JPS6310643B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電気車制御装置に係り、特に、電気
車の起動時にチヨツパ制御装置のチヨツピング周
波数を変化させる電気車制御装置の改良に関する
ものである。

〔発明の背景〕

従来技術とその問題点を第１図〜第４図により
説明する。電気車のチヨツパ制御装置には第１図
に示すチヨツパ回路が一般に用いられている。第
１図において、MMは主電動機、Ｅは電源、FL
はフイルタリアクトル、FCはフイルタコンデン
サ、MSLは主平滑リアクトル、FDdはフリーホ
イールダイオード、MCRfは主逆導通サイリス
タ、ACRfは補助逆導通サイリスタ、L_nは転流リ
アクトル、C_nは転流コンデンサである。主逆導
通サイリスタMCRfのオン・オフ制御によつて主
電動機MMの電流を制御するものであるが、この
主逆導通サイリスタMCRfをオンさせるにはゲー
トに所定の電流を流すだけで良いが、オフさせる
場合には補助逆導電サイリスタACRf、転流リア
クトルL_n、転流コンデンサC_nによつて構成され
る転流回路が必要である。この転流回路の動作
を、第２図によつて説明する。主逆導通サイリス
タMCRfのオフ時に、転流リアクトルL_n、補助逆
導通サイリスタACRfのダイオード部を通つて転
流コンデンサC_nを充電しておき、主逆導通サイ
リスタMCRfをオフさせたいときに、補助逆導通
サイリスタACRfをオンさせることによつて転流
コンデンサC_nの電荷を転流リアクトルL_nとの共
振現象を用いて放電させ、共振の後半の半周期
T_s〔第２図のMCRf電流波形参照〕において主逆
導通サイリスタMCRfに逆電流を流してオフさせ
るようになつている。

サイリスタには固有のターンオフ時間T_pffがあ
り、逆電流の期間がこれを越えないとサイリスタ
はオフしない。一方、主逆導通サイリスタMCRf
のオン時間を短くするためには補助逆導通サイリ
スタACRfの点弧時期を早めればよいが、主逆導
通サイリスタMCRfよりも早く点弧しても転流コ
ンデンサC_nの電荷は放電できないので、補助逆
導通サイリスタACRfの点弧は理想的に最も早く
ても主逆導通サイリスタMCRfの点弧と同時であ
る。

従つて主逆導通サイリスタMCRfのオン時間は
最短でもほぼ転流一周期分はあることになる。こ
のため、チヨツパ回路を電気車の主電動機MMの
電流制御に用いる場合には、チヨツパ制御装置の
電気弁のオン時間の割合である通流率がある値以
下にはなり得ないので、特に主電動機MMの誘起
電圧が小さい起動時には電流が流れすぎて、過大
トルクが発生し、乗心地を損なう。

また、通流率はチヨツピング周波数を低くする
ことによつても下げることができるが、チヨツピ
ング周波数を下げるとフイルタリアクトルFLと
フイルタコンデンサFCの高調波電流抑制効果が
少なくなるので、チヨツピング周波数を下げるに
も限度がある。しかしながら、起動時に、電源か
らの入力電流を小さく抑えている領域では、含有
高調波電流も小さく、チヨツピング周波数を下げ
ることによつて通流率を下げることも可能であ
る。

この制御方式の一例を第３図に、第３図による
通流率γの制御シーケンスを第４図に示す。第３
図において、１は比較増幅器、２は移相器、３は
発振器を示す。主電動機電流帰還値I_afと主電動
機電流指令値I_apとが比較増幅器１に入力されて
比較され、その偏差に応じた信号V_ppが出力され
て移相器２に送られると共に、発振器３の出力
f_RPがリセツトパルスとして移相器２に入力され
る。移相器２内においてはリセツトパルスf_RPご
とに積分動作を繰返している積分器出力V_Iと、
比較増幅器１からの信号V_ppとのレベル比較が行
なわれ、信号V_ppとのレベルの方が大きいときに
オンとなるオン・オフ信号を出力する。これによ
り、移相器２から出力されるオン・オフ信号の通
流率γは、比較増幅器１からの信号V_ppのレベル
によつて調節される。すなわち、電流指令信号
I_apと電流帰還信号I_afとの偏差に応じて、チヨツ
パの通流率γが調整される。

ところで、起動時には、前述したように、起動
電流の増大を緩和するため、例えば、0.5秒程度
の間だけ、チヨツピング周波数を半分とし、その
後、通常の周波数へ階段状に戻すことが行われ
る。

しかしながら、この周波数切換時に、電気車の
乗心地が悪化することがある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、起動時にチヨツパ制御装置の
チヨツピング周波数を変化させて主電動機に流れ
る電流を制御する電気車において、電気車起動時
の乗心地を改善できる電気車制御装置を提供する
にある。

〔発明の概要〕

本発明は、指令信号と帰還信号との偏差に応じ
た信号を移相器へ出力する比較手段の利得を、チ
ヨツピング周波数の増大と同期的に引下げること
によつて、周波数切換前後のチヨツパの通流率が
急変しないようにしたことを特徴とするものであ
る。

ここで、第４図において、起動直後のチヨツピ
ング周波数を₀／２に低めておき（周期は２／
₀）、例えば、0.5秒後に₀に戻す場合を考える。
まず、周波数₀／２のときの通流率γ₁は、γ₁＝
T₁／2T₀₁であり、周波数が₀となつた直後の通
流率γ₂は、γ₂＝T₁／T₀₁である。従つて、γ₂＝
2γ₁となつて、周波数を切換える前後の通流率が
急変し、主電動機MMの電流が急増し、過大トル
クを生じ、電気車の乗心地が損われるのである。
もちろん、電流が増大すれば、電流帰還制御系に
よつて、通流率γはすぐに引戻されるのである
が、安定な制御を行うために、通常、比較増幅器
１等に遅れ要素を持たせている。このため、どう
しても、電流のオーバーシユートが生じることと
なる。

そこで、周波数の切換えと同期的に、比増幅器
から移相器へ与えられる信号V_ppを変化させて、
切換前後の通流率が変化しないようにする。比較
増幅器の出力信号V_ppは、通常、電流指令信号I_ap
と電流帰還信号I_afとの偏差に応じて変化してお
り、同一の偏差の下で、比較増幅器１の出力信号
V_ppを減少させるということは、その利得
（V_pp／I_ap−I_af）を小さくするということである。
上記の例では、利得を1/2に下げれば、周波数切
換後の比較増幅器の出力信号も半分の値となり、
通流率r₂＝r₁となつて変化せず、電気車の乗心地
を損う要因はなくなる。

〔発明の実施例〕

以下図面により本発明を説明する。

第５図は本発明の一実施例ブロツク構成図、第
６図は第５図実施例の制御シーケンスを示す図で
ある。第５図の実施例が第３図と異なるのは発振
器３からチヨツピング周波数切換信号_vが比較増
幅器１へ出ている点である。第６図に示すよう
に、チヨツピング周波数を１／２₀から₀に時刻t_n において変化させると同時に、比較増幅器１はチ
ヨツピング周波数切換信号_vを受けてその出力
V_ppを２分の１にする。すなわち、同じ偏差入力
に対して、比較増幅器の利得を２分の１に切換え
ることにより、その出力信号V_ppを２分の１とす
る。これにより、チヨツピング周波数が変化する
前の通流率γ₁はT₁／（2T₀₁）変化後の通流率γ₂
は（１／２T₁）／T₀₁となり、γ₁＝γ₂でチヨツピン グ周波数の変化前と変化後で通流率の変化がない
ことになり、主電動機MMの電流の急変は起こら
ず、極めて円滑な電気車の起動が可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、チヨツ
ピング周波数を変化させても通流率がその前後で
一定に保たれるので、乗心地の良い電気車の起動
制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はチヨツパ式電気車の主回路の一例を示
す図、第２図はチヨツパ回路のオン・オフ動作の
説明図、第３図は従来の制御回路の一例を示す
図、第４図は第３図の移相器動作考察図、第５図
は本発明の一実施例のブロツク構成図、第６図は
第５図の移相器の動作説明図である。 １…比較増幅器、２…移相器、３…発振器、
MM…主電動機、MCRf…主逆導通サイリスタ、
ACRf…補助逆導通サイリスタ、L_n…転流リアク
トル、C_n…転流コンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 指令信号とこの指令信号に対応する帰還信号
   とを入力してそれらの間の偏差に応じた信号を出
   力する比較手段と、この比較手段の出力信号を入
   力してチヨツパの通流率信号を出力する移相器
   と、この移相器に対してチヨツパ動作周波数を指
   令する手段と、上記チヨツパによつて制御される
   主電動機と、この主電動機の起動時に上記チヨツ
   パ動作周波数指令を階段状に増大させる手段とを
   備えた電気車において、上記チヨツパ動作周波数
   の増大と同期的に、上記比較手段の入力偏差に対
   する出力信号の利得を階段状に下げる手段を設
   け、しかしてチヨツパ動作周波数を増大させる前
   後のチヨツパの通流率をほぼ一定に保つように制
   御することを特徴とする電気車制御装置。