JP4141654B2

JP4141654B2 - Control device for linear induction motor for railway vehicle drive

Info

Publication number: JP4141654B2
Application number: JP2001087535A
Authority: JP
Inventors: 秀幸清水
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2021-03-26
Also published as: JP2002291114A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両駆動用のリニア誘導電動機を駆動制御する鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両をリニア誘導電動機を用いて駆動するには、直流電力を電力変換装置で交流電力に変換してリニア誘導電動機に入力するようにしている。図６は、そのようなリニア誘導電動機を適用した鉄道車両の駆動制御システムの構成図である。
【０００３】
架線８から集電器７で入力された直流は、断流器１５、フィルタリアクトル１３およびフィルタコンデンサ１１を介して電力変換装置１に入力される。電力変換装置１は直流電力を三相の交流電力に変換するものであり、複数個のスイッチング素子１４Ｕ、１４Ｖ、１４Ｗ、１４Ｘ、１４Ｙ、１４Ｚから構成されている。電力変換装置１からの交流電力はリニア誘導電動機の一次側コイル３に出力され、二次側に設けられたリアクションプレート４との相互作用により直線的な駆動力を発生する。
【０００４】
鉄道車両にはリニア誘導電動機の一次側コイルが設けられ、リアクションプレート４はレール９側に設けられる。また、鉄道車両はレール９上に車輪６で支持される。
【０００５】
制御装置２は、車輪６に設けられた速度検出器５で検出された鉄道車両の速度、電流検出器１２で検出された電力変換装置１からリニア誘導電動機の一次側コイル３に供給される出力電流、電圧検出器１０で検出された電力変換装置１への入力電圧等に基づいて、電力変換装置１のスイッチング素子１４にゲート信号を出力しリニア誘導電動機を駆動制御する。
【０００６】
図７は、リニア誘導電動機と鉄道車両との関係の説明図であり、図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は鉄道車両下部の正面図である。図７（ａ）に示すように、鉄道車両の車体３１の下部には台車３０が取り付けられており、この台車３０にはリニア誘導電動機の一次側コイル３および車輪６が取り付けられている。そして、一次側コイル３に電力変換装置１から３相交流電流が供給され、軌道に設置された二次側リアクションプレート４との間に推進力を発生させて駆動力を得るようになっている。図７（ｂ）に示すように、一次側コイル３は二次側のリアクションプレート４に対面して設けられている。
【０００７】
電力変換装置１の出力周波数は、車体速度から求められたリニア誘導電動機のロータ周波数に所用のすべり周波数を加えた値として求められる。鉄道車両の走行速度すなわち車体速度Ｖは、速度検出器５で検出された車輪の回転数ωに車輪の直径ＷＤを乗じて得られる。
【０００８】
Ｖ＝ＷＤ×ω …（１）
Ｖ：車体速度
ＷＤ：車輪の直径
ω：速度検出器の検出回転数
【０００９】
また、リニア誘導電動機のロータ周波数ＦＲは、車体速度Ｖにリニア誘導電動機の一次側コイル３の極数と極ピッチに関係する係数Ｋｐｉｔｃｈを乗じて得られる。
【００１０】
ＦＲ＝Ｋｐｉｔｃｈ×Ｖ …（２）
ＦＲ：ロータ周波数
Ｋｐｉｔｃｈ：車体速度対ロータ周波数変換係数
【００１１】
電力変換装置１の出力周波数Ｆｉｎｖは、ロータ周波数ＦＲに所用のすべり周波数ＦＳが加算されて求められる。
【００１２】
Ｆｉｎｖ＝ＦＲ＋ＦＳ …（３）
Ｆｉｎｖ：電力変換装置出力周波数
ＦＲ：ロータ周波数
ＦＳ：すべり周波数
【００１３】
リニア誘導電動機では、一次側コイル３と二次側リアクションプレート４との間に吸引力が作用することが知られている。
【００１４】
図８は、一次側と二次側との間に発生する吸引力に関し円筒型誘導電動機とリニア誘導電動機との比較を示す説明図である。図８（ａ）に示すように円筒型誘導電動機では、一次側コイル３２と二次側ロータ３３との間に生じる吸引力は、回転軸の円周方向に均一に作用するために相殺され、結果として回転軸３４には回転力だけが作用することになる。
【００１５】
一方、リニア誘導電動機では、図８（ｂ）に示すように一次側コイル３と二次側リアクションプレート４とに作用する吸引力は、そのまま推進力とは垂直の方向の力として作用する。
【００１６】
図９は、リニア誘導電動機のすべりと推進力との関係、すべりと吸引力との関係の一例を示す特性図である。吸引力はすべりがゼロの場合に最大となる。この吸引力が過大に作用して、台車３０と一次側コイル３との取り付け部分や軌道とリアクションプレート４との取り付け部分の強度を越えると、一次側コイル３や台車３０、二次側リアクションプレート４や軌道を破損することになる。
【００１７】
この過大な吸引力が生じることを防止するために、従来のリニア誘導電動機の制御においては、すべりがゼロとならないように予めすべり周波数の最小値の制限が設けられるのが一般的である。
【００１８】
リニア誘導電動機の制御に必要な電力変換装置１の出力周波数Ｆｉｎｖは、（３）式のように車体速度Ｖから求めたロータ周波数ＦＲに所用のすべり周波数ＦＳを加算して演算される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、速度検出器５が故障した場合には、車体速度Ｖを求めることができないので、適正にリニア誘導電動機の制御に必要な電力変換装置１の出力周波数Ｆｉｎｖを制御できないことがある。
【００２０】
図１０は、電力変換装置１の出力周波数Ｆｉｎｖとロータ周波数（車体速度Ｖ）との関係を示す特性図である。図１０（ａ）は、電力変換装置１の出力周波数Ｆｉｎｖが適正に制御できている特性図であり、この場合には、電力変換装置１の出力周波数Ｆｉｎｖはロータ周波数ＦＲ（車体速度Ｖ）に所用のすべり周波数ＦＳを加算した（３）式に示す関係を保った制御が行われている。
【００２１】
図１０（ｂ）は、速度検出器５が故障したまま車両が起動し加速した場合の電力変換装置１の出力周波数Ｆｉｎｖとロータ周波数ＦＲ（車体速度Ｖ）との関係を示す特性図である。速度検出器５が故障した場合には、制御装置２は、車体速度Ｖがゼロと認識するので、（３）式より電力変換装置１の出力周波数Ｆｉｎｖはすべり周波数ＦＳのみの値となる。
【００２２】
実際には、車体は健全な速度検出器５で制御されている他の車両のリニア誘導電動機の推進力で加速するので、故障した速度検出器５で検出した検出速度Ｖ１にて制御されるリニア誘導電動機は、図１０（ｂ）のＡ点において、すべりがゼロとなる。このとき、リニア誘導電動機の一次側コイル３とリアクションプレート４との間に過大な吸引力が作用する。
【００２３】
そこで、複数の速度検出器５を設け、１個の速度検出器５が故障した場合には、制御装置２は車体速度Ｖの検出を健全な速度検出器５に切り替えるようにしている。しかしながら、複数の速度検出器５を有する構成であっても、速度検出器５の電源が故障した場合などはすべての速度検出器５が速度を検出することが不可能となり、リニア誘導電動機の一次側コイル３と二次側リアクションプレート４との間に過大な吸引力が作用してしまう。
【００２４】
また、車体速度Ｖの演算には、車輪の直径の値（車輪径）が必要となるが、この車輪径は、一般的に車輪径の実測値を人間によって設定される。この車輪系の設定が誤っていると、速度検出器５が故障した場合と同様な不具合が生じする。
【００２５】
図１０（ｃ）は、この車輪径の設定の誤りがあった場合の一例を示す特性図である。車輪径の設定に誤りがあった場合、実際の車体速度Ｖと車輪径から演算された車体速度Ｖ２に差が生じる。この差がリニア誘導電動機のすべりＦＳに等しくなると、Ｂ点において電力変換装置１の出力周波数Ｆｉｎｖと実際の車体速度Ｖとが一致し、実際のすべりがゼロとなる。この時、リニア誘導電動機の一次側コイル３とリアクションプレート４とに過大な吸引力が作用する。
【００２６】
本発明の目的は、リニア誘導電動機の一次側コイルと二次側リアクションプレートとの間に過大な吸引力が生じることを防止できる鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置を提供することである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置は、鉄道車両を駆動するリニア誘導電動機に電力変換装置を介して電力を供給し鉄道車両を駆動制御する鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置において、前記電力変換装置の出力電圧と出力電流とから前記リニア誘導電動機への出力電力を演算する出力電力監視手段と、前記出力電力監視手段で演算された前記出力電力に基づいて前記リニア誘導電動機のすべりがゼロか否かを判定しすべりがゼロであるときは前記電力変換装置の出力電流を遮断するすべりゼロ検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
請求項１の発明に係る鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置においては、すべりゼロ検出手段は、出力電力監視手段で演算された出力電力に基づいてリニア誘導電動機のすべりがゼロか否かを判定し、すべりがゼロであるときは電力変換装置の出力電流を遮断する。これにより、すべりがゼロとなると電力変換装置の出力電流を遮断し、リニア誘導電動機の一次側コイルと二次側リアクションプレートとの間に過大な吸引力が作用するのを防止する。
【００２９】
請求項２の発明に係る鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置は、鉄道車両を駆動するリニア誘導電動機に電力変換装置を介して電力を供給し鉄道車両を駆動制御する鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置において、前記電力変換装置の出力電圧と出力電流とから前記リニア誘導電動機への出力電力を演算する出力電力監視手段と、前記出力電力監視手段で演算された前記出力電力に基づいて前記リニア誘導電動機のすべりがゼロか否かを判定しすべりがゼロであるときは前記電力変換装置の出力電流を制限するすべりゼロ検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
請求項２の発明に係る鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置においては、すべりゼロ検出手段は、出力電力監視手段で演算された出力電力に基づいてリニア誘導電動機のすべりがゼロか否かを判定し、すべりがゼロであるときは電力変換装置の出力電流を制限する。これにより、すべりがゼロとなると電力変換装置の出力電流を制限し、リニア誘導電動機の一次側コイルと二次側リアクションプレートとの間に過大な吸引力が作用するのを防止する。
【００３１】
請求項３の発明に係る鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置は、鉄道車両を駆動するリニア誘導電動機に電力変換装置を介して電力を供給し鉄道車両を駆動制御する鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置において、前記電力変換装置の出力電圧と出力電流とから前記リニア誘導電動機への出力電力を演算する出力電力監視手段と、前記出力電力監視手段で演算された前記出力電力に基づいて前記リニア誘導電動機のすべりがゼロか否かを判定するすべりゼロ検出手段と、前記すべりゼロ検出手段で検出された前記すべりゼロの状態が一定時間以上継続したときに前記電力変換装置の出力電流を遮断する条件継続判別手段とを備えたことを特徴とする。
【００３２】
請求項３の発明に係る鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置においては、すべりゼロ検出手段は、出力電力監視手段で演算された出力電力に基づいてリニア誘導電動機のすべりがゼロか否かを判定し、条件継続判別手段は、すべりゼロ検出手段で検出されたすべりゼロの状態が一定時間以上継続したときに電力変換装置の出力電流を遮断する。これにより、すべりがゼロの状態が一定の時間時間以上継続すると電力変換装置の出力電流を遮断し、リニア誘導電動機の一次側コイルと二次側リアクションプレートとの間に過大な吸引力が作用するのを防止する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置のブロック構成図である。電流指令演算部１６には、リニア誘導電動機の磁束指令ΦＲｅｆと推進力指令ＴｏｒｑＲｅｆが入力され、電流指令演算部１６はｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆとｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆとすべり周波数ＦＳとを演算して出力する。
【００３４】
【数１】

【００３５】
ロータ周波数演算部１９は、速度検出器５の出力である車輪の回転数ωを入力として、（１）式および（２）式によって、リニア誘導電動機のロータ周波数ＦＲを演算して出力する。そして、電力変換装置１の出力周波数Ｆｉｎｖは（３）式で求められ、位相角演算部２０に入力される。
【００３６】
位相角演算部２０では、電力変換装置周波数Ｆｉｎｖを時間積分して、位相角θを演算し座標変換部17および相電圧指令演算部21に出力する。
【００３７】
座標変換部１７は、電流検出器１２の出力であるＵ相電流ＩｕとＷ相電流Ｉｗと、位相角演算部２０の出力である位相角θを入力として、次の演算を行い、電力変換装置１の出力電流のｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとを出力する。
【００３８】
【数２】

【００３９】
電流制御演算部１８は、電流指令演算部１６の出力であるｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆとｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆと、座標変換部１７の出力であるインバ一夕出力電流のｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑが入力され、比例積分制御（ＰＩ制御）演算によって電力変換装置１の出力電圧のｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑを相電圧指令演算部21に出力する。
【００４０】
【数３】

【００４１】
出力電力監視手段２２では、電流制御演算部１８の出力である電力変換装置出力電圧のｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑと、座標変換部１７の出力である電力変換装置１の出力電流ＩｄとＩｑから、電力変換装置１の出力電力Ｐｉｎｖを演算し出力する。
【００４２】
Ｐｉｎｖ＝Ｖｄ・Ｉｄ＋Ｖｑ・Ｉｑ …（１１）
Ｐｉｎｖ：電力変換装置の出力電力
Ｖｄ：ｄ軸電圧
Ｉｄ：ｄ軸電流
Ｖｑ：ｑ軸電圧
Ｉｑ：ｑ軸電流
【００４３】
（１１）式には速度に関する項が無いことからわかるように、仮に速度検出器５の出力が異常な状態で電力変換装置１が制御されていても、（１１）式の演算結果である電力変換装置1の出力電力Ｐｉｎｖに影響はない。
【００４４】
すべりゼロ検出手段２３には、出力電力監視手段２２の出力である電力変換装置1の出力電力Ｐｉｎｖと、座標変換部１７の出力である電力変換装置出力電流のｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとが入力され、次の（１２）式および（１３）式の演算を行う。そして、すべりゼロ検出手段２３は、（１４）式の条件判別ですべりゼロ信号ＺｅｒｏＦＳを出力する。すべりゼロ信号ＺｅｒｏＦＳが成立「１」のときはすべりがゼロであり、不成立「０」のときはすべりはゼロでない。
【００４５】
【数４】

【００４６】
ここで、すべりゼロ検出手段２３の演算内容について説明する。図２はリニア誘導電動機の等価回路の回路図である。図２において、Ｒ１は一次抵抗、ｌ１は一次漏れインダクタンス、Ｍは相互インダクタンス、ｌ２は二次漏れインダクタンス、Ｒ２は二次抵抗、Ｓはすべり、Ｖ１は一次電圧、Ｉ１は一次電流、Ｉｍは磁束電流、Ｉｔはトルク電流である。
【００４７】
リニア誘導電動機の入力電力Ｐｍは、推進力（トルク）による出力ＰＭｔｏｒｑと、誘導電動機内部の損失Ｐｍｌｏｓｓの和となる。
【００４８】
【数５】

【００４９】
リニア誘導電動機の推進力が生じない場合、つまりすべりがゼロである場合には、リニア誘導電動機の一次電流Ｉ１の成分は磁束電流Ｉｍのみとなり、リニア誘導電動機の入力電力Ｐｍは等価回路の一次側抵抗Ｒ１の損失のみとなる。
【００５０】
【数６】

【００５１】
よって、電力変換装置１の出力電力Ｐｍを（２０）式の右辺と比較することで、リニア誘導電動機の実際のすべりがゼロとなったことを検出できる。（２０）式には一次抵抗Ｒ１が含まれるが、一次抵抗Ｒ１は一次側コイル３の特性で決定されるパラメータであり、軌道や二次側リアクションプレート４の条件やリニア誘導電動機の温度に関係せず、予め測定することで既知の値となる。
【００５２】
次に、ゲート信号発生部２４は、相電圧指令演算部２１の出力であるＵ相電圧指令Ｖｕ、Ｖ相電圧指令Ｖｖ、Ｗ相電圧指令Ｖｗ、すべりゼロ検出手段２３から出力されたすべりゼロ信号ＺｅｒｏＦＳが入力され、電力変換装置１のスイッチング素子１４Ｕ〜１４Ｚへのゲート信号を発生し出力する。
【００５３】
図３は電力変換装置１のＵ相のＵアームのスイッチング素子１４Ｕへのゲート信号Ｇｕと、Ｘアームのスイッチング素子１４Ｘへのゲート信号Ｇｘの発生原理の説明図である。キャリア三角波信号ＴＲＩとＵ相電圧指令Ｖｕとを比較し、次の論理でゲート信号Ｇｕ、Ｇｘを出力する。また、すべりゼロ信号ＺｅｒｏＦＳが成立「１」となったとき、電力変換装置１の各スイッチング素子１４Ｕ〜１４Ｚへのゲート信号Ｇｕ〜Ｇｚを全てＯＦＦし、リニア誘導電動機へ供給する電流を遮断する。
【００５４】
ＺｅｒｏＦＳ＝０のとき（すべりゼロ信号不成立）
Ｖｕ＞ＴＲＩのときＧｕ＝ＯＮＧｘ＝ＯＦＦ
ＶｕｓＴＲＩのときＧｕ＝ＯＦＦＧｘ＝ＯＮ
ＺｅｒｏＦＳ＝１のとき（すべりゼロ信号成立）
Ｇｕ＝ＯＦＦＧｘ＝ＯＦＦ
【００５５】
Ｖ相とＷ相についても同様にして、ゲート信号Ｇｖ、Ｇｙ、Ｇｗ、Ｇｚを出力する。
【００５６】
この第１の実施の形態によれば、リニア誘導電動機のすべりがゼロとなった場合には、一次側コイル３と二次側リアクションプレート４との間に過大な吸引力が生じて台車３０や軌道を破損することを防止できる。
【００５７】
この第１の実施の形態では、出力電力監視手段２３の入力のｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑには電流制御演算部１８の出力を用いているが、図１において、電力変換装置１の３相出力回路に電圧検出器を設置して線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ、Ｖｗｕのうちの少なくとも２つを直接検出し、座標変換部１７と同様な座標変換によってｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑを求めても良い。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図4は本発明の第２の実施の形態に係る鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置のブロック構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第1の実施の形態に対し、すべりゼロ検出手段２３の出力を電流指令演算部１６に入力し、すべりがゼロであるときは電力変換装置１の電流指令値を小さい値にして電力変換装置1の出力電流を制限するようにしたものである。その他の構成は、図1に示した第1の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付し重複する記載は省略する。
【００５９】
電流指令演算部１６には、リニア誘導電動機の磁束指令ΦＲｅｆおよび推進力指令ＴｏｒｑＲｅｆに加え、すべりゼロ検出手段２３の出力であるすべりゼロ検出信号ＺｅｒｏＦＳとが入力され、ｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆ、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆおよびすべり周波数ＦＳを演算して出力する。
【００６０】
すべりゼロ信号ＺｅｒｏＦＳが不成立「０」である場合は、電流指令演算部１６は第１の実施の形態と同様な演算を行う。一方、すべりゼロ信号ＺｅｒｏＦＳが成立「１」である場合は、磁束指令ΦＲｅｆおよび推進力指令ＴｏｒｑＲｅｆに０〜１．０未満の範囲の予め設定された係数Ｋｌｉｍｉｔを乗じて下記の（２１）式〜（２３）式の演算を行い、ｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆ、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆおよびすべり周波数ＦＳを演算し、電力変換装置１の出力電流の制限を行う。
【００６１】
【数７】

【００６２】
この第２の実施の形態によれば、リニア誘導電動機の実際のすべりがゼロとなった場合には、一次側コイル３と二次側リアクションプレート４との間に過大な吸引力が生じて台車３０や軌道を破損することを防止できる。
【００６３】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図５は、本発明の第３の実施の形態に係る鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置のブロック構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、すべりゼロ検出手段２３で検出されたすべりゼロの状態が一定時間以上継続したか否かを判断する条件継続判別手段２７を追加して設け、すべりゼロ検出手段２３で検出されたすべりゼロの状態が一定時間以上継続したときに電力変換装置１の出力電流を遮断するようにしたものである。
【００６４】
図５において、すべりゼロ検出手段２３から出力されたすべりゼロ信号ＺｅｒｏＦＳは、条件継続判別手段２９に入力される。条件継続判別手段２９はすべりゼロ信号ＺｅｒｏＦＳ成立「１」となったとき、その状態が予め設定された時間継続したか否かを判別し、すべりゼロ継続信号ＺｅｒｏＦＳＴＤを出力する。すべりゼロ計測信号ＺｅｒｏＦＳＴＤはすべりゼロ信号ＺｅｒｏＦＳの不成立「０」および成立「１」により、以下の信号を出力する。
【００６５】
ＺｅｒｏＦＳ＝０のときＺｅｒｏＦＳＴＤ＝０
ＺｅｒｏＦＳ＝１のとき
予め設定された時間継続：ＺｅｒｏＦＳＴＤ＝１
継続時間が予め設定された時間未満：ＺｅｒｏＦＳＴＤ＝０
【００６６】
この判別における予め設定される継続時間は、車両が走行する軌道の条件から決定される。軌道に設置される二次側リアクションプレート４は、例えばレールの分岐器では分岐するレール９が軌道の中央を横切るためにリアクションプレート４を連続して設置することができず、数ｍ程度リアクションプレート４が断絶する。このリアクションプレート４の断絶区間ではリニア誘導電動機は推進力を発生しないため、一次側コイル３がリアクションプレート４の断絶区間を通過する時間だけ、（１５）式は（２０）式と等価となり、（１４）式の判別から誤ってすべりゼロ信号ＺｅｒｏＦＳ＝１が出力されてしまう可能性がある。
【００６７】
そこで、この判別における予め設定される継続時間は、リアクションプレート４の断絶区間などですべりゼロ継続信号ＺｅｒｏＦＳＴＤ＝１を誤って出力しない時間に設定される。
【００６８】
条件継続判別手段２９から出力されたすべりゼロ継続信号ＺｅｒｏＦＳＴＤは、ゲ一ト信号発生部２４に入力され、すべりゼロ継続信号ＺｅｒｏＦＳ＝１となったとき、電力変換装置１の各スイッチング素子１４Ｕ〜１４Ｚへのゲート信号Ｇｕ〜Ｇｚを全てＯＦＦし、リニア誘導電動機へ供給する電流を遮断する。
【００６９】
ＺｅｒｏＦＳＴＤ＝０のとき
Ｖｕ＞ＴＲＩのときＧｕ＝ＯＮＧｘ＝ＯＦＦ
Ｖｕ≦ＴＲＩのときＧｕ＝ＯＦＦＧｘ＝ＯＮ
ＺｅｒｏＦＳＴＤ＝１のとき
Ｇｕ＝ＯＦＦＧｘ＝ＯＦＦ
【００７０】
Ｖ相とＷ相についても同様にして、ゲート信号Ｇｖ、Ｇｙ、Ｇｗ、Ｇｚを出力する。
【００７１】
この第３の実施の形態によれば、リニア誘導電動機の実際のすべりがゼロとなった場合には、一次側コイル３と二次側リアクションプレート４との間に過大な吸引力が生じて台車３０や軌道を破損することを防止でき、かつ、軌道のリアクションプレート４の断絶区間における誤検知を防止することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の鉄道車両用リニア誘導電動機の制御装置によれば、速度検出器の故障または車両の車輪径の設定の誤り、さらには何らかの制御の異常が発生しても、リニア誘導電動機の実際のすべりがゼロになったことを検出でき、リニア誘導電動機への電流を遮断または制限できるので、リニア誘導電動機の一次側コイルと二次側リアクションプレートとの間に過大な吸引力が生じて台車や軌道を破損することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1の実施の形態に係る鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置のブロック構成図。
【図２】リニア誘導電動機の等価回路の回路図。
【図３】本発明の第１実施の形態における電力変換装置のＵ相のＵアームのスイッチング素子１４Ｕへのゲート信号Ｇｕと、Ｘアームのスイッチング素子１４Ｘへのゲート信号Ｇｘの発生原理の説明図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置のブロック構成図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る鉄道車両駆動用リニア誘導電動機の制御装置のブロック構成図。
【図６】リニア誘導電動機を適用した鉄道車両の駆動制御システムの構成図。
【図７】リニア誘導電動機と鉄道車両との関係の説明図。
【図８】リニア誘導電動機の一次側と二次側との間に発生する吸引力に関し円筒型誘導電動機とリニア誘導電動機との比較を示す説明図。
【図９】リニア誘導電動機のすべりと推進力との関係およびすべりと吸引力との関係の一例を示す特性図。
【図１０】電力変換装置１の出力周波数Ｆｉｎｖとロータ周波数（車体速度Ｖ）との関係を示す特性図。
【符号の説明】
１…電力変換装置、２…制御部、３…一次側コイル、４…リアクションプレート、５…速度検出器、６…車輪、７…集電器、８…架線、９…レール、１０…電圧検出器、１１…フィルタコンデンサ、１２…電流検出器、１３…フィルタリアクトル、１４…スイッチング素子、１５…断流器、１６…電流指令演算部、１７…座標変換部、１８…電流制御演算部、１９…ロータ周波数演算部、２０…位相角演算部、２１…相電圧指令演算部、２２…出力電力監視手段、２３…すべりゼロ検出手段、２４…ゲート信号発生部、２９…条件継続判別部、３２…一次側コイル、３３…二次側ロータ、３４…回転軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a linear induction motor for driving a railway vehicle, which drives and controls the linear induction motor for driving a railway vehicle.
[0002]
[Prior art]
In order to drive a railway vehicle using a linear induction motor, DC power is converted into AC power by a power conversion device and input to the linear induction motor. FIG. 6 is a configuration diagram of a drive control system for a railway vehicle to which such a linear induction motor is applied.
[0003]
The direct current input from the overhead wire 8 by the current collector 7 is input to the power conversion device 1 through the current breaker 15, the filter reactor 13, and the filter capacitor 11. The power conversion apparatus 1 converts DC power into three-phase AC power, and includes a plurality of

switching elements

14U, 14V, 14W, 14X, 14Y, and 14Z. The AC power from the power conversion device 1 is output to the primary coil 3 of the linear induction motor, and generates a linear driving force by interaction with the reaction plate 4 provided on the secondary side.
[0004]
The railway vehicle is provided with a primary coil of a linear induction motor, and the reaction plate 4 is provided on the rail 9 side. The railway vehicle is supported on the rail 9 by wheels 6.
[0005]
The control device 2 outputs the speed of the railway vehicle detected by the speed detector 5 provided on the wheel 6 and the output supplied from the power conversion device 1 detected by the current detector 12 to the primary coil 3 of the linear induction motor. Based on the current, the voltage input to the power converter 1 detected by the voltage detector 10, etc., a gate signal is output to the switching element 14 of the power converter 1 to drive and control the linear induction motor.
[0006]
FIG. 7 is an explanatory diagram of the relationship between the linear induction motor and the railway vehicle. FIG. 7A is a side view and FIG. 7B is a front view of the lower part of the railway vehicle. As shown in FIG. 7A, a carriage 30 is attached to the lower part of the vehicle body 31 of the railway vehicle, and the primary coil 3 and the wheels 6 of the linear induction motor are attached to the carriage 30. And the three-phase alternating current is supplied to the primary side coil 3 from the power converter device 1, and a driving force is obtained by generating a propulsive force between the secondary side reaction plate 4 installed in the track. . As shown in FIG. 7B, the primary coil 3 is provided to face the reaction plate 4 on the secondary side.
[0007]
The output frequency of the power conversion device 1 is obtained as a value obtained by adding a desired slip frequency to the rotor frequency of the linear induction motor obtained from the vehicle body speed. The traveling speed of the railway vehicle, that is, the vehicle body speed V is obtained by multiplying the wheel rotational speed ω detected by the speed detector 5 by the wheel diameter WD.
[0008]
V = WD × ω (1)
V: Body speed WD: Wheel diameter ω: Detected rotation speed of speed detector
Further, the rotor frequency FR of the linear induction motor is obtained by multiplying the vehicle body speed V by a coefficient Kpitch related to the number of poles and the pole pitch of the primary coil 3 of the linear induction motor.
[0010]
FR = Kpitch × V (2)
FR: rotor frequency Kpitch: body speed vs. rotor frequency conversion coefficient
The output frequency Finv of the power conversion device 1 is obtained by adding a desired slip frequency FS to the rotor frequency FR.
[0012]
Finv = FR + FS (3)
Finv: power converter output frequency FR: rotor frequency FS: slip frequency
In the linear induction motor, it is known that an attractive force acts between the primary coil 3 and the secondary reaction plate 4.
[0014]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a comparison between a cylindrical induction motor and a linear induction motor with respect to an attractive force generated between the primary side and the secondary side. As shown in FIG. 8 (a), in the cylindrical induction motor, the attractive force generated between the primary side coil 32 and the secondary side rotor 33 is canceled because it acts uniformly in the circumferential direction of the rotating shaft, As a result, only the rotational force acts on the rotating shaft 34.
[0015]
On the other hand, in the linear induction motor, as shown in FIG. 8B, the attractive force acting on the primary coil 3 and the secondary reaction plate 4 acts as a force perpendicular to the propulsive force.
[0016]
FIG. 9 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the slip and the propulsive force of the linear induction motor and the relationship between the slip and the attractive force. The suction force is maximum when the slip is zero. If this suction force acts excessively and exceeds the strength of the attachment portion between the carriage 30 and the primary coil 3 or the attachment portion between the track and the reaction plate 4, the primary coil 3, the carriage 30, and the secondary reaction plate. 4 and the track will be damaged.
[0017]
In order to prevent this excessive suction force from being generated, in the control of the conventional linear induction motor, it is common to provide a limit on the minimum value of the slip frequency in advance so that the slip does not become zero.
[0018]
The output frequency Finv of the power conversion device 1 necessary for controlling the linear induction motor is calculated by adding the desired slip frequency FS to the rotor frequency FR obtained from the vehicle body speed V as shown in equation (3).
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the speed detector 5 breaks down, the vehicle body speed V cannot be obtained, and thus the output frequency Finv of the power conversion device 1 necessary for appropriately controlling the linear induction motor may not be controlled.
[0020]
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the output frequency Finv of the power converter 1 and the rotor frequency (vehicle speed V). FIG. 10A is a characteristic diagram in which the output frequency Finv of the power conversion device 1 can be appropriately controlled. In this case, the output frequency Finv of the power conversion device 1 is set to the rotor frequency FR (vehicle speed V). Control is performed while maintaining the relationship shown in the equation (3) in which the desired slip frequency FS is added.
[0021]
FIG. 10B is a characteristic diagram showing a relationship between the output frequency Finv of the power conversion device 1 and the rotor frequency FR (vehicle speed V) when the vehicle is started and accelerated while the speed detector 5 is broken. When the speed detector 5 breaks down, the control device 2 recognizes that the vehicle body speed V is zero. Therefore, the output frequency Finv of the power conversion device 1 is a value of only the slip frequency FS from the equation (3).
[0022]
Actually, the vehicle body is accelerated by the propulsive force of the linear induction motor of another vehicle controlled by the sound speed detector 5, so that the linear controlled by the detected speed V 1 detected by the failed speed detector 5. The induction motor has zero slip at point A in FIG. At this time, an excessive suction force acts between the primary coil 3 of the linear induction motor and the reaction plate 4.
[0023]
Therefore, a plurality of speed detectors 5 are provided, and when one speed detector 5 breaks down, the control device 2 switches the detection of the vehicle body speed V to a healthy speed detector 5. However, even in a configuration having a plurality of speed detectors 5, when the power source of the speed detector 5 fails, all the speed detectors 5 cannot detect the speed, and the linear induction motor primary An excessive attractive force acts between the side coil 3 and the secondary reaction plate 4.
[0024]
Further, the value of the wheel diameter (wheel diameter) is required for the calculation of the vehicle body speed V. In general, an actual measured value of the wheel diameter is set by a human. If the wheel system is set incorrectly, the same problem as when the speed detector 5 fails will occur.
[0025]
FIG. 10C is a characteristic diagram showing an example when there is an error in setting the wheel diameter. If there is an error in the setting of the wheel diameter, there is a difference between the actual vehicle speed V and the vehicle speed V2 calculated from the wheel diameter. When this difference becomes equal to the slip FS of the linear induction motor, the output frequency Finv of the power converter 1 matches the actual vehicle speed V at point B, and the actual slip becomes zero. At this time, an excessive suction force acts on the primary coil 3 and the reaction plate 4 of the linear induction motor.
[0026]
An object of the present invention is to provide a control apparatus for a linear induction motor for driving a railway vehicle that can prevent an excessive suction force from being generated between a primary coil and a secondary reaction plate of a linear induction motor.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a control apparatus for a linear induction motor for driving a railway vehicle, wherein the linear induction motor for driving the railway vehicle is supplied with electric power via a power converter to drive the railway vehicle. In the motor control device, based on the output power calculated by the output power monitoring means, the output power monitoring means for calculating the output power to the linear induction motor from the output voltage and output current of the power converter It is characterized in that it comprises zero slip detecting means for judging whether or not the slip of the linear induction motor is zero and blocking the output current of the power converter when the slip is zero.
[0028]
In the control apparatus for a linear induction motor for driving a railway vehicle according to the invention of claim 1, the zero slip detection means determines whether the slip of the linear induction motor is zero based on the output power calculated by the output power monitoring means. When the slip is zero, the output current of the power converter is cut off. As a result, when the slip becomes zero, the output current of the power converter is cut off, and an excessive suction force is prevented from acting between the primary coil and the secondary reaction plate of the linear induction motor.
[0029]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a control apparatus for a linear induction motor for driving a railway vehicle, wherein the linear induction motor for driving the railway vehicle is supplied with electric power via a power converter to drive the railway vehicle. In the motor control device, based on the output power calculated by the output power monitoring means, the output power monitoring means for calculating the output power to the linear induction motor from the output voltage and output current of the power converter It is further characterized by comprising zero slip detecting means for determining whether or not the slip of the linear induction motor is zero and limiting the output current of the power converter when the slip is zero.
[0030]
In the control apparatus for a linear induction motor for driving a railway vehicle according to the invention of claim 2, the zero slip detection means determines whether the slip of the linear induction motor is zero based on the output power calculated by the output power monitoring means. When the slip is zero, the output current of the power converter is limited. Thereby, when the slip becomes zero, the output current of the power converter is limited, and an excessive suction force is prevented from acting between the primary coil and the secondary reaction plate of the linear induction motor.
[0031]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a control apparatus for a linear induction motor for driving a railway vehicle, wherein the linear induction motor for driving the railway vehicle is supplied with electric power via a power converter to drive the railway vehicle. In the motor control device, based on the output power calculated by the output power monitoring means, the output power monitoring means for calculating the output power to the linear induction motor from the output voltage and output current of the power converter A slip zero detecting means for determining whether or not the slip of the linear induction motor is zero, and an output current of the power conversion device when the slip zero state detected by the slip zero detecting means continues for a predetermined time or more. And a condition continuation determining means for blocking.
[0032]
In the control device for a linear induction motor for driving a railway vehicle according to the invention of claim 3, the zero slip detection means determines whether or not the slip of the linear induction motor is zero based on the output power calculated by the output power monitoring means. The condition continuation determining means cuts off the output current of the power converter when the slip zero state detected by the slip zero detecting means continues for a predetermined time or longer. As a result, when the state of zero slip continues for a certain period of time or longer, the output current of the power converter is cut off, and an excessive attractive force acts between the primary coil of the linear induction motor and the secondary reaction plate. To prevent.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block configuration diagram of a control apparatus for a railway vehicle linear induction motor according to a first embodiment of the present invention. The current command calculation unit 16 receives the magnetic flux command ΦRef and the propulsive force command TorqRef of the linear induction motor, and the current command calculation unit 16 calculates the d-axis current command IdRef, the q-axis current command IqRef, and the slip frequency FS. Output.
[0034]
[Expression 1]

[0035]
The rotor frequency calculation unit 19 calculates and outputs the rotor frequency FR of the linear induction motor according to the formulas (1) and (2), with the wheel rotational speed ω, which is the output of the speed detector 5, as an input. And the output frequency Finv of the power converter device 1 is calculated | required by (3) Formula, and is input into the phase angle calculating part 20. FIG.
[0036]
In the phase angle calculation unit 20, the power conversion device frequency Finv is time-integrated to calculate the phase angle θ and output it to the coordinate conversion unit 17 and the phase voltage command calculation unit 21.
[0037]
The coordinate conversion unit 17 receives the U-phase current Iu and the W-phase current Iw that are the outputs of the current detector 12 and the phase angle θ that is the output of the phase angle calculation unit 20 as input, and performs the following calculation, thereby A d-axis current Id and a q-axis current Iq of 1 output current are output.
[0038]
[Expression 2]

[0039]
The current control calculation unit 18 includes a d-axis current command IdRef and a q-axis current command IqRef that are outputs of the current command calculation unit 16, and an d-axis current Id and q-axis of the inverter output current that is an output of the coordinate conversion unit 17. The current Iq is input, and the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq of the output voltage of the power converter 1 are output to the phase voltage command calculation unit 21 by proportional integral control (PI control) calculation.
[0040]
[Equation 3]

[0041]
In the output power monitoring means 22, the d-axis voltage Vd and q-axis voltage Vq of the power converter output voltage that is the output of the current control calculation unit 18, and the output current Id of the power converter 1 that is the output of the coordinate converter 17. From Iq, the output power Pinv of the power converter 1 is calculated and output.
[0042]
Pinv = Vd · Id + Vq · Iq (11)
Pinv: Output power of power converter Vd: d-axis voltage Id: d-axis current Vq: q-axis voltage Iq: q-axis current
As can be seen from the fact that there is no term relating to the speed in the expression (11), even if the power converter 1 is controlled with the output of the speed detector 5 being abnormal, the electric power that is the calculation result of the expression (11) There is no influence on the output power Pinv of the converter 1.
[0044]
The slip zero detection means 23 includes an output power Pinv of the power converter 1 that is an output of the output power monitoring means 22, a d-axis current Id and a q-axis current Iq of the power converter output current that is an output of the coordinate converter 17. Are input, and the following equations (12) and (13) are calculated. The slip zero detecting means 23 outputs a slip zero signal ZeroFS according to the condition determination of the equation (14). When the slip zero signal ZeroFS is established “1”, the slip is zero, and when it is not established “0”, the slip is not zero.
[0045]
[Expression 4]

[0046]
Here, the calculation contents of the slip zero detecting means 23 will be described. FIG. 2 is a circuit diagram of an equivalent circuit of the linear induction motor. In FIG. 2, R1 is a primary resistance, l1 is a primary leakage inductance, M is a mutual inductance, L2 is a secondary leakage inductance, R2 is a secondary resistance, S is a slip, V1 is a primary voltage, I1 is a primary current, and Im is a magnetic flux. Current, It is a torque current.
[0047]
The input power Pm of the linear induction motor is the sum of the output PMtorq due to the propulsive force (torque) and the loss Pmloss inside the induction motor.
[0048]
[Equation 5]

[0049]
When the propulsive force of the linear induction motor is not generated, that is, when the slip is zero, the component of the primary current I1 of the linear induction motor is only the magnetic flux current Im, and the input power Pm of the linear induction motor is the primary side of the equivalent circuit. Only the resistance R1 is lost.
[0050]
[Formula 6]

[0051]
Therefore, it is possible to detect that the actual slip of the linear induction motor has become zero by comparing the output power Pm of the power converter 1 with the right side of the equation (20). The equation (20) includes the primary resistance R1. The primary resistance R1 is a parameter determined by the characteristics of the primary coil 3, and is related to the condition of the track, the secondary reaction plate 4, and the temperature of the linear induction motor. Instead, it becomes a known value by measuring in advance.
[0052]
Next, the gate signal generator 24 outputs the U-phase voltage command Vu, the V-phase voltage command Vv, the W-phase voltage command Vw, which are outputs from the phase voltage command calculation unit 21, and the slip zero signal output from the slip zero detector 23. ZeroFS is input, and a gate signal to the switching elements 14U to 14Z of the power conversion device 1 is generated and output.
[0053]
FIG. 3 is an explanatory diagram of the generation principle of the gate signal Gu to the switching element 14U of the U-phase U arm of the power conversion device 1 and the gate signal Gx to the switching element 14X of the X arm. The carrier triangular wave signal TRI and the U-phase voltage command Vu are compared, and gate signals Gu and Gx are output with the following logic. Further, when the slip zero signal ZeroFS becomes “1”, all the gate signals Gu to Gz to the switching elements 14U to 14Z of the power conversion device 1 are turned off, and the current supplied to the linear induction motor is cut off.
[0054]
When ZeroFS = 0 (slip zero signal not established)
When Vu> TRI Gu = ON Gx = OFF
When VusTRI Gu = OFF Gx = ON
When ZeroFS = 1 (slip zero signal established)
Gu = OFF Gx = OFF
[0055]
Similarly, the gate signals Gv, Gy, Gw, and Gz are output for the V phase and the W phase.
[0056]
According to the first embodiment, when the linear induction motor slips to zero, an excessive suction force is generated between the primary coil 3 and the secondary reaction plate 4, and the cart 30 or It is possible to prevent the track from being damaged.
[0057]
In the first embodiment, the output of the current control calculation unit 18 is used for the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq input to the output power monitoring unit 23. In FIG. A voltage detector is installed in the three-phase output circuit to directly detect at least two of the line voltages Vuv, Vvw, and Vwu, and the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq are obtained by coordinate conversion similar to the coordinate conversion unit 17. You may ask for.
[0058]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block configuration diagram of a control apparatus for a linear induction motor for driving a railway vehicle according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the output of the slip zero detecting means 23 is input to the current command calculation unit 16 and when the slip is zero, the power conversion device. The current command value of 1 is set to a small value so that the output current of the power conversion device 1 is limited. Since other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
[0059]
In addition to the magnetic flux command ΦRef and the propulsive force command TorqRef of the linear induction motor, the current command calculation unit 16 receives a slip zero detection signal ZeroFS which is an output of the slip zero detection means 23, and a d-axis current command IdRef, q-axis The current command IqRef and the slip frequency FS are calculated and output.
[0060]
When the slip zero signal ZeroFS is not established “0”, the current command calculation unit 16 performs the same calculation as in the first embodiment. On the other hand, when the slip zero signal ZeroFS is “1”, the magnetic flux command ΦRef and the propulsive force command TorqRef are multiplied by a preset coefficient Klimit within a range of 0 to less than 1.0 to the following equation (21): The calculation of Expression (23) is performed to calculate the d-axis current command IdRef, the q-axis current command IqRef, and the slip frequency FS, and the output current of the power conversion device 1 is limited.
[0061]
[Expression 7]

[0062]
According to the second embodiment, when the actual slip of the linear induction motor becomes zero, an excessive suction force is generated between the primary side coil 3 and the secondary side reaction plate 4, and the carriage 30 or the track can be prevented from being damaged.
[0063]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a block configuration diagram of a control apparatus for a linear induction motor for driving a railway vehicle according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the condition continuation for determining whether or not the state of the slip zero detected by the slip zero detecting means 23 has continued for a certain time or more with respect to the first embodiment shown in FIG. A discriminating means 27 is additionally provided so that the output current of the power conversion device 1 is cut off when the slip zero state detected by the slip zero detecting means 23 continues for a predetermined time or longer.
[0064]
In FIG. 5, the slip zero signal ZeroFS output from the slip zero detecting means 23 is input to the condition continuation determining means 29. The condition continuation determining means 29 determines whether or not the state has continued for a preset time when the slip zero signal ZeroFS is established “1”, and outputs a slip zero continuation signal ZeroFSTD. The slip zero measurement signal ZeroFSTD outputs the following signals depending on whether the slip zero signal ZeroFS is “0” or “1”.
[0065]
When ZeroFS = 0 ZeroFSTD = 0
Pre-set time duration when ZeroFS = 1: ZeroFSTD = 1
Duration is less than preset time: ZeroFSTD = 0
[0066]
The preset duration in this determination is determined from the condition of the track on which the vehicle travels. The reaction plate 4 on the secondary side installed on the track is, for example, a reaction plate of several meters that cannot be installed continuously because the rail 9 that branches off crosses the center of the track in a rail branching device. 4 breaks. Since the linear induction motor does not generate propulsive force in the disconnection section of the reaction plate 4, the expression (15) is equivalent to the expression (20) only for the time that the primary coil 3 passes through the disconnection section of the reaction plate 4 ( 14) There is a possibility that the slip zero signal ZeroFS = 1 is erroneously output from the determination of the equation (14).
[0067]
Therefore, the preset duration in this determination is set to a time during which the slip zero continuation signal ZeroFSTD = 1 is not erroneously output in the interruption section of the reaction plate 4 or the like.
[0068]
The slip zero continuation signal ZeroFSTD output from the condition continuation determination means 29 is input to the gate signal generator 24, and when the slip zero continuation signal ZeroFS = 1, the switching elements 14U to 14Z of the power converter 1 are set. All the gate signals Gu to Gz are turned off, and the current supplied to the linear induction motor is cut off.
[0069]
When ZeroFSTD = 0, Vu> TRI Gu = ON Gx = OFF
When Vu ≦ TRI Gu = OFF Gx = ON
When ZeroFSTD = 1, Gu = OFF Gx = OFF
[0070]
Similarly, the gate signals Gv, Gy, Gw, and Gz are output for the V phase and the W phase.
[0071]
According to the third embodiment, when the actual slip of the linear induction motor becomes zero, an excessive suction force is generated between the primary side coil 3 and the secondary side reaction plate 4, and the carriage 30 and the track can be prevented from being damaged, and erroneous detection in the disconnection section of the reaction plate 4 on the track can be prevented.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the control apparatus for a linear induction motor for a railway vehicle of the present invention, even if a speed detector malfunctions, a vehicle wheel diameter setting error, or any control abnormality occurs, linear Since it is possible to detect that the actual slip of the induction motor has become zero and the current to the linear induction motor can be cut off or limited, an excessive suction force is generated between the primary coil of the linear induction motor and the secondary reaction plate. It is possible to prevent trolleys and tracks from being damaged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block configuration diagram of a control device for a linear induction motor for driving a railway vehicle according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of an equivalent circuit of a linear induction motor.
FIG. 3 is an explanatory diagram of the generation principle of the gate signal Gu to the switching element 14U of the U-phase U-arm and the gate signal Gx to the switching element 14X of the X-arm in the power conversion device according to the first embodiment of the present invention. .
FIG. 4 is a block configuration diagram of a control device for a railway vehicle linear induction motor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block configuration diagram of a control apparatus for a railway vehicle linear induction motor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a railway vehicle drive control system to which a linear induction motor is applied.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a relationship between a linear induction motor and a railway vehicle.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a comparison between a cylindrical induction motor and a linear induction motor with respect to an attractive force generated between a primary side and a secondary side of the linear induction motor.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between slip and propulsive force and the relationship between slip and suction force of a linear induction motor.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the output frequency Finv of the power converter 1 and the rotor frequency (vehicle speed V).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power converter device, 2 ... Control part, 3 ... Primary side coil, 4 ... Reaction plate, 5 ... Speed detector, 6 ... Wheel, 7 ... Current collector, 8 ... Overhead wire, 9 ... Rail, 10 ... Voltage detector DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Filter capacitor | condenser, 12 ... Current detector, 13 ... Filter reactor, 14 ... Switching element, 15 ... Circuit breaker, 16 ... Current command calculating part, 17 ... Coordinate conversion part, 18 ... Current control calculating part, 19 ... Rotor frequency calculation unit, 20 ... phase angle calculation unit, 21 ... phase voltage command calculation unit, 22 ... output power monitoring means, 23 ... slip zero detection means, 24 ... gate signal generation unit, 29 ... condition continuation determination unit, 32 ... Primary coil, 33 ... secondary rotor, 34 ... rotating shaft

Claims

In a control device for a linear induction motor for driving a railway vehicle by supplying power to the linear induction motor that drives the railway vehicle via a power conversion device and controlling the driving of the rail vehicle, the output voltage and the output current of the power conversion device Output power monitoring means for calculating output power to the linear induction motor, and whether or not the slip of the linear induction motor is zero based on the output power calculated by the output power monitoring means is zero. A control device for a linear induction motor for driving a railway vehicle, comprising: a zero-slip detecting means for interrupting an output current of the power converter.

In a control device for a linear induction motor for driving a railway vehicle by supplying power to the linear induction motor that drives the railway vehicle via a power conversion device and controlling the driving of the rail vehicle, the output voltage and the output current of the power conversion device Output power monitoring means for calculating output power to the linear induction motor, and whether or not the slip of the linear induction motor is zero based on the output power calculated by the output power monitoring means is zero. A control device for a linear induction motor for driving a railway vehicle, comprising: a zero-slip detecting means for limiting an output current of the power converter.

In a control device for a linear induction motor for driving a railway vehicle by supplying power to the linear induction motor that drives the railway vehicle via a power conversion device and controlling the driving of the rail vehicle, the output voltage and the output current of the power conversion device Output power monitoring means for calculating output power to the linear induction motor, and zero slip detection means for determining whether or not the slip of the linear induction motor is zero based on the output power calculated by the output power monitoring means; And a condition continuation determining means for cutting off the output current of the power converter when the slip zero state detected by the slip zero detecting means continues for a predetermined time or longer. Control device for linear induction motor.