JPS6149601A - Field chopper controller for electric rolling stock - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prevent brake power from being attenuated, by a method wherein the reduction of main motor current before stopping of an electric rolling stock is detected and the signal of torque which is moderately lower than actually activated regeneration brake power is applied to a brake control circuit. CONSTITUTION:Field current is controlled by the comparison circuit 3 of a field current control means 100 according to difference between a desired torque signal TQ based on brake torque command and an actual torque signal LTQ which is activated as regeneration brake power obtained from field current If multiplied by armature current Ia. In the meantime, an air brake is controlled by a mechanical brake control means 300 according to the difference between brake torque command and actual torque signal LTQ. When the speed of an electric rolling stock is lowered and actual torque signal LTQ corresponding to brake torque command is not generated, then voltage divided by a reference voltage -e0 through a resistance 10 with a contact point 9 turned on is applied to a brake control circuit by a torque attenuation detection means 400.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は１回生ブレーキとａ４ｍブレーキとの総合ブ
レーキ力の補足演箕を行なう電気車用界イ１゛にチョッ
パ！１ｉｉＪ　御装置において、ブレーキをかけた時に
電気車の車速かある速度まで低下して回生ブレーキ力が
減衰１−始めたことを検知したら１機械ブレーキ９１１
えは空気ブレーキを素早やく立ち上がらせ回生ブレーキ
から応答特性の悪い空気ブレーキへブレーキ力の落ち込
み無しに滑らかに切替える電気車用界磁チョッパ制御装
置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] This invention is a chopper in the world of electric vehicles that supplements the total braking force of the 1st regenerative brake and the A4M brake! 1iiJ If the control device detects that the vehicle speed of the electric vehicle has decreased to a certain speed and the regenerative braking force has started to decay when the brakes are applied, 1 Mechanical brake 911
The present invention relates to a field chopper control device for electric vehicles that quickly activates the air brake and smoothly switches from regenerative braking to air braking with poor response characteristics without a drop in braking force.

〔従来技術〕[Prior art]

回生ブレーキは１回生エネルギーを吸収するいわゆる１
回生負荷の有無あるいは大小に影響されるため１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１通常、空気ブレーキ等の他の機械ブレーキでバ
ンクアップし、常ＩＣ４足制個を行なう方式を採用して
いる。Regenerative braking is the so-called 1 that absorbs regenerative energy.
Because it is affected by the presence or absence of regenerative load or its size, it may not be possible to obtain the required braking force with just one regenerative brake. 1. Normally, other mechanical brakes such as air brakes are used to bank up, and the IC 4-leg control is normally applied. We have adopted a method to do so.

第１図は例えば特願昭！ｔ−ｇ９タ２６号に開示された
、回生ブレーキと空気ブレーキとを併用する電気車用界
磁チョンパ卸Ｉ例装置を示し、以下これについて説明す
る。Figure 1 is an example of Tokugansho! An example device for electric vehicle field magnets that uses both a regenerative brake and an air brake, which was disclosed in T-G9 Ta No. 26, is shown below, and will be described below.

第１図において、パターン発生回路／、トルク変換回路
ａ寸ｄよび比較回路３は界磁電流開削手段ＩＯを４７７
ｊ成し、界磁Ｔｆ流検出器９．電機子′石流検出器よお
よび乗算器６は乗算手段２ｏを構成している。、また１
機械ブレーキ制ｕ０手段２ｏけプレーキ制御回路７で構
成され、この場合は空気ブレーキ装置を制御する。ブレ
ーキトルク指令は、パターン発生口ｆｌｊｆ−ｔにおい
て指令値ＩＰＫ変換され、さらに、トルク変換回路−に
おいて所望トルクを表わす信号ＴＱＫ”変換される。こ
の所望トルク信号ＴＱが、比較回路Ｊを通して電気車の
主電動機（図示しない）の界磁電流ｒｆを制御、つまり
この場合は増大させる。一方、界磁電流検出器ダにより
電気車の主電動機の界磁電流１ｆを検出し。In FIG. 1, the pattern generation circuit/torque conversion circuit a dimension d and comparison circuit 3 connect the field current cutting means IO to 477
j, field Tf current detector9. The armature, stone flow detector, and multiplier 6 constitute a multiplication means 2o. , also 1
The mechanical brake control means 2o consists of a brake control circuit 7, which in this case controls an air brake device. The brake torque command is converted into a command value IPK at the pattern generation port fljf-t, and further converted into a signal TQK representing the desired torque at the torque conversion circuit. The field current rf of the main motor (not shown) is controlled, that is, increased in this case.Meanwhile, the field current detector DA detects the field current 1f of the main motor of the electric vehicle.

電機子電流検出器ｊＫより主電動機電流である電機子電
流工ａを検出し１乗算器６によりＩａＸＪｆの掛算が行
なわれ、実際に回生ブレーキ力とじて作用している実ト
ルクを表わす信号ＬＴＱが求められる。この実トルク信
号ＬＴＱは比較回路３に負入力され、正入力された前述
の所望トルク信号ＴＱと常に比較されており、界磁１流
１ｆはブレーキトルク指令に応じた大きさに制御される
。また。The armature current detector jK detects the armature current a, which is the main motor current, and multiplies it by IaXJf by the 1 multiplier 6, resulting in a signal LTQ representing the actual torque actually acting as regenerative braking force. Desired. This actual torque signal LTQ is input as a negative input into the comparator circuit 3 and is constantly compared with the above-mentioned desired torque signal TQ that is input as a positive input, and the field 1 current 1f is controlled to have a magnitude according to the brake torque command. Also.

ブレーキ制゛画回路７にはブレーキトルク指令が正入力
、実トルク信号Ｌ’Ｉ’Ｑが負入力されており、このブ
レーキ制御回路りで両者の演算（説明は省略回生ブレー
キ力の不足分はブレーキ制御回路りによって空気ブレー
キ装置（図示しない）を作動させることにより補足され
る。The brake control circuit 7 has a positive input of the brake torque command and a negative input of the actual torque signal L'I'Q, and this brake control circuit calculates both (the explanation is omitted). This is supplemented by actuation of a pneumatic brake system (not shown) by a brake control circuit.

前述のような回生ブレーキとを気ブレーキとを併用した
従来方式の電気車用界研チョッパ制閤装置では、電機子
電流Ｉａと界磁電流ＩｆからＩａＸＩｆの一部ブレーキ
トルクを発生するように制御されており１回生負荷が充
分にある場合、ブレーキ指令が出されると電気車の電機
子電流Ｉａと界磁電流Ｉｆの関係は、電気車の速度の低
下とともに′を機子電流Ｉａが減衰するのでこれに見合
うように界磁電流Ｉｆを増大させ、一定プレーキトルク
になるよう制閾される。しかしながら、停車直前になる
と電気車の速度がかなり低下しているため、界磁電流ｒ
ｆの増加率が増え、界磁官流工ｆが定格値に迷すると主
Ｍ、＃機の起電力が下がり。In the conventional chopper control device for electric vehicles that uses regenerative braking and air braking in combination as described above, control is performed to generate a partial brake torque of IaXIf from armature current Ia and field current If. If the regenerative load is sufficient and a brake command is issued, the relationship between the armature current Ia of the electric car and the field current If is such that the armature current Ia attenuates as the speed of the electric car decreases. Therefore, the field current If is increased accordingly, and the brake torque is controlled to a constant value. However, the speed of the electric car drops considerably just before it stops, so the field current r
When the rate of increase of f increases and the field force f is not within the rated value, the electromotive force of the main M and # machines decreases.

回路の内部抵抗により電機子電流ｒａは急速に減衰する
。これはに２図（ａ）および第一図（ｂ）に示されてお
り、第２図（ａ）には電機子電流１ａ、第一図（ｂ）に
は界磁電流Ｉｆのそれぞれブレーキ指令が出された時の
時間的変化が示されている。この電機子電流Ｉａが急速
に減衰するということは、回生ブレーキ力が急速に減衰
するということであり、応答特性の悪い空気ブレーキす
なわち、むだ時間や立上り時定数が大きい空気ブレーキ
は回生ブレーキ力の減衰に追従できず、総合ブレーキ力
に落ち込みが生じる。第２図（Ｃ）にはこれらの回生ブ
レーキカ、空気ブレーキ力、および総合ブレーキ力の時
間的変化が示されている。The armature current ra decays rapidly due to the internal resistance of the circuit. This is shown in Fig. 2(a) and Fig. 1(b), where Fig. 2(a) shows the armature current 1a, and Fig. 1(b) shows the brake command for the field current If. The temporal changes when the is issued are shown. A rapid attenuation of this armature current Ia means a rapid attenuation of the regenerative braking force, and an air brake with poor response characteristics, that is, an air brake with a large dead time and rise time constant, will reduce the regenerative braking force. Unable to follow the damping, the overall braking force drops. FIG. 2(C) shows temporal changes in the regenerative braking force, air braking force, and total braking force.

このように１回生ブレーキを最大限に使用すると、停車
直前で買激に回生ブレーキ力が弱まり。If you use the first regenerative brake to its full potential in this way, the regenerative braking force will suddenly weaken just before the car comes to a stop.

これを補足する空気ブレーキの反応が遅いために滑らか
な切替えができず１乗心地を低下させるだけでなく、保
安上の問題にもなっている。Complementary to this is the slow response of the air brake, which prevents smooth switching, which not only reduces ride comfort but also poses a safety issue.

この問題を解決するため、従来は第３図に示す回生ブレ
ーキ力の減衰を緩やかにすることにより応答性の悪い空
気ブレーキと組合せて回生ブレーキと空気ブレーキの切
替えを滑らかにして、総合ブレーキ力の落込みを無くし
ているが、この場合も空気ブレーキの応答が悪＜８３図
（Ｃ）に示すように回生ブレーキ力がある程度低下しな
いと空気ブレーキ力が立ち上がらない無応答時間があり
、総合ブレーキ力が落ち込むことはさけられなかった。In order to solve this problem, conventional methods have been to reduce the attenuation of regenerative braking force as shown in Figure 3, thereby smoothing the switching between regenerative braking and air braking by combining it with the air brake, which has poor response, and reducing the total braking force. However, in this case as well, the response of the air brake is poor. As shown in Figure 83 (C), there is a no-response period in which the air brake force does not rise unless the regenerative braking force decreases to a certain extent, and the total braking force decreases. I couldn't avoid feeling depressed.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は、上述したようにな問題を除去するためにな
されたもので、従来の電気車用界磁チョッパ制御装置な
極く一部変更することにより、電気車停止前の主電動機
電流の減少を検出して実際に作用している回生ブレーキ
力より低目のトルク信号をブレーキ制御回路へ与え、こ
れにより空気ブレーキ力を多目に出力させ、ブレーキ力
の落ち込みを無くそうとするものである。This invention was made in order to eliminate the above-mentioned problems, and by modifying only a part of the conventional field chopper control device for electric vehicles, the main motor current is reduced before stopping the electric vehicle. The system detects this and sends a torque signal lower than the actual regenerative braking force to the brake control circuit, thereby outputting more air braking force and eliminating the drop in braking force. .

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、この発明による電気車用界磁チョッパ制御装置の
一実施例を第７図にもとづいて説明する。Hereinafter, one embodiment of the field chopper control device for electric vehicles according to the present invention will be described based on FIG. 7.

図において、第１図と同一の符号は第７図と同一のもの
であり、第１図の従来装置と異なる点はトルク減衰検出
手段ヌ００を付加しかつその出力を機械ブレーキ制御手
段ＪＯＯ中のブレーキ制御回路７Ｑに印加することであ
る。In the figure, the same reference numerals as in FIG. 1 are the same as in FIG. 7, and the difference from the conventional device in FIG. is applied to the brake control circuit 7Q.

トルク減衰検出手段弘０θでは、その比較回路ざにブレ
ーキトルク指令が正入力１乗算手段２０で検出された実
トルク何月ＬＴＱか負入力され、ブレーキトルク指令に
合致した実トルク信号ＬＴＱが発生している時は出力が
零である。しかしながら。In the torque attenuation detection means 0θ, a negative input of the brake torque command is applied to the comparator circuit of the actual torque LTQ detected by the positive input 1 multiplication means 20, and an actual torque signal LTQ matching the brake torque command is generated. When the output is on, the output is zero. however.

電気車の速度が低下してきてブレーキトルク指令に合致
した実トルク信号ＬＴＱが発生しなくなると。When the speed of the electric vehicle decreases and the actual torque signal LTQ that matches the brake torque command is no longer generated.

比較回路ｔが出力を生じこの出力で実トルクフィードバ
ック量減食用接点デをオンし、基準電圧−ｅｏを抵抗Ｉ
Ｏで分圧した電圧がブレーキ制御回路ｌθへ入力される
ようになっている。The comparator circuit t generates an output, which turns on the actual torque feedback amount reduction contact D, and the reference voltage -eo is connected to the resistor I.
The voltage divided by O is input to the brake control circuit lθ.

他の部分は従来装置と同じである。すなわち。Other parts are the same as the conventional device. Namely.

通常、ブレーキトルク指令は、パターン発生回路／に入
力されて指令値ＩｐＫ変換され、さらに。Normally, a brake torque command is input to a pattern generation circuit and converted into a command value IpK.

この指令値工ｐはトルク変換回路コでトルク変換される
。このトルク変換回路−の出力である所望トルク信号Ｔ
Ｑが比較回路Ｊを通して主電動様の界磁電流Ｉｆを増大
させる。一方、界磁電流検出器ダにより界磁電流Ｉｆを
検出し、電機子電流検出器５により電機子電流Ｉａを検
出し１乗算器６によりｒａＸＩｆの掛算を行なって実ト
ルク信号ＬＴＱを求める。この実トルク信号ＬＴＱは比
較回路３に負入力され、正入力された前述の所望トルク
信号ＴＱと常に比較されており、界磁電流工ｆはブレー
キトルク指令に応じた大きさに制御される一方、ブレー
キトルク指令を正入力、実トルク信号ＬＴＱを負入力と
してブレーキ制御回路りＯに入力しておくと、このブレ
ーキ制御回路りＯは両者の演算を行ない、ブレーキトル
ク指令に対する回生ブレーキトルクの不足分を、空気ブ
レーキ装置（図示しない）を作動させて補足させる。こ
れは従来と同一である。This command value p is converted into torque by a torque conversion circuit. The desired torque signal T which is the output of this torque conversion circuit
Q increases the main motor-like field current If through the comparator circuit J. On the other hand, a field current detector Da detects a field current If, an armature current detector 5 detects an armature current Ia, and a 1 multiplier 6 multiplies by raXIf to obtain an actual torque signal LTQ. This actual torque signal LTQ is negatively input into the comparator circuit 3 and is constantly compared with the above-mentioned desired torque signal TQ which is positively input, and the field current f is controlled to a magnitude according to the brake torque command. If the brake torque command is inputted as a positive input and the actual torque signal LTQ is inputted as a negative input to the brake control circuit O, this brake control circuit O performs calculations for both, and detects a shortage of regenerative brake torque with respect to the brake torque command. The amount of time is supplemented by actuating an air brake device (not shown). This is the same as before.

ところが１回生ブレーキの最終時に電気車の速度が低下
し、従って実トルク信号ＬＴＱが低下してブレーキトル
ク指令に合致しなくなると、上述したように基準電圧−
ｅｏを抵抗１０で分圧した電圧がブレーキ制御回路７θ
へ負入力されるため、あたかも実トルク信号ＬＴＱが急
激に減衰したことになり、ブレーキ制御回路７０は実ト
ルク信号ＬＴＱが減衰し始めるとすぐに空気ブレーキ力
を多目に出す指令を与える。空気ブレーキの応答は急激
に大きな空気ブレーキ力を出すように指令する程早くな
る特性があるため、従来の装置にくらべて応答遅れがな
くなり１回生ブレーキトルクが減衰し始めるとただちに
立ち上がるようになる。However, when the speed of the electric vehicle decreases at the end of the first regenerative braking, and therefore the actual torque signal LTQ decreases and no longer matches the brake torque command, the reference voltage -
The voltage obtained by dividing eo by the resistor 10 is the voltage that is applied to the brake control circuit 7θ.
Since the negative input is input to the actual torque signal LTQ, it appears as if the actual torque signal LTQ has suddenly attenuated, and the brake control circuit 70 issues a command to increase the air brake force as soon as the actual torque signal LTQ begins to attenuate. Since the response of the air brake is faster when commanded to produce a large air brake force, there is no response delay compared to conventional devices, and the first regenerative brake torque starts to rise immediately after it starts to decay.

第５図には第９図の制御装置におけるｔ様子電流、界磁
＠流およびブレーキ力の時間的変化が示されており、第
５図（ａ）には電機子電流Ｉａ、第３図（ｂ）には界磁
電流Ｉｆ、そして第５図（Ｃ１には実回生ブレーキ力、
空気ブレーキ力および総合ブレーキ力の変化が示されて
いる。すなわち、第５図に示すように、莢回生ブレーキ
力より低目のトルク信号の指令で空気ブレーキの応答が
成されるため従来技術では落ち込みのあった総合ブレー
キ力が多目の空気ブレーキ力で補足されて均一なブレー
キ力特性が４９られるので、応答性の悪い空気ブレーキ
と組合せても回生ブレーキと空気ブレーキとの切替えを
滑かにして総合ブレーキ力の落ち込みをなくすことがで
きる。Fig. 5 shows the temporal changes in the t-state current, field current, and brake force in the control device shown in Fig. 9, and Fig. 5(a) shows the armature current Ia, and Fig. 3 ( b) shows the field current If, and in Fig. 5 (C1 shows the actual regenerative braking force,
The changes in air brake force and total brake force are shown. In other words, as shown in Fig. 5, the air brake response is achieved by a command with a torque signal that is lower than the regenerative braking force, so the total braking force, which was depressed in the conventional technology, is reduced to a higher air braking force. Since the braking force characteristics are supplemented and uniform, even when used in combination with an air brake with poor responsiveness, it is possible to smoothly switch between the regenerative brake and the air brake, thereby eliminating a drop in the overall braking force.

第６図は第７図に示した制御装置のトルク減衰検出手段
ｐｏｏの具体例を示すものがあって、接点デ、抵抗１０
−／グ、演算増幅器ｌり、トランジスタ／６．リレーｌ
りからなる簡単な回路で構成されている。ｅＱ、−ｅＱ
は基準電圧である。−ｅＱは抵抗１０の抵抗値で決まる
値を、リレー１７がオンした時ブレーキ１ｌＩｊ　御回
路７０へ出力されるようになっている。FIG. 6 shows a specific example of the torque attenuation detection means poo of the control device shown in FIG.
-/G, operational amplifier l, transistor/6. relay l
It consists of a simple circuit consisting of: eQ, -eQ
is the reference voltage. -eQ is a value determined by the resistance value of the resistor 10, and is output to the brake control circuit 70 when the relay 17 is turned on.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述し、たよ５に、この発明によれば１回生ブレーキと
空気ブレーキ等のｅ　４４ブレーキとを併用した７、気
車用界磁チョンパ制仰装ｒにおいて、ブレーキトルク指
令と実トルク信号とを比較し、回生ブレーキの最終時に
おいてブレーキトルク指令より実トルクが少なくなると
、あたかも実トルクが実際の減衰値より犬ぎく減衰した
ようにさせ、空気ブレーキを必要以上に大きく出力させ
ることにより空気ブレーキの応答を早くさせ１回生プレ
ーキと智宛ブレーキとの切替えを滑らかにし、これによ
って総合ブレーキ力に落ち込みが生じない。As mentioned above, according to the present invention, the brake torque command and the actual torque signal can be exchanged in the field control system for air vehicles that uses both the regenerative brake and the e44 brake such as the air brake. In comparison, if the actual torque is less than the brake torque command at the end of regenerative braking, it will be as if the actual torque has been attenuated more sharply than the actual attenuation value, and the air brake will be made to output more than necessary. The response is quickened and the switching between the first regeneration brake and the brake is smoothed, thereby preventing a drop in the total braking force.

乗心地を向上させるとともに保安上の問題も解消するこ
とができるという効果が得られる。The effect of improving riding comfort and solving safety problems can be obtained.

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

第１図は従来の界磁チョッパ制副装置のブロック図、醇
λ図（ａｌ〜（Ｃ）はｐｉ図に示した界８チョンそし、
て（ｃ）は各ブレーキ力の特性図、第３図（ａ）〜（ｃ
）は従来の改良型の界磁チョンパ制同装置の各部動作を
示す割判特性図、第９図はこの発明の界・磁チョッパ制
御装置の一実７１′ｇ例を示すブロック図。 第５図（ａ）〜（Ｃ）はｇｖ図に示した実施例の各部動
作を示す制御特性図であり、（ａ）は電機子電流の特性
図、（ｂ）は界磁電流の特性図、モして（ｃ）は各ブレ
ーキ力の特性図、第６図は＠ダメ中のトルク減衰検出手
段の具体的な一例を示す回路図である。 ｌ−・パターン発生回路、コの・トルク変換回路、３と
ざ・・比較回路、弘・・界磁電流検出器。 よ・・電機子［流検出器、６・・乗算器、デ・・接点、
１０・・抵抗、７０・・ブレーキ側脚回路。 １００・・界磁電流制御手段、ユＱ・・乗算手段。 ３００φ・機械ブレーキ制御手段、１．ｔθ０・・トル
ク減衰検出手段、Ｉａ・・電機子電流（主電動機′ｖＬ
流）、工ｒ・・界磁電流、ＬＴＱ・・実トルク信号。 なお１図中、同一符号は、同一もしくは相当部分を示す
。 黙島答叶問 「＼Ｔ「 手続補正書「自発」 昭和　　年　　月　　日 ５９．１２．３Figure 1 is a block diagram of a conventional field chopper control sub-equipment, and Figure 1 is a block diagram of a conventional field chopper control sub-equipment.
Figure 3 (c) is a characteristic diagram of each brake force, and Figures 3 (a) to (c)
9 is a block diagram showing an example 71'g of the field/magnetic chopper control device of the present invention. Figures 5 (a) to (C) are control characteristic diagrams showing the operation of each part of the embodiment shown in the GV diagram, where (a) is a characteristic diagram of armature current, and (b) is a characteristic diagram of field current. , and (c) is a characteristic diagram of each brake force, and FIG. 6 is a circuit diagram showing a specific example of the torque attenuation detection means during @damage. L-: Pattern generation circuit, K: Torque conversion circuit, 3: Comparison circuit, Hiroshi: Field current detector. Yo...armature [current detector, 6...multiplier, de...contact,
10...Resistance, 70...Brake side leg circuit. 100... Field current control means, YuQ... Multiplication means. 300φ・Mechanical brake control means, 1. tθ0...torque attenuation detection means, Ia...armature current (main motor'vL
current), engineering r...field current, LTQ...actual torque signal. Note that in FIG. 1, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. Mokujima answer question “＼T” Procedural amendment “Spontaneous” Showa month/day 59.12.3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 回生ブレーキと機械ブレーキとの総合ブレーキ力の補足
演算制御を行なう電気車用界磁チョッパ制御装置におい
て、回生ブレーキ最終時にブレーキトルク指令と実トル
クを比較することにより、実トルクを見かけ上減少させ
、これにより機械ブレーキ力を早くかつ多目に立ち上が
らせる回路を備えたことを特徴とする電気車用界磁チョ
ッパ制御装置。In a field chopper control device for an electric vehicle that performs supplementary calculation control of the total braking force of regenerative braking and mechanical braking, the actual torque is apparently reduced by comparing the brake torque command and the actual torque at the end of regenerative braking. A field chopper control device for an electric vehicle, characterized by being equipped with a circuit that allows the mechanical braking force to be increased quickly and in large quantities.