KR820001732B1

KR820001732B1 - 초퍼식(Chopper 式) 전기차의 제동제어방식

Info

Publication number: KR820001732B1
Application number: KR7803103A
Authority: KR
Inventors: 요시지 신보; 에이지 고즈노; 히로시 나리다
Original assignee: 요시야마 히로기찌; 가부시기 가이샤 히다찌 세이사꾸쇼
Priority date: 1978-10-13
Filing date: 1978-10-13
Publication date: 1982-09-27

Abstract

내용 없음.

Description

초퍼식(Chopper 式) 전기차의 제동제어방식

제1도는 본 발명의 구체적 실시예시를 나타내는 회로도.

제2도는 본 발명의 동작을 이해하는데 도움이 되는 상호 관련된 동작 파형도이다.

본 발명은 전기차(電氣車)에 있어서 발전제동(發電制動)과 회생제동(回生制動)을 병용하는 제동제어 방식에 관한 것이다.

일반적으로 초퍼식(Chopper 式) 전기차는 발전제동 및 회생제동 두가지로 사용한다. 전기차가 데드섹션(dead section)에 진입했거나 동일 급전선(給電線)에 전력이 공급된 다른 차가 없어지면 회생전력을 흡수하는 부하가 없어져서 회생제동은 작용하지 않게된다. 또 회생전력을 흡수하는 부하가 없어지면 필터콘덴서(Filter Condenser)가 과 충전될 위험이 있다. 이때문에 회생제동이 불가능해지면 회생제동이 발전제동으로 이행되어야 한다. 다시 말하면, 필터 콘덴서 양단의 전압이 소정의 한계치를 초과했음이 과전압 검출기에 의해 검출되면 검출기의 출력은 발전제동 저항기와 직렬 접속된 사이리스터를 점호(點狐) 시키게 되어 직류 전동기에 의해 발전된 전력은 발전제동 저항기내에서 소모된다. 회생전력을 흡수하는 부하가 복귀된 경우에는 사이리스터가 소호(消狐)되어 발전제동에 다시 회생제동으로 이행된다. 이러한 방식에 대해서는 1972년 4월 18일 엘 지 밀러(L. G. miller)씨 등이 출원한 미국특허 제 3, 657, 625 호에 기술되어 있다.

상기 특허에서 기술된 제어방식에는 직류 전동기의 출력단자가온(ON)된 초퍼로 페로되면 발전제동 저항기와 직렬인 사이리스터가 오프(OFF)된다. 전력흡수부하로서 사용되는 발전제동 저항기의 용량이 증가함에 따라 저항기의 인덕던스가 수십마이크로 헨리에 달하게 되어 저항기에 흐르는 전류는 인덕턴스의 증가에 따라 지수함수적으로 감소하게 된다. 초퍼가 온(ON)되어 있는 기간이 긴 경우에는 별문제가 없으나 짧은 경우에는 사이리스터가 소요의 회복전류를 흘려 줄 수 없어 소호불능이 되는 문제가 발생한다.

초퍼가 온 되어 있는 기간이 짧을 때는 전력이 전원측에 최대비율로 회생된다. 그러나 이러한 경우에는 초퍼가 온 되어 있는 기간에 사이리스터가 소호불능이면 전력의 대부분이 회생될 수 없어서 큰 전력 손실을 가져온다. 초퍼가 온 되어 있는 상태에서 사이리스터를 소호시키는 대책으로서 1975년 4월 8일 더불유 마이센(W. meissen)씨 등이 출원한 미국 특허 제3, 876, 920호에 기술된 것처럼 무유도형 저항을 저항기 또는 켄칭회로(quenching circuit)로 사용해 왔다. 그러나 상기 두 가지 방식을 쓰면 그 구조가 복잡하게 된다.

본 발명의 목적은 발전제동에서 회생제동으로 확실히 이행되도록 발전제동 사이리스터가 확실히 소호되는 제동제어 방식을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 구조가 복잡하지 않으면서도 발전제동 사이리스터를 확실히 소호시킬 수 있는 방식을 제공하는 데 있다. 본 발명에 의해 발전제동에서 회생제동으로 이행함에 있어서 초퍼의 도통기간을 제동사이리스터를 소호시키기에 충분한 소정의 기간 이상으로 연장시켜 발전제동 저항기와 직렬 연결된 사이리스터를 확실히 소호시키는 제동제어 방식이 제공된다. 초퍼의 도통기간을 연장시키기 위해서 초퍼를 온 상태로 전환시킬 온 펄스의 위상을, 초퍼를 오프 상태로 전환시킬 오프 펄스의 위상에 대하여 전진시키거나 오프 펄스의 위상은 온 펄스의 위상에 대하여 지연시킨다.

본 발명은 첨부도면과 관련하여 다음의 발명의 상세한 설명으로 부터 명백해질 것이다.

제1도에서 직류전동기는 서로 직렬 접속된 전기자(M)와 계자(F)를 구비하며 직류전동기에 흐르는 펄스 전류를 감소시키도록 평활코일(MSL)이 직류 전동기에 직렬로 접속되고 제동중 직류전동기에 흐르는 직류를 제어하도록 초퍼(CH)가 직류 전동기와 병렬로 접속된다. 초퍼(CH)는 주 사이리스터(MTh)와 다이오드(DC)를 동해 주 사이리스터(MTh)에 병렬 접속된 보조 사이리스터(ATh)와 콘덴서(Co) 및 인덕턴스(Lo)를 갖고 보조 사이리스터(ATh)와 병렬 연결된 직렬회로를 구비한다.

온 펄스(Pon)가 주 사이리스터(MTh)에 가해지면 초퍼(CH)는 온이 되며, 오프 펄스(Poff)가 보조 사이리스터(ATh)에 가해지면 오프 상태로 된다. 온 상태에서 초퍼(CH)는 직류전동기의 출력단자를 단락시키며, 오프상태에서는 출력단자를 개방시킨다. 발전제동회로는 발전제동저항기(R)와 이 저항기에 직렬 연결된 사이리스터(Th)로 구성되며 이 회로는 직류전동기이 병렬 접속된다. 다이오드(Ds)는 직류전동기에 의해 발전된 전력을 회생 제동제어가 이루어지는 동안에 필터 인덕턴스 코일(Lf), 스위치(S) 및 팬터그래프(PG)를 통해 직류 전원(L)에 귀환시키기 위한 것이다. 필터 콘덴서(Cf)는 접지와 필터 인덕턴스 코일(Lf)과 다이오드(Ds)의 접속점간에 접속된다. 과전압 검출기(OVD)는 콘덴서의 전압이 소정의 한계치에 도달할 때 발전제동작용을 하도록 사이리스터(Th)에 점호펄스(PDB)를 가하기 위한 것이다. 자동 이상기(移相器)(APS)는 입력 신호에 응하여 소요되는 온 펄스(Pon)와 오프펄스(Poff)를 발생시켜 온 및 오프 펄스를 각기 초퍼(CH)의 주사이리스터(MTh) 및 보조사이리스터(ATh)에 가한다.

초퍼제어기(CC)는 설정전류(I_R)를 직류 전류검출기(DCCT1)에 의해 검출된 직류전동기의 전류(I_M)와 비교하며, 직류 전류(I_M)가 설정전류(I_R)에 일치하게하는 방식으로 자동 이상기(APS)를 제어한다. 다시 말하면 직류전동기의 전류(I_M)가 지령치(I_R)와 일치하게 제어되도록 직류전동기의 출력전류치(I_M)에 응하여 온 펄슨(Pon)의 위상을 오프 펄스(Poff)에 대하여 전진 시키거나 지연시킨다. 작용 전환기(OC)는, 다이오드(D_S)를 통하여 직류 전원에 흐르는 회생전류가 직류전류 검출기(DCCT 2)에 의해 검출되면 온 펄스(Pon)의 위상을 일시적으로 전진시켜 온 펄스(Pon)와 오프 펄스(Poff)간의 간격을 소정의 기간(To)이상으로 확대시키는 방식으로 자동이상기(APS)를 제어한다.

상기와 같이 구성된 방식의 작용에 대하여 제2도와 관련시켜 설명하기로 한다. 전기차가 고속으로 주행하고 있을 때 직류발전기로 작용하는 직류전동기는 고전압을 발전하여 만족할 만한 희생제동이 가능하다. 여러가지 이유로 희생제동이 불가능해지면 필터 콘덴서(Cf)의 전압이 한계치를 초과하여 그 결과 상술한 것처럼 과전압 검출기(OVD)가 작용하여 사이리스터(Th)를 점호시킨다.

제2도의 A부분에서 발전제동은 이러한 조건하에서 수행된다. 제2도의 a 및 b에 도시된 것처럼 직류전동기에 의해 발전된 전압이 높을 때 온 펄스(Pon)와 오프펄스(Poff) 간의 간격(T1)이 단축되어 온기간(Ton)동안 주 사이리스터(MTh)에 흐르는 전류(Im_Th)는 제2도의 c에 도시된 것과 같이 된다. 그 결과 발전 제동회로내의 사이리스터(Th)에 흐르는 전류(I_Th)는 d에 도시된 것처럼 연속상으로 되어 사이리스터(Th)를 연속적으로 점호시킨다.

회생제동이 가능해지는 시점(T1)에서 이제까지 저항기(R)에 흐르던 전류는 다이오드(Ds), 필터인덕턴스(Lf) 스위치(S) 및 팬터 그래프(PG)를 통해 직류 전원(L)으로 흐르기 시작한다. 이 전류는 직류 전류 검출기(DCCT 2)에 의해 검출되어 작용 전환기(OC)에 신호를 가해주게 된다. 작용 전환기는 검출기(DCCT 2)에서의 신호에 응하여 즉각 제2도의 a에 도시된 것과 같은 자동 이상기(APS)에 의해 발생된 온 펄스(Pon)의 위상을 진진시켜 온 펄스(Pon)와 오프펄스(Poff)의 가격을 사이리스터(Th)를 소호시키기에 충분한 소정의 기간(To)만큼 연장시킨다. 그결과 주 사이리스터(MTh)가 온 되어 있는 시간(Ton)이 제2도의 c에 도시된 것처럼 소정의 기간(To)으로 연장된다. 이리하여 충분한 회복전류(IRe)가 사이리스터(Th)에 흘러 사이리스터(Th)는 B부분내의 초퍼(CH)가 온 되어 있는 시간동안 소호된다.

실험에 의하면 100KW 및 정격전압300V의 전동기를 사용하여 초퍼(CH)가 온 되어 있는 시간(Ton)을 750㎲ 이상으로 하였더니 사이리스터(Th)가 소호될 수 있었다. 사이리스터(Th)가 소호된 후인 C 부분에서 회생제동이 수행된다. 이 구체적 실시예로 부터 알 수 있는 것처럼 초퍼에 가해진 온 펄스의 위상을 조절하여 초퍼가 온 되어 있는 시간(Ton)을 소정의 기간(To) 이상으로 연장시키기만 하면 발전제동에서 회생제동으로 이행이 된다.

Claims

전기 차를 구동시키기 위한 직류전동기와, 제동중 발전기로서 작용하는 상기 직류 전동기에 흐르는 전류를 제어하는 상기 직류 전동기에 병렬 접속된 초퍼회로(CH)와, 회생제동중 상기 직류전동기에서 직류전원(L)에 전류가 흐르도록 상기 직류전동기와 직류전원(L)간에 접속된 다이오드(Ds)와, 발전제동중 점호되는 제동 사이리스터(Th)에 직렬 접속된 제동 저항기(R)를 포함하며 상기 직류 전동기에 병렬 결합된 발전 제동회로와, 상기 초퍼회로(CH)를 ON 상태로 하는 제1펄스(Pon)와 상기 초퍼회로(CH)를 OFF상태로 하는 제2펄스(Poff)를 공급하기 위한 펄스발생회로에 있어서 상기 직류 전동기의 전류에 응하여 상기초퍼회로(CH)가 ON 되어 있는 시간과 OFF 되어 있는 시간을 조절하도록 상기 펄스발생회로의 제1펄스(Pon)와, 제2 펄스(Poff) 간의 간격을 변경시키기 위한 초퍼 제어회로(CC)와, 상기 직류전동기의 제동이 발전제동에서 회생제동으로 전환될 때 제동 사이리스터(Th)를 소호시키기 충분한 소정의 기간만큼 상기 초퍼회로(CH)가 ON 되어 있는 시간을 연장시키도록 상기 펄스 발생회로를 제어하기 위한 환전 응답회로를 구비하는 초퍼식 전기차의 제동제어방식.