JPS5836597B2 - デンドウキセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （１） 発明の対称 本発明は電動機制御装置に係り、特に電動機と直列に抵
抗を挿入してチョツパにより回生ブレーキ制御を行う電
動機制御装置の改料に関する。

（２）従来技術 第１図は、電動機と直列に抵抗Ｒを挿入してチヨツパに
より回生ブレーキ制御を行な５回路で、電気車駆動用直
巻電動機を制御する回路例で示してある。

第１図において，ＬｆとＯｆはフィルタ用のりアクトル
とコンデンサ、ＭＳＬは平滑リアクトル、Ｆは電動機界
磁巻線、Ｍは電動機電機子、Ｒは抵抗、Ｋは抵抗Ｒの短
紹接触器、ＯＨはチヨツパ装置、Ｄｓは前記チョツバＯ
Ｈがオンのときは電源短紹を防止し、オフのときは電動
機電流を電源に回生ずるためのダイオードである。

また、ＩＭは電動機電流、ＯＴＭは電動機電流ＩＭの検
出器でその出力は電動機電流ＩＭに比例した電圧ＶｒＭ
となる。

ＥＭは電動機電圧、ＶＭは電動気電圧ＥＭから抵抗Ｒの
電圧降下ＩＭＲを差し引いた電圧ＥＭ−ＩＭＲ，ＰＴＭ
は電記電圧ＶＭの検出器でその出力は電圧ＶＭに比例し
た電圧Ｖｙとなる。

Ｖｃｆはフィルタコンデンサ電圧、ＰＴｓはＶｃｆの検
出器でその出力はフィルタコンデンサ電圧Ｖｃｆに比例
した電圧を分圧することにより、チョツパの最小通流率
γｍｉｎ を考慮した等価電源電圧Ｖｃｆ ・（ １
１ ｍｉｎ）に比例した電圧Ｖｃｆ’となるように
してある。

ＡＶＲ系は電圧制御部で、検出器ＰＴｓの出力電圧Ｖ
ｃ ｆ’と極出器ＰＴＭの出力電圧ＶＭ’の差電圧が、
電圧制御部ＡＶＲが出力を出し始める電圧△Ｖｏより大
きくなると、１次１ 遅れ要素 を介して出力電圧ＶＡを出１＋Ｔ
ｖ・Ｓ す。

ＡＭＰ系は電流制御系の比較増幅部で、電流１ 指令値ＶｒｐＫ１次遅れ要素 を介した１＋Ｔ
ｐ−８ 電圧Ｖｒｐ’と電動機電流ＩＭに比例した電圧ＶｒＭな
らびに前記電圧制御部ＡＶＲの出力電圧ＶＡをＫｃ 比較し、その偏差を１次遅れ要素 をｌ十Ｔ
ｃ−Ｓ 介して移相器ＡＰＳに与えるものである。

該移相器ＡＰＳの出力はチョツパＯＨに与えられ、前記
偏差に応じて移相器ＡＰＳの出力即ちチョツパＯＨの通
流率が制御される。

ところで、第１図における抵抗Ｒは、電動機電圧ＥＭが
等価電源電圧Ｖｃｆ（１−γｍｉｎ）より高くなる高速
域において挿入されるもので、抵抗Ｒが挿入されている
ときの電圧制御部ＡＶＲは、電動機電圧ＥＭから抵抗Ｒ
の電圧降下ＩＭＲを差し引いた電圧ＶＭが等価電源電圧
Ｖｃｆ（１−γｍｉｎ）以上にならないように制御する
。

電動機が減速して電動機電圧ＥＭが等価電源電圧Ｖｃｆ
（１−γｍｉｎ）以下となれば抵抗Ｒを短紹接触器Ｋ
によって短縮する。

すなわち、の条件を満たしたとき短紹接触器Ｋを投入す
る。

ところで、回生ブレーキの立ち上り時には電動機電圧Ｅ
Ｍが小さいため、回生ブレーキ開始と同時に（１）式が
満足されるので、従来は第２図のようにある時間ｔ，例
えば１次遅れ要素を介した電流指令値Ｖ Ｉ ｐ ’が
元の電流指令値ＶＩｐにほぼ等しくなる時間経過後に（
１）式が満足されると短紹接触器Ｋの短絡信号ＶＫを出
していた。

すなわち、第３図に示すように等価電源電圧Ｖｃｆ （
１−γｍｉｎ）に比例する電圧Ｖｃｆ’ と電動機電
圧ＥＭから抵抗Ｒの電圧降下ＩＭＲを引いた電圧ＶＭに
比例する電圧ＶＭ’ならびに電動機電流ＩＭに比例する
電圧ｖ工Ｍに定数Ａ，を介して抵抗Ｈの電圧降下ＩＭＲ
に比例する電圧ＶＲ’を比較器ＯＦ， に与える。

一方、電流指令値ＶＩＰに定数Ａ２を乗じて得られる電
流指令値ＶＩＰより僅かに小さい電圧ｖＸＰ“と１ 電流指令値ＶＩＰに１次遅れ要素 を介１＋Ｔ
ｐ゜Ｓ した電圧ＶＩＰ’を比較器ＣＰ２に与える。

比較器ＣＰ，，ＣＰ２は共に入力電圧Ｖｃｐｌ ，Ｖｃ
ｐ２が負のとき出力電圧は０１正のとき出力電圧がＶｃ
ｐ１’，ｖｃｐ２′となる。

アンドゲート回路ＡＮＤは比較器ＣＰ１，ＣＰ２が出力
電圧Ｖｃｐ，′，Ｖｃｐ２′を出したときに短結接触器
Ｋを短紹する短紹信号ＶＫを出す。

すなわち、第２図に示すように比較器ＣＰ２は時間ｔが
ｔ，のときに出力電圧Ｖｃｐ２を出して待機し、（１）
式が満足された時点で比較器ＣＰ２が出力電圧Ｖｃｐ２
を出し、アンドゲート回路ＡＮＤによって短絡接触器Ｋ
の短紹信号ＶＫを出して短絡接触器Ｋを投入する。

ところが第２図では次のような欠点がある。

第４図は高速域で電圧制御部ＡＶＲが出力電圧ｖＡを出
している場合の電動機の電流ＩＭ対速度ｎ特性である。

抵抗Ｒが挿入されてチョツパＯＨの最小通流率γｍｉｎ
で動作可能な限界特性がａ、電圧制御部ＡＶＲの動作に
よる静特性がａ′である。

また、抵抗Ｒが短絡してチョツパＯＨの最小通流率γｍ
ｉｎで動作可能な限界特性がｂ、電圧制御部ＡＶＲの動
作した静特性がｂ′である。

今、第２図の時間１＝０で回生ブレーキを開始し、時間
ｔ＝ｔ，で動作点がＸ，とする。

点Ｘ，では第１図の電動機電圧ＥＭから抵抗Ｈの電圧降
下ＩＭＲを引いた電圧ＶＭは等価電源電圧Ｖｃｔ（１−
γｍｉｎ）以下で制御されている。

このときの電動機電ｆｉＩＭは電流指令値ＶＩＰに相当
する電流ＩＭ１より小さいＩＭ２で、抵抗Ｒの電圧降下
ＩＭＲが小さくなり＜１＞式が満されることがある。

すなわち、電圧制御系は、 を満足するように、電流指令を制限している。

このため、ＩＲＩＩＲが小さく、 となり、（１）式を満足し、抵抗Ｒの短絡指令を生じて
しまうこととなる。

１例を示すと、Ｖｃ ｆ＝１ ５００Ｖｙ ＩＭ２＝３
００Ａｙ ７”ｍｉｎ＝０．０５ ，Ｒ＝０．２．Ｑ
， ＶＭ＝１ ３ ５ ０Ｖ１電圧制御部ＡＶＨの動作
開始電圧△Ｖ ｏ ＝７ ５ Ｖで、（１）式の式辺＝
１３５０Ｖてヘ１）式が満足される。

すでに時間ｔは第２図の１１ を経過するところにあり
、第２図の比較器ＣＰ２は出力電圧Ｖ ｃ ｐ ２’を
出しているため、第４図の点Ｘ１ で（１）式が満足′
されると第２図の比較器ＣＰ，が出力電圧Ｖｃｐ’ｌ
を出し、アンドゲート回路ＡＮＤは抵抗Ｒの短紹信号Ｖ
Ｋを出して短絡接触器Ｋが投入され抵抗Ｒが短紹される
。

第４図の点Ｘ，で抵抗Ｒが短紹されると、動作点は抵抗
Ｒを短銘じた場合の静特性ｂ′上の点Ｘ２ に移動し、
以後特性ｂ′で回生ブレーキ制御が行なわれる。

そのため、回生ブレーキカが不足すると同時に回生電力
量が減少し、抵抗Ｒを挿入した効果が激減する欠点があ
る。

（３）発明の目的 本発明の目的は、電動機と直列に挿入された抵抗を適切
な時点で短紹させることにより、良好な回生ブレーキ特
性を有するチョツパの回生ブレーキ制御装置を提供する
にある。

？４）本発明の要点 本発明は、電動機と直列に抵抗を挿入したチヨツパによ
る回生ブレーキ制御で、電動機電圧から前記抵抗の電圧
降下を差し引いた電圧を電源電圧以下に抑えて制御して
いる場合には、前記抵抗の短紹を行なわないようにした
ものである。

（５）発明の実施例とその効果 以下本発明の一実施例を図面によって説明する。

第５図において、比較器ＣＰ，は、等価電源電圧Ｖｃｆ
（ １ ７ｍｉｎ）に比例する検出器ＰＴｓの出力
電圧Ｖｃｆ’から、電動機電圧ＥＭから抵抗Ｒの電圧降
下ＩＭＲを引いた電圧ＶＭに比例する検出器ＴＰＭの出
力電圧ＶＭ’と電動機電流ＩＭに比例する検出器ＣＴＭ
’）出力電圧ＶＩＭに定数Ａ１を乗することにより得ら
れる抵抗Ｒの電圧降下ＩＭＲに比例する出力電圧ＶＲ’
を差し引いた電圧ｖｃｐ，が正のときに出力電圧ｖｃｐ
ｌ’を出す。

このことは、（１）式が満足されたときに比較器ＣＰ，
は前記出力電圧ｖｃｐ，’を出すことになる。

一方比較器ＣＰ２１ は、電流指令値ＶＩＰに１次遅れ要素＋ＴＰ．８を介し
た電圧ＶＩＰ’から、前記電流指令値ＶＩＰに定数Ａ２
を乗じて得られる前記電流指令値ＶＩＰより僅・かに小
さい電圧ＶＩＰ“と電圧制御部ＡＶＲの出力電圧ＶＡを
差し引いた電圧Ｖｃ ｐ２が正のとき出力電圧Ｖｃｐ２
’を出す。

すなわち、第６図の時間ｔ２ で前記出力電圧ＶｃＰ２
′を出す。

また、アンドゲート回路ＡＮＤは比較器ＣＰ，，ＣＰ２
が共に出力電圧Ｖｃ Ｐ １’ ｔ ｖｃ Ｐ ２’を
出したときに第１図の抵抗Ｒと並列接続された短紹接触
器Ｋに投入信号ＶＫを出し前記抵抗Ｒを短紹する。

すなわち、第５図の実施例によれば第４図の電流対速度
特性において、抵抗Ｒが挿入された特性ａ′の上の点Ｘ
，で（１）式が満足されて比較器ＯＦ，は出力電圧ＶＣ
Ｐ，’を出すが、前記点Ｘ１では電圧制御部ＡＶＲの出
力電圧ＶＡは大きい範囲であり、第６図の時間ｔ２ に
達しないので比較器ＣＰ２の入力電圧Ｖｃｐ２が負で前
記比較器ＣＰ２は出力電圧を出さない。

そのため、アンドゲート回路ＡＮＤは抵抗Ｈの短絡信号
ＶＫを出さないので前記抵抗Ｒは短紹されず、第４図の
抵抗Ｒが挿入された特性ａ′で回生ブレーキ制御が継続
される。

電動機の速度が低下するに従って電圧制御部ＡＶＲの出
力電圧ＶＡは小さくなり、第６図の時間ｔ２で比較器Ｃ
Ｐ２の入力電圧Ｖ Ｃ Ｐ ２が正となり、前記比較器
ＣＰ２は出力電圧ｖＣＰ２′を出す。

そのとき回生ブレーキの動作点は第４図の特性ａ′上の
点ｙ１ で電動機電流ＩＭは電益指令値ＶＩＰ相当の
電流ＩＭ， に近いので、（１）式の抵抗Ｒによる電
圧降下Ｉ Ｍ１Ｒが太き＜（ｌ）式が満足されなくなっ
ている。

そのため比較器ＣＰ１０入力電圧Ｖｃｐ １は負で前記
比較器ＣＰ，は出力を出さず、アンドゲート回路ＡＮＤ
は抵抗Ｒの短紹信号ＶＫを出さない。

その結果、回生ブレーキの動作点は第４図の特性ａ′上
の点ｙ１から点ｙ２に達し、動作点が点ｙ２に達すると
電圧制御部ＡＶＲの出力電圧がＯとなり電圧制御領域″
を脱し、電動機電流ＩＭを電流指令値ＶＩＰ相当に制御
する。

抵抗Ｒは電動機電流ＩＭの一定電流制御領域”ｃ−（ｉ
）式を満足したときに連絡されることになる。

上記した本発明の一実施例によれば、第１図の電動機電
圧ＥＭから抵抗Ｒの電圧降下ＩＭＲを差し引（・た電圧
ＶＭを等価電源電圧Ｖｃｆ（１−γｍｉ ｎ）以下に制
御する電圧制御領域、すなわち電圧制御部ＡＶＲが出力
電圧ＶＡを出しているときは抵抗Ｒの短結が行なわれな
いので、回生ブレーキカの不足や回生電力量を低下させ
ることな《有効な回生ブレーキ制御が行なえる効果があ
る。

（６） 発明の変形例、応用例とその効果第１図は本
発明の他の実施例を示すもので、第５図と同一部分は同
一符号で示す。

第５図と異なるのは、比較器ＣＰ２は電流指令値ＶＩＰ
に１次１ 遅れ要素 を介した電圧から前記電流１＋Ｔ
Ｐ−Ｓ 指令値ＶＩＰに定数Ａ２を介して前記電流指令値ＶＩＰ
より小さい電圧ＶＩＰ“を差し引いた値が正のとき出力
電圧Ｖｃｐ２’を出す。

さらに比較器ＣＰ２の出力側には第１図の電圧制御部Ａ
ＶＲの出力電圧ＶＡが００ときに出力電圧ＶＮを出すイ
ンヒビットゲート回路ＩＮＨが接続される。

すなわち、比較器ＣＰ１が出力電圧ＶＣＰ’，を出しゲ
ート回路ＮＡＮＤが出力電圧ＶＮを出したときに初めて
アンドゲート回路ＡＮＤが抵抗Ｒの短紹信号ＶＫを出す
。

その結果電圧制御部ＡＶＲが出力電圧ＶＡを出している
間は抵抗Ｈの短絡信号ＶＫがでないので第５図と同様の
効果がある。

なお、ゲート回路ＮＡＮＤを比較器ＣＰ， の出力側に
置きかえることも可能である。

第８図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、第５
図、第１図と同一部分は同一符号で示す。

第１図と異なるのは、比較器ＣＰ２０部分を一定電圧Ｖ
ｃｃと時間遅延器Ｒｙ に置きかえたもので、時間遅延
器Ｒｙのセットを第３図のｔ，にすれば第５図、第７図
と同様な効果が得られる。

第９図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、第５
図と同一部分は同一符号で示す。

第５図と異なるのは、比較器ＣＰ２は電動機電流ＩＭに
比例した電圧ＶＩＭと電流指令値ＶＩＭがほぼ等しくな
ったとき出力電圧ＶｃＰ２′を出す。

電動機が電圧制御領域では、電動機電流ＩＭは電流指令
値ＶＩＰ相当の電流より小さい範囲であるため、比較器
ＣＰ２は出力電圧Ｖｃｐ２’を出さない。

その結果電圧制御領域では抵抗Ｒは短絡されず第５図と
同様の効果が得られる。

（７）発明の効果 本発明によれば、電動機電圧ＥＭから抵抗Ｒの電圧降下
ＩＭＲを差し引いた電圧ＶＭを等価電源電圧Ｖｃｆ（１
−γｍｉｎ）以下に抑えて制御する電圧制御領域では抵
抗Ｒが短絡されないので良好な回生ブレーキ制御が行え
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は電動機と直列に抵抗を挿入してチョツパにより
回生ブレーキ制御を行う電動機制御装置の略線図、第３
図は従来回路例、第２、第４図は動作状況を示す特性図
、第５図は本発明の一実施例を示す回路図、第６図は動
作状況を示す特性図、第７図、第８図、第９図は他の実
施例を示す回路図である。 符号の説明、Ｌｆ，Ｏｆ；フィルタ用リアクトル及びコ
ンデンサ、Ｄｓ；ダイオード、ＣＨ；チョツパ、ＭＳＬ
；平滑用リアクトル、Ｍ；電動機電機子、Ｆ：電動機界
磁、Ｒ：抵抗、Ｋ；短絡接触器、ＡＰＳ ；移相器、Ａ
ＭＰ；比較増幅部、ＡＶＲ；電圧制御部、ＶＫ：短結接
触器の投入信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流電源とフィルタ装置、該フィルタ装置にダイオ
   ードを介して接続された直流電動機と短結手段を並列接
   続した抵抗との直列回路、該直列回路に直列接続された
   チョツパ、前記直流電動機の電流を前記チョツバにより
   制御する電流制御系、前記直列回路の電圧を前記チョツ
   パにより所定値以下に制御する電圧制御系、前記直流電
   動機の電圧が所定値以下になったことを判断して前記抵
   抗を短紹する制御系を備えるものにおいて、前記電圧制
   御系の動作領域において前記抵抗の短結を阻止する手段
   を設けたことを特徴とする電動機制御装置。