JP2001339990A - スター・デルタ制御装置 - Google Patents
スター・デルタ制御装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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- Motor And Converter Starters (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スター結線とデルタ結線の巻線切換えをシー
ムレスに行い、無段階に電動機電流と電動機トルクを変
化させることができ、乗客などの乗り心地を向上するこ
とができるスター・デルタ制御装置を提供する。 【解決手段】 本発明のスター・デルタ制御装置を使用
した結線制御回路は、鉄道車両などに使用される三相交
流電動機（以下、単に「電動機」ともいう）１４の巻線
を結線するデルタ（Δ）結線１５及びスター（Ｙ）結線
１６と、デルタ（Δ）結線１５及びスター（Ｙ）結線１
６に接続され、デルタ（Δ）結線１５またはスター
（Ｙ）結線１６の巻線切換えを行う電子スイッチ部１２
と、予め設定されたビットパターンに基づいて、電子ス
イッチ部１２の切換えを制御する制御部１１と、を備え
ている。
ムレスに行い、無段階に電動機電流と電動機トルクを変
化させることができ、乗客などの乗り心地を向上するこ
とができるスター・デルタ制御装置を提供する。 【解決手段】 本発明のスター・デルタ制御装置を使用
した結線制御回路は、鉄道車両などに使用される三相交
流電動機（以下、単に「電動機」ともいう）１４の巻線
を結線するデルタ（Δ）結線１５及びスター（Ｙ）結線
１６と、デルタ（Δ）結線１５及びスター（Ｙ）結線１
６に接続され、デルタ（Δ）結線１５またはスター
（Ｙ）結線１６の巻線切換えを行う電子スイッチ部１２
と、予め設定されたビットパターンに基づいて、電子ス
イッチ部１２の切換えを制御する制御部１１と、を備え
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両などに使
用される電動機とインバータの間に接続されるデルタ結
線及びスター結線の接続を制御するスター・デルタ制御
装置に関する。特には、時間的な導通割合を時分割で変
化させることによって線電流及び電動機トルクを滑らか
に制御することができるスター・デルタ制御装置に関す
る。
用される電動機とインバータの間に接続されるデルタ結
線及びスター結線の接続を制御するスター・デルタ制御
装置に関する。特には、時間的な導通割合を時分割で変
化させることによって線電流及び電動機トルクを滑らか
に制御することができるスター・デルタ制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、汎用の三相交流電動機の始動
には、一般に、スター・デルタ方式も採用されている。
このスター・デルタ方式は、三相交流電動機の巻線をデ
ルタ（Δ）結線またはスター（Ｙ）結線に切換える方式
であり、三相交流電動機の巻線をスター（Ｙ）結線にし
た場合には、始動電流及び始動トルクは、デルタ（Δ）
結線にした場合の１／３になる。
には、一般に、スター・デルタ方式も採用されている。
このスター・デルタ方式は、三相交流電動機の巻線をデ
ルタ（Δ）結線またはスター（Ｙ）結線に切換える方式
であり、三相交流電動機の巻線をスター（Ｙ）結線にし
た場合には、始動電流及び始動トルクは、デルタ（Δ）
結線にした場合の１／３になる。
【０００３】図７は、従来のかご形三相交流誘導電動機
のスター・デルタ制御装置の回路図を示す。この従来の
スター・デルタ制御装置の回路は、電磁接触器ＭＣまた
は電流継電器（リレー）ＣＲ（図７においては、電磁接
触器ＭＣ−Δ、ＭＣ−Ｙを示す）と、かご形三相交流誘
導電動機（以下、単に「電動機」ともいう）Ｍと、スタ
ー（Ｙ）結線とデルタ（Δ）結線を自動的に切換える切
換回路ＳＫと、によって構成されている。なお、このか
ご形三相交流誘導電動機の電源としては、三相交流電源
（Ｒ、Ｓ、Ｔ）を使用している。
のスター・デルタ制御装置の回路図を示す。この従来の
スター・デルタ制御装置の回路は、電磁接触器ＭＣまた
は電流継電器（リレー）ＣＲ（図７においては、電磁接
触器ＭＣ−Δ、ＭＣ−Ｙを示す）と、かご形三相交流誘
導電動機（以下、単に「電動機」ともいう）Ｍと、スタ
ー（Ｙ）結線とデルタ（Δ）結線を自動的に切換える切
換回路ＳＫと、によって構成されている。なお、このか
ご形三相交流誘導電動機の電源としては、三相交流電源
（Ｒ、Ｓ、Ｔ）を使用している。
【０００４】図８は、従来のスター（Ｙ）結線された電
動機Ｍから車輪（図示せず）への電動機トルクと、電動
機電流Ｉと、電動機端子電圧の関係を示す図である。こ
こで、図８においては、電動機Ｍからの電動機トルク
と、電動機電流（以下、単に「電流」ともいう）Ｉと、
インバータから供給される交流電圧の電動機端子電圧Ｍ
ＭＶ（例えば、Ａ．Ｃ．１１００［Ｖ］）との関係を示
している。
動機Ｍから車輪（図示せず）への電動機トルクと、電動
機電流Ｉと、電動機端子電圧の関係を示す図である。こ
こで、図８においては、電動機Ｍからの電動機トルク
と、電動機電流（以下、単に「電流」ともいう）Ｉと、
インバータから供給される交流電圧の電動機端子電圧Ｍ
ＭＶ（例えば、Ａ．Ｃ．１１００［Ｖ］）との関係を示
している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図９は、スター結線と
デルタ結線の切換えの際の電動機トルクと、電動機電流
Ｉと、電動機端子電圧の関係を示す図である。ここで、
図７に示したような従来のスター・デルタ制御装置によ
れば、切換回路ＳＫによって、主電動機Ｍの巻線をスタ
ー（Ｙ）結線またはデルタ（Δ）結線に限時的に切換え
るので、始動時の突入電流をある程度制御することがで
きるものの、図９に示すように切替時に電動機トルクが
急変動するという問題があった。
デルタ結線の切換えの際の電動機トルクと、電動機電流
Ｉと、電動機端子電圧の関係を示す図である。ここで、
図７に示したような従来のスター・デルタ制御装置によ
れば、切換回路ＳＫによって、主電動機Ｍの巻線をスタ
ー（Ｙ）結線またはデルタ（Δ）結線に限時的に切換え
るので、始動時の突入電流をある程度制御することがで
きるものの、図９に示すように切替時に電動機トルクが
急変動するという問題があった。
【０００６】図１０は、スター結線とデルタ結線の切換
えの際の電動機トルクと、電動機電流Ｉと、電動機端子
電圧の関係を示す図である。図１０に示すように、上述
した従来のスター・デルタ制御装置を電気鉄道車両や電
気自動車などの電気車両に用いると、切換回路ＳＫなど
によって電動機Ｍの巻線をスター結線とデルタ結線間で
切換えるため、スター結線とデルタ結線の切換えの際に
電動機Ｍからの電動機トルクの変動が大きく変わり、電
源側から見たインピーダンスが１／３に急変することに
なる。すなわち、電源からの電流が３倍となり、場合に
よっては電力変換器が許容できる電流容量の限界範囲を
超えることが生じるという問題があった。一方、はじめ
からデルタ（Δ）結線のみで電動機制御を行う場合も考
えられるが、この場合、低速域では、電動機Ｍの力率や
効率が落ちるという問題がある。
えの際の電動機トルクと、電動機電流Ｉと、電動機端子
電圧の関係を示す図である。図１０に示すように、上述
した従来のスター・デルタ制御装置を電気鉄道車両や電
気自動車などの電気車両に用いると、切換回路ＳＫなど
によって電動機Ｍの巻線をスター結線とデルタ結線間で
切換えるため、スター結線とデルタ結線の切換えの際に
電動機Ｍからの電動機トルクの変動が大きく変わり、電
源側から見たインピーダンスが１／３に急変することに
なる。すなわち、電源からの電流が３倍となり、場合に
よっては電力変換器が許容できる電流容量の限界範囲を
超えることが生じるという問題があった。一方、はじめ
からデルタ（Δ）結線のみで電動機制御を行う場合も考
えられるが、この場合、低速域では、電動機Ｍの力率や
効率が落ちるという問題がある。
【０００７】したがって、上記の点に鑑み、本発明の目
的は、スター結線とデルタ結線の巻線切換えをシームレ
スに行い、無段階に電動機電流と電動機トルクを変化さ
せることができ、乗客などの乗り心地の向上と、電動機
利用効率の向上、高速域における電動機トルクの増大を
可能にすることができるスター・デルタ制御装置を提供
することである。
的は、スター結線とデルタ結線の巻線切換えをシームレ
スに行い、無段階に電動機電流と電動機トルクを変化さ
せることができ、乗客などの乗り心地の向上と、電動機
利用効率の向上、高速域における電動機トルクの増大を
可能にすることができるスター・デルタ制御装置を提供
することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のスター・デルタ制御装置は、鉄道車両など
に使用され、電動機の巻線をデルタ結線またはスター結
線にするスター・デルタ制御装置であって、デルタ結線
及びスター結線に接続され、電動機の巻線をデルタ結線
またはスター結線の何れか一方に切り換えるスイッチ手
段と、予め設定されたビットパターンに基づいて、スイ
ッチ手段の切換えを制御する制御手段と、を備えたこと
を特徴とする。
め、本発明のスター・デルタ制御装置は、鉄道車両など
に使用され、電動機の巻線をデルタ結線またはスター結
線にするスター・デルタ制御装置であって、デルタ結線
及びスター結線に接続され、電動機の巻線をデルタ結線
またはスター結線の何れか一方に切り換えるスイッチ手
段と、予め設定されたビットパターンに基づいて、スイ
ッチ手段の切換えを制御する制御手段と、を備えたこと
を特徴とする。
【０００９】上記のスター・デルタ制御装置において、
スイッチ手段は、電子スイッチによって構成され、ビッ
トパターンは、デルタ結線及びスター結線の夫々の結線
毎のＯＮ／ＯＦＦを示す、ようにするとよい。また、デ
ルタ結線は、双方向インバータ素子とゲート回路で構成
されることもできる。
スイッチ手段は、電子スイッチによって構成され、ビッ
トパターンは、デルタ結線及びスター結線の夫々の結線
毎のＯＮ／ＯＦＦを示す、ようにするとよい。また、デ
ルタ結線は、双方向インバータ素子とゲート回路で構成
されることもできる。
【００１０】上述のスター・デルタ制御装置によれば、
予め設定されたビットパターンに基づいて、デルタ結線
とスター結線の切換えを制御するため、スター結線とデ
ルタ結線の巻線切換えをシームレスに行い、無段階に出
力し得る電動機電流と電動機トルクの最大値を変化させ
ることができ、高速域における電動機トルク（力行、回
生とも）の増大と、低速域における電動機利用効率の向
上や、乗客などの乗り心地を向上することができる。
予め設定されたビットパターンに基づいて、デルタ結線
とスター結線の切換えを制御するため、スター結線とデ
ルタ結線の巻線切換えをシームレスに行い、無段階に出
力し得る電動機電流と電動機トルクの最大値を変化させ
ることができ、高速域における電動機トルク（力行、回
生とも）の増大と、低速域における電動機利用効率の向
上や、乗客などの乗り心地を向上することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の鉄道車両などに使
用されるスター・デルタ制御装置について図面を参照し
つつ説明する。
用されるスター・デルタ制御装置について図面を参照し
つつ説明する。
【００１２】図１は、本発明の鉄道車両などに使用され
るスター・デルタ制御装置を使用した結線制御回路の一
態様を示す図である。図１において、本発明のスター・
デルタ制御装置を使用した結線制御回路は、鉄道車両な
どに使用される三相交流電動機（以下、単に「電動機」
ともいう）１４の巻線を結線するデルタ（Δ）結線１５
及びスター（Ｙ）結線１６と、デルタ（Δ）結線１５及
びスター（Ｙ）結線１６に接続され、デルタ（Δ）結線
１５またはスター（Ｙ）結線１６の巻線切換えを行う電
子スイッチ部１２と、予め設定されたビットパターンに
基づいて、電子スイッチ部１２の切換えを制御する制御
部１１と、を備えている。
るスター・デルタ制御装置を使用した結線制御回路の一
態様を示す図である。図１において、本発明のスター・
デルタ制御装置を使用した結線制御回路は、鉄道車両な
どに使用される三相交流電動機（以下、単に「電動機」
ともいう）１４の巻線を結線するデルタ（Δ）結線１５
及びスター（Ｙ）結線１６と、デルタ（Δ）結線１５及
びスター（Ｙ）結線１６に接続され、デルタ（Δ）結線
１５またはスター（Ｙ）結線１６の巻線切換えを行う電
子スイッチ部１２と、予め設定されたビットパターンに
基づいて、電子スイッチ部１２の切換えを制御する制御
部１１と、を備えている。
【００１３】ここで、デルタ（Δ）結線１５の三相結線
の各結線Δ１〜Δ３は、ＧＴＯ（Gate Turn-Off thyris
tor）１５ａと、ゲート回路１５ｂとで構成される双方
向性インバータで構成されている。なお、図１において
は、スイッチングデバイスとしてＧＴＯ１５ａを示した
が、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar mode Transist
or）やＳＩ（Static Induction）サイリスタ、ＳｉＣ
（Silicon Carbide）サイリスタなど、全ての自己消弧
型スイッチングデバイスを適用することができる。
の各結線Δ１〜Δ３は、ＧＴＯ（Gate Turn-Off thyris
tor）１５ａと、ゲート回路１５ｂとで構成される双方
向性インバータで構成されている。なお、図１において
は、スイッチングデバイスとしてＧＴＯ１５ａを示した
が、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar mode Transist
or）やＳＩ（Static Induction）サイリスタ、ＳｉＣ
（Silicon Carbide）サイリスタなど、全ての自己消弧
型スイッチングデバイスを適用することができる。
【００１４】また、電動機１４には、電気車両に設けら
れているパンタグラフ１７から入力された直流電圧が、
ＤＣ／ＡＣ変換機であるインバータ１３によって交流電
圧に変換されて供給されている。
れているパンタグラフ１７から入力された直流電圧が、
ＤＣ／ＡＣ変換機であるインバータ１３によって交流電
圧に変換されて供給されている。
【００１５】ここで、インバータ１３は、例えば、ＰＷ
Ｍ（Pulse Width Modulation）制御によって直流を交流
に変換する電力変換装置を使用するとよい。さらに、こ
のＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）を使用したインバー
タ１３には、ＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）ＶＶＶＦ
（Variable Voltage Variable Frequency）インバータ
とするとよい。このＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）Ｖ
ＶＶＦ（可変電圧可変周波数）インバータは、ＰＷＭ制
御（パルス幅変調制御）によって正負２レベルまたは３
レベルのパルス電圧を出力し、平均電圧として目的の振
幅と周波数を持った交流電圧を得ることができる。
Ｍ（Pulse Width Modulation）制御によって直流を交流
に変換する電力変換装置を使用するとよい。さらに、こ
のＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）を使用したインバー
タ１３には、ＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）ＶＶＶＦ
（Variable Voltage Variable Frequency）インバータ
とするとよい。このＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）Ｖ
ＶＶＦ（可変電圧可変周波数）インバータは、ＰＷＭ制
御（パルス幅変調制御）によって正負２レベルまたは３
レベルのパルス電圧を出力し、平均電圧として目的の振
幅と周波数を持った交流電圧を得ることができる。
【００１６】図１に示した本発明の鉄道車両などに使用
されるスター・デルタ制御装置を使用した結線制御回路
によれば、電気車両に設けられているパンタグラフ１７
から入力された直流電圧が、ＤＣ／ＡＣ変換機であるイ
ンバータ１３によって交流電圧に変換される。インバー
タ１３によって変換された交流電圧は、デルタ（Δ）結
線１５またはスター（Ｙ）結線１６で巻線を結線された
電動機１４に供給され、電動機電流として入力される。
電動機１４は、入力された電動機電流に応じた電動機ト
ルクを発生し、この電動機トルクによって車輪１８を駆
動させて車両を走行する。
されるスター・デルタ制御装置を使用した結線制御回路
によれば、電気車両に設けられているパンタグラフ１７
から入力された直流電圧が、ＤＣ／ＡＣ変換機であるイ
ンバータ１３によって交流電圧に変換される。インバー
タ１３によって変換された交流電圧は、デルタ（Δ）結
線１５またはスター（Ｙ）結線１６で巻線を結線された
電動機１４に供給され、電動機電流として入力される。
電動機１４は、入力された電動機電流に応じた電動機ト
ルクを発生し、この電動機トルクによって車輪１８を駆
動させて車両を走行する。
【００１７】ここで、電動機１４の巻線をスター（Ｙ）
結線１６にした場合には、電動機電流及び電動機トルク
は、デルタ（Δ）結線１５にした場合の１／３になる。
以下、巻線のデルタ（Δ）結線１５とスター（Ｙ）結線
１６の切換え制御について説明する。
結線１６にした場合には、電動機電流及び電動機トルク
は、デルタ（Δ）結線１５にした場合の１／３になる。
以下、巻線のデルタ（Δ）結線１５とスター（Ｙ）結線
１６の切換え制御について説明する。
【００１８】図２は、制御部１１が記憶しているデルタ
（Δ）結線１５とスター（Ｙ）結線１６の接続制御用の
ビットパターンを示す図である。図２に示しように、制
御部１１が記憶しているビットパターンの各ビットは、
デルタ（Δ）結線１５の三相結線Δ１〜Δ３及びスター
（Ｙ）結線１６の三相結線Ｙ１〜Ｙ３の夫々のＯＮ／Ｏ
ＦＦを制御するビット（「１」が「ＯＮ」（結線導通）
／「０」が「ＯＦＦ」（結線開放））を表している。
尚、図１に示すように、デルタ（Δ）結線１５の三相結
線Δ１〜Δ３及びスター（Ｙ）結線１６の三相結線Ｙ１
〜Ｙ３の各々は、双方向性の構成とすることができるた
め、各三相結線Δ１〜Δ３及びＹ１〜Ｙ３の一方向性毎
にＯＮ／ＯＦＦを制御することができる。
（Δ）結線１５とスター（Ｙ）結線１６の接続制御用の
ビットパターンを示す図である。図２に示しように、制
御部１１が記憶しているビットパターンの各ビットは、
デルタ（Δ）結線１５の三相結線Δ１〜Δ３及びスター
（Ｙ）結線１６の三相結線Ｙ１〜Ｙ３の夫々のＯＮ／Ｏ
ＦＦを制御するビット（「１」が「ＯＮ」（結線導通）
／「０」が「ＯＦＦ」（結線開放））を表している。
尚、図１に示すように、デルタ（Δ）結線１５の三相結
線Δ１〜Δ３及びスター（Ｙ）結線１６の三相結線Ｙ１
〜Ｙ３の各々は、双方向性の構成とすることができるた
め、各三相結線Δ１〜Δ３及びＹ１〜Ｙ３の一方向性毎
にＯＮ／ＯＦＦを制御することができる。
【００１９】また、図２に示したように、制御部１１に
は、論理的に２6＝６４通りの結線パターンを準備する
ことができる。制御部１１は、このようにして予め準備
されたビットパターンを任意に組み合せて設定し、電子
スイッチ部１２にスイッチ制御信号として送信する。
は、論理的に２6＝６４通りの結線パターンを準備する
ことができる。制御部１１は、このようにして予め準備
されたビットパターンを任意に組み合せて設定し、電子
スイッチ部１２にスイッチ制御信号として送信する。
【００２０】電子スイッチ部１２は、制御部１１から送
信されてきたスイッチ制御信号（各結線Δ１〜Δ３及び
Ｙ１〜Ｙ３毎に設定されたビットパターン）に基づい
て、巻線を各結線Δ１〜Δ３及びＹ１〜Ｙ３に結線す
る。このようにして、時間的な導通割合を時分割で変化
させることができるため、デルタ（Δ）結線１５とスタ
ー（Ｙ）結線１６の中間的な結線状態を無段階に発生さ
せることができる。このため、電動機電流と電動機トル
クを滑らかに変化させることができる。
信されてきたスイッチ制御信号（各結線Δ１〜Δ３及び
Ｙ１〜Ｙ３毎に設定されたビットパターン）に基づい
て、巻線を各結線Δ１〜Δ３及びＹ１〜Ｙ３に結線す
る。このようにして、時間的な導通割合を時分割で変化
させることができるため、デルタ（Δ）結線１５とスタ
ー（Ｙ）結線１６の中間的な結線状態を無段階に発生さ
せることができる。このため、電動機電流と電動機トル
クを滑らかに変化させることができる。
【００２１】図３は、制御部１１に準備されたビットパ
ターンの組み合せ例を示す図である。図３において、制
御部１１から送出されるスイッチ制御信号は、最初の周
期（期間）ｔ1においては、デルタ（Δ）結線１５のΔ
１〜Δ３がＯＮで、スター（Ｙ）結線１６のＹ１〜Ｙ３
がＯＦＦの状態（ビットパターン：１１１０００）と、
デルタ（Δ）結線１５のΔ１〜Δ３がＯＦＦで、スター
（Ｙ）結線１６のＹ１〜Ｙ３がＯＮの状態（ビットパタ
ーン：０００１１１）との割合が、１：９の場合を示
す。即ち、最初の周期（期間）ｔ1においては、１０
［％］のデルタ（Δ）結線１５と９０［％］のスター
（Ｙ）結線１６の状態である。また、同様に、周期（期
間）ｔ2においては、２０［％］のデルタ（Δ）結線１
５と８０［％］のスター（Ｙ）結線１６の状態である。
さらに、周期（期間）ｔn-1においては、８０［％］の
デルタ（Δ）結線１５と２０［％］のスター（Ｙ）結線
１６の状態である。周期（期間）ｔnにおいては、９０
［％］のデルタ（Δ）結線１５と１０［％］のスター
（Ｙ）結線１６の状態である。
ターンの組み合せ例を示す図である。図３において、制
御部１１から送出されるスイッチ制御信号は、最初の周
期（期間）ｔ1においては、デルタ（Δ）結線１５のΔ
１〜Δ３がＯＮで、スター（Ｙ）結線１６のＹ１〜Ｙ３
がＯＦＦの状態（ビットパターン：１１１０００）と、
デルタ（Δ）結線１５のΔ１〜Δ３がＯＦＦで、スター
（Ｙ）結線１６のＹ１〜Ｙ３がＯＮの状態（ビットパタ
ーン：０００１１１）との割合が、１：９の場合を示
す。即ち、最初の周期（期間）ｔ1においては、１０
［％］のデルタ（Δ）結線１５と９０［％］のスター
（Ｙ）結線１６の状態である。また、同様に、周期（期
間）ｔ2においては、２０［％］のデルタ（Δ）結線１
５と８０［％］のスター（Ｙ）結線１６の状態である。
さらに、周期（期間）ｔn-1においては、８０［％］の
デルタ（Δ）結線１５と２０［％］のスター（Ｙ）結線
１６の状態である。周期（期間）ｔnにおいては、９０
［％］のデルタ（Δ）結線１５と１０［％］のスター
（Ｙ）結線１６の状態である。
【００２２】ここで、スター（Ｙ）結線１６のインピー
ダンスをＺとした場合、デルタ（Δ）結線１５のインピ
ーダンスは１／３Ｚであるので、図３に示したように、
最初の周期（期間）ｔ1における等価インピーダンス
（Ｚ’）は、Ｚ’＝０．１×１／３Ｚ＋０．９×Ｚとな
る。即ち、等価インピーダンス（Ｚ’）は、デルタ
（Δ）結線１５の割合をα［％］、スター（Ｙ）結線１
６の割合をβ［％］（但し、α＋β＝１００［％］）と
した場合、以下の＜式１＞で求めることができる。
ダンスをＺとした場合、デルタ（Δ）結線１５のインピ
ーダンスは１／３Ｚであるので、図３に示したように、
最初の周期（期間）ｔ1における等価インピーダンス
（Ｚ’）は、Ｚ’＝０．１×１／３Ｚ＋０．９×Ｚとな
る。即ち、等価インピーダンス（Ｚ’）は、デルタ
（Δ）結線１５の割合をα［％］、スター（Ｙ）結線１
６の割合をβ［％］（但し、α＋β＝１００［％］）と
した場合、以下の＜式１＞で求めることができる。
【００２３】＜式１＞ Ｚ’＝α×１／３Ｚ＋β×Ｚ
【００２４】図４、図５及び図６は、上述した本発明の
スター・デルタ制御装置による電動機１４から車輪１８
への電動機トルクと、電動機電流Ｉと、電動機端子電圧
の関係を示す図である。なお、図４（本発明）と図８
（従来）においては、電動機への印可電圧の推移を同一
としている。図４においては、結線状態（デルタ（Δ）
結線１５及びスター（Ｙ）結線１６）と、電動機１４か
らの電動機トルクと、電動機電流Ｉと、インバータ１３
から供給される交流電圧の電動機端子電圧ＭＭＶ（例え
ば、Ａ．Ｃ．１１００［Ｖ］）との関係を示す。図４
（本発明）及び図８（従来）において、図８（従来）で
示した電動機トルクは、従来のスター結線のみの場合の
トルク曲線を示している。また、図５で示したトルク曲
線は、車両速度がＶt0、例えば、４０［ｋｍ／ｈ］にな
ったときに、制御部１１からスイッチ制御信号（各結線
Δ１〜Δ３及びＹ１〜Ｙ３毎に設定されたビットパター
ン）が電子スイッチ部１２へ送信された場合で、電動機
電圧・電流ともに制限があって、この制限いっぱいまで
電動機インピーダンスを下げる場合を示す。また、図６
で示したトルク曲線は、車両速度が２・Ｖt0以上、例え
ば、８０［ｋｍ／ｈ］以上になったときでも一定トルク
となるように、制御部１１からスイッチ制御信号（各結
線Δ１〜Δ３及びＹ１〜Ｙ３毎に設定されたビットパタ
ーン）が電子スイッチ部１２へ送信された場合を示す。
スター・デルタ制御装置による電動機１４から車輪１８
への電動機トルクと、電動機電流Ｉと、電動機端子電圧
の関係を示す図である。なお、図４（本発明）と図８
（従来）においては、電動機への印可電圧の推移を同一
としている。図４においては、結線状態（デルタ（Δ）
結線１５及びスター（Ｙ）結線１６）と、電動機１４か
らの電動機トルクと、電動機電流Ｉと、インバータ１３
から供給される交流電圧の電動機端子電圧ＭＭＶ（例え
ば、Ａ．Ｃ．１１００［Ｖ］）との関係を示す。図４
（本発明）及び図８（従来）において、図８（従来）で
示した電動機トルクは、従来のスター結線のみの場合の
トルク曲線を示している。また、図５で示したトルク曲
線は、車両速度がＶt0、例えば、４０［ｋｍ／ｈ］にな
ったときに、制御部１１からスイッチ制御信号（各結線
Δ１〜Δ３及びＹ１〜Ｙ３毎に設定されたビットパター
ン）が電子スイッチ部１２へ送信された場合で、電動機
電圧・電流ともに制限があって、この制限いっぱいまで
電動機インピーダンスを下げる場合を示す。また、図６
で示したトルク曲線は、車両速度が２・Ｖt0以上、例え
ば、８０［ｋｍ／ｈ］以上になったときでも一定トルク
となるように、制御部１１からスイッチ制御信号（各結
線Δ１〜Δ３及びＹ１〜Ｙ３毎に設定されたビットパタ
ーン）が電子スイッチ部１２へ送信された場合を示す。
【００２５】以上に示したような本発明のスター・デル
タ制御装置によれば、制御部１１に予め設定されたビッ
トパターンに基づいて、電子スイッチ部１２でデルタ
（Δ）結線１５とスター（Ｙ）結線１６の切換えを制御
するため、スター（Ｙ）結線１６とデルタ（Δ）結線１
５の巻線切換えをシームレスに行い、無段階に電動機電
流と電動機トルクを変化させることができ、高速域にお
ける電動機トルクの増大（力行、回生とも）、低速域に
おける電動機効率の向上や、乗客などの乗り心地を向上
することができる。
タ制御装置によれば、制御部１１に予め設定されたビッ
トパターンに基づいて、電子スイッチ部１２でデルタ
（Δ）結線１５とスター（Ｙ）結線１６の切換えを制御
するため、スター（Ｙ）結線１６とデルタ（Δ）結線１
５の巻線切換えをシームレスに行い、無段階に電動機電
流と電動機トルクを変化させることができ、高速域にお
ける電動機トルクの増大（力行、回生とも）、低速域に
おける電動機効率の向上や、乗客などの乗り心地を向上
することができる。
【００２６】
【発明の効果】上述のスター・デルタ制御装置によれ
ば、予め設定されたビットパターンに基づいて、デルタ
（Δ）結線とスター（Ｙ）結線の各結線Δ１〜Δ３及び
Ｙ１〜Ｙ３の切換えを制御するため、スター（Ｙ）結線
とデルタ（Δ）結線の中間的な結線状態を発生させるこ
とができる。したがって、スター（Ｙ）結線とデルタ
（Δ）結線の巻線切換えをシームレスに行い、同一印加
電圧に対する電動機の等価インピーダンスを連続的に変
化させることができるため、無段階に電動機電流と電動
機トルクを変化させることができる。このため、高速域
における力行、回生時の電動機トルクの最大値の増大、
低速域における電動機効率の向上や、乗客などの乗り心
地を向上することができる。
ば、予め設定されたビットパターンに基づいて、デルタ
（Δ）結線とスター（Ｙ）結線の各結線Δ１〜Δ３及び
Ｙ１〜Ｙ３の切換えを制御するため、スター（Ｙ）結線
とデルタ（Δ）結線の中間的な結線状態を発生させるこ
とができる。したがって、スター（Ｙ）結線とデルタ
（Δ）結線の巻線切換えをシームレスに行い、同一印加
電圧に対する電動機の等価インピーダンスを連続的に変
化させることができるため、無段階に電動機電流と電動
機トルクを変化させることができる。このため、高速域
における力行、回生時の電動機トルクの最大値の増大、
低速域における電動機効率の向上や、乗客などの乗り心
地を向上することができる。
【図１】本発明の鉄道車両などに使用されるスター・デ
ルタ制御装置を使用した結線制御回路の一態様を示す図
である。
ルタ制御装置を使用した結線制御回路の一態様を示す図
である。
【図２】制御部１１が記憶しているデルタ（Δ）結線１
５とスター（Ｙ）結線１６の接続制御用のビットパター
ンを示す図である。
５とスター（Ｙ）結線１６の接続制御用のビットパター
ンを示す図である。
【図３】制御部１１に準備されたビットパターンの組み
合せ例を示す図である。
合せ例を示す図である。
【図４】本発明のスター・デルタ制御装置による電動機
から車輪への電動機トルクと、電動機電流Ｉと、電動機
端子電圧ＭＭＶの関係を示す図である。
から車輪への電動機トルクと、電動機電流Ｉと、電動機
端子電圧ＭＭＶの関係を示す図である。
【図５】本発明のスター・デルタ制御装置による電動機
から車輪への電動機トルクと、電動機電流Ｉと、電動機
端子電圧ＭＭＶの関係を示す図である。
から車輪への電動機トルクと、電動機電流Ｉと、電動機
端子電圧ＭＭＶの関係を示す図である。
【図６】本発明のスター・デルタ制御装置による電動機
から車輪への電動機トルクと、電動機電流Ｉと、電動機
端子電圧ＭＭＶの関係を示す図である。
から車輪への電動機トルクと、電動機電流Ｉと、電動機
端子電圧ＭＭＶの関係を示す図である。
【図７】従来のスター・デルタ制御装置の回路図であ
る。
る。
【図８】従来のスター（Ｙ）結線された電動機Ｍからの
電動機トルク電動機電流Ｉと、電動機端子電圧ＭＭＶの
関係を示す図である。
電動機トルク電動機電流Ｉと、電動機端子電圧ＭＭＶの
関係を示す図である。
【図９】従来のスター・デルタ制御装置による電動機か
ら車輪への電動機トルクと、電動機電流Ｉと、電動機端
子電圧ＭＭＶの関係を示す図である。
ら車輪への電動機トルクと、電動機電流Ｉと、電動機端
子電圧ＭＭＶの関係を示す図である。
【図１０】従来のスター・デルタ制御装置による電動機
から車輪への電動機トルクと、電動機電流Ｉと、電動機
端子電圧ＭＭＶの関係を示す図である。
から車輪への電動機トルクと、電動機電流Ｉと、電動機
端子電圧ＭＭＶの関係を示す図である。
１１ 制御部 １２ 電子スイッチ部 １３ インバータ １４ 三相交流電動機 １５ デルタ（Δ）結線 １５ａ 双方向インバータ １５ｂ ゲート回路 １６ スター（Ｙ）結線 １７ パンタグラフ １８ 車輪 Ｍ 主電動機 ＳＫ 切換回路 ＭＣ−Δ、ＭＣ−Ｙ 電磁接触器 Ｒ、Ｓ、Ｔ 電動機一次巻線の片側端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H001 AA03 AB01 AC02 AC03 5H115 PA01 PA11 PG01 PI02 PU09 PV09 PV13 PV27 QE01 QH02 QN09 RB22 RB25 TU13 5H576 AA01 CC01 DD04 EE04 EE07 EE13 FF01 GG04 HA04 HA08 HB01 HB04
Claims (3)
- 【請求項１】 鉄道車両などに使用され、電動機の巻線
をデルタ結線またはスター結線にするスター・デルタ制
御装置であって、 前記デルタ結線及び前記スター結線に接続され、前記電
動機の前記巻線を前記デルタ結線または前記スター結線
の何れか一方に切り換えるスイッチ手段と、 予め設定されたビットパターンに基づいて、前記スイッ
チ手段の切換えを制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とするスター・デルタ制御装置。 - 【請求項２】 前記スイッチ手段は、電子スイッチによ
って構成され、 前記ビットパターンは、前記デルタ結線及び前記スター
結線の夫々の結線毎のＯＮ／ＯＦＦを示す、 ことを特徴とする請求項１記載のスター・デルタ制御装
置。 - 【請求項３】 前記デルタ結線は、双方向インバータ素
子とゲート回路で構成されることを特徴とする請求項１
または２記載のスター・デルタ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000152491A JP2001339990A (ja) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | スター・デルタ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000152491A JP2001339990A (ja) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | スター・デルタ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001339990A true JP2001339990A (ja) | 2001-12-07 |
Family
ID=18657910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000152491A Withdrawn JP2001339990A (ja) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | スター・デルタ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001339990A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008228513A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機駆動装置および電動機駆動方法並びに冷凍空調装置 |
| JP2014054177A (ja) * | 2012-09-10 | 2014-03-20 | Sandvik Mining & Constr Oy | 採掘車両 |
| CN103973065A (zh) * | 2013-01-18 | 2014-08-06 | 车王电子(宁波)有限公司 | 变结构马达及其切换方法 |
| CN105490615A (zh) * | 2014-10-11 | 2016-04-13 | 车王电子股份有限公司 | 变结构电机及其驱动电路 |
-
2000
- 2000-05-24 JP JP2000152491A patent/JP2001339990A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008228513A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機駆動装置および電動機駆動方法並びに冷凍空調装置 |
| JP4722069B2 (ja) * | 2007-03-15 | 2011-07-13 | 三菱電機株式会社 | 電動機駆動装置および電動機駆動方法並びに冷凍空調装置 |
| JP2014054177A (ja) * | 2012-09-10 | 2014-03-20 | Sandvik Mining & Constr Oy | 採掘車両 |
| CN103973065A (zh) * | 2013-01-18 | 2014-08-06 | 车王电子(宁波)有限公司 | 变结构马达及其切换方法 |
| CN105490615A (zh) * | 2014-10-11 | 2016-04-13 | 车王电子股份有限公司 | 变结构电机及其驱动电路 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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