JPS6181183A - 電車用ブレーキ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は回生ブレーキ制御様能と発電ブレーキ制ｍｉ能
を併用するチョッパ制御装置に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕直巻電動機等の
電動機の制動方式には発電ブレーキ、回生ブレーキ等の
種々の方式がある。以下、添付図面の第４図および第５
図を参照して従来技術を説明する。なお、以下の図面の
説明において同一の要素は同一の符号で示しである。

第４図は電車に用いられた従来装置の一例の構成図であ
る。電車のパンタグラフ１とチョッパ制御装置は単位ス
イッチ２、高速度遮断器３、単位スイッチ４、充電抵抗
器５およびフィルタリアクトル６からなる回路によって
接続されている。チョッパ制御装置は互いに直列接続さ
れたブレーキサイリスタ８Ｊ５よびブレーキ抵抗器９か
らなるブレーキ回路３０と、主サイリスタ１１および転
流リアクトル１２の直列接続と補助サイリスタ１３およ
び転流コンデンサ１４の直列接続とを並列接続したチョ
ッパ回路４０とを有している。そして、ブレーキ回路３
０とチョッパ回路４０はフリーホイリングダイオード１
０を介して並列接続されている。またこれらの回路には
、主平滑リアクトル１５、単位スイッチ１８、高速度遮
断器１９と減流抵抗器２０の並列接続を介して界磁コイ
ル１６と電機子コイル１７が接続されている。

上記の回路において、ブレーキ回路３０の両端間の電圧
はフィルタコンデンサ７と並列に設けられた電圧検出器
２１で検出され、電曙子コイル１７を通じる電流は電流
検出器２２で検出される。

ブレーキサイリスタオンパルス発生回路（以下「ブレー
キオン回路」という）２４は電圧検出器２１の出力にも
とづいてブレーキサイリスタオンパルスを発生し、オン
パルス増幅器２４Ａはこれを増幅してブレーキサイリス
タ８のゲートに与える。また、チョッパオンオフパルス
発生回路（以下「チョッパオンオフ回路」という）２３
は電圧検出器２１の出力および電流検出器２２の出力に
もとづいてチョッパオンパルスおよびチョッパオフパル
スを発生する。オンパルス眉幅器２３Ａおよびオフパル
ス増幅器２３Ｂはこれらを増幅して主サイリスタ１１お
よび補助サイリスタ１３のゲートに与える。

なお第４図に示す装置において、回生ブレーキ制御がチ
ョッパ回路４０をオン、オフ動作することにより行なわ
れることは周知である。また発電ブレーキ制御を行なう
場合には、ブレーキサイリスタ８を点弧して負荷である
ブレーキ抵抗器９に電流を通じ、チョッパをオン、オフ
制御することも周知である。以下、第５図の波形図を参
照して第４図に示す構成例の動作を説明する。

電圧検出器２１の出力２８がある設定値以下のときは、
チョッパのオン、オフにより回生ブレーキ制御がなされ
る。すなわち、時刻ｔ１においてチョッパオンパルス２
５が出力されると、主サイリスタ１１は点弧されて電力
が回生きれる。その結果、電圧検出器２１の出力２８の
値は低下する。

時刻ｔ２においてチョッパオフパルス２６が出力される
と補助サイリスタ１３は点弧され、転流動作によって主
サイリスタ１１は消弧させられる。

上記のようなチョッパのオン、オフによって回生ブレー
キ制御が実行されるが、回生負荷が少なくなったりする
とフィルタコンデンサ７の端子電圧が上昇し、遂には電
圧検出器の出力２８がある設定置を越えるようになる。

すなわち時刻ｔ３において出力２８が設定値ＶＡを越え
ると、ブレーキオン回路２４からオンパルス２７が出力
されてブレーキサイリスタ８が点弧される。このように
して回生ブレーキ制御から発電ブレーキ制御に切換えら
れて、ブレーキ抵抗器９からの放熱によりエネルギーが
消費されてフィルタコンデンサ７の両端子間電圧が低下
させられる。

時刻ｔ４になると再びチョッパオンパルス２５が発生さ
せられ、時刻ｔ５になるとチョッパオフパルス２６が発
生させられてチョッパのオン、オフ制御が実行させられ
るが、ここで留意すべき点はブレーキサイリスタオンパ
ルス２７はその後も発生し続けるということである。な
ぜならば、発電ブレーキ制御に切換えた後に回生負荷が
大きくなって回生ブレーキ制御が可能になっても、従来
装置にはブレーキサイリスタ８を消弧させる機能がない
ために、ブレーキがオフし単位スイッチ２゜１８が開極
してブレーキサイリスタ８を流れる電流が保持電流以下
になるまでブレーキサイリスタ８は消弧しないからであ
る。従って、いったん回生ブレーキ制御から発電ブレー
キ制御に切換えると、回生ブレーキ制御のみの運転はで
きなくなる。

上記のように従来装置では、フィルタコンデンサ７の端
子間電圧に応じて回生ブレーキ制御と発電ブレーキ制御
を適切に切換えることができないため、電力が無駄に消
費されてしまうという欠点があった。

そこで、第１図および第２図を参照して後で詳しく説明
するように、チョッパ回路４０をブレーキ回路３０と並
列に接続することにより、転流動作で主サイリスタ１１
を消弧してブレーキサイリスタ８を消弧し、発電ブレー
キ制御から回生ブレーキ制御に切換える方式が提案され
ている。しかしこの方式では、チョッパオフ時にブレー
キサイリスタ８を消弧ざ眩る際に順方向の不正電圧が発
生してブレーキサイリスタ８が電圧破壊されることがあ
る。

〔発明の目的〕

本発明は上記の従来技術の欠点を克服するためになされ
たもので、チョッパオフ時にブレーキサイリスタを消弧
させるにあたって不正電圧を発生させることなく、発電
ブレーキ制御と回生ブレーキ制御の切換を適切に行うこ
とができるようにしたチョッパ制御装置を提供すること
を目的とする。

（発明の概要〕 上記の目的を達成するため本発明は、回生ブレーキ制御
および発電ブレーキ制御の併用運転中は、チョッパ回路
へのオフパルスに同期してブレーキサイリスタにオンパ
ルスを与えるようにしたチョッパ制御装置を提供するも
のである。

〔発明の実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例を説明する
。第１図は同実施例に係るチョッパ制御装置の構成図で
ある。第４図の構成例と異なる点は、ブレーキ回路３０
とチョッパ回路４０がフリーホイルングダイオード１０
を介さずに並列接続されていることと、ブレーキサイリ
スタオンパルス発生回路（ブレーキオン回路）２９の機
能がブレーキオン回路２４の機能と異なっており、かつ
これにチョッパオン、オフ信号が与えられていることで
ある。ここでブレーキ回路３０とチョッパ回路４０を第
１図に示す如くフリーホイリングダイオード１０を介さ
ずに並列接続することによって転流動作を可能にするこ
とは従来から公知であり、また前述のように主サイリス
タ１１を消弧してからブレーキサイリスタ８を消弧する
ことにより発電ブレーキ制御に切換えることも公知であ
る。

しかし本発明はブレーキサイリスタオンパルス２７の与
え方（換言すればブレーキオン回路２９のｄ能）が従来
技術とは全く異なる。以下、第２図および第３図の波形
図を参照してこれを詳細に説明する。

第２図は第１図の装置における従来の方式による動作を
示している。第５図を参照して説明したように、時１点
ｔ１においてフィルタコンデンサ７の電圧がある設定値
を越えるとチョッパオンパルス２５が出力され、主サイ
リスタ１１が点弧して主サイリスタ電流が増加する。次
いで時点ｔ２においてチョッパオフパルス２６が出力さ
れると補助サイリスタ１３が点弧し、転流動作によって
期間Ｔ１において逆電流が印加されて主サイリスタ１１
が消弧する。

回生負荷が少なくなってフィルタコンデンサ７の電圧が
上昇し、時点ｔ３においである設定値ｖＡを越えると、
ブレーキサイリスタオンパルス２７が出力されてブレー
キサイリスタ８が点弧する。そのためブレーキサイリス
タ８の電流が増大して発電ブレーキ制御がなされる。

ここで時点ｔ４においてチョッパオンパルス２５が出力
されると主サイリスタ１１が点弧され、主サイリスタ１
１を通じる電流は急に増加し、それに反してブレーキサ
イリスタ８を通じる電流は急に減少する。その結果、発
電ブレーキ制御から回生ブレーキ制御への切換えがなさ
れる。

次いで、時点ｔ５でチョッパオフパルス２６が出力され
ると補助サイリスタ１３が点弧し、転流動作によって主
サイリスタ１１が期間Ｔ１で消弧し、ブレーキサイリス
タ８が期間Ｔ２で逆電圧により消弧する。

上記のように、第１図に示す装置を第２図の波形図の如
く動作させた際に問題となるのは、期間Ｔ３においてブ
レーキサイリスタ８に順電圧が印加されていることであ
る。この順電圧は転流コンデンサ１４の放電電流が転流
リアクトル１２に流れることにより生じるものであって
、Ｌを転流リアクトル１２のインダクタンスとすると順
電圧Ｖは Ｖ　＝　　Ｌ　　−ｄｉ／ｄｔ となる。

期間Ｔ３においてブレーキサイリスタ８に順電圧が生じ
るということは、ブレーキサイリスタ８に順電流が通じ
ないということ、換言すればそれ以前にブレーキサイリ
スタ８が消弧しているということを示している。このブ
レーキサイリスタ８の消弧は時刻ｔ４で主サイリスタ１
１を点弧した際に、第２図に示すようにブレーキサイリ
スタ８の電流が主サイリスタ１１に移行し、ブレーキサ
イリスタ８を通じる電流が保持電流以下になったため起
ったものと考えられる。しかしながら、ブレーキサイリ
スタオンパルス２７はチョッパオフパルス２６の直接に
出力されることがあり、また時刻ｔ　からｔ５までの期
間が短いためにブレーキサイリスタ電流が保持電流以下
にならないごともある。

上記のような場合において、特にブレーキサイリスタ８
が複数のサイリスタ素子を直列接続したようなものであ
る場合には、例えばブレーキサイリスタ８を構成する２
個のサイリスタ素子のうちの１個のみが消弧していると
きに期間Ｔ３で順電圧（不正電圧）が加わると、消弧中
のサイリスタ素子に耐圧以上の電圧が印加されて破壊さ
れることがある。

そこで本発明では第３図に示すようなブレーキサイリス
タオンパルス２７を発生させることによって、消弧中の
ブレーキサビリ３夕８に不正電圧が印加される可能性を
な（している。これを第１図および第３図を参照して説
明すると、ブレーキオン回路２９には電圧検出器２１の
出力２８と、チョッパオンオフ回路２３からのチョッパ
オンパルス２５およびチョッパオフパルス２６が与えら
れている。そこでブレーキオン回路２９はチョッパオフ
パルス２６に同期して（第２図および第３図の時刻ｔ５
で）ブレーキサイリスタをオンさせるパルスを発生させ
る。このパルスはオンパルス増幅器２４Ａで増幅されて
ブレーキサイリスタ８のゲートに与えられるので、この
期間（第３図のＴ４）はブレーキサイリスタ８は点弧さ
せられる。

点弧している期間中（Ｔ４）はブレーキサイリスタ８に
は電流が通じるので、第２図に示した期間Ｔ３の順電圧
は消滅して第３図に示すようになる。従って、ブレーキ
サイリスタ８は期間Ｔ２の逆電圧が加わったときに消弧
されることになる。

このチョッパオフパルス２６に同期するパルス２７のパ
ルス幅Ｔ４は、ブレーキサイリスタ８に逆電圧が印加さ
れるようになるときにはオンパルスとして印加されない
ように適当に選定する必要がある。従って、第１図にお
いて転流リアクトル１２のインダクタンスをＬとし、転
流コンデンサ１４の容量をＣとしたときには、 Ｔ４−πＪＬＣ／２ となるようにする。

〔発明の効果〕

上記の通り本発明では、回生ブレーキ制御および発電ブ
レーキ制御の併用運転中は、チョッパ回路へのオフパル
スに同期してブレーキサイリスタにオンパルスを与える
ようにしたので、チョッパオフ時にブレーキサイリスタ
をオフさせるにあたって、ブレーキサイリスタに順方向
の不正電圧を発生させることがなく、従ってブレーキサ
イリスタを電圧破壊させてしまうことがなく、発電ブレ
ーキ制御と回生ブレーキ制御の切換えを円滑に行うこと
ができる。ようにしたチョッパ制御装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るチョッパ制御表Ｕの構
成図、第２図および第３図は第１図に示す装置に動作を
説明する波形図、第４図は従来装置の一例の構成図、第
５図は第４図に示す構成例の動作を説明する波形図であ
る。 １・・・パンタグラフ、２．４．１８・・・単位スイッ
チ、３，１９・・・高速度遮断器、５・・・充電抵抗器
、６・・・フィルタリアクトル、７・・・フィルタコン
デンサ、８・・・ブレーキサイリスタ、９・・・ブレー
キ抵抗器、１０・・・フリーホイリングダイオード、１
１・・・主サイリスタ、１２・・・転流リアクトル、１
３・・・補助サイリスタ、１４・・・転流コンデンサ、
１５・・・主平滑リアクトル、１６・・・界磁コイル、
１７・・・電鍬子コイル、２０・・・減流抵抗器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. チョッパ回路による回生ブレーキ制御機能と、発電ブレ
   ーキ用サイリスタによる発電ブレーキ制御機能とを有す
   る電動機のチョッパ制御装置において、前記回生ブレー
   キ制御および発電ブレーキ制御の併用運転中は前記チョ
   ッパ回路へのオフパルスに同期して前記発電ブレーキ用
   サイリスタにオンパルスを与える手段を備えたことを特
   徴とするチョッパ制御装置。