JPS6333397B2 - - Google Patents

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JPS6333397B2
JPS6333397B2 JP55051133A JP5113380A JPS6333397B2 JP S6333397 B2 JPS6333397 B2 JP S6333397B2 JP 55051133 A JP55051133 A JP 55051133A JP 5113380 A JP5113380 A JP 5113380A JP S6333397 B2 JPS6333397 B2 JP S6333397B2
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JP
Japan
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current
chopper
circuit
time constant
main
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Application number
JP55051133A
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Japanese (ja)
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JPS56148174A (en
Inventor
Shigeru Koyama
Mitsuo Kurata
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS6333397B2 publication Critical patent/JPS6333397B2/ja
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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

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、接地事故時にも主電動機と主回路
機器の損傷を最小限に抑制できるようにしたチヨ
ツパ制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a chopper control device that can minimize damage to a main motor and main circuit equipment even in the event of a grounding accident.

直流電動機がフラツシユオーバして、接地事故
を起こした場合、高速度しや断器のしや断だけの
保護に頼つていると、この高速度しや断器の機械
的動作遅れのために、電源側のインピーダンス条
件によつては、事故電流の立上りが急峻なため
に、ピーク値が20000A〜30000Aと云う非常に大
きな電流値にまで達し、直流電動機および主回路
機器に多大な損傷を及ぼすことがある。
When a DC motor flashes over and causes a grounding accident, if protection is relied solely on the high-speed shatter-breaker, the mechanical delay in operation of the high-speed shatter-breaker will cause damage. Depending on the impedance conditions on the power supply side, the rise of the fault current is steep, and the peak value can reach an extremely large current value of 20,000A to 30,000A, causing significant damage to the DC motor and main circuit equipment. Sometimes.

接地事故検出器とチヨツパ制御装置を用いれ
ば、電子回路であるので、高速度しや断器よりは
はるかに早く事故電流に対して保護できる。とこ
ろが、従来行われていた方法では、接地事故検出
器が直流変流器の出力レベルが検知感度レベル
ΔIに達したことを検出し、出力信号を出すと同
時にチヨツパをターンオフしていた。この場合の
状態が第5図に示されている。第5図aは接地事
故電流を示し、時刻t1で接地事故電流が発生し、
時刻t2でチヨツパによる電流しや断が行われるこ
とを示している。また、第5図bは接地事故検出
器の出力を示し、第5図cはチヨツパ通流率を示
し、時刻t2でチヨツパゲートオフになることを示
している。
Ground fault detectors and chopper controllers provide protection against fault currents much more quickly than high-speed shingle disconnects because they are electronic circuits. However, in the conventional method, the ground fault detector detects that the output level of the DC current transformer has reached the detection sensitivity level ΔI, and turns off the chopper at the same time as outputting the output signal. The situation in this case is shown in FIG. Figure 5a shows the grounding fault current, where the grounding fault current occurs at time t1 ,
This shows that the current is interrupted by the chopper at time t2 . Further, FIG. 5b shows the output of the ground fault detector, and FIG. 5c shows the chopper conduction rate, indicating that the chopper gate is turned off at time t2 .

また、第5図dはフイルタコンデンサ電圧を示
し、図中のVsは架線電圧にほぼ等しい値であり、
Vpeakはフイルタコンデンサ電圧のピーク値を
示し、時刻t3において、高速度しや断器が開極す
ることを示している。さらに、第5図eはフイル
タリアリトル電流を示し、時刻t3後に高速度しや
断器による電流がしや断されて、この電流が減衰
していることを示している。
In addition, Figure 5d shows the filter capacitor voltage, and Vs in the figure is approximately equal to the overhead wire voltage,
Vpeak indicates the peak value of the filter capacitor voltage, and indicates that the high speed circuit breaker opens at time t3 . Furthermore, FIG. 5e shows the filter current, which shows that after time t3, the current due to the high speed shunt breaker is cut off, and this current is attenuated.

この第5図に示すように、フイルタリアクトル
とフイルタコンデンサの共振現象が発生し、フイ
ルタコンデンサ電圧のピーク値Vpeakが過大と
なつて、チヨツパ部CHやコンデンサ自体が過電
圧破壊されるおそれがある。このため、従来はフ
イルタコンデンサに並列にサイリスタスイツチと
直列抵抗器を接続するなどして、フイルタコンデ
ンサの過電圧を抑制することが行われていた(特
に図示せず)。
As shown in FIG. 5, a resonance phenomenon occurs between the filter reactor and the filter capacitor, and the peak value Vpeak of the filter capacitor voltage becomes excessive, and there is a risk that the chopper portion CH or the capacitor itself may be damaged by overvoltage. For this reason, conventionally, the overvoltage of the filter capacitor has been suppressed by connecting a thyristor switch and a series resistor in parallel to the filter capacitor (not shown in the drawings).

しかし、フイルタコンデンサの過電圧抑制装置
を付加することは、それだけ、構造が複雑にな
り、コストアツプの要因ともなる。
However, adding an overvoltage suppression device for the filter capacitor increases the complexity of the structure and increases costs.

この発明は、上記の点にかんがみなされたもの
で、フイルタコンデンサの過電圧抑制装置を付加
することなく、接地事故等の主回路や主電動機の
充分な保護を行い、かつ装置の簡略化とコストダ
ウンを期し得るチヨツパ制御装置を提供すること
を目的とする。
This invention was made in consideration of the above points, and provides sufficient protection for the main circuit and main motor against grounding accidents without adding an overvoltage suppression device for filter capacitors, and also simplifies the device and reduces costs. It is an object of the present invention to provide a chopper control device that is expected to achieve the following.

以下、この発明のチヨツパ制御装置の実施例に
ついて図面に基づき説明する。第1図はその一実
施例を適用した電気車の主回路を示す回路図であ
る。この第1図において、パンタグラフPTより
集電することにより、架線AEから電流が高速度
しや断器HBを経て、平滑リアクトルLFと平滑コ
ンデンサFCとよりなるフイルタ、チヨツパ装置
CH、主平滑リアクトルMSL、主モータ電機子
A1,A2、主モータ界磁巻線F1,F2を経て接地に
至る主回路に電流が流れる。
Embodiments of the chopper control device of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing the main circuit of an electric vehicle to which one embodiment of the present invention is applied. In this Figure 1, by collecting current from the pantograph PT, the current flows from the overhead line AE at high speed and passes through the disconnector HB, and then passes through a filter and chopper device consisting of a smoothing reactor LF and a smoothing capacitor FC.
CH, main smoothing reactor MSL, main motor armature
Current flows through the main circuit to ground via A 1 , A 2 and the main motor field windings F 1 , F 2 .

また、主平滑リアクトルMSL、主モータ電機
子A1,A2、主モータ界磁巻線F1,F2の直列回路
に並列にフリーホイリングダイオードFDが接続
されている。さらに、上記高速度しや断器HBと
平滑リアクトルLFとの間に直流変流器DCCT1
設けられ、この直流変流器DCCT1により、直流
電源のアース側に戻る電流値と平滑リアクトル
LFに流れる電流値との差が検出され、その検出
出力は接地事故検知器DFDに送られるようにな
つている。
Furthermore, a freewheeling diode FD is connected in parallel to the series circuit of the main smoothing reactor MSL, the main motor armatures A 1 , A 2 , and the main motor field windings F 1 , F 2 . Furthermore, a DC current transformer DCCT 1 is provided between the high-speed shield breaker HB and the smoothing reactor LF.
The difference with the current value flowing through LF is detected, and the detected output is sent to the ground fault detector DFD.

さらに、チヨツパ装置CHの出力側と主平滑リ
アクトルMSLとの間に、直流変流器DCCT2が設
けられている。この主流変流器DCCT2はチヨツ
パ装置CHの出力電流を検出するもので、その検
出値はチヨツパゲート制御部1に送出し、それに
応じてこのチヨツパゲート制御部1からチヨツパ
装置CHのチヨツパ通流率を制御するようになつ
ている。
Furthermore, a DC current transformer DCCT 2 is provided between the output side of the chopper device CH and the main smoothing reactor MSL. This mainstream current transformer DCCT 2 detects the output current of the chopper device CH, and the detected value is sent to the chopper gate control section 1, and the chopper conduction rate of the chopper device CH is determined from the chopper gate control section 1 accordingly. It's starting to be controlled.

チヨツパゲート制御部1には主幹制御器2から
モータ電流指令値Ipを送出するようになつている
とともに、接地事故検知器DFDから制御応答時
定数切換指令を送出するようになつている。チヨ
ツパゲート制御部1はこのモータ電流値指令Ipと
制御応答時定数切換指令に基づいても、チヨツパ
装置CHに対して、チヨツパ通流率制御を行うよ
うになつている。そして、接地事故検知器DFD
は高速度しや断器HBに対して開極指令を送出す
るようになつている。
The main controller 2 is configured to send a motor current command value Ip to the chopper gate control unit 1, and a control response time constant switching command is also sent from the ground fault detector DFD. The chopper gate control section 1 is configured to perform chopper current control on the chopper device CH based on the motor current value command Ip and the control response time constant switching command. And ground fault detector DFD
is designed to send an opening command to the high-speed disconnector HB.

第6図は第1図の回路における接地事故保護時
の各部の波形を示すものである。第6図aは直流
変流器DCCT2により検出される接地事故電流を
示し、第6図bは接地事故検知器DFDの出力を
示し、第6図cはチヨツパ装置CHのチヨツパ通
流率、第6図dはフイルタコンデンサFCの電圧、
第6図eはフイルタリアクトル電流を示す。
FIG. 6 shows waveforms at various parts of the circuit shown in FIG. 1 during protection against a grounding fault. Fig. 6a shows the ground fault current detected by the DC current transformer DCCT 2 , Fig. 6b shows the output of the ground fault detector DFD, and Fig. 6c shows the chopper conductivity of the chopper device CH, Figure 6d shows the voltage of the filter capacitor FC,
FIG. 6e shows the filter reactor current.

いま、第1図において、主幹制御器2からモー
タ電流値指令とともに、接地事故検知器DFDか
ら制御応答時定数切換指令がチヨツパゲート制御
部1に出されると、それに基づいて、チヨツパゲ
ート制御部1からチヨツパ装置CHにチヨツパ通
流率制御を行い、チヨツパ装置CHの出力電流は
第6図aにおける電流Ipが流れる。
Now, in FIG. 1, when the main controller 2 sends a motor current value command and a control response time constant switching command from the ground fault detector DFD to the chopper gate control unit 1, based on that, the chopper gate control unit 1 switches the chopper. The chopper conduction rate is controlled in the device CH, and the output current of the chopper device CH is the current Ip shown in FIG. 6a.

この状態において、時刻t1において接地事故が
発生すると、主モータ電機子A1から接地に接地
電流値が流れ、直流変流器DCCT2により事故電
流が検出されるとともに、直流変流器DCCT1
より、直流電源側(すなわち、架線側)と直流電
源のアース側に戻る電流値との差を検出して接地
事故検知器DFDに出力を送出する。
In this state, when a ground fault occurs at time t 1 , a ground current value flows from the main motor armature A 1 to the ground, the fault current is detected by the DC current transformer DCCT 2 , and the DC current transformer DCCT 1 This detects the difference between the current value returning to the DC power supply side (that is, the overhead wire side) and the current value returning to the ground side of the DC power supply, and sends an output to the ground fault detector DFD.

次いで、時刻t2において、直流変流器DCCT2
が接地事故電流ΔIeを検知すると、第6図cに示
すように、チヨツパゲート制御部1がチヨツパ通
流率を絞り込み、その結果、第6図aにおける時
刻t2〜t3の期間に示すように、チヨツパ装置CH
による事故電流抑制が行われる。そして、時刻t2
において、事故電流ΔIEが流れることにより、第
6図dに示すように、フイルタコンデンサFCの
両端の電圧が架線電圧にほぼ等しい電圧Vsから
降下すると同時に、フイルタリアクトルFLに流
れるフイルタリアクトル電流は第6図eのごとく
に増大する。
Then, at time t 2 , the DC current transformer DCCT 2
When detects the ground fault current ΔIe, the chopper gate control unit 1 narrows down the chopper conduction rate as shown in FIG. 6c, and as a result, as shown in the period from time t 2 to t 3 in FIG. , Chiyotsupa device CH
The fault current is suppressed by And time t 2
As the fault current ΔI E flows, the voltage across the filter capacitor FC drops from the voltage Vs, which is approximately equal to the overhead wire voltage, as shown in Fig. 6d, and at the same time, the filter reactor current flowing through the filter reactor FL becomes It increases as shown in Figure 6e.

次いで、時刻t3において、接地事故検知器DFD
から高速度しや断器HBに対して開極指令を与
え、この高速度しや断器HBを開極し、主回路へ
の電流を断つ。これにより、フイルタリアクトル
FLは第6図eに示すごとくに、急激に電流が減
少し、また、第6図aに示すように、接地事故電
流も減少する。かくして、主回路および主モータ
の接地事故に対する保護が行われる。
Then, at time t 3 , the ground fault detector DFD
gives an opening command to the high-speed shatter-breaker HB, which opens the high-speed shatter-breaker HB and cuts off the current to the main circuit. This allows the filter reactor to
As shown in FIG. 6e, the FL current rapidly decreases, and as shown in FIG. 6a, the ground fault current also decreases. Thus, protection against grounding faults of the main circuit and the main motor is provided.

第2図は上述のような動作を行うこの発明のチ
ヨツパ制御装置におけるチヨツパゲート制御部1
およびその周辺の構成を示すブロツク図である。
この第2図において、第1図と同一部分には同一
符号を付して述べることにする。この第2図にお
いて、直流変流器DCCT2により主回路電流IM
検知し、主幹制御器2からの指令電流値Ipとを比
較増幅回路3により比較を行うようになつてい
る。比較増幅回路3は制御応答時定数切換回路を
有しており、接地事故検知器DFDからの応答時
定数切換指令に基づき制御応答時定数を切り換え
るようになつている。
FIG. 2 shows a chopper gate control section 1 in a chopper control device of the present invention that performs the above-mentioned operation.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the device and its surroundings.
In FIG. 2, the same parts as in FIG. 1 will be described with the same reference numerals. In FIG. 2, a main circuit current I M is detected by a DC transformer DCCT 2 , and compared with a command current value Ip from a main controller 2 by a comparison amplifier circuit 3. The comparison amplifier circuit 3 has a control response time constant switching circuit, and is configured to switch the control response time constant based on a response time constant switching command from the ground fault detector DFD.

比較増幅回路3において主幹制御器2からの電
流指令値Ipと直流変流器DCCT2による主回路電
流IMの検出値とを比較し、その比較の結果を増幅
して、移相回路4に送出する。移相回路4は比較
増幅回路3の出力に応じてチヨツパ装置CHの点
弧位相を変えるものであり、この移相回路4の出
力はチヨツパゲートアンプ回路5で増幅された
後、チヨツパ装置CHのサイリスタの点弧位相を
制御し、チヨツパ装置CHの通流率を変化させ
る。かくして、主回路電流IMを主幹制御器2から
の電流値指令Ipに向けて制御するようになつてい
る。第2図におけるiMは主回路電流を示す。
The comparison amplifier circuit 3 compares the current command value Ip from the master controller 2 with the detected value of the main circuit current I M by the DC current transformer DCCT 2 , amplifies the comparison result, and sends it to the phase shift circuit 4. Send. The phase shift circuit 4 changes the firing phase of the chopper device CH according to the output of the comparison amplifier circuit 3.The output of this phase shift circuit 4 is amplified by the chopper gate amplifier circuit 5, and then the chopper device Controls the firing phase of the CH thyristor and changes the conduction rate of the chopper device CH. In this way, the main circuit current I M is controlled toward the current value command Ip from the master controller 2. iM in Fig. 2 indicates the main circuit current.

一方、接地事故が起こつた場合には、接地事故
検知器DFDにより、事故電流を検知する。すな
わち、直流変流器DCCT1により主回路の電流と、
主回路を通つて直流電源のアース側へ戻る電流値
との差を検出して、その検出出力を接地事故検知
器DFDに送出する。これにより、接地事故検知
器DFDは比較増幅回路3に制御応答時定数切換
指令を出すと同時に、高速度しや断器HBにも開
極指令を出す。応答時定数切換指令が比較増幅回
路3に送出することにより、比較増幅回路3内の
制御応答時定数切換回路が切り換わり、所定の制
御応答時定数を所定値に切り換える。
On the other hand, if a ground fault occurs, the ground fault detector DFD detects the fault current. That is, the DC current transformer DCCT 1 transforms the main circuit current and
The difference between the current value and the current value that returns to the ground side of the DC power supply through the main circuit is detected, and the detected output is sent to the ground fault detector DFD. As a result, the ground fault detector DFD issues a control response time constant switching command to the comparison amplifier circuit 3, and simultaneously issues an opening command to the high speed switch HB. When the response time constant switching command is sent to the comparison amplifier circuit 3, the control response time constant switching circuit in the comparison amplifier circuit 3 is switched, and a predetermined control response time constant is switched to a predetermined value.

通常時には、比較増幅回路の時定数は長くして
安定な主回路電流制御を行うが、接地事故検知器
DFDから応答時定数切換指令を出すと、この応
答時定数切換指令を第3図(後述)のリレーAR
の動作に切り換えて、ごく短くするようになつて
いる。これにより、極めてすみやかにチヨツパ装
置CHのチヨツパ通流率を制御し、事故電流の増
大を抑制し、主回路電流IMを電流指令値Ipに向け
て制御する、そして、事故電流のしや断は数10m
s遅れて開極する高速度しや断器HB行う。
Under normal conditions, the time constant of the comparison amplifier circuit is long to achieve stable main circuit current control, but
When a response time constant switching command is issued from the DFD, this response time constant switching command is sent to the relay AR shown in Figure 3 (described later).
It is now possible to switch to an operation that is very short. As a result, the chopper current flow rate of the chopper device CH is controlled extremely quickly, the increase in fault current is suppressed, the main circuit current I M is controlled toward the current command value Ip, and the fault current is suppressed and interrupted. is several tens of meters
A high-speed circuit HB that opens after a delay of s is performed.

このようにすれば、フイルタリアクトルLF、
およびフイルタコンデンサFCにおける共振が発
生しないか、または発生したときも切り換わつた
後の早い制御応答時定数を適切な値に設定してお
けば、フイルタコンデンサFCの電圧Vcのピーク
値はごく小さい値に抑制することができ、安全に
主回路を保護できる。
In this way, the filter reactor LF,
And if resonance does not occur in the filter capacitor FC, or even if it does occur, if the quick control response time constant after switching is set to an appropriate value, the peak value of the voltage Vc of the filter capacitor FC will be very small. The main circuit can be safely protected.

また、事故電流のしや断が高速度しや断器HB
の強制トリツプに頼るために、数10msと長くな
つたとしても、事故電流値がチヨツパ装置CHに
より抑制されているので、主モータおよび主回路
の機器の損傷は最小限にくいとめられる。
In addition, high-speed breakage of fault current
Even if the fault current value is suppressed by the chopper device CH, damage to the main motor and main circuit equipment can be kept to a minimum even if the fault current value is suppressed by the chopper device CH even if it takes a long time of several tens of milliseconds to rely on the forced trip.

第3図は第2図の比較増幅回路3の詳細な構成
を示す回路図である。この第3図において、主幹
制御器2よりの主モータの電流指令値Ipと直流変
流器DCCT2より検出電流IMはそれぞれ抵抗Rを
通して演算増幅器OPA1に供給されるようになつ
ている。演算増幅器OPA1の入出力端間には、抵
抗RとダイオードDとの並列回路が接続されてお
り演算増幅器OPA1の出力は抵抗Rを通して演算
増幅器OPA2に供給するようになつている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the comparison amplification circuit 3 of FIG. 2. In FIG. 3, the main motor current command value Ip from the main controller 2 and the detected current I M from the DC current transformer DCCT 2 are supplied to the operational amplifier OPA 1 through the resistor R, respectively. A parallel circuit of a resistor R and a diode D is connected between the input and output terminals of the operational amplifier OPA 1 , and the output of the operational amplifier OPA 1 is supplied to the operational amplifier OPA 2 through the resistor R.

演算増幅器OPA2の入出力端間には抵抗Rとダ
イオードDの並列回路が接続され、演算増幅器
OPA2の出力は第2図における移相回路4に送出
するようになつている。
A parallel circuit of a resistor R and a diode D is connected between the input and output terminals of the operational amplifier OPA 2 .
The output of OPA 2 is sent to phase shift circuit 4 in FIG.

演算増幅器OPA1の入力端と演算増幅器OPA2
の出力端間には、抵抗RとR1が直列に接続され
ており、両抵抗R,R1の接続点はコンデンサC1
を介してアースされ、コンデンサC1に並列にコ
ンデンサC2とリレーARの接点AR1(常閉)の直
列回路が接続されている。
Input of operational amplifier OPA 1 and operational amplifier OPA 2
Resistors R and R 1 are connected in series between the output terminals of , and the connection point of both resistors R and R 1 is a capacitor C 1
A series circuit of capacitor C 2 and relay AR contact AR 1 (normally closed) is connected in parallel to capacitor C 1 .

さらに、上記接地事故検知器DFDの出力は抵
抗Rを介してトランジスタTRのベースに接続さ
れ、このトランジスタTRのエミツタはアースさ
れ、コレクタにはリレーARを介して+24Vの電
圧が印加されている。リレーARに並列にダイオ
ードDが接続されている。
Further, the output of the ground fault detector DFD is connected to the base of a transistor TR via a resistor R, the emitter of this transistor TR is grounded, and a +24V voltage is applied to its collector via a relay AR. Diode D is connected in parallel to relay AR.

上記トランジスタTRはスイツチングトランジ
スタであり、また、演算増幅器OPA1,OPA2
比較増幅回路の主体をなし、比較増幅回路3の制
御応答時定数はコンデンサC1,C2と抵抗R1によ
つて決まつている。
The transistor TR is a switching transistor, and the operational amplifiers OPA 1 and OPA 2 are the main components of the comparison amplifier circuit, and the control response time constant of the comparison amplifier circuit 3 is determined by the capacitors C 1 and C 2 and the resistor R 1 . It is decided.

この第3図の比較増幅回路3において、通常時
では、リレーARは消磁され、その接点AR1が閉
成されており、したがつて、コンデンサC1とC2
は並列に接続されており、制御応答時定数は、
R1×(C1+C2)によつて決まつてくる。
In the comparison amplifier circuit 3 of FIG. 3, under normal conditions, the relay AR is demagnetized and its contact AR 1 is closed, so that the capacitors C 1 and C 2
are connected in parallel, and the control response time constant is
It is determined by R 1 × (C 1 + C 2 ).

次に、接地事故が発生して、接地事故検知器
DFDから入力信号が与えられると、トランジス
タTRがオンとなり、リレーARが励磁され、そ
の接点AR1が開放される。これにより、コンデン
サC2がコンデンサC1より切り離される。その結
果、制御応答時定数は(R1×C1)により決まる
ようになり、C2≫C1となるように、各コンデン
サC1,C2の容量を与えておくと、リレーARの励
磁後の比較増幅回路3の時定数は極く短くなり、
すみやかな応答の制御が得られるようになる。
Next, a grounding accident occurs and the grounding accident detector
When an input signal is applied from the DFD, transistor TR is turned on, relay AR is energized, and its contact AR 1 is opened. This disconnects capacitor C 2 from capacitor C 1 . As a result, the control response time constant is determined by (R 1 × C 1 ), and if the capacitance of each capacitor C 1 and C 2 is given so that C 2 ≫ C 1 , the excitation of relay AR The time constant of the later comparison amplifier circuit 3 becomes extremely short,
This allows for quick response control.

リレーARの動作時間は水銀リレーを用いれ
ば、約1msと極めて速く、前述のこの発明の実
施例にて必要とされるすみやかな動作を充分に満
足できる。
If a mercury relay is used, the operation time of the relay AR is extremely fast, about 1 ms, which is sufficient to satisfy the prompt operation required in the embodiment of the present invention described above.

なお、比較増幅回路3の基本的な機能は主幹制
御器2よりの電流パターン、すなわち、モータ電
流値指令Ipと、直流変流器DCCT2による主回路
電流検出値IMとの差を増幅し、その出力を通流率
指令信号として移相回路4へ与えることであるこ
とは云うまでもない。
The basic function of the comparison amplifier circuit 3 is to amplify the difference between the current pattern from the main controller 2, that is, the motor current value command Ip, and the main circuit current detected value I M by the DC current transformer DCCT 2 . , it goes without saying that the output thereof is given to the phase shift circuit 4 as a conduction ratio command signal.

第4図は第1図および第2図に示したこの発明
のチヨツパ装置における接地事故検知器の詳細な
構成を示す回路図である。この第4図において、
演算増幅器OPA3の反転入力端には抵抗Rを通し
て直流変流器DCCT1の出力が加えられ、演算増
幅器OPA3の非反転入力端には抵抗Rを通して高
速度しや断器HBの補助接点回路6の出力(高速
度しや断器HBのオフ信号)が供給されるように
なつている。
FIG. 4 is a circuit diagram showing the detailed structure of the ground fault detector in the chopper apparatus of the present invention shown in FIGS. 1 and 2. FIG. In this Figure 4,
The output of the DC current transformer DCCT 1 is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier OPA 3 through a resistor R, and the auxiliary contact circuit of the high-speed shatter breaker HB is applied through the resistor R to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OPA 3 . 6 output (off signal of high-speed disconnector HB) is supplied.

演算増幅器OPA3の出力端と反転入力端との間
に抵抗Rが接続されているとともに、演算増幅器
OPA3の出力端は二つの抵抗Rを介してアースさ
れている。二つの抵抗Rの接続点と演算増幅器
OPA3の非反転入力端間にも抵抗Rが接続されて
いる。演算増幅器OPA3の出力端は抵抗Rを介し
てトランジスタTR1のベースに接続されている。
A resistor R is connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier OPA 3 , and
The output end of OPA 3 is grounded via two resistors R. Connection point of two resistors R and operational amplifier
A resistor R is also connected between the non-inverting input terminals of OPA 3 . The output terminal of the operational amplifier OPA 3 is connected via a resistor R to the base of the transistor TR 1 .

トランジスタTR1のエミツタはアースされ、コ
レクタには、リレーHBRを介して+24Vの電圧
が印加されている。リレーHBRには並列列にダ
イオードDが接続されている。リレーHBRの常
開接点HBRは+24Vの電源と出力端間に接続さ
れ、接点HBR1が閉成されると、高速度しや断器
HBにトリツプ指令、すなわち、開極指令が与え
られるようになつている。また、上記演算増幅器
OPA3の出力端よりダイオードDを通して比較増
幅回路3に出力が送出されるようになつている。
The emitter of transistor TR1 is grounded, and +24V voltage is applied to the collector via relay HBR. A diode D is connected in parallel to the relay HBR. The normally open contact HBR of the relay HBR is connected between the +24V power supply and the output terminal, and when contact HBR 1 is closed, a high-speed disconnection occurs.
A trip command, that is, a contact opening command is now given to the HB. In addition, the above operational amplifier
An output is sent from the output end of OPA 3 to comparison amplifier circuit 3 through diode D.

次に、この第4図に示す接地事故検知器DFD
の動作について説明する。直流変流器DCCT1
すでに述べたように、直流電源回路(架線AE)
より主回路へ流入する電流値と正規の回路を通つ
てこの直流電源へ戻る電流値の差(すなわち、接
地事故電流値の大きさ)に比例した大きさの出力
を事実上ほとんど応答遅れがないと云つてよいく
らいの速い応答速度で発生する。
Next, the ground fault detector DFD shown in Fig. 4
The operation will be explained. As already mentioned, the DC current transformer DCCT 1 is used in DC power supply circuits (overhead line AE)
The output is proportional to the difference between the current value flowing into the main circuit and the current value returning to this DC power supply through the normal circuit (i.e., the magnitude of the ground fault current value) with virtually no response delay. It occurs with such a fast response speed that it can be said that

この直流変流器DCCT1の出力IEが接地事故検
知回路DFDの感度レベルΔIを上回わると、演算
増幅器OPA3の出力がマイナスからプラスへと反
転し、演算増幅器OPA3のプラス電位の出力が前
述の比較増幅器3へダイオードDを通して与えら
れる。
When the output I E of the DC current transformer DCCT 1 exceeds the sensitivity level ΔI of the ground fault detection circuit DFD, the output of the operational amplifier OPA 3 is reversed from negative to positive, and the positive potential of the operational amplifier OPA 3 is reversed. The output is given to the comparison amplifier 3 mentioned above through diode D.

また、これと同時に、演算増幅器OPA3の出力
により、トランジスタTR1がオンとなり、リレー
HBRが励磁され、その接点HBR1が閉成され、
高速度しや断器HBに開極指令が与えられる。こ
の演算増幅器OPA3は高速度しや断器HBの主回
路接触子が開極し、高速度しや断器HBの補助接
点(図示せず)が動作すると、高速度しや断器
HBの補助接点回路6より、リセツ信号が与えら
れて、当初の状態(正常状態)に復帰する。
At the same time, the output of operational amplifier OPA 3 turns on transistor TR 1 , which turns on the relay.
HBR is energized and its contact HBR 1 is closed,
An opening command is given to the high-speed disconnector HB. This operational amplifier OPA 3 is activated when the main circuit contact of the high speed circuit breaker HB opens and the auxiliary contact (not shown) of the high speed circuit breaker HB operates.
A reset signal is applied from the auxiliary contact circuit 6 of the HB to restore the original state (normal state).

なお、高速度しや断器HBが強制開極指令によ
り、開極するまでの動作遅れ時間は高速度しや断
器HBの機構により多少異なり、早いもので約20
ms、遅いもので、約100msである。
In addition, the operation delay time until the high-speed shatter-breaker HB opens due to the forced opening command varies depending on the mechanism of the high-speed shatter-breaker HB, and can be as fast as approximately 20 minutes.
ms, which is slow and approximately 100 ms.

以上のように、この発明のチヨツパ制御装置に
よれば、チヨツパ装置と主モータを含む主回路の
電流を直流変流器で検出してこの主回路の電流が
主幹制御器のモータ電流値指令に等しくなるよう
にチヨツパゲート制御部でチヨツパ装置のチヨツ
パ通流率制御を行うとともに、主回路の電流値と
この主回路を通つて直流電源のアース側に戻る電
流値との差を別の直流変流器で検出して、この直
流変流器の出力値の有無に応じて接地事故検知器
を動作させてチヨツパゲート制御部の制御応答時
定数を変えかつ高速度しや断器をトリツプして主
回路への通電を断つようにしたので、フイルタコ
ンデンサの過電圧抑制装置を付加することなく、
接地事故時の充分な主回路ならびに主回路の機器
を保護することができる。
As described above, according to the chopper control device of the present invention, the current in the main circuit including the chopper device and the main motor is detected by a DC current transformer, and the current in the main circuit is converted into a motor current value command of the main controller. The chopper gate control section controls the chopper conduction rate of the chopper device so that they are equal, and the difference between the current value of the main circuit and the current value that returns to the ground side of the DC power supply through this main circuit is calculated by another DC transformer. Depending on the presence or absence of the output value of the DC current transformer, the ground fault detector is operated to change the control response time constant of the chopper gate control section and trip the high-speed shatter-breaker to close the main circuit. Since the current is cut off, there is no need to add an overvoltage suppression device for the filter capacitor.
The main circuit and main circuit equipment can be sufficiently protected in the event of a grounding accident.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明のチヨツパ制御装置の一実施
例の構成を示すブロツク図、第2図は第1図のチ
ヨツパ制御装置におけるチヨツパゲート制御部お
よびそれに関連する部分の構成を示すブロツク
図、第3図は第2図における比較増幅回路の構成
を示す回路図、第4図は第1図のチヨツパ制御装
置における接地事故検知回路の構成を示す回路
図、第5図aないし第5図eはそれぞれ従来のチ
ヨツパ制御装置の接地事故保護時の各部の波形
図、第6図aないし第6図eはそれぞれこの発明
のチヨツパ制御装置の接地事故保護時の各部の波
形図である。 AE……架線、PT……パンタグラフ、HB……
高速度しや断器、LF……フイルタリアクトル、
FC……フイルタコンデンサ、CH……チヨツパ装
置、MSL……主平滑リアクトル、A1,A2……主
モータ電機子、F1,F2……主モータ界磁巻線、
DCCT1,DCCT2……直流変流器、DFD……接地
事故検知器、TR,TR1……トランジスタ、
OPA1〜OPA3……演算増幅器、R,R1……抵抗、
C1,C2……コンデンサ、AR,HBR……リレー、
D……ダイオード、1……チヨツパゲート制御
部、2……主幹制御器、3……比較増幅回路、4
……移相回路。なお、図中同一符号は同一または
相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the chopper control device of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the chopper gate control section and related parts in the chopper control device of FIG. 1, and FIG. The figure is a circuit diagram showing the configuration of the comparison amplifier circuit in Figure 2, Figure 4 is a circuit diagram showing the configuration of the ground fault detection circuit in the chopper control device in Figure 1, and Figures 5a to 5e are respectively FIGS. 6a to 6e are waveform diagrams of various parts of the conventional chopper control device when protecting against a ground accident, and FIGS. 6a to 6e are waveform diagrams of various parts when protecting the chopper control device of the present invention from a ground accident. AE……Overhead line, PT……Pantograph, HB……
High-speed shield disconnector, LF...filter reactor,
FC...Filter capacitor, CH...Chopper device, MSL...Main smoothing reactor, A1 , A2 ...Main motor armature, F1 , F2 ...Main motor field winding,
DCCT 1 , DCCT 2 ...DC current transformer, DFD...Earth fault detector, TR, TR 1 ...Transistor,
OPA 1 ~ OPA 3 ... operational amplifier, R, R 1 ... resistance,
C 1 , C 2 ... Capacitor, AR, HBR ... Relay,
D... Diode, 1... Chopper gate control section, 2... Master controller, 3... Comparison amplifier circuit, 4
...Phase shift circuit. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 主直流モータを主体にした主回路に直流電源
より電流を供給するために直流電源と主直流モー
タとの間に設けられたチヨツパ装置、主回路の電
流を検出する第1の直流変流器、上記主直流モー
タに供給する電流値を指令する主幹制御器、上記
チヨツパ装置と直流電源間に設けられ上記主直流
モータに接地事故が発生したときしや断する高速
度しや断器、高速度しや断器とチヨツパ装置間に
設けられたフイルタ、上記主回路に流れる電流と
上記主回路を通つて上記直流電源のアース側に戻
る電流値との差を検出する第2の直流変流器、こ
の第2の直流変流器が上記電流値の差を検出する
ことにより接地事故電流を検出したとき上記高速
度しや断器を開極させるとともに制御応答時定数
切換指令を出力する接地事故検知器、上記主回路
の通常の電流制御時には上記第1の直流変流器の
出力と上記主幹制御器からのモータ電流値指令に
基づき上記チヨツパ装置に対して上記主回路の電
流がモータ電流指令値になるように通流率制御を
行いかつ上記主回路に接地事故が発生したとき上
記接地事故検知器より上記制御応答時定数切換指
令を受けて制御応答時定数を瞬時に短い時定数に
切り換えて上記チヨツパ制御通流率の変化を早く
するように制御するチヨツパゲート制御部を備え
てなるチヨツパ制御装置。 2 接地事故検知器は第2の直流変流器の出力が
所定以上になると出力がマイナスからプラスへと
反転して制御応答時定数切換指令出力を出力する
第1の演算増幅器と、この第1の演算増幅器が制
御応答時定数切換指令出力を発生したときオンと
なるトランジスタ、このトランジスタのオン時に
励磁されて高速度しや断器に開極指令を出力する
第1のリレーを備えてなることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のチヨツパ制御装置。 3 チヨツパゲート制御部は主回路の電流の通常
の制御時には主幹制御器からのモータ電流指令値
と第1の直流変流器で検出された主回路の電流値
とを比較して出力するとともに上記接地事故の発
生時に上記接地事故検知器からの制御応答時定数
切換指令により制御応答時定数を切り換える比較
増幅回路、この比較増幅回路の出力を移相する移
相回路、この移相回路の出力を増幅して上記チヨ
ツパ装置の通流率制御を行うために増幅するチヨ
ツパゲートアンプ回路を備えてなることを特徴と
する特許請求の範囲第1項又は第2項記載のチヨ
ツパ制御装置。 4 比較増幅回路は主回路の電流の通常制御時に
は消磁されかつ接地事故発生時に上記接地事故検
知からの制御応答時定数切換指令により励磁され
る第2のリレー、上記通常制御時には大きな時定
数を有して上記接地事故発生時に上記第2のリレ
ーにより小さな時定数に切り換わる制御応答時定
数切換手段、二つの演算増幅器が縦続接続して構
成さた上記主幹制御器からのモータ電流値指令と
第1の直流変流器からの主回路電流の検出値とを
比較して出力する比較増幅回路を備えてなること
を特徴とする特許請求の範囲第3項記載のチヨツ
パ制御装置。
[Scope of Claims] 1. A chopper device installed between a DC power supply and the main DC motor to supply current from the DC power supply to the main circuit mainly composed of the main DC motor, and a chopper device for detecting the current of the main circuit. 1, a DC current transformer, a master controller that commands the current value to be supplied to the main DC motor, and a high-speed transformer that is installed between the chopper device and the DC power supply and that cuts off when a grounding fault occurs in the main DC motor. A filter installed between the high-speed shield breaker and the chopper device detects the difference between the current flowing in the main circuit and the current value that returns to the ground side of the DC power supply through the main circuit. a second DC current transformer, when the second DC current transformer detects a grounding fault current by detecting the difference in the current values, it opens the high speed shield and sets the control response time constant; A ground fault detector outputs a switching command, and during normal current control of the main circuit, a ground fault detector outputs a switching command to the chopper device based on the output of the first DC current transformer and a motor current value command from the main controller. The conduction rate is controlled so that the current in the circuit becomes the motor current command value, and when a ground fault occurs in the main circuit, the control response time constant is set by receiving the control response time constant switching command from the ground fault detector. A chopper control device comprising a chopper gate control unit that controls the chopper control conductivity to change quickly by instantaneously switching to a short time constant. 2. The ground fault detector includes a first operational amplifier that outputs a control response time constant switching command output by inverting the output from negative to positive when the output of the second DC current transformer exceeds a predetermined value, and this first operational amplifier. A transistor that turns on when the operational amplifier generates a control response time constant switching command output, and a first relay that is energized when the transistor is turned on and outputs an opening command to the high-speed disconnector. The chopper control device according to claim 1, characterized in that: 3 During normal control of the main circuit current, the chopper gate control section compares and outputs the motor current command value from the main controller with the main circuit current value detected by the first DC transformer, and also outputs the result from the above grounding. A comparison amplifier circuit that switches the control response time constant in response to a control response time constant switching command from the ground fault detector when an accident occurs, a phase shift circuit that shifts the phase of the output of this comparison amplifier circuit, and amplifies the output of this phase shift circuit. 3. The chopper control device according to claim 1, further comprising a chopper gate amplifier circuit for amplifying the current in order to control the conduction rate of the chopper device. 4 The comparison amplifier circuit is a second relay that is demagnetized during normal control of the current in the main circuit and is energized by the control response time constant switching command from the above ground fault detection when a ground fault occurs, and has a large time constant during the above normal control. control response time constant switching means that switches to a small time constant by the second relay when a grounding accident occurs; 4. The chopper control device according to claim 3, further comprising a comparison amplifier circuit that compares and outputs the detected value of the main circuit current from the first DC transformer.
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