JPS62193599A - 車両用電動発電機装置 - Google Patents

車両用電動発電機装置

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JPS62193599A
JPS62193599A JP3199486A JP3199486A JPS62193599A JP S62193599 A JPS62193599 A JP S62193599A JP 3199486 A JP3199486 A JP 3199486A JP 3199486 A JP3199486 A JP 3199486A JP S62193599 A JPS62193599 A JP S62193599A
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JP
Japan
Prior art keywords
motor
generator
voltage
rotational speed
thyristors
Prior art date
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Pending
Application number
JP3199486A
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English (en)
Inventor
Kinichi Osada
長田 緊一
Shuzo Iwakuni
岩国 修三
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Publication date
Application filed by Toyo Electric Manufacturing Ltd filed Critical Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority to JP3199486A priority Critical patent/JPS62193599A/ja
Publication of JPS62193599A publication Critical patent/JPS62193599A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)

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〕 本発明は鉄道車両等の電源電圧変動、p荷変動のはげし
い電動発電機の過速度防止に係り、特に単相全波整流を
源を電源とする場合に、よシ活用される車両用電動発電
機装置に関する。
〔従来の技術〕
鉄道車両のうち電気車には、一般に電車線電圧で駆動さ
れる電動発電機が搭載され、電動発電機の発生電力は車
両内の電灯や空調装置などに供給されている。
電動発電機として、古くは直流電動機と交流同期発電機
を一体化したものが一般的であったが、最近では直流電
動機の代りに無整流子同期電動機を用い、サイリスタ式
他励インバータで駆動する方式が開発され使用されてい
る。一般には、無整流子電動機は三相同期電動機が用い
られている。
通常の三相同期電動機は、三相正弦波交流電源より駆動
されるが、直流電気車では電車線電圧は一般に三相全波
整流の脈流であシ、はぼ直流電圧である。このため、三
相のサイリスタ式他励インバータで直流を三相交流に変
換して電動機を駆動している。このような無整流子電動
機を用いた電動発電機は、ブラシがないということでB
rushLess MGこれを略してBL−MGと呼ば
れることがある(以下BL−MGと称す)。
かかるBL−MGの主回路は、通常の直流電動機の場合
と同様、起動電流を制御するための起動抵抗が電源側に
必要なのは同様であるが、サイリスタによる転流が3相
で行なわれるため、BL−MGへの流入電流に3相の脈
動分が含まれる。この脈動を流を電源側に及ぼさないよ
うに、フィルターを入れている。また、サイリスタの保
護協調を保つため、電源側接触器と兼ねて高速度しゃ断
器を設けている。
第2図はそのBL−MGの主回路を示す従来例の接続図
で、直流電源には高速度し中断器HB、 74ルターリ
アクトルFIR,起動抵抗器几、、R,、直列抵抗器R
o1起動接触器MGC、フィルターコンデンサFIC,
平滑用直流リアクトルMSLなどを介して接続されてい
る。図中、81〜86はサイリスタで、インバータ部分
の主サイリスタ群である。M−GはBL−MOの電動発
電機本体の固定子であり、回転部分は点線枠で示しであ
る。点線枠内のMPは主界磁コイル、EXは励磁機回転
子、EXDは回転整流器をそれぞれ示している。HTS
は高圧界磁コイル、EXFは他励界磁コイル、AV几は
電圧調整器、CT、 。
CT2はM側変流器、APRは周波数すなわち周波数の
調整器、DBは分配器である。
の原理接続図で、直流電源はlの符号を付したブロック
で示しである。2の符号を付したサイリスタ81〜Se
Kよ多構成されたブリッジ回路の破線ブロックがインバ
ータである。3の破線ブロックはBL−MO本体であり
、31は電動機巻線、32は発電機巻線、33は回転子
をそれぞれ示している。第4図はBL−MGの動作を説
明する電圧電流波形図である。
さて、第2図、第3図において、サイリスタSI〜86
によ多構成されるインバータ2の出力が電動機巻線31
に給電される。この電動発電機は回転界磁方式を採用し
ておシ、インバータ2の出力は固定子に給電される。回
転界磁は同軸上の励磁機出力を回転整流器ENDによっ
て整流された直流で励磁されている。すなわち回転子3
3は直流磁石と考えられるので、これが回転すると固定
子側に設けられた凡、S、Tの各相巻線には回転速度に
比例した3相交流電圧を発生する。この電圧を仮りにe
λ。
ell 、 eyとするO工R−工8+”?’は几、S
、Tの各相巻線に流れるそれぞれの電流を示す。回転子
33の位置は分配器DBによって検出され、調整器AP
Rはそのとき導通すべきサイリスタを選び出しており、
6組のサイリスタ81〜S6には次の順序で必ず2組の
サイリスタを導通させるように信号が送られている。
このような6回の切り替わシは、いずれも同じ過程で行
なわれるので、転流時の電流の移υ変わシ例としてサイ
リスタS、、S2→s2. S、の部分ヲ第4図で説明
する。サイリスタS、 、 S2が導通状態で電流は直
流電源1の■側よシサイリスタS!、R相巻線、T相巻
線、サイリスタS2と流れ、電流工1=−ITとなって
いる。第4図のa点でサイリスタS3を点弧すると、電
圧eRves、すなわちS相の電圧がR相の電圧より低
いので、電流はサイリスタS3からS相巻線に流れ始め
、R相の電流I、が減少する。氷点でこの電流I、が零
になυ、サイリスタSlが消弧、転流が完了する。この
ような転流が自然に終るようKするには、S相電圧eI
が8相電圧elよシ低い間に電流の切換えが完了するよ
うタイミングを選ぶ。すなわち、b点がC点より以前に
まければならない。C点、すなわち几、S相電圧が等し
い位相を基準にして、a点までの電気角を制御進み角r
o (ガンマゼロ)、a点からb点までの電気角を転流
重なシ角Uと定義すると、ro−u>Qが必要条件とな
る。
第3図において、サイリスタs1.S3+ssおよびサ
イリスタ82,84,8.のうち、それぞれ何れか1個
は必ず導通状態にあるので、インバータ入力端子A、B
間にはR,S、T間の最大電圧差が生じていることにな
る。第4図で斜線部分で示される電圧がA、8間の電圧
となり、この値は vnc  IDC”几= 1.35VMcos (r−
u/2 ) cosu/2・(1)V、=に、φn ・
・     ・ ・・・・・(2)ここでVDC:電源
電圧(V) IDC: ’fl源電流(A) R:電源側の抵抗(Ω)(直列抵抗、リアクトル)■M
:電動機端子電圧(V) r :端子′1圧における制御進み角 γ=ro−δに
1:比例常数 φ :毎極磁束 n二回転速度 (1)式が成立するように入力電流IDCが流れるが、
この電流IDCが電動機巻線31に流れてトルクを生ず
る。したがって、γ(−γ0)を変えてトルク制御を行
なうことができる。
発電積巻@32は電動機巻線31と同一鉄心上に巻かれ
てお)、共通の磁束によシミ圧を発生しているので、発
電機電圧vGは VG= N2φn  ・・・・・・・・・・・・   
・・ ・・・・・・(3)N2:比例常数 で表わされる。
したがって、発電々圧を制御するには、φすなわち界磁
電流を制御すれば良く、それによってできる電動機端子
電圧vMと電源電圧VDCとから(1)式が成り立つよ
うγGを調整してトルクを制御し、回転数を一定に保つ
以上説明したように定常運転中の周波数(回転数)制御
は制御進み角γ0を変化させて行なうつ電圧制御は励磁
機の界磁制御によシ行なっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、従来の直流電気車では架線には300市ある
いは360市のリップルを含んでいるが、平均値とリッ
プルのピーク値の差は三相全波整流波形のため僅かであ
った。したがって、第1図の回路においてフィルターコ
ンデンサFICがピーク充電されても、直流電圧の平均
値で充電されていても、その充電電圧の差は僅かであっ
た。しかし、交直流電車では交流区間は商用周波の単相
交流電源であるため、これを変圧器で降圧し、単相全波
整流した電圧では、電圧のピーク値との差は、直流区間
に比べて大きくなる。
このような電源にHL−MGが接続された場合で、BL
−MGが軽負荷で運転されている状態にあっては、第5
図に示すように入力側のフィルターコンデン?FICは
ピーク充電されてしまう。このような状態が生じるとB
L−MGにとっては過大入力電圧が供給されることにな
シ、その結果回転速度が上昇してしまうという不具合が
あった。
そこで、従来技術においては過速度検出器が過速度検知
を行なうと高速度しゃ断器HBをオフし保護するのが一
般的であった。第6図はBL−MGが所定の高速になっ
た場合の従来の制御例を示す過速度領域での制御ブロッ
ク図である。図において過速度検出器4には回転数に比
例した信号101が入力されている。この信号101が
所定値N3以上であれば過速度検出器4が高速度し中断
器HBを開放するHB開放指令102を出力し、この結
果、高速度しゃ断器団をオフさせるようにしていた。
本発明は上記事情にかんがみて創案されたものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発BAは前記問題点を解決するものであって、フィル
ターコンデンサFICがピーク充電されてしまうような
軽負荷領域においても安易に高速度し中断器HBをオフ
するのでなく、ML−MG負負荷電力を供給できるよう
にするものである。
すなわち本発明は、BL−MGの回転数が所定値を越え
たことを検知して、サイリスタ式他励インバータのサイ
リスタゲート入力を停め、しかもBL−MGの誘起電圧
制御を継続するようになすものである。以下、本発明を
実施例図面によシ説明する。
〔実施例〕
第1図は本発明を実現するための一実施例の制御ブロッ
ク図である。図中、10が本発明実現のだめの制御ブロ
ックで、前述した第6図に本発明実現のために追加した
部分である。制御ブロック1中の11は過速度検出器、
12はその過速度検出器11の出力とサイリスタ(S、
−8,)ゲートパルス発生指令13を入力とするAND
回路を示している。この制御ブロック10の過速度検出
器11と、前述した過速度検出器4とに回転数に比例し
た信号101が入力されている。AND回路12の出力
103はサイリスタ(S+−8s)ゲートパルス制御回
路へ与えられる。
第1図において、過速度検出器11はN2よシ低い正常
な回転数の状態では出力を発生してお9、回転数がN2
より高くなると出力を発生しなくなる。
ところで検出器は一般にヒステリシスがあるため一度出
力を発生しなくなると回転数がN1まで下るまでは出力
断状態を保つ。すなわち回転数がN2以上に達するとM
■回路12の一方の入力が断たれるため、サイリスタゲ
ートパルス制御回路への信号が断たれ、いわゆるゲート
ブロックの状態になるためサイリスタ81〜S6はイン
バータ動作を停止する。インバータ動作停止によ、9B
L−MGは入力が断たれることになシ回転数が徐々に低
下して行く。
回転数がN1以下に下ると、過速度検出器11からAN
D回路12への出力が正常になりサイリスタゲートパル
ス制御回路に信号が送られるようになシサイリスタ81
−8.が再びインバータ動作を開始する。
何らかの原因で回転数がN2より高くなったにも拘わら
ずインバータ動作が停止せず、回転数がN3(>N2)
に達した場合は、前述の第6図に示す従来の方式と同じ
(8B開放指令102を出力し、高速度しゃ断器HBを
オフさせて保護する。
〔発明の効果〕
上述したように従来の場合は過速度を検知すると故障と
判断して高速度しゃ断器HBを開いて保護していたが、
本発明によれば、交流区間において軽負荷時にも過速度
検出器が誤動作するという不具合も解消され、BL−M
Gが正、常に動作することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実現するための一実施例の制御ブロッ
ク図、第2図は従来の無整流子電動発電機の主回路接続
図、第3図は第1図の無整流子電動発電機の原理接続図
、第4図は第3図の動作を説明する電圧電流波形図、第
5図は無整流子電動発電機が軽負荷の場合のフィルター
コンデンサ電圧の状況を示す波形図、第6図は無整流子
電動発電機が所定値以上の高速になった場合の従来例の
制御ブロック図である。 1・・・・・直流電源、2・・・・・・インバータ、S
、−S、・・・・サイリスタ、3・・・・・・無整流子
電動発電機本体、31・・・・電動機巻線、32・・・
・・発電機巻線、33・・・・・回転子、DB・・・・
・・分配器、AF几・・・・・・調整器、MSL・・・
・・直流リアクトル、FIL・・・・・・フィルターリ
アクトル、FIC・・・・フィルターコンデンサ、HB
・・・・・・高速度シャ断器、3,11・・・・過速度
検出器、12・・・・AND回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 無整流子同期電動機と同期発電機を結合した電動発電機
    において、電動機電機子電圧によって転流が行なわれる
    サイリスタ式他励インバータ、該他励インバータを用い
    て前記電動機を駆動しているとき、前記電動発電機の回
    転数が所定値をこえたことを検知し、前記他励インバー
    タのサイリスタゲート入力を停め、しかも前記電動発電
    機の誘起電圧制御を継続せしめるようにしたことを特徴
    とする車両用電動発電機装置。
JP3199486A 1986-02-18 1986-02-18 車両用電動発電機装置 Pending JPS62193599A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4928599B2 (ja) * 2006-03-20 2012-05-09 フラウンホーファー−ゲゼルシャフト ツル フェルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシュング エー ファウ 3次元の成形部品の特性変化を電子によって行うための装置および方法と、該装置の使用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5116506A (ja) * 1974-08-01 1976-02-09 Toyo Electric Mfg Co Ltd Sharyoyodendohatsudenkino seigyokairo

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5116506A (ja) * 1974-08-01 1976-02-09 Toyo Electric Mfg Co Ltd Sharyoyodendohatsudenkino seigyokairo

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4928599B2 (ja) * 2006-03-20 2012-05-09 フラウンホーファー−ゲゼルシャフト ツル フェルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシュング エー ファウ 3次元の成形部品の特性変化を電子によって行うための装置および方法と、該装置の使用

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