JPH0313802B2 - - Google Patents
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- JPH0313802B2 JPH0313802B2 JP56029911A JP2991181A JPH0313802B2 JP H0313802 B2 JPH0313802 B2 JP H0313802B2 JP 56029911 A JP56029911 A JP 56029911A JP 2991181 A JP2991181 A JP 2991181A JP H0313802 B2 JPH0313802 B2 JP H0313802B2
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- Japan
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- inverter
- frequency
- induction motor
- voltage
- current
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
- B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
- B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines
- B60L9/22—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines polyphase motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
- B60L9/005—Interference suppression
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/06—Controlling the motor in four quadrants
- H02P23/07—Polyphase or monophase asynchronous induction motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/26—Rail vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
- B60L2220/10—Electrical machine types
- B60L2220/12—Induction machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、直流電源からインバータを介して誘
導電動機に給電し車両を駆動する誘導電動機式電
車の制御装置の改良に関する。
導電動機に給電し車両を駆動する誘導電動機式電
車の制御装置の改良に関する。
電気鉄道においては、長年に亘り、駆動電動機
として直流電動機が使用されて来たが、古くか
ら、無保守化、小型化が容易で、しかも粘着特性
に優れた誘導電動機を使用することが検討されて
きた。
として直流電動機が使用されて来たが、古くか
ら、無保守化、小型化が容易で、しかも粘着特性
に優れた誘導電動機を使用することが検討されて
きた。
近年、半導体技術の進歩に伴い、誘導電動機を
高効率状態で運転しうる電力変換器が開発され、
ようやく誘導電動機式電車が実現した。
高効率状態で運転しうる電力変換器が開発され、
ようやく誘導電動機式電車が実現した。
電力変換器としては、直流電気鉄道においては
インバータがあり、交流電気鉄道においては、コ
ンバータとインバータの組合せあるいは、周波数
変換器があるが、いずれにしろ、インバータを用
いる方式が有利と考えられている。
インバータがあり、交流電気鉄道においては、コ
ンバータとインバータの組合せあるいは、周波数
変換器があるが、いずれにしろ、インバータを用
いる方式が有利と考えられている。
インバータは、直流電源（コンバータの出力も
含む）から、可変周波数、可変電圧の多相（通常
３相）交流を得るが、誘導電動機を効率良く運転
するために、波形歪の少ないパルス幅変調
（Pulse Width Modulation）インバータが有利
である。
含む）から、可変周波数、可変電圧の多相（通常
３相）交流を得るが、誘導電動機を効率良く運転
するために、波形歪の少ないパルス幅変調
（Pulse Width Modulation）インバータが有利
である。
このインバータの出力周波数は、力行時には電
車の速度に誘導電動機のすべり周波数を加算した
周波数となり、回生制動時には電車の速度にすべ
り周波数を減算した周波数となるように制御され
る。また、出力電圧は、出力周波数に比例するよ
うに制御することが望ましいが、このためには２
通りの制御系が考えられる。第１に、電流一定制
御系により電圧を調整することであり、この結果
インバータの出力電圧はほぼ出力周波数に比例す
る。第２に、周波数に比例した電圧を出力するよ
うに電圧制御系を構成することであり、この結果
は、電動機電流がほぼ一定に保たれる。
車の速度に誘導電動機のすべり周波数を加算した
周波数となり、回生制動時には電車の速度にすべ
り周波数を減算した周波数となるように制御され
る。また、出力電圧は、出力周波数に比例するよ
うに制御することが望ましいが、このためには２
通りの制御系が考えられる。第１に、電流一定制
御系により電圧を調整することであり、この結果
インバータの出力電圧はほぼ出力周波数に比例す
る。第２に、周波数に比例した電圧を出力するよ
うに電圧制御系を構成することであり、この結果
は、電動機電流がほぼ一定に保たれる。
このような制御を、電車のあらゆる速度領域に
適用するため、インバータの出力周波数は、数Hz
（すべり周波数相当）から百数十Hz程度の範囲で
変化する。従つて、このような周波数の交流成分
が、直流電源とインバータ間の直流電路に流れ
る。この交流成分は、直流電気鉄道においては直
接架線に伝わり、誘導障害を引起す。また、交流
電気鉄道においては、コンバータの動作を不安定
化する原因となる。
適用するため、インバータの出力周波数は、数Hz
（すべり周波数相当）から百数十Hz程度の範囲で
変化する。従つて、このような周波数の交流成分
が、直流電源とインバータ間の直流電路に流れ
る。この交流成分は、直流電気鉄道においては直
接架線に伝わり、誘導障害を引起す。また、交流
電気鉄道においては、コンバータの動作を不安定
化する原因となる。
このため、直流電源とインバータとの間にフイ
ルタ回路が挿入される。このフイルタ回路は、特
に、踏切警報器等を動作させる軌道回路継電器を
誤動作させないために、共振周波数を50〜60Hzよ
り低く設定される。しかし、インバータの最低周
波数（数Hz）より低く抑えることは、フイルタ回
路のリアクトルとコンデンサの容量から実用でき
ない。従つて、仮に、フイルタ回路の共振周波数
を20Hzに選んだとすれば、電車の低速時に、イン
バータ動作周波数が20Hzを通過するとき、フイル
タ回路は共振し、インバータの直流入力電流、フ
イルタコンデンサ電圧および直流電源電流等に振
動を生じる。
ルタ回路が挿入される。このフイルタ回路は、特
に、踏切警報器等を動作させる軌道回路継電器を
誤動作させないために、共振周波数を50〜60Hzよ
り低く設定される。しかし、インバータの最低周
波数（数Hz）より低く抑えることは、フイルタ回
路のリアクトルとコンデンサの容量から実用でき
ない。従つて、仮に、フイルタ回路の共振周波数
を20Hzに選んだとすれば、電車の低速時に、イン
バータ動作周波数が20Hzを通過するとき、フイル
タ回路は共振し、インバータの直流入力電流、フ
イルタコンデンサ電圧および直流電源電流等に振
動を生じる。
この電気振動は、インバータの転流失敗の原因
となる外、誘導電動機のトルクを脈動させ、電車
の乗心地を悪化させる。
となる外、誘導電動機のトルクを脈動させ、電車
の乗心地を悪化させる。
本発明の目的は、フイルタ回路を大型化するこ
となく、直流電流等の振動を抑制し、インバータ
動作の安定化と電車の乗心地の向上を図ることで
ある。
となく、直流電流等の振動を抑制し、インバータ
動作の安定化と電車の乗心地の向上を図ることで
ある。
本発明の第１の特徴とするところは、直流電源
から上記誘導電動機に至る回路における上記フイ
ルタ回路の共振周波数帯域で振動する電気量の振
動成分を検出する手段、この振動成分に応じて上
記インバータの出力電圧を調整する手段を備え、
上記電気量の振動を抑制することである。
から上記誘導電動機に至る回路における上記フイ
ルタ回路の共振周波数帯域で振動する電気量の振
動成分を検出する手段、この振動成分に応じて上
記インバータの出力電圧を調整する手段を備え、
上記電気量の振動を抑制することである。
すなわち、フイルタ回路の共振により、例えば
力行時に、直流電源からフイルタ回路へ流入する
直流電流が振動的に増大、すなわち直流電流の上
記共振周波数帯域成分が増大しようとすると、こ
れを検出し、フイルタ側（直流電源側）から見た
インバータ電圧を低めることにより、上記電流増
大に伴うフイルタコンデンサ電圧の増大を抑制す
る。直流電流が振動的に減少、すなわち直流電流
の上記共振周波数帯域成分が減少しようとする場
合には、逆にインバータ電圧を高めて電流減少に
伴うフイルタコンデンサ電圧の減少を抑制する。
回生時には、電源側へ流出する電流の振動的増大
および減少に対して、電源側から見たインバータ
電圧を夫々増大および減少させる。
力行時に、直流電源からフイルタ回路へ流入する
直流電流が振動的に増大、すなわち直流電流の上
記共振周波数帯域成分が増大しようとすると、こ
れを検出し、フイルタ側（直流電源側）から見た
インバータ電圧を低めることにより、上記電流増
大に伴うフイルタコンデンサ電圧の増大を抑制す
る。直流電流が振動的に減少、すなわち直流電流
の上記共振周波数帯域成分が減少しようとする場
合には、逆にインバータ電圧を高めて電流減少に
伴うフイルタコンデンサ電圧の減少を抑制する。
回生時には、電源側へ流出する電流の振動的増大
および減少に対して、電源側から見たインバータ
電圧を夫々増大および減少させる。
この結果、電気振動は抑制され、これに基づく
障害は一掃される。
障害は一掃される。
本発明の第２の特徴とするところは、パルス幅
変調（PWM）インバータを用いるものにおい
て、直流電源から上記誘導電動機に至る回路にお
ける上記フイルタ回路の共振周波数帯域で振動す
る電気量の振動成分を検出する手段を備え、上記
インバータの周波数制御系に作用し、この振動成
分に応じて上記誘導電動機のすべり周波数を調整
することである。
変調（PWM）インバータを用いるものにおい
て、直流電源から上記誘導電動機に至る回路にお
ける上記フイルタ回路の共振周波数帯域で振動す
る電気量の振動成分を検出する手段を備え、上記
インバータの周波数制御系に作用し、この振動成
分に応じて上記誘導電動機のすべり周波数を調整
することである。
すなわち、PWMインバータは、後述するよう
に、その出力電圧を最大まで上げる際に、ステツ
プ状の電圧変化を伴う。このステツプ状の電圧変
化にフイルタ回路が共振すると、最大出力電圧状
態にあるPWMインバータの電圧は連続的な調整
が不可能なために、振動を抑制することができな
い。しかし、インバータ動作周波数を調整するこ
とによつて、電気振動は抑制されうる。
に、その出力電圧を最大まで上げる際に、ステツ
プ状の電圧変化を伴う。このステツプ状の電圧変
化にフイルタ回路が共振すると、最大出力電圧状
態にあるPWMインバータの電圧は連続的な調整
が不可能なために、振動を抑制することができな
い。しかし、インバータ動作周波数を調整するこ
とによつて、電気振動は抑制されうる。
以下の実施例の説明により、上記特徴およびそ
の他の特徴は明らかとなろう。
の他の特徴は明らかとなろう。
第１図は本発明による誘導電動機式電車の制御
装置の一実施例構成図である。
装置の一実施例構成図である。
直流架線１から、パンタグラフ２により集電さ
れた直流は、フイルタ回路３を介して３相インバ
ータ４へ加えられる。フイルタ回路３は、リアク
トル３１とコンデンサ３２からなる逆Ｌ型フイル
タである。インバータ４は、ゲートターンオフサ
イリスタ（GTO）４１〜４６を主体とするパル
ス幅変調（PWM）が可能なインバータあるい
は、一般のサイリスタインバータである。このイ
ンバータ４の出力、すなわち、可変周波数・可変
電圧３相交流は、３相誘導電動機５に供給され
る。電動機５は、電車を駆動すると共に、パルス
発生器６を回転させ電車の速度に見合う速度周波
数信号nを発生する。電車には、すべり周波数s
設定器７を備えており、加減算器８により、力行
時には＝n＋sを、他方、回生時には＝n
−sを演算して、インバータ動作周波数指令を
求める。また、電車には、電動機電流指令IP設定
器９を備えており、電動機電流検出器１０の出力
IMと比較器１１によつて比較し、通流率指令γを
求める。このようにして求められたインバータの
動作周波数指令と通流率（変調度とも言われ、
出力電圧に対応する）指令γは、PWMあるいは
単なるインバータ制御装置１２へ入力される。
PWMインバータ制御装置１２は、公知であり、
例えば、日立評論VOL.61No.５（1979−５）P.27〜
32の特にP.３０図６の変調部およびゲート処理信
号回路で説明された構成をそのまま使用すること
ができ、誘導電動機５を、設定されたすべりsで
かつ、電動機電流IMを設定値IPに追従するよう
に、周波数と電圧を制御することができる。もち
ろん、上記日立評論に述べてあるように、電圧を
周波数に比例させるような制御系を並設したり、
あるいはこの電圧制御系を設ける代りに、上記電
流制御系を取去ることも可能である。
れた直流は、フイルタ回路３を介して３相インバ
ータ４へ加えられる。フイルタ回路３は、リアク
トル３１とコンデンサ３２からなる逆Ｌ型フイル
タである。インバータ４は、ゲートターンオフサ
イリスタ（GTO）４１〜４６を主体とするパル
ス幅変調（PWM）が可能なインバータあるい
は、一般のサイリスタインバータである。このイ
ンバータ４の出力、すなわち、可変周波数・可変
電圧３相交流は、３相誘導電動機５に供給され
る。電動機５は、電車を駆動すると共に、パルス
発生器６を回転させ電車の速度に見合う速度周波
数信号nを発生する。電車には、すべり周波数s
設定器７を備えており、加減算器８により、力行
時には＝n＋sを、他方、回生時には＝n
−sを演算して、インバータ動作周波数指令を
求める。また、電車には、電動機電流指令IP設定
器９を備えており、電動機電流検出器１０の出力
IMと比較器１１によつて比較し、通流率指令γを
求める。このようにして求められたインバータの
動作周波数指令と通流率（変調度とも言われ、
出力電圧に対応する）指令γは、PWMあるいは
単なるインバータ制御装置１２へ入力される。
PWMインバータ制御装置１２は、公知であり、
例えば、日立評論VOL.61No.５（1979−５）P.27〜
32の特にP.３０図６の変調部およびゲート処理信
号回路で説明された構成をそのまま使用すること
ができ、誘導電動機５を、設定されたすべりsで
かつ、電動機電流IMを設定値IPに追従するよう
に、周波数と電圧を制御することができる。もち
ろん、上記日立評論に述べてあるように、電圧を
周波数に比例させるような制御系を並設したり、
あるいはこの電圧制御系を設ける代りに、上記電
流制御系を取去ることも可能である。
さて、このような制御系においては、前述した
ようにフイルタ回路の共振周波数帯域の電気振動
を発生する。そこで、この周波数帯域での架線電
流の振動的変動を検出し、インバータ出力電圧を
調整するように、電流制御系の比較器１１へ入力
する。すなわち、１３はギヤツプ付変流器であ
り、架線電流の交流成分を検出することができ
る。その出力eCTは、位相遅れ回路１４およびバ
ンドパス回路１５を通して前記電流制御系内の比
較器１１へ負帰還している。位相遅れ回路１４
は、抵抗１４１とチヨークコイル１４２の直列回
路から成り、チヨークコイル１４２の両端電圧eL
は変流器１３の出力電圧を90度遅らせたものとな
る。すなわち、ギヤツプ付変流器の出力は定電流
源であると見なせるので、この電流をｉとし、抵
抗器１４１の抵抗値をＲ（Ω）、チヨークコイル１
４２のインダクタンスをＬ(H)とすれば、抵抗器１
４１の電圧降下eRは、 e〓R＝i〓R となる。また、チヨークコイルの内部抵抗が抵抗
Ｒより充分に小さいとすれば、チヨークコイル１
４２の両端電圧eLは e〓L＝Ｌdi／dt となるので、eRよりも位相が90度進んだものとな
る。従つて、この電圧を逆極性に取出せば、変流
器の出力を90度遅らせることができる。
ようにフイルタ回路の共振周波数帯域の電気振動
を発生する。そこで、この周波数帯域での架線電
流の振動的変動を検出し、インバータ出力電圧を
調整するように、電流制御系の比較器１１へ入力
する。すなわち、１３はギヤツプ付変流器であ
り、架線電流の交流成分を検出することができ
る。その出力eCTは、位相遅れ回路１４およびバ
ンドパス回路１５を通して前記電流制御系内の比
較器１１へ負帰還している。位相遅れ回路１４
は、抵抗１４１とチヨークコイル１４２の直列回
路から成り、チヨークコイル１４２の両端電圧eL
は変流器１３の出力電圧を90度遅らせたものとな
る。すなわち、ギヤツプ付変流器の出力は定電流
源であると見なせるので、この電流をｉとし、抵
抗器１４１の抵抗値をＲ（Ω）、チヨークコイル１
４２のインダクタンスをＬ(H)とすれば、抵抗器１
４１の電圧降下eRは、 e〓R＝i〓R となる。また、チヨークコイルの内部抵抗が抵抗
Ｒより充分に小さいとすれば、チヨークコイル１
４２の両端電圧eLは e〓L＝Ｌdi／dt となるので、eRよりも位相が90度進んだものとな
る。従つて、この電圧を逆極性に取出せば、変流
器の出力を90度遅らせることができる。
バンドパス回路１５は、演算増幅器１５１と抵
抗１５２，１５３および１５４並びにコンデンサ
１５５，１５６から成り、そのゲインおよび位相
特性は第２図のように、フイルタ回路３の共振周
波数r近傍でゲインが高く、かつ入出力の位相が
同相となるように設定されている。
抗１５２，１５３および１５４並びにコンデンサ
１５５，１５６から成り、そのゲインおよび位相
特性は第２図のように、フイルタ回路３の共振周
波数r近傍でゲインが高く、かつ入出力の位相が
同相となるように設定されている。
第３図は、バンドパス回路１５の出力を比較器
１１へ入力しないと仮定した場合の各部の電圧、
電流波形を示すもので、この図を参照しつつ、振
動抑制動作を説明する。
１１へ入力しないと仮定した場合の各部の電圧、
電流波形を示すもので、この図を参照しつつ、振
動抑制動作を説明する。
コンデンサ３２の電圧が第３図イのように振動
すると、リアクトル３１の電流つまり架線電流
は、第３図ロのように、コンデンサ３２の電圧の
振動より位相がほぼ90度進んで振動する。この架
線電流の振動分（交流分）をギヤツプ付変流器１
３で第３図ハのように検出し、位相遅れ回路１４
に与える。この位相遅れ回路１４により、第３図
ニのように、入力に対して位相をほぼ90度遅らせ
てバンドパス回路１５に伝える。このバンドパス
回路１５は、フイルタ３の共振周波数で高ゲイン
を示すので、第３図ニの波形を増幅する。
すると、リアクトル３１の電流つまり架線電流
は、第３図ロのように、コンデンサ３２の電圧の
振動より位相がほぼ90度進んで振動する。この架
線電流の振動分（交流分）をギヤツプ付変流器１
３で第３図ハのように検出し、位相遅れ回路１４
に与える。この位相遅れ回路１４により、第３図
ニのように、入力に対して位相をほぼ90度遅らせ
てバンドパス回路１５に伝える。このバンドパス
回路１５は、フイルタ３の共振周波数で高ゲイン
を示すので、第３図ニの波形を増幅する。
これを、比較器１１へ正帰還（力行時）すれ
ば、コンデンサ３２の電圧が振動的に上昇しよう
とすれば、通流率γを増大させて、電源側から見
たインバータの電圧を減少させる。従つて、コン
デンサ３２の電圧は、インバータ４への放電電流
の増大により減少させられ、振動的な増大は止
む。逆に、コンデンサ３２の電圧が振動的に減少
しようとすれば、通流率γを減少させ、電源側か
ら見たインバータの電圧を増大させる。従つて、
コンデンサ３２の電圧は、インバータ４への放電
電流の減少により増大させられ、振動的な減少も
止まる。従つて、結果的に、第３図に示したよう
な振動現象は発生しない。
ば、コンデンサ３２の電圧が振動的に上昇しよう
とすれば、通流率γを増大させて、電源側から見
たインバータの電圧を減少させる。従つて、コン
デンサ３２の電圧は、インバータ４への放電電流
の増大により減少させられ、振動的な増大は止
む。逆に、コンデンサ３２の電圧が振動的に減少
しようとすれば、通流率γを減少させ、電源側か
ら見たインバータの電圧を増大させる。従つて、
コンデンサ３２の電圧は、インバータ４への放電
電流の減少により増大させられ、振動的な減少も
止まる。従つて、結果的に、第３図に示したよう
な振動現象は発生しない。
なお、回生ブレーキ時には、架線電流の方向が
逆転するので、比較器１１へ負帰還するように切
換える。
逆転するので、比較器１１へ負帰還するように切
換える。
第４図は、上記した振動抑制動作を説明するも
ので、ある通流率γ1での電流特性I1上のａ点で周
波数1にて運転中であるとする。このとき、コン
デンサ３２の電圧が振動的に上昇しようとする
と、通流率γの増大により電流特性がI2の方向へ
移動する。従つて、動作点はｂに移に、電動機電
流の増大によつて、コンデンサ３２の電圧上昇を
抑えることとなる。
ので、ある通流率γ1での電流特性I1上のａ点で周
波数1にて運転中であるとする。このとき、コン
デンサ３２の電圧が振動的に上昇しようとする
と、通流率γの増大により電流特性がI2の方向へ
移動する。従つて、動作点はｂに移に、電動機電
流の増大によつて、コンデンサ３２の電圧上昇を
抑えることとなる。
ところで、PWMインバータにおいては、その
動作周波数を指令する例えば正弦波と、キヤリア
例えば三角波との比較によりパルス幅変調が行わ
れる。この三角波の、正弦波に対する周波数比
は、インバータ動作周波数に応じて切換えられ
る。
動作周波数を指令する例えば正弦波と、キヤリア
例えば三角波との比較によりパルス幅変調が行わ
れる。この三角波の、正弦波に対する周波数比
は、インバータ動作周波数に応じて切換えられ
る。
第５図は、上記周波数比をパルス数ｎ／Hzとし
て表わしている。このとき、インバータの出力電
圧Ｅ（通電率γに比例する）は、１パルスへ移行
するとき図示するようにステツプ状に増大する。
て表わしている。このとき、インバータの出力電
圧Ｅ（通電率γに比例する）は、１パルスへ移行
するとき図示するようにステツプ状に増大する。
これを、PWM動作を説明する第６図および第
７図により説明する。PWM動作自体は公知であ
り詳細説明は省略する。第６図は、正弦波Vsの
３倍の三角波VcでのPWM動作における最大電圧
状態を示すものとする。すなわち、GTOあるい
はサイリスタには転流期間が存在し、時点t1で消
弧信号を出したのち、tmin後の時点t2以前に再点
弧信号を出すと転流失敗してしまう。従つて、３
パルス状態での最大出力電圧は、インバータ定格
電圧よりかなり低い。これ以上にインバータ電圧
を上げる場合は、第７図のように、三角波をステ
ツプ状に減少させて１パルス状態つまり定格電圧
状態とするしかないのである。この結果は、第５
図のように、インバータ出力電圧Ｅがステツプ状
に増大する。
７図により説明する。PWM動作自体は公知であ
り詳細説明は省略する。第６図は、正弦波Vsの
３倍の三角波VcでのPWM動作における最大電圧
状態を示すものとする。すなわち、GTOあるい
はサイリスタには転流期間が存在し、時点t1で消
弧信号を出したのち、tmin後の時点t2以前に再点
弧信号を出すと転流失敗してしまう。従つて、３
パルス状態での最大出力電圧は、インバータ定格
電圧よりかなり低い。これ以上にインバータ電圧
を上げる場合は、第７図のように、三角波をステ
ツプ状に減少させて１パルス状態つまり定格電圧
状態とするしかないのである。この結果は、第５
図のように、インバータ出力電圧Ｅがステツプ状
に増大する。
なお、第６図、第７図で省略したサイリスタ４
４，４５および４６用のオン・オフ信号UN，
VNおよびWNは、夫々、UP，VPおよびWPの
オンとオフを逆転させたものとなる。
４，４５および４６用のオン・オフ信号UN，
VNおよびWNは、夫々、UP，VPおよびWPの
オンとオフを逆転させたものとなる。
このステツプ状の電圧増大に、フイルタ回路３
が共振し、前述した電気振動を誘発する。ところ
が、もはや、インバータの出力電圧は連続的に調
整することは不可能であり、第１図の装置でこれ
を抑制することはできない。
が共振し、前述した電気振動を誘発する。ところ
が、もはや、インバータの出力電圧は連続的に調
整することは不可能であり、第１図の装置でこれ
を抑制することはできない。
第８図は、このような電気振動をも抑制できる
本発明の他の実施例構成図である。
本発明の他の実施例構成図である。
バンドパス回路１５の出力は、周波数制御系内
の加減算器８に帰還するのである。すなわち、第
９図において、インバータ動作周波数1で、設定
されたすべり周波数s1により、電流特性I1上の
点ｃで運転されているとする。aは電車速度に
対応する周波数である。ここで、コンデンサ３２
の電圧が振動的に上昇しようとすることを架線電
流の増大にて検出し、動作周波数を2の方向へ高
める。こうすると、電車速度は変化しないので動
作点はｄへ移り、電動機電流が増大する。従つ
て、インバータ４の出力電圧を調整することなし
に、コンデンサ３２からの放電電流を増大させ、
その電圧の振動的な増大を抑え込むことができ
る。
の加減算器８に帰還するのである。すなわち、第
９図において、インバータ動作周波数1で、設定
されたすべり周波数s1により、電流特性I1上の
点ｃで運転されているとする。aは電車速度に
対応する周波数である。ここで、コンデンサ３２
の電圧が振動的に上昇しようとすることを架線電
流の増大にて検出し、動作周波数を2の方向へ高
める。こうすると、電車速度は変化しないので動
作点はｄへ移り、電動機電流が増大する。従つ
て、インバータ４の出力電圧を調整することなし
に、コンデンサ３２からの放電電流を増大させ、
その電圧の振動的な増大を抑え込むことができ
る。
コンデンサ３２の電圧が振動的に減少しようと
する場合も、これを抑制できることは容易に理解
できる。また、回生制動時には、バンドパスフイ
ルタ１５の出力を負帰還すべきことは勿論であ
る。
する場合も、これを抑制できることは容易に理解
できる。また、回生制動時には、バンドパスフイ
ルタ１５の出力を負帰還すべきことは勿論であ
る。
このようにして電気振動は未然に抑制され、こ
れに起因する誘導障害、インバータの転流失敗お
よび電車の乗心地の悪化などを防止することがで
きる。
れに起因する誘導障害、インバータの転流失敗お
よび電車の乗心地の悪化などを防止することがで
きる。
以上の実施例においては、直流電気鉄道を例示
したが、交流電気鉄道の場合には、インバータ４
の直流電源としてコンバータが必要となるだけ
で、全く同様にして本発明を適用できる。また、
振動的変動を検出する電気量としては、インバー
タの直流入力電流、コンデンサ電圧あるいは電動
機電流等を用いることもできる。ただし、これら
にはリツプルを含むので、その影響を防止するこ
とが必要である。バンドパス回路は、架線電流か
ら振動的変化を検出する場合には必ずしも必要で
はない。更に、比較や加減算等は、マイクロコン
ピユータを用いてデイジタル処理することが望ま
しいが、アナログ的に演算してもよい。この意味
で速度周波数やすべり周波数は、アナログ信号を
も含むことは言うまでもない。
したが、交流電気鉄道の場合には、インバータ４
の直流電源としてコンバータが必要となるだけ
で、全く同様にして本発明を適用できる。また、
振動的変動を検出する電気量としては、インバー
タの直流入力電流、コンデンサ電圧あるいは電動
機電流等を用いることもできる。ただし、これら
にはリツプルを含むので、その影響を防止するこ
とが必要である。バンドパス回路は、架線電流か
ら振動的変化を検出する場合には必ずしも必要で
はない。更に、比較や加減算等は、マイクロコン
ピユータを用いてデイジタル処理することが望ま
しいが、アナログ的に演算してもよい。この意味
で速度周波数やすべり周波数は、アナログ信号を
も含むことは言うまでもない。
第１図は本発明による誘導電動機式電車の制御
装置の一実施例構成図、第２図はバンドパス回路
の位相およびゲイン特性図、第３図は本発明によ
る振動抑制動作を説明するための各部電圧、電流
波形図、第４図は同じく電動機電流特性図、第５
図はパルス幅変調インバータのパルス数と出力電
圧特性図、第６図は同じく３パルス時の動作説明
図、第７図は同じく１パルス時の動作説明図、第
８図は本発明による誘導電動機式電車の制御装置
の他の実施例構成図、第９図は第８図における振
動制動作を説明する電動機電流特性図である。 ３……フイルタ回路、４……インバータ、５…
…誘導電動機、６……パルス発生器、７……すべ
り周波数設定器、８……加減算器、９……電流指
令設定器、１０……電流検出器、１１……比較
器、１３……ギヤツプ付変流器、１４……位相遅
れ回路、１５……バンドパス回路。
装置の一実施例構成図、第２図はバンドパス回路
の位相およびゲイン特性図、第３図は本発明によ
る振動抑制動作を説明するための各部電圧、電流
波形図、第４図は同じく電動機電流特性図、第５
図はパルス幅変調インバータのパルス数と出力電
圧特性図、第６図は同じく３パルス時の動作説明
図、第７図は同じく１パルス時の動作説明図、第
８図は本発明による誘導電動機式電車の制御装置
の他の実施例構成図、第９図は第８図における振
動制動作を説明する電動機電流特性図である。 ３……フイルタ回路、４……インバータ、５…
…誘導電動機、６……パルス発生器、７……すべ
り周波数設定器、８……加減算器、９……電流指
令設定器、１０……電流検出器、１１……比較
器、１３……ギヤツプ付変流器、１４……位相遅
れ回路、１５……バンドパス回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 直流電源からフイルタ回路を通じて給電され
るインバータ、このインバータによつて付勢され
る車両駆動用誘導電動機、車両速度に応じた速度
周波数を発生する手段、上記誘導電動機のすべり
周波数指令を設定する手段、上記速度周波数に上
記すべり周波数を加減算し、上記インバータの出
力周波数を制御する周波数制御手段、上記インバ
ータの出力電圧を制御する電圧制御手段とを備え
たものにおいて、上記直流電源から上記誘導電動
機に至る回路における上記フイルタ回路の共振周
波数帯域で振動する電気量の振動成分を検出する
手段、この振動成分に応じて上記インバータの出
力電圧を調整する手段を備え、上記電気量の振動
を抑制することを特徴とする誘導電動機式電気車
の制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、上記電圧制
御手段は、電動機電流制御手段と、電動機電流検
出手段と、上記電流指令と電動機電流検出信号と
を比較する手段と、この比較手段の出力に応じて
上記インバータの通流率を調整する手段とを備
え、上記出力電圧調整手段として、上記通流率制
御手段を用いる誘導電動機式電気車の制御装置。 ３ 直流電源からフイルタ回路を通じて給電され
るパルス幅変調インバータ、このインバータによ
つて付勢される車両駆動用誘導電動機、車両速度
に応じた速度周波数を発生する手段、上記誘導電
動機のすべり周波数指令を設定する手段、上記速
度周波数に上記すべり周波数を加減算し、上記イ
ンバータの出力周波数を制御する周波数制御手
段、上記インバータの出力電圧を制御する電圧制
御手段とを備えたものにおいて、上記直流電源か
ら上記誘導電動機に至る回路における上記フイル
タ回路の共振周波数帯域で振動する電気量の振動
成分を検出する手段を備え、上記インバータの周
波数制御系に作用し、この振動成分に応じて上記
誘導電動機のすべり周波数を調整することを特徴
とする誘導電動機式電気車の制御装置。 ４ 特許請求の範囲第３項において、上記電気量
の振動成分を検出する手段は、上記直流電源と上
記フイルタ回路との間の直流電流に含まれる交流
成分を検出する手段から成る誘導電動機式電気車
の制御装置。 ５ 特許請求の範囲第３項において、上記電気量
の振動成分を検出する手段は、ギヤツプ付変流器
と、その出力電流を通す抵抗器とチヨークコイル
の直列体と、上記チヨークコイルの電圧を取り出
す回路手段とから成る誘導電動機式電気車の制御
装置。 ６ 特許請求の範囲第３項において、上記電気量
の振動成分を検出する手段は、上記フイルタ回路
の共振周波数に同調するバンドパス回路を備えて
成る誘導電動機式電気車の制御装置。 ７ 特許請求の範囲第３項において、上記電気量
の振動成分を検出する手段は、上記フイルタ回路
内のコンデンサの電圧を検出する手段から成る誘
導電動機式電気車の制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56029911A JPS57145503A (en) | 1981-03-04 | 1981-03-04 | Controlling device of induction motor driven electric motor vehicle |
| EP82101599A EP0059924B1 (en) | 1981-03-04 | 1982-03-02 | Control apparatus for electric cars propelled by induction motor |
| DE8282101599T DE3261993D1 (en) | 1981-03-04 | 1982-03-02 | Control apparatus for electric cars propelled by induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56029911A JPS57145503A (en) | 1981-03-04 | 1981-03-04 | Controlling device of induction motor driven electric motor vehicle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57145503A JPS57145503A (en) | 1982-09-08 |
| JPH0313802B2 true JPH0313802B2 (ja) | 1991-02-25 |
Family
ID=12289167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56029911A Granted JPS57145503A (en) | 1981-03-04 | 1981-03-04 | Controlling device of induction motor driven electric motor vehicle |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0059924B1 (ja) |
| JP (1) | JPS57145503A (ja) |
| DE (1) | DE3261993D1 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2551549B2 (ja) * | 1983-09-08 | 1996-11-06 | 株式会社日立製作所 | 誘導電動機式電気車の制御装置 |
| JP2515730B2 (ja) * | 1985-10-04 | 1996-07-10 | 株式会社日立製作所 | 電気車の制御装置 |
| JPS62163589A (ja) * | 1986-01-13 | 1987-07-20 | Hitachi Ltd | パルス幅変調インバ−タによる誘導電動機の制御装置 |
| DE3638945A1 (de) * | 1986-11-14 | 1988-05-26 | Bbc Brown Boveri & Cie | Einrichtung zur regelung einer ueber einen wechselrichter gespeisten drehfeldmaschine |
| JPH0746918B2 (ja) * | 1987-06-03 | 1995-05-17 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
| JP2677804B2 (ja) * | 1987-11-27 | 1997-11-17 | 株式会社日立製作所 | インバータ装置の起動・停止方法 |
| JPH01186101A (ja) * | 1988-01-21 | 1989-07-25 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車制御装置 |
| JP2732619B2 (ja) * | 1988-11-17 | 1998-03-30 | 株式会社東芝 | 電気車制御装置 |
| JP2740954B2 (ja) * | 1988-11-29 | 1998-04-15 | 株式会社日立製作所 | 電気車駆動装置 |
| JPH02119573A (ja) * | 1989-09-20 | 1990-05-07 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| JPH06209579A (ja) * | 1993-12-01 | 1994-07-26 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| US5713541A (en) * | 1995-06-13 | 1998-02-03 | Abb Daimler-Benz Transportation (North America) Inc. | Electromagnetic interference detection system for mass transit vehicles with electronic propulsion |
| JP4013483B2 (ja) | 2001-02-13 | 2007-11-28 | 株式会社日立製作所 | 電力変換器の制御装置 |
| JP3760280B2 (ja) | 2001-08-29 | 2006-03-29 | 株式会社日立製作所 | 直流機器及びこれを用いた車両 |
| JP4838462B2 (ja) * | 2001-09-21 | 2011-12-14 | 富士重工業株式会社 | 電気自動車の制御装置 |
| JP2004104976A (ja) * | 2002-09-12 | 2004-04-02 | Toshiba Corp | 電力変換装置 |
| EP4079562A1 (en) * | 2021-04-19 | 2022-10-26 | ABB Schweiz AG | Method and controller for controlling a vehicle, computer program, and computer-readable medium |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS4962918A (ja) * | 1972-06-13 | 1974-06-18 | ||
| JPS5120534A (en) * | 1974-08-09 | 1976-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | Seiryusochino danpingukairo |
| JPS5139809A (en) * | 1974-09-30 | 1976-04-03 | Tokyo Shibaura Electric Co | Inbaatano shuhasufurenzokuseigyohoshiki |
| JPS5228632A (en) * | 1975-08-28 | 1977-03-03 | Toshiba Corp | Non-failure power source |
| JPS54155417A (en) * | 1978-05-30 | 1979-12-07 | Hitachi Ltd | Control of induction motor |
| JPS5556402A (en) * | 1978-10-20 | 1980-04-25 | Hitachi Ltd | Electric motor vehicle |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3781614A (en) * | 1972-07-31 | 1973-12-25 | Westinghouse Air Brake Co | Induction motor control system |
| JPS55117403A (en) * | 1979-03-05 | 1980-09-09 | Hitachi Ltd | Controlling device vehicle driving induction motor |
| JPS5612803A (en) * | 1979-07-06 | 1981-02-07 | Hitachi Ltd | Controller for electric vehicle driven by induction motor |
-
1981
- 1981-03-04 JP JP56029911A patent/JPS57145503A/ja active Granted
-
1982
- 1982-03-02 DE DE8282101599T patent/DE3261993D1/de not_active Expired
- 1982-03-02 EP EP82101599A patent/EP0059924B1/en not_active Expired
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4950424A (ja) * | 1972-06-13 | 1974-05-16 | ||
| JPS4962918A (ja) * | 1972-06-13 | 1974-06-18 | ||
| JPS5120534A (en) * | 1974-08-09 | 1976-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | Seiryusochino danpingukairo |
| JPS5139809A (en) * | 1974-09-30 | 1976-04-03 | Tokyo Shibaura Electric Co | Inbaatano shuhasufurenzokuseigyohoshiki |
| JPS5228632A (en) * | 1975-08-28 | 1977-03-03 | Toshiba Corp | Non-failure power source |
| JPS54155417A (en) * | 1978-05-30 | 1979-12-07 | Hitachi Ltd | Control of induction motor |
| JPS5556402A (en) * | 1978-10-20 | 1980-04-25 | Hitachi Ltd | Electric motor vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0059924A1 (en) | 1982-09-15 |
| JPS57145503A (en) | 1982-09-08 |
| EP0059924B1 (en) | 1985-01-23 |
| DE3261993D1 (en) | 1985-03-07 |
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