JPH03265487A - 誘導電動機の制御装置 - 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、少なくとも２台の誘導電動機を協調制御する
制御装置に係り、特に誘導電動機を推進用電動機として
使用した電気車に好適な誘導電動機の制御装置に関する
。

［従来の技術］ 近年、インバータ制御の誘導電動機を推進用の電動機と
した電車や電気機関車などの電気車が実用に供されるよ
うになってきているが、このような誘導電動機の制御装
置の従来例としては、例えば第６図に示すものがある。

二の第６図の従来例は、複数の誘導電動機１１〜１ｎを
制御する制御装置で、回転軸２１〜２ｎの空転を考慮し
て、加速時は複数の誘導電動機１１〜Ｉｎの回転数のう
ち最小値の回転数ｆｒを回転軸回転数取込器３から出力
して制御している。

他方、第７図に示すような、回転検出器の故障検出手段
を設けた誘導電動機の制御装置も知られている。

この第７図の制御装置では、第２図のように、１台の誘
導電動機の回転速度のみが、第７ｒｇｊの特性９３のよ
うに急激に下降すると、その速度を検出した検出器を故
障とみなし、点線のように制御系が取込む回転速度は特
性９１に移るように構成されているものである。

［＠明が解決しようとする課題］ 従来の誘導電動機の制御装置は上述の如き構成であった
ため、前者の制御装置においては、加速時に１台の誘導
電動機の回転軸に固渋が発生したとすると、第２図に示
す如く、この固渋が発生した方の誘導電動機の回転速度
が急激に下降することになり、制御系では、この急激に
下降した回転数を取込むことになってしまう。

しかして、この制御装置では、取込んだ回転数ｆｒに所
定の滑り周波数ｆｓを加算して、誘導電動機の回転磁界
の周波数であるインバータ周波数ｆ＋Ｎｖｔ’算定する
ようになっているため、このときには、このインバータ
周波数ｆ　ＩＮＶも急降下することになり、正常な方の
誘導電動機に大きな回生ブレーキ力が発生し、電気車等
では乗心地を著しく損なうことになってしまう。

また後者の制御装置においては、制御系が取込む回転速
度が第２図の特性９３から特性９１に移ったとき、固渋
していた誘導電動機の回転軸が更に固渋したままでいる
と、この誘導電動機には大きな滑り周波数が発生するこ
とになり、従って大きなモータ電流（電機子電流）が流
れ続け、遂には誘導電動機の焼損事故へと至ってしまう
。

このように従来の制御装置は、誘導電動機自体の固渋等
の故障に対しての配慮がなされていなかった。

本発明の第１の目的は、誘導電動機の固渋等の故障を検
出することができる誘導電動機の制御装置を提供するに
ある。

本発明の第２の目的は、故障した誘導電動機を特定する
ことができる誘導電動機の制御装置を提供するにある。

［課題を解決するだめの手段コ 本発明は上記第１の目的を達成するために、誘導電動機
の滑り周波数と千−復電流との比を検出する検出手段と
、この比と予め定めた判断規準値とを比較しその差が所
定値を越えたとき作動する保護装置作動手段とを設けた
ことを特徴とする。

また本発明は」二記第２の目的を達成するために、上述
の構成に加えて、誘導電動機の回転軸回転速度を検出す
る回転速度検出器の故障を検出する故障検出手段と、こ
の故障検出手段および上述した保護装置作動手段の作動
時のＡＮＤ条件をとることにより故障した誘導電動機を
特定する特定手段と乞設けたことな特徴とする。

［作用］ 本発明は、上述したように、誘導電動機の滑り周波数と
モータ電流との比と、予じめ設定された判断基準値とを
比較し、その差が所定値を越えたとき保護装置作動手段
を作動させるようにしたため、固渋等が発生した場合、
」二記比が変化し保護装置作動手段が作動してこれを検
出することができる。従って、この検出に基いて主回路
を開くなどの保護装置を動作させることができ、誘導電
動機の焼損等の事故を防止することができる。

また本発明によれば、この保護装置作動手段と回転速度
検出器の故障検出装置とから、故障が発生した誘導電動
機を特定することができる。従って、これに基づいて故
障が発生した誘導電動機を主回路から切離して残りの正
常な誘導電動機のみで制御を継続させることができる。

［実施例］ 以下本発明による誘導電動機の制御装置について、図示
の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、インバータ制御装置８に
よって駆動される少なくとも２台の誘導電動機１１〜１
ｎの回転軸には、それぞれの回転数を検出する回転速度
検出器２１〜２ｎが設けられている。

これら回転速度検出器２１〜２ｎの出力はそれぞれ回転
軸回転数取込器３へ入力され、この回転軸回転数取込器
３では、これらの出力のの中で最小値を示した回転数ｆ
ｒを出力する。

この回転数ｆｒは、滑り周波数制御器１で検出した滑り
周波数ｆ５．と加算器２で加算され、その出力はインバ
ータ周波数ｆｌＮＶとしてインバータ制御装置８および
メモリ回路４へ入力される。

除算器４１〜４ｎにはインバータ制御装置８の出力側に
設けた電流検出器９によって検出されたモータ電流（電
機子電流）ＩＭど、加算器３１〜３ｎの出力である滑り
周波数ｆｓが入力され、このようにして滑り周波数ｆｓ
とモータ電流１つとの比ｆｓ／Ｌｖを検出する検出手段
５が構成されている。

ここで滑り周波数ｆｓは、各誘導電動機ｌ］〜１ｎの回
転速度検出器２１〜２ｎから得たそれぞれの回転数を負
の値の入力とし、インバータ周波数ｆ＋Ｎｖを正の値の
入力として加算器３１〜３ｎにより得ており、またモー
タ電流ＩＭは、電流検出器９により、各誘導電動機に流
れる電流の和として検出しており、厳密にいえば、この
モータ電流■２は、各誘導電動機の１台当りの平均電流
■。

に対応する。

メモリ回路４内には、予じめインバータ周波数ｆ　ＩＮ
Ｖに対応した滑り周波数ｆ。と、モータ電流ＩＭの比か
ら算定された判断基準値が記憶されており、加算器２か
ら入力されるインバータ周波数ｆｌＮＶに対応して、こ
のメモリ回路４から読み出されてくる判断基準値に加算
器６で所定の検知レベルが加算された値と、検出手段５
の出力とが比較器５１〜５ｎに入力される。この比較器
５１〜５ｎは両者の差が所定値を越えたとき出力をＯＲ
論理回路７に入力するようになっており、これら比較器
５１〜５ｎとＯＲ論理回路７により保護装置作動手段１
０が構成されていることになる。

第２図は誘導電動機のモータ電流■３と滑り周波数ｆ、
どの関係を示した特性図で、ここでは、滑り周波数ｆ、
がＯ付近にある、比較的低い範囲だけを示している。

この第２図から明らかなように、滑り周波数ｆ、が低い
範囲では、滑り周波数ｆ、の増加に伴ってモータ電流Ｉ
Ｍも増加する傾向にあることが判る。

次に、第３図は通常の速度制御でのモータ電圧■２と、
モータ電流工、および滑り周波数ｆ、の関係を示したも
ので、この図から明らかなように、インバータ周波数ｆ
　ＩＮＶが低い領域では、モータ電流工、および滑り周
波数ｆ、は一定とし、モータ電圧■２はインバータ周波
数ｆ　ＴＮＶに比例して増加させている。

そして、モータ電圧ＶＭが誘導電動機の定格電圧まで達
すると、滑り周波数ｆ、を増加させてモータ電流工。を
一定に保たせ、更に滑り周波数ｆ。

もある一定値に達すると一定に保ち、以後モータ電流■
、はインバータ周波数ｆ１Ｎｖに反比例して減少してい
くように制御するのである。

このとき、滑り周波数ｆ、とモータ電流ＩＭとの比ｆ、
／ＩＭは、この第３図に点線で示した特性のようになる
。

次に、この実施例の動作について説明する。

いま、第１図の第３の誘導電動機１３に回転軸の固渋が
発生し、第７図に示すように、その回転速度が急激に降
下したとする。

そうすると、このとき、回転軸回転数取込器３は回転速
度検出器２１〜２ｎの、第７図に示す出力特性９１〜９
ｎのうち最小値を取込んで制御するようになっているの
で、誘導電動機１３の出力特性９３の回転数を制御系に
取込むことになり、従って加算器２から出力されるイン
バータ周波数ｆＩＮＶが急降下してしまうことになる。

このため、正常な誘導電動機の滑り周波数が負値となり
、判断基準値の正値と反することになってしまう。

また、回転軸回転数取込器３が、回転速度検出器２１〜
２ｎの出力特性９１〜９ｎのうち２番目に小さい値を取
込むようになっていたとすると、このときには、インバ
ータ周波数ｆ　］ＮＹの急降下は生じないが、この結果
１回転軸が固渋した誘導電動機１３では滑りが急上昇す
るためモータ電流も急増し、電流検出器９で検出してい
るモータ電流■、も急増してしまう。

しかしながら、この第１図の実施例では、インバータ周
波数ｆ　７内％’に対する滑り周波数ｆ、とモータ電流
ＩＭの比ｆ、／ＩＭから得た判断基準値が予じめメモリ
回路４に格納してあり、各誘導電動機の滑り周波数ｆ、
とモータ電流ＪＭの比ｆＪ／ＪＭを検出手段５で検出し
、この検出値と、メモリ回路４に格納されている判断基
準値とを比較器５１〜５ｎで比較するようになっており
、これら比較器５１〜５ｎのうち１つでも所定値を越え
た出力を発生した場合、ＯＲ論理回路７から出力が発生
するので、誘導電動機の何れかに故障が発生したことを
検知することができる。

従って、このＯＲ論理回路７の出力に基いて、例えばイ
ンバータ制御装置８内の主回路を切るように構成するこ
とにより、所定の保護機能を与えることができる。

第４図は本発明の他の一実施例で、第１図の実施例と同
等物には同一符号な付けで説明を省略する。

この第４図の実施例では、インバータ制御装置８による
各誘導電動機１１〜］ｎの主回路系にそれぞれ開閉器６
１”−６ｎを設け、これら開閉器６１〜６１１の開閉制
御なそれぞれ行なう開閉制御装置７２を設けている。

この開閉制御装置７２は、故障検出手段７］と、保護装
置作動手段１．０３構成するＯＲ論理回路７の出力信号
を共に受けたとき、すなわち特定手段２０が作動したど
き、対応する開閉器を開路操作させる。

そして、この故障検出手段７１は、回転速度検出器２］
〜２ｎの出力である、それぞれの誘導電動機の回転数を
比較し、それら回転数の差が−・定値以上になったとき
、その差を生じた回転数の速度検出器を故障とみなして
、その結果を回転軸回転数取込器３に出力し、これによ
って回転軸回転数取込器３は、故障とみなされた速度検
出器の出力を無視するように構成されている。

いま、第４図の実施例において、上記した場合と同様に
、第３の誘導電動機１３の回転軸が固渋し、第２図に示
すように速度検出器２３の出力特性９３が急激に降下し
たとする。

そうすると、ある時点で故障検出手段７１が速度検出器
２３の故障を検知し、回転軸回転数取込器３は速度検出
器２３の出力を無視する。しかも誘導電動機１３で回転
軸が固渋したままだと、滑り周波数ｆｓが急上昇し、モ
ータ電流■。も急増するため、電流検出器９で検出され
る電流も急増する。そのため他の正常な誘導電動機の滑
り周波数と、電流検出器９で検出される電流値との比が
判断基準値から所定値を越えて離れた値になるので、比
較器５３から出力が発生し、これがＯＲ論理回路７から
出力され、このときの故障が、何れの誘導電動機による
ものかが特定できることになる。

このようにして故障検出手段７１と保護装置作動手段１
０の双方から構成される特定手段２０の出力が開閉制御
装置７２に人力されると、開閉器６３が開かれて、故障
した誘導電動機１３が制御系から分離される。

なお、この故障した誘導電動機１３が分離されたことに
より、制御系ではインバータ出力電流が（ｎ−１）／ｎ
倍となるよう制御しなければならないことは言うまでも
ない。

また制御系の主回路に開閉器６１＝６ｎを設ける構成は
第１図の実施例にも適用することができ、この場合の開
閉器は保護装置作動手段１０によって開放動作するよう
にすれば良い。

第５図は本発明の更に異なる一実施例を示す要部のブロ
ック図で、この実施例では、滑り周波数ｆ、とモータ電
流■３との比ｆ、／Ｉいを算出する構成が先の実施例と
異なる。

すなわち、この第４図の実施例では、インバータ制御装
置８から出力されるモータ電流■９、もしくはそれに対
応する電流を電流検出器９て検出して除算器４１に入力
すると共に、滑り周波数制御器１で電流検出器９による
モータ電流■２と千−夕電流発生器７３から出力される
電流パターンとの比較からの滑り周波数ｆ、を除算器４
１に入力するようにした検出手段５によって、上述の比
ｆ、／Ｉ、を得るようになっているのである。

この検出手段５の出力と、メモリ回路４に記憶されてい
る滑り周波数ｆ、とモータ電流■９との比からなる判断
規準値とを比較器５１で比較し、前者の出力と判断規準
値との差が所定値を越えたとき比較器５１からなる保護
装置作動手段１０が作動されるように構成しており、こ
れは先の実施例と同様であり、従って、この実施例によ
っても、上記の他の実施例と同一の効果を得ることがで
きる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、滑り周波数とモータ電
流の比を判断規ｉ！！値と比較し、その差が所定値を越
えたとき作動する保護装置作動手段を設けたため、誘導
電動機に固渋等が発生したことを検出することができ、
誘導電動機の焼損を防止することができる。

また本発明は上記の構成に加えて、誘導電動機の回転速
度検出器の故障を検出する故障検出手段と、この故障検
出手段の出力および先の保護装置作動手段の出力のＡＮ
Ｄ条件をとる特定手段とを設けたため、故障の生じた誘
導電動機を特定することができ、従って、その誘導電動
機のみを主回路から切離し、健全な誘導電動機のみで制
御を継続させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による誘導電動機の制御装置の一実施例
を示すブロック図、第２図は誘導電動機の滑り周波数が
小さい範囲での特性図、第３図は誘導電動機の速度制御
系におけるモータ電圧、滑り周波数およびモータ電流の
推移を示す特性図、第４図および第５図は本発明のそれ
ぞれ異なる他の一実施例を示すブロック図、第６図は誘
導電動機の制御装置の従来例を示すブロック図、第７図
は複数の誘導電動機の内の１台に固渋が発生した場合の
回転速度特性図である。 １・・・・・・滑り周波数制御器、３・・・・・・回転
軸回転数取込器、５・・・・・・検出手段、８・・・・
・・インバータ制御装置、９・・・・・・電流検出器、
１０・・・・・・保護装置作動手段、１１〜１ｎ・・・
・・・誘導電動機、２０・・・・・・特定手段、２１〜
２ｎ・・・・・・回転速度検出器、７１・・・・・・故
障検出手段、７２・・・・・・開閉制御器。 第２図 Ｉ！３図 インパーク周：ｉＰ、較ｆｘｕｖ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも２台の誘導電動機を共通のインバータで
   駆動制御する方式の誘導電動機の制御装置において、上
   記誘導電動機の滑り周波数と電機子電流との比を検出す
   る検出手段と、上記比と予じめ設定した判断基準値との
   差が所定値を越えたとき作動する保護装置作動手段とを
   設けたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。 ２、請求項１の発明において、上記インバータの主回路
   に、上記保護装置作動手段の作動によつて開放する開閉
   器を設けたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。 ３、少なくとも２台の誘導電動機を共通のインバータで
   駆動制御する方式の誘導電動機の制御装置において、上
   記誘導電動機の滑り周波数と電機子電流との比を検出す
   る検出手段と、上記比と予じめ設定した判断基準値との
   差が所定値を越えたとき作動する保護装置作動手段と、
   上記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出器と、こ
   の速度検出器の故障を検出する故障検出手段と、上記保
   護装置作動手段および上記故障検出手段のＡＮＤ条件で
   上記誘導電動機のうちの故障したものを特定する特定手
   段とを設けたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。 ４、少なくとも２台の誘導電動機を共通のインバータで
   駆動制御する方式の誘導電動機の制御装置において、上
   記誘導電動機の滑り周波数と電機子電流との比を検出す
   る検出手段と、上記比と予じめ設定した判断基準値との
   差が所定値を越えたとき作動する保護装置作動手段と、
   上記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出器と、こ
   の速度検出器の故障を検出する故障検出手段と、上記保
   護装置作動手段および上記故障検出手段のＡＮＤ条件で
   上記誘導電動機のうちの故障したものを特定する特定手
   段と、上記誘導電動機の主回路に接続された開閉器と、
   上記保護装置作動手段および上記特定手段によつて、故
   障した誘導電動機のみを切離すよう上記開閉器を制御す
   る開閉制御器とを設けたことを特徴とする誘導電動機の
   制御装置。 ５、少なくとも２台の誘導電動機を共通のインバータで
   駆動制御し、これら誘導電動機の電流に応じてすべり周
   波数を調整する方式の誘導電動機の制御装置において、
   上記誘導電動機の滑り周波数と電機子電流との比を検出
   する除算手段と、上記誘導電動機の滑り周波数と電機子
   電流との比の理論値を判断基準値として記憶したメモリ
   手段と、上記比と上記判断基準値との差が所定値を越え
   たことを検出する手段とを設けたことを特徴とする誘導
   電動機の制御装置。 ６、少なくとも２台の誘導電動機を共通のインバータで
   駆動制御し、これら誘導電動機の電流に応じてすべり周
   波数を調整する方式の誘導電動機の制御装置において、
   上記誘導電動機の滑り周波数と電機子電流との比を検出
   する除算手段と、上記誘導電動機の滑り周波数と電機子
   電流との比の理論値を判断基準値として記憶したメモリ
   手段と、上記比と上記判断基準値との差が所定値を越え
   たとき作動する保護装置作動手段とを設けたことを特徴
   とする誘導電動機の制御装置。 ７、請求項６の発明において、上記インバータの主回路
   に、上記保護装置作動手段の作動によつて開放する開閉
   器を設けたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。 ８、請求項６の発明において、上記誘導電動機の回転速
   度を検出する速度検出器と、この速度検出器の故障を検
   出する故障検出手段と、上記保護装置作動手段および上
   記故障検出手段のＡＮＤ条件で上記誘導電動機のうちの
   故障したものを特定する特定手段とを設けたことを特徴
   とする誘導電動機の制御装置。 ９、請求項８の発明において、上記誘導電動機の主回路
   に接続された開閉器と、上記保護装置作動手段および上
   記特定手段によつて、故障した誘導電動機のみを切離す
   よう上記開閉器を制御する開閉制御器とを設けたことを
   特徴とする誘導電動機の制御装置。 １０、少なくとも２台の誘導電動機を共通のインバータ
   で駆動制御する方式の誘導電動機の制御装置において、
   上記誘導電動機の滑り周波数と電機子電流との比を検出
   する検出手段と、上記比と予じめ設定した判断基準値と
   を比較する手段とを設けたことを特徴とする誘導電動機
   の制御装置。