JP3499079B2 - 電気車制御装置 - Google Patents
電気車制御装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
れた車両(以下、電動車という。)と、この電動車に連
結され主電動機を搭載しない車両(以下、付随車とい
う。)とを備えた電気車を制御する電気車制御装置に関
する。
が、多く用いられている。これは電動圧縮機によって作
られた電力空気をタンクに溜め、この圧力空気を電気/
圧力変換弁の開閉動作により制御し、この制御された圧
力空気によって制輪子を車輪に押し当て、摩擦力によっ
てブレーキ力を得るものである。
電動機制御による電気ブレーキを働かせることを前提と
した上で、不足分を空気ブレーキにより補うという併用
方式が多く用いられている。
キ力の立ち上がりの遅れや、終速近くの電気ブレーキの
トルク低下に応じて、空気ブレーキを制御して作動させ
ることで安定したブレーキ力の確保を目的としている。
生ブレーキ方式と発電ブレーキ方式の二種類がある。回
生ブレーキ方式は、主電動機からインバータを介して回
生される直流電力を直接直流架線に還元させ、又は整流
器やPWMコンバータにより交流電力に変換して変圧器
を通して交流架線に還元させることによりブレーキ力を
発生する。又発電ブレーキ方式は、回生される直流電力
を電力源に還元せずにブレーキ時のみ接続される負荷抵
抗器により消費させることによりブレーキ力を発生す
る。これら二種類のブレーキ方式は、電力源の条件によ
りいずれかを選択または併用している。
わせて列車編成を成す電気車では、付随車のブレーキ力
を電動車の回生ブレーキに負担させることで省エネルギ
ー推進と制輪子摩耗抑制による保守低減化が図られてい
る。
観点からみると、電力源側の回生負荷が十分でない場
合、回生失効と同時に空気ブレーキに切り替えると、制
輪子の摩耗を促進させてしまうため望ましくない。また
回生失効と同時に発電ブレーキに切り替えると、回生負
荷条件が回復した後の列車の運動エネルギーを無駄に消
費してしまうため望ましくない。そこで回生ブレーキ力
が十分に得られなくても直流電圧上昇を抑制制御し不足
分を空気ブレーキで補いながら回生ブレーキを継続させ
る方法(軽負荷回生制御)や回生負荷条件に応じて発電
ブレーキによる電力消費を連続的に制御し、併用する回
生ブレーキを継続させる方法(可逆形回生・発電ブレン
ディングブレーキ)が採用され始めている。
分でない場合、上述した軽負荷回生制御だけでは、空気
ブレーキの負担率が大きくなることから、制輪子の保守
低減の効果は期待通りには得られていない、ということ
が明らかになってきた。
間の凝着により制輪子が車輪を削るという現象が検証さ
れ、保守低減化に対して問題視されている。また同じよ
うに回生負荷が十分でない場合、上述した可逆形回生・
発電ブレンディングブレーキでは、発電ブレーキの負担
率が大きくなることから、列車の運動エネルギーを有効
利用できずに、消費させてしまうという問題点が残る。
上で、電動車の電気ブレーキによる負担は、車輪とレー
ルの粘着限界を最適制御したとしても、制動距離の短縮
には限界があるため、付随車の電気ブレーキの採用が不
可欠である。
鑑みてなされたもので、発電ブレーキにて消費していた
エネルギーの有効活用により更なる省エネルギーの推進
を図るとともに、空気ブレーキ負担率の軽減による制輪
子および車輪の保守低減化、また列車の高速化、大量輸
送化に応じ、総合ブレーキ力の強化を可能とした電気車
制御装置を提供することを目的とする。
車と、この電動車に連結されて走行する付随車とを備え
た電気車を制御する電気車制御装置において、直流電力
を交流電力に変換して、前記主電動機に前記交流電力を
供給するインバータと、このインバータの直流側に並列
に接続された電気ブレーキ変換装置と、前記付随車に搭
載され、前記付随車を減速させる電気ブレーキ装置と、
前記インバータと前記電気ブレーキ変換装置を制御する
制御装置とを有し、前記制御装置は、前記インバータを
制御し、前記主電動機から回生電力を発生させ、前記主
電動機から回生電力が発生した場合に、前記付随車のブ
レーキパターンと前記インバータの直流側に設けられて
いるコンデンサの電圧値から前記電気ブレーキ変換装置
を通流率制御し、前記電気ブレーキ装置に回生電力を供
給することにより、前記付随車を減速させることにより
達成することが出来る。
の発明において、電気車のブレーキ力指令に対して、電
動車の減速の不足分を補う空気ブレーキ制御装置を有し
てなる。
の発明において、電気車のブレーキ力指令に対して、付
随車の減速の不足分を補う空気ブレーキ制御装置を有し
てなる。
の回生電力を、付随車の電気ブレーキ装置に供給するこ
とができるので、回生電力の有効活用と空気ブレーキ負
担率を軽減させることができる。
て図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の実施
の形態を示す電気車制御装置の構成図である。集電器3
より取り込んだ交流電力は、変圧器4を介して、整流器
やPWMコンバータなどの交直変換器5にて直流電力に
変換される。この直流電力はフィルタコンデンサ6で平
滑化され、VVVFインバータ7にて三相交流電力に変
換される。そしてこの三相交流電力により主電動機8を
駆動して電動車1は走行する。この様に構成された電動
車1には、更にブレーキ時に主電動機8からインバータ
7を介して回生される直流電力の過剰上昇分を変換し、
付随車2に設けられた渦電流ブレーキ装置又はレールブ
レーキ装置などの電気ブレーキ装置10へ供給する電気
ブレーキ変換装置9が搭載されている。
が設けられ、インバータ7、電気ブレーキ制御装置9、
及び空気ブレーキ制御系は制御装置100の指令に基づ
いて制御される。
を、内燃発電機を搭載してこれより得るようにしてもよ
い。図2は図1の制御装置の構成図である。制御装置1
00は、電気車ブレーキ制御装置16、インバータ制御
装置71、付随車ブレーキ制御装置22、及び電気ブレ
ーキ制御装置91から構成される。主幹制御部からブレ
ーキ指令11が電動車ブレーキ制御装置16、インバー
タ制御装置71、付随車ブレーキ制御装置22、電気ブ
レーキ制御装置91へそれぞれ伝えられると、同時に運
転制御部からブレーキ力指令12が電動車ブレーキ制御
装置16、付随車ブレーキ制御装置22へ伝えられる。
の荷重を測定する図示しない荷重センサからの電動車荷
重信号14と、例えば主電動機8の回転速度から得られ
る電動車速度信号15とブレーキ力指令12とを入力し
電動車ブレーキパターン信号17を演算してインバータ
制御装置71へ出力する。インバータ制御装置71は、
電動車ブレーキパターン信号17に基づいてインバータ
7を駆動させ、電動機8をブレーキ制御し、電気ブレー
キ力を得る。
信号15と電動機8の電動機電流と直流電圧検出器13
からのフィルタコンデンサ6の電圧により電気ブレーキ
力を演算し、電動車ブレーキフィードバック信号18と
して電動車ブレーキ制御装置16へ返す。
制御装置71へ伝えた電動車ブレーキパターン信号17
に対する電動車ブレーキフィードバック信号18を比較
し、不足分を電動車電気/圧力変換弁19に与えて、空
気ブレーキにより補う働きをする。
車2の荷重を測定する図示しない荷重センサからの付随
車荷重信号20と、例えば付随車の車軸の回転速度を検
出しそれから得られる付随車速度信号21とブレーキ力
指令12とを入力し付随車ブレーキパターン信号23を
演算して電気ブレーキ制御装置91へ出力する。電気ブ
レーキ制御装置91は、付随車ブレーキパターン信号2
3と直流電圧検出器13からのフィルタコンデンサ6の
電圧によって、電気ブレーキ変換装置9を制御させ、通
流率制御を行わせて電気ブレーキ装置10へ電力を供給
し、電気ブレーキ力を得る。
ーキ装置10のコイルの励磁電流と付随車速度信号21
とにより電気ブレーキ力を演算し、付随車ブレーキフィ
ードバック信号24として付随車ブレーキ制御装置22
へ返す。
ーキ制御装置91へ伝えた付随車ブレーキパターン信号
23に対する付随車ブレーキフィードバック信号24を
比較し、不足分を付随車電気/圧力変換弁25に与え
て、空気ブレーキにより補う働きをする。
していたが、これに限られず直流架線から電力の供給を
うける直流電気車を対象としても同様である。そこで、
図3は直流電気車を対象とした図1の具体的な主回路構
成を示す。集電器3から取り込まれる直流電力は、高速
度遮断器26を経て、フィルタリアクトル27、フィル
タコンデンサ6からなる逆L形フィルタにて高周波が除
去され、インバータ7の正側端子に与えられる。インバ
ータ7は図中のゲートターンオフサイリスタGTu〜G
Tzのゲートパルスをパルス幅変調方式により制御し、
三相交流電力を発生させ電動機8を駆動する。
DC1500Vとし、電動機8を駆動させ、列車速度を
120km/hまで力行、加速させた後、力行オフ、だ
行状態より常用最大ブレーキを扱ったとする。
ーキ力指令12が電動車ブレーキ制御装置16、付随車
ブレーキ制御装置22へ伝えられ、このブレーキ力指令
12を基に電動車ブレーキ制御装置16は、電動車ブレ
ーキパターン信号17をインバータ制御装置71へ、付
随車ブレーキ制御装置22は、付随車ブレーキパターン
信号23を電気ブレーキ制御装置91へ伝える。
キパターン信号17により、インバータ7を構成するゲ
ートターンオフサイリスタGTu〜GTzのゲートパル
スを制御し、すべり周波数や電動機電流を制御しながら
出力周波数を下降させ、電動機8を停止に向けていく。
性の法則による列車の運動エネルギーを保有した回転子
側の二次電流の極性が逆になり、それを打ち消すように
誘起する、固定子側の一次電流も逆になることから、発
電機の働きを始め、運動エネルギーが電気エネルギーに
変換される。
電力は、インバータ7のゲートターンオフサイリスタG
Tu〜GTzのゲートパルスによりブレーキ電流として
制御されながら、ゲートターンオフサイリスタGTu〜
GTzに並列接続されたフリーホイリングダイオードに
より三相全波整流され、入力電圧DC1500Vを上回
る回生電圧となり、フィルタリアクトル27、高速度遮
断器26、集電器3を経て架線に与えられ、本列車の補
機回路や同一給電区間内の力行中の他の列車などの回生
負荷に供給される。この回生電圧は、回生負荷へ流れ込
む回生電流との兼ね合いで、十分な負荷があれば、それ
ほど上昇しないが、軽負荷の場合、ブレーキ電流を確保
するために上昇することになる。
に示すように、付随車ブレーキパターン信号23と回生
電圧にて上昇したフィルタコンデンサ6の電圧の値を直
流電圧検出器13から受け、電気ブレーキ変換装置9の
ブレーキチョッパ用ゲートターンオフサイリスタBCH
のゲートパルスの通流率制御を開始する。
サ6の電圧がDC1680Vを越え、更に上昇するよう
な回生軽負荷状態であった場合、電気ブレーキ変換装置
9の通流率を上げ、電気ブレーキ装置10のコイルへ流
れる電流を大きくして行き、付随車の電気ブレーキを働
かせることにより、回生電圧の上昇を抑え、付随車の電
気ブレーキ力を確保しながら電動車の軽負荷回生状態を
解消させることになる。
ことはなく、特に制輪子および車輪の保守低減化の効果
を重要視した場合、回生電圧の上昇に関係なく、ブレー
キ力指令に基づいた、付随車の電気ブレーキ力を制御す
ることにより、空気ブレーキ負担を必要最小限とする使
い方もある。
電動車のブレーキ時に発生する回生電力を、付随車の電
気ブレーキ装置に供給することで、回生電力の有効活用
と空気ブレーキ負担率を軽減させることができる。
構成図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】主電動機を搭載した電動車と、 この電動車に連結されて走行する付随車とを備えた電気
車を制御する電気車制御装置において、 直流電力を交流電力に変換して、前記主電動機に前記交
流電力を供給するインバータと、 このインバータの直流側に並列に接続された電気ブレー
キ変換装置と、 前記付随車に搭載され、前記付随車を減速させる電気ブ
レーキ装置と、前記インバータと前記電気ブレーキ変換装置を制御する
制御装置とを有し、 前記制御装置は、前記インバータを制御し、前記主電動
機から回生電力を発生させ、前記主電動機から回生電力
が発生した場合に、前記付随車のブレーキパターンと前
記インバータの直流側に設けられているコンデンサの電
圧値から前記電気ブレーキ変換装置を通流率制御し、前
記電気ブレーキ装置に回生電力を供給することにより、
前記付随車を減速させることを 特徴とする電気車制御装
置。 - 【請求項2】請求項1に記載の電気車制御装置におい
て、 前記電気車のブレーキ力指令に対して、前記電動車の減
速の不足分を補う空気ブレーキ制御装置を有する電気車
制御装置。 - 【請求項3】請求項1記載の電気車制御装置において、 前記電気車のブレーキ力指令に対して、前記付随車の減
速の不足分を補う空気ブレーキ制御装置を有する電気車
制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11602296A JP3499079B2 (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 電気車制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11602296A JP3499079B2 (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 電気車制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09308005A JPH09308005A (ja) | 1997-11-28 |
JP3499079B2 true JP3499079B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=14676850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11602296A Expired - Fee Related JP3499079B2 (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 電気車制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3499079B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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JP5045234B2 (ja) * | 2007-05-16 | 2012-10-10 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用走行制御装置 |
JP6730020B2 (ja) | 2015-11-25 | 2020-07-29 | 三菱重工エンジニアリング株式会社 | ブレーキ制御装置、ブレーキ制御方法、列車、及びプログラム |
-
1996
- 1996-05-10 JP JP11602296A patent/JP3499079B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH09308005A (ja) | 1997-11-28 |
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