JPH03243103A - 電動機制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば鉄道車両に使用される可変電圧可変
周波数インバータによる誘導電動機の制御装置に関する
。

（従来の技術） 鉄道車両に使用される可変電圧可変周波数インバータに
よる電動機制御装置として、従来一般に、直流電源で使
用される鉄道車両用の可変電圧可変周波数インバータ（
以下、ＶＶＶＦインバータと称する）は容易に他の車両
に電力を供給する回生ブレーキが可能であるが、回生負
荷の急減やパンタグラフの離線によりフィルタコンデン
サの過電圧が発生し、電気ブレーキが中断される。この
ために、電気ブレーキ中断による車両の衝撃や回生負荷
が常時期待てきない路線に使用する車両では空気ブレー
キの使用頻度が多くなり、制輪子の摩耗が激しくなる問
題があり、これを回避するために従来、自車両に制動時
に発電された電力を吸収する発電抵抗器を設けている。

（発明が解決しようとする課題） このように回生負荷は一般的に不安定であるため、安定
して電気ブレーキを使用するためには自車両に制動時に
発電された電力を吸収する発電抵抗器を必要とするか、
この発電抵抗器は自車両の回生電力を全部吸収し、しか
も連続で使用できるようにすると非常に大きな容量とな
り、大きさ、重量共に大きなものとなる問題点があった
。

そこで、発電抵抗器と直列にチョッパを設置し、発電抵
抗器に流れる電流を可変できるようにし、架線電圧が高
くなった時に電流が大きくなるように制御する方式とし
ているが、ＶＶＶＦインバータにも架線電圧の制御要素
があり、両方で架線電圧を制御するようになると制御が
複雑で難しいものとなる問題点があった。

さらにチヨツパのスイッチング周波数は通常は一定であ
るか、ＶＶＶＦインバータの制御周波数との干渉により
ＶＶＶＦインバータの入力フィルタコンデンサの電圧に
大きなリップルを生ずる問題点もあった。

この発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、電力回生時の架線電圧を安定させ、制御も容易に
することができ、しかも回生負荷が増加または減少した
時でも架線電圧を安定させながらチョッパにより発電抵
抗器に流れる電流を変化させることができ、さらにチョ
ッパ動作時にＶＶＶＦインバータの人力フィルタコンデ
ンサ電圧のリップルを増加させないことをチョッパ及び
抵抗器の容量をできるたけ小さくして実現させることが
できる電動機制御装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明の電動機制御装置は、電動機を駆動するための
可変電圧可変周波数インバータと、この可変電圧可変周
波数インバータの回生電力を消費するための発電抵抗器
と、この発電抵抗器に通ずる回生電力をスイッチングす
るためのチョッパと、前記可変電圧可変周波数インバー
タのゲート制御を行うインバータ制御装置と、このイン
バタ制御装置による可変電圧可変周波数インバータ制御
と同期して前記チョッパのスイッチング制御を行うチョ
ッパ制御装置とを備えたものである。

（作用） この発明の電動機制御装置は、インバータ制御装置から
チョッパ制御に必要な信号をチヨ・ソックに送り、これ
によりチョッパはその発電抵抗器に流れる回生電流をそ
の大きさに応したものに制御すると共に、チョッパのス
イッチング動作もｖＶＶＦインバータのゲート制御と同
期して行うことができ、ＶＶＶＦインバータの入力フィ
ルタコンデンサ電圧のリップルの増加を防止することが
できる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。

第１図はこの発明の一実施例の回路構成を示しており、
主回路は架線からの電力を集電する。＜ンタグラフ１と
、遮断器２と、フィルタリアクトル３及びフィルタコン
デンサ４と、このフィルタコンデンサ４の両端に接続さ
れた発電抵抗器５と、この発電抵抗器５に流れる電流を
制御するチヨ・ンバ６と、ＶＶＶＦインバータ７と、こ
のＶＶＶＦインバータ７により回転制御される誘導電動
機８とて構成されている。

また、前記ＶＶＶＦインノ１−夕８のゲート制御を行う
インバータ制御装置９と、前記チヨ・ソックのスイッチ
ング制御を行うチョッパ制御装置１０とが設けられてい
る。そしてインバータ制御信号と同期を取ってチョッパ
スイッチング制御を行うために、インバータ制御装置９
からチョッパ制御装置］−〇に対して変調周波数信号、
電流指令信号、及び速度信号が入力されるようになって
いる。

次に、上記の構成の電動機制御装置の動作について説明
する。

インバータ制御装置９は、カ行時には速度指令と入力電
圧からゲート制御周波数及びデユーティを求め、これを
ＶＶＶＦインバータ７にゲート制御信号として与える。

ＶＶＶＦインバータ７は、このゲート制御信号に応じて
ＧＴＯサイリスタをオンオフ制御して電動機８に与える
電圧及び周波数を調整し、電動機８を所定の速度及びト
ルクで回転駆動する。

また回生運転時には、運転台からのブレーキ指令により
インバータ制御装置９は、電動機電流値を演算し、これ
を車両速度信号と共にチョッパ制御装置１０に与える。

チョッパ制御装置１０はこの信号を受けて回生電流値を
求め、これに架線電圧の要素を加えて発電抵抗器５に流
す電流値を決定する。

第１図において、チョッパ６の通流率αは、次式に基づ
いて決定される。

ａ　−ｋ　　＋　　・Ｉ　　ｃ−Ｖ　　　ｋ　２　　　
　（Ｅ　ｏ　　　　Ｅ　）ここで、 ■　Ｃ： ＶＶＶＦインバータの電動機電流指令値Ｖ：車両速度 Ｅｏ　：設定架線電圧 Ｅ二架線電圧 ｋｌ、に２：定数 である。

そして、この式において、定数に、、に、の値を適当に
選ぶことにより、ある値以上の架線電圧に対してチョッ
パ６は動作を開始し、またある値以上では全発電にする
ことができる。またＶＶＶＦインバータ７に対する各ゲ
ート制御信号をインバータ制御装置９側から取り込んで
合成し、これに同期したチョッパ６のスイッチング周波
数でチョッパ６をスイッチング動作させる。

こうして、回生ずる電力に見合った分の電流を発電抵抗
器５に流すように制御でき、発電抵抗器５及びチョッパ
６の容量を最小限のものに抑えることができることにな
るのである。

またＶＶＶＦインバータ７とチョッパ６との間で同期が
取れているために、ＶＶＶＦインバータ７が電源へ送り
出すパルス状の電流をチョッパ６がほとんどすべて吸収
することができ、ＶＶＶＦインバータ７の入力フィルタ
コンデンサ電圧のリップルを抑えることもできる。

さらに、この発明は上記の実施例に限定されず、チョッ
パを２台または３台並列に接続し、相差運転を行うよう
にすれば、インバータがらの回生電力電流のより効果的
な吸収が可能となり、入力フィルタコンデンサ電圧のリ
ップルの発生もより効果的に防止できることになる。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、ＶＶＶＦインバータ制
御装置からの情報を基にして発電抵抗器に流す電流を計
算し、この電流を吸収できる通電率を決定してチョッパ
のスイッチング制御を行うと共に、このスイッチング制
御をＶＶＶＦインバータのインバータ制御信号と同期し
て行うようにしているために、回生負荷の急激な変化に
対して過電圧動作させずに発電抵抗器によって回生電力
の効果的な吸収かでき、回生運転時の架線電圧を安定さ
せることができ、しかもＶＶＶＦインバータのインバー
タ制御と同期してチョッパのスイッチングを行うために
、干渉により生じるｖｖｖＦインバータの入力フィルタ
コンデンサ電圧のリップルの発生を防止することもでき
、比較的小さな容量のチョッパ及び抵抗器により回生ブ
レーキが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の回路ブロック図である。 １・・−パンタグラフ　　２・・・遮断器３・−・フィ
ルタリアクトル ４・・・フィルタコンデンサ ５・・・発電抵抗器　　　６・・・チョッパ７・・・Ｖ
ＶＶＦインバータ ８・・・電動機　　　　　９・・インバータ制御装置１
０・・・チョッパ制御装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　電動機を駆動するための可変電圧可変周波数インバー
   タと、 前記電動機の回生電力を消費するための発電抵抗器と、 この発電抵抗器に通ずる回生電力をスイッチングするた
   めのチョッパと、 前記可変電圧可変周波数インバータのゲート制御を行う
   インバータ制御装置と、 回生運転時に、前記インバータ制御装置による可変電圧
   可変周波数インバータ制御信号と同期して前記チョッパ
   のスイッチング制御を行うチョッパ制御装置とを備えて
   成る電動機制御装置。