JPS6014589B2 - チヨツパの制御方法 - Google Patents

チヨツパの制御方法

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JPS6014589B2
JPS6014589B2 JP6338980A JP6338980A JPS6014589B2 JP S6014589 B2 JPS6014589 B2 JP S6014589B2 JP 6338980 A JP6338980 A JP 6338980A JP 6338980 A JP6338980 A JP 6338980A JP S6014589 B2 JPS6014589 B2 JP S6014589B2
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thyristor
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繁則 木下
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/125Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M3/135Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only

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  • Power Engineering (AREA)
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  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、チョッパの制御方法に関し、一層詳細には、
電気車を回生制動する場合に用いられる連続可変直列抵
抗形チョッパの制御方法に関する。
電気車において、チョッパを用いて負荷が有するエネル
ギーを電源に回生して電力消費量を少なくする場合、チ
ョッパ装置としては、次の条件を備えることが理想とさ
れていた。
01電源側へ回生電力を出釆るだけ大きくとれること‘
2ー 電源側への回生率を出来るだけ高率に確保するこ
と{3} 鰭気車に搭載した際、制動時の速度が充分あ
った場合でも制動可能であること。
ところで、直列抵抗形チョツパ装置は、主電動機端子電
圧が電源電圧を上回る高速範囲において、この主電動機
に直列にブレーキ抵抗を接続して、このブレーキ抵抗に
よる電圧降下分だけ速い範囲から回生制動がかけられる
効果を利用したものである。
その代表的な回路図を第1図に示す。この方式によれば
、主電動機2に抵抗4を直列に挿入接続することによっ
て、制動時の初速度は、高く設定することが可能となる
が、前記抵抗4と並列に接続される短絡スイッチ6が短
絡されるまで、抵抗発熱ロスが大きく回生効率が低下す
ると共に回生電力量も少なくなる等の難点があった。そ
こで、前記直列抵抗を等価的に可変とし、この抵抗に発
生する電力を最小にする連続可変直列抵抗形チョツパが
開発されるに至った。その従来技術に係る回路例を第2
図に示す。この回路例は、第1図に示す回路図中、直列
抵抗4と逆流阻止用ダイオード8とに並列に分路サィリ
スタ10を接続したものである。なお、図中、参照符号
12は、パンタグラフ、参照符号14は、チョッパ、参
照符号16は、平滑リアクトルを示す。そこで、この回
路では、前記分路サイリスタ10を所定範囲で点弧して
、通流率を制御すれば、抵抗4に流入する電流が前記分
路サィリスタ10によって分流されるために、抵抗4が
等価的に可変とはる。その際、電動機2の電流が規定さ
れた値となるように、分路サイリスタ10とチョツバ1
4の遠流率は、各々別異に制御している。分路サイリス
タ10、チョッパ14の通流率と電動機電流との相関々
孫を次式に示す。.N=V宅黍等竺毒さ・) …‐
‐‐【1’但し、IN:電動機電流VM:電動機電圧 Vs:電源電圧 BR:直列抵抗値 Q・:チョツパ通流率 Q2:サィリスタ通流率 従って、電動機電流を規定値に保持するためには、分離
サィリス夕10の通流率Q2と、チョツパ14の通流率
Q,とは、次のように制御する必要がでてくる。
すなわち、分路サイリスタ10の通流率Q2を制御して
いる際、チョツパ14の濁流率は,は、略最小値Qmj
nに保持し、また、チョツパ14の鹿流率Q,を制御し
ている際には、分路サィリスタ10の通流率Q2は、略
最大値Qmaxに保っておく。一方、電動機電圧が電源
電圧を下まわってチョッパ14が点弧すると、分離サイ
リスタ10には、電源電圧と直列抵抗4の両端の電圧と
の差が逆電圧として印加され、従って、分蝋サィリスタ
10は消弧するに至る。
そこで、前記分路サィリスタ110を全ゆる運転状態に
おいても確実に消弧させるためには、直列抵抗4の抵抗
値に負うところが大きい。その抵抗値は、次式によって
算出される値以下に設定されなければならない。BR=
帯岸 イ2 Vsmin:電源電圧最小値 Impeak:最大負荷軍流尖頭値 このため、負荷最大電圧VMmaxは、 VMmaxニVS(1−Q,min) 十lw・BR(1−Q2min)……‘3}但し、Q,
mln:チョツパ最小通流率Q2min:分路サィリス
タ最小通流 率 ‐ IM:最大負荷電流平均値 として算出されることになる。
結局、■式からも明らかなように、直列抵抗の抵抗値は
、変動を考慮して、電源電圧が最小の値である場合に決
定される値以上に設定することは出来ない。
さらに、電源電圧Vsの値は、‘31式から明らかなよ
うに電動機の最大電圧VMmaxの算出の際の加算要素
の1になっているので、この電源電圧Vsが低いと、電
動機蟹圧Vwを大きくとることが不可能となり、従って
、制動初速度を高く設定することが困難となる。すなわ
ち、前記の制約から、第2図に示す回路例では、電気車
のチョツバとして用いた場合、回生制動が広い範囲に亘
つて行われ得ない欠点として鍵呈することになる。そこ
で、本発明者は、種々検討並びに工夫を重ねた結果、電
源電圧の大きさに対応して電動機電流を制御するよう制
御回路を設け、この制御回路に電動機側から制御入力を
導入し、この制御入力値に応じて分路サィリスタとチョ
ッパとの通流率を制御し、さらに電動機電圧が所定値以
下に下降した時、分路サイリスタを消弧し、チョツパを
付勢させれば、電源電圧に制約させることなく回生制動
が行なわれるチョッパの制御方法が得られることを突き
止めた。
従って、本発明の一般的目的は、回生制動が広い範囲で
行われ、しかも高速時でも安定して制動できるチョツパ
の制御方法を提供するにある。
前記の目的を達成するために、本発明では、電源に逆流
阻止用ダイオードと抵抗と負荷とを直列に接続すると共
に前記抵抗と負荷の直列回路にチョツパを並列接続し、
さらに前記逆流阻止用ダイオードと抵抗との直列回路に
分路サィリスタを並列接続して負荷の電力を電源に回生
するようにしたチョッパ制御装置において、負荷側回路
に分路サイリスタとチョツパの主サィリスタおよび補助
サィリスタの各ゲートに対しそれぞれ通流率を制御する
信号を供給する電流制御装置を接続配置し、前記電流制
御装置の出力信号によってチョツパ並びに分路サィリス
タの通流率を制御して負荷側電流を規定値に維持すると
共に電源電圧が低下した際、前記負荷側電流を低い値に
制限することを特徴とする。本発明の他の目的および利
点は、以下の詳細な説明から一層明らかとなるであろう
次に、本発明に係る連続可変直列抵抗形チョッパ制御装
置の制御方法について、それを実施する装置との関係に
おいて、以下詳細に説明する。
なお、第1図並びに第2図と同一の参照符号は、同一の
構成要素を示すものとする。第3図において、参照符号
2川ま、電動機駆動ラインに接続された直流変流器DC
CT等の検出器であり、また、参照符号22は、フィル
タ等による検出回路を示す。
検出回路22の出力側は、電動機電流設定器24の出力
側と接続し、その差電流が制御回路26に導入されるよ
う礎成されている。この制御回路26の入力側には、さ
らにチョッパ14の周波数を決定するための発振器28
が接続されており、なお、前記制御回路26の出力側は
、夫々、分路サイリスタ10のゲート信号を増幅する増
幅回路30、チョツパ14の主サイリスタMThのゲー
ト信号を増幅する増幅回路32、チョッパ14の補助サ
ィリスタAmのゲート信号を増幅する増幅回路34およ
び短絡スイッチ6への動作信号を増幅するための増幅回
路36に夫々接続している。すなわち、制御回路26は
、電動機電流が所定の設定された値になるよう、チョッ
パ14ならびに分路サイリスタ10の通流率および短絡
スイッチ6の動作信号を導出する回路であって、特に第
4図並びに第5図に示す特性を有する。この特性曲線を
検討すれば、第4図から容易に諒解されるように、制御
回路26に導入される制御入力Viが、零から所定値(
例えば、図に示すように50%)までは、チョツパ14
の通流率Q,は、略Qmjnとし、一方、分路サイリス
夕10の通流率Q2 をQminからQmaxまで制御
する。これに対し、前記のように、制御入力V:が前記
所定値から最大となる範囲まで(所謂100%まで)分
路サィリスタ10の通流率をQmaxに維持すると共に
、チョッパ14の通流率を略QminからQmaxまで
制御する。短絡スイッチ6への動作信号は、直列抵抗4
が挿入接続されていることから電動機電流の変動が最も
少なくなる点で出力させる。第5図の特性曲線図は、制
御回路26が、電源電圧の所定値以下の指示によって、
電動機電流を低減する特性があることを示している。す
なわち、架線電圧がVs,以上では、電動機電流は、負
荷電流最大値IMmaxを維持して低減することはなく
、一方、架線電圧がVs,より下降すると比例的に下降
し、架線電圧が最小となるVsminでは、前記電流値
は、IM,まで低下する。この限りにおいて、電動機電
流は、式【21を満足させて低減されることが容易に諒
解されよう。第6図は、第5図に示す電動機電流が架線
電圧によって低減する場合の回路図である。この場合、
制御回滋26には、その入力側に検出回路22、電流設
定器24と共に電流低減器38を接続しておき、この電
流低減器38の入力側に電源電圧検出器40並びに鰭圧
設定器42を接続しておく。この回路例で前記電圧設定
器42に、電動機電流低減開始電圧Vs,として設定し
ておくと、電源電圧、すなわち架線電圧が設定値Vsl
より下降した場合に、鰭流設定器24の電流設定値を下
げるように電流低減器38から出力信号が導出され、電
動機電流が低減されることになる(第5図参照)。本発
明によれば、以上のように、制御入力の大きさに応じて
チョッパと分路サィリスタの遠流率を制御し、且つ、電
源電圧の大きさに対応して軍/動機電流の最大値を決定
して、チョッパがオンされている時、分離サィリス夕を
確実に消弧するよう制御するので、電源電圧の最小値に
制約されることなく、高速でも安定して回生制御が行な
われ、また、制御回路も比較的簡単であるために廉価に
製造できる等の効果が得られた。
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、この実施例に限定されるものではなく、電源がバッテ
リである電気自動車用チョッパにも適用でき、また、チ
ョッパを直流中間回路に接続して電力を回生する全ゆる
電力変換器にも応用可能であって、さらに直列抵抗との
関係では、チョッパと逆流阻止用ダイオードとの間に別
異の直列抵抗を挿入接続した場合(第7図参照)にも適
用できる等、本発明の精神を逸脱しない範囲において種
々の改良並びに設計変更が可能であることは勿論である
【図面の簡単な説明】
第1図並びに第2図は、従来技術に係るチョツパ制御装
置の回路図、第3図は、本発明方法に係るチョッパ制御
装置の回路図、第4図は、制御入力と、遠流率との関係
を示す特性曲線図、第6図は、架線電圧と電動機電流と
の関係を示す特性曲線図、第6図並びに第7図は、本発
明方法に係るチョッパ制御装置の別の実施例を示す回路
図である。 2・・・・・・電動機、4・・・・・・抵抗、6・・・
…短絡スイッチ、8・・・・・・逆流阻止用ダイオード
、10……分路サイリスタ、12……パンタグラフ、1
4……チョッパ、16・…・・平滑リアクトル、20…
・・・検出器、22・・・・・・検出回路、24…・・
・電動機電流設定器、26・・・・・・制御回路、28
・・・・・・発振器、30,32,34,36…・・・
増幅回路、38・・・・・・電流低減器、40・・・・
・・電源電圧検出器、42・・…・電圧設定器。 FIG.l FIG.2 FIG.3 FIG.4 F量G・5 FIG.6 FIG.7

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電源に逆流阻止用ダイオードと抵抗と負荷とを直列
    に接続すると共に前記抵抗と負荷の直列回路にチヨツパ
    を並列接続し、さらに前記逆流阻止用ダイオードと抵抗
    との直列回路に分路サイリスタを並列接続して負荷の電
    力を電源に回生するようにしたチヨツパ制御装置におい
    て、負荷側回路に分路サイリスタとチヨツパの主サイリ
    スタおよび補助サイリスタの各ゲートに対しそれぞれ通
    流率を制御する信号を供給する電流制御装置を接続配置
    し、前記電流制御装置の出力信号によってチヨツパ並び
    に分路サイリスタの通流率を制御して負荷側電流を規定
    値に維持すると共に、電源電圧が低下した際前記負荷電
    流を低い値に制限することを特徴とするチヨツパの制御
    方法。 2 特許請求の範囲第1項記載の方法において、電流制
    御装置に電源電圧検出器と電圧設定器とを接続し、電圧
    設定器で予め定められた電圧よりも少ない電源電圧が検
    出された際、負荷側電流を低減することからなるチヨツ
    パの制御装置。
JP6338980A 1980-05-15 1980-05-15 チヨツパの制御方法 Expired JPS6014589B2 (ja)

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