JP5523639B2 - 電気車制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る電気車制御装置を具備する電気車の構成を示す図である。図1において、電気車100は、電気車制御装置に係る主要な構成部(主回路部)として、直流電源を供給する架線10と摺動することにより直流電力の授受を行う集電装置としてのパンタグラフ11と、パンタグラフ11から主回路部側に向かう直流母線20に挿入される直流リアクトル12と、パンタグラフ11および直流リアクトル12を介して供給される直流電力(電荷)を平滑して蓄積するフィルタコンデンサ13と、フィルタコンデンサ13の直流電圧を所望の交流電圧に変換し負荷であるモータ15を駆動する電力変換器としてのインバータ14と、を備えている。
図4は、本発明の実施の形態2に係る電気車の構成を示す図である。実施の形態1に係る電気車制御装置は、1台のインバータ毎に軽負荷回生制御演算部を有する構成であったが、実施の形態2に係る電気車制御装置は、複数台のインバータ(図4では、2台のインバータを例示)を一つの軽負荷回生制御演算部が制御する構成である。具体的に図4に示す構成では、同一の直流母線20に対し、直流リアクトル12a、フィルタコンデンサ13a、インバータ14aおよびモータ15a、ならびにフィルタコンデンサ13aの電圧(フィルタコンデンサ電圧)EFC1を検出する電圧検出器23aを有する第1の駆動群と、直流リアクトル12b、フィルタコンデンサ13b、インバータ14bおよびモータ15b、ならびにフィルタコンデンサ13bの電圧(フィルタコンデンサ電圧)EFC2を検出する電圧検出器23bを有する第2の駆動群と、が構成されている。なお、その他の構成については、図1に示す実施の形態1と同一であり、同一の構成部には同一の符号を付して共通する説明は省略する。また、図4では、インバータ制御部17および軽負荷回生制御演算部18の図示を省略しているが、センサ信号の入力形態や、制御信号の入出力形態についても、実施の形態1と同一もしくは同等である。
実施の形態1,2では、電流検出器21を用いて架線電流ISを求める構成であった。一方、実施の形態3では、電流検出器21を用いることなく計算により架線電流ISを求める構成について説明する。
11 パンタグラフ
12,12a,12b 直流リアクトル
13,13a,13b フィルタコンデンサ
14,14a,14b インバータ
15,15a,15b モータ
16 速度検出器
17 インバータ制御部
18 軽負荷回生制御演算部
20 直流母線
21 電流検出器
22,23,23a,23b 電圧検出器
31 比例制御系(比例制御による軽負荷回生制御系)
32 回生電力制御系(回生電力による軽負荷回生制御系)
41,55 減算器
42 ゲインテーブル
43,53,56,60 乗算器
44,63 1次遅れ制御ブロック
51,58 絶対値演算部
52 過剰絞り込み防止ブロック
54,59,61 除算器
57 インバータ損失考慮テーブル
62 絞り込みゲインテーブル
68 加算器
71 入力切替器
72 比較器
VDTELM トルク抑制量
VECESL 比例制御による軽負荷回生リミッタ出力
WEFCLMP 回生電力による軽負荷回生リミッタ出力
Claims (7)
- 架線から供給される電力を蓄積するフィルタコンデンサの直流電圧を所望の交流電圧に変換し負荷であるモータを駆動する電力変換器と、この電力変換器を制御する制御部と、前記モータが発生する回生電力を前記架線に戻すための制御演算を行う回生制御演算部と、を備えた電気車制御装置において、
前記回生制御演算部には、前記架線もしくは前記フィルタコンデンサの電圧に基づいて前記モータの回生トルクを抑制する第1のトルク抑制量を算出する第1の制御系と、
前記架線もしくは前記フィルタコンデンサのうちの何れかの電圧と前記架線に流れる電流とを用いて算出される回生電力と、トルク指令とに基づいて前記モータの回生トルクを抑制する第2のトルク抑制量を算出する第2の制御系と、が設けられ、
前記第1のトルク抑制量と、前記第2のトルク抑制量とに基づいて前記モータの回生トルクを制御することを特徴とする電気車制御装置。 - 前記第2の制御系は、前記第2のトルク抑制量の元となる制御量として前記トルク指令と前記回生電力との差分値を用いることを特徴とする請求項1に記載の電気車制御装置。
- 前記第2の制御系は、前記トルク指令の立ち上がり時において、前記トルク指令の入力を無効とする制御要素を有することを特徴とする請求項2に記載の電気車制御装置。
- 前記第2の制御系は、前記第2のトルク抑制量の元となる制御量を前記架線もしくは前記フィルタコンデンサの電圧に応じて調整する制御要素を有することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電気車制御装置。
- 前記回生電力は、前記電力変換器の損失分を考慮して算出されることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電気車制御装置。
- 電気車が複数台のモータを複数台の電力変換器で駆動する構成であるとき、
前記制御部および前記フィルタコンデンサの電圧を検出する電圧検出器は、前記各電力変換器に対応して個々に設けられ、
前記回生制御演算部、前記架線の電圧を検出する電圧検出器および前記架線に流れる電流を検出する電流検出器は、前記各電力変換器には個々に対応せずに共通的に設けられ、
前記回生制御演算部は、前記電気車全体のトルク抑制量を演算する
ことを特徴とする請求項1に記載の電気車制御装置。 - 前記制御部は、前記モータの各相に流れる電流を検出してDQ変換し、変換されたD軸電流およびQ軸電流がそれぞれ、各軸の電流指令であるD軸電流指令およびQ軸電流指令に一致するように制御するベクトル制御系を有して構成され、
前記D軸電流、前記Q軸電流、前記D軸電流指令および前記Q軸電流指令ならびに、前記架線もしくはフィルタコンデンサの電圧を用いて前記架線に流れる電流を算出することを特徴とする請求項1に記載の電気車制御装置。
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