JP2689186B2 - 電気車制御装置 - Google Patents

電気車制御装置

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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2552/00Input parameters relating to infrastructure
    • B60W2552/15Road slope, i.e. the inclination of a road segment in the longitudinal direction
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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  • Linear Motors (AREA)
  • Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導型リニアモータ駆
動の電気車制御装置に係り、2次導体によるモータ特性
の相違に対応した制御特性を得る電気車の制御装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】鉄車輪支持の車上1次式リニアモータ駆
動システムは、3相交流電源を供給するインバータと車
上の1次コイルと地上の2次導体から成る。第3図にリ
ニアモータの構成を示す。20は1次コイル、21は2
次導体である。mは車体、nは車輪を示す。
【0003】2次導体であるリアクションプレートは、
誘導電流が流れやすい電気抵抗の小さい銅板やアルミ板
と、磁路を形成する鉄板を貼り合わせた複合材が使用さ
れるのが一般的である。建設コストを安くするという観
点からは、アルミ板リアクションプレートの方が有利で
ある。一方、同一推力に対する効率を比較すると、比抵
抗の小さい銅の方が、アルミリアクションプレートより
優れており、ランニングコストを安くするという点から
は、銅リアクションプレートの方が有利である。
【0004】従って、総合的な経済性を考えた場合、カ
行・制動区間に銅リアクションプレートを配置し、惰行
区間ではアルミリアクションプレートを配置する方法が
ある。また、リニアモータ電車の特徴である非粘着駆動
を生かした急勾配区間においても、大きな推力を得るた
めに銅リアクションプレートとするのが有利である。こ
のように、走行区間によって材質の異なった2次導体を
混合して使用することが考えられる。
【0005】材質を変更する以外にも、2次導体の巾を
広げたり、1次導体と2次導体の空隙を小さくすること
によって、モータ特性を改善する方法がある。これらの
公知例としては、実願昭57−192933、特開昭5
9−191405、特願昭59−119962等があ
る。
【0006】一方、リニアモータの推力制御方法とし
て、特開平1−177801にある様に、空隙の変化に
対する推力変化を小さくするために、電流変化に対して
は自由にしておき出力電圧/出力周波数の比を推力指令
値に対して制御する方式が用いられている。
【0007】この従来の制御方法の例を第2図に示す。
インバータ5は、フィルタリアクトル3、フィルタコン
デンサ4を介してパンタグラフ2を通して架線1に接続
され、並列に接続された複数個のリニアモータコイル6
A〜6Dに可変電圧可変周波数の交流を供給する。車輪
7の軸端に設置した速度検出器8により車輪回転数に対
応するパルスを発生させ、f−v変換器9により同期周
波数に比例した電圧に変換する。11は推力指令器で、
力行では応荷重指令、ブレーキではブレーキ力指令に相
当する。10は、すべり周波数パターン発生器で、同期
周波数と演算してインバータ周波数を得る。ここで、力
行時は加算、ブレーキ時は減算となる。14は、電圧パ
ターン発生器で、推力指令に対応した出力電圧/出力周
波数比のパターンを発生し、入力されたインバータ周波
数により出力電圧が定まり、電圧制御器13と周波数制
御器12によりインバータの出力が制御されている。こ
の時、電圧パターン発生器14は、2次導体の材質の違
いや空隙の変化等の外部条件にかかわらず、推力指令に
のみ対応したパターンを発生する。
【0008】
【発明が解決しようとする問題点】第4図に、2次導体
が銅とアルミである場合の特性の相違を示す。横軸は滑
り、縦軸は、効率、電流、推力、吸引力を示している。
効率が最良となる滑りが約0.15の特性に注目する
と、推力は銅が1.7tであるのに対しアルミでは1.
3tである。電流はアルミの方が銅より小さい値とな
る。
【0009】このモータ特性から明らかなように、上記
従来技術においては、2次導体の材質の違いや空隙の変
化等の外部条件にかかわらず、推力指令にのみ対応した
パターンを発生することから、例えば、銅リアクション
プレートの区間では大きな推力が得られる反面、アルミ
リアクションプレートでは推力が小さくなり、乗心地上
からも、乗務員の運転感覚の点からも好ましくない。
【0010】また、故障車両を健全車両で推進するよう
な救援運転においては、推力を上げるため、前項で述べ
た出力電圧/出力周波数の比を大きくする強め界磁制御
をすることになる。アルミリアクションプレートで所定
の推力が得られるように出力電圧/出力周波数比のパタ
ーンを設定した状態で、銅リアクションプレート上を走
行した場合、出力電流が大巾に増加する。この電流がイ
ンバータ装置のスイッチング素子の最大遮断電流を越え
る場合には、素子破壊に至る。
【0011】本発明の目的とするところは、異種の2次
導体が敷設された区間を走行する電気車において、異種
の2次導体の切替わりによって発生する推力変化を無く
するように制御することにある。
【0012】
【問題点を解決するための手段】上記目的は、2次導体
の相違により、誘導型リニアモータが呈する異なったモ
ータ特性に対し、この各々のモータ特性に対応して異な
ったすべり周波数パターンを有し、走行区間ごとに区間
検出手段を設け、区間検出信号によりモータ特性に対応
したすべり周波数パターンに切替え、または、走行路パ
ターンを記憶する記憶装置と車両速度を積算して走行距
離を算出する手段からなる走行路判定手段を設け、この
走行路判定手段の出力によりモータ特性に対応したすべ
り周波数パターンに切替え、このパターンのすべり周波
数を変えて切替え時点の推力変化を無くすることによ
り、達成される。
【0013】
【作用】本発明は、2次導体の相違により、誘導型リニ
アモータが呈する異なったモータ特性に対し、この各々
のモータ特性に対応して異なったすべり周波数パターン
有する。そこで、異種の2次導体が敷設された区間を
検出し、その2次導体の切替わり時に一方のモータ特性
に対応したすべり周波数パターンに切替え、このパター
ンのすべり周波数を変えることによって、異種の2次導
体の切替わり時に生ずる推力変化を無くすることができ
る。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
において第2図と同じ符号を付してあるものは、同じ機
能を有するものである。
【0015】第1図は、本発明の第1実施例を示す。第
1図において、10A,10Bは、すべり周波数パター
ン発生器である。各々には、走行路のリアクションプレ
ートの特性に応じたすべり周波数パターンが発生するよ
うに設定してあり、リアクションプレートの特性が切替
わった時、リニアモータの推力が一致するようにすべり
周波数を変える。14A,14Bは、電圧パターン発生
器である。15は、リアクションプレートの特性が切替
わる地点に設置した地上子であり、各々の特性に対応さ
せたコードを発生させる。16は、車上側に搭載した車
上子であり、地上子15からのコードを受信する。17
は、このコードを入力する走行路判定器であり、リアク
ションプレートの種類を判定し、発生するパターンを選
択する。18、19は、それぞれ切替えスイッチであ
る。
【0016】いま、地上子15は、走行路のリアクショ
ンプレートの種類を検知し、この種類に応じたコードを
発信する。このコードは、車上子16が受信し、走行路
判定器17に入力される。走行路判定器17は、リアク
ションプレートに対応したすべり周波数パターン発生器
10Aおよび電圧パターン発生器14Aを切替えスイッ
チ18および19により選択する。
【0017】つぎに、走行路のリアクションプレートの
種類が変わったとき、走行路判定器17は、切替えスイ
ッチ18および19を作動させ、そのリアクションプレ
ートに対応したすベリ周波数パターン発生器10Bおよ
び電圧パターン発生器14Bに切替える。この時、すべ
り周波数パターン発生器10Bから出力されるすべり周
波数パターンのすべり周波数を、すべり周波数パターン
発生器10Aの出力に基づいて発生しているリニアモー
タの推力に一致するように、変える。これにより、リア
クションプレートの種類が変わったときに生ずるリニア
モータの推力変化を無くすることができる。 なお、その
後は、すべり周波数パターン発生器10Bのすべり周波
数パターンに基づいて推力を徐々に変化させる
【0018】次に、第5図は、本発明の第2実施例を示
す。22は積算器である。f−V変換器9の検出する同
期周波数は、(1)式に示すように速度に比例する量で
ある。
【0019】したがって、この量を積算器22により積
分し、定数器20のKを掛け、換算することにより走行
距離を得ることが出来る。23は、あらかじめ走行路パ
ターンを記憶し、この走行路パターンと走行距離を比較
して、リアクションプレートの特性を判定する走行路判
定装置である。24は走行距離をリセットする回路であ
る。
【0020】電気車が実際に走行した距離を積分器22
により得、一方、走行路判定装置23にはあらかじめ走
行路パターンを記憶しているので、この両者を比較し
て、リアクションプレートの特性を判定する。走行路判
定装置23は、この判定に基づいて切替えスイッチ18
および19を作動させ、すべり周波数パターン発生器1
0Aおよび電圧パターン発生器14Aまたはすべり周波
数パターン発生器10Bおよび電圧パターン発生器14
Bに切替える。この時、すべり周波数パターン発生器1
0Aまたはすべり周波数パターン発生器10Bから出力
されるすべり周波数パターンのすべり周波数を、すべり
周波数パターン発生器10Bまたはすべり周波数パター
ン発生器10Aの出力に基づいて発生しているリニアモ
ータの推力に一致するように、変える。これにより、走
行距離の判定に基づいてリアクションプレートの種類が
変わったときに生ずるリニアモータの推力変化を無くす
ることができる。 なお、その後は、すべり周波数パター
ン発生器10Aまたはすべり周波数パターン発生器10
Bのすべり周波数パターンに基づいて推力を徐々に変化
させる
【0021】ここで、走行距離は、速度の積分によって
得ているため、推積誤差が大きくなる。そこで、リセッ
ト回路24を設けて、駅停車のように一定期間停車した
ことにより走行距離をリセットし、精度の向上を計って
いる。また、この実施例は、地上子のような地上設備が
不要であり、装置設備が簡単である。
【0022】次に、第6図は、本発明の第3実施例を示
す。25は、車上に設けた勾配検出器であり、この出力
によってパターンを切替える。勾配区間に、大きな推力
が得られるようなリアクションプレートを配置した場
合、走行路の勾配を勾配検出器25により検出し、この
勾配検出器25の出力によって、切替えスイッチ18お
よび19を作動させ、すべり周波数パターン発生器10
Aおよび電圧パターン発生器14Aまたはすべり周波数
パターン発生器10Bおよび電圧パターン発生器14B
に切替える。この時、すべり周波数パターン発生器10
Aまたはすべり周波数パターン発生器10Bから出力さ
れるすべり周波数パターンのすべり周波数を、すべり周
波数パターン発生器10Bまたはすべり周波数パターン
発生器10Aの出力に基づいて発生しているリニアモー
タの推力に一致するように、変える。これにより、勾配
検出に基づいてリアクションプレートの種類が変わった
ときに生ずるリニアモータの推力変化を無くすることが
できる。 なお、その後は、すべり周波数パターン発生器
10Aまたはすべり周波数パターン発生器10Bのすべ
り周波数パターンに基づいて推力を徐々に変化させる
【0023】走行路の勾配を検出する一例を第7図、第
8図に示す。第7図は、勾配上の重力バランスを示した
図である。図からも判るように垂直力は、gcosθで
あり、重力加速度gを一定とすれば、垂直力の変化によ
り勾配を検出できる。しかし、電気鉄道の勾配は、通常
20/1000から40/1000である。リニアモー
タ駆動システムで最大60/1000程度である。20
/1000でcosθ=0.9998、60/1000
でcosθ=0.9982と非常に僅かな変化である。
従って第8図に示すように加速度計26の出力を増幅器
27で増幅し、比較器28によって勾配を検出する。
【0024】なお、敷設した2次導体の材質や構造の違
いによりモータ特性が異なるため、例えば、アルミリア
クションプレートで所定の推力が得られるように出力電
圧/出力周波数比のパターンを設定した状態で、銅リア
クションプレート上を走行した場合、出力電流が大巾に
増加して、インバータ装置のスイッチング素子の最大遮
断電流を越えるケースがある。このようなケースのと
き、銅リアクションプレートのモータ特性に対応する制
御パターンについて、過大電流を抑制するパターンとす
る。これにより、素子の破壊を防止できることはいうま
でもない。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、走行区間に敷設した2
次導体の材質や構造の違いによりモータ特性が異なるた
め、このような走行路を走行する場合に、モータ特性が
切替わったとき、切替わったリニアモータの推力を切替
わる前のリニアモータの推力に合わせるようにすべり周
波数パターンのすべり周波数を変えるので、異種の2次
導体の切替わり時に生ずる推力変化を無くすることがで
き、乗心地や乗務員の運転操作の面で良好な制御ができ
る。また、異種の2次導体の切替わりを走行距離の判定
によって行うので、地上子のような地上設備が不要とな
り、装置設備を簡単化することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す配線図
【図2】従来の制御装置を示す配線図
【図3】リニアモータ駆動電車の断面図
【図4】リニアモータの特性曲線
【図5】本発明の第2実施例を示す配線図
【図6】本発明の第3実施例を示す配線図
【図7】勾配上の重力成分を説明する図
【図8】勾配検出の一例を示す図
【符号の説明】
5 インバータ 6A〜6D リニアモ
ータコイル 7 車輪 8 速度検出器 10 すべり周波数パターン発生器 11 推力指令器 12 周波数制御器 13 電圧制御器 14A,14B 電圧
パターン発生器 15 地上子 16 車上子 17 走行路判定器 18、19 切替えス
イッチ 20 定数器 22 積算器 23 走行路判定装置 24 リセット回路 25 勾配検出器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源に接続されたインバータと、このイ
    ンバータの出力により駆動される1台又は複数の誘導型
    リニアモータを備える電気車において、2次導体の相違
    により、この誘導型リニアモータが呈する異なったモー
    タ特性に対し、この各々のモータ特性に対応して異なっ
    すべり周波数パターンを有し、走行区間ごとに区間検
    出手段を設け、区間検出信号によりモータ特性に対応し
    すべり周波数パターンに切替え、このパターンのすべ
    り周波数を変えて切替え時点の推力変化を無くすること
    を特徴とする電気車制御装置。
  2. 【請求項2】 電源に接続されたインバータと、このイ
    ンバータの出力により駆動される1台又は複数の誘導型
    リニアモータを備える電気車において、2次導体の相違
    により、この誘導型リニアモータが呈する異なったモー
    タ特性に対し、この各々のモータ特性に対応して異なっ
    すべり周波数パターンを有し、走行路パターンを記憶
    する記憶装置と車両速度を積算して走行距離を算出する
    手段からなる走行路判定手段を設け、この走行路判定手
    段の出力によりモータ特性に対応したすべり周波数パタ
    ーンに切替え、このパターンのすべり周波数を変えて切
    替え時点の推力変化を無くすることを特徴とする電気車
    制御装置。
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JPH0629936B2 (ja) * 1981-05-25 1994-04-20 株式会社ニコン カメラのフイルム送り制御装置
JPH0681367B2 (ja) * 1987-05-13 1994-10-12 株式会社椿本チエイン 運搬台車の定速走行制御方法

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