JPH0374104A

JPH0374104A - 電気車制御装置

Info

Publication number: JPH0374104A
Application number: JP21004189A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Numazaki; 光浩沼崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-08-16
Filing date: 1989-08-16
Publication date: 1991-03-28

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、誘導電動機を主電動機とし、複数の電動機
の全電流を制御することにより電気車の速度制御を行う
電気車制御装置に関する。

（従来の技術）誘導電動機を主電動機として車両を駆動する電気車制御
装置として、従来、第５図に示すような構成のものが知
られている。この第５図の電気車制御装置において、１
はパンタグラフ、２は断流器、３はフィルタリアクトル
、４はフィルタコンデンサであり、これらの回路を通し
てＰＷＭインバータ５に直流電源を供給するようにして
いる。

また、ＰＷＭインバータ５の変換出力側には、電流検出
器６と、複数の誘導電動機７ａ、７ｂ、・・・が接続さ
れ、それぞれの誘導電動機７ａ、７ｂ。

・・・にその回転数を検出する回転数検出器８ａ、８ｂ
、・・・が設けられている。

そして、このような電気車制御装置では、誘導電動機７
ａ、７ｂ、・・・の定トルク制御を行うことにより車両
を加速または減速させるとき、一般的な方法として電動
機の印加電圧と印加電源周波数との比（Ｖ／　ｆ　）を
一定にして励磁電流を一定に保ち、かつ滑り周波数を一
定にすることにより二次電流も一定に保つように制御し
ている。このことにより、電動機のトルクも原理的には
一定となるが、実際には電動機の運転による温度上昇な
どに起因してロータの二次抵抗が変化するために二次電
流が変化し、その結果、トルクも変動する。

そこで、実際には滑り周波数を変化させ、トルクを一定
にする制御をする必要があるが、二次抵抗の変動を直接
検知することが困難な場合には、電動機の電流を常時検
出し、この電流が一定になるように滑り周波数を変化さ
せるようにフィードバック制御することで二次抵抗変動
によるトルク変動を補償するようにしていた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来の電気車制御装置では、
複数の誘導電動機を１台の可変電圧可変周波数インバー
タにより並列運転する場合に、次のような問題点があっ
た。

つまり、第６図に示すように、複数の電動機７ａ、７ｂ
、・・・の電流ａを一括して一つの電流検出器６で検出
し、フィードバック制御している場合、１軸のみ空転す
ると、その電動機の回転数すが増加するために、その電
動機の電流Ｃが減少する。

しかしながら、上述の電流のフィードバック制御のため
に複数の電動機の全電流ａを一定ｄに保とうとするため
に他の電動機に対する電流ｅは増加し、トルクも増大し
て回転数ｆが上昇する。

このトルクの増大により、これらの粘着していた軸も空
転もしくは滑走しやすくなり、雨天時などでレールとの
粘着が期待できないときなどは、二軸口、二軸口の空転
を併発し、最悪の場合には全軸空転に至る可能性もあっ
た。そして、全軸空転が発生すると、レールに伝達され
る駆動力が著しく低下し、車両の加速度、減速度が減少
することになり、車両制御が困難にあり、運転上好まし
くない事態が発生する恐れがあった。

そして、このような現象は、駆動軸の１つに滑走が生じ
た場合にも同様に起こる。

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、１軸空転・滑走が生じたような場合でも他軸の
トルク増大を招くことがなくて空転・滑走を効果的に抑
制することのできる電気車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）この発明の電気車制御装置は、複数の電動機または駆動
車軸の回転数を検出する回転数検出手段と、各駆動軸の
空転または滑走を検知する空転滑走検出手段と、前記複
数の電動機それぞれに供給する全電流を一括して検知す
る電流検知手段と、前記電動機全体に供給する全電流が
所定の目標値よりも少ないときに各電動機に印加する周
波数を変化させることにより電動機に供給する全電流を
増加させる電流制御を行う制御手段と、前記空転滑走検
出手段がいずれかの駆動軸の空転または滑走を検出して
いるときには前記制御手段の電流増加制御機能を抑制ま
たは停止させる制御制限手段とを備えたものである。

（作用）この発明の電気車制御装置では、通常状態では、制御手
段により複数の電動機に供給する電流を一括制御して電
動機トルクの制御を行う。

しかしながら、空転滑走検出手段が１軸の空転または滑
走を検出したときには、制御制限手段が働いて制御手段
が電流検知手段からの電流検出値を目標値に一致させよ
うとするフィードバック制御することを制限し、各電動
機の回転数を空転または滑走発生以前の回転数に維持す
るようにし、１軸の空転または滑走が他軸の空転や滑走
を併発させることを防止する。

（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おり、第
５図の従来例と同一の部分には同一の符号を付して示し
ている。

第１図において特徴的なこととして、制御部９が追加さ
れており、この制御部９における一定電流制御に対する
制御制限手段の詳しい構成が第２図および第３図に示さ
れている。

可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ）インバータ５は、制御
部９により制御信号を受けて出力電圧、出力周波数を変
化させるようになっている。

制御部９は、第２図および第３図に示すように、各電動
機７ａ、７ｂ、・・・またはそれらにより駆動される駆
動軸各々に取り付けられている回転数検出器８ａ、８ｂ
、・・・からの信号を入力とし、回転数を演算する回転
数演算部１０ａ、１０ｂ、・・・を備え、さらにこれら
の回転数演算部１０ａ、１０ｂ、・・・各々からの回転
数信号を比較し、空転または滑走を検出したときにその
検知信号を出力する比較器１１を備えている。

さらに第３図には制御部９に内蔵されている制御制限手
段の回路構成が示されており、加算器１２、増幅器１３
、定数切換器１４および加算器１５を備えている。

次に、上記の構成の電気車制御装置の動作について説明
する。

第１図において、各電動機７ａ、７ｂ、・・・はインバ
ータ５の交流出力により駆動制御される。そして、この
インバータ５の交流出力は、制御部９によりＶＶＶＦ制
御され、各電動機７　ａ　＋　７　ｂ　＋・・・が所定
の回転速度で駆動されるように制御される。

制御部９によるインバータ５のＶＶＶＦ制御では、第３
図に示すように電流検出器６からのインバータ出力電流
値と基準電流値との偏差を加算器１２により求め、これ
を増幅器１３、定数切換器１４を介して加算器１５に与
え、ここで基準滑り周波数との偏差を求めてインバータ
５のＰＷＭ制御ゲート回路（図示せず）に与え、インバ
ータ５のＧＴＯサイリスタを制御し、交流出力を制御す
る。

そして空転滑走検出手段では、第２図に示すように各電
動機に対する回転数検出器３ａ、　８ｂ。

・・・からの信号を回転数演算器１０ａ、１０ｂ、・・
・によって演算処理して回転数を求め、これを比較器１
１に与えている。

比較器１１では、各回転数演算器１０ａ、１０ｂ、・・
・からの回転数を比較し、いずれか１つの回転数演算器
からの回転数が他の回転数演算器からの回転数と比較し
て格段に大きくなっているときにはその回転数演算器の
対応する駆動軸に空転が発生しているものと判定し、空
転検知信号を出力する。そしてこの空転滑走検出手段と
しての比較器１１からの空転検知信号は、制御部９の制
御制限手段としての定数切換器１４に与えられ、この切
換器１４は、通常の検出電流と制御目標電流との差分を
補正する信号からその補正を全くしない系へ切換える。

この結果、第４図に示すように空転の発生している駆動
軸の回転数すは上昇し、空転軸の電動機電流Ｃは一時的
に低下し、これに伴って全電流ａも一時低下するが、空
転中は滑り周波数が一定のまま保持されるために他の電
動機の電流ｅは空転軸重動機の電流低下分を補償するた
めに上昇することがなくて一定に推移し、空転していな
い他の駆動軸の空転を引起こす可能性が抑止される。こ
れと同時に、空転している軸については、電動機電流Ｃ
が減少し、トルクも減少するために再粘着する傾向とな
る。

そして、空転していた軸の再粘着があると、空転検知が
解除され、定数切換器１４は通常状態に復帰し、通常の
制御系に戻ることになる。

なお、１軸に滑走が起こった場合にも同様の作用が働き
、滑走が他軸に波及することはなく、したがってやがて
は滑走の発生している軸も再粘着することになる。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、複数の駆動軸の１つに
空転または滑走が発生したような場合には各電動機に対
する電流制御を停止または抑制するようにしているため
、１軸の空転または滑走により各電動機に供給する全電
流が低下することによるフィードバック補償作用を停止
することができ、他軸が電流量の増加により空転または
滑走を併発することをを防止することができ、従来のよ
うに１軸の空転または滑走の発生に伴い他軸にも空転ま
たは滑走が併発されることがなく、全駆動軸が空転また
は滑走することにより車両制御が困難になる事態の発生
することを防止でき、安全性の向上が図れる。

【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、第２図
は上記の実施例の制御部における空転滑走検出手段の回
路構成を示すブロック図、第３図は上記の実施例の制御
部における制御制限手段の回路構成を示すブロック図、
第４図は上記の実施例の空転抑止動作を説明するグラフ
、第５図は従来例の回路ブロック図、第６図は従来例の
動作を説明するグラフである。１・・・パンタグラフ　　　２・・・断流器３・・・フ
ィルタリアクトル４・・・フィルタコンデンサ５・・・インバータ　　　　６・・・電流検出器７ｇ、
７ｂ、・・・・・・電動機ｇａ、ｇｂ、・・・・・・回転数検出器９・・・制御部

Claims

【特許請求の範囲】複数の電動機または駆動車軸の回転数を検出する回転数
検出手段と、各駆動軸の空転または滑走を検知する空転滑走検出手段
と、前記複数の電動機それぞれに供給する全電流を一括して
検知する電流検知手段と、前記電動機全体に供給する全電流が所定の目標値よりも
少ないときに各電動機に印加する周波数を変化させるこ
とにより電動機に供給する全電流を増加させる電流制御
を行う制御手段と、前記空転滑走検出手段がいずれかの駆動軸の空転または
滑走を検出しているときには前記制御手段の電流増加制
御機能を抑制または停止させる制御制限手段とを備えて
成る電気車制御装置。