗に直列接続されたチョッパ制御素子と、 前記過電圧検出手段が過電圧を検出したときに、前記電
   力変換器からの回生出力を減少させる回生出力制御手段
   と、 前記回生出力制御手段が前記回生出力を減少させる制御
   を行なったときに、前記チョッパ制御素子に対して、前
   記過電圧抑制抵抗を流れる電流が漸減するように、チョ
   ッパ動作を行なわせるチョッパ動作制御手段と、 を備えたことを特徴とする電気車制御装置。