JPS5915243B2 - 電気車用チヨツパ制御装置 - Google Patents
電気車用チヨツパ制御装置Info
- Publication number
- JPS5915243B2 JPS5915243B2 JP52078882A JP7888277A JPS5915243B2 JP S5915243 B2 JPS5915243 B2 JP S5915243B2 JP 52078882 A JP52078882 A JP 52078882A JP 7888277 A JP7888277 A JP 7888277A JP S5915243 B2 JPS5915243 B2 JP S5915243B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brake
- control circuit
- current
- circuit
- chopper
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、回生ブレーキ等を使用するチョッパ制御電車
においてブレーキ時にある速度迄減速するとモータ電流
を緩やかに減少させ、応答特性の悪い空気ブレーキ装置
へブレーキ力の落込み無しになめらかに切替えることを
目的としたチョッパ制御装置に関するものである。
においてブレーキ時にある速度迄減速するとモータ電流
を緩やかに減少させ、応答特性の悪い空気ブレーキ装置
へブレーキ力の落込み無しになめらかに切替えることを
目的としたチョッパ制御装置に関するものである。
最近の直流電気車には、回生ブレーキによる大巾な電力
節減が可能であるチョッパ制御装置を採用することが多
くなっている。
節減が可能であるチョッパ制御装置を採用することが多
くなっている。
−゛しかし、回生エネルギーを吸収するのは、他の力行
車であるため、回生負荷は常に変動するものと考えねば
ならない。
車であるため、回生負荷は常に変動するものと考えねば
ならない。
従って、回生ブレーキのみでは所定のブレーキ力が得ら
れないことがあるので、ブレーキ装置としては、空気ブ
レーキ等の他のブレーキ装置でバックアップし絶えず補
足演算を行なう方式が必要である。
れないことがあるので、ブレーキ装置としては、空気ブ
レーキ等の他のブレーキ装置でバックアップし絶えず補
足演算を行なう方式が必要である。
以下、回生ブレーキと空気ブレーキとを併用したチョッ
パ制御車について説明する。
パ制御車について説明する。
第１図に示すようにブレーキトルク指令は、パターン発
生回路１において指令値Ｉｐに変換されてチョッパ制御
回路２の出力によってトルク変換３が行なわれる。
生回路１において指令値Ｉｐに変換されてチョッパ制御
回路２の出力によってトルク変換３が行なわれる。
このトルク変換された出力は、゛回生ブレーキ等のモー
タ電流によるブレーキトルクとして検出され、ブレーキ
トルク指令と比較回路４において演算されて指令値に対
する回生ブレーキトルクの不足分は、ブレーキ制御装置
５によって空気ブレーキを作動させて補足される。
タ電流によるブレーキトルクとして検出され、ブレーキ
トルク指令と比較回路４において演算されて指令値に対
する回生ブレーキトルクの不足分は、ブレーキ制御装置
５によって空気ブレーキを作動させて補足される。
前述のような補足演算を行なう回生ブレーキと空気ブレ
ーキ併用方式のチョッパ制御車では、回生負荷が十分に
ある場合、ブレーキが指令されると電気車のモータ電流
は、その車速（第２図ａ）が低下し、チョッパ通流率（
第２図ｂ）が最大通流率に達するまで、指令された一定
電流に自動制御され、所定の一定ブレーキ力（第２図Ｃ
）を得ることができる。
ーキ併用方式のチョッパ制御車では、回生負荷が十分に
ある場合、ブレーキが指令されると電気車のモータ電流
は、その車速（第２図ａ）が低下し、チョッパ通流率（
第２図ｂ）が最大通流率に達するまで、指令された一定
電流に自動制御され、所定の一定ブレーキ力（第２図Ｃ
）を得ることができる。
しかしながら、停止直前で最大通流率に達するとモータ
の起動力が下カリ、回路の内部抵抗に抗して一定の電流
を流す制御が不可能となり、モータ電流は急速に減衰す
る。
の起動力が下カリ、回路の内部抵抗に抗して一定の電流
を流す制御が不可能となり、モータ電流は急速に減衰す
る。
このモー〉電流の減衰が速いため、応答特性の悪い空気
ブレーキ装置では、むだ時間や立上り時定数が大きいた
めこの電気ブレーキ力の減衰に追ずい出来ず、総合ブレ
ーキ力に第２図のような落込みを生じ乗心地を低下させ
るだけでなく停止直前にブレーキ力が落込むため保安上
の問題にもなっていた。
ブレーキ装置では、むだ時間や立上り時定数が大きいた
めこの電気ブレーキ力の減衰に追ずい出来ず、総合ブレ
ーキ力に第２図のような落込みを生じ乗心地を低下させ
るだけでなく停止直前にブレーキ力が落込むため保安上
の問題にもなっていた。
したがって回生ブレーキを使用するチョッパ制御装置と
一諸に使われる空気ブレーキ装置は、応答特性の良い高
価なブレーキ装置が必要とされており、又従来からの空
気ブレーキ装置を用いるとしても応答を良くするため中
継弁（説明は省略する）を台車毎に設置するなど種々の
手段が講じられていて、価格的にも上昇し、システムも
複雑になっていた。
一諸に使われる空気ブレーキ装置は、応答特性の良い高
価なブレーキ装置が必要とされており、又従来からの空
気ブレーキ装置を用いるとしても応答を良くするため中
継弁（説明は省略する）を台車毎に設置するなど種々の
手段が講じられていて、価格的にも上昇し、システムも
複雑になっていた。
本発明は、このような欠点を除去するものでチョッパ制
御回路を極く一部変更することにより、停止前のモータ
電流の変化や緩やかにさせ応答特性の悪い一般空気ブレ
ーキ装置と組合せても回生ブレーキと空気ブレーキとの
切替をなめらかにし、ブレーキ力の落込みをなくそうと
するものである。
御回路を極く一部変更することにより、停止前のモータ
電流の変化や緩やかにさせ応答特性の悪い一般空気ブレ
ーキ装置と組合せても回生ブレーキと空気ブレーキとの
切替をなめらかにし、ブレーキ力の落込みをなくそうと
するものである。
以下本発明の一実施例を図にもとづいて説明する。
第３図は本発明によるブレーキ電流制御のためのチョッ
パ制御装置の一実施例を示し、同図において、１はブレ
ーキトルク指令に基づき指令値Ｉｐを発生するパターン
発生回路、６はパターン発生回路１から供給される指令
値Ｉｐとモータ電流ＩＭおよび後述するブレーキ制御回
路９の出力とを比較演算する比較回路、７は比較回路６
の出°力に対応して電流制御を行なう電流制御回路（Ａ
ＣＲ）、８は電流制御回路Ｉの出力に対応してモータ電
流を制御するチョッパ主回路、９は電流制御回路γの出
力と車速信号ｅ。
パ制御装置の一実施例を示し、同図において、１はブレ
ーキトルク指令に基づき指令値Ｉｐを発生するパターン
発生回路、６はパターン発生回路１から供給される指令
値Ｉｐとモータ電流ＩＭおよび後述するブレーキ制御回
路９の出力とを比較演算する比較回路、７は比較回路６
の出°力に対応して電流制御を行なう電流制御回路（Ａ
ＣＲ）、８は電流制御回路Ｉの出力に対応してモータ電
流を制御するチョッパ主回路、９は電流制御回路γの出
力と車速信号ｅ。
を入力としてブレーキ制御信号を比較回路６に供給する
ブレーキ制御回路（ＬＭＴ）である。
ブレーキ制御回路（ＬＭＴ）である。
先ず従来の一般的電流制御から説明する。
回生ブレーキ時の主回路における関係式は周知の通り次
のように表わされる。
のように表わされる。
ＥＭ−ＥＳ（１−ｒ）−（１）
ＦＭ：モータ発生電圧
ＥＳ：給電々圧
ｒ ：通流率
又、チョツノく主回路の出力である通流率ｒは次のよう
にも表わされる。
にも表わされる。
ｒ＝に１−Ｇｌ−（Ｉｐ−ＩＭ）−（２）Ｇ１：電流制
御系ＡＣＲの利得 ■Ｐ二指令パタ ーン ■Ｍ：モータ電流信号 に１：チョッパー主回路変換係数 モータ発生電圧はモータ電流が一定である条件で次のよ
うに表わされる。
御系ＡＣＲの利得 ■Ｐ二指令パタ ーン ■Ｍ：モータ電流信号 に１：チョッパー主回路変換係数 モータ発生電圧はモータ電流が一定である条件で次のよ
うに表わされる。
ＥＭ＝に２・ｖ ・・・・・・（３）
Ｖ：車速
に２：係数
（１） ｊ （２） 、 （３）式から、ＩＥＳ−に２
・Ｖ ＩＰ−ＩＭ＝−・□・・・・・・（４） ＧＩ Ｋｌ・ｇｓ の関係式が導かれ、この特性を示すと第４図となる。
・Ｖ ＩＰ−ＩＭ＝−・□・・・・・・（４） ＧＩ Ｋｌ・ｇｓ の関係式が導かれ、この特性を示すと第４図となる。
この図かられかるように指令値ＩＰに対するモータ電流
ＩＭとの偏差ＩＰ−ＩＭは、給電電圧Ｅｓを一定とすれ
ば、車速Ｖの減少に伴って増大する。
ＩＭとの偏差ＩＰ−ＩＭは、給電電圧Ｅｓを一定とすれ
ば、車速Ｖの減少に伴って増大する。
図中、■は電流制御回路の特性を示している。
本来、このチョッパ電流制御回路は、利得Ｇ１を大きく
して、この偏差（Ｉｐ−ＩＭ）を極力小さくし、定電流
制御精度を上げるようにしているが、制御系の安定性の
問題からＧ１をむやみに大きく出来ず、現実には有限の
利得値にしている。
して、この偏差（Ｉｐ−ＩＭ）を極力小さくし、定電流
制御精度を上げるようにしているが、制御系の安定性の
問題からＧ１をむやみに大きく出来ず、現実には有限の
利得値にしている。
従ってＩＰ−ＩＭの偏差もＩＰの絶対値に対し数係のも
のが出ている。
のが出ている。
次に第３図に示す本発明のように、ブレーキ制御回路９
（ＬＭＴ）を付加した場合の電流制御について説明する
。
（ＬＭＴ）を付加した場合の電流制御について説明する
。
第３図に示す記号ｅ。は、速度に対応した電圧値を示す
もの（以下、車速信号という）とし、この制御回路９は
、電流制御回路７の出力と車速信号ｅ。
もの（以下、車速信号という）とし、この制御回路９は
、電流制御回路７の出力と車速信号ｅ。
の差を利得Ｇ２で増幅し、電流制御回路７へ負入力とし
て帰還するようにしたものである。
て帰還するようにしたものである。
ブレーキ制御回路９を付加した時の偏差（Ｉｐ−ＩＭ）
は次の（５）式で表わされる。
は次の（５）式で表わされる。
Ｉ ＥＳ−に２°Ｖ （廓−８°“
ＩＰ−ＩＭ＝−・□＋ −−ｅｏ）
ＧＩ Ｋｌ・Ｅｓ Ｋｌ・ｇｓＧ２・・・・
・・・・・（５） Ｇ２：ＬＭＴ回路の利得 Ｋ ｓ −Ｋ ２・Ｖ ここで、電流制御回路８の出力値 かに１・
Ｅｓ 車速信号ｅ。
・・・・・（５） Ｇ２：ＬＭＴ回路の利得 Ｋ ｓ −Ｋ ２・Ｖ ここで、電流制御回路８の出力値 かに１・
Ｅｓ 車速信号ｅ。
と等しくなる時の速度をＶｏとすると、
ｇｓ−に２・ＶＱ
Ｋ１．ＥＳ ｏ ・・・・・・（６）で表わ
される。
される。
（６）式のｅ。
を（５）式に代入してまとめると、Ｉ Ｅｓ−に２−
Ｖ Ｋ２ Ｉｐ−ＩＭ−一・□＋Ｇ２・ ＧＩ Ｋｌ・Ｅｌｓ Ｋｌ・ＥＳ（Ｖｏ−
Ｖ）・・・・・・（７） （７）・式のようになる。
Ｖ Ｋ２ Ｉｐ−ＩＭ−一・□＋Ｇ２・ ＧＩ Ｋｌ・Ｅｌｓ Ｋｌ・ＥＳ（Ｖｏ−
Ｖ）・・・・・・（７） （７）・式のようになる。
ここでブレーキ制御回路９は（電流制御回路γの出力値
）≧ｅｏの時のみ出力を発生する検波機能を持っている
ものとする。
）≧ｅｏの時のみ出力を発生する検波機能を持っている
ものとする。
つまり（７）式は、車速ｖｆＪｚｖ□より小さくなって
、 ２ Ｇ ２ ・−（Ｖｏ−’ｙ）、ｈ、Ｑ Ｋなった時の
みに１・ｇｓ 出力されることになる。
、 ２ Ｇ ２ ・−（Ｖｏ−’ｙ）、ｈ、Ｑ Ｋなった時の
みに１・ｇｓ 出力されることになる。
第５図は本発明に基づく（７）式の特性を示し、車速ｖ
ｈｖ、の時は従来の特性■を示し、（Ｉｐ−ＩＭ）は小
さく抑えられ、車速Ｖが減速されてｖ Ｖｏとなると
、従来の特性直線に に２ Ｇ２・□ｆｆｏ−Ｖ）の項が重畳され、 Ｋ１・ｇｓ （Ｉｐ−ＩＭ）は増大することが判る。
ｈｖ、の時は従来の特性■を示し、（Ｉｐ−ＩＭ）は小
さく抑えられ、車速Ｖが減速されてｖ Ｖｏとなると
、従来の特性直線に に２ Ｇ２・□ｆｆｏ−Ｖ）の項が重畳され、 Ｋ１・ｇｓ （Ｉｐ−ＩＭ）は増大することが判る。
すなわち、図中、■はブレーキ制御回路９の特性、■は
電流制御回路７とブレーキ制御回路９に基づく特性を示
している。
電流制御回路７とブレーキ制御回路９に基づく特性を示
している。
つまりモータ電流は緩やかな減少をすることになる。
すなわち、第６図ａ−Ｃに示す如く、速度、通流率およ
びブレーキ力が変化し、これによって応答性の悪い空気
ブレーキ装置と組合せても回生ブレーキと空気ブレーキ
との切替をなめらかにして総合ブレーキ力に落込みをな
くすることができる。
びブレーキ力が変化し、これによって応答性の悪い空気
ブレーキ装置と組合せても回生ブレーキと空気ブレーキ
との切替をなめらかにして総合ブレーキ力に落込みをな
くすることができる。
第７図は第３図に示す回路の特にブレーキ制御回路９の
具体例を示すものであって、図中、１０は演算増巾器、
１１はダイオード、１２〜１４は、抵抗器という数少な
い簡単な回路で構成されている。
具体例を示すものであって、図中、１０は演算増巾器、
１１はダイオード、１２〜１４は、抵抗器という数少な
い簡単な回路で構成されている。
この回路の場合、ブレーキ制御回路９の利得Ｇ２及びブ
レーキ制御回路９の帰還開始速度ＶＯは抵抗器１２〜１
４の組合せで簡単に設定出来る。
レーキ制御回路９の帰還開始速度ＶＯは抵抗器１２〜１
４の組合せで簡単に設定出来る。
また、速度ＶがＶｏ以上ではブレーキ制御回路９の出力
を出さない。
を出さない。
つまりＥｓ−に２・Ｖ
５式の（−ｅ（１） ・Ｇ２ ＜０又は（７）弐に１・
ＥＳ ２ のＧ２− （Ｖｏ−ｖ） ＜ｏ−ｃ−は、ブレーキ制御
に１・ＥＳ 回路９の出力ＩＦを出させない検波機能は、ダイオード
１１によって容易に達成出来る。
ＥＳ ２ のＧ２− （Ｖｏ−ｖ） ＜ｏ−ｃ−は、ブレーキ制御
に１・ＥＳ 回路９の出力ＩＦを出させない検波機能は、ダイオード
１１によって容易に達成出来る。
以上のように本発明によれば、回生ブレーキと空気ブレ
ーキの切替えがなめらかとなり、総合ブレーキ力に落込
みが生じなく、保安上の問題も解消し、乗心地を向上さ
せることが出来る。
ーキの切替えがなめらかとなり、総合ブレーキ力に落込
みが生じなく、保安上の問題も解消し、乗心地を向上さ
せることが出来る。
同時に従来のチョッパ装置と共に使用されているような
応答特性の良い複雑で高価なブレーキ装置を使う必要も
なく、安価な空気ブレーキを用いて性能のよいブレーキ
制御をすることが出来る。
応答特性の良い複雑で高価なブレーキ装置を使う必要も
なく、安価な空気ブレーキを用いて性能のよいブレーキ
制御をすることが出来る。
なお、以上の説明では、回生ブレーキ方式のチョッパ制
御装置で行なったが、発電ブレーキ等の他の電気ブレー
キ方式のチョッパ制御装置でも同様の効果が得られるこ
とは自然である。
御装置で行なったが、発電ブレーキ等の他の電気ブレー
キ方式のチョッパ制御装置でも同様の効果が得られるこ
とは自然である。
更にブレーキ制御回路の帰還開始速度を決定する入力（
ｅｏ）は、一定電圧にするだけでなく速度に比例した電
圧を入力することも可能である。
ｅｏ）は、一定電圧にするだけでなく速度に比例した電
圧を入力することも可能である。
第１図は従来の電気車用チョッパ制御装置の一例を示す
ブロック図、第２図ａ〜Ｃは第１図の各部動作を示す制
御特性図、第３図は本発明の一実施例を示すブロック図
、第４図は第１図に示す回路の速度−偏差特性を示す特
性図、第５図は第３図に示す回路の速度−偏差特性を示
す特性図、第６図ａ〜Ｃは第３図の各部動作を示す制御
特性図、第７図は第３図の要部の具体的な一例を示す回
路図である。 なお、図中同一符号は同一もしくは相当部分を示す。 図中、１はパターン発生回路、６は比較回路、７は電流
制御回路、８はチョッパ主回路、９はブレーキ制御回路
である。
ブロック図、第２図ａ〜Ｃは第１図の各部動作を示す制
御特性図、第３図は本発明の一実施例を示すブロック図
、第４図は第１図に示す回路の速度−偏差特性を示す特
性図、第５図は第３図に示す回路の速度−偏差特性を示
す特性図、第６図ａ〜Ｃは第３図の各部動作を示す制御
特性図、第７図は第３図の要部の具体的な一例を示す回
路図である。 なお、図中同一符号は同一もしくは相当部分を示す。 図中、１はパターン発生回路、６は比較回路、７は電流
制御回路、８はチョッパ主回路、９はブレーキ制御回路
である。
Claims (1)
- １ 電気車を駆動するモータの電流を制御する電流制御
回路を備え、回生制動により上記電気車の車速が所定値
まで減少したときに空気ブレーキを作用させると共に電
気ブレーキを緩やかに減少させるように上記電流を制御
する電気車用チョッパ制御装置において、上記電気車の
車速信号と上記電流制御回路の出力信号との差を増幅し
て制御信号を得ると共に上記所定値以下のときにのみ上
記制御信号を上記電流制御回路に帰還入力させるブレー
キ制御回路を備えたことを特徴とする電気車用チョッパ
制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52078882A JPS5915243B2 (ja) | 1977-06-30 | 1977-06-30 | 電気車用チヨツパ制御装置 |
| MX173994A MX144986A (es) | 1977-06-30 | 1978-06-29 | Mejoras en aparato de control interruptor para carro electrico |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52078882A JPS5915243B2 (ja) | 1977-06-30 | 1977-06-30 | 電気車用チヨツパ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5413914A JPS5413914A (en) | 1979-02-01 |
| JPS5915243B2 true JPS5915243B2 (ja) | 1984-04-09 |
Family
ID=13674175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52078882A Expired JPS5915243B2 (ja) | 1977-06-30 | 1977-06-30 | 電気車用チヨツパ制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5915243B2 (ja) |
| MX (1) | MX144986A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5092423B2 (ja) * | 2007-01-25 | 2012-12-05 | トヨタ自動車株式会社 | 車両およびその制御方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5213606A (en) * | 1975-07-23 | 1977-02-02 | Tomohachi Tsukagoshi | Small-sized motor |
-
1977
- 1977-06-30 JP JP52078882A patent/JPS5915243B2/ja not_active Expired
-
1978
- 1978-06-29 MX MX173994A patent/MX144986A/es unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5213606A (en) * | 1975-07-23 | 1977-02-02 | Tomohachi Tsukagoshi | Small-sized motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5413914A (en) | 1979-02-01 |
| MX144986A (es) | 1981-12-09 |
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