JP2728998B2 - 電気車制御装置及びその制御方法 - Google Patents
電気車制御装置及びその制御方法Info
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- JP2728998B2 JP2728998B2 JP3298969A JP29896991A JP2728998B2 JP 2728998 B2 JP2728998 B2 JP 2728998B2 JP 3298969 A JP3298969 A JP 3298969A JP 29896991 A JP29896991 A JP 29896991A JP 2728998 B2 JP2728998 B2 JP 2728998B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、架線からの直流電源
電圧を降圧チョッパ及び昇圧チョッパを含むチョッパ回
路により降圧し、チョッパ回路から得られる直流電圧を
用いて電動機を速度制御する電気車制御装置及びその制
御方法に関し、特に直流電源電圧の過渡変動に対して速
やかに追従して直流電圧を安定化すると共に、力行及び
回生制動の制御切換を円滑に且つ容易に行うことのでき
る電気車制御装置及びその制御方法に関するものであ
る。
電圧を降圧チョッパ及び昇圧チョッパを含むチョッパ回
路により降圧し、チョッパ回路から得られる直流電圧を
用いて電動機を速度制御する電気車制御装置及びその制
御方法に関し、特に直流電源電圧の過渡変動に対して速
やかに追従して直流電圧を安定化すると共に、力行及び
回生制動の制御切換を円滑に且つ容易に行うことのでき
る電気車制御装置及びその制御方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電気車制御装置においては、
架線から印加される1500Ｖ程度の直流電源電圧を電動機
制御に適した600Ｖ程度の直流電圧に降圧するため、ＧＴ
Ｏサイリスタ等の制御整流素子を含むチョッパ回路を用
いる場合がある。これにより、降圧後の直流電圧を一定
に制御しながらＰＷＭ(パルス幅変調)インバータ等の電
力変換器に供給し、電力変換器からの３相交流電力によ
り誘導電動機の速度制御を行っている。
架線から印加される1500Ｖ程度の直流電源電圧を電動機
制御に適した600Ｖ程度の直流電圧に降圧するため、ＧＴ
Ｏサイリスタ等の制御整流素子を含むチョッパ回路を用
いる場合がある。これにより、降圧後の直流電圧を一定
に制御しながらＰＷＭ(パルス幅変調)インバータ等の電
力変換器に供給し、電力変換器からの３相交流電力によ
り誘導電動機の速度制御を行っている。
【０００３】図３は例えば「電気車の科学」(電気車研
究会、1990年２月号、Vol.43、No.2)の第15頁〜第19頁
に記載された技術に基づく従来の電気車制御装置を示す
構成図であり、図において、１は架線Ｌから供給される
直流電源電圧Ｅｓを取り込むためのパンタグラフ、２は
パンタグラフ１に接続された回路開閉用のスイッチであ
る。
究会、1990年２月号、Vol.43、No.2)の第15頁〜第19頁
に記載された技術に基づく従来の電気車制御装置を示す
構成図であり、図において、１は架線Ｌから供給される
直流電源電圧Ｅｓを取り込むためのパンタグラフ、２は
パンタグラフ１に接続された回路開閉用のスイッチであ
る。
【０００４】３はパンタグラフ１及びスイッチ２を介し
て供給される直流電源電圧Ｅｓを平滑するリアクトル、
４はリアクトル３の一端とグランドとの間に挿入された
コンデンサであり、これらは直流電源電圧Ｅｓを安定化
するための逆Ｌ字形フィルタを構成している。
て供給される直流電源電圧Ｅｓを平滑するリアクトル、
４はリアクトル３の一端とグランドとの間に挿入された
コンデンサであり、これらは直流電源電圧Ｅｓを安定化
するための逆Ｌ字形フィルタを構成している。
【０００５】５はＧＴＯサイリスタ等の制御整流素子で
構成された双方向性のチョッパ回路であり、逆Ｌ字形フ
ィルタ３及び４で平滑された直流電源電圧Ｅｓを降圧し
て給電するための降圧チョッパ5aと、架線Ｌへの回生電
圧を昇圧するための昇圧チョッパ5bとを含んでいる。
構成された双方向性のチョッパ回路であり、逆Ｌ字形フ
ィルタ３及び４で平滑された直流電源電圧Ｅｓを降圧し
て給電するための降圧チョッパ5aと、架線Ｌへの回生電
圧を昇圧するための昇圧チョッパ5bとを含んでいる。
【０００６】６はチョッパ回路５から出力される直流電
圧Ｅｃを平滑するリアクトル、７はリアクトル６の一端
とグランドとの間に挿入されて直流電圧Ｅｃの直流結合
回路を構成するコンデンサであり、これらは直流電圧Ｅ
ｃを安定化するための逆Ｌ字形フィルタを構成してい
る。
圧Ｅｃを平滑するリアクトル、７はリアクトル６の一端
とグランドとの間に挿入されて直流電圧Ｅｃの直流結合
回路を構成するコンデンサであり、これらは直流電圧Ｅ
ｃを安定化するための逆Ｌ字形フィルタを構成してい
る。
【０００７】８は逆Ｌ字形フィルタ６及び７で平滑され
た直流電圧Ｅｃを例えば３相交流電力に変換するＰＷＭ
インバータであり、トランジスタ等の低圧制御整流素子
からなる３相ブリッジ接続で構成されている。９はＰＷ
Ｍインバータ８からの３相交流電力により駆動される誘
導電動機である。
た直流電圧Ｅｃを例えば３相交流電力に変換するＰＷＭ
インバータであり、トランジスタ等の低圧制御整流素子
からなる３相ブリッジ接続で構成されている。９はＰＷ
Ｍインバータ８からの３相交流電力により駆動される誘
導電動機である。
【０００８】10はチョッパ回路５及びＰＷＭインバータ
８内の各制御整流素子をスイッチングするための制御装
置であり、力行指令Ｐに基づいて降圧ゲート信号ＧP1を
生成するチョッパ力行制御器11ａと、制動指令Ｂに基づ
いて降圧ゲート信号ＧB1及び昇圧ゲート信号ＧB2とを生
成するチョッパ制動制御器11ｂと、速度指令Ｖ及びモー
タ電流ＩMに基づいてＰＷＭ信号ＧMを生成するインバー
タ制御器12とを備えている。
８内の各制御整流素子をスイッチングするための制御装
置であり、力行指令Ｐに基づいて降圧ゲート信号ＧP1を
生成するチョッパ力行制御器11ａと、制動指令Ｂに基づ
いて降圧ゲート信号ＧB1及び昇圧ゲート信号ＧB2とを生
成するチョッパ制動制御器11ｂと、速度指令Ｖ及びモー
タ電流ＩMに基づいてＰＷＭ信号ＧMを生成するインバー
タ制御器12とを備えている。
【０００９】力行時及び制動時の各降圧ゲート信号ＧP1
及びＧB1は、降圧チョッパ5a内のＧＴＯサイリスタのゲ
ートに印加され、降圧用ＧＴＯサイリスタの通流率αを
制御する。同様に、制動時の昇圧ゲート信号ＧB2は、昇
圧チョッパ5b内のＧＴＯサイリスタのゲートに印加さ
れ、昇圧用ＧＴＯサイリスタの通流率βを制御する。
又、ＰＷＭ信号ＧＭは、ＰＷＭインバータ８内の各トラ
ンジスタのベースに印加され、誘導電動機９に供給され
るモータ電流ＩM及びその周波数を制御する。
及びＧB1は、降圧チョッパ5a内のＧＴＯサイリスタのゲ
ートに印加され、降圧用ＧＴＯサイリスタの通流率αを
制御する。同様に、制動時の昇圧ゲート信号ＧB2は、昇
圧チョッパ5b内のＧＴＯサイリスタのゲートに印加さ
れ、昇圧用ＧＴＯサイリスタの通流率βを制御する。
又、ＰＷＭ信号ＧＭは、ＰＷＭインバータ８内の各トラ
ンジスタのベースに印加され、誘導電動機９に供給され
るモータ電流ＩM及びその周波数を制御する。
【００１０】次に、図４の波形図を参照しながら、図３
に示した従来の電気車制御装置の動作について説明す
る。図示しない運転台より力行指令Ｐが生成されると、
スイッチ２が閉成して給電回路が構成され、架線Ｌから
印加される1500Ｖ程度の直流電源電圧Ｅｓは、パンタグ
ラフ１、スイッチ２、リアクトル３及びコンデンサ４を
介して、チョッパ回路５に供給される。
に示した従来の電気車制御装置の動作について説明す
る。図示しない運転台より力行指令Ｐが生成されると、
スイッチ２が閉成して給電回路が構成され、架線Ｌから
印加される1500Ｖ程度の直流電源電圧Ｅｓは、パンタグ
ラフ１、スイッチ２、リアクトル３及びコンデンサ４を
介して、チョッパ回路５に供給される。
【００１１】力行時においては、誘導電動機９に対する
電力エネルギが架線Ｌから供給されるので、チョッパ回
路５からの直流電圧Ｅｃを平均値600Ｖ程度に通流率制
御するため、チョッパ力行制御器11ａから降圧ゲート信
号ＧP1が生成され、チョッパ回路５内の降圧チョッパ5a
のみが動作する。こうしてチョッパ回路５から得られた
直流電圧Ｅｃは、リアクトル６及びコンデンサ７により
直流平滑され、ＰＷＭインバータ８の入力電圧となる。
電力エネルギが架線Ｌから供給されるので、チョッパ回
路５からの直流電圧Ｅｃを平均値600Ｖ程度に通流率制
御するため、チョッパ力行制御器11ａから降圧ゲート信
号ＧP1が生成され、チョッパ回路５内の降圧チョッパ5a
のみが動作する。こうしてチョッパ回路５から得られた
直流電圧Ｅｃは、リアクトル６及びコンデンサ７により
直流平滑され、ＰＷＭインバータ８の入力電圧となる。
【００１２】このときの降圧チョッパ5aの通流率αは、
ＧＴＯサイリスタの導通時間比率によって決定され、コ
ンデンサ４の電圧を直流電源電圧Ｅｓ、直流電圧Ｅｃの
目標電圧(例えば、600Ｖ)をＥFcとすると、
ＧＴＯサイリスタの導通時間比率によって決定され、コ
ンデンサ４の電圧を直流電源電圧Ｅｓ、直流電圧Ｅｃの
目標電圧(例えば、600Ｖ)をＥFcとすると、
【００１３】α＝ＥFc／Ｅｓ …
【００１４】で表わされる。
【００１５】又、制御装置10内のインバータ制御器12
は、運転台からの速度指令Ｖと電流検出器(図示せず)か
らのモータ電流ＩMとに基づいて、ＰＷＭインバータ８に
対するＰＷＭ信号ＧＭを生成する。これにより、ＰＷＭ
インバータ８は、直流電圧Ｅｃを可変電圧可変周波数の
３相交流電圧に変換し、誘導電動機９を所望の運転速度
で駆動する。
は、運転台からの速度指令Ｖと電流検出器(図示せず)か
らのモータ電流ＩMとに基づいて、ＰＷＭインバータ８に
対するＰＷＭ信号ＧＭを生成する。これにより、ＰＷＭ
インバータ８は、直流電圧Ｅｃを可変電圧可変周波数の
３相交流電圧に変換し、誘導電動機９を所望の運転速度
で駆動する。
【００１６】一方、運転台から制動起動のための制動指
令Ｂが生成されると、スイッチ２が閉成して回生制動用
の回路が構成される。回生制動時において、誘導電動機
９は発電機として働き、運動エネルギを電気エネルギに
変換している。従って、チョッパ回路５においては、立
上げ時のみ降圧チョッパ5aにより励磁電流が供給され、
その後、昇圧チョッパ5bのみが動作する。
令Ｂが生成されると、スイッチ２が閉成して回生制動用
の回路が構成される。回生制動時において、誘導電動機
９は発電機として働き、運動エネルギを電気エネルギに
変換している。従って、チョッパ回路５においては、立
上げ時のみ降圧チョッパ5aにより励磁電流が供給され、
その後、昇圧チョッパ5bのみが動作する。
【００１７】即ち、制御装置10内のチョッパ制動制御器
11ｂは、回生制動の立上げ時に、降圧チョッパ5aに対す
る降圧ゲート信号ＧB1を生成し、降圧チョッパ5aは、架
線Ｌ側から誘導電動機９に対して励磁電流エネルギを供
給する。こうしてコンデンサ７の電圧(Ｅｃとする)が立
上げられると、降圧チョッパ5aは停止し、続いて、チョ
ッパ制動制御器11ｂから昇圧ゲート信号ＧB2が生成され
て昇圧チョッパ5bが動作する。
11ｂは、回生制動の立上げ時に、降圧チョッパ5aに対す
る降圧ゲート信号ＧB1を生成し、降圧チョッパ5aは、架
線Ｌ側から誘導電動機９に対して励磁電流エネルギを供
給する。こうしてコンデンサ７の電圧(Ｅｃとする)が立
上げられると、降圧チョッパ5aは停止し、続いて、チョ
ッパ制動制御器11ｂから昇圧ゲート信号ＧB2が生成され
て昇圧チョッパ5bが動作する。
【００１８】これにより、誘導電動機９から発生した電
気エネルギは、ＰＷＭインバータ８を介してチョッパ回
路５に印加され、昇圧チョッパ5b内のＧＴＯサイリスタ
のスイッチングにより1500Ｖ程度に昇圧された後、架線
Ｌを介して直流電源に回生される。このときの昇圧チョ
ッパ5bの通流率βは、
気エネルギは、ＰＷＭインバータ８を介してチョッパ回
路５に印加され、昇圧チョッパ5b内のＧＴＯサイリスタ
のスイッチングにより1500Ｖ程度に昇圧された後、架線
Ｌを介して直流電源に回生される。このときの昇圧チョ
ッパ5bの通流率βは、
【００１９】β＝１−ＥFc／Ｅｓ …
【００２０】で表わされる。このように、降圧チョッパ
5a及び昇圧チョッパ5bを含むチョッパ回路５を用いるこ
とにより、コンデンサ７の電圧Ｅｃを600Ｖ程度の低電圧
に抑制することができ、ＰＷＭインバータ８を安価なト
ランジスタ等の低圧制御整流素子で構成することができ
る。従って、ＰＷＭインバータ８を複数個並列に接続し
た場合でも、コストアップを防ぐことができる。
5a及び昇圧チョッパ5bを含むチョッパ回路５を用いるこ
とにより、コンデンサ７の電圧Ｅｃを600Ｖ程度の低電圧
に抑制することができ、ＰＷＭインバータ８を安価なト
ランジスタ等の低圧制御整流素子で構成することができ
る。従って、ＰＷＭインバータ８を複数個並列に接続し
た場合でも、コストアップを防ぐことができる。
【００２１】次に、チョッパ回路５の定常動作時におい
て、直流電源電圧Ｅｓの変動等の理由により、コンデン
サ４の電圧Ｅｓが変動した場合について考える。例え
ば、降圧チョッパ5aの動作時に、コンデンサ４の電圧Ｅ
ｓがＥｓ＋ΔＥに上昇したとすると、チョッパ回路５か
ら出力される直流電圧Ｅｃは、
て、直流電源電圧Ｅｓの変動等の理由により、コンデン
サ４の電圧Ｅｓが変動した場合について考える。例え
ば、降圧チョッパ5aの動作時に、コンデンサ４の電圧Ｅ
ｓがＥｓ＋ΔＥに上昇したとすると、チョッパ回路５か
ら出力される直流電圧Ｅｃは、
【００２２】 Ｅｃ＝α(Ｅｓ＋ΔＥ) ＝(ＥFc／Ｅｓ)(Ｅｓ＋ΔＥ) ＝ＥFc＋(ＥFc／Ｅｓ)ΔＥ …
【００２３】となる。従って、直流電圧Ｅｃが目標電圧
ＥFcよりも大きい値となるため、降圧ゲート信号ＧP1の
パルスデューティが減少し、降圧チョッパ5aは、通流率
αの絞り込み制御に入る。
ＥFcよりも大きい値となるため、降圧ゲート信号ＧP1の
パルスデューティが減少し、降圧チョッパ5aは、通流率
αの絞り込み制御に入る。
【００２４】しかしながら、通流率αを絞り込んでも、
降圧チョッパ5aは架線Ｌからのエネルギを供給する動作
モードにあるため、誘導電動機９の電流が小さい等のよ
うに負荷が小さい場合には、コンデンサ７の電圧Ｅｃが
目標電圧ＥFcまで減少せず、過電圧のままとなってしま
う。
降圧チョッパ5aは架線Ｌからのエネルギを供給する動作
モードにあるため、誘導電動機９の電流が小さい等のよ
うに負荷が小さい場合には、コンデンサ７の電圧Ｅｃが
目標電圧ＥFcまで減少せず、過電圧のままとなってしま
う。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】従来の電気車制御装置
及びその制御方法は以上のように、降圧チョッパ5a及び
昇圧チョッパ5bの一方のみを動作させているので、力行
時には直流電源電圧Ｅｓの過渡変動に対して制御が不安
定になり、回生制動時には起動時に降圧チョッパ5aを動
作させた後で昇圧チョッパ5bを動作させるときの切換タ
イミングの制御が困難になるという問題点があった。
及びその制御方法は以上のように、降圧チョッパ5a及び
昇圧チョッパ5bの一方のみを動作させているので、力行
時には直流電源電圧Ｅｓの過渡変動に対して制御が不安
定になり、回生制動時には起動時に降圧チョッパ5aを動
作させた後で昇圧チョッパ5bを動作させるときの切換タ
イミングの制御が困難になるという問題点があった。
【００２６】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、直流電源電圧の過渡変動に対し
て速やかに追従できると共に、力行から回生制動への制
御切換を円滑に且つ容易に行うことのできる電気車制御
装置及びその制御方法を得ることを目的とする。
ためになされたもので、直流電源電圧の過渡変動に対し
て速やかに追従できると共に、力行から回生制動への制
御切換を円滑に且つ容易に行うことのできる電気車制御
装置及びその制御方法を得ることを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電気車制
御装置は、降圧チョッパ及び昇圧チョッパの通流率を同
時に且つ相補的に制御するためのチョッパ制御器を設け
たものである。
御装置は、降圧チョッパ及び昇圧チョッパの通流率を同
時に且つ相補的に制御するためのチョッパ制御器を設け
たものである。
【００２８】又、この発明に係る電気車制御装置の制御
方法は、電動機の力行時及び制動時を含む全制御領域に
わたって、降圧チョッパ及び昇圧チョッパの通流率を同
時に且つ相補的に制御するものである。
方法は、電動機の力行時及び制動時を含む全制御領域に
わたって、降圧チョッパ及び昇圧チョッパの通流率を同
時に且つ相補的に制御するものである。
【００２９】
【作用】この発明においては、架線から電動機へのエネ
ルギ供給と、電動機から架線へのエネルギ供給とを常に
両方向の関係で実行し、電力変換器に入力される直流電
圧を極めて安定にする。
ルギ供給と、電動機から架線へのエネルギ供給とを常に
両方向の関係で実行し、電力変換器に入力される直流電
圧を極めて安定にする。
【００３０】
【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１はこの発明の一実施例を示す構成
図であり、Ｌ、１〜９及び12は前述と同様のものであ
る。又、10Ａは制御装置10に対応している。
ついて説明する。図１はこの発明の一実施例を示す構成
図であり、Ｌ、１〜９及び12は前述と同様のものであ
る。又、10Ａは制御装置10に対応している。
【００３１】11は制御装置10Ａに含まれるチョッパ制御
器であり、降圧チョッパ5a及び昇圧チョッパ5bに対する
降圧ゲート信号Ｇ１及び昇圧ゲート信号Ｇ２を常に生成
し、これにより、誘導電動機９の力行時及び制動時を含
む全制御領域にわたって、降圧チョッパ5a及び昇圧チョ
ッパ5bの通流率α及びβを同時に且つ相補的に制御す
る。
器であり、降圧チョッパ5a及び昇圧チョッパ5bに対する
降圧ゲート信号Ｇ１及び昇圧ゲート信号Ｇ２を常に生成
し、これにより、誘導電動機９の力行時及び制動時を含
む全制御領域にわたって、降圧チョッパ5a及び昇圧チョ
ッパ5bの通流率α及びβを同時に且つ相補的に制御す
る。
【００３２】次に、図２の波形図を参照しながら、図１
に示したこの発明の一実施例の動作について説明する。
前述のように、力行時においては、架線Ｌからの直流電
源電圧Ｅｓがチョッパ回路５に印加され、直流電圧Ｅｃ
となってＰＷＭインバータ８に供給される。
に示したこの発明の一実施例の動作について説明する。
前述のように、力行時においては、架線Ｌからの直流電
源電圧Ｅｓがチョッパ回路５に印加され、直流電圧Ｅｃ
となってＰＷＭインバータ８に供給される。
【００３３】このとき、制御装置10Ａ内のチョッパ制御
器11は、力行指令Ｐに基づいて降圧ゲート信号Ｇ１及び
昇圧ゲート信号Ｇ２を相補的に生成し、各通流率α及び
βを制御する。ここで、前述の式及び式から明らか
なように、通流率α及びβの間には、
器11は、力行指令Ｐに基づいて降圧ゲート信号Ｇ１及び
昇圧ゲート信号Ｇ２を相補的に生成し、各通流率α及び
βを制御する。ここで、前述の式及び式から明らか
なように、通流率α及びβの間には、
【００３４】α＋β＝１ …
【００３５】という関係が成り立っている。従って、各
コンデンサ４及び７の電圧に相当する直流電源電圧Ｅｓ
及び直流電圧Ｅｃから得られる信号に基づいて、式及
び式のように相補的に分離した信号を各ゲート信号Ｇ
１及びＧ２として用いれば、各通流率α及びβを制御す
ることができる。
コンデンサ４及び７の電圧に相当する直流電源電圧Ｅｓ
及び直流電圧Ｅｃから得られる信号に基づいて、式及
び式のように相補的に分離した信号を各ゲート信号Ｇ
１及びＧ２として用いれば、各通流率α及びβを制御す
ることができる。
【００３６】即ち、降圧ゲート信号Ｇ１は、降圧チョッ
パ5aの導通期間であると共に、昇圧チョッパ5bの非導通
期間であり、又、昇圧ゲート信号Ｇ２は、昇圧チョッパ
5bの導通期間であると共に、昇圧チョッパ5aの非導通期
間である。例えば、各ゲート信号Ｇ１及びＧ２がデジタ
ル信号の場合を例にとると、同一信号を分離して、降圧
ゲート信号Ｇ１が「１」、昇圧ゲート信号Ｇ２が「０」
となる。
パ5aの導通期間であると共に、昇圧チョッパ5bの非導通
期間であり、又、昇圧ゲート信号Ｇ２は、昇圧チョッパ
5bの導通期間であると共に、昇圧チョッパ5aの非導通期
間である。例えば、各ゲート信号Ｇ１及びＧ２がデジタ
ル信号の場合を例にとると、同一信号を分離して、降圧
ゲート信号Ｇ１が「１」、昇圧ゲート信号Ｇ２が「０」
となる。
【００３７】これにより、各ゲート信号Ｇ１及びＧ２間
のタイミングがずれることがなくなり、通流率α及びβ
を高精度に且つ確実に制御することができる。但し、チ
ョッパ回路５を構成する制御整流素子の制約上、各導通
期間の切換時に全ての制御整流素子が導通するのを防止
するため、各ゲート信号Ｇ１及びＧ２の一方の立下がり
から他方の立上がりまでの間に短絡防止期間を設定して
いる。例えば、図２においては、昇圧ゲート信号Ｇ２の
パルス幅を降圧ゲート信号Ｇ１のオフ区間より小さく設
定している。
のタイミングがずれることがなくなり、通流率α及びβ
を高精度に且つ確実に制御することができる。但し、チ
ョッパ回路５を構成する制御整流素子の制約上、各導通
期間の切換時に全ての制御整流素子が導通するのを防止
するため、各ゲート信号Ｇ１及びＧ２の一方の立下がり
から他方の立上がりまでの間に短絡防止期間を設定して
いる。例えば、図２においては、昇圧ゲート信号Ｇ２の
パルス幅を降圧ゲート信号Ｇ１のオフ区間より小さく設
定している。
【００３８】誘導電動機９への電気エネルギは、架線Ｌ
から供給されるため、降圧チョッパ5aのみに通電電流が
流れ、昇圧チョッパ5bは無電流動作となり、チョッパ回
路５からの直流電圧Ｅｃは600Ｖ程度に制御される。
から供給されるため、降圧チョッパ5aのみに通電電流が
流れ、昇圧チョッパ5bは無電流動作となり、チョッパ回
路５からの直流電圧Ｅｃは600Ｖ程度に制御される。
【００３９】一方、回生制動時においては、発電機とし
て作用する誘導電動機９から電気エネルギが供給される
が、立上げ時には誘導電動機９に励磁エネルギを供給す
る必要がある。従って、回生制動の立上げ時には、直流
電源側と誘導電動機９側のエネルギの関係により、降圧
チョッパ5aのみに通電電流が流れ、誘導電動機９に励磁
電流が供給される。その後、誘導電動機９が電気エネル
ギを発生するので、昇圧チョッパ5bのみに通電電流が流
れ、降圧チョッパ5aは無電流状態となる。従って、誘導
電動機９からの回生エネルギは1500Ｖに昇圧されて架線
Ｌに送られる。
て作用する誘導電動機９から電気エネルギが供給される
が、立上げ時には誘導電動機９に励磁エネルギを供給す
る必要がある。従って、回生制動の立上げ時には、直流
電源側と誘導電動機９側のエネルギの関係により、降圧
チョッパ5aのみに通電電流が流れ、誘導電動機９に励磁
電流が供給される。その後、誘導電動機９が電気エネル
ギを発生するので、昇圧チョッパ5bのみに通電電流が流
れ、降圧チョッパ5aは無電流状態となる。従って、誘導
電動機９からの回生エネルギは1500Ｖに昇圧されて架線
Ｌに送られる。
【００４０】このように、チョッパ制御器11からの各ゲ
ート信号Ｇ１及びＧ２により、降圧チョッパ5a及び昇圧
チョッパ5bは、力行及び制動を含む全制御領域において
同時に且つ相補的に制御される。従って、チョッパ回路
５の通電電流エネルギは、誘導電動機９の動作状態に応
じた電気エネルギの需要供給関係に基づいて、チョッパ
制御器11による複雑な制御切換を要することなく、簡単
な構成で且つ高い応答性及び信頼性で両方向に伝達され
る。これにより、力行から回生制動への制御切換は、各
ゲート信号Ｇ１及びＧ２のパルスデューティの切換によ
り円滑に且つ容易に行われる。
ート信号Ｇ１及びＧ２により、降圧チョッパ5a及び昇圧
チョッパ5bは、力行及び制動を含む全制御領域において
同時に且つ相補的に制御される。従って、チョッパ回路
５の通電電流エネルギは、誘導電動機９の動作状態に応
じた電気エネルギの需要供給関係に基づいて、チョッパ
制御器11による複雑な制御切換を要することなく、簡単
な構成で且つ高い応答性及び信頼性で両方向に伝達され
る。これにより、力行から回生制動への制御切換は、各
ゲート信号Ｇ１及びＧ２のパルスデューティの切換によ
り円滑に且つ容易に行われる。
【００４１】又、直流電源電圧Ｅｓ等の過渡変動に対し
ても、チョッパ回路５は速やかに変動を抑制する方向に
動作する。例えば、コンデンサ４の電圧ＥｓがΔＥだけ
上昇した場合、前述の式のように直流電圧Ｅｃが大き
くなるため、降圧チョッパ5aの通流率αは絞り込み制御
に入るが、昇圧チョッパ5bの通流率βは広げられること
になる。従って、目標電圧ＥFcを超過した電圧(ＥFc・
ΔＥ／Ｅｓ)は、昇圧チョッパ5bを介して回生方向に作
用し、コンデンサ７の電圧Ｅｃは目標電圧ＥFcと一致す
るように安定に制御される。
ても、チョッパ回路５は速やかに変動を抑制する方向に
動作する。例えば、コンデンサ４の電圧ＥｓがΔＥだけ
上昇した場合、前述の式のように直流電圧Ｅｃが大き
くなるため、降圧チョッパ5aの通流率αは絞り込み制御
に入るが、昇圧チョッパ5bの通流率βは広げられること
になる。従って、目標電圧ＥFcを超過した電圧(ＥFc・
ΔＥ／Ｅｓ)は、昇圧チョッパ5bを介して回生方向に作
用し、コンデンサ７の電圧Ｅｃは目標電圧ＥFcと一致す
るように安定に制御される。
【００４２】尚、上記実施例では、チョッパ回路５を構
成する制御整流素子としてＧＴＯサイリスタを用いた
が、スイッチング状態を制御できる素子であれば他のも
のを用いてもよい。又、制御対象の電動機を誘導電動機
９としたが、直流電動機等の他の電動機であっても同等
の効果を奏することは言うまでもない。
成する制御整流素子としてＧＴＯサイリスタを用いた
が、スイッチング状態を制御できる素子であれば他のも
のを用いてもよい。又、制御対象の電動機を誘導電動機
９としたが、直流電動機等の他の電動機であっても同等
の効果を奏することは言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、降圧チ
ョッパ及び昇圧チョッパの通流率を同時に且つ相補的に
制御するためのチョッパ制御器を設け、架線から電動機
へのエネルギ供給と電動機から架線へのエネルギ供給と
を常に両方向の関係で実行し、電力変換器に入力される
直流電圧を安定化するようにしたので、直流電源電圧の
過渡変動に対して速やかに追従できると共に、力行から
回生制動への制御切換を円滑に且つ容易に行うことので
きる電気車制御装置が得られる効果がある。
ョッパ及び昇圧チョッパの通流率を同時に且つ相補的に
制御するためのチョッパ制御器を設け、架線から電動機
へのエネルギ供給と電動機から架線へのエネルギ供給と
を常に両方向の関係で実行し、電力変換器に入力される
直流電圧を安定化するようにしたので、直流電源電圧の
過渡変動に対して速やかに追従できると共に、力行から
回生制動への制御切換を円滑に且つ容易に行うことので
きる電気車制御装置が得られる効果がある。
【００４４】又、この発明によれば、電動機の力行時及
び制動時を含む全制御領域にわたって降圧チョッパ及び
昇圧チョッパの通流率を同時に且つ相補的に制御し、架
線から電動機へのエネルギ供給と電動機から架線へのエ
ネルギ供給とを常に両方向の関係で実行し、電力変換器
に入力される直流電圧を安定化するようにしたので、直
流電源電圧の過渡変動に対して速やかに追従できると共
に、力行から回生制動への制御切換を円滑に且つ容易に
行うことのできる電気車制御装置の制御方法が得られる
効果がある。
び制動時を含む全制御領域にわたって降圧チョッパ及び
昇圧チョッパの通流率を同時に且つ相補的に制御し、架
線から電動機へのエネルギ供給と電動機から架線へのエ
ネルギ供給とを常に両方向の関係で実行し、電力変換器
に入力される直流電圧を安定化するようにしたので、直
流電源電圧の過渡変動に対して速やかに追従できると共
に、力行から回生制動への制御切換を円滑に且つ容易に
行うことのできる電気車制御装置の制御方法が得られる
効果がある。
【図１】この発明による電気車制御装置の一実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図２】この発明の一実施例の動作を説明するための波
形図である。
形図である。
【図３】従来の電気車制御装置を示す構成図である。
【図４】従来の電気車制御装置の動作を説明するための
波形図である。
波形図である。
Ｌ 架線 ５ チョッパ回路 5a 降圧チョッパ 5b 昇圧チョッパ ８ ＰＷＭインバータ ９ 誘導電動機 10Ａ 制御装置 11 チョッパ制御器 12 インバータ制御器 Ｅｓ 直流電源電圧 Ｅｃ 直流電圧 Ｇ１ 降圧ゲート信号 Ｇ２ 昇圧ゲート信号
Claims (2)
- 【請求項１】 制御整流素子で構成された給電用の降圧
チョッパ及び回生用の昇圧チョッパを含み架線から供給
される直流電源電圧を降圧して安定化するチョッパ回路
と、 前記チョッパ回路から出力される直流電圧に基づいて電
動機の速度制御を行う電力変換器と、 前記チョッパ回路及び前記電力変換器を制御する制御装
置とを備えた電気車制御装置において、 前記制御装置は、前記降圧チョッパ及び前記昇圧チョッ
パの通流率を同時に且つ相補的に制御するためのチョッ
パ制御器を含むことを特徴とする電気車制御装置。 - 【請求項２】 制御整流素子で構成された給電用の降圧
チョッパ及び回生用の昇圧チョッパを含み架線から印加
される直流電源電圧を降圧して安定化するチョッパ回路
と、 前記チョッパ回路から出力される直流電圧に基づいて電
動機の速度制御を行う電力変換器と、 前記チョッパ回路及び前記電力変換器を制御する制御装
置とを備えた電気車制御装置の制御方法において、 前記電動機の力行時及び制動時を含む全制御領域にわた
って、前記降圧チョッパ及び前記昇圧チョッパの通流率
を同時に且つ相補的に制御することを特徴とする電気車
制御装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3298969A JP2728998B2 (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 電気車制御装置及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3298969A JP2728998B2 (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 電気車制御装置及びその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05137209A JPH05137209A (ja) | 1993-06-01 |
| JP2728998B2 true JP2728998B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=17866532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3298969A Expired - Lifetime JP2728998B2 (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 電気車制御装置及びその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2728998B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2790147B1 (fr) * | 1999-02-19 | 2003-09-26 | Sagem | Dispositif de transfert de courant de charge entre deux batteries |
| JP4591741B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2010-12-01 | 株式会社デンソー | 車両用回転電機駆動装置 |
| JP4814825B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2011-11-16 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | ハイブリッド電源システム |
| KR101323933B1 (ko) | 2009-08-17 | 2013-10-31 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 전기차의 전력 변환 장치 |
| JP5282731B2 (ja) * | 2009-12-22 | 2013-09-04 | 株式会社安川電機 | 電力変換装置 |
| JP2011120475A (ja) * | 2011-03-23 | 2011-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車の電力変換装置 |
| JP4869441B2 (ja) * | 2011-03-23 | 2012-02-08 | 三菱電機株式会社 | 電気車の電力変換装置 |
| JP4948657B2 (ja) * | 2011-03-23 | 2012-06-06 | 三菱電機株式会社 | 電気車の電力変換装置 |
| CN106515463B (zh) * | 2016-11-11 | 2019-06-07 | 中车株洲电力机车有限公司 | 一种车辆、车载储能装置与方法 |
-
1991
- 1991-11-14 JP JP3298969A patent/JP2728998B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05137209A (ja) | 1993-06-01 |
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| JPS636000B2 (ja) |
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