JP2528885B2 - 電気車の制御装置 - Google Patents
電気車の制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は誘導電動機式電気車の制御装置の改良に係
り、特に、定速度運転を行う電気車の制御装置に関す
る。
り、特に、定速度運転を行う電気車の制御装置に関す
る。
誘導電動機式電気車の定速運転については、まず、特
開昭48−12418号公報に、道路走行用の電気自動車を意
図したものが開示されている。
開昭48−12418号公報に、道路走行用の電気自動車を意
図したものが開示されている。
すなわち、指令された速度と誘導電動機速度との偏差
に比例して直線的に変化し、正負とも制限値を有する関
数発生器により、すべり周波数を決定する方式である。
その他の制御系は一般のものと変りはなく、インバータ
に与える周波数指令に応じて、その出力電圧を制御する
ように構成されている。
に比例して直線的に変化し、正負とも制限値を有する関
数発生器により、すべり周波数を決定する方式である。
その他の制御系は一般のものと変りはなく、インバータ
に与える周波数指令に応じて、その出力電圧を制御する
ように構成されている。
また、特開昭54−22607号公報には、鉄道電気車にお
いて、例えば、１ノツチは10km/h,2ノツチで30km/h,3ノ
ツチで60km/h,4ノツチで100km/hといつた具合に、各ノ
ツチ指令に対応して速度指令を定めて、インバータの出
力周波数を制御する方式が開示されている。
いて、例えば、１ノツチは10km/h,2ノツチで30km/h,3ノ
ツチで60km/h,4ノツチで100km/hといつた具合に、各ノ
ツチ指令に対応して速度指令を定めて、インバータの出
力周波数を制御する方式が開示されている。
更に、雑誌「電気車の科学」1985 Vol.38 No.2第15頁
〜第24頁の特に第20頁には、電気車の速度が制限速度に
近づいたときすべり周波数を絞り込むことによつて、定
速度制御を行うことが開示されている。
〜第24頁の特に第20頁には、電気車の速度が制限速度に
近づいたときすべり周波数を絞り込むことによつて、定
速度制御を行うことが開示されている。
しかしながら、上記前２者の方法は、いずれも、従来
の鉄道電気車の運転扱いとの違いが大き過ぎ、また、後
者の方法は、定速運転の自由度に欠けるという欠点があ
り、この対策として特開昭62−81904号公報に定速指令
が発生したときの制御モード（カ行又はだ行）に応じ
て、そのときの電気車の速度に所定値を加算した値を速
度指令として定速運転を行う方法が開示されている。
の鉄道電気車の運転扱いとの違いが大き過ぎ、また、後
者の方法は、定速運転の自由度に欠けるという欠点があ
り、この対策として特開昭62−81904号公報に定速指令
が発生したときの制御モード（カ行又はだ行）に応じ
て、そのときの電気車の速度に所定値を加算した値を速
度指令として定速運転を行う方法が開示されている。
上記、特願昭60−220124号に示された従来技術は、定
速運転指令が発生したときの加速度を、２ノツチ時及び
だ行時の２つの制御モードについて各々一定として定速
運転の目標速度を決定することにより、定速制御移動時
の加速度の変化を少なくするようにしているが、ブレー
キから定速運転への移行について配慮されておらず、必
ずしも最適の目標値を設定することができないという問
題があつた。
速運転指令が発生したときの加速度を、２ノツチ時及び
だ行時の２つの制御モードについて各々一定として定速
運転の目標速度を決定することにより、定速制御移動時
の加速度の変化を少なくするようにしているが、ブレー
キから定速運転への移行について配慮されておらず、必
ずしも最適の目標値を設定することができないという問
題があつた。
本発明の目的は、定速運転指令発生時の目標速度を直
前のノツチ状態に無関係に常に乗心地上最適の値に設定
することが可能な誘導電動機式電気車の制御装置を提供
することにある。
前のノツチ状態に無関係に常に乗心地上最適の値に設定
することが可能な誘導電動機式電気車の制御装置を提供
することにある。
上記目的は、定速運転指令発生後、カ行又は回生ブレ
ーキトルクを締り込むと共に、所定時限後の車両速度を
速度指令信号とすることにより達成される。
ーキトルクを締り込むと共に、所定時限後の車両速度を
速度指令信号とすることにより達成される。
定速運転指令が出されたときにカ行又は回生ブレーキ
運転となつていて加減速度の大きな状態から定速運転と
いう加減速度がほぼゼロの状態へ移行するためにはその
ときのカ行は回生トルクをしぼり込む必要がある。
運転となつていて加減速度の大きな状態から定速運転と
いう加減速度がほぼゼロの状態へ移行するためにはその
ときのカ行は回生トルクをしぼり込む必要がある。
通常電気車では起動あるいはノツチオフ時のトルク変
化を乗心地上１〜２秒程度の時間で行うのが一般的であ
る。
化を乗心地上１〜２秒程度の時間で行うのが一般的であ
る。
従つて定速運転時も同様のことが言え、定速運転指令
発生時のカ行あるいは回生トルクを１〜２秒でしぼるこ
とが必要となる。このカ行又は回生トルクがほぼゼロに
なつたことを定速運転指令が出たときから動作し始める
タイマでみつけ、このときの車両速度を定速運転の目標
値として設定すればそれ以後車両速度の変化が所定値以
上になるまでカ行又は回生トルクは発生しないので加減
速度の変化が少なく、乗心地が良くなる。
発生時のカ行あるいは回生トルクを１〜２秒でしぼるこ
とが必要となる。このカ行又は回生トルクがほぼゼロに
なつたことを定速運転指令が出たときから動作し始める
タイマでみつけ、このときの車両速度を定速運転の目標
値として設定すればそれ以後車両速度の変化が所定値以
上になるまでカ行又は回生トルクは発生しないので加減
速度の変化が少なく、乗心地が良くなる。
以下、図示する本発明の望ましい実施例について詳し
く説明する。
く説明する。
第１図において、直流電車線１より集電した直流は、
インバータ２によつて可変電圧・可変周波数の交流に変
換され、誘導電動機31,32に給電される。
インバータ２によつて可変電圧・可変周波数の交流に変
換され、誘導電動機31,32に給電される。
車両速度相当信号ｒを得るために、パルス発生器4
1,42が設けられ、それらの出力パルス数Ｎを周波数信号
ｒに変換するN/変換器５が設けられる。
1,42が設けられ、それらの出力パルス数Ｎを周波数信号
ｒに変換するN/変換器５が設けられる。
主幹制御器６は、切位置、カ行１および２ノツチの外
に、定速ノツチ位置を備えている。
に、定速ノツチ位置を備えている。
まず、カ行１あるいは２ノツチでは、ｓパターン発
生器７により一定のすべり周波数パターンSP1を発生
させ、IMパターン発生器８により、電動機電流指令IMP1
を発生させる。切換スイツチ９および10は、カ行ノツチ
では図示の状態にある。従つて、すべり周波数指令
SP1はそのまま加算器11の１入力となる。一方、電動機
電流IMが電流検出器12によつて検出され、比較器13に
て、電動機電流指令IMPと比較される。この比較器13
は、電動機電流IMが変動したとき、すべり周波数指令
SP1を補正するためのｓ補正信号を発生して、加算器1
1の他の１入力となる。この加算器11の出力は、すべり
周波数信号ｓとなり、加算器14によつて前述の車両速
度相当（電動機の回転子速度でもよい）信号ｒに加算
器（カ行）あるいは減算（回生）される。この加算器14
の出力INVはインバータ周波数指令としてPWM変調部15
へ入力される。
生器７により一定のすべり周波数パターンSP1を発生
させ、IMパターン発生器８により、電動機電流指令IMP1
を発生させる。切換スイツチ９および10は、カ行ノツチ
では図示の状態にある。従つて、すべり周波数指令
SP1はそのまま加算器11の１入力となる。一方、電動機
電流IMが電流検出器12によつて検出され、比較器13に
て、電動機電流指令IMPと比較される。この比較器13
は、電動機電流IMが変動したとき、すべり周波数指令
SP1を補正するためのｓ補正信号を発生して、加算器1
1の他の１入力となる。この加算器11の出力は、すべり
周波数信号ｓとなり、加算器14によつて前述の車両速
度相当（電動機の回転子速度でもよい）信号ｒに加算
器（カ行）あるいは減算（回生）される。この加算器14
の出力INVはインバータ周波数指令としてPWM変調部15
へ入力される。
インバータ周波数指令INVは、電圧Ｖ対周波数の
比（V/）が一定となるような制御電圧VC1を発生するV
/変換器16に入力される。カ行１あるいは２ノツチで
は、ノツチ止め電圧発生器17により、図示するように各
ノツチ毎に設定されたノツチ止め電圧VC2を発生する。
低位優先回路18は、上記の制御電圧VC1とノツチ止め電
圧VC2の低位を選択してインバータ出力電圧指令VCとし
てPWM変調部15へ出力する。
比（V/）が一定となるような制御電圧VC1を発生するV
/変換器16に入力される。カ行１あるいは２ノツチで
は、ノツチ止め電圧発生器17により、図示するように各
ノツチ毎に設定されたノツチ止め電圧VC2を発生する。
低位優先回路18は、上記の制御電圧VC1とノツチ止め電
圧VC2の低位を選択してインバータ出力電圧指令VCとし
てPWM変調部15へ出力する。
PWM変調部15は、これらのインバータ周波数指令INV
およびインバータ出力電圧指令VCに応じて、インバータ
２の動作周波数及び変調度を制御する。
およびインバータ出力電圧指令VCに応じて、インバータ
２の動作周波数及び変調度を制御する。
さて、IMパターン発生器８は、カ行２ノツチでは、一
定値であるが、カ行１ノツチでは、INVの上昇に伴
い、図示するように制限を加える。この理由は、カ行１
ノツチで、すべり周波数ｓが大きいままで制御電圧VC
のみがノツチ止め電圧VC2に制御されているとすると、
次に２ノツチに投入された際、電圧の制限が解けていき
なり大トルクを発生してしまう。そこで、電流制御系に
よるｓ補正信号によつて、すべり周波数信号ｓも絞
り込んでおくのである。
定値であるが、カ行１ノツチでは、INVの上昇に伴
い、図示するように制限を加える。この理由は、カ行１
ノツチで、すべり周波数ｓが大きいままで制御電圧VC
のみがノツチ止め電圧VC2に制御されているとすると、
次に２ノツチに投入された際、電圧の制限が解けていき
なり大トルクを発生してしまう。そこで、電流制御系に
よるｓ補正信号によつて、すべり周波数信号ｓも絞
り込んでおくのである。
また、この実施例では、カ行ノツチは２つのみとさ
れ、２ノツチにおいては、ノツチ止め電圧発生器17中に
VCmaxと図示したように、インバータの最大出力電圧に
対応する電圧を出力でき、事実上、電圧制限をしていな
い。これは、以下に述べる定速運転指令を併用するた
め、これ以上のカ行ノツチ数を必要としないと考えられ
るためである。
れ、２ノツチにおいては、ノツチ止め電圧発生器17中に
VCmaxと図示したように、インバータの最大出力電圧に
対応する電圧を出力でき、事実上、電圧制限をしていな
い。これは、以下に述べる定速運転指令を併用するた
め、これ以上のカ行ノツチ数を必要としないと考えられ
るためである。
なお、以上の制御系のうち、V/＝一定による制御電
圧VC制御系に代えて、次の如く制御系であつてもよい。
すなわち、電流指令IMPと電流帰還値IMとの偏差を増幅
する比較増幅器13の出力に応じて、低位優先回路18に入
力される制御電圧VC1を得るようにすることである。こ
れは、INV＝ｒ±ｓの周波数制御系の下では、V/
＝一定とすれば、IM≒一定となり、一方、IM＝一定と
すれば、V/≒一定となることから、そのいずれを選択
した制御系とすることも可能ということである。
圧VC制御系に代えて、次の如く制御系であつてもよい。
すなわち、電流指令IMPと電流帰還値IMとの偏差を増幅
する比較増幅器13の出力に応じて、低位優先回路18に入
力される制御電圧VC1を得るようにすることである。こ
れは、INV＝ｒ±ｓの周波数制御系の下では、V/
＝一定とすれば、IM≒一定となり、一方、IM＝一定と
すれば、V/≒一定となることから、そのいずれを選択
した制御系とすることも可能ということである。
以上によるカ行あるいは回生時の制御は、例えば前述
の「電気車の科学」第20頁のノツチ曲線で示されたよう
に、よく知られた誘導電動機式電気車の制御と同様にし
て実行される。
の「電気車の科学」第20頁のノツチ曲線で示されたよう
に、よく知られた誘導電動機式電気車の制御と同様にし
て実行される。
さてここで、主幹制御器６が定速運転位置に投入され
たとする。するとまず、定速指令線19はｓパターン発
生器７およびIMパターン発生器にパターンしぼり指令を
与え、所定時間でインバータ２の出力を低下させる。次
に定速指令線19が生きた後所定時間経過して出力を出す
オンデイレータイマ51の出力によつて切換スイッチ９お
よび10を図示とは逆の空閉位置に切換える。一方、オン
デイレータイマ51の出力が目標速度設定器20へ与えられ
ると、そのときの車両速度相当（電動機回転速度でよ
い）信号ｒをラツチし、その後の速度指令信号Ｐと
する。
たとする。するとまず、定速指令線19はｓパターン発
生器７およびIMパターン発生器にパターンしぼり指令を
与え、所定時間でインバータ２の出力を低下させる。次
に定速指令線19が生きた後所定時間経過して出力を出す
オンデイレータイマ51の出力によつて切換スイッチ９お
よび10を図示とは逆の空閉位置に切換える。一方、オン
デイレータイマ51の出力が目標速度設定器20へ与えられ
ると、そのときの車両速度相当（電動機回転速度でよ
い）信号ｒをラツチし、その後の速度指令信号Ｐと
する。
比較増幅器21は、上記速度指令信号Ｐと、車両速度
相当信号ｒとを比較し、その偏差Δｆに対して第２図
に示す如き第２のすべり周波数信号SP2および第２の
電流指令信号IMP2を発生する。これらの第２の指令信号
SP2およびIMP2は、夫々切換スイツチ９および10を介
して、新たなすべり周波数指令fSPおよび電動機電流指
令IMPとなる。
相当信号ｒとを比較し、その偏差Δｆに対して第２図
に示す如き第２のすべり周波数信号SP2および第２の
電流指令信号IMP2を発生する。これらの第２の指令信号
SP2およびIMP2は、夫々切換スイツチ９および10を介
して、新たなすべり周波数指令fSPおよび電動機電流指
令IMPとなる。
従つて、車両速度が望ましい速度付近（２ノツチで）
まで加速したとき定速ノツチを投入すれば、トルクを滑
らかに減じたのち、その速度を維持するようにカ行ある
いは回生を行いながら定速運転する。
まで加速したとき定速ノツチを投入すれば、トルクを滑
らかに減じたのち、その速度を維持するようにカ行ある
いは回生を行いながら定速運転する。
ここで、比較増幅器21の特性を第２図に例示したよう
に、若干の不感帯（±0.8km/h相当）を設けることによ
り、滑らかなカ行〜回生の切換えが行われる。また、±
5km/h相当にて飽和する特性とすることにより、定速度
指令±5km/h以内の定速特性が得られる。
に、若干の不感帯（±0.8km/h相当）を設けることによ
り、滑らかなカ行〜回生の切換えが行われる。また、±
5km/h相当にて飽和する特性とすることにより、定速度
指令±5km/h以内の定速特性が得られる。
第３図は、上記実施例において、（ａ）.2ノツチから
定速ノツチが指令された場合および、（ｂ）．切ノツチ
（惰行）から定速ノツチが指令された場合、（ｃ）．ブ
レーキから定速ノツチが指令された場合の速度ｒと速
度指令ｐの変化例を示す。
定速ノツチが指令された場合および、（ｂ）．切ノツチ
（惰行）から定速ノツチが指令された場合、（ｃ）．ブ
レーキから定速ノツチが指令された場合の速度ｒと速
度指令ｐの変化例を示す。
この図から明らかなように、どのようなノツチから定
速ノツチに移行してもトルクの急変を起こさず滑らかに
定速運転へ移行できる。
速ノツチに移行してもトルクの急変を起こさず滑らかに
定速運転へ移行できる。
当実施例においては、主幹制御器に定速指令を発生す
るための操作手段を設けたが、主幹制御器と別体として
設置することもできる。また、カ行ノツチ数を２段のみ
としたが、３段以上とすることも容易である。更に、現
実の車両速度相当信号に応じて定速運転用の速度指令を
決定することなく、キーボード等による定速時の速度指
令の指定の後に、定速運転を指令するなどの手法によつ
て定速運転に移行させる等の変形は容易である。
るための操作手段を設けたが、主幹制御器と別体として
設置することもできる。また、カ行ノツチ数を２段のみ
としたが、３段以上とすることも容易である。更に、現
実の車両速度相当信号に応じて定速運転用の速度指令を
決定することなく、キーボード等による定速時の速度指
令の指定の後に、定速運転を指令するなどの手法によつ
て定速運転に移行させる等の変形は容易である。
本発明によれば、従来の鉄道電気車のノツチ扱いの感
覚を残しつつ、任意の速度での定速運転をどのようなノ
ツチ扱いからでも可能とすることができる。
覚を残しつつ、任意の速度での定速運転をどのようなノ
ツチ扱いからでも可能とすることができる。
第１図は本発明による誘導電動機式電気車の制御装置の
一実施例ブロック図、第２図は速度偏差に対する引張力
指令特性の一例図、第３図は定速運転への移行時の速度
特性を示す図である。 ２……電力変換器（インバータ）、６……主幹制御器
（定速ノツチ含む）、９〜10……切換手段（スイツ
チ）、14……加（減）算器、15……RWM変調部、16……V
/変換器、17……ノツチ止め電圧発生器、18……低位
優先回路、20……目標速度設定器、21……速度比較増幅
器（第２のすべり周波数指令を発生）、31〜32……誘導
電動機、41〜42……速度検出手段（パルス発生器）、
ｒ……速度信号、ｓ……すべり周波数信号、51……オ
ンデイレータイマー。
一実施例ブロック図、第２図は速度偏差に対する引張力
指令特性の一例図、第３図は定速運転への移行時の速度
特性を示す図である。 ２……電力変換器（インバータ）、６……主幹制御器
（定速ノツチ含む）、９〜10……切換手段（スイツ
チ）、14……加（減）算器、15……RWM変調部、16……V
/変換器、17……ノツチ止め電圧発生器、18……低位
優先回路、20……目標速度設定器、21……速度比較増幅
器（第２のすべり周波数指令を発生）、31〜32……誘導
電動機、41〜42……速度検出手段（パルス発生器）、
ｒ……速度信号、ｓ……すべり周波数信号、51……オ
ンデイレータイマー。
フロントページの続き (72)発明者 岩滝 雅人 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日 立製作所水戸工場内 (72)発明者 溝渕 哲也 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日 立製作所水戸工場内 (72)発明者 小沢 勉 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日 立製作所水戸工場内 (72)発明者 豊田 瑛一 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日 立製作所水戸工場内 (56)参考文献 特開 昭62−81904（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−142904（ＪＰ，Ａ)
Claims (8)
- 【請求項１】可変電圧・可変周波数を出力する電力変換
器と、この電力変換器によつて給電される誘導電動機
と、車両の速度に相当する速度信号を得る速度検出手段
と、この速度信号にすべり周波数信号を加減算して上記
電力変換器の出力周波数を制御する周波数制御手段と、
上記周波数制御指令に比例するように上記電力変換器の
出力電力を制御するかあるいは電動機電流指令と電動機
電流信号との偏差に応じて上記電力変換器の出力電圧を
制御する電圧制御手段とを備えたものにおいて、定速運
転を指令する操作手段と、この定速指令が発生した時、
前記すべり周波数信号及び電動機電流信号をしぼり込
み、所定時限後の前記速度信号を速度指令信号として発
生する手段と、上記速度信号をこの速度指令信号に追従
させる制御手段を備えた電気車の制御装置。 - 【請求項２】上記制御手段は、 上記速度指令信号と上記速度信号とを比較する手段と、
その出力に応じて正負に変換する第２のすべり周波数指
令を発生する手段と、上記定速指令が与えられたとき上
記すべり周波数信号として上記第２のすべり周波数指令
を用いるように切換える手段とを備えてなる手段である
第１項記載の電気車の制御装置。 - 【請求項３】上記操作手段は、主幹制御器で構成され、
そのハンドルが特定位置に操作されたとき、上記定速運
転指令を発生するように構成した第１項記載の電気車の
制御装置。 - 【請求項４】上記第２のすべり周波数指令手段は、電動
機電流指令として与えられ、電動機電流信号と比較し、
その偏差に応じてすべり周波数信号を調整する手段を備
えた第２項記載の電気車の制御装置。 - 【請求項５】可変電圧・可変周波数を出力する電力変換
器と、この電力変換器によつて給電される誘導電動機
と、車両の速度に相当する速度信号を得る速度検出手段
と、この速度信号にすべり周波数信号を加減算して上記
電力変換器の出力周波数を制御する周波数制御手段と、
上記周波数制御指令に比例するように上記電力変換器の
出力電力を制御するかあるいは電動機電流指令と電動機
電流信号との偏差に応じて上記電力変換器の出力電圧を
制御する電圧制御手段とを備えたものにおいて、定速運
転を指令する操作手段と、この定速指令が発生した時、
前記電動機電流信号をしぼり込み、所定時限後の前記速
度信号を速度指令信号として発生する手段と、上記速度
信号をこの速度指令信号に追従させる制御手段を備えた
電気車の制御装置。 - 【請求項６】上記制御手段は、上記速度指令信号と上記
速度信号とを比較する手段と、その出力に応じて正負に
変換する第２のすべり周波数指令を発生する手段と、上
記定速指令が与えられたとき上記すべり周波数信号とし
て上記第２のすべり周波数指令を用いるように切換える
手段とを備えてなる手段である第５項記載の電気車の制
御装置。 - 【請求項７】上記操作手段は、主幹制御器で構成され、
そのハンドルが特定位置に操作されたとき、上記定速運
転指令を発生するように構成した第５項記載の電気車の
制御装置。 - 【請求項８】上記第２のすべり周波数指令手段は、電動
機電流指令として与えられ、電動機電流信号と比較し、
その偏差に応じてすべり周波数信号を調整する手段を備
えた第６項記載の電気車の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62171027A JP2528885B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 電気車の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62171027A JP2528885B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 電気車の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6416405A JPS6416405A (en) | 1989-01-19 |
| JP2528885B2 true JP2528885B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=15915727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62171027A Expired - Fee Related JP2528885B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 電気車の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2528885B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0755006B2 (ja) * | 1984-12-13 | 1995-06-07 | 三菱電機株式会社 | 電気車の定速走行装置 |
| JP2515730B2 (ja) * | 1985-10-04 | 1996-07-10 | 株式会社日立製作所 | 電気車の制御装置 |
-
1987
- 1987-07-10 JP JP62171027A patent/JP2528885B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6416405A (en) | 1989-01-19 |
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