JPH0435962B2 - - Google Patents

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JPH0435962B2
JPH0435962B2 JP13766282A JP13766282A JPH0435962B2 JP H0435962 B2 JPH0435962 B2 JP H0435962B2 JP 13766282 A JP13766282 A JP 13766282A JP 13766282 A JP13766282 A JP 13766282A JP H0435962 B2 JPH0435962 B2 JP H0435962B2
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JP
Japan
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voltage
resistor
filter capacitor
power supply
control device
Prior art date
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Application number
JP13766282A
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JPS5928802A (ja
Inventor
Atsushi Kaga
Noriaki Nakamoto
Hideo Koo
Mikio Oota
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH0435962B2 publication Critical patent/JPH0435962B2/ja
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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
    • B60L7/02Dynamic electric resistor braking
    • B60L7/06Dynamic electric resistor braking for vehicles propelled by ac motors
    • 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
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10Electrical machine types
    • B60L2220/12Induction machines

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、フイルタコンデンサの電圧で駆動
されるVVVF(可変電圧可変周波数)インバータ
により誘導電動機を制御する電気車用制動制御装
置に関し、特に不フイルタコンデンサに接続され
た主電源が停電しても発電ブレーキ回路を構成で
きる電気車用制動制御装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第1図は、VVVFインバータにより誘導電動
機を制御するための従来の電気車用制動制御装置
の主回路を示す構成図である。
図において、1は架線即ち主電源16から直流
電圧を集電するためのパンタグラフ、2はパンタ
グラフ1に接続された断流器、3は断流器2に接
続されたフイルタリアクトル、4はフイルタリア
クトル3に接続された高速度遮断器、5は高速度
遮断器4に並列接続された制限抵抗器、6はパン
タグラフ1〜制限抵抗器5を介して主電源16に
接続されたフイルタコンデンサ、7はフイルタコ
ンデンサ6に接続されてフイルタコンデンサ6の
両端間の電圧を3相交流に交換するVVVFイン
バータ、8はVVVFインバータ7により制御さ
れる誘導電動機(以下、IMという)である。IM
8は電気車の車輪(図示せず)に連結されて駆動
源となつている。
次に、第1図に示した従来の電気車用制動制御
装置の動作について説明する。
上記のように構成された電気車用制動制御装置
において、通常は、主電源16はパンタグラフ1
に架線電圧を供給しており、断流器2及び高速度
遮断器4は投入されている。
主電源16からパンタグラフ1を介して供給さ
れた直流電圧は、フイルタリアクトル3を介して
サージ電圧等が除去され、更に、フイルタコンデ
ンサ6を介して良質な直流電圧となつてVVVF
インバータ7に印加される。
これにより、VVVFインバータ7は、フイル
タコンデンサ6の電圧により起動され、直流電圧
を3相交流電圧に変換するための交流電源として
作用し、IM8の駆動制御を行う。又、回生ブレ
ーキ時には、IM8からの発電エネルギを直流電
圧に変換して、主電源16に対する回生制御を行
う。
ところが、主電源16が停電すると、VVVF
インバータ7からIM8に交流電圧が供給されな
くなるので、IM8内の回生界磁に対する励磁電
流がなくなつてしまう。従つて、IM8の起動時
には発電エネルギが得られないため、回生ブレー
キを作用させることができなくなる。
このような主電源16の停電状態が、例えば、
長い下り勾配区間の走行中に発生した場合は、電
気車のブレーキ指令に対し、空気ブレーキのみに
よつて停車させなければならない。しかし、空気
ブレーキの作動時においては、車輪とブレーキシ
ユーとが摩擦によつて加熱され、ブレーキがかか
りにくくなり、暴走するおそれがある。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の電気車用制動制御装置は以上のように、
主電源16に接続されたフイルタコンデンサ6の
みによりVVVFインバータ7を駆動しているた
め、主電源16の停電時にはVVVFインバータ
7を起動してIM8の回転界磁を励磁することが
できない。従つて、停電中にブレーキ指令が発生
した場合には、機械的な空気ブレーキのみに頼ら
ざるを得ないため、走行状況によつてはブレーキ
が十分に作用せず、暴走する危険性があるという
問題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解決するため
になされたもので、主電源が停電したときにブレ
ーキ指令が発生しても、IMの回転界磁を励磁す
ると共に発電ブレーキ回路を構成することによ
り、暴走の危険性がなく信頼性の高い電気車用制
動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〕
この発明に係る電気車用制動制御装置は、フイ
ルタコンデンサに並列接続された抵抗器及び抵抗
器スイツチ手段を直列に接続した抵抗回路と、主
電源の停電時且つブレーキ指令の発生時に抵抗器
スイツチ手段を開閉制御するための開閉制御装置
と、フイルタコンデンサに並列接続されてIMに
回転界磁電流を供給可能な所定電圧を発生する補
助電源とを設け、主電源の停電時にブレーキ指令
が発生したとき、補助電源によりVVVFインバ
ータを起動してIMを励磁し、IMを発電機として
制御すると共に、VVVFインバータ及び抵抗回
路によりIMに対する発電ブレーキ回路を構成し、
IMからの発電エネルギを抵抗器に供給し、抵抗
器の加熱によつて吸収するように構成したもので
ある。
〔作用〕
この発明においては、主電源の停電時にブレー
キ指令が発生したとき、補助電源によりIMの回
転界磁を励磁して発電機として作用させると共
に、抵抗器スイツチ手段の投入により抵抗器をフ
イルタコンデンサに並列接続させて発電ブレーキ
回路を構成し、IMの発電エネルギを抵抗器で消
費吸収する発電ブレーキ作用が可能な状態とす
る。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第2図はこの発明の一実施例を示す構成図で
あり、1〜8及び16は前述と同様のものであ
る。
9はバツテリ等からなる直流電源、10は直流
電源9に接続されて交流電圧を出力する補助イン
バータ、11は補助インバータ10に接続された
変圧器、12は変圧器11に接続されて直流電圧
を出力する整流器であり、これら9〜12は補助
電源13を構成し、出力端子となる整流器12の
出力端子はフイルタコンデンサ6の両端間に並列
接続されている。
この場合、補助電源13は、主電源16が停電
し且つブレーキ指令が発生したときに、所定の直
流電圧をフイルタコンデンサ6に印加して、IM
8の回転界磁を励磁できる程度にフイルタコンデ
ンサ6を充電するようになつている。
14は抵抗器、15は抵抗器スイツチ手段で抵
抗器14と抵抗器スイツチ手段15は直列に接続
されてフイルタコンデンサ6に並列接続されてい
る。抵抗器14は発電ブレーキ作用が可能な所定
の抵抗値を有し、抵抗器スイツチ手段15は抵抗
回路開閉制御装置Xにより開閉制御されるように
なつている。抵抗回路開閉制御装置Xは、例え
ば、主電源16の停電時にブレーキ指令が発生
し、発電機として作用しているIM8からの発電
エネルギが発電ブレーキを行うのに十分な所定レ
ベルに達した時点で、抵抗器スイツチ手段15を
投入し、電気車が減速して抵抗回路電流が十分小
さくなれば開路する制御が行われる。
17は主電源16の停電を検知する停電検知
器、18はフイルタコンデンサ6の端子電圧を検
出する電圧検出器である。
次に、第2図に示したこの発明の一実施例の動
作について説明する。
例えば、電気車の走行中に主電源16が停電し
且つブレーキ指令が発生すると、このブレーキ指
令と停電検知器17が検知した停電信号とによつ
て補助電源13が作動し、フイルタコンデンサ6
に所定の直流電圧が充電される。この直流電圧
は、IM8及びVVVFインバータ7の内部損失に
打ち勝つて、IM8に回転界磁電流を供給するだ
けの電圧に設定されている。従つて、フイルタコ
ンデンサ6は、IM8のブレーキ電圧の立ち上げ
可能な電圧を供給し、IM8のすべり周波数を負
にしてVVVFインバータ7を起動する。これに
より、IM8は、回転界磁電流の供給により励磁
され、ブレーキ指令に見合つたIM電流及びすべ
り周波数で制御される。
一方、抵抗回路内の抵抗器スイツチ手段15
は、IM8の発電電圧により、フイルタコンデン
サ6の端子電圧が所定の電圧値に達したとき、電
圧検知器18により検出し、抵抗回路開閉制御装
置Xにより投入され、抵抗器14はフイルタコン
デンサ6に並列接続される。これにより、
VVVFインバータ7及び抵抗回路で、IM8に対
する発電ブレーキ回路を構成することになり、
IM8から発生する発電エネルギは、抵抗器14
に供給されて消費吸収される。
この発電ブレーキ状態は、主電源16へのエネ
ルギ供給で行われる通常の回生ブレーキの場合と
同様に、IM8がVVVFインバータ7及びIM8の
内部損失に打ち勝つだけの発電電圧を発生してい
る間は持続する。従つて、電気車の速度が減速
し、上記発電電圧の下限値に対応する速度下限値
に達すると、電圧検出器18がこれを検出して、
抵抗回路開閉制御装置Xにより抵抗回路は開路さ
れる。
次に、第3図のタイミングチヤート図を参照し
ながら、第2図に示したこの発明の一実施例の動
作を更に詳細に説明する。
ここでは、例えば抵抗器スイツチ手段15をト
ランジスタまたはサイリスタを用いて構成し、抵
抗器14の通流率を可変とし、フイルタコンデン
サ6の電圧を安定化して、VVVFインバータ7
に一定電圧を供給する場合を示している。
第3図において、横軸tは時間を示す。まず、
時刻t0で主電源16が停電し、時刻t1でブレーキ
指令が発生したとすると、補助電源13が作動し
て、フイルタコンデンサ6が所定電圧に充電され
始める。
いま、時刻t1〜t2の間に、フイルタコンデンサ
6の電圧が上昇しVVVFインバータ7の起動電
圧に達したとすると、時刻t2でVVVFインバータ
7が起動される。これにより、IM8が起動され、
IM8の励磁により、時刻t2〜t3の間にフイルタコ
ンデンサ6の電圧が低下する。そして、時刻t3
IM8の励磁が終了すると、電気車が慣性走行中
であるため、IM8の発電作用によつて、フイル
タコンデンサ6の電圧は再び上昇する。
次に、時刻t4で発電エネルギが十分な大きさと
なり、フイルタコンデンサ6の電圧が所定の電圧
に達すると、抵抗回路開閉制御装置Xにより抵抗
器スイツチ手段15が投入され、IM8からの発
電エネルギは、VVVFインバータ7を介して直
流電圧に変換された後、抵抗回路内の抵抗器14
に供給され、抵抗器14の加熱によつて消費吸収
される。このとき、抵抗回路開閉制御装置Xによ
る抵抗器スイツチ手段15の開閉制御を発電電圧
が高くなろうとしたときには通流率を広げ、発電
電圧が低くなろうとしたときには通流率を絞る制
御を行うことによつて、フイルタコンデンサ6の
平均電圧を一定にすることができる。第3図は、
発電ブレーキ作用により、抵抗器14の電流(発
電エネルギ)が徐々に小さくなるにつれて、抵抗
器スイツチ手段15の通流率を徐々に絞り込み、
フイルタコンデンサ6の電圧を一定に制御する状
態を示している。
このように、VVVFインバータ7に一定電圧
を供給することにより、安定した回転界磁電流に
よる励磁をIM8に与え、安定した発電ブレーキ
作用を得ることができる。
尚、上記実施例では、補助電源13は主電源1
6の停電時にブレーキ指令が発生して、フイルタ
コンデンサ6を充電する必要が生じたときのみに
補助電源13を機能させたが、停電の有無、又は
ブレーキ指令の有無にかかわらず、補助電源13
を常にフイルタコンデンサ6に接続して充電可能
な状態にしても、何ら支障はなく、同等の効果を
奏することは言うまでもない。
又、抵抗器スイツチ手段15に設けられた抵抗
回路開閉制御装置Xは、主電源停電時のIM8の
発電電圧が十分高くなつて、フイルタコンデンサ
6の両端間電圧が所定電圧に達したときに抵抗器
スイツチ手段15を投入するようにしたが、補助
電源13による起動時の電流損失を無視すれば、
主電源16の停電時且つブレーキ指令の発生時に
直ちに抵抗器スイツチ手段15を投入してもよ
い。
又、補助電源13を、直流電源9、補助インバ
ータ10、変圧器11及び整流器12により構成
したが、直流電源9からの出力電圧を変更する必
要がなければ変圧器11は不要であり、又、第2
図の構成に限らず、コンバータ等を用いて補助電
源13を構成することもできる。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、フイルタコン
デンサに並列接続された抵抗器及び抵抗器スイツ
チ手段からなる抵抗回路と、主電源の停電時且つ
ブレーキ指令の発生時に抵抗器スイツチ手段を開
閉制御するための抵抗回路開閉制御装置Xと、フ
イルタコンデンサに並列接続されてIMに回転界
磁電流を供給可能な所定電圧を発生する補助電源
とを設け、主電源の停電時にブレーキ指令が発生
しても、補助電源によりVVVFインバータを起
動してIMを励磁し、IMを発電機として制御する
と共に、VVVFインバータ及び抵抗回路により
IMに対する発電ブレーキ回路を構成し、IMから
の発電エネルギを抵抗器の加熱によつて吸収する
ようにしたので、主電源停電時のブレーキ指令発
生時でも発電ブレーキが可能となり、暴走の危険
性がなく信頼性の高い電気車用制動制御装置が得
られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電気車用制動制御装置の主回路
を示す構成図、第2図はこの発明の一実施例の主
回路を示す構成図、第3図はこの発明の一実施例
の動作を説明するためのタイミングチヤート図で
ある。 6……フイルタコンデンサ、7……VVVFコ
ンデンサ、8……IM(誘導電動機)、13……補
助電源、14……抵抗器、15……抵抗器スイツ
チ手段、16……主電源、17……停電検知器、
18……電圧検出器、X……抵抗回路開閉制御装
置。尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示
す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 補助電源13と、抵抗器14と、抵抗器スイ
    ツチ手段15とを有する電気車用制動制御装置で
    あつて、 電気車は、可変電圧可変周波数インバータ7
    と、誘導電動機8とによつて、駆動、制動制御さ
    れ、フイルタコンデンサ6が可変電圧可変周波数
    インバータ7の電源側に接続されており、 抵抗器14と抵抗器スイツチ手段15とは、直
    列に接続されて、フイルタコンデンサ6に並列に
    接続されており、その抵抗器スイツチ手段15は
    抵抗回路開閉制御装置xを有し、該抵抗回路開閉
    制御装置xは、フイルタコンデンサ6の端子電圧
    が所定の電圧になつたときに、抵抗器スイツチ手
    段15を閉路せしめるものであり、 補助電源13は、フイルタコンデンサ6に電圧
    を供給するものであり、停電時にこのフイルタコ
    ンデンサ6の電圧によつて、可変電圧可変周波数
    インバータ7起動せしめるものである 電気車用制動制御装置。 2 抵抗回路開閉制御装置xは、主電源16の停
    電時で、かつ、ブレーキ指令の発生時に、直ち
    に、抵抗器スイツチ手段15を閉路せしめる特許
    請求の範囲第1項記載の電気車用制動制御装置。
JP13766282A 1982-08-05 1982-08-05 電気車用制動制御装置 Granted JPS5928802A (ja)

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JPS5928802A JPS5928802A (ja) 1984-02-15
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JPS62290302A (ja) * 1986-06-06 1987-12-17 Hitachi Ltd 誘導電動機式電気車制御装置
CN103368408B (zh) * 2012-04-01 2016-08-17 施耐德东芝换流器欧洲公司 分离的驱动装置

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