JP3153655B2 - 電気車制御装置 - Google Patents
電気車制御装置Info
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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
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば交流車両用交
流電動機駆動システムに適用される電気車制御装置に関
するものである。
流電動機駆動システムに適用される電気車制御装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は例えば平成１年サイバネティクス
利用国内論文集４１０に開示されたＰＷＭコンバータ併
用ＶＶＶＦインバータ制御方式交流電動機駆動システム
を示す回路構成図である。図において、１は架線２から
交流の電源を入力するパンタグラフ、３は交流遮断器、
４は主変圧器、５ａ，５ｂは主変圧器４の２次側交流出
力を直流出力に変換するコンバータ装置、６はフィルタ
コンデンサ、７はフィルタコンデンサ６からの直流電力
を、可変電圧可変周波数の３相交流電力に変換して電気
車駆動用の主電動機８に供給するインバータ装置であ
る。
利用国内論文集４１０に開示されたＰＷＭコンバータ併
用ＶＶＶＦインバータ制御方式交流電動機駆動システム
を示す回路構成図である。図において、１は架線２から
交流の電源を入力するパンタグラフ、３は交流遮断器、
４は主変圧器、５ａ，５ｂは主変圧器４の２次側交流出
力を直流出力に変換するコンバータ装置、６はフィルタ
コンデンサ、７はフィルタコンデンサ６からの直流電力
を、可変電圧可変周波数の３相交流電力に変換して電気
車駆動用の主電動機８に供給するインバータ装置であ
る。
【０００３】９はフィルタコンデンサ６の電圧を検出す
る電圧検出器、１０は主電動機８の電流を検出する電流
検出器、１１は主電動機８に取り付けられた速度発電機
である。
る電圧検出器、１０は主電動機８の電流を検出する電流
検出器、１１は主電動機８に取り付けられた速度発電機
である。
【０００４】次に動作について説明する。交流高圧電力
は交流遮断器３を閉じることにより主変圧器４の１次側
に加えられ、その主変圧器４の２次出力はコンバータ装
置５ａ，５ｂで整流された後フィルタコンデンサ６を充
電する。そして、コンバータ装置５ａ，５ｂは直流出力
電圧一定の制御を行う。即ち、電圧検出器９で検出され
たフィルタコンデンサ６の電圧は、フィードバック定電
圧制御系１２で予め設定してある目標値との偏差がとら
れ、変調率の演算を行い（１３）、更に、ＰＷＭ変調回
路１４で制御パルスを作成、ゲートアンプ１５からコン
バータ装置５ａ，５ｂを構成するＧＴＯ素子にゲート信
号を送出して出力電圧一定の直流率制御を行う。
は交流遮断器３を閉じることにより主変圧器４の１次側
に加えられ、その主変圧器４の２次出力はコンバータ装
置５ａ，５ｂで整流された後フィルタコンデンサ６を充
電する。そして、コンバータ装置５ａ，５ｂは直流出力
電圧一定の制御を行う。即ち、電圧検出器９で検出され
たフィルタコンデンサ６の電圧は、フィードバック定電
圧制御系１２で予め設定してある目標値との偏差がとら
れ、変調率の演算を行い（１３）、更に、ＰＷＭ変調回
路１４で制御パルスを作成、ゲートアンプ１５からコン
バータ装置５ａ，５ｂを構成するＧＴＯ素子にゲート信
号を送出して出力電圧一定の直流率制御を行う。
【０００５】インバータ装置７はフィルタコンデンサ６
の直流電圧を入力電圧として可変電圧、可変周波数（Ｖ
ＶＶＦ）制御を行うことにより、主電動機８の回転数お
よび回転力を制御する。即ち、電流検出器１０の出力か
らモータ電流信号を演算（１６）し、また速度発電機１
１の出力からモータ周波数信号を演算（１７）するとと
もに、ノッチ指令に応じて演算（１８）された主電動機
電流指令値を目標値として、上記モータ電流がこの目標
値に合致するよう、変調率の演算（１９）、すべり周波
数の演算（２０）およびパルスモードの演算（２１）を
行い、インバータ装置のＰＷＭ変調波形を決定する（２
２）。ゲートアンプ２３はその変調波形に応じたゲート
信号をインバータ装置７を構成するＧＴＯ素子に送出
し、インバータ装置７は出力電圧、出力周波数の制御を
行う。
の直流電圧を入力電圧として可変電圧、可変周波数（Ｖ
ＶＶＦ）制御を行うことにより、主電動機８の回転数お
よび回転力を制御する。即ち、電流検出器１０の出力か
らモータ電流信号を演算（１６）し、また速度発電機１
１の出力からモータ周波数信号を演算（１７）するとと
もに、ノッチ指令に応じて演算（１８）された主電動機
電流指令値を目標値として、上記モータ電流がこの目標
値に合致するよう、変調率の演算（１９）、すべり周波
数の演算（２０）およびパルスモードの演算（２１）を
行い、インバータ装置のＰＷＭ変調波形を決定する（２
２）。ゲートアンプ２３はその変調波形に応じたゲート
信号をインバータ装置７を構成するＧＴＯ素子に送出
し、インバータ装置７は出力電圧、出力周波数の制御を
行う。
【０００６】ところで、交流電気鉄道の饋電回路を構成
する架線２の電圧は、饋電回路のインピーダンスによる
電圧降下や負荷変動が大きいこと等の要因でかなり大幅
に変動する。即ち、例えばいわゆる新幹線系では、公称
電圧２５ＫＶに対し最高３０ＫＶ、最低２２．５ＫＶの
範囲で変動する。従って、電気車の公称車両性能は上記
公称架線電圧２５ＫＶにおいて達成するものとし、ノッ
チ指令に対する主電動機電流指令値は公称架線電圧２５
ＫＶ時の車両性能で設定されている。また、コンバータ
装置５ａ，５ｂの入力パワーも上記２５ＫＶにおける値
で制限されているため、コンバータ装置入力電流が最大
許容電流を超えないよう、２５ＫＶ以上では主電動機電
流指令値を制限する制御を行う。
する架線２の電圧は、饋電回路のインピーダンスによる
電圧降下や負荷変動が大きいこと等の要因でかなり大幅
に変動する。即ち、例えばいわゆる新幹線系では、公称
電圧２５ＫＶに対し最高３０ＫＶ、最低２２．５ＫＶの
範囲で変動する。従って、電気車の公称車両性能は上記
公称架線電圧２５ＫＶにおいて達成するものとし、ノッ
チ指令に対する主電動機電流指令値は公称架線電圧２５
ＫＶ時の車両性能で設定されている。また、コンバータ
装置５ａ，５ｂの入力パワーも上記２５ＫＶにおける値
で制限されているため、コンバータ装置入力電流が最大
許容電流を超えないよう、２５ＫＶ以上では主電動機電
流指令値を制限する制御を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の電気車制御装置
は以上のように構成され、車両性能を公称架線電圧時の
条件で設定するため、架線電圧が公称架線電圧を越える
範囲では車輪踏面最大出力を一定値に制限する制御がな
される。この様子を示したのが、図４の実線に示す特性
で、更にこれを車両性能曲線（速度対車輪踏面引張力）
で表すと図５に示すようになる。従って、電源の条件が
良い場合、即ち、架線電圧が高い場合にも車両性能が、
一定の制限値内に抑えられ、より高速の車両性能は実現
し得ないという問題点があった。
は以上のように構成され、車両性能を公称架線電圧時の
条件で設定するため、架線電圧が公称架線電圧を越える
範囲では車輪踏面最大出力を一定値に制限する制御がな
される。この様子を示したのが、図４の実線に示す特性
で、更にこれを車両性能曲線（速度対車輪踏面引張力）
で表すと図５に示すようになる。従って、電源の条件が
良い場合、即ち、架線電圧が高い場合にも車両性能が、
一定の制限値内に抑えられ、より高速の車両性能は実現
し得ないという問題点があった。
【０００８】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、架線電圧が高い場合はこの条件
を有効に利用し車両性能の向上を追求せんとするもので
ある。
ためになされたもので、架線電圧が高い場合はこの条件
を有効に利用し車両性能の向上を追求せんとするもので
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る発明は、架線電圧が公称電圧を越えたとき、指令値制
限回路のリミットレベルを上記架線電圧に応じて増大さ
せるリミットレベル変更回路を備えたものである。
る発明は、架線電圧が公称電圧を越えたとき、指令値制
限回路のリミットレベルを上記架線電圧に応じて増大さ
せるリミットレベル変更回路を備えたものである。
【００１０】
【作用】この発明においては、架線電圧が公称電圧を越
えても主電動機の電流指令値を制限することなく増大さ
せるので、架線電圧の上昇に応じて車両性能が増大す
る。
えても主電動機の電流指令値を制限することなく増大さ
せるので、架線電圧の上昇に応じて車両性能が増大す
る。
【００１１】
【実施例】実施例１． 図１はこの発明の実施例１による電気車制御装置を示す
回路構成図である。図において、従来と同一部分には同
一符号を付して個々の説明は省略する。２４は架線電圧
を検出する電圧検出回路、２５は架線電圧が公称架線電
圧２５ＫＶを越えた場合、越えた電圧分に比例して主電
動機電流指令値の増加分を演算するリミットレベル変更
回路としての指令値増加分演算回路、２６は指令値演算
回路１８の出力と指令値増加分演算回路２５の出力とを
加算する加算器である。
回路構成図である。図において、従来と同一部分には同
一符号を付して個々の説明は省略する。２４は架線電圧
を検出する電圧検出回路、２５は架線電圧が公称架線電
圧２５ＫＶを越えた場合、越えた電圧分に比例して主電
動機電流指令値の増加分を演算するリミットレベル変更
回路としての指令値増加分演算回路、２６は指令値演算
回路１８の出力と指令値増加分演算回路２５の出力とを
加算する加算器である。
【００１２】次に動作について説明する。従来と同様、
コンバータ装置５ａ，５ｂは直流出力電圧一定の制御を
行う。また、インバータ装置７はフィルタコンデンサ６
の直流電圧を入力電圧として可変電圧、可変周波数（Ｖ
ＶＶＦ）制御を行うことにより、主電動機８の回転数お
よび回転力を制御する。即ち、電流検出器１０の出力か
らモータ電流信号を演算（１６）し、また速度発電機１
１の出力からモータ周波数信号を演算（１７）するとと
もに、ノッチ指令に応じて演算（１８）された主電動機
電流指令値を目標値として、上記モータ電流がこの目標
値に合致するよう、変調率の演算（１９）、すべり周波
数の演算（２０）およびパルスモードの演算（２１）を
行い、インバータ装置のＰＷＭ変調波形を決定する（２
２）。
コンバータ装置５ａ，５ｂは直流出力電圧一定の制御を
行う。また、インバータ装置７はフィルタコンデンサ６
の直流電圧を入力電圧として可変電圧、可変周波数（Ｖ
ＶＶＦ）制御を行うことにより、主電動機８の回転数お
よび回転力を制御する。即ち、電流検出器１０の出力か
らモータ電流信号を演算（１６）し、また速度発電機１
１の出力からモータ周波数信号を演算（１７）するとと
もに、ノッチ指令に応じて演算（１８）された主電動機
電流指令値を目標値として、上記モータ電流がこの目標
値に合致するよう、変調率の演算（１９）、すべり周波
数の演算（２０）およびパルスモードの演算（２１）を
行い、インバータ装置のＰＷＭ変調波形を決定する（２
２）。
【００１３】但し、この発明の図１の実施例１では、電
圧検出回路２４により架線電圧を連続的に検出し、指令
値増加分演算回路２５は架線電圧の検出値が公称電圧２
５ＫＶを越えるとそれを検知し、その電圧の上昇に比例
して主電動機電流指令値の増加分を演算する。従って、
この架線電圧が高い範囲においては、指令値演算回路１
８からの出力に指令値増加分演算回路２５からの出力が
加算された値が最終の主電動機電流指令値として後段の
制御回路に送出される。この結果、図４の点線に示すよ
うに、車輪踏面最大出力を架線電圧に比例して増加させ
る制御を行う。これを車両性能曲線（速度対車輪踏面引
張力）で表すと図２に示すようになる。即ち、架線電圧
が高い場合は、この条件を有効に利用し車両性能の向上
を図ることが可能となる。
圧検出回路２４により架線電圧を連続的に検出し、指令
値増加分演算回路２５は架線電圧の検出値が公称電圧２
５ＫＶを越えるとそれを検知し、その電圧の上昇に比例
して主電動機電流指令値の増加分を演算する。従って、
この架線電圧が高い範囲においては、指令値演算回路１
８からの出力に指令値増加分演算回路２５からの出力が
加算された値が最終の主電動機電流指令値として後段の
制御回路に送出される。この結果、図４の点線に示すよ
うに、車輪踏面最大出力を架線電圧に比例して増加させ
る制御を行う。これを車両性能曲線（速度対車輪踏面引
張力）で表すと図２に示すようになる。即ち、架線電圧
が高い場合は、この条件を有効に利用し車両性能の向上
を図ることが可能となる。
【００１４】実施例２． なお、上記実施例１では、電圧検出回路２４を主変圧器
４の１次側に設けた場合について説明したが、主変圧器
４の２次側に設けるようにしてもよい。また、主回路構
成として、主変圧器４の２次側を２分割し２相コンバー
タの方式としたが、更に相数を増やした方式のもの、あ
るいは単相としてもよい。
４の１次側に設けた場合について説明したが、主変圧器
４の２次側に設けるようにしてもよい。また、主回路構
成として、主変圧器４の２次側を２分割し２相コンバー
タの方式としたが、更に相数を増やした方式のもの、あ
るいは単相としてもよい。
【００１５】実施例３． また、上記実施例では架線２の交流電源をコンバータ装
置５そしてインバータ装置７を経て主電動機８へ供給す
る方式のものについて説明したが、この発明は、この方
式に限定されるものではなく、例えば、公称値に対して
上下に電圧が変動する直流電源を架線から入力しチョッ
パ装置で電圧を制御して主電動機に供給する方式の電気
車制御装置にも同様に適用することができ同等の効果を
奏する。
置５そしてインバータ装置７を経て主電動機８へ供給す
る方式のものについて説明したが、この発明は、この方
式に限定されるものではなく、例えば、公称値に対して
上下に電圧が変動する直流電源を架線から入力しチョッ
パ装置で電圧を制御して主電動機に供給する方式の電気
車制御装置にも同様に適用することができ同等の効果を
奏する。
【００１６】
【発明の効果】この発明は、以上のように、架線電圧が
公称電圧を越えても主電動機の電流指令値を制限するこ
となく増大させるようにしたので、架線電圧の上昇に応
じて車両性能が増大する。
公称電圧を越えても主電動機の電流指令値を制限するこ
となく増大させるようにしたので、架線電圧の上昇に応
じて車両性能が増大する。
【図１】 この発明の実施例１による電気車制御装置を
示す回路構成図である。
示す回路構成図である。
【図２】 図１の電気車の車両性能曲線を示す特性図で
ある。
ある。
【図３】 従来の電気車制御装置を示す回路構成図であ
る。
る。
【図４】 架線電圧と車輪踏面最大出力との関係を示す
特性図である。
特性図である。
【図５】 従来の電気車の車両性能曲線を示す特性図で
ある。
ある。
２ 架線、８ 主電動機、１８ 指令値演算回路、２４
電圧検出回路、 ２５ 指令値増加分演算回路、２６ 加算器。
電圧検出回路、 ２５ 指令値増加分演算回路、２６ 加算器。
Claims (1)
- 【請求項１】 架線電圧を検出する電圧検出回路、ノッ
チ指令に応じて主電動機の電流指令を演算する指令値演
算回路、および上記架線電圧が電気車の公称車両性能を
決める基準である公称電圧を越えたとき、上記指令値演
算回路の出力を所定のリミットレベルに制限する指令値
制限回路を備えた電気車制御装置において、 上記架線電圧が上記公称電圧を越えたとき、上記指令値
制限回路のリミットレベルを上記架線電圧に応じて増大
させるリミットレベル変更回路を備えたことを特徴とす
る電気車制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31986792A JP3153655B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 電気車制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31986792A JP3153655B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 電気車制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06169503A JPH06169503A (ja) | 1994-06-14 |
| JP3153655B2 true JP3153655B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=18115124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31986792A Expired - Fee Related JP3153655B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 電気車制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3153655B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018121461A (ja) | 2017-01-26 | 2018-08-02 | Ntn株式会社 | 電動式直動アクチュエータおよび電動ブレーキ装置 |
-
1992
- 1992-11-30 JP JP31986792A patent/JP3153655B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06169503A (ja) | 1994-06-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |