JPS6271402A

JPS6271402A - 電気車駆動装置の保護装置

Info

Publication number: JPS6271402A
Application number: JP21155585A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Ujiie; 昭彦氏家; Nobuo Watanabe; 信夫渡辺; Susumu Yamada; 進山田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-09-25
Filing date: 1985-09-25
Publication date: 1987-04-02
Also published as: JPH0477523B2

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〕本発明は電気車駆動装置を過電圧から保護する電気車駆
動装置の保護装置に関する。

〔発明の技術的管類とその問題点〕

第３図は一般的な電気車駆動装置の主回路の構成を示し
−ている。同図において集電装置としてのパンタグラフ
１と接地端である車輪１６との間に、給電回路をしゃ断
する高速しゃ断器２、電圧変動を抑制するフィルタリア
クトル３およびフィルタコンデンサ４がこの順に直列接
続されている。このうち、フィルタコンデンサ４には両
＠電圧が過大になることを抑制するためのサイリスタ５
が抵抗６を介して接続されるほか、両端電圧を検知する
ための計器用変圧器７が抵抗８を介して接続される。ま
た、フィルタコンデンサ４を電圧源としてその両端に制
御器としてのチョッパつと電気車駆動用電動１ａ１０と
が直列接続されている。なお、電動機１０は界磁巻線１
１と電機子巻線１２とを直列接続した直巻電動機で、こ
れにフライホイール用のダイオード１３が接続されるほ
か、界磁巻線１１には弱め界磁制御のためのチョッパ１
４が抵抗１５を介して接続されている。

ここで、パンタグラフ１から車両内に電流が導入される
とフィルタリアクトル３を介してフィルタコンデンサ４
が充電され、その両端に比較的安定した電圧が発生する
。この状態で図示しない制御装置によりチョッパ９を動
作させると電動機１０のＴｉ流が制御され電気車が駆動
される。また、図示しない制御装置によりチョッパ１４
を作動させることにより高速時の弱め界磁制御運転が可
能になる。

ところで、計器用変圧器７はフィルタコンアンサ４の両
端電圧を検出して電動機１０の制御に用いる一方、フィ
ルタコンアンサ４、ヂョツバ９および電動機１０の保護
に用いるためのものである。

第４図は計器用度メモ器７を用いた保護装置の概略構成
図であり、π１器用変圧器７の出力信号がコンパレータ
２１によって基準偵と比較され、コンデンサ４の両端電
圧が保護レベルを超えたとき中安定マルチバイブレーク
２２に論理「１」の信号を加える。単安定マルチバイブ
レータ２２は入力信号の立ち上がりから所定の時間だけ
論理「１」となるパルス信号を発生してゲートアンプ回
路２３に加えると共に、しゃ断器２にも加える。このと
き、ゲートアンプ回路２３はサイリスタ５を点弧する。

かくして、フィルタコンデンサ４の両端電圧が保護レベ
ルを超えるとゲートアンプ回路２３によってサイリスタ
５が点弧されるため、電流■２が流れてフィルタコンア
ンサ４の電荷を急放゛市する。

また、この放電によってフィルタコンデンサ４、チョッ
パ９および電動１１０の印加電圧が下げられそれぞれ過
電圧から保護される。この場合、サイリスタ５をターン
オンさせる時間は、フィルタコンデンサ４の電圧がもつ
とも急峻に立ち上がる時間よりも十分に短くすることが
でき、これによって上記各機器を過電圧から確実に保護
することができる。

ところで、サイリスタ５をターンオンさせた場合にはパ
ンタグラフ１、しゃ断器２、・・・、サイリスタ５、車
輪１６を通して短絡電流１１が流れる。

この短絡電流１１は即時にじゃ新すべきもので、このた
めに単安定マルチバイブレータ２２の出力を高速しゃ断
器２に加えてこれをオフ動作さけている。

一方、高速しゃ断ＶＳＩ２がオフ動作すると一般には運
転士による再投入操作を必要とするが上記従来の保護装
置では高速しゃ断器２のオフ動作に伴う運転士の再投入
動作を頻繁に行なわなければならなかった。以下、この
ことを説明する。

過電圧保護対象としてのフィルタコンアンサ４、チョッ
パ９および電動機１０のうら、一般にはチョッパ９の耐
圧がもっとも低く、しがもチョッピング動作中の耐圧が
一段と低くっている。したがって、現時点ではチョッパ
９のチョッピング動作中の耐圧を基準にして保護レベル
を決定しなければならず、これが高速しゃ断器２のオフ
動作回数を増やす要因になっていた。

また、最近は架線保守の手間を少なくづるために簡易構
成のパンタグラフ、寸なわら、シングルパンタグラフを
用いる傾向にある。シングルパンタグラフを採用すると
離線の頻度ら増え、これに応じて過電圧になり易く、こ
れが高速しゃ断器２のオフ動作回数を増や１−囚になっ
ている。

かくして、従来の保護装置は運転士による高速じゃ断器
−の再投入操作回数が増え、その分だけ運転士の心労を
大きくしてしまうと言う問題点があった。

（発明の目的〕本発明は上記の問題点を解決するためになさたもので、
保護対象機器に対する保護性能を下げることなく、高速
じゃｆＩｉ器の再投入操作回数を格段に減らし得ると共
に、運転士の心労を著しく軽減し得る電気車駆動装置の
保護装置の提供を目的とする。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために本発明の電気車駆動装置の保
護装置は、抵抗素子を介してフィルタコンデンサに並列
接続されるスイッチング素子と、フィルタコンデンサ°
の両ＧＷ圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の
出力と基準値とを比較し、フィルタコンデンサの両端電
圧が第１の保護レベルに到達したとき信号を発生する第
１のコンパレータと、電圧検出器の出力と基準値とを比
較し、フィルタコンデンサの両端電圧が第１の保護レベ
ルよりも高い第２の保護レベルに到達したとき信号を発
生する第２のコンパレータとを具備し、前記第１のコン
パレータの信号によって制御器の動作を停止し、第２の
コンパレータの信号によって竹記スイッチング素子をオ
ン動作させると共に、しヤｗＩ器をオフ動作させるよう
にしている。

（発明の実施Ｗ４）第１図は本発明の一実施例の構成を、要部をブロックで
示した回路図であり、第４図と同一の符号を付したもの
はそれぞれ同一の要素を示している。そして、第４図中
のコンバータ２１の代りに基準値のレベルを変えたコン
パレータ２１ａを用いたこと、４器用変圧器７の出力信
号を入力して基準値と比較し、入力信号レベルが従来Ｖ
ｔ置と同じレベルの基準値を超えたとき論理「１」の信
号を出力するコンパレータ２４、および、このコンパレ
ータの出力信号の立ち上りから所定時間だけ論理「１」
になる信号を出力してチョッパ９の動作停止信号として
加える単安定マルチバイブレータ２５を新たに設けたこ
とが第４図と異なっている。

上記の如く構成された本実施例の作用を第２図のタイム
チャートをも参照して以下に説明する。

先ず、フィルタコンデンサ４の両端電圧が第２図（ａ）
に示すように変化した場合、この電圧に対応する信号が
コンパレータ２１ａおよび２４に加えられる。このとき
、コンパレータ２４はチョッパ９のチョッピング動作中
の耐圧すなわら値の低い第１の保護レベルに対応したピ
ックアップ電圧ＰＬＪＩおよびドロップアウト電圧ＤＯ
１を持つように基準値レベルが設定されている。また、
コンパレータ２１ａはチョッパ９の停止中の耐圧すなわ
ち第１の保護レベルよりも大きい第２の保護レベルに対
応したピックアップ電圧ＰＵ２およびドロップアウト電
圧ＤＯ２を持つように基準値レベルが設定されている。

したがって、第２の保護レベルを超えるほど大きい過電
圧３１が発生した場合、コンパレータ２４は第２図（ｂ
）に示すように時刻ｔ　から時刻ｔ４まで論理「１」　
（以下論理を省略する）の信号を出力し、これに応動し
て単安定マルチバイブレータ２５は第２図（Ｃ）に示す
ように時刻ｔ　からＴ１時間だけ「１」の信号を出力す
る。また、コンパレータ２１ａは第２図（ｄ）に示ずよ
うに時刻ｔ２から時刻ｔ３まで「１」の信号を出力し、
これに応ｖＪシて単安定マルチバイブレータ２２は第２
図（ｅ）に承りように時刻ｔ　からＴ、１間だけ「１」
の信号を出力する。

よって、フィルタコンデンサ４の両ｆｆ１ｆｆｉ圧がチ
ョッパ９のチョッピング動作中の耐圧すなわら第１の保
護レベルを超えるＴ１時間だけこのチョッパ９の動作が
停止せしめられ、より大きな耐圧を持った状態に保持さ
れる。また、フィルタコンデンサ４の電圧がチョッパ９
の停止中の耐圧すなわち第２の保護レベルを超えたとき
高速しゃ断器２がオフ動作せしめられ、同時にナイリス
タ５がターンオンされて、Ｔ　時間だけ放電々流Ｉ２が
流れる。

次に、フィルタコンデンサ４の両端に第１の保護レベル
−を超える【プれども第２の保護レベルを超えないよう
な過電圧３２が発生した場合、コンパレータ２４は第２
図（ｂ）に示すように時刻ｔ５から時刻ｔ６まで「１」
の信号を出力し、単安定マルチバイブレータ２５は時刻
ｔ５からＴ１時間だけ「１」の信号を出力する。これに
対してコンパレータタ２１ａおよび単安定マルチバイブ
レ−タ２２の出力は「０」の状（ぶに保持される。

よって、フィルタコンデンサ４の両端に第１の保護レベ
ルを超えるけれども第２の保護レベルは超えないような
過電圧３２に対してＴ１時間だけチョッパ９の動作が停
止ぜしめられるが、高速しゃ断器２は投入状態に、サイ
リスタ５はオフ状態に保持される。

一般に、シングルパンタグラフの採用によって離線が頻
発する状況であっても、ｌ１１線に起因するフィルタコ
ンデンサの、ＬＲ分は、殆んどの場合第２図（ａ＞に示
す過電圧３２程度のものが多く、これに対して本実施例
はチョッパ９が一定時間だ１〕停止して自動復帰する構
成になっているので、従来装置に比べて運転士の高速し
ゃ断器の再投入操作回数が格段に減らされる。

また、これらの過電圧３２に対してチョッパ９を停止さ
せて耐圧を上昇させているので、保護対象機器に対する
保護特性を低下さｌ！ないで済んでいる。

なお、上記実施例では集電装置としてパンタグラフを有
する電気車駆動装置について説明したが、第三レール集
電用を右Ｊる電気車駆動装置にも本発明を適用すること
ができる。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかな如く、本発明にＪ：れば、
保護対象Ｒ器、に対する保護性能を下げることなく、高
速し？Ｉｇｉ器の再投入操作回数を格段に減らし得ると
共に、運転士の心労を著しく軽減し得るという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の一実施例の構成を、要部をブロックで
示した回路図、第２図は同実施例の作用を説明するため
のタイムチャート、第３図は一般的な電気車駆動装置の
主回路の概略構成図、第４図は従来の電気車駆動装置の
保護装置の概略構成図である。１・・・パンタグラフ、２・・・高速しゃ断器、３・・
・フィルタリアクトル、４・・・フィルタコンデンサ、
５・・・サイリスタ、７・・・計器用変圧器、９・・・
チョッパ、１０・・・電気車駆動用型ｅ機、２１８．２
４・・・コンパレータ、２２．２５・・・単安定マルチ
バイブレータ、２３・・・ゲートアンプ回路。

Claims

【特許請求の範囲】

電気車駆動用電動機の一端が、この電動機を制御する制
御器と給電回路をしゃ断するしゃ断器とを介して集電装
置に接続され、且つ、前記しゃ断器および制御器の相互
接合点と前記電動機の他端との間にフィルタコンデンサ
が接続された電気車駆動装置において、抵抗素子を介し
て前記フィルタコンデンサに並列接続されるスイッチン
グ素子と、前記フィルタコンデンサの両端電圧を検出す
る電圧検出器と、この電圧検出器の出力と基準値とを比
較し、前記フィルタコンデンサの両端電圧が第１の保護
レベルに到達したとき信号を発生する第１のコンパレー
タと、前記電圧検出器の出力と基準値とを比較し、前記
フィルタコンデンサの両端電圧が前記第１の保護レベル
よりも高い第２の保護レベルに到達したとき信号を発生
する第２のコンパレータとを具備し、前記第１のコンパ
レータの信号によつて前記制御器の動作を停止し、前記
第２のコンパレータの信号によつて前記スイッチング素
子をオン動作させると共に、前記しゃ断器をオフ動作さ
せることを特徴とする電気車駆動装置の保護装置。