JPH04271208A - 電車駆動用インバータの制御方法 - Google Patents
電車駆動用インバータの制御方法Info
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- JPH04271208A JPH04271208A JP3050083A JP5008391A JPH04271208A JP H04271208 A JPH04271208 A JP H04271208A JP 3050083 A JP3050083 A JP 3050083A JP 5008391 A JP5008391 A JP 5008391A JP H04271208 A JPH04271208 A JP H04271208A
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- Japan
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- inverter
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Links
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
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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)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、直流出力電圧を制御
可能な電力変換器（チョッパ，サイリスタ整流器など）
からの直流出力を入力とし、電車の電動機を駆動する電
動機駆動用インバータの制御方法に関する。
可能な電力変換器（チョッパ，サイリスタ整流器など）
からの直流出力を入力とし、電車の電動機を駆動する電
動機駆動用インバータの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５，図６に従来の電車駆動システム例
を示す。すなわち、図５は入力が直流の例で、チョッパ
の如きＤＣ−ＤＣ変換器１５（コンバータ：ＣＯＮ）と
トランジスタインバータの如きＤＣ−ＡＣ変換器（イン
バータ：ＩＮＶ）１６とにより、誘導電動機９を駆動す
るものである。なお、１はパンタグラフを示す。一方、
図６は入力が交流の例で、サイリスタ整流器の如きＡＣ
−ＤＣ変換器（コンバータ：ＣＯＮ）１７とトランジス
タインバータの如きＤＣ−ＡＣ変換器（インバータ：Ｉ
ＮＶ）１６とにより、誘導電動機９を駆動するものであ
る。
を示す。すなわち、図５は入力が直流の例で、チョッパ
の如きＤＣ−ＤＣ変換器１５（コンバータ：ＣＯＮ）と
トランジスタインバータの如きＤＣ−ＡＣ変換器（イン
バータ：ＩＮＶ）１６とにより、誘導電動機９を駆動す
るものである。なお、１はパンタグラフを示す。一方、
図６は入力が交流の例で、サイリスタ整流器の如きＡＣ
−ＤＣ変換器（コンバータ：ＣＯＮ）１７とトランジス
タインバータの如きＤＣ−ＡＣ変換器（インバータ：Ｉ
ＮＶ）１６とにより、誘導電動機９を駆動するものであ
る。
【０００３】図７に電動機回転速度に対する各変換器の
電気的特性を示す。すなわち、ＣＯＮ出力Ｅ１（これは
ＩＮＶ入力でもある）は、その入力（架線電圧）の変動
にかかわらず一定に制御され、ＩＮＶ出力Ｅ２は電動機
回転速度にほぼ比例して制御され、ＩＮＶ出力電流制限
値Ｉ（電動機電流制限値：電動機限流値）は一定値に制
御され、定トルク特性を示す（領域Ａ）。領域Ｂでは電
動機電圧Ｅ２は一定値で、回転速度の増加とともに電流
（トルク）が減少する、いわゆる定出力特性の領域を示
す。
電気的特性を示す。すなわち、ＣＯＮ出力Ｅ１（これは
ＩＮＶ入力でもある）は、その入力（架線電圧）の変動
にかかわらず一定に制御され、ＩＮＶ出力Ｅ２は電動機
回転速度にほぼ比例して制御され、ＩＮＶ出力電流制限
値Ｉ（電動機電流制限値：電動機限流値）は一定値に制
御され、定トルク特性を示す（領域Ａ）。領域Ｂでは電
動機電圧Ｅ２は一定値で、回転速度の増加とともに電流
（トルク）が減少する、いわゆる定出力特性の領域を示
す。
【０００４】図８はインバータを構成する電力用半導体
の安全動作領域（ＳＯＡ）を説明するための説明図で、
パワートランジスタの例である。一般に、パワートラン
ジスタでは、印加電圧が高い場合は許容しゃ断電流は低
いため、例えば■のカーブとなる。従来、インバータ入
力直流電圧Ｅ１（これはパワートランジスタの印加電圧
ともなる）は、電動機最大回転速度における電動機電圧
を供給可能なように充分大きな値が選定され、かつその
値は電動機回転速度には無関係な一定値に制御される（
図７の領域Ａ参照）。
の安全動作領域（ＳＯＡ）を説明するための説明図で、
パワートランジスタの例である。一般に、パワートラン
ジスタでは、印加電圧が高い場合は許容しゃ断電流は低
いため、例えば■のカーブとなる。従来、インバータ入
力直流電圧Ｅ１（これはパワートランジスタの印加電圧
ともなる）は、電動機最大回転速度における電動機電圧
を供給可能なように充分大きな値が選定され、かつその
値は電動機回転速度には無関係な一定値に制御される（
図７の領域Ａ参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電動機電圧
の制御はインバータのＰＷＭ制御でなされるのが一般的
である。そのため、パワートランジスタの許容最大電流
もＳＯＡにもとづき、図８に示すようにＥ１１に依存し
た値Ｉｃ１としている。したがって、電動機のトルクも
この電流Ｉｃ１で決まる値が限度となる。このため、低
速域でのトルクが減少するという問題がある。したがっ
て、この発明の課題は電動機の低速域でのトルクを増大
させ、電車性能を向上させることにある。
の制御はインバータのＰＷＭ制御でなされるのが一般的
である。そのため、パワートランジスタの許容最大電流
もＳＯＡにもとづき、図８に示すようにＥ１１に依存し
た値Ｉｃ１としている。したがって、電動機のトルクも
この電流Ｉｃ１で決まる値が限度となる。このため、低
速域でのトルクが減少するという問題がある。したがっ
て、この発明の課題は電動機の低速域でのトルクを増大
させ、電車性能を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明では、直流出力電圧を制御可能な電力
変換器と、この電力変換器からの直流出力を入力とし電
車の電動機を駆動する電動機駆動用インバータと、この
インバータおよび前記電力変換器の制御を行なう制御装
置とを設け、この制御装置により前記電動機の回転速度
が低い領域では前記インバータの入力直流電圧を下げて
インバータの出力電流制限レベルを高くし、電動機の回
転速度が高い領域では前記インバータの入力直流電圧を
上げインバータの出力電流制限レベルを低くして制御す
ることを特徴としている。
るため、この発明では、直流出力電圧を制御可能な電力
変換器と、この電力変換器からの直流出力を入力とし電
車の電動機を駆動する電動機駆動用インバータと、この
インバータおよび前記電力変換器の制御を行なう制御装
置とを設け、この制御装置により前記電動機の回転速度
が低い領域では前記インバータの入力直流電圧を下げて
インバータの出力電流制限レベルを高くし、電動機の回
転速度が高い領域では前記インバータの入力直流電圧を
上げインバータの出力電流制限レベルを低くして制御す
ることを特徴としている。
【０００７】
【作用】電動機の回転数の低い領域（図７の領域Ａ：こ
の領域は電動機電圧が低く、したがってインバータ入力
電圧Ｅ１も低くて良い）では電動機の限流値（インバー
タ出力電流制限値）を増加させ、電動機のトルクを増加
させる。このとき、パワートランジスタの電圧，電流特
性は図８のカーブ■となり、パワートランジスタの電流
をＩｃ２に増加させても、ＳＯＡ領域内に収めることが
できる。つまり、電流はＩｃ２に増加するが電圧がＥ１
２に低下しているので、安全なスイッチング動作を行な
うことができる。つまり、パワートランジスタのＳＯＡ
を有効に利用することにより、電動機の低速域でのトル
クを増大させ、電車性能を向上させることが可能となる
。
の領域は電動機電圧が低く、したがってインバータ入力
電圧Ｅ１も低くて良い）では電動機の限流値（インバー
タ出力電流制限値）を増加させ、電動機のトルクを増加
させる。このとき、パワートランジスタの電圧，電流特
性は図８のカーブ■となり、パワートランジスタの電流
をＩｃ２に増加させても、ＳＯＡ領域内に収めることが
できる。つまり、電流はＩｃ２に増加するが電圧がＥ１
２に低下しているので、安全なスイッチング動作を行な
うことができる。つまり、パワートランジスタのＳＯＡ
を有効に利用することにより、電動機の低速域でのトル
クを増大させ、電車性能を向上させることが可能となる
。
【０００８】
【実施例】図１はこの発明の実施例を示す構成図である
。同図において、１はパンタグラフ、２，６はリアクト
ル、３，７はコンデンサ、４はチョッパ、５はダイオー
ド、８はトランジスタインバータ、９は誘導電動機、１
０はチョッパ４およびインバータ８を制御するための制
御装置である。これは、図５に対応する例であるが、こ
こでは制御装置１０により次のように制御する点が特徴
である。
。同図において、１はパンタグラフ、２，６はリアクト
ル、３，７はコンデンサ、４はチョッパ、５はダイオー
ド、８はトランジスタインバータ、９は誘導電動機、１
０はチョッパ４およびインバータ８を制御するための制
御装置である。これは、図５に対応する例であるが、こ
こでは制御装置１０により次のように制御する点が特徴
である。
【０００９】図３に電動機速度に対するインバータ入力
電圧・電流制御特性を示す。すなわち、領域Ａでは制御
装置１０によりチョッパ４を制御してその直流出力電圧
（インバータ入力電圧）Ｅ１を下げ、トルク（電流）を
増大させる。また、領域Ｃは電圧Ｅ１を高い一定値とし
、電流Ｉを速度に比例して減少させる、いわゆる定出力
領域であり、領域Ｂは領域Ａから領域Ｃへの移行領域と
する。なお、このような制御は、制御装置１０によりチ
ョッパ４が通常有している電圧制御回路（ＡＶＲ）およ
び電流制御回路（ＡＣＲ）の電圧制御回路に対する電圧
指令値を電動機回転速度に応じて変え、かつインバータ
８が通常有している電流制御回路（ＡＣＲ）の電流指令
値を変えるなどすることにより、容易に実現することが
できる。また、制御装置１０のかわりに電動機回転速度
に応じた電圧指令値，電流指令値を出力する関数発生器
や固定メモリ（ＲＯＭ）を用いて実現することも可能で
ある。
電圧・電流制御特性を示す。すなわち、領域Ａでは制御
装置１０によりチョッパ４を制御してその直流出力電圧
（インバータ入力電圧）Ｅ１を下げ、トルク（電流）を
増大させる。また、領域Ｃは電圧Ｅ１を高い一定値とし
、電流Ｉを速度に比例して減少させる、いわゆる定出力
領域であり、領域Ｂは領域Ａから領域Ｃへの移行領域と
する。なお、このような制御は、制御装置１０によりチ
ョッパ４が通常有している電圧制御回路（ＡＶＲ）およ
び電流制御回路（ＡＣＲ）の電圧制御回路に対する電圧
指令値を電動機回転速度に応じて変え、かつインバータ
８が通常有している電流制御回路（ＡＣＲ）の電流指令
値を変えるなどすることにより、容易に実現することが
できる。また、制御装置１０のかわりに電動機回転速度
に応じた電圧指令値，電流指令値を出力する関数発生器
や固定メモリ（ＲＯＭ）を用いて実現することも可能で
ある。
【００１０】図４にバワートランジスタのＳＯＡに対す
る動作軌跡を示す。同図の■は図３の領域Ａの場合に対
応し、電圧は低く（Ｅ１５）電流は大きい（Ｉｃ１）。 ■は図３の領域Ｃの場合に対応し、電圧は高く（Ｅ１３
）電流は小さい（Ｉｃ３）。また、■は図３の領域Ａか
らＣへの移行途中を示す。
る動作軌跡を示す。同図の■は図３の領域Ａの場合に対
応し、電圧は低く（Ｅ１５）電流は大きい（Ｉｃ１）。 ■は図３の領域Ｃの場合に対応し、電圧は高く（Ｅ１３
）電流は小さい（Ｉｃ３）。また、■は図３の領域Ａか
らＣへの移行途中を示す。
【００１１】図２はこの発明の他の実施例を示すが、入
力が交流のためサイリスタ整流器１２を用いる他は図１
の場合と全く同様なので、説明は省略する。なお、１１
は変圧器、１３はリアクトル、１４はコンデンサである
。こうして、パワートランジスタのＳＯＡを有効に利用
することにより、電動機の低速域でのトルクを増大させ
、電車性能を向上させることができる。なお、以上では
トランジスタインバータの例で説明したが、この発明は
ＧＴＯインバータ等についても適用することができる。
力が交流のためサイリスタ整流器１２を用いる他は図１
の場合と全く同様なので、説明は省略する。なお、１１
は変圧器、１３はリアクトル、１４はコンデンサである
。こうして、パワートランジスタのＳＯＡを有効に利用
することにより、電動機の低速域でのトルクを増大させ
、電車性能を向上させることができる。なお、以上では
トランジスタインバータの例で説明したが、この発明は
ＧＴＯインバータ等についても適用することができる。
【００１２】
【発明の効果】この発明によれば、電動機の低速領域で
電流、したがってトルクを増加させるようにしたので、
電車の加速または減速性能を向上し得る利点が得られる
。
電流、したがってトルクを増加させるようにしたので、
電車の加速または減速性能を向上し得る利点が得られる
。
【図１】この発明の実施例を示す構成図である。
【図２】この発明の別の実施例を示す構成図である。
【図３】電動機速度に対するインバータ入力電圧・電流
制御特性図である。
制御特性図である。
【図４】パワートランジスタのＳＯＡに対する動作軌跡
図である。
図である。
【図５】電車駆動システムの従来例を示す概要図である
。
。
【図６】電車駆動システムの他の従来例を示す概要図で
ある。
ある。
【図７】電動機回転速度に対する各変換器の電気的特性
図である。
図である。
【図８】パワートランジスタのＳＯＡに対する動作軌跡
図である。
図である。
１ パンタグラフ
２ リアクトル
３ コンデンサ
４ チョッパ
５ ダイオード
６ リアクトル
７ コンデンサ
８ トランジスタインバータ
９ 誘導電動機
１０ 制御装置
１１ 変圧器
１２ サイリスタ整流器
１３ リアクトル
１４ コンデンサ
Claims (1)
- 【請求項１】 直流出力電圧を制御可能な電力変換器
と、この電力変換器からの直流出力を入力とし電車の電
動機を駆動する電動機駆動用インバータと、このインバ
ータおよび前記電力変換器の制御を行なう制御装置とを
設け、この制御装置により前記電動機の回転速度が低い
領域では前記インバータの入力直流電圧を下げてインバ
ータの出力電流制限レベルを高くし、電動機の回転速度
が高い領域では前記インバータの入力直流電圧を上げイ
ンバータの出力電流制限レベルを低くして制御すること
を特徴とする電車駆動用インバータの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3050083A JPH04271208A (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 電車駆動用インバータの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3050083A JPH04271208A (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 電車駆動用インバータの制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04271208A true JPH04271208A (ja) | 1992-09-28 |
Family
ID=12849130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3050083A Pending JPH04271208A (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 電車駆動用インバータの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04271208A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06141403A (ja) * | 1992-10-22 | 1994-05-20 | Hitachi Ltd | 車両制御装置及び電気車制御装置 |
| GB2537968A (en) * | 2015-03-18 | 2016-11-02 | Hitachi Ltd | Power converter for railway vehicle and railway vehicle having the same |
-
1991
- 1991-02-25 JP JP3050083A patent/JPH04271208A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06141403A (ja) * | 1992-10-22 | 1994-05-20 | Hitachi Ltd | 車両制御装置及び電気車制御装置 |
| GB2537968A (en) * | 2015-03-18 | 2016-11-02 | Hitachi Ltd | Power converter for railway vehicle and railway vehicle having the same |
| GB2537968B (en) * | 2015-03-18 | 2017-04-26 | Hitachi Ltd | Power converter for railway vehicle and railway vehicle having the same |
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