JPH02250604A - 電気車制御装置 - 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］ この発明は、カ行及び制動時の加減速制御パターンの変
化率を緩やかにして、乗り心地を最適に改善した電気車
制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は、例えば電気車研究会による「電気車の科学（
１９８７年９月号）１の第４８頁に、記載された従来の
電気車制御装置を示すブロック図であり、ここでは、車
両用モータとして誘導電動機、制御装置としてＶＶＶＦ
（可変電圧可変周波数）インバータが用いられている。

図において、パルスセンサ（１）は誘導電動機（図示せ
ず）の回転数に比例したパルス信号Ａを生成し、モータ
周波数検知回路（２）はパルス信号Ａに基づいてモータ
周波数ｒ−を演算している。空転滑走検知回路（３）は
、モータ周波数ｒＮの変化率等に基づいて空転又は滑走
を検知すると、空転滑走補正信号Ｃを出力するようにな
っている。

運転台（４）は、運転士の操作により、カ行時において
はノツチ指令Ｎを出力し、制動時においてはブレーキ指
令Ｂを生成するようになっている。

ブレーキ演算回路（５）は、車両負荷に相当する応荷重
指令Ｗを常時出力すると共に、ブレーキ指令Ｂにより応
荷重櫓令Ｗに基づく実際のブレーキカ指令ＢＬを出力す
るようになっている。電圧検知回路（６）はフィルタコ
ンデンサ（図示せず）の電圧Ｖｅを検出している。

パターン発生回路（７）は、モータ周波数ｆＮ、空転滑
走補正信号Ｃ５応荷重指令Ｗ、ブレーキ力指令ａｔ、ノ
ツチ指令Ｎ、ブレーキ指令Ｂ及びフィルタコンデンサ電
圧Ｗｅに基づいて、指令信号Ｓ（ノツチ指令Ｎ又はブレ
ーキ指令Ｂ）に応じた電流パターンＩｐｏ及び電圧パタ
ーンＶ／Ｆｏを生成すると共に、指令信号Ｓとパターン
立上げ立下げタイミングに相当するパターン信号りとを
出力するようになっており、電流パターンＩｐｏを生成
する電流パターン発生部（８）と、電圧パターンＶ　／
　Ｆ　ｏを生成する電圧パターン発生部（９）とを備え
ている。

ＶＶＶＦインバータの制御信号を生成するためのソフト
スタート回路（１０）は、空転滑走補正信号Ｃ１電流パ
ターンＩｐｏ、電圧パターンＶ／Ｆｏ、指令信号Ｓ及び
パターン信号りに基づいて、最終的な制御パターンＰ（
電流パターンｔｐ及び電圧パターンＶ／Ｆからなる）を
生成するようになっており、例えば−次間数を発生する
関数発生器（１１）を備えている。

次に、第４図の波形図を参照しながら、第３図に示した
従来の電気車制御装置の動作について説明する。

パルスセンサ（１）は誘導電動機のパルス信号Ａを常時
出力しており、モータ周波数検知回路（２）はパルス信
号Ａをモータ周波数ｆＭに換算して空転滑走検知回路（
３）及びパターン発生回路（７）に入力する。空転滑走
検知回路（３）は、各車両毎の複数のモータ周波数ｆＨ
の偏差並びにモータ周波数ｆＨの変化率等に基づいて、
カ行時においては空転、制動時においては滑走を検知し
、空転又は滑走を検知した場合にはパターン発生回路（
７）及びソフトスタート回路（１０）に空転滑走補正信
号Ｃを入力する。

ブレーキ演算回路（５）は、走行区間や車両毎に変動す
る負荷条件である応荷重指令Ｗを常時生成し、これをパ
ターン発生回路（７）に入力する。又、電圧検知回路（
６）は、フィルタコンデンサ電圧Ｖｃをパターン発生回
路（７）に常時入力する。

ここで、運転台（４）からカ行時のトルクに応じたノツ
チ指令Ｎ又は制動時のブレーキ指令Ｂが発生すると、ノ
ツチ指令Ｎはパターン発生回路（７）に入力され、ブレ
ーキ指令Ｂはブレーキ演算回路（５）及びパターン発生
回路（７）に入力される。

ブレーキ演算回路（５）は、ブレーキ指令Ｂにより応荷
重指令Ｗに基づく実際のブレーキ力を演算し、このブレ
ーキ力に相当するブレーキ力指令ＢＬをパターン発生回
路（７）に入力する。

パターン発生回路（７）は、ノツチ指令Ｎ又はブレーキ
指令Ｂ（指令信号Ｓ）が入力されると、この指令信号Ｓ
に応じて起動する。このとき、フィルタコンデンサ電圧
Ｖｃの値が入力過電圧、又は低電圧などにより保護動作
状態でないこと、並びに他の起動条件が整っていること
に基づいて、各パターンＩｐｏ及びＶ／Ｆｏの立上げ及
び立下げのタイミングを決定するパターン信号Ｄ（第４
図参照）を生成する。このパターン信号りの立上げタイ
ミングは、誘導電動機の起動特性に応じ・て、指令信号
Ｓより時間τだけ遅延されている。

パターン発生回路（７）は、空転滑走補正信号Ｃ１応荷
重指令Ｗ、指令信号Ｓ及びブレーキ力指令ＢＬに基づい
て、誘導電動機の速度制御を指令通りに行なうための電
流パターンＩｐｏ及び電圧パターンＶ　／　Ｆ　ｏを生
成し、指令信号Ｓ及びパターン信号りと共にソストスタ
ート回路（１０）に入力する。

ソストスタート回路（１０）は、空転滑走補正信号Ｃ１
各パターン１００．Ｖ／ＦＯ５指令信号Ｓ及びパターン
信号りに基づいて、制御パターンＰ（第４図参照）を生
成する。このとき、制御パターンＰは、乗り心地を改善
するために、関数発生器（１１）から得られる一次関数
を用いて、第４図のような波形に形成される。即ち、ま
ず初期値Ｐｏから立上げ、初期値Ｐｏから目標値ＰＭま
での立上げ部Ｘは所定の一次関数に従って増加させ、目
標値ＰＭから０レベルまでの立下げ部Ｙは所定の一次関
数に従って減少させる。立上げ部Ｘ及び立下げ部Ｙの傾
斜は、それぞれ誘導電動機の特性に応じて最適に設定さ
れる。

ここで、制御パターンＰは電流パターンｒｐの値に相当
し、電圧パターンＶ／Ｆは周波数の関数に相当しており
、例えば、初期値ＰＯは１５０Ａ、立上げ部Ｘは３００
Ａ／秒、立下げ部Ｙ　バー　８９ＯＡ　／秒に設定され
る。

このように、立上げ部Ｘ及び立下げ部Ｙに傾斜を持たせ
て制御パターンＰの変化率を緩やかにすることにより、
誘導電動機の電流及び電圧等が急激に且つ大きく変化す
ることを防止し、乗り心地をよくしている。尚、制御パ
ターンＰは、カ行時には加速トルク、制動時には減速ト
ルクに相当し、共に第４図と同様の波形となる。

［発明が解決しようとする課題１ 従来の電気車制御装置は以上のように、１つの関数発生
器（１１）のみを用いて制御パターンＰを生成している
ので、立上げ部Ｘ及び立下げ部Ｙと目標値ＰＭの区間と
の間の変化率が大きく、乗り心地を最適に改善すること
ができないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、乗り心地を最適に改善でき、る電気車制御装
置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段１ この発明に係る電気車制御装置は、ソストスタート回路
に、互いに異なる関数を発生する複数の関数発生器を設
けたものである。

［作用］ この発明においては、制御パターンの変化率が緩やかで
乗り心地が最良となるように、異なる複数の関数を組み
合わせて立上げ部及び立下げ部を形成する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例の要部を示すブロック図であり
、図示しない部分の構成は第３図と同様である。ソスト
スタート回路（ＩＯＡ）は、前述の関数発生器（１１）
の他に、例えば指数関数を発生する別の関数発生器（１
２）を備えており、制御パターンＰ　’（Ｉ　９’及び
Ｖ／Ｆ”）を生成するようになっている。

次に、第２図の波形図を参照しながら、第１図に示した
この発明の一実施例の動作について説明する。尚、ソス
トスタート回路（１０＾）に入力される空転滑走補正信
号Ｃ，電流パターンＩｐｏ、電圧パターンＶ　／　Ｆ　
ｏ、指令信号Ｓ及びパターン信号りについては、前述し
た通りなので、ここでは説明しない。

ソストスタート回路（ＩＯＡ）で生成される制御パター
ンＰ′は、まず、立上げ指令となるパターン信号りのオ
ン時刻ｔ０において初期値ＰＯとなり、続いて、時刻ｔ
０から１．までのτ３秒間の立上げ部Ｘｌにおいて関数
発生器（１１）からの−次間数に従って増加し、時刻ｔ
１からｔ、までのτ７秒間の立上げ部Ｘ２において関数
発生器（１２）からの指数関数に従って増加し、時刻ｔ
２において目標値ＰＭに達する。

そして、制御パターンＰ′は、時刻ｔ２からｔ、までの
τ輌秒間にわたって目標値ＰＭを保持し、立下げ指令と
なるパターン信号りのオフ時刻ｔ、から減少を開始する
。即ち、時刻【３からｔ、までのτ４秒間の立下げ部Ｙ
、においては、関数発生器（１２）からの指数関数に従
って減少し、時刻ｔ、からｔ、までのτ３秒間の立下げ
部Ｙ２においては、関数発生器（１１）からの−次間数
に従って減少し、時刻１．からｔ・までのτ６秒間の立
下げ部Ｙ、においては、関数発生器（１２）からの指数
関数に従って減少し、時刻ｔ、において０レベルに達す
る。

このとき、立上げ部Ｘ２、立下げ部Ｙ、及びＹ、に用い
られる関数が、立上げ部Ｘ１及び立下げ部Ｙ２に用いら
れる一次関数とは異なり、指数関数であるため、制御パ
ターンＰ′は、ｘｌとＸ２との間、Ｘ、と目標値区間と
の間、目標値区間とＹｌとの間、Ｙ、とＹ２との間、Ｙ
２とＹ、との間、並びに、Ｙ、と０レベル区間との間が
それぞれ滑らかに連続した波形となる。

関数発生器（１１）及び（１２）から生成される各関数
の定数値及び極性は、カ行時又は制動時などの種々の条
件に応じて設定され、制御パターンＰ′の変化率が緩や
かで乗り心地が最良となるように設定されることは言う
までもない、この結果、カ行時のトルク変化率、並びに
制動時のブレーキ投入や開放によるトルク変化率が共に
小さくなり、乗客が感じる乗り心地は最良となる。

尚、上記実施例では、ソストスタート回路（１０＾）に
２つの関数発生器（１１）及び（１２）を設け、−次関
数及び指数関数を用いて制御パターンＰ′を生成したが
、最適なトルク変化率の制御パターンＰ′を生成するも
のであれば他の関数を用いてもよく、又、３つ以上の関
数を組み合わせて立上げ部及び立下げ部を形成してもよ
い。

又、各関数を用いる区間を経過時間に応じて分割したが
、目標値ＰＨ及び０レベルに対する到達割合等に基づい
て分割してもよい。

更に、制御パターンＰ′に基づいて、ＶＶＶＦインバー
タを介して誘導電動機を制御する場合について説明した
が、直流モータを駆動制御する場合に適用しても同等の
効果を奏する。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、ソストスタート回路に
、互いに異なる関数を発生する複数の関数発生器を設け
、制御パターンの変化率が緩やかで乗り心地が最良とな
るように、異なる複数の関数を組み合わせて立上げ部及
び立下げ部を形成するようにしたので、乗り心地を、最
適に改善できる電気車制御装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の要部を示すブロック図、
第２図はこの発明の詳細な説明するための波形図、第３
図は従来の電気車制御装置を示すブロック図、第４図は
従来の電気車制御装置の動作を説明するための波形図で
ある。 （７）・・・パターン発生回路 （１０＾）・・・ソストスタート回路 （１１）、（１２）・・・関数発生器 Ｎ−：・ノツチ指令　　　　Ｂ・・・ブレーキ指令Ｓ・
・・指令信号　　　　　１ｐｏ・・・電流パターンＶ／
Ｆｏ・・・電圧パターン　Ｐ′・・・制御パターンＸ　
ｒ　、Ｘ　ｔ・・・立上げ部 Ｙ　１．　Ｙ　２　、Ｙ　３・・・立下げ部面、図中、
同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ノッチ指令又はブレーキ指令からなる指令信号に基づい
   て電流パターン及び電圧パターンを生成するパターン発
   生回路と、前記電流パターン及び前記電圧パターンの立
   上げ及び立下げの変化率を緩やかにした制御パターンを
   生成するソストスタート回路とを備え、前記制御パター
   ンに基づいて車両用モータを駆動する電気車制御装置に
   おいて、前記ソストスタート回路に互いに異なる関数を
   発生する複数の関数発生器を設け、前記複数の関数を用
   いて前記制御パターンの立上げ部及び立下げ部を形成し
   たことを特徴とする電気車制御装置。