JP2827715B2 - 交直流電気車の制御方法 - Google Patents
交直流電気車の制御方法Info
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Description
とを走行する交直流電気車の制御方法に関し、特に、架
線から入力する交流、又は直流入力を所望の交流出力に
変換して車両駆動用電動機に給電する変換器の制御方法
に関する。
制御方法を説明するための例えば、特願平3−1660
52号に記載された交直流電気車の制御装置を示す回路
図であり、交流区間専用のパルス幅変調コンバータと、
交流及び直流区間併用のパルス幅変調インバータを使用
した交直流電気車の制御装置である。
力、又は直流電力を給電するパンタグラフ、2はこのパ
ンタグラフ1に一次側が接続された変圧器で、パンタグ
ラフ1を介して給電される交流電力を降圧する。3は電
気車の車輪などで構成される帰線系、4は変圧器2の二
次側に接続され、GTOサイリスタ等の制御整流素子の
2相ブリッジからなるパルス幅変調コンバータ、5はこ
のパルス幅変調コンバータ4の出力端子間に接続され
た、例えばコンデンサ等からなる直流結合回路、6はこ
の直流結合回路5の両端子間に接続されたGTOサイリ
スタ等の制御整流素子の3相ブリッジからなるパルス幅
変調インバータ、7はこのパルス幅変調インバータ6の
3相出力端子に接続された車両駆動用の誘導電動機、8
は変圧器2の二次側とパルス幅変調コンバータ4の間に
挿入された交流スイッチ、9は交直流電気車の直流区間
走行時、パンタグラフ側に接続される直流スイッチ、1
0は直流フィルタリアクトル、11はパンタグラフ1に
接続された交直流切換スイッチで、交流区間走行時は変
圧器2側に、直流区間走行時は直流スイッチ9側に切り
換わる。11a、11bは直流結合回路5の両端に接続
された交直流切換スイッチで、交流区間走行時は、それ
ぞれパルス幅変調コンバータ4の出力端に、直流区間走
行時は、11aが直流フィルタリアクトル10側に11
bが帰線系3側に切り換わる。なお、図中の交直流切換
スイッチ11、11a、11bはそれぞれ交流区間走行
時の状態を示している。
は、次のように動作する。まず、直流区間走行時は、交
直流切換スイッチ11、11a、11bが図示と逆に切
り換わっており、直流区間の1500Vの直流架線電圧
は、架線に接触して給電されるパンタグラフ1、交直流
切換スイッチ11の直流側接点、直流スイッチ9、直流
フィルタリアクトル10、直流結合回路5を通してパル
ス幅変調インバータ6に給電される。このパルス幅変調
インバータ6では、各ブリッジを構成する制御整流素子
をパルス幅制御することにより、給電された直流電力を
3相の可変電圧可変周波数交流に変換する。パルス幅変
換インバータ6は交直流電気車の速度に応じた所望の可
変電圧可変周波数交流で誘導電動機7を可変速駆動し、
交直流電気車を運転制御する。また、交直流電気車の回
生制動時には誘導電動機7が発生した3相交流の電気エ
ネルギーはパルス幅変調インバータ6の逆変換動作によ
って、3相交流が直流に変換されて、上述の給電とは逆
の経路で架線へ回生される。
切換スイッチ11、11a、11bが図示のように切り
換わっており、20kV交流架線電圧は、パンタグラフ
1、及び交直流切換スイッチ11の交流側接点を通して
変圧器2に給電される。この給電電圧は、変圧器2によ
って降圧された後に交流スイッチ8を通してパルス幅変
調コンバータ4に印加される。この降圧電圧は、パルス
幅変調コンバータ4によって、直流区間走行時の給電電
圧と同じ1500Vの直流電圧に変換された後に直流結
合回路5へ供給され、パルス幅変調インバータ6に入力
される。パルス幅変調インバータ6は、直流区間走行時
の場合と同様に、直流を3相の可変電圧可変周波数交流
に変換し、誘導電動機7を可変速駆動する。また、回生
制動時に誘導電動機7が発生した3相交流の電気エネル
ギーは、パルス幅変調インバータ6の逆変換動作によっ
て、一旦、3相交流が直流に変換された後、再度、パル
ス幅変調コンバータ4の逆変換動作によって、直流が単
相交流に変換されて変圧器2の二次巻線に印加する、こ
の電圧を変圧器2によって昇圧させた後、一次側よりパ
ンタグラフ1を介して架線へ回生する。
や電流の制御内容を示す特性図である。交直流電気車に
要求される速度V対引張力TE特性を満足するために、
誘導電動機7の電圧EM及び電流IMを速度の上昇に従っ
て制御する。パルス幅変調インバータ6の入力電圧EFC
が一定であるので、パルス幅変調インバータ6の入力電
流Idが図5の如く変化する。この時、各々の関係は、
1式で示される。
効率ηIはパルス幅変調インバータ6の効率を示す。
の二次巻線電流IS及び電圧ESとの関係は、2式で示さ
れる。
す。
圧、即ちパルス幅変調コンバータ4の出力電圧EFCと変
圧器2の二次電圧ESはパルス幅変調コンバータ4の制
御可能条件より、3式の如く定まる。
係になる。従って、交直流電気車出力Pが同一である場
合、2式、及び3式から判るように、Id<ISの関係
が成立する。
制御方法は、以上のように、直流区間走行時及び交流区
間走行時共に、パルス幅変調インバータ入力電圧を同一
に設定しているので、パルス幅変調インバータ入力電流
が直流区間走行時と交流区間走行時で同一になり、交流
区間走行時におけるパルス幅変調コンバータ入力電流が
大きくなってしまう。このため、パルス幅変調コンバー
タを構成する制御整流素子の電流容量を大きくしたり、
変圧器2二次分割数を増加させて、パルス幅変調コンバ
ータ並列数を多くしてパルス幅変調コンバータ入力電流
の増大を図る必要があるという問題点があった。
るためになされたもので、パルス幅変調コンバータに電
流容量の小さな制御整流素子を使用できるようにした交
直流電気車の制御方法を得ることを目的としている。
1記載の交直流電気車の制御方法は、上記交直流電気車
の速度対引張力特性を、交流区間走行時と直流区間走行
時とで同一とし、しかも交流区間走行時に第1の変換器
から第2の変換器へ入力する直流電圧値を、直流区間走
行時に第2の変換器へ入力する直流電圧値より高くした
ものである。
気車の制御方法は、上記交直流電気 車の速度対電動機電
流特性を交流区間走行時と直流区間走行時とで同一と
し、交流区間走行時に第1の変換器から第2の変換器へ
入力する直流電流値対速度特性と、直流区間走行時に第
2の変換器へ入力する直流電流値対速度特性とを同一と
し、しかも交流区間走行時に第1の変換器から第2の変
換器へ入力する直流電圧値を、直流区間走行時に第2の
変換器へ入力する直流電圧値より高くしたものである。
気車の制御方法は、上記交直流電気車の速度対電動機電
流特性を、交流区間走行時と直流区間走行時とで同一と
し、一定加速域における速度対電動機電圧特性を交流区
間走行時と直流区間走行時とで同一とし、しかも交流区
間走行時に第1の変換器から第2の変換器へ入力する直
流電圧値を、直流区間走行時に第2の変換器へ入力する
直流電圧値より高くしたものである。
はこの発明に係る交直流電気車の制御方法の実施例を示
す特性図である。図において、直流区間走行時での各部
の電圧、及び電流特性は図5に示す従来例と同一であ
る。しかしながら、交流区間走行時においては、第1の
変換器としてのパルス幅変調コンバータ4の出力電圧、
即ち第2の変換器としてのパルス幅変調インバータ6の
入力電圧EFCを一点鎖線で示すように高く設定してあ
る。これにより、同一の車両性能、即ち速度V対引張力
TEを得るためのパルス幅変調インバータ6の入力電流
Idが小さくできる。この結果、変圧器2の二次電流I
Sも小さくなるので、パルス幅変調コンバータ4を構成
する制御整流素子の電流容量の低減を図れる。
でよい。但し、この発明を適用するに際して、直流区間
走行時と交流区間走行時とで制御内容を変えるために
は、パルス幅変調インバータ6、及びパルス幅変調コン
バータ4の制御装置内部の制御データを交直流信号を受
けて切り換える必要がある。即ち、一定加速域でのV/
f(電圧/周波数)パターンを変えることによって、誘
導電動機7の電流IM及びパルス幅変調インバータ6の
入力電流Idが低減する。
同一の場合について説明したが、パルス幅変調コンバー
タ4の制御整流素子の電流容量が大きくできれば、パル
ス幅変調インバータ6の入力電圧E FC を交流区間で直流
区間より高くすることで交流区間での車両性能を直流区
間のそれよりも大きくすることができる。図2は、この
発明の実施例2を示す特性図である。図に示すように、
一定加速域でのV/fパターンは直流区間、交流区間と
も同一として、V/f終端速度を直流区間に比べて交流
区間を高く設定するようにしたものである。すなわち、
誘導電動機7の電流I M を直流区間、交流区間とも同一
とし、一定加速域での誘導電動機7の電圧E M を直流区
間、交流区間とで同一とする。これにより、電圧E M の
最大値は交流区間で高くなり、引張力TEは増大する
が、パルス幅変調インバータ6の入力電流Idの最大値
は同一である。この実施例によれば、パルス幅変調イン
バータ6の入力電流の最大値は同一のままで、車両性能
を増大させることができる。
示すように、交流区間ではV/fパターンを大きくし
て、一定加速域の引張力TEを増大させたものである。
すなわち、誘導電動機7の電流I M およびパルス幅変調
インバータ6の入力電流Idを、直流区間、交流区間と
で同一とし、パルス幅変調インバータ6の入力電圧E FC
を交流区間で高くすることにより、誘導電動機7の電圧
E M は交流区間で高くなり、引張力TEも増大する。こ
の実施例によれば、パルス幅変調インバータ6の入力電
流Idを直流区間と同一のままで、車両性能を増大させ
ることができる。なお、上記各実施例では、交流区間で
使用する変換器としてGTOサイリスタ等の自己消弧素
子を用いたパルス幅変調コンバータ4の場合について説
明したが、一般のサイリスタを用いたサイリスタ位相制
御整流器であってもよく、上記各実施例と同様の効果を
奏する。
区間走行時にパルス幅変調コンバータからパルス幅変調
インバータへ入力する直流電圧値を、直流区間走行時に
パルス幅変調インバータへ入力する直流電圧値より高く
設定するようにしたので、パルス幅変調コンバータの出
力電流を低減することができ、電流容量の小さな制御整
流素子を使用することができる効果がある。また、パル
ス幅変調コンバータの出力電流を直流区間走行時のイン
バータ入力電流と同一にできる場合は、パルス幅変調イ
ンバータの入力電圧を高くした分、車両性能を増大する
ことができる効果がある。
1を示す特性図である。
2を示す特性図である。
3を示す特性図である。
路図である。
である。
バータ、5 直流結合回路、6 パルス幅変調インバー
タ、7 誘導電動機、8 交流スイッチ、9 直流スイ
ッチ、10 直流フィルタリアクトル、11 交直流切
換スイッチ。
Claims (3)
- 【請求項1】 交流区間を走行するときには、架線から
の交流入力を第1の変換器で直流に変換し、該第1の変
換器の出力を第2の変換器で所望の交流出力に変換して
車両駆動用電動機に給電することにより速度制御し、直
流区間を走行するときには、架線からの直流入力を上記
第2の変換器で所望の交流出力に変換して上記車両駆動
用電動機に給電することにより速度制御する交直流電気
車の制御方法において、上記交直流電気車の速度対引張
力特性を、交流区間走行時と直流区間走行時とで同一と
し、しかも交流区間走行時に第1の変換器から第2の変
換器へ入力する直流電圧値を、直流区間走行時に第2の
変換器へ入力する直流電圧値より高くしたことを特徴と
する交直流電気車の制御方法。 - 【請求項2】 交流区間を走行するときには、架線から
の交流入力を第1の変換器で直流に変換し、該第1の変
換器の出力を第2の変換器で所望の交流出力に変換して
車両駆動用電動機に給電することにより速度制御し、直
流区間を走行するときには、架線からの直流入力を上記
第2の変換器で所望の交流出力に変換して上記車両駆動
用電動機に給電することにより速度制御する交直流電気
車の制御方法において、上記交直流電気車の速度対電動
機電流特性を交流区間走行時と直流区間走行時とで同一
とし、交流区間走行時に第1の変換器から第2の変換器
へ入力する直流電流値対速度特性と、直流区間走行時に
第2の変換器へ入力する直流電流値対速度特性とを同一
とし、しかも交流区間走行時に第1の変換器から第2の
変換器へ入力する直流電圧値を、直流区間走行時に第2
の変換器へ入力する直流電圧値より高くしたことを特徴
とする交直流電気車の制御方法。 - 【請求項3】 交流区間を走行するときには、架線から
の交流入力を第1の変換器で直流に変換し、該第1の変
換器の出力を第2の変換器で所望の交流出力に変換して
車両駆動用電動機に給電することにより速度制御し、直
流区間を走行するときには、架線からの直流入力を上記
第2の変換器で所望の交流出力に変換して上記車両駆動
用電動機に給電することにより速度制御する交直流電気
車の制御方法において、上記交直流電気車の速度対電動
機電流特性を、交流区間走行時 と直流区間走行時とで同
一とし、一定加速域における速度対電動機電圧特性を交
流区間走行時と直流区間走行時とで同一とし、しかも交
流区間走行時に第1の変換器から第2の変換器へ入力す
る直流電圧値を、直流区間走行時に第2の変換器へ入力
する直流電圧値より高くしたことを特徴とする交直流電
気車の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17824692A JP2827715B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 交直流電気車の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17824692A JP2827715B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 交直流電気車の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0622409A JPH0622409A (ja) | 1994-01-28 |
JP2827715B2 true JP2827715B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=16045145
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17824692A Expired - Lifetime JP2827715B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 交直流電気車の制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2827715B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9868355B2 (en) | 2013-02-22 | 2018-01-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Propulsion control apparatus for railroad vehicle |
-
1992
- 1992-07-06 JP JP17824692A patent/JP2827715B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0622409A (ja) | 1994-01-28 |
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