JPS5986403A - 電気車の保護装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は電気車の保護装置に係り、特にチョッパにより
直流電動機を制御するチョッパ電気車の保護装置の改良
に関する。

〔発明の背景〕

一般にチョッパ制御による電気車制御装置には、制御上
必要な種々の保護機器が設けられている。

これらの保護機器が異常を検知したときは、ただちに回
路をしゃ断して主電動機のフラッシュオーバー、チョッ
パのサイリスタ破壊等を防止している。

まず、従来のチョッパ電車の保護装置について説明する
。

第１図はチョッパ電車の回生ブレーキ１１６の主回路の
一例を、第２図はその保護を含めた主回路投入、しゃ断
制御回路の一例を示す。これらの図において２９は回生
ブレーキ指令線で回生ブレーキ指令を与えると、電車線
ｌからパンタグラフ２を通り、電車線電圧検知継電器２
０（一般に低電圧継電器と言う）で電車線電圧が確認さ
九る。電車線に電圧が加圧されていれば、この継電器の
連動接点３０を通り、しゃ断器投入コイル３４が励磁さ
れる。このコイル３４が励磁されるとしゃ断器１０が閉
じられる。このしゃ断器ＩＯの連動接点３５で、しゃ断
器３のコイル３６は常時加圧線２８に接続されて励磁さ
れる。コイル３６が励磁されるとしゃ断器３が閉じられ
て、フィルタコンデンサ７が、過電圧抑制抵抗器６の一
部、フィルタリアクトル５を通して充電される。一方、
しゃ断器３の連動接点３７を通して、高速度しゃ断器４
のコイル３８は常時加圧線２８に接続されて励磁される
。コイル３８が励磁されると高速度しゃ断器４が動作し
、過電圧抑制抵抗器６の一部が短絡されるのと同時に、
しゃ断器３の連動接点２７が動作して、チョッパ１３の
ゲート駆動回路２６登起動させる。なお、電動機側の高
速度しゃ断器１１は常時閉路しでおり、過電流によって
開放するものとする。

以上により、第１図の回生制動回路が完成する。

すなわち、直流電動機１２と主平滑りアク１〜ル９の直
列回路と、この直列回路に並列接続されたチョッパ１３
と、このチョッパ１３の両端間に接続された回生ダイオ
ード８とフィルタコンデンサ７の直列回路と、このコン
デンサ７と直流電車線１との間に接続されたフィルクリ
アク１〜ル５と、ｊ１１ｉＪ電圧時に上記コンデンサ電
圧を抵抗器６に放電させるスイッチング手段（図示の例
ではサイリスタ）２１とを備えた主回路構成を採るので
ある。

従って、チョッパのサイリスタにゲー１−　Ｉ！動回路
２６を通してゲート信号が与えられ、チョッパの導通時
は、直流電動機１２からの電流は主平滑りアク１〜ル９
、チョッパ１３、高速度しゃ断器１１およびしゃ断器１
ｏを通って流れる。また、チョッパの非導通時は、直流
電動機１２がらの電流は主平滑りアクドル９．フリーホ
イール（回生）ダイオード８、フィルタリアクトル５、
高速度しゃ断器４、しゃ断器３．パンタグラフ２を通っ
て、電車線１とアース間の負荷を通って帰線からｊａ速
度しゃ断器１１、しゃ断器１ｏを通って流れる。

これらの動作を連続的に行うことにより、直流電動機１
２に連続電流が流れてブレーキ力をｔｊＩるものである
。

以上は正常時の回生回路の投入手順であるが、この回路
には次のような保護装置が設けられる。

まず、回生ブレーキ中に電車線に接続されている負荷状
態により、電車線電圧を異常に高く押上げることがある
。この場合電車線に接続されている他の機器たとえば補
機の直流電動ｇ！電機等を破損させることが考えられる
ので、電車線電圧がある値以上に上昇した時は、過電圧
抑制サイリスタ２１を点弧させて、過電圧抑制抵抗器６
を挿入して電車線電圧を下げる。すなわち、フィルタコ
ンデンサ電圧を具体的に検知する直流変圧器１４で電車
線電圧を検知しこの値とあらかじめセットされている基
準電圧を比較器２３で比較して、セット値以上に電車線
電圧が上昇した時は比較器２３より出力を出し、その出
力の一方は過電圧保護継電器２４を動作させ、他の一方
は過電圧抑制サイリスタ２１のゲート駆動回路２２に与
えられ、過電圧抑制サイリスタが点弧される。

これによって、過電圧から第１図の車上−電気機器を速
やかに保護する訳であるが、同時に主回路を開放する必
要がある。

このため、この過電圧保護継電器２４の連動接点３２（
保３継電器が動作していないことを確認する接点）を、
しゃ断器１’０の投入コイル３５の励磁回路内に接続し
ておき、サイリスタ２１の投入後は、しゃ断器１０，３
および高速度しゃ断器４の順で開放する。

また、過電圧の検知如何に拘らず、上記サイリスタ２１
が導通した場合には、主回路を開放して、いつまでも抵
抗６を通してサイリスタ２１が導通するのを避けねばな
らない。そこで、サイリスタ２１と直列に継電器１８を
接続し、その接点３１をも、しゃ断器１０の投入コイル
３５の励磁回路内に接続している。

従って、過電圧以外の何らかの原因でサイリスタ２１が
点弧すれば、必ず、しゃ断器１０．３および高速度しゃ
断器４が開放される。

次に、前記の保護相：電器２４、過電圧サイリスタ２１
が故障して動作しなかった時のバックアップとして過電
圧継電器１７が設けである。この）＜ツクアップ継電器
１７の連動接点３３（電車線電圧が高くないことを確認
する接点）もまた、しゃ断器１０の投入コイル３４の励
磁回路に接続される。従って、このバックアップ継電器
１７の動作時も前述同様にして主回路を開放ず仝。なお
、１５は直流変圧器の直列抵抗器、１６．１９はそれぞ
れｇ電器の直列抵抗器である。

以上、ツヨツパによる直流電動機の回生制動時の保護に
ついて説明したが、多くの保護継電器を必要としている
。したがって、これらの継電器の不具合による故障、ス
なわち信頼性の低下が問題となる。

また、最近の車両としては軽量化を要求されており、主
回路、制御回路の簡略、使用機器を少なくすることが、
重要な課題となっている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、チョッパ電気車における保護装置を少
ない機器で構成し、信頼性を向上するとともに車両の軽
量化を図ることである。

〔発明の概要〕

本発明の主特徴とするところは、過電圧時にフィルタコ
ンデンサ電圧を抵抗器に放電させるスイッチング手段と
並列に直流電圧検出器を接続し、その出力が予定の高レ
ベルに達したときに上記スイッチング手段を導通させる
とともに主回路を開放し、また上記出力が予定の低レベ
ルに達したときにも主回路を開放することである。

すなわち、スイッチング手段と並列に直流電圧検出器を
配し、ひの出力レベルが高すぎる、低すぎるの判定を行
うのみで、 （１）直流電車線（あるいはフィルタコンデンサ）の電
圧確立の有無、 （２）直流電車線（あるいはフィルタコンデンサ）の過
電圧、 のみならず、 （３）スイッチング手段の動作、 を検出でき、主回路の開放を行うことができるとともに
、更に、 （４）直流電圧検出器の出力消滅にて主回路を開放する
ため、従来のバックアップと同等の機能をもつことがで
きる。

具体的に述べると、従来の如く、フィルタコンデンサの
両端に電圧検出器を設けたのでは、スイッチング手段２
１の動作を検出することは不可能である。何故なら、直
流電源が生きている以上、抵抗６を介してスイッチング
手段が導通しているとしても、フィルクリアク１ヘル５
とフィルタコンデンサの接続点の電圧は電源電圧に保た
れ、低下しないからである。これに対し、スイッチング
手段の両端電圧は、その導通により確実に低レベルまで
低下するので、その検出は確実である。

逆に、スイッチング手段２１が非導通の状態では、その
両端電圧は、直流電源あるいはフィルタコンデンサ７の
電圧に正確に追従する。

従って、従来から必要とさｊした複数の保護動作は、唯
一の直流電圧検出器とそのレベル判定のみで実現できる
。

バックアップ機能については、従来過電圧時にスイッチ
ング手段が動作せず、バックアップが必要な状態とは、 （１）直流電圧検出器１４の故障 （２）スイッチング手段２１あるいはそのグー１〜駆動
回路２２の故障 が考えられるが、本発明によれば、前者（１）の場合は
直流電圧検出器の出力の予定の低レベルへの低下により
主回路を開放でき、後者（２）の場合は直流電圧検出器
の出力が当然に予定の高レベルにあり、やはり主回路を
開放できる。両者とも故障していても（１）と同様に主
回路を開放できる。

このように、従来と同様のバックアップ機能をもぢ、主
回路の過電圧その他の異常が生じなくても直流電圧検出
器が異常となれば、直ちに主回路を開放して安全である
。

なお、直流電車線１の電圧確立を検出する電圧検知継電
器２０は、本発明を適用した場合にも併設することが可
能である。この場合には、回生ブレーキ指令が与えられ
た瞬間に、電車線電圧が確立していないことが確認でき
るからである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例について説明する。

第３図は本発明のチョッパ制御による回生ブレーキ時の
主回路の一実施例を、第４図にこれらの制御回路の一実
施例を示す。

第３図において、スイッチング手段としての過電圧サイ
リスタ２１に並列に直流電圧検出器として直流変圧器１
４を接続することにより、他の保ｌ？！継電器が除かれ
ている。この直流変圧器１４の信号レベルも比較器３９
であらかじめセラ１−されている基準電圧と比較して、
電車線電圧が規定値以上であれば低電圧保護継電器４０
を動作させるようにしている。また電車線電圧が高くな
った場合は比較器２３であらかじめセットされている基
準電圧と比較して、電車線電圧が予定の高レベルになっ
たときは、比較器２３より出力を出し、その一方は保護
継電器２４を動作させ、他の一方で過電圧抑制サイリス
タ２１のゲート駆動回路２２に与えられ、過電圧抑制サ
イリスタ２１を点弧させることになる。

第４図に制御回路を示す。これらの動作について説明す
る。回生ブレーキ指令線２９に回生ブレーキ指令が与え
ら］（ると、限時思電器４１を通してタイマー回路４２
に与えられる。このタイマー回路は縫動型である。一方
回生フレーキ指令はこの限時継電器４１の連動接点４４
を通り、過電圧保護継電器の連動接点４５詮通ってしや
１ｖｉ器１０のコイル３４を励磁する。従って、しゃ断
＋ｉｌ：　１０が動作して主電動機回路が構成される。

次にこのしゃ断器１０の連動接点３５を通すしゃＦｌｉ
器３のコイル３６が励磁されてしゃ断器３も閉じられる
。

これにより、前述同様にしで、フィルタコンデンサ７が
充電されると同時に、過電圧抑制サイリスタ２１に電圧
が印加される。この電圧を直流変圧器１　／ｌで検知し
て電車線電圧が予定の低しヘルを越えておれば低電圧保
護継電器４υが動作しその連動接点４３が閉じる。従っ
て、限時継電器４１がある一定の時間後に動作しその連
動接点４４が開放してもしゃ断器１０のコイル３４は連
続励磁となり回生ブレーキ回路が構成される。しかし限
時継電器動作時間内に電車線電圧が規定値内に無い場合
は低電圧保護継電器４０の連動接点４３が閉じない為、
限時継電器４１の動作と同時にしゃ断器１０が開かれ回
生ブレーキ回路が構成されないようになる。

さて、過電圧抑制サイリスタ２１が点弧すると、今まで
サイリスタのＡ−に間に印加されていた電圧が零となり
、前に述べた比較器３９が動作して低電圧保護継電器４
０が釈放して、過電圧抑制サイリスタが点弧したことを
検出する。

従って、その接点４３を開き、しゃ断器１０の投入コイ
ル３４を消勢する。この結果、しゃ断器１０．３および
高速度しゃ断器４が開放することは従来例と同じである
。

以上説明したようにこの実施例によれば電車線電圧検知
用直流変圧器の接続するところを変えることおよびこれ
らの制御回路を一部改良することにより、複数の保護機
能のいずれも損うことなく、従来主回路にあった保護機
器を大「１」に省略し、また主回路の簡略化ができ、こ
れによって装置の軽量化、信頼性の高い制御装置を提供
することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、チョッパ電気車において、数少ない機
器により複数の保護機能を元押でき、信頼性の向上と車
両の軽量化を図った保護装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気車用チョッパの回生ブレーキ時の主回路接
続を示す回路図、第２図は回生ブレーキ時の制御回路接
続を示す回路し１、第３図は本発明の具体的一実施例の
電気車用チョッパの回生ブレーキ時の主回路接続を示す
回路図、第４図は本発明の具体的一実施例の回生ブレー
キ時の制御回路接続を示す回路図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １０回生時に、直流電動機と主平滑リアクトルの直列回
   路と、この直列回路に並列接続されるチョッパと、この
   チョッパの両端間に接続されたダイオードとフィルタコ
   ンデンサの直列回路と、上記コンデンサと直流電車線と
   の間に接続されたフィルタリアクトルと、過電圧時に一
   ヒ記コンデンサ電圧を抵抗器に放電させるスイッチング
   手段とを備えた主回路構成を採る電気車において、上記
   スイッチング手段と並列に接続された直流電圧検出器と
   １．この電圧検出器の出力が予定の高レベルに達したこ
   とに応動して上記スイッチング手段を導通させるととも
   に上記主回路を開放する手段と、上記電圧検出器の出力
   が予定の低レベルに達したことに応動して上記主回路を
   開放する手段とを設けたことを特徴とするチョッパ電気
   車の保護袋「１゜