JPH01117607A - 電気車の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は誘導電動機を駆動源とする電気車の制御装置に
係り、特に自動定速制御に関する。

〔従来の技術〕

誘導電動機を駆動源とする電気車の自動定速運転制御は
、特願昭６０−２２０１２４号の明細口及び図面に記載
されたように、力行ノツチから定速ノツチに投入された
ときは該投入時の車両速度相当信号（検出速度信号）よ
りも所定値だけ高い値を定速設定速度指令とし、惰行か
ら定速ノツチに投入されたときは該投入時の検出速度信
号の値を定速設定速度指令として定速運転制御に入る方
式が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこの従来の制御装置にはブレーキノツチか
ら定速ノツチへの投入によって定速運転に入る制御につ
いての考慮がない。

従って本発明の目的は、ブレーキ指令での運転制御から
該指令時の車両走行速度に適した設定速度での定速運転
制御への移行が可能な電気車の制御装置を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこの目的を達成するために、可変電圧・可変周
波数を出力する電力変換器と、この電力変換器によって
給電される駆動用の誘導電動機と、車両の走行速度に相
当する検出速度信号を得る速度検出手段と、力行指令、
ブレーキ指令及び定速指令を発生する操作手段と、前記
力行指令及びブレーキ指令に基づいて第１のすべり周波
数信号を発生する手段と、前記定速指令に基づき該定速
指令発生時の検出速度に応じた値を設定速度として第２
のすべり周波数信号を発生する手段と、前記第１または
第２のすべり周波数信号と前記検出速度信号に応じて前
記電力変換器の出力周波数及び電圧を制御して前記誘導
電動器を力行・回生ブレーキ運転する電力変換器制御手
段とを備えた電気車の制御装置において、前記第２のす
べり周波数信号発生手段を、定速指令発生直前の前記操
作手段からの指令が力行指令の場合には該定速指令発生
時の検出速度よりも高い値を設定速度として設定し、ブ
レーキ指令の場合には該定速指令発生時の検出速度より
も低い値を設定速度として設定するようにしたことを特
徴とする。

〔作用〕

第２のすべり周波数信号発生手段は、操作手段から定速
指令が与えられると、直前の１旨令が力行指令の場合に
は該定速指令発生時の検出速度よりも高い値を設定速度
とし、直前の指令がブレーキ指令の場合には該定速指令
発生時の検出速度よりも低い値を設定速度として第２の
すべり周波数信号を発生し、以後電力変換器制御手段は
この第２のすべり周波数信号と検出速度信号に応じて電
力変換器の出力周波数及び電圧を制御して誘導電動機を
力行・ブレーキ運転するので、力行運転制御・ブレーキ
運転制御の何れの状態からでも指令時の運転速度に適し
た定速運転制御へ移行することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図において、直流電車線１から集電した直流はイン
バータ２によって可変電圧・可変周波数の交流に変換さ
れて駆動用の誘導電動ｉ３１．３２に給電される。

車両速度相当信号ｆｒを得るために前記誘導電動機３１
．３２に連結されたパルス発生器４１゜４２が設けられ
、それらの出力パルス数Ｎを前記信号ｆｒに変換するＮ
／ｆ変換器５が設けられる。

主幹制御器６１は切ノツチ６１ａ、力行第１ノツチ６１
ｂ、力行第２ノツチ６１ｃ及び定速ノツチ６１ｄを備え
、ブレーキ指令器６２は切ノツチ６２ａとブレーキノツ
チ６２ｂを備えている。

主幹制御器６１の力行第１ノツチ６　ｌ　ｂ、力行第２
ノツチ６１Ｃ及びブレーキ指令器６２のブレーキノツチ
６２ｂからの指令（力行第１指令、力行第２指令及びブ
レーキ指令）ではすべり周波数（ｆ、）パターン発生器
７により一定のすべり周波数パターンｆ　ｉｐｌを発生
させ、電動機電流（■イ）パターン発生器８により電動
機電流指令ＩＭＰＩを発生させる。切換スイッチ９，１
０は力行ノツチおよびブレーキノツチ運転状態では図示
の状態に制御される。従って、この運転状態ではｆ５パ
ターン発生器７が発生するすべり周波数指令ｆ　Ｓｐｌ
が加算器１１の１つの入力となる。一方、電動機電流Ｉ
Ｎは電流検出器１２によって検出され、比較増幅器１３
によって電動機電流指令ＩＭＦと比較される。この比較
増幅器１３は、電動機電流Ｉ。

が変動したときにすべり周波数指令ｆ　ｓｐを補正する
ためのｆ、補正信号を発生してこれを加算器１１の他の
１つの入力に与える。加算器１１の出力はすべり周波数
信号ｆ５となり、加算器１４によって前記車両速度相当
信号ｆ、に加算（力行）あるいは減算（回生ブレーキ）
される。そしてこの加算器１４め出力ｆｌＮＶはインバ
ータ周波数指令としてＰＷＭ変調部１５へ入力される。

インバータ周波数指令ｆｌＮＶは、更に、電圧Ｖ対周波
数ｆの比（Ｖ／ｆ）が一定となるような制御電圧ｖｃｌ
を発生するＶ／ｆ変換器１６に入力される。

力行第１あるいは第２ノツチでは、ノツチ止め電圧発生
器１７により、図示するように、各ノツチ毎に設定され
たノツチ止め電圧Ｖｃ２を発生する。

低位優先回路１８は、前記制御電圧Ｖｃｌとノツチ止め
電圧Ｖｃ２の低位を選択してインバータ出力電圧指令Ｖ
ＣとしてＰＷＭ変調部１５へ出力する。

ＰＷＭ変調部１５は、これらのインバータ周波数指令ｆ
ｌＮＶおよびインバータ出力電圧指令■。

に応じてインバータ２の動作周波数及び変調度（出力電
圧）を制御する。

なお、１、パターン発生器８は、力行第１、第２ノツチ
とブレーキノツチでは異なるパターンを発生する。

この実施例では、主幹制御器６１の力行ノツチは２つの
みとされ、第２ノツチにおいてはインバータ２の最大出
力電圧に対応する電圧（ノツチ止め電圧発生器１７の最
大値Ｖ　ｅｌＴｈａＸ）を出力でき、事実上、電圧制限
をしていない。これは以下に述べる定速運転制御を併用
することで、これ以上の力行ノツチ数の必要性が少ない
からである。

なお、前記制御系はＶ／ｆ−一定の制御電圧ＶＣ制御を
行なうように構成されているが、次のような制御系にす
ることもできる。すなわち、電流指令ＩＭＦと電流帰還
値１．との偏差を増幅する比較増幅器１３の出力に応じ
て、低位優先回路１８に入力する制御電圧Ｖ。Ｉを得る
ようにすることである。これは、ｆｌＮＶ＝ｆｒ　±「
８の周波数制御系の下では、Ｖ／ｆ＝一定とすれば！、
４÷一定となることから、そのいずれを選択した制御系
としても同様な制御特性が得られるからである。

以上のような制御装置における力行あるいは回生ブレー
キ運転制御は、例えは、雑誌「電気車の科学Ｊ１９８５
　　ＶｏＬ、３８　　Ｎｏ、２　第２０頁のノツチ曲線
で示されたように、よく知られた誘導電動機式電気車の
制御と同様にして実行される。

さて、ここで主幹制御器６Ｉが定速ノツチ６１（１に投
入されると、切換スイッチ９．１０は定速指令線１９の
信号によって図示とは逆の開閉位置に切換えられる。一
方、定速指令が目標速度設定器２０へ与えられると、該
目標速度設定器２０はそのときの車両速度用度信号ｆ、
をラッチし、この信号ｆ１に基づいてその後の速度指令
信号ｆ９を発生する。目標速度設定器２０は直前ノツチ
記憶機能をもち、定速ノツチ６１ｄが投入されたときに
その直前ノツチが力行ノツチであった場合には、（ラッ
チした車両速度相当信号ｒ、）＋　（５ｋｍ／ｈ相当信
号）＝速度指令信号ｆｐを設定する。また、直前ノツチ
がブレーキノツチであった場合には、（ラッチした車両
速度相当信号ｆ、）−（５ｋｍ／ｈ相当信号）＝速度指
令信号ｆいを設定する。

比較増幅器２１は、前記速度指令信号ｆｐと車両速度相
当信号ｆ１とを比較し、その変化Δｆに対して第２図に
示す如き第２のすべり周波数信号ｆ　ｓｐ□および第２
の電流指令信号ＩＭＦ□を発生する。これらの第２の指
令信号ｆ　ｉｐ２．Ｉ　ＨＰ□は、それぞれ切換スイッ
チ９．１０を介して新たなすべり周波数指令ｆｓｐ及び
電動機電流指令ＩＭＰとなる。

従って、車両速度が運転士の希望する速度付近（第２ノ
ツチ６１ｃ）まで加速したときに定速ノツチ６１ｄを投
入すると、制御系は力行制御状態を維持しながら加速力
を徐々に弱めてそのときの速度から５　ｋｍ　／　ｈだ
け高い速度（目標設定速度指令ｆ、）まで滑らかに加速
してその速度を維持するように、力行あるいは回生ブレ
ーキ運転制御する。

また、ブレーキノツチ６２ｂから定速ノツチ６１ｄが投
入されると、制御系は回生ブレーキ制御状態を維持しな
がらブレーキ力を徐々に弱めてそのときの速度から５　
ｋｍ　／　ｈだけ低い速度（目標設定速度指令ｒｐ）ま
で滑らかに減速してその速度を維持するように、力行あ
るいは回生ブレーキ運転制御する。

ここで比較増幅器２１の特性を、第２図に例示するよう
に、若干の不感帯（±０．８　ｋｍ　／　ｈ　相当）を
もつものとすることにより、力行〜回生プレーキ制御の
滑らかな切換えが可能となる。また、±５　ｋｍ　／　
ｈ相当にて飽和する特性とすることにより、定速指令±
５　ｋｍ　／　ｈ以内の定速特性が得られる。

第３図の（ａ）は前記した力行第２ノツチ６１ｃから定
速ノツチ６１ｄが投入されたときの速度相当信号ｆ１と
速度指令信号ｆｐの変化特性、第３図の山）はブレーキ
ノツチ６２ｂから定速ノツチ６１ｄが投入されたときの
速度相当信号ｆ、と速度指令信号「、の変化特性を示し
ている。これらの図から明らかなように、力行第２ノツ
チ６１ｃで加速制御中に定速ノツチ６１ｄが投入される
と、（そのときの車両速度相当信号ｆ　ｒ＋）　”　（
５ｋｍ／　ｈ゛相当値）がその後の定速度指令ｆ、とな
り、トルクを急激に減少させることなく滑らかに定速運
転へ移行する。

また、ブレーキノツチ６２ｂを投入したまま定速ノツチ
６１ｄを投入すると、（そのときの車両速度相当信号ｆ
　ｒ＋）　　　（５ｋＩＩＩ／　ｈ相当値）がその後の
定速度指令ｆ、となり、同様に、滑らかに定速運転に移
行する。

以上に述べた実施例において、主幹制御器６１に定速ノ
ツチ６１ｄを設けて定速指令を発生するようにしたが、
この定速指令は主幹制御器６１と別体の操作手段から発
生するようにしてもよい。

また、力行ノツチの段数は２段であるが、３段以上とす
ることもできる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、定速指令時にその直前指令に応
じて、該直前指令が力行の場合にはそのときの車両速度
（検出速度）よりも所定値だけ高い値を設定速度とし、
直前指令がブレーキの場合にはそのときの検出速度より
も所定値だけ低い値を設定速度として、いずれの運転状
態からでも指令時の車両走行速度に適した設定速度での
定速運転制御に移行することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は誘導電動
機式電気車の制御装置のブロック図、第　　　′２図は
引張力指令特性図、第３図（ａ）、　（ｂ）は定速運転
移行時の速度特性図である。 ２・・・・・・インバータ、７・・・・・・ｆ、パター
ン発生器、９．１０・・・・・・切換スイッチ、１５・
・・・・・ＰＷＭ変調部、２０・・・・・・目標速度設
定器、２１・・・・・・速度比較増幅器、６１・・・・
・・主幹制御器、６１ｂ、６１ｃ・・・・・・力行ノツ
チ、６１ｄ・・・・・・定速ノツチ、６２・・・・・・
ブレーキ指令器、６２ｂ・・・・・・ブレーキノツチ。 第２図 （ａ） 力行第２ノ、←定速 ３図 （ｂ） プレーキノ、チ→定遼 ブレーキ　　１ ノ、チーーヒ一定遼ノ・チ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、可変電圧・可変周波数を出力する電力変換器と、こ
   の電力変換器によつて給電される駆動用の誘導電動機と
   、車両の走行速度に相当する検出速度信号を得る速度検
   出手段と、力行指令、ブレーキ指令及び定速指令を発生
   する操作手段と、前記力行指令及びブレーキ指令に基づ
   いて第１のすべり周波数信号を発生する手段と、前記定
   速指令に基づき該定速指令発生時の検出速度に応じた値
   を設定速度として第２のすべり周波数信号を発生する手
   段と、前記第１または第２のすべり周波数信号と前記検
   出速度信号に応じて前記電力変換器の出力周波数及び電
   圧を制御して前記誘導電動機を力行・回生ブレーキ運転
   する電力変換器制御手段とを備えた電気車の制御装置に
   おいて、前記第２のすべり周波数信号発生手段は、定速
   指令発生直前の前記操作手段からの指令が力行指令の場
   合には該定速指令発生時の検出速度よりも高い値を設定
   速度として設定し、ブレーキ指令の場合には該定速指令
   発生時の検出速度よりも低い値を設定速度として設定す
   ることを特徴とする電気車の制御装置。