JP2009240122A - 電動機制御方法及び電動機制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 力行時には、制御対象2軸のうち、進行方向最後方の第2軸の電動機IM_2のトルク成分電流から、進行方向最前方の第1軸の電動機IM_1のトルク成分電流を減算した電流差ΔIq_rを用いた制御を行う。具体的には、空転滑走の発生を検知した場合に、その検知時の電流差ΔIq_rを保持し、これに所定の係数K1を乗じた値を連れ回り防止引き下げ指令Iq_Rとして、トルク成分電流指令値Iq*からの引き下げ指令とする。
【選択図】図1
Description
給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御方法であって、
力行時に、n軸のうちの進行方向最前方の軸を除く何れかの軸を基準軸とし、進行方向最前方の軸を監視軸として、前記基準軸と前記監視軸それぞれの電動機のトルク成分電流の差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成し、該生成した連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御方法である。
給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御装置であって、
制御対象のn軸のうちの進行方向最前方の軸以外の軸の中から予め定められた軸である基準軸の電動機のトルク成分電流を検出する基準軸電流検出手段と、
制御対象のn軸のうちの進行方向最前方の軸である監視軸の電動機のトルク成分電流を検出する監視軸電流検出手段と、
力行時に前記基準軸電流検出手段により検出されたトルク成分電流と前記監視軸電流検出手段により検出されたトルク成分電流の電流差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成する連れ回り防止引き下げ指令生成手段と、
を備え、前記生成された連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御装置を構成することとしてもよい。
給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御方法であって、
制動時に、n軸のうちの進行方向最後方の軸を除く何れかの軸を基準軸とし、進行方向最後方の軸を監視軸として、前記基準軸と前記監視軸それぞれの電動機のトルク成分電流の差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成し、該生成した連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御方法である。
給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御装置であって、
制御対象のn軸のうちの進行方向最後方の軸以外の軸の中から予め定められた軸である基準軸の電動機のトルク成分電流を検出する基準軸電流検出手段と、
制御対象のn軸のうちの進行方向最後方の軸である監視軸の電動機のトルク成分電流を検出する監視軸電流検出手段と、
制動時に前記基準軸電流検出手段により検出されたトルク成分電流と前記監視軸電流検出手段により検出されたトルク成分電流の電流差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成する連れ回り防止引き下げ指令生成手段と、
を備え、前記生成された連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御装置を構成することとしてもよい。
前記監視軸の空転又は滑走の発生を検出し、該検出時の前記トルク成分電流の差に基づいて前記連れ回り防止引き下げ指令を生成する電動機制御方法を構成することとしてもよい。
給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御方法であって、
力行時に、n軸のうちの進行方向最前方の軸を除く何れかの軸を基準軸とし、進行方向最前方の軸を監視軸として、前記基準軸と前記監視軸それぞれの回転速度の速度差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成し、該生成した連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御方法である。
給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御装置であって、
制御対象のn軸のうちの進行方向最前方の軸を除く軸の中から予め定められた軸である基準軸の回転速度を検出する基準軸速度検出手段と、
制御対象のn軸のうちの進行方向最前方の軸である監視軸の回転速度を検出する監視軸速度検出手段と、
力行時に前記基準軸速度検出手段により検出された回転速度と前記監視軸速度検出手段により検出された回転速度との速度差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成する連れ回り防止引き下げ指令生成手段と、
を備え、前記生成された連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御装置を構成することとしてもよい。
給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御方法であって、
制動時に、n軸のうちの進行方向最後方の軸を除く何れかの軸を基準軸とし、進行方向最後方の軸を監視軸として、前記基準軸と前記監視軸それぞれの回転速度の速度差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成し、該生成した連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御方法である。
給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御装置であって、
制御対象のn軸のうちの進行方向最後方の軸を除く軸の中から予め定められた軸である基準軸の回転速度を検出する基準軸速度検出手段と、
制御対象のn軸のうちの進行方向最後方の軸である監視軸の回転速度を検出する監視軸速度検出手段と、
制動時に前記基準軸速度検出手段により検出された回転速度と前記監視軸速度検出手段により検出された回転速度との速度差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成する連れ回り防止引き下げ指令生成手段と、
を備え、前記生成された連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御装置を構成することとしてもよい。
前記監視軸の空転又は滑走の発生を検出し、該検出時の前記速度差に基づいて前記連れ回り防止引き下げ指令を生成する電動機制御方法を構成することとしてもよい。
前記基準軸をn軸のうちの進行方向最後方の軸とする電動機制御方法を構成することとしてもよい。
前記基準軸をn軸のうちの進行方向最前方の軸とする電動機制御方法を構成することとしてもよい。
前記監視軸の再粘着を検出するまでの間、前記空転又は滑走の発生の前記検出からの経過時間に応じて前記連れ回り防止引き下げ指令を可変する電動機制御方法を構成することとしてもよい。
本実施形態では、動輪2軸の台車を2台車備える電動車の電動機制御装置に本発明を適用した場合の実施形態について説明する。また、台車内の2軸分の電動機を1台の制御装置で制御するいわゆる1C2Mとし、各電動機を誘導機としてベクトル制御により制御することとして説明する。また、数式における変数及び係数の添え字の数字は、軸の番号(1〜2)を示し、軸の番号は進行方向側より1,2とする。
図1は、電車の主回路の回路ブロックのうち、第1実施形態に関わる構成を概略的に示した図であり、台車内の2軸の電動機と、その2軸の電動機を制御する電動機制御装置を中心に示した図である。
図1によれば、本実施形態に関わる電車の主回路としては、電動機制御装置1と、誘導機である電動機IM_1,IM_2と、インバータ70と、電流センサ81,82,85と、速度センサ91,92とを備えて構成されている。
図3、図4は、連れ回り防止引き下げ指令Iq_R *を用いたトルク指令Iq *の引き下げを行う前後の各軸速度、各軸電流、各軸トルクの様子を示す図である。図3、図4ともに、(a)が各軸速度を、(b)が各軸電流を、(c)が各軸トルクを示しており、何れも“2秒”時点で第1軸が空転開始し、“6秒”時点から連れ回り防止引き下げ指令Iq_R *によるトルク指令Iq *の引き下げを行った。また、図3が係数K1=0.25として連れ回り防止引き下げ指令Iq_R *を生成した場合の図であり、図4が係数K1=0.5として連れ回り防止引き下げ指令Iq_R *を生成した場合の図である。なお、連れ回り防止引き下げ指令Iq_R *による作用効果を明らかにするために、再粘着制御装置30によるトルク指令の引き下げを行っていない。また、軸重移動の要素は考慮せずにシミュレーションを行った。
Iq *−K1・ΔIq=Iq *−0.5・ΔIq
ここで、ΔIqは第1軸と第2軸のトルク成分電流の差である。トルク成分電流の差に「0.5」を乗じているのは、「0.5」の時に、トルク成分電流の引き下げ量がトルク成分電流差の1/2(粘着軸のトルク成分電流の増加分)に相当するためである。
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態は、電流差ΔIqの代わりに、速度差Δωを用いて連れ回り防止引き下げ指令Iq_R *を生成する点で第1実施形態と異なる。以下説明において、第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、速度センサ91,92による検出結果を回転速度ωr_1,ωr_2として説明するが、回転子角周波数としてもよいことは勿論であり、回転速度と回転子角周波数とは同義に扱うことができる(技術的に均等である)。その場合には、以下の説明において「回転速度」を「回転子角周波数」とし、「速度差Δω」を「角周波数差Δω」と変更すればよい。
図7、図8は、連れ回り防止引き下げ指令Iq_R *を用いたトルク指令Iq *の引き下げを行う前後の各軸速度、各軸電流、各軸トルクの様子を示す図である。図7、図8ともに、(a)が各軸速度を、(b)が各軸電流を、(c)が各軸トルクを示しており、何れも“2秒”時点で第1軸が空転開始した。また、図7(a)、(b)、(c)、図8(a)については、“6秒”時点から連れ回り防止引き下げ指令Iq_R *によるトルク指令Iq *の引き下げを行った結果を示しており、図8(b)、(c)については“4秒”時点から連れ回り防止引き下げ指令Iq_R *によるトルク指令Iq *の引き下げを行った結果を示している。また、図7が係数K2=25として連れ回り防止引き下げ指令Iq_R *を生成した場合の図であり、図8が係数K2=50として連れ回り防止引き下げ指令Iq_R *を生成した場合の図である。なお、再粘着制御装置30によるトルク指令の引き下げを行っておらず、軸重移動の要素は考慮せずにシミュレーションを行った。
Iq *−K2・Δω=Iq *−(Iqref_2/ωS_2)・ΔωS
ここで、Iqref_2は力行時における粘着軸である第2軸のトルク成分電流目標値であり、ωS_2は第2軸のすべり周波数であり、ΔωSは第1軸と第2軸のすべり周波数の差である。
以上、2つの実施形態について説明したが、本発明が適用可能な形態は上述した実施形態に限られるものではない。例えば、1車両分の2台車の各軸を制御する1C4M制御に適用してもよい。
10,11 連れ回り防止引き下げ指令生成部
110 座標変換部
121,123 加減算部
130,131 切替部
140,141 保持部
150 空転滑走検知部
160 再粘着検知部
170 K1設定部
171 K2設定部
20 ベクトル制御演算装置
70 インバータ
IM_1,2 電動機
Claims (13)
- 給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御方法であって、
力行時に、n軸のうちの進行方向最前方の軸を除く何れかの軸を基準軸とし、進行方向最前方の軸を監視軸として、前記基準軸と前記監視軸それぞれの電動機のトルク成分電流の差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成し、該生成した連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御方法。 - 給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御方法であって、
制動時に、n軸のうちの進行方向最後方の軸を除く何れかの軸を基準軸とし、進行方向最後方の軸を監視軸として、前記基準軸と前記監視軸それぞれの電動機のトルク成分電流の差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成し、該生成した連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御方法。 - 前記監視軸の空転又は滑走の発生を検出し、該検出時の前記トルク成分電流の差に基づいて前記連れ回り防止引き下げ指令を生成する請求項1又は2に記載の電動機制御方法。
- 給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御方法であって、
力行時に、n軸のうちの進行方向最前方の軸を除く何れかの軸を基準軸とし、進行方向最前方の軸を監視軸として、前記基準軸と前記監視軸それぞれの回転速度の速度差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成し、該生成した連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御方法。 - 給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御方法であって、
制動時に、n軸のうちの進行方向最後方の軸を除く何れかの軸を基準軸とし、進行方向最後方の軸を監視軸として、前記基準軸と前記監視軸それぞれの回転速度の速度差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成し、該生成した連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御方法。 - 前記監視軸の空転又は滑走の発生を検出し、該検出時の前記速度差に基づいて前記連れ回り防止引き下げ指令を生成する請求項4又は5に記載の電動機制御方法。
- 前記基準軸をn軸のうちの進行方向最後方の軸とする請求項1又は4に記載の電動機制御方法。
- 前記基準軸をn軸のうちの進行方向最前方の軸とする請求項2又は5に記載の電動機制御方法。
- 前記監視軸の再粘着を検出するまでの間、前記空転又は滑走の発生の前記検出からの経過時間に応じて前記連れ回り防止引き下げ指令を可変する請求項3又は6に記載の電動機制御方法。
- 給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御装置であって、
制御対象のn軸のうちの進行方向最前方の軸以外の軸の中から予め定められた軸である基準軸の電動機のトルク成分電流を検出する基準軸電流検出手段と、
制御対象のn軸のうちの進行方向最前方の軸である監視軸の電動機のトルク成分電流を検出する監視軸電流検出手段と、
力行時に前記基準軸電流検出手段により検出されたトルク成分電流と前記監視軸電流検出手段により検出されたトルク成分電流の電流差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成する連れ回り防止引き下げ指令生成手段と、
を備え、前記生成された連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御装置。 - 給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御装置であって、
制御対象のn軸のうちの進行方向最後方の軸以外の軸の中から予め定められた軸である基準軸の電動機のトルク成分電流を検出する基準軸電流検出手段と、
制御対象のn軸のうちの進行方向最後方の軸である監視軸の電動機のトルク成分電流を検出する監視軸電流検出手段と、
制動時に前記基準軸電流検出手段により検出されたトルク成分電流と前記監視軸電流検出手段により検出されたトルク成分電流の電流差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成する連れ回り防止引き下げ指令生成手段と、
を備え、前記生成された連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御装置。 - 給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御装置であって、
制御対象のn軸のうちの進行方向最前方の軸を除く軸の中から予め定められた軸である基準軸の回転速度を検出する基準軸速度検出手段と、
制御対象のn軸のうちの進行方向最前方の軸である監視軸の回転速度を検出する監視軸速度検出手段と、
力行時に前記基準軸速度検出手段により検出された回転速度と前記監視軸速度検出手段により検出された回転速度との速度差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成する連れ回り防止引き下げ指令生成手段と、
を備え、前記生成された連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御装置。 - 給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御によって一括して制御する電動機制御装置であって、
制御対象のn軸のうちの進行方向最後方の軸を除く軸の中から予め定められた軸である基準軸の回転速度を検出する基準軸速度検出手段と、
制御対象のn軸のうちの進行方向最後方の軸である監視軸の回転速度を検出する監視軸速度検出手段と、
制動時に前記基準軸速度検出手段により検出された回転速度と前記監視軸速度検出手段により検出された回転速度との速度差に基づいて連れ回り防止引き下げ指令を生成する連れ回り防止引き下げ指令生成手段と、
を備え、前記生成された連れ回り防止引き下げ指令分トルク成分電流指令を引き下げて前記ベクトル制御を行う電動機制御装置。
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