JP4059725B2 - 電気車制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気車制御装置に関するもので、低速、低トルクの電気車起動特性を改善するものである。
【0002】
【従来の技術】
図2は、一従来例を示すブロック図であり、1は指令演算器、2は電流制御器、3はPWMインバータ、4は電流検出器、5は誘導機、6は加算器、7は積分器、8は座標変換器、9は速度演算器、10は磁束演算器である。以下、図2に従い動作を説明する。
【0003】
指令演算器1は、磁束指令Φ*とトルク指令τ*を入力し、
ID*=Φ*/M (1)
IQ*=L2/M・τ*/Φ* (2)
ωs*=R2/L2・IQ*/ID* (3)
から磁束分電流指令ID*、トルク分電流指令IQ*、すべり指令ωs*を出力する。ここで、R2は誘導機5の二次抵抗、L2は二次自己インダクタンス、Mは相互インダクタンスである。
【0004】
電流制御器2は、磁束分電流指令ID*、トルク分電流指令IQ*と、後出の磁束分電流IDとトルク分電流IQを入力し、IDがID*に、IQがIQ*に追従するような電圧指令v*を出力する。PWMインバータ3は、電圧指令v*を増幅し、誘導機5に電力を供給する。
【0005】
電流検出器4は、誘導機電流iを検出する。磁束演算器10は、誘導機電流iと電圧指令v*から、式(4)にて二次磁束Φ2を演算する。
ここで、R1は誘導機5の一次抵抗、L1は一次自己インダクタンス、VdはPWMインバータ3に起因するデッドタイム補正量である。
【0006】
速度演算器9は、誘導機電流iと二次磁束Φ2=Φ2a+j・Φ2bから、
にて、演算速度ωmを演算する。
【0007】
加算器6は、演算速度ωmとすべり指令ωs*を加算して、周波数指令ω1*を出力する。積分器7は、周波数指令ω1*を積分し、磁束位相角θdを出力する。
【0008】
座標変換器8は、誘導器電流iを3相2相変換後、磁束位相角θdで回転する軸へ回転座標変換し、磁束分電流ID、トルク分電流IQを出力する。磁束分電流ID、トルク分電流IQは、前出の電流制御器2へ入力される。
【0009】
以上の構成とすることにより、誘導機電流を直交する磁束分電流ID、トルク分電流IQに分解でき、誘導機5の磁束とトルクを独立に、高速に制御することができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
誘導機5のR1やPWMインバータ3の素子に起因するVd誤差の影響により、式(4)による二次磁束Φ2に誤差が現れる。R1誤差は、誘導機5の温度変化の影響で現れる。Vd誤差は、PWMインバータ3の素子のターンオフ時間やターンオン時間がコレクタ電流により変わることにより現れる。通常、コレクタ電流がある程度流れているときのターンオフ時間やターンオン時間を式(4)に用いるので、コレクタ電流0付近でVd誤差が出て、二次磁束Φ2に誤差が現れる。ここで、コレクタ電流は、誘導機電流iと同じと考えて良い。
R1やVd誤差の影響は、誘導機5の逆起電力が小さい極低域の周波数指令ω1*で受け易い。さらに、極低域の周波数指令ω1*であれば、誘導機電流iが0付近に滞在する時間が長くなり、Vd誤差が現れやすい。二次磁束Φ2に誤差が現れると、演算速度ωmに誤差が現れる。
【0011】
トルク指令τ*が低く、すべり指令ωs*が小さいとき、周波数指令ω1*が0に停滞する現象が現れることがある。誘導機5の起動時、周波数指令ω1*が低く、R1やVd誤差の影響が多大となり、演算速度ωmに誤差が出る。このときの演算速度ωmの誤差が周波数指令ω1*を低くする方向に現れると、周波数指令ω1*を大きくすることができず、最悪の場合、周波数指令ω1*が0となる。周波数指令ω1*が0になると、誘導機5に直流電流が流れ、誘導機5が加速できない。さらに、誘導機5が加速しないので、周波数指令ω1*が大きくならず、周波数指令ω1*が0に停滞することもあり得る。
【0012】
電気車においては、1ノッチのトルク指令が低く、R1の温度変動も激しいので、周波数指令ω1*が0に停滞する現象も起き易いと思われる。このとき、電気車は加速しない。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために以下の手段を施す。
周波数指令ω1*と誘導機電流iを入力し速度補正量dωを出力する速度補正量演算器11、演算速度ωmと速度補正量dωを入力し補正速度ωm1を出力する速度補正加算器12を新たに追加し、演算速度ωmの代わりに補正速度ωm1を加算器6に入力する。
【0014】
以上の手段を施すことにより、周波数指令ω1*が速度補正量dω分高くなるため、周波数指令ω1*が0より高くでき、誘導機5にトルクが発生して、誘導機5が加速できる。誘導機5が加速すれば、周波数指令ω1*が高くなっていき、R1やVd誤差の影響を受け難くなる。すると、演算速度ωmの誤差も小さくなり、周波数指令ω1*が0に停滞する現象は出なくなる。
電気車が、1ノッチでも加速することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
ここでは、従来技術に対して追加変更した点のみを説明する。
図1は、本発明の一実施例を示すブロック図であり、11は速度補正量演算器、12は速度補正加算器である。
【0016】
速度補正量演算器11は、誘導機電流iと周波数指令ω1*を入力し、速度補正量dωを出力する。速度補正量演算器11では、周波数指令ω1*が低く、誘導機電流iが0付近のとき、速度補正量dωに0以外の値を出す。正転加速ならばdω>0、逆転加速ならばdω<0の一定値とする。周波数指令ω1*が高いか、誘導機電流iが0付近でないとき、dω=0とする。
【0017】
速度補正加算器12は、演算速度ωmと速度補正量dωを加えて、補正速度ωm1を出力する。速度補正加算器12が出力した補正速度ωm1は、演算速度ωmの代わりに加算器6に入力される。
【0018】
以上の構成とすることにより、周波数指令ω1*が低く、誘導機電流iが0付近という演算速度ωmに誤差が出やすい領域において、速度補正量dωを0以外の値として、演算速度ωmより補正速度ωm1を高くすることができる。すると、周波数指令ω1*が0より高くでき、誘導機5にトルクが発生して、誘導機5が加速できる。誘導機5が加速すれば、周波数指令ω1*が高くなっていき、R1やVd誤差の影響を受け難くなる。すると、演算速度ωmの誤差も小さくなり、周波数指令ω1*が0に停滞する現象は出なくなる。
【0019】
【発明の効果】
演算速度に速度補正量を加えることにより、周波数指令が0に停滞することなく、誘導機を加速させることができ、低速、低トルクの電気車起動特性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】図2は、一従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 指令演算器
2 電流制御器
3 PWMインバータ
4 電流検出器
5 誘導機
6 加算器
7 積分器
8 座標変換器
9 速度演算器
10 磁束演算器
11 速度補正量演算器
12 速度補正加算器
Φ* 磁束指令
τ* トルク指令
ID* 磁束分電流指令
IQ* トルク分電流指令
ωs* すべり指令
ω1* 周波数指令
θd 磁束位相角
i 誘導機電流
Φ2 二次磁束
ωm 演算速度
ID 磁束分電流
IQ トルク分電流
v* 電圧指令
dω 速度補正量
ωm1 補正速度
Claims (1)
- 誘導機に供給される電圧と誘導機電流から前記誘導機の二次磁束を演算する磁束演算器、前記誘導機電流と前記二次磁束から演算速度を演算する速度演算器、磁束指令とトルク指令から磁束分電流指令とトルク分電流指令とすべり指令を演算する指令演算器、前記演算速度と前記すべり指令を入力し周波数指令を出力する加算器、前記周波数指令を入力し磁束位相角を出力する積分器、前記誘導機電流と前記磁束位相角を入力し磁束分電流とトルク分電流を出力する座標変換器、前記磁束分電流指令と前記磁束分電流と前記トルク分電流指令と前記トルク分電流を入力し電圧指令を出力する電流制御器、から構成される電気車制御装置において、
前記周波数指令と前記誘導機電流を入力し速度補正量を出力する速度補正量演算器、前記演算速度と前記速度補正量を入力し補正速度を出力する速度補正加算器を新たに追加し、前記演算速度の代わりに前記補正速度を前記加算器に入力することを特徴とする電気車制御装置。
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2002221712A JP4059725B2 (ja) | 2002-07-30 | 2002-07-30 | 電気車制御装置 |
Publications (2)
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2002
- 2002-07-30 JP JP2002221712A patent/JP4059725B2/ja not_active Expired - Lifetime
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