JPH0467407B2 - - Google Patents
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- JPH0467407B2 JPH0467407B2 JP6066583A JP6066583A JPH0467407B2 JP H0467407 B2 JPH0467407 B2 JP H0467407B2 JP 6066583 A JP6066583 A JP 6066583A JP 6066583 A JP6066583 A JP 6066583A JP H0467407 B2 JPH0467407 B2 JP H0467407B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
- B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
- B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/26—Rail vehicles
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の対象〕
本発明は、電気車の回生ブレーキ制御装置に係
り、特に、三相誘導電動機を備えた交流電気車の
回生ブレーキの制御を行なう電気車用回生ブレー
キ制御装置に関する。
り、特に、三相誘導電動機を備えた交流電気車の
回生ブレーキの制御を行なう電気車用回生ブレー
キ制御装置に関する。
誘導電動機式電気車の制御の一例を第1図に示
す。第1図において1は交流電源、2は交流を直
流に変換するコンバータ、3はフイルタリアクト
ル、4はフイルタコンデンサ、5は直流入力を可
変電圧可変周波数の三相交流電力に変換する静止
形変換装置、6は三相誘導電動機7の相電流を検
出する変流器、8は前記電動機の回転子回転数を
検出するパルスセンサである。
す。第1図において1は交流電源、2は交流を直
流に変換するコンバータ、3はフイルタリアクト
ル、4はフイルタコンデンサ、5は直流入力を可
変電圧可変周波数の三相交流電力に変換する静止
形変換装置、6は三相誘導電動機7の相電流を検
出する変流器、8は前記電動機の回転子回転数を
検出するパルスセンサである。
また、本実施例では、制御部20として、すべ
り周波数指令部14aと、静止形変換装置5を制
御する変換装置制御部9aとを備える。
り周波数指令部14aと、静止形変換装置5を制
御する変換装置制御部9aとを備える。
すべり周波数指令部14aは、すべり周波数指
令を出力する速度系すべり周波数指令部12a
と、限流値指令15と実際の誘導電動機電流とに
基づいて、すべり周波数指令を生成して出力する
電流系すべり周波数指令部16aと、両者の出力
のうち低位側の出力を優先して選択出力する低位
優先回路14とを有する。
令を出力する速度系すべり周波数指令部12a
と、限流値指令15と実際の誘導電動機電流とに
基づいて、すべり周波数指令を生成して出力する
電流系すべり周波数指令部16aと、両者の出力
のうち低位側の出力を優先して選択出力する低位
優先回路14とを有する。
速度系すべり周波数指令部12aは、実速度を
示すパルスセンサ8からの出力と速度指令11と
を比較して、その偏差を出力する比較器12と、
比較器12から出力される偏差の大きさに基づい
て所定のすべり周波数を出力する周波数関数発生
器13とを備える。
示すパルスセンサ8からの出力と速度指令11と
を比較して、その偏差を出力する比較器12と、
比較器12から出力される偏差の大きさに基づい
て所定のすべり周波数を出力する周波数関数発生
器13とを備える。
電流系すべり周波数指令部16aは、変流器6
で検出される誘導電動機7の電流と限流値指令1
5とを比較して偏差を出力する比較器16と、比
較器16の出力と増幅してすべり周波数信号とし
て出力する増幅補償回路17とを有する。
で検出される誘導電動機7の電流と限流値指令1
5とを比較して偏差を出力する比較器16と、比
較器16の出力と増幅してすべり周波数信号とし
て出力する増幅補償回路17とを有する。
変換装置制御部9aは、パルスセンサ8の出力
と、低位優先回路14から出力されるすべり周波
数とを加算して、静止形変換装置5に出力周波数
を与える信号を出力する加算器9と、上記出力周
波数を与える信号に対して、所定の電圧指令を静
止形変換装置5に与える電圧リミツタ10とを有
し、低位優先回路14から出力されるすべり周波
数と実際の速度とに基づいて、静止形変換装置5
の動作を制御する。
と、低位優先回路14から出力されるすべり周波
数とを加算して、静止形変換装置5に出力周波数
を与える信号を出力する加算器9と、上記出力周
波数を与える信号に対して、所定の電圧指令を静
止形変換装置5に与える電圧リミツタ10とを有
し、低位優先回路14から出力されるすべり周波
数と実際の速度とに基づいて、静止形変換装置5
の動作を制御する。
ここで、コンバータ2は、交流電気車の場合、
交流電源1の電圧変動に対して安定した直流出力
電圧を出力するため定電圧制御機能を有すること
が多い。
交流電源1の電圧変動に対して安定した直流出力
電圧を出力するため定電圧制御機能を有すること
が多い。
ところで、このような従来の制御装置では、回
生ブレーキ時に、予定のブレーキトルクが得られ
ないことがあつた。
生ブレーキ時に、予定のブレーキトルクが得られ
ないことがあつた。
本発明の目的は、常に安定した回生ブレーキト
ルク制御性能を有する電気車用回生ブレーキ制御
装置を提供するにある。
ルク制御性能を有する電気車用回生ブレーキ制御
装置を提供するにある。
本発明は、モータ電圧とインバータ周波数との
比があ・る・特・定・区・間・において大きくなりモー
タの励
磁電流が急増することに着目し、インバータの入
力電圧すなわちコンバータの出力電圧を引き下げ
ることによつて、ほぼ一定のブレーキトルクを得
るものである。
比があ・る・特・定・区・間・において大きくなりモー
タの励
磁電流が急増することに着目し、インバータの入
力電圧すなわちコンバータの出力電圧を引き下げ
ることによつて、ほぼ一定のブレーキトルクを得
るものである。
以下に本発明の原理を説明する。
第2図において、加速時一定トルクで加速させ
る為にモータ電圧Vnとインバータ周波数f(ほぼ
速度に比例する)の比が一定値をとるようにイン
バータは制御され、a→bの如く直線的な特性を
とる。すなわち、この範囲が可変電圧・可変周波
数の領域である。b点ではインバータのパルス幅
変調の制御範囲での最大電圧が得られる。しかし
インバータの最大出力電圧は各相の通流角が120°
になつた時得られる。この最大電圧はで示さ
れる。b点の電圧はパルス幅変調(PWM)制御
におけるキヤリア周波数が基本波の3倍すなわち
3パルスモードで最大通流幅をとつている時の電
圧である。この電圧から120°通流の1パルスモー
ドに移る時、サイリスタのターンオフタイムで決
まる非制御パルス幅を不連続的に切りかえること
になる為、電圧の変化は階段状になる。第2図の
b点からc点のステツプがこれであり、パルス幅
変調を行うインバータにとつては避けられない現
象である。の領域は一定電圧可変周波数の領
域であり、インバータ周波数の2乗に反比例して
トルクは減少する領域である。さらに回生ブレー
キ時は高速域から減速を考えると、一定電圧可変
周波数の領域からの特性をたどりe点で1パル
スモードから3パルスモードに切換わるため電圧
はf点へ階段状に落ちることになる。ここでb,
fのヒステリシス幅を設けたのは、この近辺での
周波数の小さな変動に対して1パルスモードと3
パルスモードのハンチングを防止する為である。
又、回生ブレーキ時、回生電力を吸収する電源側
の容量あるいはコンバータの定電圧特性によつて
は、フイルタコンデンサの電圧が上昇し、その結
果モータ電圧は回生時d′→e′の特性をとることが
ある。
る為にモータ電圧Vnとインバータ周波数f(ほぼ
速度に比例する)の比が一定値をとるようにイン
バータは制御され、a→bの如く直線的な特性を
とる。すなわち、この範囲が可変電圧・可変周波
数の領域である。b点ではインバータのパルス幅
変調の制御範囲での最大電圧が得られる。しかし
インバータの最大出力電圧は各相の通流角が120°
になつた時得られる。この最大電圧はで示さ
れる。b点の電圧はパルス幅変調(PWM)制御
におけるキヤリア周波数が基本波の3倍すなわち
3パルスモードで最大通流幅をとつている時の電
圧である。この電圧から120°通流の1パルスモー
ドに移る時、サイリスタのターンオフタイムで決
まる非制御パルス幅を不連続的に切りかえること
になる為、電圧の変化は階段状になる。第2図の
b点からc点のステツプがこれであり、パルス幅
変調を行うインバータにとつては避けられない現
象である。の領域は一定電圧可変周波数の領
域であり、インバータ周波数の2乗に反比例して
トルクは減少する領域である。さらに回生ブレー
キ時は高速域から減速を考えると、一定電圧可変
周波数の領域からの特性をたどりe点で1パル
スモードから3パルスモードに切換わるため電圧
はf点へ階段状に落ちることになる。ここでb,
fのヒステリシス幅を設けたのは、この近辺での
周波数の小さな変動に対して1パルスモードと3
パルスモードのハンチングを防止する為である。
又、回生ブレーキ時、回生電力を吸収する電源側
の容量あるいはコンバータの定電圧特性によつて
は、フイルタコンデンサの電圧が上昇し、その結
果モータ電圧は回生時d′→e′の特性をとることが
ある。
一方、誘導電動機の励磁電流I0は(1)式で示され
る如く、印加電圧Vnに比例し、励磁リアクタン
スに反比例する。
る如く、印加電圧Vnに比例し、励磁リアクタン
スに反比例する。
I0∝Vn/2πf・Ln ……(1)
ここに、
f;インバータ周波数
Ln;モータの励磁インダンタンス
である。
従つて、印加電圧Vnが第2図のc点、e点お
よびe′点では勾配(Vn/f)がの時よりも大
きくなつたに等しく、(1)式から励磁電流は大きく
なる。しかも、この時モータの励磁特性によつて
は電圧の上昇に伴い、鉄心が飽和しその結果励磁
電流が急増することがある。一方、電動機1次電
流I1は次式で示されるように励磁電流I0と負荷電
流の1次換算I2とのベクトル和で示される。
よびe′点では勾配(Vn/f)がの時よりも大
きくなつたに等しく、(1)式から励磁電流は大きく
なる。しかも、この時モータの励磁特性によつて
は電圧の上昇に伴い、鉄心が飽和しその結果励磁
電流が急増することがある。一方、電動機1次電
流I1は次式で示されるように励磁電流I0と負荷電
流の1次換算I2とのベクトル和で示される。
I・1=I・0+I・2 ……(2)
(2)式において負荷電流I2が非常に小さい時、I1
の大きさはほぼI0となりうる。今、高速域から小
さな負荷電流(回生電流)I2′で減速する時、第
2図のg点(を延長した線とと交わる線)
を通過しc点およびe点を通るに従つて励磁電流
は大きくなる。電動機1次回路の電流を検出し所
定の電流パターンに従つてすべり周波数を制御し
ている状態にあるにも拘らず、1次電流はほぼ励
磁電流で占められることになる。従つて、励磁電
流の増加に伴つて電動機トルクは急減し、甚しい
場合にはトルクは出ないことになる。勿論、
制御領域においても励磁電流は存在するが、無視
できる位に小さく、1次電流はほぼ負荷電流とみ
なすことができる。上記回生ブレーキ時のトルク
の減少は、フイルタコンデンサ電圧の上昇(第2
図のd′e′)と共に発明者の実験で確認することが
できた。
の大きさはほぼI0となりうる。今、高速域から小
さな負荷電流(回生電流)I2′で減速する時、第
2図のg点(を延長した線とと交わる線)
を通過しc点およびe点を通るに従つて励磁電流
は大きくなる。電動機1次回路の電流を検出し所
定の電流パターンに従つてすべり周波数を制御し
ている状態にあるにも拘らず、1次電流はほぼ励
磁電流で占められることになる。従つて、励磁電
流の増加に伴つて電動機トルクは急減し、甚しい
場合にはトルクは出ないことになる。勿論、
制御領域においても励磁電流は存在するが、無視
できる位に小さく、1次電流はほぼ負荷電流とみ
なすことができる。上記回生ブレーキ時のトルク
の減少は、フイルタコンデンサ電圧の上昇(第2
図のd′e′)と共に発明者の実験で確認することが
できた。
そこで、本発明では、回生時に望ましくは所定
の速度領域でコンバータの出力電圧を引下げ、モ
ータ電流中の励磁電流成分を一定に抑えることに
より、有効に回生ブレーキトルクを発生させるの
である。
の速度領域でコンバータの出力電圧を引下げ、モ
ータ電流中の励磁電流成分を一定に抑えることに
より、有効に回生ブレーキトルクを発生させるの
である。
本発明の一実施例を第3図に示す。第3図の構
成の中で第1図と同一符号のものは同一機能を有
することを示す。第3図は第1図に対して、コン
バータ電圧補正回路18を付加した点が異なつて
いる。この補正回路18は、インバータ周波数を
入力してコンバータの出力電圧を引き下げるパタ
ーンを有し、コンバータの定電圧制御パターンを
引き下げるべく、コンバータの電圧制御系に出力
する。補正回路18の入力は、インバータ周波数
でも実速度信号でも良く、補正回路入出力特性の
一例は第4図に示される。すなわち、電動機電圧
とインバータ周波数の比が所定値を超えるような
第2図のg点相当のインバータ周波数i点(第4
図)から速度の低下に伴いコンバータの出力電圧
を絞り込む信号電圧を立ち上げ、第2図のe点に
おけるインバータ周波数h点(第4図)で補正電
圧が最大になるようなパターンが望ましい。つま
り第4図h点のインバータ周波数でコンバータ電
圧が最も絞り込まれることになる。第4図の絞り
込み電圧の高さは電動機の電圧−周波数特性と
電動機電流の大きさから定められるべきである。
第3図においては電動機電流の大きさとして限流
値指令15の出力をとつている。つまり限流値指
令の大きさに対して第4図の点線で示すように補
正電圧を変えてやれば、より正確な補正特性が得
られる。尚、前記の如くインバータ入力電圧の低
下に伴いブレーキトルクが問題になる位に低下す
る場合には、前記補正回路18の出力を利用して
さらにすべり周波数を大きくするような補正回路
を追加すれば(図示はしていない)、容易により
完全な定トルク制御が可能となることは明らかで
ある。
成の中で第1図と同一符号のものは同一機能を有
することを示す。第3図は第1図に対して、コン
バータ電圧補正回路18を付加した点が異なつて
いる。この補正回路18は、インバータ周波数を
入力してコンバータの出力電圧を引き下げるパタ
ーンを有し、コンバータの定電圧制御パターンを
引き下げるべく、コンバータの電圧制御系に出力
する。補正回路18の入力は、インバータ周波数
でも実速度信号でも良く、補正回路入出力特性の
一例は第4図に示される。すなわち、電動機電圧
とインバータ周波数の比が所定値を超えるような
第2図のg点相当のインバータ周波数i点(第4
図)から速度の低下に伴いコンバータの出力電圧
を絞り込む信号電圧を立ち上げ、第2図のe点に
おけるインバータ周波数h点(第4図)で補正電
圧が最大になるようなパターンが望ましい。つま
り第4図h点のインバータ周波数でコンバータ電
圧が最も絞り込まれることになる。第4図の絞り
込み電圧の高さは電動機の電圧−周波数特性と
電動機電流の大きさから定められるべきである。
第3図においては電動機電流の大きさとして限流
値指令15の出力をとつている。つまり限流値指
令の大きさに対して第4図の点線で示すように補
正電圧を変えてやれば、より正確な補正特性が得
られる。尚、前記の如くインバータ入力電圧の低
下に伴いブレーキトルクが問題になる位に低下す
る場合には、前記補正回路18の出力を利用して
さらにすべり周波数を大きくするような補正回路
を追加すれば(図示はしていない)、容易により
完全な定トルク制御が可能となることは明らかで
ある。
又、第2図で、フイルタコンデンサ電圧が
d′e′と上昇する場合には、第4図で補正電圧のパ
ターンにある一定電圧絞り込みの為のゲタをはか
せれば良いことも推定がつく。上記補正電圧の出
力は回生ブレーキ時のみ発生するように回路が構
成されるものとする。
d′e′と上昇する場合には、第4図で補正電圧のパ
ターンにある一定電圧絞り込みの為のゲタをはか
せれば良いことも推定がつく。上記補正電圧の出
力は回生ブレーキ時のみ発生するように回路が構
成されるものとする。
この実施例のように、静止形変換装置が一定電
圧可変周波数領域から可変電圧可変周波数の領域
に移る時に、V/fパターンから大きく外れる電
動機電圧の範囲において、コンバータ電圧の引き
下げを行うことにより、安定したブレーキトルク
が得られる電気車の制御装置を提供する事ができ
る。
圧可変周波数領域から可変電圧可変周波数の領域
に移る時に、V/fパターンから大きく外れる電
動機電圧の範囲において、コンバータ電圧の引き
下げを行うことにより、安定したブレーキトルク
が得られる電気車の制御装置を提供する事ができ
る。
本発明によれば、電圧対周波数の比が一定でな
く、定電圧可変周波数となる領域において、コン
バータの出力電圧を引下げる手段を設けることに
より、有効に回生ブレーキトルクを作用させうる
誘導電動機式電気車の回生ブレーキ制御装置を提
供することができる。
く、定電圧可変周波数となる領域において、コン
バータの出力電圧を引下げる手段を設けることに
より、有効に回生ブレーキトルクを作用させうる
誘導電動機式電気車の回生ブレーキ制御装置を提
供することができる。
第1図は従来技術の一例を示す制御ブロツク
図、第2図は電動機電圧−速度特性の説明図、第
3図は本発明の一実施例を示す制御ブロツク図、
第4図は本発明の一実施例によるインバータ入力
電圧の補正パターンの一実施例を示す説明図であ
る。 2……コンバータ、3a……フイルタ、5……
静止形変換装置、6……変流器、7……三相誘導
電動機、8……パルスセンサ、9……加算器、9
a……変換装置制御部、10……電圧リミツタ、
11……速度指令、12……比較器、12a……
速度系すべり周波数指令部、13……すべり周波
数関数発生器、14……低位優先回路、14a…
…すべり周波数指令部、15……限流値指令、1
6……電流比較部、16a……電流系すべり周波
数指令部、17……増幅補償回路、18……補正
回路、20……制御部。
図、第2図は電動機電圧−速度特性の説明図、第
3図は本発明の一実施例を示す制御ブロツク図、
第4図は本発明の一実施例によるインバータ入力
電圧の補正パターンの一実施例を示す説明図であ
る。 2……コンバータ、3a……フイルタ、5……
静止形変換装置、6……変流器、7……三相誘導
電動機、8……パルスセンサ、9……加算器、9
a……変換装置制御部、10……電圧リミツタ、
11……速度指令、12……比較器、12a……
速度系すべり周波数指令部、13……すべり周波
数関数発生器、14……低位優先回路、14a…
…すべり周波数指令部、15……限流値指令、1
6……電流比較部、16a……電流系すべり周波
数指令部、17……増幅補償回路、18……補正
回路、20……制御部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 制御部20と、補正回路18とを有する電気
車用回生ブレーキ制御装置であつて、 電気車は、交流電源1に接続されて交流を直流
に変換するコンバータ2と、コンバータ2の出力
電圧を平滑するフイルタ3aと、静止形変換装置
5と、三相誘導電動機7とにより、力行および制
動制御されるものであり、 制御部20は、すべり周波数指令部14aと、
変換装置制御部9aとを有し、すべり周波数指令
部14aは、速度系すべり周波数指令部12a
と、電流系すべり周波数指令部16aと、低位優
先回路14とを有し、速度系すべり周波数指令部
12aが、速度指令11とパルスセンサ8の出力
との偏差に応じたすべり周波数信号を発生して出
力し、電流系すべり周波数指令部16aが、限流
値指令15と変流器6の出力との偏差に応じたす
べり周波数信号を発生して出力し、低位優先回路
14が、低位側のすべり周波数信号を選択して変
換装置制御部9aに出力するものであり、 変換装置制御部9aは、低位優先回路14から
出力されるすべり周波数信号と、パルスセンサ8
の出力信号とを入力して、静止形変換装置5の出
力周波数を与える信号と、この出力周波数を与え
る信号に対して所定の電圧指令を与える信号とを
静止形変換装置5に出力するものであり、 補正回路18は、静止形変換装置5のインバー
タ周波数の変化に応じてコンバータ2の出力電圧
を引き下げる補正パターンを有し、変換装置制御
部9aの出力信号を受けて、回生ブレーキ時に、
電圧対インバータ周波数の比が一定でなく、定電
圧可変周波数となる領域において、コンバータ2
の出力電圧を引き下げる制御信号をコンバータ2
に出力するものである 電気車用回生ブレーキ制御装置。 2 補正回路18の補正パターンは、インバータ
周波数の低下にともなつて、補正量が増大する関
係を有し、 補正量の大きさは、電動機電流の大きさ応じて
決められるものである 特許請求の範囲第1項記載の電気車用回生ブレー
キ制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6066583A JPS59188301A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 電気車用回生ブレーキ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6066583A JPS59188301A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 電気車用回生ブレーキ制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59188301A JPS59188301A (ja) | 1984-10-25 |
JPH0467407B2 true JPH0467407B2 (ja) | 1992-10-28 |
Family
ID=13148850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6066583A Granted JPS59188301A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 電気車用回生ブレーキ制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59188301A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4504951B2 (ja) * | 2001-03-14 | 2010-07-14 | ギブン イメージング リミテッド | 生体内での比色分析の異常を検出するための方法およびシステム |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2522251B2 (ja) * | 1986-07-14 | 1996-08-07 | 三菱電機株式会社 | 交流エレベ−タの制御装置 |
-
1983
- 1983-04-08 JP JP6066583A patent/JPS59188301A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4504951B2 (ja) * | 2001-03-14 | 2010-07-14 | ギブン イメージング リミテッド | 生体内での比色分析の異常を検出するための方法およびシステム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59188301A (ja) | 1984-10-25 |
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