JPH04200204A - 車両駆動用トランジスタｖｖｖｆインバータの制御方法 - Google Patents
車両駆動用トランジスタｖｖｖｆインバータの制御方法Info
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- JPH04200204A JPH04200204A JP2325562A JP32556290A JPH04200204A JP H04200204 A JPH04200204 A JP H04200204A JP 2325562 A JP2325562 A JP 2325562A JP 32556290 A JP32556290 A JP 32556290A JP H04200204 A JPH04200204 A JP H04200204A
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- JP
- Japan
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- inverter
- power supply
- supply voltage
- current
- transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
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。
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、車両駆動用トランジスタＶＶＶＦ（可変電圧
可変周波数）インバータの制御方法に関する。
可変周波数）インバータの制御方法に関する。
出願人は、先に直流入力側を直列接続したトランジスタ
インバータによる車両駆動用ＶＶＶＦインバータシステ
ムを提案している。第５図はかかる提案済みシステムを
示す概要図である。
インバータによる車両駆動用ＶＶＶＦインバータシステ
ムを提案している。第５図はかかる提案済みシステムを
示す概要図である。
同図において、３１〜３４はインバータユニット、４１
〜４４は車両駆動用電動機、１はパンタグラフ、２はイ
ンバータ入力回路で開閉器やりアクドルなどから構成さ
れている。
〜４４は車両駆動用電動機、１はパンタグラフ、２はイ
ンバータ入力回路で開閉器やりアクドルなどから構成さ
れている。
インバータユニット３１は、例えば第６図の如くパワー
トランジスタをスイッチング素子とするユニットインバ
ータ３１１、入力コンデンサ３１２、抵抗器３１３、お
よびトランジスタチョ・ツバ３１４などからなり、他の
インバータユニットも同様である。
トランジスタをスイッチング素子とするユニットインバ
ータ３１１、入力コンデンサ３１２、抵抗器３１３、お
よびトランジスタチョ・ツバ３１４などからなり、他の
インバータユニットも同様である。
このように、電圧形インバータを直列接続した場合、各
インバータの負荷（電動機）にアンバランスが生じると
、各インバータの入力電圧もアンバランスとなる。例え
ば、負荷が減少したユニットインバータの入力電圧は上
昇し、場合によってはインバータが故障するおそれがあ
る。そこで、ユニ、トインハータの負荷電流が減少した
ときは、そのユニットインバータの直流側に接続された
トランジスタチョッパを動作させて負荷電流の減少分を
トランジスタチョッパと抵抗との直列回路に分流させ、
ユニットインバータの入力電圧を略−定に保つようにす
る。
インバータの負荷（電動機）にアンバランスが生じると
、各インバータの入力電圧もアンバランスとなる。例え
ば、負荷が減少したユニットインバータの入力電圧は上
昇し、場合によってはインバータが故障するおそれがあ
る。そこで、ユニ、トインハータの負荷電流が減少した
ときは、そのユニットインバータの直流側に接続された
トランジスタチョッパを動作させて負荷電流の減少分を
トランジスタチョッパと抵抗との直列回路に分流させ、
ユニットインバータの入力電圧を略−定に保つようにす
る。
ＶＶＶＦインバータ駆動電気車の一般的な車両特性を第
７図に示す。同図において、Ｆはインバータを介して駆
動される電動機のけん引力、Ｅ。
７図に示す。同図において、Ｆはインバータを介して駆
動される電動機のけん引力、Ｅ。
は電動機電圧、ＩＭは電動機電流、Ｒは車両の走行抵抗
であり、いずれも車両速度■との関係で図示されている
。また、同図の実線は電源電圧（パンタグラフ電圧に対
応）Ｅｄが最も高い（Ｅｄ、、、）場合について、破線
は最も低い（Ｅｄ、、。）場合についてそれぞれ示して
いる。
であり、いずれも車両速度■との関係で図示されている
。また、同図の実線は電源電圧（パンタグラフ電圧に対
応）Ｅｄが最も高い（Ｅｄ、、、）場合について、破線
は最も低い（Ｅｄ、、。）場合についてそれぞれ示して
いる。
同図からも明らかなように、ＶＶＶＦインバータ駆動電
気車では車両の加減速度をできるだけ太き（とるため、
起動から成る車両速度まではけん引力Ｆをほぼ一定の特
性にしている。これを実現するため、インバータではそ
の出力電流をインバータの許容電流−杯（これを通常限
流値と称し、同図ではＩＬで示している）とし、電動機
電圧Ｅ、４を車両速度にほぼ比例させるようにしている
。インバータ出力電圧を車両速度■に応して増加させて
も、インバータ入力電圧でほぼ定まった値以上には出な
い。同図でこの速度はＥ ｄ 、、、で■。１、Ｅｄ、
、、、で■。２となる。つまり、この速度以上ではけん
引力は速度の上昇に応じて減少して行く。
気車では車両の加減速度をできるだけ太き（とるため、
起動から成る車両速度まではけん引力Ｆをほぼ一定の特
性にしている。これを実現するため、インバータではそ
の出力電流をインバータの許容電流−杯（これを通常限
流値と称し、同図ではＩＬで示している）とし、電動機
電圧Ｅ、４を車両速度にほぼ比例させるようにしている
。インバータ出力電圧を車両速度■に応して増加させて
も、インバータ入力電圧でほぼ定まった値以上には出な
い。同図でこの速度はＥ ｄ 、、、で■。１、Ｅｄ、
、、、で■。２となる。つまり、この速度以上ではけん
引力は速度の上昇に応じて減少して行く。
（発明が解決しようとする課題〕
このように、従来のＶＶＶＦインバータ駆動電気車では
電源電圧が低い程高速域のけん引力は小さくなり、車両
性能が大きく低下する。第７図の例では、車両の最高速
度はＥｄ、、、では■１まであるのが、Ｅｄ、、、、で
は■２まで下がってしまう。このため、従来のＶＶＶＦ
インバータ駆動電気車では電源電圧が下がると充分な車
両性能が出ない場合もあり、電源電圧低下時の車両性能
の向上が大きな課題ともなっている。
電源電圧が低い程高速域のけん引力は小さくなり、車両
性能が大きく低下する。第７図の例では、車両の最高速
度はＥｄ、、、では■１まであるのが、Ｅｄ、、、、で
は■２まで下がってしまう。このため、従来のＶＶＶＦ
インバータ駆動電気車では電源電圧が下がると充分な車
両性能が出ない場合もあり、電源電圧低下時の車両性能
の向上が大きな課題ともなっている。
（課題を解決するための手段］
トランジスタＶＶＶＦインバータを用いて直流電気車を
駆動するに当たり、トランジスタをスインチングすると
きのコレクタ電流とコレクタ・エミッタ間電圧の動作軌
跡が許容値内に収まるように、前記トランジスタＶＶＶ
Ｆインバータの出力電流限流値を、インバータの入力電
圧が低いときは大きくし、高いときは小さくする。
駆動するに当たり、トランジスタをスインチングすると
きのコレクタ電流とコレクタ・エミッタ間電圧の動作軌
跡が許容値内に収まるように、前記トランジスタＶＶＶ
Ｆインバータの出力電流限流値を、インバータの入力電
圧が低いときは大きくし、高いときは小さくする。
（作用］
電車線電圧（電源電圧）が下がったらインバータ出力電
流を大きくし、電動機のけん引力を増大させて中高速域
の車両性能の低下を防く。
流を大きくし、電動機のけん引力を増大させて中高速域
の車両性能の低下を防く。
〔実施例］
第１図は本発明の詳細な説明するための説明図、第２図
は電動機の特性図、第３図はトランジスタの動作波形図
、第４図はトランジスタの特性図である。
は電動機の特性図、第３図はトランジスタの動作波形図
、第４図はトランジスタの特性図である。
ところで、インバータにトランジスタを用いた場合のイ
ンバータ出力電流の最大値（上述の限流値）は冷却上の
制約の他に、スイッチングトランジスタの性能による制
約とがあり、車両駆動用の如き大きなインバータの場合
は一般に後者の制約が大きい。したがって、まず第３図
を参照してトランジスタの動作につき説明する。
ンバータ出力電流の最大値（上述の限流値）は冷却上の
制約の他に、スイッチングトランジスタの性能による制
約とがあり、車両駆動用の如き大きなインバータの場合
は一般に後者の制約が大きい。したがって、まず第３図
を参照してトランジスタの動作につき説明する。
同図（イ）はスイッチングオフ時の時間りに対する動作
波形で、ｉｃはコレクタ電流、■ｃ８はコレクタ・エミ
ッタ間電圧波形を示し、インバータ入力直流電圧がＶｄ
、 インバータ出力電流がＩ。
波形で、ｉｃはコレクタ電流、■ｃ８はコレクタ・エミ
ッタ間電圧波形を示し、インバータ入力直流電圧がＶｄ
、 インバータ出力電流がＩ。
の場合を示している。なお、■、□はオフ時のコレクタ
・エミッタ間電圧ｖｃ８の最大電圧を示す。
・エミッタ間電圧ｖｃ８の最大電圧を示す。
また、同図１口）は（イ）のｊ、とＶ（ａの軌跡を示し
ている。
ている。
次に、トランジスタのスイッチング時の性能につき、第
４図を参照して説明する。
４図を参照して説明する。
同図で特性Ａはトランジスタオフ時の許容スイッチング
動作軌跡で、いわゆるＲＢＳＯＡと呼ばれる特性である
。トランジスタをオフさせるときは、いかなる場合でも
この軌跡の内側で動作させなければならない。この特性
は一般に、電圧が高い領域では電流が小さく、電圧が低
い領域では電流は大きくなっている。一方、同図Ｂの軌
跡はインバータ入力直流電圧がＶｄ、の場合で、動作軌
跡が許容値内に入るインバータ出力電流がＩ。Ｉである
ことを示している。そして、電流をＩ ｏ＋からＩｏ、
′へと大きくすると、同図の破線のようになって特性Ａ
よりはみ出してしまい、トランジスタは故障してしまう
。
動作軌跡で、いわゆるＲＢＳＯＡと呼ばれる特性である
。トランジスタをオフさせるときは、いかなる場合でも
この軌跡の内側で動作させなければならない。この特性
は一般に、電圧が高い領域では電流が小さく、電圧が低
い領域では電流は大きくなっている。一方、同図Ｂの軌
跡はインバータ入力直流電圧がＶｄ、の場合で、動作軌
跡が許容値内に入るインバータ出力電流がＩ。Ｉである
ことを示している。そして、電流をＩ ｏ＋からＩｏ、
′へと大きくすると、同図の破線のようになって特性Ａ
よりはみ出してしまい、トランジスタは故障してしまう
。
これに対し、インバータ入力電圧がＶｄ、からＶｄ２に
下がると同図特性Ｃに示すように、インバータ出力電流
をＩ。２まで大きくしても許容軌跡内勤作となる。
下がると同図特性Ｃに示すように、インバータ出力電流
をＩ。２まで大きくしても許容軌跡内勤作となる。
したがって、本発明はこのようなトランジスタのスイッ
チング特性に着目し、電車線電圧の低下に応じ、許容軌
跡内勤作となるようインバータ出力電流を大きくするも
のである。
チング特性に着目し、電車線電圧の低下に応じ、許容軌
跡内勤作となるようインバータ出力電流を大きくするも
のである。
第１図は本発明によるトランジスタインバータの制御動
作を説明するためのもので、ここで用いられるインバー
タは第５図または第６図と同じである。なお、第１図は
電源電圧の大小にかかわらず車速度■。１でインバータ
出力電圧が最大になる場合について示しており、電源電
圧が低いＥｄ、、ｎの場合を実線で、電源電圧が高いＥ
ｄ、、ｘの場合を破線で示している。
作を説明するためのもので、ここで用いられるインバー
タは第５図または第６図と同じである。なお、第１図は
電源電圧の大小にかかわらず車速度■。１でインバータ
出力電圧が最大になる場合について示しており、電源電
圧が低いＥｄ、、ｎの場合を実線で、電源電圧が高いＥ
ｄ、、ｘの場合を破線で示している。
すなわち、電源電圧が低い場合はインバータ電流をＩＬ
からＩＬＩに大きくしてＥ／Ｖ （車両速度Ｖに対する
インバータ出力電圧Ｅの比）を小さくし、電源電圧が大
きい場合はインバータ電流を小さくしてＥ／Ｖを大きく
する。これにより、電源電圧の大小にかかわらず車両の
けん引力Ｆはほぼ同じになる。本発明では電源電圧の低
下とともにインバータの出力電流を大きくして行くが、
トランジスタの許容動作電流からこの電流値も制限を受
ける。つまり、同図で電源電圧がＥｄ、、、まで下がっ
ても、電流はＩＬＩまでは流せずＩ Ｌｌ゛ となる場
合を２点鎖線で示している。
からＩＬＩに大きくしてＥ／Ｖ （車両速度Ｖに対する
インバータ出力電圧Ｅの比）を小さくし、電源電圧が大
きい場合はインバータ電流を小さくしてＥ／Ｖを大きく
する。これにより、電源電圧の大小にかかわらず車両の
けん引力Ｆはほぼ同じになる。本発明では電源電圧の低
下とともにインバータの出力電流を大きくして行くが、
トランジスタの許容動作電流からこの電流値も制限を受
ける。つまり、同図で電源電圧がＥｄ、、、まで下がっ
ても、電流はＩＬＩまでは流せずＩ Ｌｌ゛ となる場
合を２点鎖線で示している。
なお、以上の如き制御は図示されない制御装置にて容易
に実現することが可能である。
に実現することが可能である。
次に、電源電圧とけん引力との関係につき、第２図を参
照して説明する。
照して説明する。
同図は、車速■。１までの電動機停動（最大）トルクＴ
ｄと電動機発生トルクＴｍを示す。すなわち、電源電圧
が大きいとＴｄは大きく、電源電圧が小さいとＴｄも小
さくなる。車速■。１まではＴｄは同じで、■。１より
も車速か高くなるにつれて減少して行く。したがって、
電源電圧が小さいときはすべりを大きくして大きな電流
を流し、電源電圧が高いときはすべりを小さくして小さ
な電流を流すことにより、電動機の発生トルクＴｍを電
源電圧の大小にかかわらずほぼ一定にすることができる
。
ｄと電動機発生トルクＴｍを示す。すなわち、電源電圧
が大きいとＴｄは大きく、電源電圧が小さいとＴｄも小
さくなる。車速■。１まではＴｄは同じで、■。１より
も車速か高くなるにつれて減少して行く。したがって、
電源電圧が小さいときはすべりを大きくして大きな電流
を流し、電源電圧が高いときはすべりを小さくして小さ
な電流を流すことにより、電動機の発生トルクＴｍを電
源電圧の大小にかかわらずほぼ一定にすることができる
。
〔発明の効果］
本発明によれば、電源電圧の高低に応じてインバータの
出力のＥ／Ｖと電流値を変えて電動機の出力トルクをほ
ぼ一定となるようにしているので、電源電圧の高低にか
かわらずけん引力はほぼ同じとなり、電気車の車両性能
も同じにすることができる利点が得られる。
出力のＥ／Ｖと電流値を変えて電動機の出力トルクをほ
ぼ一定となるようにしているので、電源電圧の高低にか
かわらずけん引力はほぼ同じとなり、電気車の車両性能
も同じにすることができる利点が得られる。
第１図は本発明の詳細な説明するための説明図、第２図
は電動機特性図、第３図はトランジスタの動作波形図、
第４図はトランジスタの特性を説明するための説明図、
第５図は提案済みシステムを示す概要図、第６図はその
インバータユニットの具体例を示すブロック図、第７図
は一般的なＶＶＶＦインバータ駆動電気車の車両特性を
示す特性図である。 符号説明 １・・・パンタグラフ、２・・・インバータ入力回路、
３１〜３４・・・インバータユニット、４１〜４４・・
・電動機、３１１・・・ユニットインバータ、３１２・
・・入力コンデンサ、３１３・・・抵抗器、３１４・・
・トランジスタチョッパ。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 １ 図 １ｇ ３ 図 （イ） （ロ）ｃ 第 ４ 図 Ｖｄ２ Ｖｄｌ ＶＣｅ ＩＩＩｓ 図 薯６図 ３］ Ｊｉ７ 図
は電動機特性図、第３図はトランジスタの動作波形図、
第４図はトランジスタの特性を説明するための説明図、
第５図は提案済みシステムを示す概要図、第６図はその
インバータユニットの具体例を示すブロック図、第７図
は一般的なＶＶＶＦインバータ駆動電気車の車両特性を
示す特性図である。 符号説明 １・・・パンタグラフ、２・・・インバータ入力回路、
３１〜３４・・・インバータユニット、４１〜４４・・
・電動機、３１１・・・ユニットインバータ、３１２・
・・入力コンデンサ、３１３・・・抵抗器、３１４・・
・トランジスタチョッパ。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 １ 図 １ｇ ３ 図 （イ） （ロ）ｃ 第 ４ 図 Ｖｄ２ Ｖｄｌ ＶＣｅ ＩＩＩｓ 図 薯６図 ３］ Ｊｉ７ 図
Claims (1)
- １）トランジスタＶＶＶＦインバータを用いて直流電気
車を駆動するに当たり、トランジスタをスイッチングす
るときのコレクタ電流とコレクタ・エミッタ間電圧の動
作軌跡が許容値内に収まるように、前記トランジスタＶ
ＶＶＦインバータの出力電流限流値を、インバータの入
力電圧が低いときは大きくし、高いときは小さくするこ
とを特徴とする車両駆動用トランジスタＶＶＶＦインバ
ータの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2325562A JPH04200204A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 車両駆動用トランジスタｖｖｖｆインバータの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2325562A JPH04200204A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 車両駆動用トランジスタｖｖｖｆインバータの制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04200204A true JPH04200204A (ja) | 1992-07-21 |
Family
ID=18178283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2325562A Pending JPH04200204A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 車両駆動用トランジスタｖｖｖｆインバータの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04200204A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007007833A1 (ja) * | 2005-07-14 | 2007-01-18 | Takashi Umemori | モータ駆動システム |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2325562A patent/JPH04200204A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007007833A1 (ja) * | 2005-07-14 | 2007-01-18 | Takashi Umemori | モータ駆動システム |
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