JP2003505002A - 電力駆動システムを制御する方法 - Google Patents

電力駆動システムを制御する方法

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クローゼ・クリスティアン
ウンガー−ヴェーバー・フランク
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ダイムラークライスラー・アクチェンゲゼルシャフト
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Abstract

(57)【要約】 軌条車両でその駆動用エネルギーを最小限にするため、インバータ１とこのインバータ１から給電される三相誘導電動機７とを有する駆動システム内で、インバータ部１２内のバッファ電圧及びこの駆動電動機７内の磁束又はインバータ部１２内のバッファ電圧若しくはこの駆動電動機７内の磁束が、実際の駆動要求に応じて最適にされ、この場合、場合によっては、複数の要素を冷却するための補助装置９に関するエネルギー消費が算入される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念に記載の方法に関する。
【０００２】 回転数が変化する大電力駆動システム（ドイツ連邦共和国特許出願公開第4422
275 号明細書）を制御する公知の方法では、２つの三相誘導電動機が、それに１
台ずつ割当てられた直流バッファから構成される１つのインバータによって給電
される。このインバータ自身は、電力供給系から構成された電力整流部によって
充電される。この駆動電動機は、利用すべき回転トルクよりも常に大きくなくて
はならない破壊トルクを有する。しかも、この駆動電動機は、基準点(Typenpunk
t)によって決定されている所定の回転数より上で電力消費が一定になるように定
められている。特にパルス動作帯域内の揺れトルク(Pendelmomente) や高調波損
失のようなこのときの外乱を阻止するため、そしてこれらの外乱の阻止によって
駆動電動機の電気的な負荷と機械的な負荷、並びにインバータの電圧負荷を低減
するため、バッファの直流電圧が、到達可能な最大バッファ電圧に対する基準点
より下のその回転数範囲内で下げられ、そしてこの基準点より上の回転数範囲内
でその下げられたバッファ電圧から出発して回転数に依存して移行しつつこの駆
動電動機の最大回転数時の最大バッファ電圧に上げられる。この駆動電動機がい
つもならば駆動されている車両に対して発生させる制動トルクをその回生動作中
にも発生させる場合には、このとき、直流チョッパ（直流直接変換装置）又は四
象限チョッパとして構成され得る電力整流部は、四象限チョッパとして構成され
ている。走行動作中では、電動機の電圧が、比較的一定な磁束の下で回転数零か
ら基準点にかけてその回転数と共に直線状に上昇する。この場合、最大線間電圧
がこの基準点で得られる。次いで、回転数がこの基準点を超えると、その電動機
の電圧は、弱まった磁束の下で一定に保持される。
【０００３】 本発明の課題は、請求項１の上位概念に記載の制御方法を提供することにある
。 駆動システムのさらに改良されたエネルギーバランスが、この制御方法によって
得られる。
【０００４】 この課題は、本発明により、請求項１に記載の特徴によって解決される。その
他の好適な構成は、残りの請求項に記載されている。
【０００５】 本発明の方法では、基準点より上の回転範囲、すなわちインバータ部のフル稼
働(full drive ; Vollaussteuerung) の範囲内に関して規定している。その都度
のこの回転数では、それに付随するバッファ電圧が、駆動電動機によって付随し
て発生すべき駆動トルク又は抑制制御すべき制動トルクの小さい範囲内において
従来の技術によってプリセットされた大きい値に向かって上昇しないようにする
必要がある。本発明によれば、改良した特性式Ud=f(M,n) によってバッファ電圧
を示すことができる。それ故に、小さい回転トルクが要求される場合には、バッ
ファ電圧は、広範囲にわたって一定に保持されるか、又はその基準点より下、す
なわちインバータ部のパルス領域内で支配的なバッファ電圧に比べて少しのパー
セントだけ上昇する。次いで、この基準点より上の回転トルクの要求が高まった
ときに初めて、回転トルクと回転数に関して駆動システムに対して出された要求
を満たすために、その高められた回転トルクの要求に応じてそのバッファ電圧を
従来の技術によってプリセットされた値に向けて上昇させる必要がある。これに
よって、作動範囲が、その基準点を超える回転数に対して拡張される。この作動
範囲内では、より小さい電圧がインバータ内の複数の要素に印加される。寿命が
、その低減された全損失電力に起因してより長くなる。
【０００６】 さらにこれとは別に、その都度の駆動電動機内の磁束が、同様な方法で制御さ
れる。それ故に、駆動電動機内の磁束は、基準点より上の回転数ではより高い回
転数に向かって連続的により小さくなる。この場合、この基準点より下の特性曲
線領域内で与えられているように、その出力値は広範囲にわたって一定な値であ
る。この場合、磁束は、選択可能な回転数にその都度関連して駆動電動機によっ
て発生すべきか又は抑制制御すべき回転トルクの下側の範囲内で一定に保持され
、それに対してより大きい回転トルクが要求されたときに初めて上昇方向に制御
される。これによって、バッファ電圧に対する特性曲線領域のときと似たような
ここではより低い値に向かって降下する気圧の谷間状の１本の特性曲線が、基準
点より上に形成される。すなわち、この場合、磁束は、より高い回転数に向かっ
て連続的に減少する。したがって、駆動電動機は、この基準点より上において要
求される小さい回転トルクから出発して下の範囲内で極力小さい電流値で駆動さ
れる。要求される回転トルクがそれを超えてその都度の最大値に向かって制御さ
れるときに初めて、この電流値は上昇する。この場合、その磁束は、より大きい
回転トルクが要求されたときに初めて従来の技術によってプリセットされた値に
到達する。電気的な渦電流損も磁束の減少とともに減少する。この場合、回転ト
ルクが駆動電動機の破壊トルクを下回らない範囲内でのみ、その磁束は、要求さ
れる回転トルクが小さいときに減少してもかまわない。
【０００７】 変圧器や整流器や駆動電動機のような個々の要素を冷却するために使用される
換気ファン，ポンプ等の形態をした補助装置も駆動システム内に組込まれている
場合には、これらの補助装置の電力消費も、エネルギーバランス中に一緒に加え
ること、そして駆動条件に依存して低減することが目的に合う。この目的のため
に、大きい熱時定数を有する少なくとも１つの要素又は部品が所定の可能な最大
温度に到達するまで、冷却出力とそれと同時に供給電力とが、駆動システム内で
最大冷却出力よりも上にある任意の値に向かって制御され得る。これとは反対に
、その冷却出力は、その所定の温度より上では最大値に向かって上げられる。補
助装置の電力とそれに伴う個々の要素の冷却との制御は、それぞれの要素の温度
と互いに独立して調節可能な冷却要素とに依存する。複数の冷却要素が互いに独
立して調節可能である場合は、その制御は最大値を選出することによって実施さ
れる。
【０００８】 それに付加的に又はその代わりに、実際の駆動システム内でより小さい熱時定
数を有する複数の要素で発生する損失電力に比例して冷却出力を制御することも
目的に合う。これによって、熱センサで検出不可能か又は非常に困難である複数
の要素又はこれらの要素の代わりの複数の部品の部分的な過熱（オーバーヒート
）の発生が阻止される。したがって、負荷バースト(Laststoesse) が駆動システ
ム内で発生したときに、徹底的な換気が始まる。
【０００９】 冷却のために消費すべき全エネルギーが、冷却の足りないときにさらに発生す
るその駆動システム内の電力損失の総和よりも小さいときにだけ、冷却出力が駆
動システム内の所定の最大温度及び最大損失電力より下の範囲内で上げられるこ
とによって、エネルギーバランスのさらなる最適化が実現される。この目的のた
めに、個々の要素のその時の損失電力が、実際の駆動データから測定される。そ
して、駆動システムのこれらの要素の温度又は負荷が、エネルギーバランス全体
に関してその時に必要な冷却出力に比べて上昇したときに、補助装置をその時に
起動した方がよいのか又は或る遅い時点で初めて起動した方がよいのかが、例え
ば経験的に算出された複数の値と比較することによって決定される。
【００１０】 さらに、回転トルクが要求されないときに、すなわち軌条車両が弱い駆動で進
行しているか又は制動されているときに駆動電動機内の磁束を回生して、エネル
ギーバランスを改良することが提唱される。このとき、無負荷運転に必要なエネ
ルギー消費もなくなる。しかも、補助装置の出力が、その冷却状態に適合させる
ことによってその減少した負荷要求だけ低下する。このことは、個々の補助装置
が完全に停止するまで持続する。
【００１１】 本発明のこれらの手段に応じて駆動し、かつこれらの手段に対して必要な装置
を備えた軌条車両が、損失の僅かな駆動システムを有する。補助装置も、この駆
動システム内に組込んでもよい。
【００１２】 以下に、本発明を原理図に基づいて詳しく説明する。
【００１３】 図１によれば、大電力駆動システムの回転数を可変に駆動させる制御部が、イ
ンバータ１を有する。このインバータ１は、その前方にある変圧器２を介して単
相交流電力供給系４から構成されたパンタグラフ３によって給電される。この場
合、一次巻線は、少なくとも１つの軌条車輪５と少なくとも１本のレール６とを
介してこの電力供給系４の接地された極に接続されている。変圧器２の二次巻線
は、インバータ１のバッファに電力を供給する。このインバータ１の三相出力が
、少なくとも１つの三相誘導電動機７に給電される。この三相誘導電動機７は、
軌条車両用の駆動電動機として使用される。この駆動電動機７は、直接に又は歯
車装置を介してこの軌条車両のこの又はその他の軌条車輪５に駆動トルクを伝え
る。補助装置９が、インバータ１，変圧器２及び駆動電動機７に割当てられてい
る。そして、この補助装置９は、場合によっては付随する制御部を含む駆動電動
機７，インバータ１及び変圧器２から構成された駆動システムの要素を冷却する
ための換気ファン及び水圧ポンプ装置又は換気ファン若しくは水圧ポンプ装置を
有し、これらの要素を必要に応じて冷却する。さらに、最適化制御部１０が、こ
の駆動システムの全体に対して設けられている。この最適化制御部１０は、補助
装置も含めたこの駆動システムのこれらの要素の駆動データを有する。そして、
駆動システムの動作点に依存した、ここでは特に駆動電動機７によって出力され
る駆動トルクに関する全エネルギーとこのときに発生する回転数と電力供給系の
電圧とが最適になるように、最適化制御データが最適化の決定後にこれらの要素
に対して供給される。このとき、こうして構成された軌条車両は、最少のエネル
ギー経費で作動する。
【００１４】 インバータ１は、ディーゼル機関で発電されて駆動される発電システムからで
も又は直流電源からでも給電されてもよい。
【００１５】 インバータ１は、その前方に電力整流部１１を有する。この電力整流部１１は
、直流電源からの給電時では直流チョッパとして構成され、特に交流駆動時には
駆動電動機７を制動動作に切替えたときに回生される電気エネルギーを電力供給
系４に供給することを可能にするために四象限チョッパとして構成されている。
変圧器２の二次巻線から給電されたこの電力整流部１１は、その二次側でバッフ
ァ１２に電力を供給する。このバッファ１２は、電気的なバッファコンデンサ１
４とこのバッファコンデンサ１４に対して並列に接続された吸収回路１５とを有
する。インバータ部１６が、直流電圧で給電されるバッファ１２に接続されてい
る。このインバータ部１６は、周波数が変化する三相交流を生成して、周波数が
可変の駆動電動機７に必要な駆動エネルギーを供給して、零からフル稼働にかけ
た範囲内で変調を実行する。このインバータ部の変調は、インバータ部の実際の
出力電圧に対する可能な最大出力電圧の比によって表現されている。この場合、
その可能な最大出力電圧は、フル稼動時に発生する。フル稼動時には、インバー
タ部はブロック動作(Blockbetrieb)で作動する。残りの変調領域内では、インバ
ータ部はパルス動作で作動する。
【００１６】 駆動電動機７の駆動条件に適合された最適なバッファ電圧(Zwischenkreisspan
nung) （図３）がバッファ１２で発生するように、電力整流部１１が最適化制御
部１０によって制御される。この場合、バッファ電圧の可変性は、斜め上に向け
られた矢印によって示されている（図１）。インバータ部１６自身も、同様に駆
動電動機７の動作要件とバッファ電圧の値とに依存して最適化制御部１０によっ
て同様に制御されている。このインバータ部１６にあっては、駆動電動機７内の
磁束が、要求される回転トルクと回転数に関して与えられた動作条件に最適に合
わせられる（図４）。したがって、この駆動電動機７の給電電圧も、同様に可変
であり、斜め上に向けられた矢印によって付記されている（図１）。
【００１７】 補助装置も含めた駆動システムの必要な全エネルギーを最少にするため、対応
する動作点に対して特定された最少バッファ電圧Ｕzwk min が、入力値に必要と
される回転トルクＭと必要とされる回転数ｎと実際の電源電圧とから算出される
と言う処理が図２にしたがってなされる。このときと同時に、この動作点に対し
て最大限に可能なバッファ電圧Ｕzwk max が確定される。この場合、この最少バ
ッファ電圧は、この確定されたバッファ電圧以下である必要がある。電力整流器
１１によって生成すべきプリセットされたバッファ１２内の最少バッファ電圧に
基づいて、損失が最適化制御部１０で計算される。この損失計算では、駆動シス
テムの全ての要素が、動作点で予測されるそれらの要素の電気損失に関して考慮
される。この場合、インバータ部１６がパルス動作のときには、バッファ電圧が
最小値に保持される。これから得られた制御データが、結果マトリックス中にフ
ァイルされる。この結果マトリックスと同一のバッファ電圧が、その後にバッフ
ァ１２に設定される。このバッファ電圧は、駆動システム内自身に対して最少の
全損失を示す。次いで、結果が、ここのステップに対して同様にこの結果マトリ
ックス中にステップに関連してファイルされる。バッファ１２の電圧がその最小
値の範囲に到達すると、その個々のステップに対してファイルされたこれらの制
御データを比較することによって、値がこの結果マトリックスから読み出される
。極力低いエネルギーバランスがこの値に対して得られる。この場合、このエネ
ルギーバランスの計算は、駆動電動機７の起こりうる各々の動作点に対して実行
される。駆動電動機９に要求される回転トルクを発生させるために必要な電動機
の電圧が、より高いバッファ電圧値を必要とするまで、バッファ電圧は最小値に
保持される。図３中では、この特性曲線領域はほぼ平面として図示されている。
バッファ電圧に関する最適化の計算結果が、図３中に図示されている。この場合
、基準点Ｔp によって予め設定された回転数が、特性曲線領域の顕著な変化を示
す値にある。この場合、この図示された３次元座標系では、走行動作と制動動作
に対する駆動電動機の回転トルクは、ｘ軸に対してプロットされている。そのた
め、零点が、このｘ軸の意味のある範囲の中心に存在する。バッファ電圧は上に
向けられたｙ軸に対してプロットされている一方で、回転数はｚ軸に対してプロ
ットされている。それ故に、バッファ１２のこのバッファ電圧は、その基準点に
よってプリセットされた回転数より上で最大回転数までの回転数のときで、かつ
このときに駆動電動機７によって発生すべきか又は抑制制御すべき回転トルクの
下側の範囲内で、このプリセットされた回転数より下、すなわちこの基準点より
下の値に少なくとも広範囲にわたって保持され得る。この場合、回転トルクの値
が、回転数の増加と共に減少する。それまでは、インバータ部のパルス領域以内
で支配的であるようなバッファ電圧が、少なくとも広範囲にわたって水平面上で
保持され得る。その後に回転数に依存する回転トルクが要求されて初めて、バッ
ファ電圧がこの回転トルクに依存して上昇する。これによって、気圧の谷間状の
１本の特性曲線が、走行動作と制動動作とに対して形成される。
【００１８】 図３ａ中では、従来の技術の特性曲線領域とバッファ電圧が図３と比較して図
示されている。ここでは、バッファ電圧が、駆動電動機７によってその都度発生
すべき回転トルクに依存しないで基準点に一致する回転数からその最大値にかけ
て上昇することが示されている。本発明によれば、これとは反対に、高い回転数
が要求される範囲内で初めて、バッファ電圧が上昇する；すなわち、バッファ電
圧が回転トルクにも依存する。
【００１９】 図２に応じてバッファ電圧を最適化した後、駆動電動機７に要求される駆動電
力に対して最適な磁束が、その回転トルクの要求と回転数の要求によって与えら
れた条件の下で同様に図２にしたがって決定される。この場合、その時のバッフ
ァ電圧が、最適なバッファ電圧とその相対磁束とは異なり１よりも小さいことか
ら出発する、すなわち最大磁束よりも下に存在してもよい。この磁束は、或る計
算モデルにおいて最大磁束から出発してプリセットされた１つの値にまでステッ
プごとに減少する。この場合、インバータ部と駆動電動機との損失が、磁束の関
数として１本の特性曲線の形態でファイルされる。損失を最小にするために必要
なこの磁束は、最適な磁束として読み出されて、目標値として駆動システムに転
送される。この処理は、この駆動システムの各動作点に対して適用される。この
磁束と同様にバッファ電圧を最適化する場合は、このとき、考慮に入れるべき要
素によって発生された損失電力とそれに付随するパラメータとがそれぞれ、最適
化制御部１０によってその最適化処理に算入される。バッファ電圧の最適化と駆
動電動機の磁束の最適化とのどちらか一方だけが技術的に重要であるか、又は、
コスト上の理由からそのどちらか一方しか実現できない場合には、このバッファ
電圧の最適化だけか又はこの駆動電動機の磁束の最適化だけを実行して、駆動シ
ステムの損失を低下させることが可能である。
【００２０】 図４中には、駆動電動機７内の磁束を最適に制御するための特性曲線領域が同
様に３次元特性曲線領域で図示されている。この場合、回転数がｘ軸に対して図
示され、規格化された磁束がｙ軸に対して図示され、そして駆動電動機７に要求
される駆動トルクと制動トルクがｚ軸に対して図示されている。この場合、回転
トルクの零点が、同様にｚ軸の中心範囲内にプロットされている。このとき、正
の回転トルクが駆動エネルギーを示し、負の回転トルクが制動エネルギーを示す
。それ故に、磁束が、要求される回転トルクより下の範囲内の最大回転数に向か
ってその要求される回転トルクより上の範囲内のときよりも激しく減少するなら
ば、エネルギーの最適な駆動が、インバータ部のフル稼働時に得られる。それ故
に、インバータ部のパルス動作中では、要求される回転トルクがより小さい場合
、損失電力が、磁束の減少によって動作点に依存して最小になる。インバータ部
のフル稼働時には、すなわちブロック動作中では、このインバータ部の磁束に及
ぼす影響はもはやあり得ない。このとき、その磁束は、既に動作点に依存して最
適化されたバッファ電圧からもたらされる。駆動電動機７内の鉄中で発生する損
失と同様にステータ巻線中で発生する損失も、磁束を最適化することによって低
減される。
【００２１】 図４ａ中には、従来の技術の装置によって実現されている磁束の特性曲線領域
が図示されている。それ故に、ここでは、磁束が、駆動電動機の回転数だけに依
存して、要求される回転トルクに依存しないで制御される。それに対して、図４
による最適化された方法では、駆動電動機の下側の負荷領域内の磁束の減少によ
って、磁束がその下側の回転トルク領域の大部分で減少する。その結果、損失電
力が減少する。
【００２２】 これによって、大きい熱時定数を有する少なくとも１つの要素又は部品を所定
の温度に到達させるまでの冷却出力が、著しく低減されて最大冷却出力よりも遥
かに下にある値に保持されるように、駆動システム内に敷設されたこれらの要素
中で発生する損失電力を冷却する補助装置が制御される。この場合、例えば、油
冷変圧器や鉄製の駆動電動機その他の重い鉄製の部品が、大きい熱時定数を有す
る要素である。その所定の温度より上で初めて、その冷却出力が、これらの要素
又は部品のうちの少なくとも１つの実際の温度に依存してその冷却出力の最大値
まで上げられる。また、この冷却出力は、実際の駆動システムにおいて僅かな熱
時定数しか有さない要素中で発生する損失電力に比例させて制御してもよい。こ
の場合、例えば、駆動電動機の巻線，整流器の構成部品，制動抵抗等が、僅かな
熱時定数しか有さない要素である。全てのエネルギーを制御する場合には、冷却
に対して付加的に消費すべきエネルギーが、冷却の足りないときにさらに発生す
る駆動システム内の電気的な損失エネルギーの総和よりも小さい場合にだけ、そ
の駆動システム内の所定の最大温度値及び最大電力損失より下で、冷却出力が上
げられることが目的に合っている。
【００２３】 水冷式システムが、駆動システムの個々の要素に、例えば油式変圧器に割当て
られ、換気システムがそれぞれ、駆動電動機や場合によってはその他の要素に割
当てられている場合は、これらの個々の補助装置をこれらの割当てられた要素の
温度及び負荷又は温度若しくは負荷に応じて選択的に制御すること、そしてこの
ときにその最適化の計算を個々に実行して、この最適化計算から導かれる制御を
実行することが目的に合う。
【００２４】 駆動電動機内の磁束が回転トルクの要求のないときに回生されるときに、その
磁束つまり駆動電動機７の供給電圧が零に向かって制御されることが、エネルギ
ーバランスにとって好都合でもある。このとき、進行しているか又は制動されて
いる軌条車両では、エネルギーが駆動電動機の無負荷運転に対して消費されない
。さらに、個々の冷却装置とこれらの冷却装置の電源に対して存在する補助装置
の整流器とが完全に停止するまで、その冷却とこれに伴う補助装置の出力がその
減少する負荷要求に適合される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 最適化制御部を有する駆動システム用の原理回路図である。
【図２】 駆動システムを最適化するステップによる流れ図である。
【図３】 駆動システムのインバータ部内のバッファ電圧の変化に関する３
次元グラフである。
【図３ａ】 従来の技術における図３に相当するグラフである。
【図４】 駆動システムの駆動電動機の回転トルクと回転数に依存する磁束
の変化に関する３次元グラフである。
【図４ａ】 従来の技術における図４に相当するグラフである。
【符号の説明】
１ インバータ（周波数変換装置） ２ 変圧器 ３ パンタグラフ ４ 電力供給系 ５ 軌条車輪 ６ レール ７ 駆動電動機，三相誘導電動機（インダクション・モータ，誘導型モータ ） ９ 補助装置 １０ 最適化制御部 １１ 電力整流部 １２ バッファ(Zwischenkreis) １４ バッファコンデンサ １５ 吸収回路 １６ インバータ部
【手続補正書】
【提出日】平成１３年５月８日（２００１．５．８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】 変圧器や整流器や駆動電動機のような個々の要素を冷却するために使用される
換気ファン，ポンプ等の形態をした補助装置も駆動システム内に組込まれている
場合には、これらの補助装置の電力消費も、エネルギーバランス中に一緒に加え
ること、そして駆動条件に依存して低減することが目的に合う。この目的のため
に、大きい熱時定数を有する少なくとも１つの要素又は部品が所定の可能な最大
温度に到達するまで、冷却出力とそれと同時に供給電力とが、駆動システム内で
最大冷却出力よりも下にある任意の値に向かって制御され得る。これとは反対に
、その冷却出力は、その所定の温度より上では最大値に向かって上げられる。補
助装置の電力とそれに伴う個々の要素の冷却との制御は、それぞれの要素の温度
と互いに独立して調節可能な冷却要素とに依存する。複数の冷却要素が互いに独
立して調節可能である場合は、その制御は最大値を選出することによって実施さ
れる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】 補助装置も含めた駆動システムの必要な全エネルギーを最少にするため、対応
する動作点に対して特定された最少バッファ電圧Ｕzwk min が、入力値に必要と
される回転トルクＭと必要とされる回転数ｎと実際の電源電圧とから算出される
と言う処理が図２にしたがってなされる。このときと同時に、この動作点に対し
て最大限に可能なバッファ電圧Ｕzwk max が確定される。この場合、この最少バ
ッファ電圧は、この確定されたバッファ電圧以下か又は同一である必要がある。
電力整流器１１によって生成すべきプリセットされたバッファ１２内の最少バッ
ファ電圧に基づいて、損失が最適化制御部１０で計算される。この損失計算では
、駆動システムの全ての要素が、動作点で予測されるそれらの要素の電気損失に
関して考慮される。この場合、インバータ部１６がパルス動作のときには、バッ
ファ電圧が最小値に保持される。これから得られた制御データが、結果マトリッ
クス中にファイルされる。この結果マトリックスと同一のバッファ電圧が、その
後にバッファ１２に設定される。このバッファ電圧は、駆動システム内自身に対
して最少の全損失を示す。次いで、結果が、ここのステップに対して同様にこの
結果マトリックス中にステップに関連してファイルされる。バッファ１２の電圧
がその最小値の範囲に到達すると、その個々のステップに対してファイルされた
これらの制御データを比較することによって、値がこの結果マトリックスから読
み出される。極力低いエネルギーバランスがこの値に対して得られる。この場合
、このエネルギーバランスの計算は、駆動電動機７の起こりうる各々の動作点に
対して実行される。駆動電動機９に要求される回転トルクを発生させるために必
要な電動機の電圧が、より高いバッファ電圧値を必要とするまで、バッファ電圧
は最小値に保持される。図３中では、この特性曲線領域はほぼ平面として図示さ
れている。バッファ電圧に関する最適化の計算結果が、図３中に図示されている
。この場合、基準点Ｔp によって予め設定された回転数が、特性曲線領域の顕著
な変化を示す値にある。この場合、この図示された３次元座標系では、走行動作
と制動動作に対する駆動電動機の回転トルクは、ｘ軸に対してプロットされてい
る。そのため、零点が、このｘ軸の意味のある範囲の中心に存在する。バッファ
電圧は上に向けられたｙ軸に対してプロットされている一方で、回転数はｚ軸に
対してプロットされている。それ故に、バッファ１２のこのバッファ電圧は、そ
の基準点によってプリセットされた回転数より上で最大回転数までの回転数のと
きで、かつこのときに駆動電動機７によって発生すべきか又は抑制制御すべき回
転トルクの下側の範囲内で、このプリセットされた回転数より下、すなわちこの
基準点より下の値に少なくとも広範囲にわたって保持され得る。この場合、回転
トルクの値が、回転数の増加と共に減少する。それまでは、インバータ部のパル
ス領域以内で支配的であるようなバッファ電圧が、少なくとも広範囲にわたって
水平面上で保持され得る。その後に回転数に依存する回転トルクが要求されて初
めて、バッファ電圧がこの回転トルクに依存して上昇する。これによって、気圧
の谷間状の１本の特性曲線が、走行動作と制動動作とに対して形成される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H115 PA01 PA04 PA11 PC01 PG01 PI02 PI24 PI29 PU09 PV03 PV09 QA10 QI04 RB27 TO05 TU20 TW01

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項０１】 少なくとも１つの三相誘導電動機を有し、この三相誘導電
    動機は、プリセットされた回転数より上で一定な電力消費になるように定められ
    ていて、かつ、この三相誘導電動機は、インバータから可変のバッファ電圧を供
    給され、この場合、このインバータは、電力供給系から給電され、この場合、こ
    のバッファ電圧が駆動中に発生するこの電力供給系の電圧によって決まる最少電
    圧を下回らないで低下するように、このバッファ電圧は、そのプリセットされた
    回転数より下の回転数の範囲内でこのバッファ電圧の最大値に対して低下し、そ
    して、このバッファ電圧は、そのプリセットされた回転数より上の回転範囲内で
    その低下したバッファ電圧から出発して、最大回転数の時に最大バッファ電圧ま
    で回転数に依存して移行する、電気架線からか又は車両自身のディーセル機関で
    稼動される発電機から駆動エネルギーが供給される、特に軌条車両用の周波数の
    変化する大電力駆動システムを制御する方法において、この駆動システム内では
    、このバッファ電圧は、プリセットされた回転数より上で最大回転数までの回転
    数のときで、かつこのときに駆動電動機７によって発生すべきか又は抑制制御す
    べき回転トルクの下側の範囲内で、少なくとも広範囲にわたってこのプリセット
    された回転数より下の低い値に保持されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項０２】 バッファ電圧は、車両の全エネルギー損失が最少の値にな
    るように各動作点で調節されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項０３】 駆動電動機内の磁束が、磁束の弱まるときに高い回転数の
    方に向かって連続的に減少し、かつＵzwk から発生し、この場合、インバータ部
    と駆動電動機内の損失電力の総和が最少になるように、その磁束は、このインバ
    ータ部のパルス領域内でこの駆動電動機内で発生すべきか又は抑制制御すべき回
    転トルクに依存して低減されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項０４】 駆動システムは、ポンプや換気ファンのような補助装置に
    よって冷却され、この場合、大きい熱時定数を有する要素又は部品のうちの少な
    くとも１つが所定の温度に到達するまで、その電力出力が、この駆動システム内
    で著しく低くてその最大冷却出力より遥かに下に存在する値に向かって制御され
    、そしてその所定の温度より上では、少なくとも１つの要素又は部品の実際の温
    度に依存してその最大冷却出力に向かって上げられることを特徴とする請求項１
    〜３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項０５】 冷却出力は、駆動システム内で僅かな熱時定数を有する要
    素で発生する実際の損失電力に対して比例して制御されることを特徴とする請求
    項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項０６】 冷却のためにさらに消費すべき全エネルギーが、冷却の足
    りないときにさらに発生するその駆動システム内の電力損失の総和よりも小さい
    ときにだけ、冷却出力が駆動システム内の所定の最大温度及び最大損失電力より
    下の範囲内で上げられる請求項４又は５に記載の方法。
  7. 【請求項０７】 冷却するための個別の補助装置が、駆動システムの個々の
    要素に割当てられていること、及び、これらの冷却駆動部の冷却出力が、これら
    の割当てられた要素の温度及び負荷又は温度若しくは負荷に依存して選択的に制
    御されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項０８】 駆動電動機内の磁束は、回転トルクの要求がないときに回
    生され、かつ、電力整流部及びインバータ部が停止されることを特徴とする請求
    項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
  9. 【請求項０９】 冷却のために存在する補助装置は、これらの補助装置が完
    全に停止するまで変化する負荷の要求に合わせられることを特徴とする請求項８
    に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 少なくとも１つの三相誘導電動機を有し、この三相誘導電
    動機は、プリセットされた回転数より上で一定な電力消費になるように定められ
    ていて、かつ、この三相誘導電動機は、インバータから可変のバッファ電圧を供
    給され、この場合、このバッファ電圧が駆動中に発生するこの電力供給系の電圧
    （架線電圧）によって決まる最少電圧を下回らないで低下するように、このバッ
    ファ電圧は、そのプリセットされた回転数より下の回転数の範囲内でこのバッフ
    ァ電圧の最大値に対して低下し、そして、このバッファ電圧は、そのプリセット
    された回転数より上の回転範囲内でその低下したバッファ電圧から出発して、最
    大回転数の時に最大バッファ電圧まで回転数に依存して移行する、特に軌条車両
    用の周波数の変化する大電力駆動システムを制御する制御装置において、この駆
    動システム（１，２，７）内では、このバッファ電圧は、インバータ部のブロッ
    ク動作での駆動電動機（７）の回転数のときで、かつこのときに駆動電動機（７
    ）によって発生すべきか又は抑制制御すべき回転トルクの下側の範囲内で、少な
    くとも広範囲にわたってこの駆動電動機（７）のこのプリセットされた回転数よ
    り下のバッファ（１２）のバッファ電圧に相当する値に向かって制御され、かつ
    、この値は、全損失電力が各動作点でこの駆動システムの全体に対して最少にな
    るように調節されることを特徴とする制御装置。
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