JP2003230202A - 車両用インバータの制御方法およびインバータ制御器 - Google Patents
車両用インバータの制御方法およびインバータ制御器Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Abstract
(57)【要約】
【課題】停止直前に回生ブレーキ力が低下し、空気ブレ
ーキが動作すると、ブレーキ力の不足により所定の停止
位置を通過したり、ブレーキ力の急激な変化によるショ
ックが発生することを回避するインバータの制御器と制
御方法を提供する。 【解決手段】フィルタコンデンサ電圧が基準値を越え、
かつインバータから架線の方向に所定値以上の電力また
は電流が送られる場合に、トルク指令またはトルク電流
指令の大きさを減じて回生電力を低減する。
ーキが動作すると、ブレーキ力の不足により所定の停止
位置を通過したり、ブレーキ力の急激な変化によるショ
ックが発生することを回避するインバータの制御器と制
御方法を提供する。 【解決手段】フィルタコンデンサ電圧が基準値を越え、
かつインバータから架線の方向に所定値以上の電力また
は電流が送られる場合に、トルク指令またはトルク電流
指令の大きさを減じて回生電力を低減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用インバータ
とその制御方法に関し、特に低速域での回生ブレーキ力
低下を回避し、空気ブレーキの起動に伴うショックを抑
制する車両用インバータに関する。
とその制御方法に関し、特に低速域での回生ブレーキ力
低下を回避し、空気ブレーキの起動に伴うショックを抑
制する車両用インバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術のインバータによる車両駆動シ
ステムを図５に示す。架線１からパンタグラフ２を介し
て受電した直流は、受電フィルタ３を介してインバータ
４に入力される。受電フィルタ３は、フィルタリアクト
ル３ａとフィルタコンデンサ３ｂを備えており、インバ
ータ４からのリプル電流を平滑化する。インバータ制御
器１４は、速度検出器８が検出したモータ速度信号と、
交流電流検出器９が検出したインバータ出力電流ｉｕ，
ｉｖと、直流電流検出器１０が検出したインバータ入力
電流ｉｄｃと、直流電圧検出器１１が検出したフィルタ
コンデンサ３ｂの電圧ｅｃとに基づいて、ゲートパルス
信号Ｇｐを生成し、インバータ４に送る。インバータ４
は、インバータ制御器１４から送られるゲートパルス信
号Ｇｐに従ってスイッチングを行い、可変電圧，可変周
波数の交流電圧を発生して誘導電動機５に供給する。誘
導電動機５は、インバータ４から供給された交流電圧に
よりトルクを発生し、図示していないギアを介して車輪
６を駆動する。
ステムを図５に示す。架線１からパンタグラフ２を介し
て受電した直流は、受電フィルタ３を介してインバータ
４に入力される。受電フィルタ３は、フィルタリアクト
ル３ａとフィルタコンデンサ３ｂを備えており、インバ
ータ４からのリプル電流を平滑化する。インバータ制御
器１４は、速度検出器８が検出したモータ速度信号と、
交流電流検出器９が検出したインバータ出力電流ｉｕ，
ｉｖと、直流電流検出器１０が検出したインバータ入力
電流ｉｄｃと、直流電圧検出器１１が検出したフィルタ
コンデンサ３ｂの電圧ｅｃとに基づいて、ゲートパルス
信号Ｇｐを生成し、インバータ４に送る。インバータ４
は、インバータ制御器１４から送られるゲートパルス信
号Ｇｐに従ってスイッチングを行い、可変電圧，可変周
波数の交流電圧を発生して誘導電動機５に供給する。誘
導電動機５は、インバータ４から供給された交流電圧に
よりトルクを発生し、図示していないギアを介して車輪
６を駆動する。
【０００３】車両にブレーキをかける場合、主幹制御器
１２は、運転士のブレーキノッチ操作をブレーキノッチ
指令に変換し、ブレーキ制御器１３に送る。ブレーキ制
御器１３は、ブレーキノッチ指令からブレーキ力を演算
し、ブレーキ力指令を生成する。インバータ駆動の電気
車両では、空気ブレーキと電力回生ブレーキを併用して
いるが、ブレーキ力指令はまず、インバータ制御器１４
に送られる。インバータ制御器１４は、発生可能な回生
ブレーキ力をブレーキ制御器１３に返す。ブレーキ指令
通りの回生ブレーキ力を発生できる場合には、車両は回
生ブレーキのみにより減速される。
１２は、運転士のブレーキノッチ操作をブレーキノッチ
指令に変換し、ブレーキ制御器１３に送る。ブレーキ制
御器１３は、ブレーキノッチ指令からブレーキ力を演算
し、ブレーキ力指令を生成する。インバータ駆動の電気
車両では、空気ブレーキと電力回生ブレーキを併用して
いるが、ブレーキ力指令はまず、インバータ制御器１４
に送られる。インバータ制御器１４は、発生可能な回生
ブレーキ力をブレーキ制御器１３に返す。ブレーキ指令
通りの回生ブレーキ力を発生できる場合には、車両は回
生ブレーキのみにより減速される。
【０００４】後述するように、回生電力が絞り込まれた
り、回生が失効すると、インバータだけではブレーキ指
令通りのブレーキ力を発生できない。この場合、ブレー
キ制御器１３は空気ブレーキ１５に、不足分のブレーキ
力指令を送る。空気ブレーキ１５は、空気圧によりブレ
ーキシューを車輪６に押しつけ、車両の運動エネルギー
を熱に変換してブレーキ力を得て、常にブレーキ指令通
りのブレーキ力を発生する。
り、回生が失効すると、インバータだけではブレーキ指
令通りのブレーキ力を発生できない。この場合、ブレー
キ制御器１３は空気ブレーキ１５に、不足分のブレーキ
力指令を送る。空気ブレーキ１５は、空気圧によりブレ
ーキシューを車輪６に押しつけ、車両の運動エネルギー
を熱に変換してブレーキ力を得て、常にブレーキ指令通
りのブレーキ力を発生する。
【０００５】ここで、従来技術のインバータ制御器１４
の構成を図６に示す。速度演算器１０１は、速度検出器
８の出力パルスからモータ速度Ｆｒを演算する。電流演
算器１０２は、交流電流検出器９により検出したＵ相電
流ｉｕとＶ相電流ｉｖとから、励磁電流ｉｄとトルク電
流ｉｑとを演算する。電流指令演算器１０３は、ノッチ
指令と、直流電圧検出器１１により検出されたフィルタ
コンデンサ電圧ｅｃと、インバータ周波数指令Ｆ１* と
から、励磁電流指令ｉｄ０* とトルク電流指令ｉｑ０*
とを演算する。電流制御器１０４は、励磁電流指令ｉｄ
０* と、トルク電流指令ｉｑ０* と、励磁電流ｉｄと、
トルク電流ｉｑとから、励磁電流指令ｉｄ* と、トルク
電流指令ｉｑ* とを生成する。周波数演算器１０５は、
周波数指令Ｆ１* を生成し、Ｆ１* は積分器１０６によ
り位相指令θ* に変換される。電圧指令演算器１０７
は、周波数指令Ｆ１* と、励磁電流指令ｉｄ* と、トル
ク電流指令ｉｑ* とを用いて、電圧指令｜ｖ｜と、偏角
δとを生成する。ＰＷＭ制御器１０８は、電圧指令｜ｖ
｜と、偏角δと、位相指令θ* とに基づいてゲートパル
ス指令Ｇｐを生成し、インバータ４に送る。
の構成を図６に示す。速度演算器１０１は、速度検出器
８の出力パルスからモータ速度Ｆｒを演算する。電流演
算器１０２は、交流電流検出器９により検出したＵ相電
流ｉｕとＶ相電流ｉｖとから、励磁電流ｉｄとトルク電
流ｉｑとを演算する。電流指令演算器１０３は、ノッチ
指令と、直流電圧検出器１１により検出されたフィルタ
コンデンサ電圧ｅｃと、インバータ周波数指令Ｆ１* と
から、励磁電流指令ｉｄ０* とトルク電流指令ｉｑ０*
とを演算する。電流制御器１０４は、励磁電流指令ｉｄ
０* と、トルク電流指令ｉｑ０* と、励磁電流ｉｄと、
トルク電流ｉｑとから、励磁電流指令ｉｄ* と、トルク
電流指令ｉｑ* とを生成する。周波数演算器１０５は、
周波数指令Ｆ１* を生成し、Ｆ１* は積分器１０６によ
り位相指令θ* に変換される。電圧指令演算器１０７
は、周波数指令Ｆ１* と、励磁電流指令ｉｄ* と、トル
ク電流指令ｉｑ* とを用いて、電圧指令｜ｖ｜と、偏角
δとを生成する。ＰＷＭ制御器１０８は、電圧指令｜ｖ
｜と、偏角δと、位相指令θ* とに基づいてゲートパル
ス指令Ｇｐを生成し、インバータ４に送る。
【０００６】回生ブレーキは、駆動に用いるモータを発
電機として利用し、車両の運動エネルギーを電力に変換
して架線１に送り返す。送り返された電力は、他の車両
で消費されるが、電力を消費する車両が存在しない場合
には、送り返す先のなくなった自車の回生電力により、
フィルタコンデンサ電圧ｅｃが上昇する。そこで回生電
力絞り器２００は、フィルタコンデンサ３ｂの電圧ｅｃ
が絞り込み開始電圧Ｅｃ０を越えた場合には、直流電圧
制御器２０１で、フィルタコンデンサ電圧ｅｃの超過量
に応じたトルク電流絞り量Δｉｑ０* を算出する。これ
をトルク電流指令ｉｑ０*（ｉｑ０*＜０）に加算するこ
とにより、回生電力を絞り込み、フィルタコンデンサ３
ｂの電圧ｅｃの上昇を抑制する。フィルタコンデンサ３
ｂの電圧ｅｃがさらに上昇し、過電圧保護レベルＥｃ１
に達した場合には、インバータを停止して回生を失効
し、装置を保護する。
電機として利用し、車両の運動エネルギーを電力に変換
して架線１に送り返す。送り返された電力は、他の車両
で消費されるが、電力を消費する車両が存在しない場合
には、送り返す先のなくなった自車の回生電力により、
フィルタコンデンサ電圧ｅｃが上昇する。そこで回生電
力絞り器２００は、フィルタコンデンサ３ｂの電圧ｅｃ
が絞り込み開始電圧Ｅｃ０を越えた場合には、直流電圧
制御器２０１で、フィルタコンデンサ電圧ｅｃの超過量
に応じたトルク電流絞り量Δｉｑ０* を算出する。これ
をトルク電流指令ｉｑ０*（ｉｑ０*＜０）に加算するこ
とにより、回生電力を絞り込み、フィルタコンデンサ３
ｂの電圧ｅｃの上昇を抑制する。フィルタコンデンサ３
ｂの電圧ｅｃがさらに上昇し、過電圧保護レベルＥｃ１
に達した場合には、インバータを停止して回生を失効
し、装置を保護する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、低速度
域では空気ブレーキと電気ブレーキを併用しており、停
止直前は空気ブレーキのみで制動していたが、乗り心地
や保守性を向上するため、停止まで電気ブレーキのみで
制動する方法が広まりつつある。回生が失効したり、回
生電力が絞り込まれると、不足するブレーキ力を補うた
めに空気ブレーキが動作を開始するが、空気ブレーキが
指令通りのブレーキ力を発生するまでには１秒近い遅れ
がある。このため、停止直前で空気ブレーキが動作を開
始すると、ブレーキ力の不足により所定の停止位置を通
過したり、ブレーキ力の急激な変化によるショックが発
生する。
域では空気ブレーキと電気ブレーキを併用しており、停
止直前は空気ブレーキのみで制動していたが、乗り心地
や保守性を向上するため、停止まで電気ブレーキのみで
制動する方法が広まりつつある。回生が失効したり、回
生電力が絞り込まれると、不足するブレーキ力を補うた
めに空気ブレーキが動作を開始するが、空気ブレーキが
指令通りのブレーキ力を発生するまでには１秒近い遅れ
がある。このため、停止直前で空気ブレーキが動作を開
始すると、ブレーキ力の不足により所定の停止位置を通
過したり、ブレーキ力の急激な変化によるショックが発
生する。
【０００８】ブレーキ時の速度と電力との関係を図４に
示す。基本的に、力行時には架線から車両に電力が送ら
れる。また回生ブレーキ動作時には、車両の運動エネル
ギーが電力に変換され（制動電力）、車両から架線に電
力が送られる。一方、モータやインバータの損失，車内
で使用する補助電源等により、速度域によらず、常に電
力が消費されている。低速度域では、これらの消費電力
がブレーキにより発生する制動電力を上回るため、回生
ブレーキの動作中であっても、架線電流の極性は正、す
なわち架線から車両に向かって電力が送られている。こ
の状態では、自車の回生ブレーキの動作を継続しても、
フィルタコンデンサ３ｂの電圧ｅｃを上昇させることは
なく、架線電圧の上昇は、他の車両の回生ブレーキ動作
に起因することになる。よって、フィルタコンデンサ３
ｂの電圧ｅｃが過電圧保護電圧Ｅｃ１を下回っていれ
ば、架線電流の極性が負とならない限り、回生ブレーキ
指令を絞り込む必要はない。
示す。基本的に、力行時には架線から車両に電力が送ら
れる。また回生ブレーキ動作時には、車両の運動エネル
ギーが電力に変換され（制動電力）、車両から架線に電
力が送られる。一方、モータやインバータの損失，車内
で使用する補助電源等により、速度域によらず、常に電
力が消費されている。低速度域では、これらの消費電力
がブレーキにより発生する制動電力を上回るため、回生
ブレーキの動作中であっても、架線電流の極性は正、す
なわち架線から車両に向かって電力が送られている。こ
の状態では、自車の回生ブレーキの動作を継続しても、
フィルタコンデンサ３ｂの電圧ｅｃを上昇させることは
なく、架線電圧の上昇は、他の車両の回生ブレーキ動作
に起因することになる。よって、フィルタコンデンサ３
ｂの電圧ｅｃが過電圧保護電圧Ｅｃ１を下回っていれ
ば、架線電流の極性が負とならない限り、回生ブレーキ
指令を絞り込む必要はない。
【０００９】従来技術は、フィルタコンデンサ３ｂの電
圧ｅｃの上昇のみを検知して、回生電力の絞り込みを行
っていたため、本来必要のない絞り込みや回生失効を生
じ、空気ブレーキの起動による悪影響を及ぼしていた。
圧ｅｃの上昇のみを検知して、回生電力の絞り込みを行
っていたため、本来必要のない絞り込みや回生失効を生
じ、空気ブレーキの起動による悪影響を及ぼしていた。
【００１０】本発明の目的は、低速域での回生ブレーキ
力低下を回避し、空気ブレーキの起動に伴うショックを
抑制する車両用インバータの提供である。
力低下を回避し、空気ブレーキの起動に伴うショックを
抑制する車両用インバータの提供である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の車両用インバー
タの制御装置では、インバータ入力電流ｉｄｃを検出す
る手段を設け、フィルタコンデンサ３ｂの電圧ｅｃが絞
り込み開始電圧Ｅｃ０を越え、かつインバータ入力電流
ｉｄｃの極性が負で、絶対値が所定値以上の場合のみ回
生電力を絞り込むようにすれば、回生ブレーキの停止
と、空気ブレーキの突然の起動によるショックを抑制す
る。
タの制御装置では、インバータ入力電流ｉｄｃを検出す
る手段を設け、フィルタコンデンサ３ｂの電圧ｅｃが絞
り込み開始電圧Ｅｃ０を越え、かつインバータ入力電流
ｉｄｃの極性が負で、絶対値が所定値以上の場合のみ回
生電力を絞り込むようにすれば、回生ブレーキの停止
と、空気ブレーキの突然の起動によるショックを抑制す
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面を用い
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１３】（実施例１）本実施例を図１に示す。図１
の回生電力絞り器３００が、図６に示した従来技術との
相違点である。本実施例の回生電力絞り器３００を構成
する直流電圧比較器３０１の動作は、図６に示した従来
技術の直流電圧制御器２０１の動作と同様である。本実
施例の回生電力絞り器３００を構成する直流電流比較器
３０２は、インバータ入力電流ｉｄｃと所定値ｉｄｃ０
とを入力し、インバータ入力電流ｉｄｃ(ｉｄｃ＜０)の
大きさが所定値ｉｄｃ０の大きさ以上の場合には、図１
の直流電流比較器３０２に示すようにインバータ入力電
流ｉｄｃと所定値ｉｄｃ０との差分に基づいて補償値を
出力し、差分が正の場合には「０」を出力する。ここで
インバータ入力電流ｉｄｃの極性は、架線からインバー
タの方向に流れる場合を正と定義する。
の回生電力絞り器３００が、図６に示した従来技術との
相違点である。本実施例の回生電力絞り器３００を構成
する直流電圧比較器３０１の動作は、図６に示した従来
技術の直流電圧制御器２０１の動作と同様である。本実
施例の回生電力絞り器３００を構成する直流電流比較器
３０２は、インバータ入力電流ｉｄｃと所定値ｉｄｃ０
とを入力し、インバータ入力電流ｉｄｃ(ｉｄｃ＜０)の
大きさが所定値ｉｄｃ０の大きさ以上の場合には、図１
の直流電流比較器３０２に示すようにインバータ入力電
流ｉｄｃと所定値ｉｄｃ０との差分に基づいて補償値を
出力し、差分が正の場合には「０」を出力する。ここで
インバータ入力電流ｉｄｃの極性は、架線からインバー
タの方向に流れる場合を正と定義する。
【００１４】回生電力絞り器３００を構成する乗算器３
０３は、直流電圧比較器３０１の出力と直流電流比較器
３０２の出力とを乗算し、絞り電流指令Δｉｑ０* を生
成する。すなわち、フィルタコンデンサ３ｂの電圧ｅｃ
が基準値を超え、かつインバータから架線の方向に所定
値以上の電流が送られる場合に、トルク電流指令の大き
さを減ずる。これにより回生電力が低減され、フィルタ
コンデンサ３ｂの電圧ｅｃの上昇を抑制する。
０３は、直流電圧比較器３０１の出力と直流電流比較器
３０２の出力とを乗算し、絞り電流指令Δｉｑ０* を生
成する。すなわち、フィルタコンデンサ３ｂの電圧ｅｃ
が基準値を超え、かつインバータから架線の方向に所定
値以上の電流が送られる場合に、トルク電流指令の大き
さを減ずる。これにより回生電力が低減され、フィルタ
コンデンサ３ｂの電圧ｅｃの上昇を抑制する。
【００１５】なお直流電流比較器３０２に入力する信号
は、インバータ入力電流ｉｄｃの大小を判定できる情報
であれば、インバータ入力電流ｉｄｃ以外の信号を用い
て判定しても良い。例えば、フィルタ入力電流ｉｓでも
よいし、フィルタリアクトルの端子間電圧からフィルタ
入力電流ｉｓを算出した値であってもよい。
は、インバータ入力電流ｉｄｃの大小を判定できる情報
であれば、インバータ入力電流ｉｄｃ以外の信号を用い
て判定しても良い。例えば、フィルタ入力電流ｉｓでも
よいし、フィルタリアクトルの端子間電圧からフィルタ
入力電流ｉｓを算出した値であってもよい。
【００１６】また、直流電流比較器３０２に入力する信
号は、（数１）式を用いて、電圧指令ｖｄ*，ｖｑ*と、
電流指令ｉｄ*，ｉｑ*とから電力Ｐ１を演算したり、
(数２)式を用いて、電圧指令ｖｄ*，ｖｑ*と、電流検出
値ｉｄ，ｉｑとの積から電力Ｐ２を演算してもよい。
号は、（数１）式を用いて、電圧指令ｖｄ*，ｖｑ*と、
電流指令ｉｄ*，ｉｑ*とから電力Ｐ１を演算したり、
(数２)式を用いて、電圧指令ｖｄ*，ｖｑ*と、電流検出
値ｉｄ，ｉｑとの積から電力Ｐ２を演算してもよい。
【００１７】
Ｐ１＝ｖｄ*×ｉｄ*＋ｖｑ*×ｉｑ* …（数１）
Ｐ２＝ｖｄ*×ｉｄ＋ｖｑ*×ｉｑ …（数２）
また、（数３）式を用いて、回転速度Ｗｒと電流ｉ１と
の積から電力を演算してもよい。
の積から電力を演算してもよい。
【００１８】
Ｐ３＝Ｗｒ×ｉ１ …（数３）
本実施例による動作の一例を、図３に示すタイムチャー
トを用いて説明する。時刻ｔ１からｔ２の期間は、フィ
ルタコンデンサ３ｂの電圧ｅｃが絞り込み開始電圧Ｅｃ
０を越えており、かつインバータ入力電流ｉｄｃの大き
さが所定値idc0の大きさを上回っているため、電流指令
ｉｑ０* を絞り込む。絞り込みを行うとブレーキ力が不
足するため、空気ブレーキが起動し、不足分を補う。
トを用いて説明する。時刻ｔ１からｔ２の期間は、フィ
ルタコンデンサ３ｂの電圧ｅｃが絞り込み開始電圧Ｅｃ
０を越えており、かつインバータ入力電流ｉｄｃの大き
さが所定値idc0の大きさを上回っているため、電流指令
ｉｑ０* を絞り込む。絞り込みを行うとブレーキ力が不
足するため、空気ブレーキが起動し、不足分を補う。
【００１９】時刻ｔ２からｔ３の期間は、フィルタコン
デンサ電圧ｅｃが絞り込み開始電圧Ｅｃ０を下回ってい
るので、電流指令ｉｑ０* の絞り込みは行わない。
デンサ電圧ｅｃが絞り込み開始電圧Ｅｃ０を下回ってい
るので、電流指令ｉｑ０* の絞り込みは行わない。
【００２０】時刻ｔ３からｔ４の期間は、フィルタコン
デンサ電圧ｅｃが再び絞り込み開始電圧Ｅｃ０を越えて
いる。従来技術では、時刻ｔ３からｔ４の期間にもフィ
ルタコンデンサ３ｂの電圧ｅｃのみから絞り電流指令を
生成しているため、電流指令ｉｑ０* の絞り込みを行
い、不足するブレーキ力を補うよう空気ブレーキが起動
するので、空気ブレーキの応答遅れによりブレーキ力が
急変し、所定の停止位置を通過してしまう場合がある。
一方、本実施例によれば、この時刻ｔ３からｔ４の期間
のインバータ入力電流ｉｄｃの大きさが所定値ｉｄｃ０
の大きさを下回っているので、電流指令ｉｑ０* の絞り
込みは行わないので、停止直前の不必要な絞り込みと空
気ブレーキの起動を抑制することができ、時刻ｔ４で車
両が所定の位置に停止する。
デンサ電圧ｅｃが再び絞り込み開始電圧Ｅｃ０を越えて
いる。従来技術では、時刻ｔ３からｔ４の期間にもフィ
ルタコンデンサ３ｂの電圧ｅｃのみから絞り電流指令を
生成しているため、電流指令ｉｑ０* の絞り込みを行
い、不足するブレーキ力を補うよう空気ブレーキが起動
するので、空気ブレーキの応答遅れによりブレーキ力が
急変し、所定の停止位置を通過してしまう場合がある。
一方、本実施例によれば、この時刻ｔ３からｔ４の期間
のインバータ入力電流ｉｄｃの大きさが所定値ｉｄｃ０
の大きさを下回っているので、電流指令ｉｑ０* の絞り
込みは行わないので、停止直前の不必要な絞り込みと空
気ブレーキの起動を抑制することができ、時刻ｔ４で車
両が所定の位置に停止する。
【００２１】（実施例２）本実施例を図２に示す。図２
の回生電力絞り器４００が、図６に示した従来技術との
相違点である。図２の回生電力絞り器４００を構成する
直流電圧比較器４０１の動作は、図６の直流電圧比較器
２０１の動作と同様である。回生電力絞り器４００を構
成する速度比較器４０２は、速度演算器１０１の出力す
るモータの速度に相当する速度Ｆｒと基準速度Ｆｒ０と
を入力し、図２の速度比較器402に示すように、速度Ｆ
ｒが基準速度Ｆｒ０を超える場合には、速度偏差に応じ
た補償値を出力し、速度Ｆｒが基準速度Ｆｒ０以下の場
合には「０」を出力する。基準速度Ｆｒ０は、消費電力
が回生電力を上回る条件から算出し、設定する。乗算器
４０３は、直流電圧比較器４０１の出力と速度比較器４
０２の出力とを乗算し、絞り電流指令Δｉｑ０* を生成
する。生成した絞り電流指令Δｉｑ０* を用いて実施例
１と同様に動作する。
の回生電力絞り器４００が、図６に示した従来技術との
相違点である。図２の回生電力絞り器４００を構成する
直流電圧比較器４０１の動作は、図６の直流電圧比較器
２０１の動作と同様である。回生電力絞り器４００を構
成する速度比較器４０２は、速度演算器１０１の出力す
るモータの速度に相当する速度Ｆｒと基準速度Ｆｒ０と
を入力し、図２の速度比較器402に示すように、速度Ｆ
ｒが基準速度Ｆｒ０を超える場合には、速度偏差に応じ
た補償値を出力し、速度Ｆｒが基準速度Ｆｒ０以下の場
合には「０」を出力する。基準速度Ｆｒ０は、消費電力
が回生電力を上回る条件から算出し、設定する。乗算器
４０３は、直流電圧比較器４０１の出力と速度比較器４
０２の出力とを乗算し、絞り電流指令Δｉｑ０* を生成
する。生成した絞り電流指令Δｉｑ０* を用いて実施例
１と同様に動作する。
【００２２】このようにして、本実施例でも実施例１と
同様に回生電力の不要な絞り込みや回生失効を生じるこ
となく、空気ブレーキの起動によるショックなどを抑制
できる。なお、絞りを行う場合は電気ブレーキ力が低下
するため、低下分を空気ブレーキで補う。
同様に回生電力の不要な絞り込みや回生失効を生じるこ
となく、空気ブレーキの起動によるショックなどを抑制
できる。なお、絞りを行う場合は電気ブレーキ力が低下
するため、低下分を空気ブレーキで補う。
【００２３】なお、速度比較器４０２が出力する補償値
は速度偏差の大きさに比例した補償値であってもよい
し、図２に示すように予め定めた速度偏差の値より大き
な速度偏差では一定の補償値となるようにしてもよい。
また、前記速度演算器１０１の出力する速度Ｆｒに代え
て、速度の推定値を速度比較器４０２に入力しても良
い。
は速度偏差の大きさに比例した補償値であってもよい
し、図２に示すように予め定めた速度偏差の値より大き
な速度偏差では一定の補償値となるようにしてもよい。
また、前記速度演算器１０１の出力する速度Ｆｒに代え
て、速度の推定値を速度比較器４０２に入力しても良
い。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、低速域での回生ブレー
キ力低下を回避でき、空気ブレーキの起動に伴うショッ
クを抑制することができる。
キ力低下を回避でき、空気ブレーキの起動に伴うショッ
クを抑制することができる。
【図１】実施例１のインバータ制御器の説明図である。
【図２】実施例２のインバータ制御器の説明図である。
【図３】実施例１の電流絞り込み制御時のタイムチャー
トである。
トである。
【図４】速度と電力との関係の説明図である。
【図５】従来技術による車両の駆動システムの全体構成
を説明する図である。
を説明する図である。
【図６】従来技術のインバータ制御器の説明図である。
１…架線、２…パンタグラフ、３…受電フィルタ、３ａ
…フィルタリアクトル、３ｂ…フィルタコンデンサ、４
…インバータ、５…誘導電動機、６…車輪、７…レー
ル、８…速度検出器、９…交流電流検出器、１０…直流
電流検出器、１１…直流電圧検出器、１２…主幹制御
器、１３…ブレーキ制御器、１４…インバータ制御器、
１５…空気ブレーキ、１０１…速度演算器、１０２…電
流演算器、１０３…電流指令演算器、１０４…電流制御
器、１０５…周波数演算器、１０６…積分器、１０７…
電圧指令演算器、１０８…ＰＷＭ演算器、２００，３０
０，４００…回生電力絞り器、２０１…直流電圧制御
器、３０１，４０１…直流電圧比較器、３０２…直流電
流比較器、３０３，４０３…乗算器、４０２…速度比較
器。
…フィルタリアクトル、３ｂ…フィルタコンデンサ、４
…インバータ、５…誘導電動機、６…車輪、７…レー
ル、８…速度検出器、９…交流電流検出器、１０…直流
電流検出器、１１…直流電圧検出器、１２…主幹制御
器、１３…ブレーキ制御器、１４…インバータ制御器、
１５…空気ブレーキ、１０１…速度演算器、１０２…電
流演算器、１０３…電流指令演算器、１０４…電流制御
器、１０５…周波数演算器、１０６…積分器、１０７…
電圧指令演算器、１０８…ＰＷＭ演算器、２００，３０
０，４００…回生電力絞り器、２０１…直流電圧制御
器、３０１，４０１…直流電圧比較器、３０２…直流電
流比較器、３０３，４０３…乗算器、４０２…速度比較
器。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 奥山 俊昭
茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株
式会社日立製作所日立研究所内
(72)発明者 児島 徹郎
茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会
社日立製作所交通システム事業部水戸交通
システム本部内
(72)発明者 仲田 清
茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会
社日立製作所交通システム事業部水戸交通
システム本部内
Ｆターム(参考） 5H115 PC01 PG01 PI03 PU09 PV09
QE10 QI04 QI08 QN23 RB02
RB22 RB26 SJ13 TB01 TO12
TO13 TO14 TU05
Claims (10)
- 【請求項１】架線から供給される直流電力を、リアクト
ルとコンデンサを備えた受電フィルタを介して可変電圧
・可変周波数の交流電圧に変換するインバータと、該イ
ンバータにより駆動される交流電動機とを備えた電気車
両の前記インバータの方法において、 前記架線と前記インバータとの間の、電力または電流を
検出する手段と、前記コンデンサ電圧を検出する手段を
備え、前記コンデンサ電圧が基準値を越え、かつ前記イ
ンバータから架線の方向に所定値以上の電力または電流
が送られる場合に、トルク指令またはトルク電流指令の
大きさを減ずることにより回生電力を低減することを特
徴とするインバータの制御方法。 - 【請求項２】請求項１記載のインバータの制御方法にお
いて、 前記インバータの入力電流を検出する手段を設け、該検
出する手段が検出したインバータ入力電流、または該イ
ンバータ入力電流から算出した電力に基づいて、トルク
指令またはトルク電流指令の大きさを減ずることを特徴
とするインバータの制御方法。 - 【請求項３】請求項１記載のインバータの制御方法にお
いて、 前記受電フィルタの入力電流を検出する手段を設け、該
検出する手段が検出した受電フィルタ入力電流、または
受電フィルタ入力電流から算出した電力に基づいて、ト
ルク指令またはトルク電流指令の大きさを減ずることを
特徴とするインバータの制御方法。 - 【請求項４】請求項１記載のインバータの制御方法にお
いて、 前記リアクトル電圧を検出する手段を設け、該検出する
手段が検出したリアクトル電圧からフィルタ入力電流を
算出し、算出したフィルタ入力電流、またはフィルタ入
力電流から算出し電力に基づいて、トルク指令またはト
ルク電流指令の大きさを減ずることを特徴とするインバ
ータの制御方法。 - 【請求項５】請求項１記載のインバータの制御方法にお
いて、 モータ電圧指令値とモータ電流指令値から算出した電
力、またはモータ電圧指令値とモータ電流検出値から算
出した電力に基づいてトルク指令またはトルク電流指令
の大きさを減ずることを特徴とするインバータの制御方
法。 - 【請求項６】請求項１記載のインバータの制御方法にお
いて、 前記コンデンサの電圧が基準値を超え、かつモータ回転
速度が所定値以上の場合はトルク指令またはトルク電流
指令の大きさを減ずることを特徴とするインバータの制
御方法。 - 【請求項７】請求項１記載のインバータの制御方法にお
いて、 前記コンデンサ電圧が基準値を超え、かつモータ回転速
度と、モータトルク電流の指令値またはモータトルク電
流の検出値との積が所定値以上の場合はトルク指令また
はトルク電流指令の大きさを減ずることを特徴とするイ
ンバータの制御方法。 - 【請求項８】請求項１記載のインバータの制御方法にお
いて、 モータ速度を検出する手段、またはモータ速度を推定す
る手段を設け、モータ速度またはモータ速度推定値が所
定値を上回った場合に、トルク指令またはトルク電流指
令の大きさを減ずることを特徴とするインバータの制御
方法。 - 【請求項９】架線から供給される直流電力を、リアクト
ルとコンデンサとを備えた受電フィルタを介して可変電
圧・可変周波数の交流電圧に変換するインバータと、該
インバータにより駆動される交流電動機とを備えた電気
車両の前記インバータの制御器において、 該インバータの制御器が、前記インバータの入力電流か
ら所定の値を減じた差分が負の場合には、差分に基づく
値を出力し、該差分が正の場合にはゼロを出力する比較
器を有する回生電力絞り器を備えたことを特徴とするイ
ンバータの制御器。 - 【請求項１０】架線から供給される直流電力を、リアク
トルとコンデンサとを備えた受電フィルタを介して可変
電圧・可変周波数の交流電圧に変換するインバータと、
該インバータにより駆動される交流電動機とを備えた電
気車両の前記インバータの制御器において、 該インバータの制御器が、前記電動機の速度が基準速度
を超えた場合には速度偏差に基づく補償値を出力し、前
記電動機の速度が基準速度以下の場合にはゼロを出力す
る比較器を有する回生電力絞り器を備えたことを特徴と
するインバータの制御器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002024910A JP3747858B2 (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 車両用インバータの制御方法およびインバータ制御器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002024910A JP3747858B2 (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 車両用インバータの制御方法およびインバータ制御器 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003230202A true JP2003230202A (ja) | 2003-08-15 |
| JP2003230202A5 JP2003230202A5 (ja) | 2005-01-06 |
| JP3747858B2 JP3747858B2 (ja) | 2006-02-22 |
Family
ID=27747218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002024910A Expired - Fee Related JP3747858B2 (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 車両用インバータの制御方法およびインバータ制御器 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3747858B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008068841A1 (ja) * | 2006-12-05 | 2008-06-12 | Mitsubishi Electric Corporation | 電気車の制御装置 |
| JP4561938B1 (ja) * | 2009-12-18 | 2010-10-13 | 三菱電機株式会社 | 電気車の駆動制御装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CA2655051A1 (en) | 2006-06-27 | 2008-01-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric power converter |
-
2002
- 2002-02-01 JP JP2002024910A patent/JP3747858B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| WO2008068841A1 (ja) * | 2006-12-05 | 2008-06-12 | Mitsubishi Electric Corporation | 電気車の制御装置 |
| US8154240B2 (en) | 2006-12-05 | 2012-04-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Control apparatus for electric railcar |
| JP4561938B1 (ja) * | 2009-12-18 | 2010-10-13 | 三菱電機株式会社 | 電気車の駆動制御装置 |
| WO2011074045A1 (ja) * | 2009-12-18 | 2011-06-23 | 三菱電機株式会社 | 電気車の駆動制御装置 |
| US8710774B2 (en) | 2009-12-18 | 2014-04-29 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric train drive control device |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3747858B2 (ja) | 2006-02-22 |
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