JP2829117B2 - 電気車用インバータ制御装置 - Google Patents
電気車用インバータ制御装置Info
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- JP2829117B2 JP2829117B2 JP28632990A JP28632990A JP2829117B2 JP 2829117 B2 JP2829117 B2 JP 2829117B2 JP 28632990 A JP28632990 A JP 28632990A JP 28632990 A JP28632990 A JP 28632990A JP 2829117 B2 JP2829117 B2 JP 2829117B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、インバータを介して交流モータに対する電
流制御を行う電気車用インバータ制御装置に関するもの
である。
流制御を行う電気車用インバータ制御装置に関するもの
である。
（従来の技術） 第３図は従来の電気車制御装置の主回路を示す回路図
である。この図において、パンタグラフ１により集電さ
れた交流電圧は、トランス２を介して２台のコンバータ
4A,4Bに供給される。なお、３は電気車の車輪である。
である。この図において、パンタグラフ１により集電さ
れた交流電圧は、トランス２を介して２台のコンバータ
4A,4Bに供給される。なお、３は電気車の車輪である。
コンバータ4A,4Bに入力された交流電圧は直流電圧に
変換され、フィルタコンデンサ５により平滑された後イ
ンバータ６に出力される。フィルタコンデンサ５の両端
には抵抗７を介して計器用変圧器（DCPT）８が接続され
ており、両端電圧VDが検出されるようになっている。
変換され、フィルタコンデンサ５により平滑された後イ
ンバータ６に出力される。フィルタコンデンサ５の両端
には抵抗７を介して計器用変圧器（DCPT）８が接続され
ており、両端電圧VDが検出されるようになっている。
そして、インバータ６に入力された直流電圧は交流電
圧に変換され、交流モータ（誘導電動機）９に出力され
る交流電力が可変電圧可変周波数制御されるようになっ
ている。
圧に変換され、交流モータ（誘導電動機）９に出力され
る交流電力が可変電圧可変周波数制御されるようになっ
ている。
ところで、コンバータ4A,4BはGTOサイリスタ等の電力
用半導体素子を用いた電圧形PWMコンバータであるが、
このタイプのコンバータは、架線の電圧に関係なく、常
にフィルタコンデンサ７の両端電圧VDを一定に保つ作用
がある。これは、負荷であるインバータ６に対する電力
供給を安定に行えることを意味するが、反面、架線電圧
が定格値を下回った場合であっても、このタイプのコン
バータは必要とされる電力を供給し、定格遮断電流以上
の交流電流を供給することになる。そのため、過電流保
護動作により、コンバータ4A,4Bの運転が停止されるお
それがある。
用半導体素子を用いた電圧形PWMコンバータであるが、
このタイプのコンバータは、架線の電圧に関係なく、常
にフィルタコンデンサ７の両端電圧VDを一定に保つ作用
がある。これは、負荷であるインバータ６に対する電力
供給を安定に行えることを意味するが、反面、架線電圧
が定格値を下回った場合であっても、このタイプのコン
バータは必要とされる電力を供給し、定格遮断電流以上
の交流電流を供給することになる。そのため、過電流保
護動作により、コンバータ4A,4Bの運転が停止されるお
それがある。
このような不具合を避けるためには、架線電圧が低い
場合に、負荷であるインバータ６が消費する電力を制限
する必要がある。そこで、従来は、電力を制限するため
に３次電圧VSを用いるようにし、この３次電圧が定格電
圧以下になったことで、インバータ６のモータ電流指令
信号を下げる制御を行なっていた。
場合に、負荷であるインバータ６が消費する電力を制限
する必要がある。そこで、従来は、電力を制限するため
に３次電圧VSを用いるようにし、この３次電圧が定格電
圧以下になったことで、インバータ６のモータ電流指令
信号を下げる制御を行なっていた。
第４図は、このような制御を行う従来のインバータ制
御装置の構成を示すブロック図である。この図におい
て、まず、３図電圧VSの信号は、絶対値回路10によりそ
の絶対値がとられ、１次遅れ回路11で平滑された電圧信
号VSMが除算器12に送られる。そして、除算器12は、こ
の電圧SMと定格電圧SOとの比をとり、その信号をリミッ
タ13に出力する。リミッタ13は除算器12からの信号の値
を最大値１以下に制限し、パワー制限係数信号KKを乗算
器14に出力する。乗算器14には、電気車速度とノッチ位
置により決まるモータ電流指令信号▲Ｉ＊ MO▼が入力さ
れているが、乗算器14はこのモータ電流指令信号▲Ｉ＊
MO▼にパワー制限係数KKを掛けて最終的なモータ電流指
令信号▲Ｉ＊ Ｍ▼をインバータ６に出力する。
御装置の構成を示すブロック図である。この図におい
て、まず、３図電圧VSの信号は、絶対値回路10によりそ
の絶対値がとられ、１次遅れ回路11で平滑された電圧信
号VSMが除算器12に送られる。そして、除算器12は、こ
の電圧SMと定格電圧SOとの比をとり、その信号をリミッ
タ13に出力する。リミッタ13は除算器12からの信号の値
を最大値１以下に制限し、パワー制限係数信号KKを乗算
器14に出力する。乗算器14には、電気車速度とノッチ位
置により決まるモータ電流指令信号▲Ｉ＊ MO▼が入力さ
れているが、乗算器14はこのモータ電流指令信号▲Ｉ＊
MO▼にパワー制限係数KKを掛けて最終的なモータ電流指
令信号▲Ｉ＊ Ｍ▼をインバータ６に出力する。
インバータ６は、このモータ電流指令信号▲Ｉ＊ Ｍ▼
に基いて交流モータ９への出力電流を制御し、架線電圧
が低い場合には消費する電力を一定以下に制限してい
た。
に基いて交流モータ９への出力電流を制御し、架線電圧
が低い場合には消費する電力を一定以下に制限してい
た。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の制御において用いられる３次電
圧VSは、その負荷（補機等）の大小によるレギュレーシ
ョンにより、必ずしも架線電圧とは正確に対応しないも
のである。したがって、このような３次電圧VSに基いて
演算されたモータ電流指令信号▲Ｉ＊ Ｍ▼により、イン
バータ６の電力を制限する制御を行なったとしても、そ
の制御は充分な信頼性を有するものではなかった。
圧VSは、その負荷（補機等）の大小によるレギュレーシ
ョンにより、必ずしも架線電圧とは正確に対応しないも
のである。したがって、このような３次電圧VSに基いて
演算されたモータ電流指令信号▲Ｉ＊ Ｍ▼により、イン
バータ６の電力を制限する制御を行なったとしても、そ
の制御は充分な信頼性を有するものではなかった。
また、架線電圧を正確に検出するために、トランス２
の２次側に特別高圧用の計器用変圧器（PT）を設ける方
策も考えられる。しかし、このような計器用変圧器は重
量及び容積がともに著しく大きくなってしまうため、車
両に設置するには不利になるという問題があった。
の２次側に特別高圧用の計器用変圧器（PT）を設ける方
策も考えられる。しかし、このような計器用変圧器は重
量及び容積がともに著しく大きくなってしまうため、車
両に設置するには不利になるという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、架線
電圧の変化が大きくなってインバータの消費する電力を
適正量に調整する場合に、重量及び容積の増加を伴うこ
となく、信頼性の高い制御を行うことが可能な電気車用
インバータ制御装置を提供することを目的とするもので
ある。
電圧の変化が大きくなってインバータの消費する電力を
適正量に調整する場合に、重量及び容積の増加を伴うこ
となく、信頼性の高い制御を行うことが可能な電気車用
インバータ制御装置を提供することを目的とするもので
ある。
（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するための手段として、架線
から変圧器を介して供給される交流電力をコンバータに
より直流電力に変換し、この直流電力をインバータによ
り交流電力に変換して交流モータに出力する際に、この
交流モータに対する電流制御を行う電気車用インバータ
制御装置において、前記コンバータに供給される交流電
流を検出する交流電流検出手段と、前記交流電流検出手
段による検出信号が、第１の基準レベル以上となったと
きに減少信号を出力し、第２の基準レベル以下となった
ときに増加信号を出力する加減信号出力手段と、前記加
減信号出力手段からの減少信号又は増加信号に基いて、
前記インバータに対するモータ電流指令信号を、所定の
減少率又は増加率にしたがって減少又は増加させるモー
タ電流指令信号加減手段と、を備えた構成としたもので
ある。
から変圧器を介して供給される交流電力をコンバータに
より直流電力に変換し、この直流電力をインバータによ
り交流電力に変換して交流モータに出力する際に、この
交流モータに対する電流制御を行う電気車用インバータ
制御装置において、前記コンバータに供給される交流電
流を検出する交流電流検出手段と、前記交流電流検出手
段による検出信号が、第１の基準レベル以上となったと
きに減少信号を出力し、第２の基準レベル以下となった
ときに増加信号を出力する加減信号出力手段と、前記加
減信号出力手段からの減少信号又は増加信号に基いて、
前記インバータに対するモータ電流指令信号を、所定の
減少率又は増加率にしたがって減少又は増加させるモー
タ電流指令信号加減手段と、を備えた構成としたもので
ある。
（作 用） 上記構成において、コンバータに供給される交流電流
は変圧器の２次側電流であるが、これは架線電圧にほぼ
対応するものである。交流電流検出手段は、この２次側
電流を検出する。
は変圧器の２次側電流であるが、これは架線電圧にほぼ
対応するものである。交流電流検出手段は、この２次側
電流を検出する。
加減信号出力手段は、この２次側電流の検出値が第１
の基準レベル以上となったときに減少信号を出力し、第
２の基準レベル以下となったときに増加信号を出力す
る。
の基準レベル以上となったときに減少信号を出力し、第
２の基準レベル以下となったときに増加信号を出力す
る。
そして、モータ電流指令信号加減手段は、これらの減
少信号又は増加信号に基き、所定の減少率又は増加率に
従って、モータ電流指令信号を加減させる。
少信号又は増加信号に基き、所定の減少率又は増加率に
従って、モータ電流指令信号を加減させる。
このように、架線電圧に対応する度合いがより良好な
変圧器の２次側電流すなわちコンバータへの供給電流の
検出に基いて、モータ電流指令信号を制御しているの
で、電力調整に関する制御が信頼性の高いものとなる。
変圧器の２次側電流すなわちコンバータへの供給電流の
検出に基いて、モータ電流指令信号を制御しているの
で、電力調整に関する制御が信頼性の高いものとなる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図及び第２図に基き説明
する。第１図において、絶対値回路16A、16Bは、それぞ
れ電流検出信号IS1,IS2を入力する。この電流検出信号I
S1,IS2は、第３図におけるコンバータ4A,4Bの入力側す
なわちトランス２の２次側に設けられた交流電流検出手
段としての変流器15A,15Bにより検出されたものであ
る。
する。第１図において、絶対値回路16A、16Bは、それぞ
れ電流検出信号IS1,IS2を入力する。この電流検出信号I
S1,IS2は、第３図におけるコンバータ4A,4Bの入力側す
なわちトランス２の２次側に設けられた交流電流検出手
段としての変流器15A,15Bにより検出されたものであ
る。
絶対値回路16A,16Bはこれら電流検出信号IS1,IS2の各
絶対値をとり且つ増幅した信号を最大値選択回路17に出
力する。最大値選択回路17は、これらの信号のうち大き
な方の信号を選択し、これを平滑回路18に出力する。平
滑回路18は、この信号を入力し、IS1,IS2のうちいずれ
かの２次側電流の平均値に相当する信号ISMを、コンパ
レータ19A,19Bから成る加減信号出力手段19に出力す
る。
絶対値をとり且つ増幅した信号を最大値選択回路17に出
力する。最大値選択回路17は、これらの信号のうち大き
な方の信号を選択し、これを平滑回路18に出力する。平
滑回路18は、この信号を入力し、IS1,IS2のうちいずれ
かの２次側電流の平均値に相当する信号ISMを、コンパ
レータ19A,19Bから成る加減信号出力手段19に出力す
る。
コンパレータ19Aは、信号ISMの値が予め設定してある
第１の基準値Ａを超えた場合には、Ｈ信号をモータ電流
指令信号加減器20のDN端子に出力する。一方、コンパレ
ータ19Bは、信号ISMの値が予め設定してある第２の基準
値Ｂ（Ｂ＜Ａ）を超えた場合に、Ｈ信号をモータ電流指
令信号加減器20のUP端子に出力する。
第１の基準値Ａを超えた場合には、Ｈ信号をモータ電流
指令信号加減器20のDN端子に出力する。一方、コンパレ
ータ19Bは、信号ISMの値が予め設定してある第２の基準
値Ｂ（Ｂ＜Ａ）を超えた場合に、Ｈ信号をモータ電流指
令信号加減器20のUP端子に出力する。
モータ電流指令信号加減器20のＵ（上限）端子には電
力制限なしの場合のモータ電流指令信号▲Ｉ＊ MO▼が入
力されており、またＬ（加減）端子にはゼロＡ（アンペ
ア）の指令信号が入力されている。したがって、モータ
電流指令信号加減器20のＹ端子から出力されるモータ電
流指令信号▲Ｉ＊ Ｍ▼の値は▲Ｉ＊ MO▼以上になること
はなく、また、ゼロＡ以下になることはない。
力制限なしの場合のモータ電流指令信号▲Ｉ＊ MO▼が入
力されており、またＬ（加減）端子にはゼロＡ（アンペ
ア）の指令信号が入力されている。したがって、モータ
電流指令信号加減器20のＹ端子から出力されるモータ電
流指令信号▲Ｉ＊ Ｍ▼の値は▲Ｉ＊ MO▼以上になること
はなく、また、ゼロＡ以下になることはない。
いま、モータ電流指令信号加減器20のDN端子に、コン
パレータ19AからのＨ信号が入力されると、出力Ｙは Ｙ＝YOLD−Ｄ となる。ここで、YOLDは１サンプル前のＹの値であり、
Ｄは１サンプルあたりの減少分である。
パレータ19AからのＨ信号が入力されると、出力Ｙは Ｙ＝YOLD−Ｄ となる。ここで、YOLDは１サンプル前のＹの値であり、
Ｄは１サンプルあたりの減少分である。
同様に、モータ電流指令信号加減器20のUP端子に、コ
ンパレータ19BからのＨ信号が入力されると、出力Ｙ
は、 Ｙ＝YOLD＋Ｃ となる。ここで、Ｃは１サンプルあたりの増加分であ
る。
ンパレータ19BからのＨ信号が入力されると、出力Ｙ
は、 Ｙ＝YOLD＋Ｃ となる。ここで、Ｃは１サンプルあたりの増加分であ
る。
そして、出力Ｙの値が上限値Ｕと加減値Ｌとの間に入
るように、Ｙ＞ＵのときはＹ＝Ｕとし、Ｙ＜Ｌのときは
Ｙ＝Ｌとする。
るように、Ｙ＞ＵのときはＹ＝Ｕとし、Ｙ＜Ｌのときは
Ｙ＝Ｌとする。
このような、モータ電流指令信号加減器20のアルゴリ
ズムをまとめると次のようになる。
ズムをまとめると次のようになる。
上述した第１図のインバータ制御装置では、架線電圧
の変化を正確に反映する、トランス２の２次側電流IS1,
IS2の検出に基いて、モータ電流指令信号▲Ｉ＊ MO▼を
適確に加減して、最終的なモータ電流指令信号▲Ｉ＊ Ｍ
▼をインバータ６に出力している。したがって、従来装
置のごとく、３次負荷の大小によるトランスのレギュレ
ーションに影響されず、また、特高用PTなどの設置に伴
う重量及び容積の増大をもたらすことなく、信頼性の高
い電力調整を行うことができる。
の変化を正確に反映する、トランス２の２次側電流IS1,
IS2の検出に基いて、モータ電流指令信号▲Ｉ＊ MO▼を
適確に加減して、最終的なモータ電流指令信号▲Ｉ＊ Ｍ
▼をインバータ６に出力している。したがって、従来装
置のごとく、３次負荷の大小によるトランスのレギュレ
ーションに影響されず、また、特高用PTなどの設置に伴
う重量及び容積の増大をもたらすことなく、信頼性の高
い電力調整を行うことができる。
第２図は本発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。この実施例では、モータ電流指令信号▲Ｉ＊ MO▼と
最終的なモータ電流指令信号▲Ｉ＊ Ｍ▼との偏差をと
り、これにゲインＫを掛けた値Ｘをコンパレータ19Bに
入力させるようにしている。そして、コンパレータ19B
は、平滑回路18からの信号ISMの値が ISM＜Ｂ−Ｘ となったときに、モータ電流指令信号加減器20のUP端子
にＨ信号を出力するようにしている。
る。この実施例では、モータ電流指令信号▲Ｉ＊ MO▼と
最終的なモータ電流指令信号▲Ｉ＊ Ｍ▼との偏差をと
り、これにゲインＫを掛けた値Ｘをコンパレータ19Bに
入力させるようにしている。そして、コンパレータ19B
は、平滑回路18からの信号ISMの値が ISM＜Ｂ−Ｘ となったときに、モータ電流指令信号加減器20のUP端子
にＨ信号を出力するようにしている。
このような構成によれば、架線電圧が低下して電力制
限を行う場合に、第１図のものよりもより大きく絞り込
んだモータ電流指令信号▲Ｉ＊ Ｍ▼を得ることができ、
効果的な電力制限を行うことができる。
限を行う場合に、第１図のものよりもより大きく絞り込
んだモータ電流指令信号▲Ｉ＊ Ｍ▼を得ることができ、
効果的な電力制限を行うことができる。
なお、上記した実施例では、変圧器２の２次側には２
台のコンバータ4A,4Bが設けられた構成となっている
が、本発明はコンバータの台数に関係なく適用可能なも
のである。
台のコンバータ4A,4Bが設けられた構成となっている
が、本発明はコンバータの台数に関係なく適用可能なも
のである。
以上のように、本発明によれば、変圧器の二次側の電
流検出に基いて、インバータのモータ電流指令値を加減
する構成としたので、架線電圧の変化が大きくなってイ
ンバータの消費する電力を適正量に調整する場合に、重
量及び容積の増加を伴うことなく、信頼性の高い制御を
行うことが可能になる。
流検出に基いて、インバータのモータ電流指令値を加減
する構成としたので、架線電圧の変化が大きくなってイ
ンバータの消費する電力を適正量に調整する場合に、重
量及び容積の増加を伴うことなく、信頼性の高い制御を
行うことが可能になる。
第１図は本発明の実施例の構成を示すブロック図、第２
図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図、第３
図は従来の電気車制御装置の主回路を示す回路図、第４
図は従来のインバータ制御装置の構成を示すブロック図
である。 ２……トランス、4A,4B……コンバータ、６……インバ
ータ、９……交流モータ（誘導電動機）、15A,15B……
交流電流検出手段（変流器）、19……加減信号出力手
段、20……モータ電流指令信号加減手段。
図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図、第３
図は従来の電気車制御装置の主回路を示す回路図、第４
図は従来のインバータ制御装置の構成を示すブロック図
である。 ２……トランス、4A,4B……コンバータ、６……インバ
ータ、９……交流モータ（誘導電動機）、15A,15B……
交流電流検出手段（変流器）、19……加減信号出力手
段、20……モータ電流指令信号加減手段。
Claims (2)
- 【請求項１】架線から変圧器を介して供給される交流電
力をコンバータにより直流電力に変換し、この直流電力
をインバータにより交流電力に変換して交流モータに出
力する際に、この交流モータに対する電流制御を行う電
気車用インバータ制御装置において、 前記コンバータに供給される交流電流を検出する交流電
流検出手段と、 前記交流電流検出手段による検出信号が、第１の基準レ
ベル以上となったときに減少信号を出力し、第２の基準
レベル以下となったときに増加信号を出力する加減信号
出力手段と、 前記加減信号出力手段からの減少信号又は増加信号に基
づいて、前記インバータに対するモータ電流指令信号
を、所定の減少率又は増加率にしたがって減少又は増加
させるモータ電流指令信号加減手段と、 を備えたことを特徴とする電気車用インバータ制御装
置。 - 【請求項２】架線から変圧器を介して供給される交流電
力をコンバータにより直流電力に変換し、この直流電力
をインバータにより交流電力に変換して交流モータに出
力する際に、この交流モータに対する電流制御を行う電
気車用インバータ制御装置において、 前記コンバータに供給される交流電流を検出する交流電
流検出手段と、 前記交流電流検出手段による検出信号が、第１の基準レ
ベル以上となったときに減少信号を出力し、第２の基準
レベル以下となったときに増加信号を出力する加減信号
出力手段と、 前記加減信号出力手段からの減少信号又は増加信号に基
づいて、前記インバータに対するモータ電流指令信号
を、所定の減少率又は増加率にしたがって減少又は増加
させるモータ電流指令信号加減手段と、 前記モータ電流指令信号に対する前記モータ電流指令信
号加減手段の出力信号の偏差にしたがって、前記第２の
基準レベルを引き下げる手段と、 を備えたことを特徴とする電気車用インバータ制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28632990A JP2829117B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 電気車用インバータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28632990A JP2829117B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 電気車用インバータ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04161004A JPH04161004A (ja) | 1992-06-04 |
| JP2829117B2 true JP2829117B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=17702981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28632990A Expired - Lifetime JP2829117B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 電気車用インバータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2829117B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5957331B2 (ja) * | 2012-08-01 | 2016-07-27 | 株式会社東芝 | 電気車制御装置及び電気車 |
| JP5959363B2 (ja) * | 2012-08-03 | 2016-08-02 | 株式会社東芝 | 電気車制御装置、運転支援装置及び電気車 |
-
1990
- 1990-10-24 JP JP28632990A patent/JP2829117B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04161004A (ja) | 1992-06-04 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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