JP5011053B2 - Linear motor electric vehicle drive control system - Google Patents
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Description
本発明は、リニアモータによって駆動するリニアモータ電気車の駆動制御システムに係り、特に、複数のリニアモータの電力効率を高める技術に関する。 The present invention relates to a drive control system for a linear motor electric vehicle driven by a linear motor, and more particularly to a technique for increasing the power efficiency of a plurality of linear motors.
鉄道車両には、運転支援、検修支援、乗客情報サービス、制御指令伝送、地上との伝送等の機能を持つ情報制御装置が搭載されている。 The railway vehicle is equipped with an information control device having functions such as driving support, repair support, passenger information service, control command transmission, and transmission on the ground.
近年、情報制御装置は、情報の表示だけでなく、VVVFインバータ装置、ブレーキ装置と連動し、各々の機器が独立して行っていた駆動制御を情報制御装置のソフトウェアと伝送を用いて情報を一元化し、情報制御装置が編成全体の駆動制御を行っている。 In recent years, information control devices not only display information, but also link VVVF inverter devices and brake devices, and centralize information using software and transmission of information control devices for drive control that each device performed independently The information control device controls the driving of the entire knitting.
編成全体の駆動制御を備えた情報制御装置の一例が、非特許文献1に提案されている。前記非特許文献1に記載されている情報制御装置は、各々のVVVFインバータ装置、ブレーキ受量器と連動することで、各車両の応荷重情報や各装置の制御情報を一元管理して、車両全体で最適な力行/ブレーキ力の配分が可能である。
An example of an information control device having drive control of the entire knitting is proposed in
特にブレーキ制御においては、編成内で電気ブレーキと空気ブレーキの協調が可能となり、モータを備えている駆動車(M車)で電気ブレーキに余力があっても、空気ブレーキを使用すること無く、最大限の電気ブレーキを活用できる。 Especially in brake control, electric brakes and air brakes can be coordinated within the train, and even if there is remaining power in the electric brakes of the driving car (M car) equipped with a motor, Limited electric brakes can be used.
一方、力行制御においては、各々のVVVFインバータ装置に適正なトルク指令を配分し、力行時の車両振動を抑えることができる。 On the other hand, in power running control, an appropriate torque command can be distributed to each VVVF inverter device to suppress vehicle vibration during power running.
上記情報制御装置は、誘導電動機などの回転形モータを備えている電気車を中心に、近年適用されている。
以下、リニアインダクションモータを例に説明する。リニアインダクションモータは回転形インダクションモータに比べ、一次巻線と二次導体のギャップが大きい為、励磁電流が大きく、力率が低い。つまり、回転形モータに比べて無効電流の比率が高く、その為同じ推力若しくはブレーキ力を得るのに回転形インダクションモータより消費電力量が高いというデメリットがある。 Hereinafter, a linear induction motor will be described as an example. The linear induction motor has a larger gap between the primary winding and the secondary conductor than the rotary type induction motor, so the excitation current is large and the power factor is low. That is, there is a demerit that the ratio of the reactive current is higher than that of the rotary motor, and therefore the power consumption is higher than that of the rotary induction motor to obtain the same thrust or braking force.
特に編成全体の所要推力若しくはブレーキ力が小さい時に、現在のシステムでは編成全体のリニアインダクションモータに通電しているので、編成全てのリニアインダクションモータに比較的大きい励磁電流を通電し、それに対して僅かな推力電流(有効電流)を通電している。その為、上述のリニアインダクションモータが持つデメリットが更に顕在化していた。 Especially when the required thrust or braking force of the entire knitting is small, the current system energizes the linear induction motors of the entire knitting, so a relatively large excitation current is energized to all the linear induction motors of all the knittings. A large thrust current (effective current) is applied. For this reason, the demerits of the above-described linear induction motor have become more apparent.
編成全体の駆動制御を備えた情報制御装置をリニアインダクションモータ電気車に前述の発明をそのまま適用しても、上記の問題点は解決できない。 Even if the above-described invention is applied to a linear induction motor electric vehicle as it is with an information control device having drive control for the entire knitting, the above-mentioned problems cannot be solved.
本発明は、上述の回転形モータを備えた電気車には無いリニアインダクションモータ電気車特有の課題を解決し、リニアインダクションモータ電気車の消費電力量抑制につながる最適な編成全体の駆動制御システムを実現することを目的とする。 The present invention solves the problems peculiar to a linear induction motor electric vehicle that does not exist in an electric vehicle equipped with the rotary motor described above, and provides an optimal overall knitting drive control system that leads to suppression of power consumption of the linear induction motor electric vehicle. It aims to be realized.
上記課題を解決するために以下の手段が考えられる。編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時に、情報制御装置内の編成全体の駆動制御を用いて、一部のリニアインダクションモータを主回路から切り離し、残りの通電しているリニアインダクションモータで、編成全体の所要推力・ブレーキ力を負担することで上記課題を解決できる。 In order to solve the above problems, the following means can be considered. When the required thrust and braking force of the entire knitting are low, some linear induction motors are disconnected from the main circuit using the overall knitting drive control in the information control device, and the remaining linear energized motors are used for knitting. The above problem can be solved by bearing the total required thrust and braking force.
すなわち、本発明は、情報制御装置内の駆動制御において、ユニット数演算部204で、編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時に、一部のリニアインダクションモータを主回路から切り離す判断を行い、ユニット選択部205で主回路から切り離すVVVFインバータ装置へVVVFインバータ装置開放信号(6)を送信し、遮断器の接点を開いて、リニアインダクションモータを主回路から切り離すことにした。
That is, according to the present invention, in the drive control in the information control apparatus, when the required thrust / brake force of the entire knitting is low, the unit
以上説明したように、本発明によれば、編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時に、リニアインダクションモータ電気車の余分な消費電力を減らし、電気車の電力効率を高めることで、電力効率の高いリニアインダクションモータ電気車を提供でき、効果的に環境にやさしい交通システムを提供できる。 As described above, according to the present invention, when the required thrust / brake force of the entire knitting is low, the power consumption of the linear induction motor electric vehicle is reduced and the power efficiency of the electric vehicle is increased. A high linear induction motor electric vehicle can be provided, and an environmentally friendly transportation system can be provided effectively.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明における情報制御装置内の駆動制御の演算ブロック図を示し、図2は、本発明の駆動制御に係る各機器の構成図を示す。 FIG. 1 shows a calculation block diagram of drive control in the information control apparatus of the present invention, and FIG. 2 shows a configuration diagram of each device related to drive control of the present invention.
図2は、駆動制御に係るVVVFインバータ装置105、ブレーキ受量器104、主幹制御器102、自動運転装置103、及び情報制御装置101の構成と信号の流れを示している。また、図3は、本発明の駆動制御を実施した場合、編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時に、リニアインダクションモータの通電状態の一例を示している。
FIG. 2 shows the configuration and signal flow of the
図1、図2を用いて、本発明の実施例を説明する。電気車は、空車、定員、満車のように乗客の質量が変化しても加減速度が一定となるように、所要推力演算部202、所要ブレーキ力演算部203で応荷重制御を行う。なお、図1及び図2においては、符号1〜9は白抜き○数字により強調して表示されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The electric vehicle performs load control with the required
応荷重制御を実現するために、乗客の質量を測定する必要があり、圧力計106で空気圧9を測定し、乗客の質量を測定する。圧力計106で測定した空気圧9の情報は、ブレーキ受量器104を通じて、各車の荷重信号1として、情報制御装置101の編成質量演算部201へ送信され、荷重信号1と運転指令2から所要推力演算部202と所要ブレーキ力演算部203で応荷重制御を行う。
In order to realize the adaptive load control, it is necessary to measure the mass of the passenger, and the air pressure 9 is measured by the
運転指令(2)は、主幹制御器102又は自動運転装置103から先頭車(Mc車)の情報制御装置101に送信され、各車両の情報制御装置101間で伝送されて、全ての情報制御装置101が共用する。
The driving command (2) is transmitted from the
ブレーキ受量器104は、情報制御装置101内の編成全体電制力部206からの電制力8と、所要ブレーキ力演算部203からのブレーキ力7を受け、電制力8がブレーキ力7より小さい場合、所要ブレーキ力が不足していると判断し、空気ブレーキで補足する。
The
次に、本発明の特徴である駆動制御内のユニット数演算部204、ユニット選択部205について説明する。
Next, the unit
ユニット数演算部204は、所要推力演算部202と所要ブレーキ力演算部203から編成全体の推力・ブレーキ力指令を受け、編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時に、一部のVVVFインバータ装置105、リニアインダクションモータ107を主回路から切り離すことを判断する。
The number-of-
前記ユニット数演算部204が一部のVVVFインバータ装置105、リニアインダクションモータ107を主回路から切り離す理由は、編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時に、リニアインダクションモータが、一次側コイルと二次側リアクションプレートのギャップが広いため、推力・ブレーキ力と比例しない励磁電流が推力・ブレーキ力と比例する推力電流より高くなり、リニアインダクションモータの電力効率が低下する課題を解決するためである。
The reason why the unit
特に、回転形モータを備える電気車では、車輪と線路の粘着の制限があるが、リニアインダクションモータ電気車は非粘着で推力・ブレーキ力を得るので、1台のリニアインダクションモータで負担する推力・ブレーキの上限は原理的に無いため、本発明の駆動制御を適用することで、課題を解決できる。 In particular, in an electric vehicle equipped with a rotary motor, there is a limitation on the adhesion between the wheels and the track, but since a linear induction motor electric vehicle obtains thrust and braking force with no adhesion, the thrust that is borne by one linear induction motor Since there is no upper limit of the brake in principle, the problem can be solved by applying the drive control of the present invention.
ユニット選択部205は、ユニット数演算部204の通電するリニアインダクションモータのユニット数の情報を受け、無通電とするリニアインダクションモータへ電力を供給しているVVVFインバータ装置へVVVFインバータ開放信号6を送信し、前記VVVFインバータ開放信号6を受けたVVVFインバータ装置105は、遮断機の接点を開き、リニアインダクションモータ107を無通電とする。
The
図3に、本発明における編成全体の所要推力・ブレーキ力が低い時に、一部のリニアインダクションモータを無通電とする一例を示す。 FIG. 3 shows an example in which some linear induction motors are not energized when the required thrust and braking force of the entire knitting in the present invention are low.
図3に示す通り、リニアインダクションモータを無通電とする場合、1号車のリニアインダクションモータ107A→3号車のリニアインダクションモータ107C→2号車のリニアインダクションモータ107B→4号車のリニアインダクションモータ107Dの順で、無通電のリニアインダクションモータが編成全体で片寄らないことが望ましい。
As shown in FIG. 3, when the linear induction motor is deenergized, the first car
また、図3に示す通り、リニアインダクションモータを備えたモータ車が4両編成(4M)の場合、3ユニット分のリニアインダクションモータを主回路から切り離すと力行・ブレーキ時の走行時の衝撃増が懸念され、搭乗者の乗心地や安全性等を考慮して最小2ユニットを選択することが望ましい。 In addition, as shown in FIG. 3, when the motor vehicle equipped with the linear induction motor is a four-car train (4M), if the linear induction motor for 3 units is separated from the main circuit, the impact during running during power running / braking will increase. There are concerns and it is desirable to select a minimum of two units in consideration of the ride comfort and safety of the passenger.
また、図2、図3では、4両編成で説明したが、本発明は1両編成でも編成内に複数のリニアインダクションモータがあれば適用可能である。 2 and 3, the four-car train has been described. However, the present invention can be applied to a one-car train as long as there are a plurality of linear induction motors in the train.
これらの実施例では、所要推力若しくはブレーキ力が低い時に一部のリニアインダクションモータを主回路から切り離し、残りのリニアインダクションモータで所要の推力若しくは、ブレーキ力を負担しているので、編成全体の励磁電流を抑制することができ、消費電力量を抑制することができる。 In these embodiments, when the required thrust or braking force is low, some linear induction motors are disconnected from the main circuit, and the remaining linear induction motors bear the required thrust or braking force. Current can be suppressed, and power consumption can be suppressed.
本発明により、回転形モータを備えた電気車には無いリニアインダクションモータ電気車特有の課題を解決し、リニアインダクションモータ電気車の消費電力量抑制につながる最適な編成全体の駆動制御システムを実現できる。 According to the present invention, it is possible to solve the problems peculiar to a linear induction motor electric vehicle that does not exist in an electric vehicle equipped with a rotary motor, and to realize an optimal knitting overall drive control system that leads to suppression of power consumption of the linear induction motor electric vehicle. .
1 荷重信号
2 運転指令
3 推力指令
4 ブレーキ力指令
5 電制ブレーキ力フィードバック信号
6 VVVFインバータ開放信号
7 ブレーキ力
8 電制力
9 空気圧
101 情報制御装置
102 主幹制御器
103 自動運転装置
104 ブレーキ受量器
105 VVVFインバータ装置
105A 無通電のVVVFインバータ装置
105B 通電中のVVVFインバータ装置
105C 無通電のVVVFインバータ装置
105D 通電中のVVVFインバータ装置
106 圧力計
107 リニアインダクションモータ(Linear Induction Motor:LIM)
107A 無通電のリニアインダクションモータ
107B 通電中のリニアインダクションモータ
107C 無通電のリニアインダクションモータ
107D 通電中のリニアインダクションモータ
201 編成質量演算部
202 所要推力演算部
203 所要ブレーキ力演算部
204 ユニット数演算部
205 ユニット選択部
206 データ処理部
DESCRIPTION OF
107A Non-energized
Claims (2)
各車両の荷重に応じて編成全体の所要推力を生成する所要推力演算部と、
各車両の荷重に応じて編成全体の所要ブレーキ力を生成する所要ブレーキ力演算部と、を備え、
前記所要推力演算部で生成される編成全体の所要推力、または編成全体の前記ブレーキ力演算部で生成される所要ブレーキ力が低い時に、前記複数のリニアモータのうちの一部のリニアモータを電気回線から切り離し、残りのリニアモータで所要の推力・ブレーキ力を負担することを特徴とする駆動制御システム。 A power converter that outputs alternating current of variable voltage and variable frequency, power supplied from the power converter, a primary winding on the upper side of the electric car, and a reaction plate as a secondary conductor on the ground side In a drive control system for a linear motor of an electric vehicle driven by a plurality of linear motors,
A required thrust calculation unit that generates a required thrust of the entire knitting according to the load of each vehicle;
A required brake force calculation unit that generates a required brake force for the entire knitting according to the load of each vehicle,
When the required thrust of the entire knitting generated by the required thrust calculating unit or the required braking force generated by the braking force calculating unit of the entire knitting is low , some of the linear motors are electrically A drive control system that is separated from the line and bears the required thrust and braking force with the remaining linear motor .
各車両の荷重に応じて編成全体の所要推力を生成する所要推力演算部と、
各車両の荷重に応じて編成全体の所要ブレーキ力を生成する所要ブレーキ力演算部と、を備え、
前記所要推力演算部で生成される編成全体の所要推力、または編成全体の前記ブレーキ力演算部で生成される所要ブレーキ力が低い時に、前記複数のリニアモータのうちの一部のリニアモータを電気回路から切り離す機能を有し、
少なくとも2つのリニアモータを残して、リニアモータの切り離しを行うことを特徴とする駆動制御システム。 A power converter that outputs alternating current of variable voltage and variable frequency, power supplied from the power converter, a primary winding on the upper side of the electric car, and a reaction plate as a secondary conductor on the ground side A linear motor drive control system driven by a plurality of linear motors,
A required thrust calculation unit that generates a required thrust of the entire knitting according to the load of each vehicle;
A required brake force calculation unit that generates a required brake force for the entire knitting according to the load of each vehicle,
When the required thrust of the entire knitting generated by the required thrust calculating unit or the required braking force generated by the braking force calculating unit of the entire knitting is low, some of the linear motors are electrically have a cut-away to function from the circuit,
A drive control system characterized in that at least two linear motors are left and the linear motor is separated .
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