JP2001028808A - 電気車の制御装置 - Google Patents

電気車の制御装置

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JP2001028808A
JP2001028808A JP11198489A JP19848999A JP2001028808A JP 2001028808 A JP2001028808 A JP 2001028808A JP 11198489 A JP11198489 A JP 11198489A JP 19848999 A JP19848999 A JP 19848999A JP 2001028808 A JP2001028808 A JP 2001028808A
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俊彦 関澤
Tsutomu Ozawa
勉 小澤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リニアモータのリアクションプレートが敷設
されてない場所にリニアモータ電車が進入しても、推力
成分制御系の過大な補償動作を抑制し、モータ電流の過
上昇を防止することにある。 【解決手段】 電力変換器5と、リニアモータ31〜3
4と、モータ電流を励磁成分Iqと推力成分Idに変換
する手段12と、推力成分Iqp及び励磁成分Idpを
指令する手段13と、Idp及びIqpとIqの比較値
Iq1に基づいて電力変換器の出力電圧と滑り周波数を
制御する手段15と、電気車の速度と指令された滑り周
波数fsから電力変換器の動作周波数を出力する手段1
7を備えた電気車の制御装置において、fsとIdから
リニアモータに流れる電流の推力成分を推定演算する手
段19と、この推定演算した推力成分Iq2とIqを比
較する手段20を用いてリニアモータの二次側の状態を
検出し、Iqpを補正する。

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】従来技術の一例を図2に示す。直流電気
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5へ給電する。電気線1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。電気車
は、カ行推進力をモータから加えられない、レール6上
を転動する車輪群7によって支持され、リニアインダク
ションモータ(一次側コイル)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。次に、制御系について、まず、周波数制御系
から説明する。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(fs)演算器16が設けられ、所要
の滑り周波数を設定する。加算器17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、+
はカ行時、−は回生ブレーキ時である。この周波数指令
fはPWM制御器18へ出力され、PWM制御器18は
電力変換器5の動作周波数を決定する。次に、電圧制御
系について説明する。電流検出器41〜43で検出され
たモータ電流と、PWM制御器18に与えられる出力電
圧位相指令δから、モータ電流座標変換部12で推力電
流成分Iqと励磁電流成分Idとの2相の直流量を変換
検出する。電流指令発生部13は、所要の推力を発生さ
せる為のモータ電流推力成分指令Iqp及び同励磁成分
指令Idpを出力し、自動電流補正(ACR)系14で
IqpとIqを比較演算して推力電流成分指令補正値I
q1を出力する。また、自動電流補正(ACR)系1
4’でIdpとIdを比較演算して励磁電流成分指令補
正値Id1を出力する(フィードバック制御)。電圧ベ
クトル演算部15は、Iq1とId1から出力電圧値指
令Vと出力電圧位相指令δをPWM制御器18に出力
し、PWM制御器18は電力変換器5の動作位相と出力
電圧を決定する。
【0003】図3に、リニアモータ駆動による電気車の
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に装荷された台車の中央部に、
リニアインダクションモータの一次側コイル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(図示略)。台車上には車体10が置かれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】車輪支持形リニアモー
タ電車は、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、力行推力が伝
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及びブレーキ力が与えられる。
このリニアモータ電車の最大の利点は、電車の床下寸法
を小さくでき、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。ところ
で、このリニアモータ電車に関して、ポイント部や車庫
内の検査線などでリアクションプレートを設置できない
ところがあり、このような場所では励磁インピーダンス
が極小となって励磁電流成分が大きくなるが、モータ電
流の推力成分が流れず、推力成分を流そうとする為に、
電力変換器は滑りを極大まで大きくする作用が働く。こ
の状態でリアクションプレートが敷設されている場所に
再進入すると、制御が過補償の状態になっているから、
過大な電流が流れて乗り心地を損なうと共に、過電流保
護機能動作を誘発するなどの問題があった。
【0005】本発明の課題は、リニアモータのリアクシ
ョンプレートが敷設されてない場所にリニアモータ電車
が進入しても、推力成分制御系の過大な補償動作を抑制
し、モータ電流の過上昇を防止することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題は、電力変換器
に指令する滑り周波数とリニアモータに流れる電流から
検出された推力成分と励磁成分に基づいてリニアモータ
の二次側の状態を検出する手段を具備し、このリニアモ
ータの二次側の状態によって、電力変換器に指令するリ
ニアモータに流れる電流の推力成分を補正することによ
って、解決される。ここで、リニアモータの二次側の状
態を検出する手段は、前記指令された滑り周波数と前記
検出された励磁成分からリニアモータに流れる電流の推
力成分を推定演算する手段と、この推定演算した推力成
分と前記検出された推力成分を比較する手段を有する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態による電
気車の制御装置を示す。本実施形態は、図2に対して乗
算器19、比較器20、減算器21を追加する。また、
モータ電流励磁成分Idの制御はフィードバック制御か
らフィードフォワード制御に変更する。リアクションプ
レートの空隙が大きくなると、モータ電流励磁成分Id
は大きくなるが、補正はしない。実際のリアクションプ
レートへの到達磁束が減少して、推力電流が減少するの
で、主として滑り周波数を増加させて推力電流を補正す
る。その他の構成要素については、動作も含めて図2と
同一である。
【0008】リニアモータ電車がリアクションプレート
35の敷設されていない場所に差し掛かると、推力が発
生せずにモータ電流だけ流れる状態になる。即ち、モー
タ電流の推力成分検出値Iqが殆ど0となり、モータ電
流励磁成分Idのみが検出される状態となる。リアクシ
ョンプレート35が敷設された場所では滑り周波数fs
と(推力成分Iq)/(励磁成分Id)とは比例する関
係にあるので、乗算器19は、滑り周波数fsとモータ
電流励磁成分Idから、リアクションプレート35が敷
設されていれば流れると推定されるモータ電流推力成分
Iq2を出力する。比較器20は、Iq2と、実際に検
出された推力成分Iqとを比較し、これらに差があれ
ば、ある補償値を乗算して△Iqを出力する。減算器2
1は、モータ電流推力指令Iqpから△Iqを減算し、
Iqp1を出力する。電流自動補正系14は、このIq
p1とIqを比較演算して推力電流成分指令補正値Iq
1を出力する。リアクションプレート35が敷設された
場所では、比較器20が出力する△Iqは0、若しくは
0に近い値となり、従来技術通り、モータ電流推力成分
Iqは電流指令発生部13の出力値Iqpに基づいて制
御される。一方、リアクションプレート35が敷設され
ていない場所にリニアモータ電車が差し掛かると、比較
器20が出力する△Iqは、Iqp若しくはそれに近い
値となり、減算器21によって演算されるIqpと△I
qの差であるIqp1によって推力電流の制御系が作用
する。このため、リアクションプレートが敷設できない
場所でも、モータ電流の推力成分指令が補正されるた
め、モータの推力電流を大きく流そうとする電力変換器
の動きを抑制することができ、リアクションプレートが
敷設された場所へリニアモータ電車が再進入した時のモ
ータ電流の過上昇を防止できる。
【0009】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リニアモータ電車がリアクションプレートの敷設されて
いない場所に差し掛かったとき、モータ電流の推力成分
指令が補正されるので、推力電流制御系の過大な補償動
作を抑制することができ、これによって、リアクション
プレートが敷設された場所へリニアモータ電車が再進入
した場合のモータ電流の過上昇を防止することが可能に
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による電気車の制御装置
【図2】従来技術における電気車の制御装置
【図3】電気車の縦断面概要
【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…モータ電流座標変換器、13…電
流指令発生器、14…自動電流補償系、15…電圧ベク
トル演算部、16…滑り周波数演算器、17…加算器、
18…PWM制御器、19…乗算器、20…比較器、2
1…減算器、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、41〜43…電流検出器、f…周波数指令、fr…
速度検出器出力、fs…滑り周波数、Iq…モータ電流
推力成分、Id…モータ電流励磁成分、Iqp…モータ
電流推力成分指令値、Idp…モータ電流励磁成分指令
値、V…電圧指令値、δ…電圧位相指令値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H113 AA05 BB01 CC03 CD03 CD13 DD08 EE02 GG08 GG12 HH08 HH09 5H576 AA01 BB06 CC01 DD02 DD04 EE01 EE03 EE09 EE11 GG02 GG04 HB02 JJ25 LL01 LL22 MM02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源に接続された電力変換器と、この電
    力変換器の出力により駆動されるリニアモータと、この
    リニアモータに流れる電流を励磁成分と推力成分とに変
    換して検出する手段と、所要の推力成分及び励磁成分を
    指令する手段と、前記指令された励磁成分及び前記検出
    された推力成分と前記指令された推力成分の比較値に基
    づいて電力変換器の出力電圧と滑り周波数を制御する手
    段と、電気車の速度と指令された滑り周波数から前記電
    力変換器の動作周波数を出力する手段を備えた電気車の
    制御装置において、前記指令された滑り周波数と前記検
    出された推力成分と励磁成分からリニアモータの二次側
    の状態を検出する手段を具備し、このリニアモータの二
    次側の状態によって前記指令するリニアモータに流れる
    電流の推力成分を補正することを特徴とする電気車の制
    御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、リニアモータの二次
    側の状態を検出する手段は、前記指令された滑り周波数
    と前記検出された励磁成分からリニアモータに流れる電
    流の推力成分を推定演算する手段と、この推定演算した
    推力成分と前記検出された推力成分を比較する手段を有
    することを特徴とする電気車の制御装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005074107A1 (fr) * 2004-01-16 2005-08-11 Jinming Zhang Bobine, application et materiel special necessaire a la fabrication de cette derniere
CN1295097C (zh) * 2004-05-25 2007-01-17 上海磁浮交通工程技术研究中心 整流、滤波、无功补偿装置
KR100980054B1 (ko) * 2007-03-12 2010-09-06 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 리니어 인덕션모터 구동시스템

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CN1295097C (zh) * 2004-05-25 2007-01-17 上海磁浮交通工程技术研究中心 整流、滤波、无功补偿装置
KR100980054B1 (ko) * 2007-03-12 2010-09-06 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 리니어 인덕션모터 구동시스템

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