JP2000032614A - 電気車の制御装置 - Google Patents

電気車の制御装置

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JP2000032614A
JP2000032614A JP10198381A JP19838198A JP2000032614A JP 2000032614 A JP2000032614 A JP 2000032614A JP 10198381 A JP10198381 A JP 10198381A JP 19838198 A JP19838198 A JP 19838198A JP 2000032614 A JP2000032614 A JP 2000032614A
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JP
Japan
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acceleration
slip frequency
electric vehicle
inverter
frequency
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JP10198381A
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English (en)
Inventor
Toshihiko Sekizawa
俊彦 関澤
Tsutomu Ozawa
勉 小澤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】リアクションプレートの種類を検出する手段を
設けることなく、リアクションプレートの種類に応じて
最適な制御を行うリニアモータ電車の制御装置を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】電源に接続されたインバータと、このイン
バータの出力により駆動される1台又は複数の誘導型リ
ニアモータを備え、電気車の速度に相当する信号に滑り
周波数を加減算した信号により前記インバータの動作周
波数を制御する電気車の制御装置において、前記滑り周
波数を設定する手段と、前記電気車の加速度を指令する
手段と、前記設定された滑り周波数を、前記指令された
加速度と前記電気車の実加速度との偏差に応じて補正す
る手段とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リニアインダクシ
ョンモータによって駆動される電気車の制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】車上にリニアインダクションモータの一
次側を搭載し、地上にリニアインダクションモータの二
次側としてのリアクションプレートを敷設したリニアモ
ータ電車が実用化されている。このリニアモータ電車
は、力行トルクを伝達されない車輪によって支持され、
リニアインダクションモータによって推進力を与えられ
る。このリニアモータ電車は、電車の床下寸法を小さく
できる利点があり、特に地下鉄の掘削断面を著しく小さ
くできることから、小断面地下鉄の実現に寄与する。
【0003】ところで、このリニアモータ電車に関し
て、走行区間によって材質の異なったリアクションプレ
ートを混合して用いる従来技術として特開平4−251505
号公報がある。これは、走行路のリアクションプレート
の種類を検出する手段を設け、プレートの種類が変わっ
たときに、そのプレートに対応した滑り周波数に切り替
えるものである。
【0004】なお、リアクションプレートとしては、銅
リアクションプレートとアルミリアクションプレートが
あり、経済性の観点から、銅のリアクションプレートと
アルミのリアクションプレートを使い分けている。一般
には、以下のように使い分けている。
【0005】(1)駅周辺(力行・制動区間):電力消
費量の少ない構造…銅リアクションプレートを採用 (2)急勾配区間:大きな推力が得られる構造…銅リア
クションプレートを採用 (3)駅中間(惰行区間):価格の安い構造…アルミリ
アクションプレートを採用 アルミリアクションプレートは銅リアクションプレート
に比べて2次抵抗が大きくなるが、価格が安いというメ
リットがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
4−251505 号公報に記載の上記従来技術は、リアクショ
ンプレートの種類に応じた滑り周波数に切り替えるため
に、リアクションプレートの種類を検出する手段を設け
ており、その分のコストがかかるという問題点があっ
た。
【0007】そこで、本発明の目的は、リアクションプ
レートの種類を検出する手段を設けることなく、路線条
件に応じて(リアクションプレートの種類に応じて)最
適な制御を行うリニアモータ電車の制御装置を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、電源に接続されたインバータと、このイ
ンバータの出力により駆動される1台又は複数の誘導型
リニアモータを備え、電気車の速度に相当する信号に滑
り周波数を加減算した信号により前記インバータの動作
周波数を制御する電気車の制御装置において、前記滑り
周波数を設定する手段と、前記電気車の加速度を指令す
る手段と、前記設定された滑り周波数を、前記指令され
た加速度と前記電気車の実加速度との偏差に応じて補正
する手段とを備えたことを特徴とする。
【0009】リアクションプレートの2次抵抗の差は加
速度の差となって表れるので、電気車の加速度と指令さ
れた加速度の偏差に応じて制御すれば、リアクションプ
レートの種類に適した電気車の制御が可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。
【0011】図1は、本実施例の全体構成を示す。
【0012】直流電車線1から集電装置2を介して直流
を集電し、フィルタリアクトル3,フィルタコンデンサ
4を含む逆L型フィルタを通して電力変換器(インバー
タ)5へ給電する。電車線が交流である場合には、交流
−交流変換器を用いる。電力変換器5の可変電圧、可変
周波数出力は、4個のリニアインダクションモータ31
〜34へ並列に給電される。
【0013】電気車は、力行推進力をモータから加えら
れない、レール6上を駆動する車輪群7によって支持さ
れ、リニアインダクションモータ(1次側コイル)31
〜34が、リアクションプレート35との間に発生する
推進力によって加速,走行する。
【0014】次に制御系について述べるが、先ず周波数
制御系から説明する。
【0015】車輪7にはパルス発生器8が連結され、速
度検出器11によって速度周波数を速度電圧frに変換
する。この速度電圧frは車両の速度であるが、リニア
インダクションモータ31〜34のモータ周波数に換算
した値と考えてよい。一方、リニアインダクションモー
タの滑り周波数fsp設定器12が設けられ、駅周辺部で
最大効率となる滑り周波数を設定する。特に、駅周辺部
(駅出発時)は、電力を消費するからである。なお、本
実施例では、滑り周波数fsp設定器12は銅リアクショ
ンプレートを基準として滑り周波数を設定している。設
定された滑り周波数fspは、加速度検出器13,基準加
速度設定器14,加算器15及び17,積算器16によ
って補正され、滑り周波数fsとするが、この補正の仕
方については後に述べる。
【0016】加算器18によって、 fr±fs=f の演算が行われ、周波数指令fが出力される。但し、+
は力行時、−は回生ブレーキ時である。この周波数指令
fはPWM制御器20へ入力され、電力変換器5の動作
周波数を決定する。
【0017】次に、電圧制御系は単純に次のように構成
される。周波数指令fが電圧制御器19へ入力され、電
圧V対周波数fの比V/Fを、車両の荷重を指令する応
荷重指令Tpに応じて設定し、電圧VをPWM制御器2
0へ出力する。
【0018】これらの周波数指令f及び電圧指令Vに基
づいて、PWM制御器20が電力変換器5内のスイッチ
ング素子を点弧制御する。
【0019】図2に、本発明の一実施例による電気車の
縦断面概要を示す。軌道側には、レール61,62の間
の中央部にリアクションプレート35が敷設されてい
る。車体側では、車輪7に装架された台車(図示略)の
下方中央部に、リニアインダクションモータの1次側コ
イル31が、軌道側のリアクションプレート35に対向
するように配置される。台車上には車体10が置かれて
いる。
【0020】これより図1に戻って、滑り周波数fsの
補正について説明する。前述の通り、滑り周波数設定器
12は、駅周辺の路線で効率が最大となる滑り周波数を
設定する。加速度検出器13は、速度検出器出力frを
微分演算することによって、実際の車両の加速度を演算
する。基準加速度設定器14は、運転台などからの運転
指令を入力して、指令された運転に所要の加速度を設定
する。加算器15は、加速度検出器13の出力と基準加
速度設定器14の出力との差を取り、基準加速度と実際
の車両の加速度との偏差を演算する。積算器16は、こ
れらの偏差に適当な定数をかけて滑り周波数補正値に変
換すると共に、偏差がマイナスになる、即ち実際の加速
度が基準加速度より大きいときは補正値を0とする。こ
れによって、実際の加速度が基準加速度よりも大きいと
きのみ滑り周波数を補正することとする。これは、滑り
周波数fsp設定器12は、銅リアクションプレートを基
準として滑り周波数を設定しているため、銅リアクショ
ンプレート突入時(偏差がマイナスの場合)は、自然に
銅リアクションプレートに応じた滑り周波数となるから
である。
【0021】滑り周波数設定器12の出力fspに積算器
16の出力を加算器17で加算することにより、fspが
積算器16の出力によって補正されたfsが演算され
る。以上の一連の動作によって、実際の加速度が基準加
速度よりも低くなったとき、滑り周波数がfspより高め
に補正される。これによって、上り勾配で起動する場
合、及び駅中間部の安価なリアクションプレート(アル
ミリアクションプレート)が敷設された区間で起動する
場合に、滑り周波数が高めに設定できる。これによっ
て、これらの区間では滑り周波数を高く設定して力率の
高い点で起動し、推力/出力電流の比を極力大きくする
ことができる。
【0022】本発明による各制御値の動きを説明する。
【0023】図3のように、銅プレート,アルミプレー
ト,銅プレートと続く区間で力行した場合を例に取り、
図4を用いて説明する。
【0024】銅プレート上を、滑り周波数設定器12の
出力fspの滑り周波数で一定加速度で力行したままアル
ミプレート上に入ると、推力が低下して速度検出器11
の出力frの上昇率が低下する。すると、加速度検出器
13の出力αが低下し、基準加速度設定器14の出力α
*よりも低下する。すると、これらの偏差が0になるま
で滑り周波数fsが増加し、以後加速度α*一定で加速
する。
【0025】次にアルミプレートから銅プレート上に入
ると、推力が増加して速度検出器11の出力frの上昇
率が増加する。すると、加速度検出器13の出力αが増
加し、基準加速度設定器14の出力α*よりも増加す
る。α*よりもαの方が高くなった場合、滑り周波数設
定器12の出力fspを補正せずに滑り周波数fsを出力
するように動くので、滑り周波数はfspまで低下する。
以後は、滑り周波数設定器12の出力fspの滑り周波数
で一定加速度で力行する。
【0026】尚、回生ブレーキの場合も滑り周波数がマ
イナス値になる以外は、力行時と各制御値の動きは同様
である。
【0027】以上、本実施例によれば、運転指令に相当
する基準加速度と実加速度の偏差に基づいて滑り周波数
を補正しているので、新たにリアクションプレートの種
類を検出する機器を設ける必要が無く、リアクションプ
レートの種類に応じた制御が可能となる。
【0028】なお、本実施例ではリニアモータ電車を例
に取り説明したが、本発明を一般の誘導電動機で駆動さ
れる電気車に適用することもできる。この場合、急勾配
等の路線条件の変化に応じた電気車の制御が可能とな
る。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、運転指令に相当する加
速度と、列車の実加速度との偏差により、滑り周波数を
補正するので、リアクションプレートの種類を検出する
手段を設けることなく、各々のリアクションプレートに
応じた(路線条件に応じた)制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電気車の制御装置の一実施例ブロ
ック図。
【図2】本発明による電気車の縦断面概要図。
【図3】軌道に敷設されたリアクションプレートを示す
図。
【図4】本発明の実施例の動作を説明する図。
【符号の説明】
1…直流電車線、2…集電装置、3…フィルタリアクト
ル、4…フィルタコンデンサ、5…電力変換器、6…レ
ール、7…車輪、8…パルス発生器、10…車体、11
…速度検出器、12…滑り周波数設定器、13…加速度
検出器、14…基準加速度設定器、19…電圧制御器、
20…PWM制御器、31〜34…リニアインダクショ
ンモータの一次側コイル、35…同二次側インダクショ
ンプレート、f…インバータ周波数指令、fr…速度検
出器出力、fs…滑り周波数(補正後)、fsp…滑り周
波数(補正前)、Tp…応荷重指令。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H113 BB01 CC03 CC07 CD09 CD13 EE02 FF03 FF06 GG08 GG30 HH03 HH09 HH14 5H115 BA02 BB01 BC03 CA24 CB09 DD03 EE03 FA04 FA11 FA23 FB22 FB24 FB25 GG12 GG13 JA03 JC03 5H540 AA02 BA02 BB06 BB08 BB10 CC02 DD03 EE04 EE10 EE15 FB01 FC10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源に接続されたインバータと、このイン
    バータの出力により駆動される1台又は複数の誘導型リ
    ニアモータを備え、電気車の速度に相当する信号に滑り
    周波数を加減算した信号により前記インバータの動作周
    波数を制御する電気車の制御装置において、 前記滑り周波数を設定する手段と、前記電気車の加速度
    を指令する手段と、前記設定された滑り周波数を、前記
    指令された加速度と前記電気車の実加速度との偏差に応
    じて補正する手段とを備えた電気車の制御装置。
  2. 【請求項2】電源に接続されたインバータと、このイン
    バータの出力により駆動される1台又は複数の誘導型リ
    ニアモータを備え、電気車の速度に相当する信号に滑り
    周波数を加減算した信号により前記インバータの動作周
    波数を制御する電気車の制御装置において、 前記滑り周波数を設定する手段と、前記設定された滑り
    周波数を、前記電気車の実加速度の変化に応じて補正す
    る手段とを備えた電気車の制御装置。
  3. 【請求項3】電源に接続されたインバータと、このイン
    バータの出力により駆動される1台又は複数の誘導型リ
    ニアモータを備え、電気車の速度に相当する信号に滑り
    周波数を加減算した信号により前記インバータの動作周
    波数を制御する電気車制御装置において、 前記電気車の加速度を指令する手段と、前記滑り周波数
    を、前記指令された加速度と前記電気車の実加速度との
    偏差に応じて設定する手段とを備えた電気車の制御装
    置。
  4. 【請求項4】電源に接続されたインバータと、このイン
    バータの出力により駆動される1台又は複数の誘導電動
    機を備えた電気車において、 前記電気車の速度に相当する信号に滑り周波数を加減算
    した信号により前記インバータの動作周波数を制御する
    手段と、 前記滑り周波数を設定する手段と、前記電気車の加速度
    を指令する手段と、前記設定された滑り周波数を、前記
    指令された加速度と前記電気車の実加速度との偏差に応
    じて補正する手段とを備えた電気車の制御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020102909A (ja) * 2018-12-20 2020-07-02 ファナック株式会社 パラメータ決定支援装置、パラメータ決定支援方法、及びプログラム
US11609551B2 (en) 2018-12-20 2023-03-21 Fanuc Corporation Parameter determination support device, parameter determination supporting method, and program

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