JPH04193005A - インバータ式内燃電気車の制御装置 - 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、可変電圧可変周波数インバータ駆動の誘導電
動機を推進用電動機として使用した内燃電気車の制御装
置に係り、特に、デイ・−セル電気機関車やディーゼル
電気動車などの内燃電気車に好適な制御装置に関する。

［従来の技術］ 近年、ＶＶＶＦ（可変電圧可変周波数）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
などの電気車が多用されるようになってきているが、こ
のようなインバータ式電気車では、インバータの直流入
力電源電圧変動による誘導電動機の電流制御系での不安
定状態発生の問題があり、このため、従来から、インバ
ータ直流入力電圧の変動周波数を検出し、この電圧変動
周波数に応じた制御信号を発生させ、この制御信号によ
り誘導電動機の電流制御系のダンピング特性を変化させ
ることにより、上記した電流制御系での不安定状態の発
生を抑圧する技術が知られてお１）、その例を特開昭６
．３−３０５７０５号や特公昭６４−４４３７号の公報
に見ることが出来る。

ところで、このような電気車では、その架線電圧に含ま
れている電源脈動周波数に上記ダンピング制御系が応答
すると一種の共振状態となり、制御が不安定になる。

上記従来技術では、一定の電源脈動周波数のみに対処し
て、電圧変動周波数と電源脈動周波数が合致した場合を
考慮して、この電源脈動周波数にはダンピング制御が応
答しないようにしていた。

他方、近年は、デイ−セルエンジンなどの内燃機関を用
いた電気推進方式の電気車においても、推進用に誘導電
動機を用い、これをＶＶＶＦインバータで駆動制御する
方式の内燃電気車も使用されるようになってきているが
、このときでも、従来は、上記した一定の電源脈動周波
数を想定したダンピング制御を行なうようにしていた、
〔発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、インバータの直流入力電圧に含まれる
電源脈動成分の周波数変化について配慮がされておらす
、内燃電気車に適用した場合には充分ケダンピング制御
が得られないと言う問題点があった。

すなわち、通常の架線給電による電気車では、エネルギ
ー供給源となる商用電力ネットワーク電源の周波数は、
例えば５０Ｈｚ、或いは６０Ｈ２なとの一定の周波数で
あり、このため、たとえ直流給電の場合でも、架線電圧
は大きく変動するにしても、それに含まれる電源脈動周
波数はほとんど変わらず、従って、一定の脈動周波数を
前提としたダンピング制御でも充分な制御が可能である
が、内燃電気車では、電源が内燃機関駆動の発電機であ
り、従って、それから供給される電力には大きな周波数
変動を伴い、例えば、低い方では３０Ｈｚにもなり、電
源脈動周波数としては１８０よ程度にも低下してしまう
ため、上記した一定の電源脈動周波数を前提としたダン
ピング制御では、ダンピング制御系の動作が電源脈動周
波数に応答してしまう事態を生じ、所期の機能が失われ
、かえって不安定な動作状態を引き起こしてしまうので
ある。

本発明の目的は、内燃電気車でも充分安定に、所期のダ
ンピング制御機能が得られ、常に安定した制御か可能な
インバータ式内燃電気車の制御装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、主発電機を駆動す
る内燃機関の回転速度を検出し、インバータの直流入力
に含まれる電圧変動周波数に応じて補正されるダンピン
グ制御に、この内燃機関の回転速度の変化が反映される
ようにしたものである。

〔作用〕

内燃機関の回転速度が変化すると、これに応じて電源脈
動周波数が変化するが、回転速度の変化がダンピング制
御に反映される結果、電源脈動周波数が変化しても、そ
の変化に追従してダンピング制御の補正量も変化し、こ
のため、ダンピング制御系の応答特性が電源脈動周波数
に近づくにつれ、ダンピング制御の補正量が減少して行
くようにでき、ダンピング制御系の共振による不安定状
態の発生を充分に抑えることができる。

（実施例１ 以下、本発明によるインバータ式内燃電気車の制御装置
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、図において、１は原動機
となるディーゼルエンジンなどの内燃機関で、電源用の
主発電機２を回転駆動する働きをする。そして、主発電
機２の出力は主整流器３で直流電力に変換され、フィル
タ４により平滑化されてからインバータ５に供給される
。

インバータ５は周知のＶＶＶＦ（可変電圧可変周波数）
方式のもので、主発電機２から主整流器３、フィルタ４
を介して供給された所定の電圧の直流電力を所定の電圧
で所定の周波数の３相交流電力に変換し、電気車駆動用
の主電動機となる誘導電動機６に供給する働きをする。

７はフィルタ電圧Ｅｃ及びフィルタ電圧の脈動成分周波
数ｆｗの検出部で、直流電圧変成器ＤＣＰＴにより取り
出したフィルタ５の直流出力から、その電圧と周波数と
を検出する働きをする。

８は回転速度の検出部で、内燃機関１の出力軸に取付け
られている速度発電機ＰＧの出力を取り込み、内燃機関
ｌの回転速度Ｎを検出する働きをする。

９はパターン発生部で、主幹制御器からのノツチ指令と
、誘導電動機６の速度発電機ＰＧから供給されるモータ
周波数ｆ３、同じく誘導電動機６の入力に接続されてい
る電流変成器ＣＴから供給されるモータ電流■、などを
入力とし、これらをパラメータとして所定の走行特性を
得るのに必要な電流パターンＩ、を演算し、これから滑
り周波数パターンｆＳを演算する働きをする。

１０はダンピング制御部で、検出部７からの脈動成分周
波数ｆｗと、検出部８からの回転速度Ｎとを入力とし、
脈動成分周波数ｆｗを変数、回転速度Ｎをパラメータと
する第２図に示す特性に従ってダンピング制御信号ｆＤ
を出力する働きをする。

１１は加算器からなる滑り周波数パターン補正部で、パ
ターン発生部９から出力される滑り周波数パターンｆｓ
にダンピング制御信号ｆＤを加算する働きをする。

１２はインバータ周波数演算部で、滑り周波数パターン
補正部１１でダンピング制御信号ｆＤか加算された滑り
周波数パターンｆｓと、誘導電動機６の速度発電機ＰＣ
で検出したモータ周波数ｆ８とに基づいてインバータ周
波数ｆ、・を演算する働きをする。このときの演算内容
は次のようになっている。すなわち、いま、主電動機と
なる誘導電動機６がカ行制御されるべきときには、Ｌｖ
　＝ｆｐ　＋ｆｓ となり、発電制動制御されるべきときには、ｆ＋ｖ＝ｆ
＋１　ｆｓ となる。

１３はパルス幅変調部で、インバータ周波数ｆ　［Ｖと
フィルタ電圧Ｅｃとに基づいて以下の処理を行ない、イ
ンバータ５に所定のゲート信号を供給し、誘導電動機６
に所定の電圧で所定の周波数の３相交流電力が供給され
るようにする。

■　パルスモードの設定（演算処理） ■　Ｖ／Ｆ（電圧／周波数）一定制御が与えられるよう
な変調率の演算 ■　変調率に応じたＰＷＭ（パルス幅変調）パルス出力
の設定 次に、この実施例の動作について説明する。

図示してない主幹制御器からノツチ指令が与えられると
、これにより、上記したようにしてインバータ５から誘
導電動機６に３相交流電力が供給され、この結果、ノツ
チ指令に対応して内燃電気車のカ行制御と発電制動制御
が遂行される。

また、これと並行して、検出部７から与えられる脈動成
分周波数ｆｗに応じてダンピング制御部１０からダンピ
ング制御信号ｆＤが出力され、これが滑り周波数演算部
１２により滑り周波数パターンｆｓに加算されており、
この結果、インバータ５の直流入力電圧に含まれている
電圧変動成分による誘導電動機６の電流制御系での不安
定状態の発生を充分に抑圧している。

ところで、このような内燃電気車では、図示してないが
、主幹制御器からのノツチ指令は、内燃機関ｌの出力を
制御するため、その回転速度制御系にも与えられており
、これにより、その回転速度が変化させられるようにな
っており、この結果、主発電機２の出力周波数も変化し
、当然のこととして、インバータ５の入力直流電圧に含
まれる電源脈動周波数も変化し、それが低下したとき、
上記したダンピング制御系の動作が電源脈動周波数に応
答してしまう事態を生じ、所期の機能が失われ、かえっ
て不安定な動作状態を引き起こしてしまう虞れを生じる
。

しかしながら、この実施例では、検出部８から、内燃機
関１の回転速度Ｎがダンピング制御部１０に入力されて
おり、これにより、第２図に示すように、回転速度Ｎを
パラメータとした特性が与えられるようになっており、
この結果、回転速度Ｎが、Ｎ１→Ｎ、→Ｎ、→Ｎ４と低
下するにつれ、同一脈動成分周波数ｆｗに対応して出力
されるダンピング制御信号ｆＤのレベルが低下して行く
ようになっており、且つ、各回転速度Ｎ１〜Ｎ４をパラ
メータとする特性と横軸との交点か、各回転速度におけ
る電源脈動周波数にそれぞれ一致するように設定しであ
る。

従って、この実施例によれば、内燃機関１の回転速度の
変化により電源脈動周波数か変化しても、この電源脈動
周波数と検出部７から検出される脈動成分周波数ｆｗと
が一致する点で、必ずダンピング制御信号ｆＤのレベル
かゼロになるため、ダンピング制御系の動作が電源脈動
周波数に応答してしまう事態の発生が確実に抑えられる
ので、不安定な動作状態が起る虞れは全くなく、常に安
定した動作が容易に得られることになる。

なお、このような内燃電気車では、主幹制御器からのノ
ツチ指令による内燃機関１の回転速度制御は、比較的大
まかにステップ状に行なわれるのが通例なので、上記実
施例では、これに合わせて、ダンピング制御部１．０を
、回転速度Ｎをパラメータとし、脈動成分周波数ｆｗを
変数としてダンピング制御信号ｆＤを出力するように構
成しているが、反対に、脈動成分周波数ｆＩＡ　をパラ
メータとし、回転速度Ｎを変数としてダンピング制御信
号ｆＤを出力するように構成しても良い。

［発明の効果］ 本発明によれば、電源駆動用の原動機となるティーセル
エンジンなどの内燃機関の回転速度をタンピング制御に
反映させたので、インバータの直流入力に含まれる脈動
成分周波数が電源脈動周波数と一致してしまう近傍の領
域では、タンピング制御機能を停止させるようにでき、
従って、タンピング制御系の動作が電源脈動周波数に応
答してしまう事態の発生が確実に抑えられ、常に安定し
た走行制御を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるインバータ式内燃電気車の制御装
置の一実施例を示すブロック図、第２図はダンピング制
御部の一実施例における特性図である。 １・・・・・内燃機関、２・・・・主発電機、３・・　
・主整流器、４・・・・・フィルタ、５　・・・インバ
ータ、６・・、・誘導電動機、７・・フィルタ電圧Ｅｃ
及びフィルタ電圧の脈動成分周波数ｆｗの検出部、８・
・・−・・回転速度の検出部、９・・　・パターン発生
部、１．０・・・・ダンピング制御部、１１・・・・・
・滑り周波数パターン補正部、１２・・・・インバータ
周波数演算部、１３・・・・・・パルス幅変調部。 第１図 ６：を与１１電、會υ機　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　ノッ＋椙（ン７、フィルク鏝とＥｃ及び゛フ
ィル９屯圧のル秋創成分４Ｗ舒ｔびＷの検出部８：ω転
邂傭の猜於郁 ９：バクーレ危生舒 ＩＱ：　９”′Ｊごンク゛＠１」名ρ（予／　／　：　
；Ｊ＃り廚袈製パターン棹正櫛１２・イン八−９用う皮
数（ｒ１舒 １３；パルス中晶変貼Ｉ’！１５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内燃機関で駆動される発電機を電力供給源とする可
   変電圧可変周波数インバータを備え、該インバータの出
   力により車両推進用の誘導電動機を駆動すると共に、上
   記インバータの直流入力電圧に含まれる脈動成分の周波
   数に応じて上記誘導電動機の制御特性補正用のダンピン
   グ制御を行なうようにしたインバータ式内燃電気車の制
   御装置において、上記内燃機関の回転速度を検出する回
   転速度検出手段と、この回転速度検出手段の検出結果と
   上記脈動成分の周波数の一方をパラメータとし他方を変
   数とする所定の関数に従って制御信号を発生するダンピ
   ング制御手段とを設け、この制御信号により上記ダンピ
   ング制御の特性を制御するように構成したことを特徴と
   するインバータ式内燃電気車の制御装置。