JPH0235523B2 - - Google Patents

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JPH0235523B2
JPH0235523B2 JP58009113A JP911383A JPH0235523B2 JP H0235523 B2 JPH0235523 B2 JP H0235523B2 JP 58009113 A JP58009113 A JP 58009113A JP 911383 A JP911383 A JP 911383A JP H0235523 B2 JPH0235523 B2 JP H0235523B2
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JP
Japan
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induction motor
frequency
current
control target
target value
Prior art date
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JP58009113A
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English (en)
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JPS59136003A (ja
Inventor
Hideo Koo
Noriaki Nakamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH0235523B2 publication Critical patent/JPH0235523B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/10Indicating wheel slip ; Correction of wheel slip
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10Electrical machine types
    • B60L2220/12Induction machines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、可変電圧・可変周波数インバータ
(以下、単にインバータと呼ぶ)で誘導電動機
(以下IMと呼ぶ)の入力電流ひいては出力トルク
が一定となるように制御することによつて駆動さ
れる電気車の再粘着方法に関する。
インバータでIMを制御して電気車を駆動する
にあたり、インバータの出力周波数すなわちIM
の回転界磁周波数をfINV、IMの回転周波数をfR
すべり周波数をfSとすると、 力行時は fINV=fR+fS ……(1) 回生時は fINV=fR−fS ……(2) として、一定のすべり周波数制御を行うと同時に
インバータの出力電圧Vの大きさと出力周波数
fINVとの比V/fINVが一定となるように出力電圧
Vを制御し、IMの出力トルクTを一定とする。
第1図にIMを1次側から見た等価回路を示す。
第1図において、Vはインバータ出力電圧すなわ
ちIM入力電圧、IMはIM入力電流、IRはIM回転子
電流、ISは励磁電流、r1は固定子巻線抵抗、x1
固定子巻線リアクタンス、r2は回転子巻線抵抗、
x2は回転子巻線リアクタンス、xSは励磁リアクタ
ンス、SはすべりでfSとfINVとの比fS/fINVで表わ
される。IMの出力トルクTと各部の電圧、電流、
周波数との関係は、すべり周波数fSの小さい範囲
で次の(3)〜(6)式で表わすことができる。
T=k1・|V〓|/fINV・|I〓R| ……(3) I〓M=I〓R+I〓S ……(4) |I〓S|≒k2・|V〓|/fINV ……(5) Φ〓=k3・I〓S ……(6) ただし、 Φ〓:回転界磁束、 k1〜k3:定数、|V〓|=Vである。
また、第1図中の各部の電圧、電流のベクトル
図を第2図に示す。第1図から分るように(5)式は
固定子巻線抵抗r1が無視できる程度に小さいため
導出できるのである。V/fINVを一定にするとI〓S
は大きさが(5)式で示される値でV〓より90°おくれ
た一定電流となる。よつて(4)式より |I〓R|=|I〓M−I〓S| ……(7) となるので、|I〓M|を一定に制御すれば|I〓R|は
一定となり、V/fINVが一定であるので(3)式より
出力トルクTは一定とできる。以上、まとめる
と、V/fINVを一定とし、|I〓M|が一定となるよう
にfSを補正するトルク一定制御方式が電気車用イ
ンバータ制御方式としては一般的に行われてい
る。
第3図はインバータとIMの回路構成の例を示
す。図において、1は直流電流、2はしや断器、
3はフイルタリアクトル、4はフイルタコンデン
サ、5はインバータ主回路、6はIM、7はIMの
回転周波数fRを検出するための回転周波数セン
サ、8はIMの入力電流IMを検出するための
ACCT、9は出力トルクTが指令値T*となるよ
うにfRとIMに基づいてインバータ出力電圧V〓と出
力周波数fINVを決定し、インバータ主回路5のサ
イリスタ等の可制御整流素子に点孤信号を与える
制御回路である。この制御回路9の例を第4図に
詳しく示す。図中、10はトルク指令値T*より
電流パターンIPを決定する電流パターン回路、1
1は電流パターンIPによりすべり周波数パターン
fSPを決定するすべり周波数パターン回路、12
は電流パターンIPをIM入力電流I〓Mの大きさ|I〓M
とを比較して増幅する比較増幅回路、13はすべ
り周波数パターンfSPと比較増幅回路12の出力
△fSとを加算してすべり周波数fSを決定する加算
器、14はIM回転周波数fRとすべり周波数fSを力
行、回生別に加減算してインバータ出力周波数
fINVを決定する加減算器、15はV/fに一定特
性を得るためにインバータ出力周波数fINVに比例
したインバータ出力電圧パターンV*を決定する
増幅回路、16はfINVとV*よりインバータ主回路
5の可制御整流素子の点孤信号を発生する変調回
路である。
さて、ここでIMによつて駆動された車輪(図
示しない)が空転または滑走した場合を考える。
鉄道においては、鉄道輪とレールとの摩擦による
粘着を利用してトルクを伝達しているが、レール
等の状態で決まる粘着限界を超えたトルクを伝達
しようとすると力行時には空転、ブレーキ図には
滑走を発生する。この空転または滑走を制御して
再粘着させるためには次のような制御を行うのが
一般的である。
まず第1に、IMの回転周波数fRの時間変化率
dfR/dtを検出し、|dfR/dt|の値が所定値を超
えたことで空転または滑走と判定する。
第2に、空転または滑走を検出すると、IMの
回転周波数fRを空転または滑走検出時の値に固定
し、空転速度の上昇(滑走時は滑走速度の減少)
にともなつて自動的にすべり周波数fSを減少さ
せ、IMの出力トルクを減じて再粘着させようと
する方式がとられている。
第5図は、空転発生時のfINVとfRとfSの動きを示
したものである。Aは空転を発生した時点を示
し、Bは空転を検知した時点である。
しかし、この場合、すべり周波数fS減少するの
で、第6図に示すIM特性線の一例のようにIM入
力電流の大きさ|I〓M|も減少する。
よつて、第4図に示す比較増幅回路12は、電
流パターンIPに対して|I〓M|が減少するため、出
力△fSを増加させてしまうので、すべり周波数fS
を増加させる方向に制御し、空転を助長させてし
まう。
また、第7図に示すように複数台のIM例えば
6Aおよび6Bを並列接続して駆動する場合、力
行時には低い回転周波数、回生時には高い回転周
波数をもつてIMの回転周波数IRとするのが一般
的である。すなわち、高位低位選択回路20によ
つて fR1<fR2とすると 力行時 fR=fR1 回生時 fR=fR2となる。
これは、空転時には速度の低い粘着をしている
IMの周波数とし、滑走時には速度の高い粘着を
しているIMの周波数を用いてインバータ出力周
波数を決定するので、空転または滑走している
IMに追従して発散するのを防止している。
例えば、第8図に示すように通常、力行時は低
い回転周波数fR1をもつてインバータ出力周波数
を決定している。しかし、A点ではIM例えば6
Bが空転した場合は、すべり周波数fS2が減少し、
発生トルクTが減少するため再粘着しやすくなる
が、fS2の減少に応じて|I〓M|も減少するため、制
御回路9はインバータ出力周波数fINVを増加させ
て|I〓M|を増やそうとする。このため、健全な
IM例えば6Aのすべり周波数fS1が増加してしま
つて今度は後者のIMが空転を起しやすくなる。
この発明は、上述したIMの単一駆動の場合と
並列駆動の場合の問題点に鑑みてなされたもの
で、空転または滑走が発生した時に、電気車をす
みやかに再粘着させる方法を目的としたものであ
る。
第9図はこの発明の一実施例である制御回路9
Aの一部を示す。図において、17は、トルク指
令T*よりIMの回転子電流パターンI* Rを演算して
出力する回転子電流パターン回路、18は空転ま
たは滑走を検知することによつて導通するスイツ
チである。すなわち、空転または滑走を検知する
ことによつてIMの電流パターンIPから、回転子
電流パターンT* Rを減算して、IMの入力電流|I〓M
|の減少に追従するようにする。これにより、比
較増幅回路12′の出力は変化しないので、イン
バータ出力周波数fINVの増加を防止することがで
きる。この様子を第10図に示す。図において、
A点で空転が発生し、B点でこれを検出する。空
転を検出するとスイツチ18を投入してIP−I* R
減少して|I〓M|の減少に追従させる。そして最終
的には制御目標値IP−I* RをIMの励磁電流に相当
する量ISまでしぼりこむのである。|I〓M|がISより
小さくなると発生トルクTは零となり、再粘着さ
せることができるのである(C点)。
第11図は他の実施例の制御回路9Bを示し、
図において、19はIMの電流パターンIPより、
回転子電流パターンI* Rを減算する減算器である。
この実施例ではすべり周波数パターン回路11の
入力も減少させるため、急速にインバータ出力周
波数fINVの増加を防止することができる(C点)。
第12図は更に他の実施例の制御回路9Cをブ
ロツク図で示す。この実施例は第7図に示した2
台のIM並列駆動に適用される場合である。第1
3図は一方のIM例えば6Bが空転した場合の周
波数と電流の時間的変化を示す。A点において空
転が発生し、B点において、空転を検出した場
合、第12図中のスイツチ18を導通させ、比較
増幅回路12′の入力パターン2IP−T* Rを減少さ
せ、IP+ISまでしぼりこむ。このように、|I〓M|の
減少にあわせた2IP−I* Rとするので、比較増幅回
路12′の出力は変化せず、またすべり周波数パ
ターン回路11′の出力も変化しないので、イン
バータ出力周波数fINVは健全なIM例えば6Aの回
転周波数fR1によつて決定され、健全なIMの出力
トルクTは一定のままで、空転中のIMの出力ト
ルクのみを減少させて再粘着させことができる。
第13図においてC点は再粘着点であり、再粘着
したことによりI* Rを徐々に減少させ、比較増幅回
路12′の入力パターンを空転発生以前のIPまで
復帰させて通常空転を再開することができる。
なお、IM並列駆動時に並列IMすべてが空転ま
たは滑走した場合には、しぼりこむ回転子電流パ
ターンI* Rを並列IMに相当した量とすればよい。
以上、この発明によれば、IMの定速制御性を
いかんなく引き出すことができ、車両性能を大巾
に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はIMの等価回路図、第2図は第1図中
の各部の電圧、電流ベクトル図、第3図はインバ
ータとIMの回路構成の一例を示す図、第4図は
第3図中の制御回路の詳細を示す回路構成図、第
5図は空転発生時の説明図、第6図はIM特性曲
線の説明図、第7図は複数台のIMを並列駆動す
る場合の回路構成の一例を示す図、第8図はIM
並列駆動時の空転説明図、第9図はこの発明の一
実施例を示す制御回路一部のブロツク図、第10
図は第9図の制御回路を使用した場合の空転説明
図、第11図は他の実施例を示す制御回路一部の
ブロツク図、第12図は更に他の実施例を示す制
御回路一部のブロツク図、第13図は第12図の
制御回路を使用した状態の空転説明図である。 9Aと9Bと9Cは制御回路、12′は比較増
幅回路、17は回転子電流パターン回路、18は
スイツチ、19は減算器である。なお、各図中、
同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 可変電圧・可変周波数インバータで誘導電動
    機の入力電流ひいては出力トルクが一定となるよ
    うに制御することによつて駆動される電気車にお
    いて、上記誘導電動機の駆動軸の空転または滑走
    を検出した場合には、上記誘導電動機の回転周波
    数を上記空転または上記滑走を検出した時点の値
    に固定し、その後に上記誘導電動機の入力電流の
    制御目標値を上記誘導電動機の励磁電流に相当す
    る大きさまでしぼりこみ、上記駆動軸の再粘着に
    よつて元の制御目標値に復帰させることを特徴と
    した電気車再粘着方法。 2 誘導電動機が複数台並列接続され、上記誘導
    電動機の駆動軸の空転または滑走を検出した場合
    には、上記並列接続された誘導電動機の合算した
    入力電流の制御目標値を、正常な誘導電動機入力
    電流相当台数分の制御目標値とした空転または滑
    走を起こしている誘導電動機の励磁電流に相当す
    る値との和の大きさまでしぼりこみ、上記駆動軸
    の再粘着によつて元の制御目標値に復帰させるこ
    とを特徴とした特許請求の範囲第1項記載の電気
    車再粘着方法。
JP58009113A 1983-01-20 1983-01-20 電気車再粘着方法 Granted JPS59136003A (ja)

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JP58009113A JPS59136003A (ja) 1983-01-20 1983-01-20 電気車再粘着方法

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JPS59136003A JPS59136003A (ja) 1984-08-04
JPH0235523B2 true JPH0235523B2 (ja) 1990-08-10

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JPH0270202A (ja) * 1988-09-05 1990-03-09 Railway Technical Res Inst インバータ電気車の空転・滑走時に速度差比率を用いた再粘着制御方法
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JPS59136003A (ja) 1984-08-04

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