JPH04161004A

JPH04161004A - 電気車用インバータ制御装置

Info

Publication number: JPH04161004A
Application number: JP28632990A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Ujiie; 昭彦氏家
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-10-24
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 1992-06-04
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JP2829117B2

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）本発明は、インバータを介して交流モータに対する電流
制御を行う電気車用インバータ制御装置に関するもので
ある。

（従来の技術）第３図は従来の電気車制御装置の主回路を示す回路図で
ある。この図において、パンタグラフ１により集電され
た交流電圧は、トランス２を介して２台のコンバータ４
Ａ、４Ｂに供給される。なお、３は電気車の車輪である
。

コンバータ４Ａ、４Ｂに入力された交流電圧は直流電圧
に変換され、フィルタコンデンサ５により平滑された後
インバータ６に出力される。フィルタコンデンサ５の両
端には抵抗７を介して計器用変圧器（ＤＣＰＴ）８が接
続されており、両端電圧ＶＤが検出されるようになって
いる。

そして、インバータ６に入力された直流電圧は交流電圧
に変換され、交流モータ（誘導電動機）９に出力される
交流電力が可変電圧可変周波数制御されるようになって
いる。

ところで、コンバータ４Ａ、４ＢはＧＴＯサイリスタ等
の電力用半導体素子を用いた電圧形ＰＷＭコンバータで
あるが、このタイプのコンバータは、架線の電圧に関係
なく、常にフィルタコンデンサ７の両端電圧ＶＤを一定
に保つ作用がある。これは、負荷であるインバータ６に
対する電力供給を安定に行えることを意味するが、反面
、架線電圧が定格値を下回った場合であっても、このタ
イプのコンバータは必要とされる電力を供給し、定格遮
断電流以上の交流電流を供給することになる。そのため
、過電流保護動作により、コンバータ４Ａ、４Ｂの運転
が停止されるおそれがある。

このような不具合を避けるためには、架線電圧が低い場
合に、負荷であるインバータ６が消費する電力を制限す
る必要がある。そこで、従来は、電力を制限するために
３次電圧ｖ８を用いるようにし、この３次電圧が定格電
圧以下になったことで、インバータ６のモータ電流指令
信号を下げる制御を行なっていた。

第４図は、このような制御を行う従来のインバータ制御
装置の構成を示すブロック図である。この図において、
まず、３次電圧Ｖ８の信号は、絶対値回路１０によりそ
の絶対値がとられ、１次遅れ回路１１で平滑された電圧
信号■８Ｍが除算器１２に送られる。そして、除算器１
２は、この電圧Ｖ　と定格電圧ｖ８ｏとの比をとり、そ
の信号を８Ｍリミッタ１３に出力する。リミッタ１３は除算器１２か
らの信号の値を最大値１以下に制限し、パワー制限係数
信号ＫＫを乗算器１４に出力する。

乗算器１４には、電気車速度とノツチ位置により＊決まるモータ電流指令信号ＩＭｏが入力されている＊が、乗算器１４はこのモータ電流指令信号ＩＭｏにパワ
ー制限係数ＫＫを掛けて最終的なモータ電流に基いて交
流モータ９への出力電流を制御し、架線電圧が低い場合
には消費する電力を一定以下に制限していた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記の制御において用いられる３次電圧
ｖ８は、その負荷（補機等）の大小によるレギュレーシ
ョンにより、必ずしも架線電圧とは正確に対応しないも
のである。したがって、このような３次電圧ｖｓに基い
て演算されたモータ本電流指令信号ＩＮにより、インバータ６の電力を制限す
る制御を行なったとしても、その制御は充分な信頼性を
有するものではなかった。

また、架線電圧を正確に検出するために、トランス２の
１次側に特別高圧用の計器用変圧器（ＰＴ）を設ける方
策も考えられる。しかし、このような計器用変圧器は重
量及び容積がともに著しく大きくなってしまうため、車
両に設置するには不利になるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、架線電
圧の変化が大きくなってインバータの消費する電力を適
正量に調整する場合に、重量及び容積の増加を伴うこと
なく、信頼性の高い制御を行うことが可能な電気車用イ
ンバータ制御装置を提供することを目的とするものであ
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決するための手段として、架線か
ら変圧器を介して供給される交流電力をコンバータによ
り直流電力に変換し、この直流電力をインバータにより
交流電力に変換して交流モータに出力する際に、この交
流モータに対する電流制御を行う電気車用インバータ制
御装置において、前記コンバータに供給される交流電流
を検出する交流電流検出手段と、前記交流電流検出手段
による検出信号が、第１の基準レベル以上となったとき
に減少信号を出力し１、第２の基準レベル以下となった
ときに増加信号を出力する加減信号出力手段と、前記加
減信号出力手段からの減少信号又は増加信号に基いて、
前記インバータに対するモータ電流指令信号を、所定の
減少率又は増加率にしたかって減少又は増加させるモー
タ電流指令信号加減手段と、を備えた構成としたもので
ある。

（作　用）上記構成において、コンバータに供給される交流電流は
変圧器の２次側電流であるが、これは架線電圧にほぼ対
応するものである。交流電流検出手段は、この２次側電
流を検出する。

加減信号出力手段は、この２次側電流の検出値が第１の
基準レベル以上となったときに減少信号を出力し、第２
の基準レベル以下となったときに増加信号を出力する。

そして、モータ電流指令信号加減手段は、これらの減少
信号又は増加信号に基き、所定の減少率又は増加率に従
って、モータ電流指令信号を加減させる。

このように、架線電圧に対応する度合いがより良好な変
圧器の２次側電流すなわちコンバータへの供給電流の検
出に基いて、モータ電流指令信号を制御しているので、
電力調整に関する制御が信頼性の高いものとなる。

〈実施例）以下、本発明の実施例を第１図及び第２図に基き説明す
る。第１図において、絶対値回路１６Ａ１１６Ｂは、そ
れぞれ電流検出信号■８□、■８゜を入力する。この電
流検出信号■８□、Ｉ８□は、第３図におけるコンバー
タ４Ａ、４Ｂの入力側すなわちトランス２の２次側に設
けられた交流電流検出手段としての変流器１５Ａ、１５
Ｂにより検出されたものである。

絶対値回路１６Ａ、１６Ｂはこれら電流検出信号ＩＳｔ
”Ｓ。の各絶対値をとり且つ増幅した信号を最大値選択
回路１７に出力する。最大値選択回路１７は、これらの
信号のうち大きな方の信号を選択し、これを平滑回路１
８に出力する。平滑回路１８は、この信号を入力し、Ｉ
８１”Ｓ。のうちいずれかの２次側電流の平均値に相当
する信号ＩＳＭを、コンパレータ１９Ａ、１９Ｂから成
る加減信号出力手段１９に出力する。

コンパレータ１９Ａは、信号ＩＳＨの値が予め設定しで
ある第１の基準値Ａを超えた場合には、Ｈ信号をモータ
電流指令信号加減器２０のＤＮ端子に出力する。一方、
コンパレータ１９Ｂは、信号Ｉ　ｓＭ（１：）値が予め
設定しである第２の基準値Ｂ（Ｂ＜Ａ）を超えた場合に
、Ｈ信号をモータ電流指令信号加減器２０のＵＰ端子に
出力する。

モータ電流指令信号加減器２０のＵ（上限）端子には電
力制限なしの場合のモータ電流指令信号ネＩＭｏが入力されており、また、Ｌ（加減）端子にはゼ
ロＡ（アンペア）の指令信号が入力されている。したが
って、モータ電流指令信号加減器２０本のＹ端子から出力されるモータ電流指令信号ＩＮ本の値はＩＭｏ以上になることはなく、また、ゼロＡ以下
になることはない。

いま、モータ電流指令信号加減器２０のＤＮ端子に、コ
ンパレータ１９ＡからのＨ信号が入力されると、出力Ｙ
はＹ−ＹｏＬＤ−Ｄとなる。ここで’　ＹＯＬＤは１サンプル前のＹの値で
あり、Ｄは１サンプルあたりの減少分である。

同様に、モータ電流指令信号加減器２０のＵＰ端子に、
コンパレータ１９ＢからのＨ信号が入力されると、出力
Ｙは、ＹｗｍＹｏＬＤ十〇となる。ここで、Ｃは１サンプルあたりの増加分である
。

そして、出力Ｙの値が上限値Ｕと加減値りとの間に入る
ように、Ｙ＞ＵのときはＹ−Ｕとし、ＹくＬのときはＹ
−Ｌとする。

このような、モータ電流指令信号加減器２０のアルゴリ
ズムをまとめると次のようになる。

アルゴリズム■ 上述した第１図のインバータ制御装置では、架線電圧の
変化を正確に反映する、トランス２の２次側電流Ｉ８□
、Ｉ８□の検出に基いて、モータ電流零少電流指令信号ＩＮをインバータ６に出力している。し
たがって、従来装置のごとく、３次負荷の大小によるト
ランスのレギュレーションに影響されず、また、特高用
ＦＴなどの設置に伴う重量及び容積の増大をもたらすこ
となく、信頼性の高い電力調整を行うことができる。

第２図は本発明の他の実施例を示すブロック図である。

この実施例では、モータ電流指令信号零　　　　　　　
　　　　　　　　＊ＩＭｏと最終的なモータ電流指令信号■８との偏差をと
り、これにゲインＫを掛けた値Ｘをコンパレータ１９Ｂ
に入力させるようにしている。そして、コンパレータ１
９Ｂは、平滑回路１８からの信号ＩＳＨの値かＩｓＭくＢ−Ｘとなったときに、モータ電流指令信号加減器２０のＵＰ
端子にＨ信号を出力するようにしている。

このような構成によれば、架線電圧が低下して電力制限
を行う場合に、第１図のものよりもより本大きく絞り込んだモータ電流指令信号ＩＭを得ることが
でき、効果的な電力制限を行うことができる。

なお、上記した実施例では、変圧器２の２次側には２台
のコンバータ４Ａ、４Ｂが設けられた構成となっている
が、本発明はコンバータの台数に関係なく適用可能なも
のである。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、変圧器の二次側の電流
検出に基いて、インバータのモータ電流指令値を加減す
る構成としたので、架線電圧の変化が大きくなってイン
バータの消費する電力を適正量に調整する場合に、重量
及び容積の増加を伴うことなく、信頼性の高い制御を行
うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示すブロック図、第２
図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図、第３
図は従来の電気車制御装置の主回路を示す回路図、第４
図は従来のインバータ制御装置の構成を示すブロック図
である。２・・・トランス、４Ａ、４Ｂ・・・コンバータ、６・
・・インバータ、９・・・交流モータ（誘導電動機）、
１５Ａ、１５Ｂ・・・交流電流検出手段（変流器）、１
９・・・加減信号出力手段、２０・・・モータ電流指令
信号加減手段。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄

Claims

【特許請求の範囲】架線から変圧器を介して供給される交流電力をコンバー
タにより直流電力に変換し、この直流電力をインバータ
により交流電力に変換して交流モータに出力する際に、
この交流モータに対する電流制御を行う電気車用インバ
ータ制御装置において、前記コンバータに供給される交流電流を検出する交流電
流検出手段と、前記交流電流検出手段による検出信号が、第１の基準レ
ベル以上となったときに減少信号を出力し、第２の基準
レベル以下となったときに増加信号を出力する加減信号
出力手段と、前記加減信号出力手段からの減少信号又は増加信号に基
いて、前記インバータに対するモータ電流指令信号を、
所定の減少率又は増加率にしたがって減少又は増加させ
るモータ電流指令信号加減手段と、を備えたことを特徴とする電気車用インバータ制御装置
。