JPH0218717Y2

JPH0218717Y2 -

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Publication number: JPH0218717Y2
Application number: JP1980041696U
Authority: JP
Priority date: 1980-03-31
Filing date: 1980-03-31
Publication date: 1990-05-24
Also published as: JPS56145398U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、複数個のチヨツパで直流複巻電動機
を制御する制御装置に関する。[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a control device for controlling a DC compound-wound motor using a plurality of choppers.

第１図は従来の直流電動機の制御装置による力
行回路図の一例である。図中１は電車線、２はパ
ンタグラフ、３はフイルタリアクトル、４はフイ
ルタコンデンサ、５は直流電動機の電機子巻線、
６は直巻界磁巻線、７，８は主平滑リアクトル、
９，１０はチヨツパ装置、１１，１２はフリーホ
イーリングダイオード、１３は多相ブリツジ整流
回路、１４は分巻界磁巻線、１５は接触器、１６
は帰線、Ａ，Ｂは接続点を示す。 FIG. 1 is an example of a power running circuit diagram using a conventional DC motor control device. In the figure, 1 is a contact wire, 2 is a pantograph, 3 is a filter reactor, 4 is a filter capacitor, 5 is an armature winding of a DC motor,
6 is a series field winding, 7 and 8 are main smoothing reactors,
9 and 10 are chopper devices, 11 and 12 are freewheeling diodes, 13 is a multiphase bridge rectifier circuit, 14 is a shunt field winding, 15 is a contactor, 16
indicates the return line, and A and B indicate the connection points.

第１図において、チヨツパ装置９と１０は互い
に180゜の位相差運転をしており、接続点Ａ点−Ｂ
点間には交流電圧が発生し、これが多相ブリツジ
整流回路１３に印加される。また接触器１５を閉
じておけば多相ブリツジ整流回路１３で整流され
直流になつた電流は、分巻界磁巻線１４を経て接
触器１５を介して電源から供給される。このよう
に接続された回路において、力行時、チヨツパ装
置９および１０は電動機が加速し、速度が上昇す
ると共に通流率がmin（ほぼ０）からmax（ほぼ
１）へと連続的に変化する。この時、チヨツパ装
置９，１０の通流率の増加に伴い、分巻界磁巻線
１４に流れる電流は第２図の特性図に示すように
変化する。即ち、通流率がminから0.5までは分
巻界磁巻線１４の電流はI_shpであり、通流率が0.5
からmaxまでは通流率の増加に伴い減少する。
このようにして電機子巻線５の電流をチヨツパ装
置９および１０にて制御することにより、中・高
速域で自動的に弱め界磁制御を行うことができ
る。 In Fig. 1, the chopper devices 9 and 10 are operated with a phase difference of 180° from each other, and the connection points are A-B.
An alternating current voltage is generated between the points and is applied to the multiphase bridge rectifier circuit 13. Furthermore, if the contactor 15 is closed, the current rectified by the multiphase bridge rectifier circuit 13 and turned into direct current is supplied from the power source via the contactor 15 via the shunt field winding 14. In the circuit connected in this way, during power running, the electric motors of chopper devices 9 and 10 accelerate, and as the speed increases, the conduction rate changes continuously from min (almost 0) to max (almost 1). . At this time, as the conductivity of the chopper devices 9 and 10 increases, the current flowing through the shunt field winding 14 changes as shown in the characteristic diagram of FIG. That is, when the conduction rate is from min to 0.5, the current in the shunt field winding 14 is I _shp , and when the conduction rate is 0.5
From to max, it decreases as the conduction rate increases.
By controlling the current in the armature winding 5 by the chopper devices 9 and 10 in this manner, field weakening control can be automatically performed in medium and high speed ranges.

いま電動機の発生するトルクを一定に保つて運
転する場合について考えてみる。 Let us now consider the case where the electric motor is operated while keeping the torque generated constant.

第３図はチヨツパ装置９，１０の通流率をパラ
メータにした電動機の特性図で、図に示すように
通流率が0.5以下の低速域では、先に述べた如く
分巻界磁巻線１４の電流は一定であるため、電機
子巻線５の電流もI₁に一定に制御される。速度が
S₁に達し通流率が0.5となつた後は、第２図に示
すように分巻界磁巻線１４の電流は次第に減少す
るので電機子巻線５の電流はトルクを一定に保つ
ために増加させなければならない。このようにし
て通流率がmaxとなる点では速度がS₃であり、
電機子巻線５の電流はI₃となる。即ち、第３図で
速度０では電機子巻線５の電流はI₁であり、速度
がS₁となるＣ点までは一定となる。更に加速し速
度がS₃となるＦ点では、電機子巻線５の電流はI₃
となるように増加することになる。 Figure 3 is a characteristic diagram of the motor with the conductivity of the chopper devices 9 and 10 as a parameter. Since the current in armature winding 14 is constant, the current in armature winding 5 is also controlled to be constant at _I1 . The speed is
After S ₁ is reached and the conductivity becomes 0.5, the current in the shunt field winding 14 gradually decreases as shown in Figure 2, so the current in the armature winding 5 maintains the torque constant. must be increased to In this way, at the point where the conduction rate is maximum, the speed is S ₃ ,
The current in armature winding 5 is _I3 . That is, in FIG. 3, when the speed is 0, the current in the armature winding 5 is _I1 , and remains constant up to point C where the speed becomes _S1 . At point F, where the speed is further accelerated to S ₃ , the current in armature winding 5 is I ₃
It will increase as follows.

次に速度の増加と共にトルクと電機子巻線５の
電流が変化する様子を示した特性図が第４図であ
る。第４図に示すように、速度が０→S₁→S₃と変
化するに従い、トルクはT₁で一定、また電機子
巻線５の電流は I₁（一定） ―――→ →I₁→I₃へと変化する。 Next, FIG. 4 is a characteristic diagram showing how the torque and the current in the armature winding 5 change as the speed increases. As shown in Figure 4, as the speed changes from 0 → S ₁ → S ₃ , the torque is constant at T ₁ , and the current in the armature winding 5 is I ₁ (constant) --- → →I ₁ →Changes to I ₃ .

このように従来の装置ではチヨツパ装置９，１
０の通流率が0.5を超えると、電機子巻線５の電
流を増加させなければならないため、電機子巻線
５の電流の実効値が増えるという欠点があつた。 In this way, in the conventional device, the chopper device 9, 1
When the conductivity of 0 exceeds 0.5, the current in the armature winding 5 must be increased, which has the disadvantage that the effective value of the current in the armature winding 5 increases.

本考案は上述したような欠点を改善するために
なされたもので、以下本考案を実施例図面にもと
づいて説明する。第５図は本考案の一実施例を示
す直流電動機の制御装置の力行回路図で、図中符
号１〜１６は第１図と同一のものを示し、１７は
接触器である。 The present invention has been made to improve the above-mentioned drawbacks, and the present invention will be explained below based on the drawings of the embodiments. FIG. 5 is a power running circuit diagram of a control device for a DC motor showing an embodiment of the present invention, in which reference numerals 1 to 16 indicate the same components as in FIG. 1, and 17 is a contactor.

第５図において、接触器１５および接触器１７
を閉じておけば分巻界磁巻線１４には、電車線１
→パンタグラフ２→フイルタリアクトル３→接触
器１５→分巻界磁巻線１４→接触器１７→帰線１
６の電路が構成され、チヨツパ装置９，１０の動
作に関係なく第２図に示すI_shpと同じ電流が流れ
る。電動機を加速する際、この状態を保ちチヨツ
パ装置９，１０により電機子巻線５の電流を制御
する。チヨツパ装置９，１０の通流率がmaxに
達した後は接触器１７を開き、第１図と同一の回
路とすることにより、高速域での自動的な弱め界
磁制御が可能となる。 In FIG. 5, contactor 15 and contactor 17
If you close the shunt field winding 14, the contact wire 1
→ Pantograph 2 → Filter reactor 3 → Contactor 15 → Shunt field winding 14 → Contactor 17 → Return line 1
6 is constructed, and the same current as I _shp shown in FIG. 2 flows regardless of the operation of the chopper devices 9 and 10. When accelerating the motor, this state is maintained and the chopper devices 9 and 10 control the current in the armature winding 5. After the conductivity of the chopper devices 9 and 10 reaches the maximum, the contactor 17 is opened and the circuit is the same as that shown in FIG. 1, thereby enabling automatic field weakening control in the high speed range.

次に、本考案の係る電動機の発生するトルクを
一定に保つて加速する場合について、再び第３図
および第４図を用いて説明する。 Next, the case of accelerating while keeping the torque generated by the electric motor according to the present invention constant will be explained with reference to FIGS. 3 and 4 again.

本考案の装置によれば、先に述べたように低・
中速域ではまず接触器１５，１７は閉じているの
で、分巻界磁巻線１４に流れる電流はI_shpで一定
あり、従つて第３図で速度０→S₁→S₂へと電機子
巻線５の電流はI₁のまま０点→Ｃ点→Ｄ点へと加
速され、Ｄ点に達した時、チヨツパ装置９，１０
の通流率はmaxとなる。ここで接触器１７を開
けば分巻界磁巻線１４の電流は減少するため、電
機子巻線５の電流を増加させて一定のトルクを発
生するように制御される。従つて第３図でＤ点→
Ｅ点へ移り、電機子巻線５の電流はI₁→I₂へと変
化する。そして更にＦ点へ向けて従来の装置と同
様にトルク一定で加速される。 According to the device of the present invention, as mentioned above, the
In the medium speed range, the contactors 15 and 17 are first closed, so the current flowing through the shunt field winding 14 is constant at I _shp , and therefore the electric motor changes from speed 0 → S ₁ → S ₂ in Figure 3. The current in the child winding 5 is accelerated from the 0 point to the C point to the D point while keeping _I1 , and when it reaches the D point, the chopper devices 9 and 10
The conduction rate of is max. If the contactor 17 is opened here, the current in the shunt field winding 14 decreases, so the current in the armature winding 5 is increased and controlled to generate a constant torque. Therefore, point D in Figure 3→
Moving to point E, the current in armature winding 5 changes from I ₁ to I ₂ . Then, it is further accelerated toward point F with constant torque, similar to the conventional device.

これを第４図で説明すると、速度が０→S₂まで
は電機子巻線５の電流はI₁であり、速度S₂でI₁→
I₂へ移行し、速度S₂→S₃への間は電機子巻線５の
電流はI₂→I₃へ次第に増加する。一方、トルクは
速度０→S₃の間、常にT₁で一定に制御される。 To explain this with Fig. 4, the current in the armature winding 5 is I ₁ when the speed is from 0 to S ₂ , and when the speed is S ₂ , I ₁ →
During the transition from speed _{S 2} _to S ₃ , the current in the armature winding 5 gradually increases from I ₂ to I ₃ . On the other hand, the torque is always controlled to be constant at _T1 during the speed 0→ _S3 .

ここで従来の装置と比較した時、全く同一のト
ルクを発生させる制御を行つているにもかかわら
ず、本考案装置による場合の方が、第４図に示す
ΔGHJで囲まれる部分（斜線部）だけ、電機子巻
線５の電流を少くすることができる。 Here, when compared with the conventional device, the part surrounded by ΔGHJ (hatched area) shown in Fig. 4 is better in the case of the device of the present invention, even though it performs control to generate exactly the same torque. Therefore, the current in the armature winding 5 can be reduced.

このように本考案によれば、分巻界磁電流を開
閉する接触器の追加のみにより、電機子電流の実
効値を減らすことが可能となる。即ち、電動機の
熱的定格を下げることが実現される。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the effective value of the armature current only by adding a contactor for opening and closing the shunt field current. That is, it is realized that the thermal rating of the electric motor can be lowered.

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

第１図は従来の直流電動機の制御装置を示す回
路図、第２図〜第４図は従来装置と本考案装置と
を説明するための特性図、第５図は本考案の一実
施例を示す回路図である。１……電車線、２……パンタグラフ、３……フ
イルタリアクトル、４……フイルタコンデンサ、
５……電機子巻線、６……直巻界磁巻線、７，８
……主平滑リアクトル、９，１０……チヨツパ装
置、１１，１２……フリーホイーリングダイオー
ド、１３……多相ブリツジ整流回路、１４……分
巻界磁巻線、１５，１７……接触器、１６……帰
線。 Fig. 1 is a circuit diagram showing a conventional DC motor control device, Figs. 2 to 4 are characteristic diagrams for explaining the conventional device and the device of the present invention, and Fig. 5 shows an embodiment of the present invention. FIG. 1... Tram line, 2... Pantograph, 3... Filter reactor, 4... Filter capacitor,
5... Armature winding, 6... Series field winding, 7, 8
...Main smoothing reactor, 9,10...Chipper device, 11,12...Freewheeling diode, 13...Multiphase bridge rectifier circuit, 14...Shunt field winding, 15,17...Contactor , 16...Return.

Claims

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request]

電車線にパンタグラフを介してフイルタリアク
トルとフイルタコンデンサとを直列接続して帰線
させ、該フイルタリアクトルとフイルタコンデン
サの接続点に複数個の互いに位相差制御を行うチ
ヨツパ装置の入力端子をそれぞれ接続するととも
に、該チヨツパ装置の出力端子にそれぞれフリー
ホイーリングダイオードのカソードと主平滑リア
クトルの一端を接続し、該フリーホイーリングダ
イオードのアノードを帰線に接続し、前記主平滑
リアクトルの他端間を共通接続し、該共通接続点
より直流複巻電動機の直巻界磁巻線と電機子巻線
を直列接続して帰線させて成る電機子チヨツパ装
置において、前記チヨツパ装置の出力端子を交流
入力端子とする多相ブリツジ整流回路を備え、該
多相ブリツジ整流回路の直流出力を前記直流複巻
電動機の分巻界磁巻線により終端すると共に、前
記多相ブリツジ整流回路の正側出力端子を第１の
接触器を介して前記フイルタコンデンサ正側端子
に接続し、かつ前記多相ブリツジ整流回路の負側
出力端子を第２の接触器を介して接地端子に接続
しておき、低・中速加速時には前記第１および第
２の接触器を閉じたまま運転することにより前記
チヨツパ装置の通流率に拘り無く電源電圧と前記
分巻界磁巻線抵抗で決定される強大な分巻界磁電
流が流れるようにするとともに、前記チヨツパ装
置の通流率が最大値に達したとき前記第２の接触
器を開放することにより弱界磁制御に切り替える
ことを特徴とする直流電動機の制御装置。 A filter reactor and a filter capacitor are connected in series to the overhead contact line via a pantograph to return the line, and the input terminals of a plurality of chopper devices that perform mutual phase difference control are connected to the connection points of the filter reactor and filter capacitor, respectively. At the same time, the cathode of the freewheeling diode and one end of the main smoothing reactor are connected to the output terminals of the chopper device, the anode of the freewheeling diode is connected to the return line, and the other end of the main smoothing reactor is connected in common. In an armature chopper device in which a series field winding and an armature winding of a DC compound motor are connected in series and returned from the common connection point, the output terminal of the chopper device is connected to an AC input terminal. The DC output of the multiphase bridge rectifier circuit is terminated by the shunt field winding of the DC compound motor, and the positive output terminal of the multiphase bridge rectifier circuit is terminated by the shunt field winding of the DC compound motor. The filter capacitor is connected to the positive side terminal of the filter capacitor through the first contactor, and the negative side output terminal of the multiphase bridge rectifier circuit is connected to the ground terminal through the second contactor. By operating the first and second contactors with them closed during acceleration, a strong shunt field determined by the power supply voltage and the shunt field winding resistance is generated regardless of the conduction rate of the chopper device. A control device for a DC motor, characterized in that the control device switches to weak field control by allowing current to flow and opening the second contactor when the conduction rate of the chopper device reaches a maximum value.