JPH0591794A - 電動機の定速制御方式 - Google Patents
電動機の定速制御方式Info
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- JPH0591794A JPH0591794A JP3273429A JP27342991A JPH0591794A JP H0591794 A JPH0591794 A JP H0591794A JP 3273429 A JP3273429 A JP 3273429A JP 27342991 A JP27342991 A JP 27342991A JP H0591794 A JPH0591794 A JP H0591794A
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- constant speed
- switching frequency
- speed control
- semiconductor element
- power semiconductor
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- 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)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 長時間に渡たる定速運転を可能とする電動機
の定速制御方式を提供することにある。 【構成】 電力用半導体素子を用いた電動機の可変速制
御方式において、電力用半導体素子を冷却する冷媒の冷
却能力及び主回路構成要素の温度特性が許容する範囲内
のスイッチング周波数に設定する手段を設け、定速運転
時には、必要に応じて通常のカ行または回生運転時のス
イッチング周波数より低い周波数の非同期チョッピング
パルスにより、電動機を制御する。
の定速制御方式を提供することにある。 【構成】 電力用半導体素子を用いた電動機の可変速制
御方式において、電力用半導体素子を冷却する冷媒の冷
却能力及び主回路構成要素の温度特性が許容する範囲内
のスイッチング周波数に設定する手段を設け、定速運転
時には、必要に応じて通常のカ行または回生運転時のス
イッチング周波数より低い周波数の非同期チョッピング
パルスにより、電動機を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力用半導体素子を用
いて電動機の可変速制御を行う制御装置に係り、特に、
電動機を長時間継続して運転するに好適な電動機の定速
制御方式に関する。
いて電動機の可変速制御を行う制御装置に係り、特に、
電動機を長時間継続して運転するに好適な電動機の定速
制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の装置では、特開昭６０ー１７４０
７０号公報に記載のように、低速では非同期式、高速で
は同期式に切替えてＰＷＭ制御を行っている。高速で定
速運転を行う場合、その定速速度における周期式ＰＷＭ
パルスのスイッチング周波数が、半導体素子を冷却する
令媒の冷却能力やスナバ抵抗器など主回路を構成する回
路要素の温度特性上、定速運転を継続するのに耐えうる
スイッチング周波数を上回ることがある。そのため、従
来の装置では、ある一定時間定速運転が継続した場合、
定速運転を解除する機能を設けていた。また、定速運転
時には、出力周波数に対する出力電圧の比を低下させ、
定速運転制御時の電動機効率を向上させ、及び、磁気音
を低下させることを目的とした技術が特開平１ー１１７
６０６に記載されている。尚、これとは逆に、定速運転
時には出力周波数に対する出力電圧の比を上昇させ、１
パルス同期式制御の範囲を広げることにより、定速運転
時のスイッチング周波数を低く設定する方式が実用化さ
れている。
７０号公報に記載のように、低速では非同期式、高速で
は同期式に切替えてＰＷＭ制御を行っている。高速で定
速運転を行う場合、その定速速度における周期式ＰＷＭ
パルスのスイッチング周波数が、半導体素子を冷却する
令媒の冷却能力やスナバ抵抗器など主回路を構成する回
路要素の温度特性上、定速運転を継続するのに耐えうる
スイッチング周波数を上回ることがある。そのため、従
来の装置では、ある一定時間定速運転が継続した場合、
定速運転を解除する機能を設けていた。また、定速運転
時には、出力周波数に対する出力電圧の比を低下させ、
定速運転制御時の電動機効率を向上させ、及び、磁気音
を低下させることを目的とした技術が特開平１ー１１７
６０６に記載されている。尚、これとは逆に、定速運転
時には出力周波数に対する出力電圧の比を上昇させ、１
パルス同期式制御の範囲を広げることにより、定速運転
時のスイッチング周波数を低く設定する方式が実用化さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
定速運転が一定時間継続したとき、定速運転を解除する
方式では、例えば、急勾配区間が長距離に渡って継続す
るような山丘路線を走行する場合、長時間の定速運転を
必要とするが、それにも拘らず、これを解除してしまう
ので、このような用途には適用不可という問題点があっ
た。また、定速運転時に出力周波数に対する出力電圧の
比を上昇させる方式は、上記問題点を解決する方式では
あるものの、電動機の効率低下と磁気音増大を招くもの
であった。本発明の目的は、上記の問題を抱えた実用化
方式に代わり、長時間に渡たる定速運転を可能とする電
動機の定速制御方式を提供することにある。
定速運転が一定時間継続したとき、定速運転を解除する
方式では、例えば、急勾配区間が長距離に渡って継続す
るような山丘路線を走行する場合、長時間の定速運転を
必要とするが、それにも拘らず、これを解除してしまう
ので、このような用途には適用不可という問題点があっ
た。また、定速運転時に出力周波数に対する出力電圧の
比を上昇させる方式は、上記問題点を解決する方式では
あるものの、電動機の効率低下と磁気音増大を招くもの
であった。本発明の目的は、上記の問題を抱えた実用化
方式に代わり、長時間に渡たる定速運転を可能とする電
動機の定速制御方式を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、電力用半導体素子を用いた電動機の可変速制御方式
において、電力用半導体素子を冷却する冷媒の冷却能力
及び主回路構成要素の温度特性が許容する範囲内のスイ
ッチング周波数に設定する手段を設け、定速運転時に
は、必要に応じて通常のカ行または回生運転時のスイッ
チング周波数より低い周波数の非同期チョッピングパル
スにより、電動機を制御する。
に、電力用半導体素子を用いた電動機の可変速制御方式
において、電力用半導体素子を冷却する冷媒の冷却能力
及び主回路構成要素の温度特性が許容する範囲内のスイ
ッチング周波数に設定する手段を設け、定速運転時に
は、必要に応じて通常のカ行または回生運転時のスイッ
チング周波数より低い周波数の非同期チョッピングパル
スにより、電動機を制御する。
【０００５】
【作用】制御装置内の電力用半導体素子オン・オフ制御
は、外部から定速運転指令を受けた場合、その冷媒の冷
却能力及び主回路構成要素の温度特性が許容する範囲内
のスイッチング周波数の非同期式ＰＷＭ制御により制御
する。それによって、電力用半導体素子及び主回路構成
要素の温度上昇を許容範囲内に持続して、電動機の定速
運転を継続することができる。
は、外部から定速運転指令を受けた場合、その冷媒の冷
却能力及び主回路構成要素の温度特性が許容する範囲内
のスイッチング周波数の非同期式ＰＷＭ制御により制御
する。それによって、電力用半導体素子及び主回路構成
要素の温度上昇を許容範囲内に持続して、電動機の定速
運転を継続することができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、電気車用ＶＶＶ
Ｆインバータ制御装置を例に説明する。図２は、電気車
用ＶＶＶＦインバータ制御装置のゲート制御部のうち、
本発明に係わる構成を記載したものである。図中、本実
施例は、主回路部とゲート論理部を示す。主回路部は、
電力用半導体素子１、ゲートドライブ８からなり、ゲー
ト論理部は、変調率演算部２、非同期・同期切替部３、
スイッチング周波数設定部４、パルスモード切替部５、
同期パルスデータ記憶部６、ゲートパルス発生部７から
なる。主回路部において、ゲートドライブ８がゲート論
理部内のゲートパルス発生部７からゲートパルス発生信
号２１を受け、電力用半導体素子１をオン・オフ制御す
るゲートパルス２２を出力し、電力用半導体素子１が電
動機の可変速制御を行う。また、ゲート論理部は、実際
のインバータ周波数ｆINV１１及び主幹制御器等からの
カ行指令１２、回生指令１３または定速指令１４を受け
て、ゲートドライブ８へゲートパルス発生信号２１を送
る。
Ｆインバータ制御装置を例に説明する。図２は、電気車
用ＶＶＶＦインバータ制御装置のゲート制御部のうち、
本発明に係わる構成を記載したものである。図中、本実
施例は、主回路部とゲート論理部を示す。主回路部は、
電力用半導体素子１、ゲートドライブ８からなり、ゲー
ト論理部は、変調率演算部２、非同期・同期切替部３、
スイッチング周波数設定部４、パルスモード切替部５、
同期パルスデータ記憶部６、ゲートパルス発生部７から
なる。主回路部において、ゲートドライブ８がゲート論
理部内のゲートパルス発生部７からゲートパルス発生信
号２１を受け、電力用半導体素子１をオン・オフ制御す
るゲートパルス２２を出力し、電力用半導体素子１が電
動機の可変速制御を行う。また、ゲート論理部は、実際
のインバータ周波数ｆINV１１及び主幹制御器等からの
カ行指令１２、回生指令１３または定速指令１４を受け
て、ゲートドライブ８へゲートパルス発生信号２１を送
る。
【０００７】ここで、図１は、スイッチング周波数−イ
ンバータ周波数特性及びパルスモード切替特性を示す。
力行指令または回生指令時は、実線のように、パルスモ
ードを切替え、実線ａのようなスイッチング周波数特性
を示す。４５Ｐ、２７Ｐ、１５Ｐ、９Ｐ、５Ｐ、３Ｐ、
１Ｐは一周期のパルス数、ＡＳＹは非同期モードを表
す。また、定速指令時は、一点鎖線のように、非同期モ
ードＡＳＹを拡大し、一点鎖線ｂのようにスイッチング
周波数を設定する。このスイッチング周波数は、電力用
半導体素子１を冷却する冷媒の冷却能力及び主回路構成
要素を考慮して、定速運転を継続しても電力用半導体素
子１及び主回路構成要素の温度上昇を招かないように設
定する。なお、ｃは力行または回生時の非同期・同期切
替点、ｄは定速指令時の非同期・同期切替点を示す。
ンバータ周波数特性及びパルスモード切替特性を示す。
力行指令または回生指令時は、実線のように、パルスモ
ードを切替え、実線ａのようなスイッチング周波数特性
を示す。４５Ｐ、２７Ｐ、１５Ｐ、９Ｐ、５Ｐ、３Ｐ、
１Ｐは一周期のパルス数、ＡＳＹは非同期モードを表
す。また、定速指令時は、一点鎖線のように、非同期モ
ードＡＳＹを拡大し、一点鎖線ｂのようにスイッチング
周波数を設定する。このスイッチング周波数は、電力用
半導体素子１を冷却する冷媒の冷却能力及び主回路構成
要素を考慮して、定速運転を継続しても電力用半導体素
子１及び主回路構成要素の温度上昇を招かないように設
定する。なお、ｃは力行または回生時の非同期・同期切
替点、ｄは定速指令時の非同期・同期切替点を示す。
【０００８】以下、ゲート論理部の具体的な動作を説明
する。非同期・同期切替部３は、実際のインバータ周波
数ｆINV１１及びカ行指令１２、回生指令１３または定
速指令１４を受けて、非同期モードまたは同期モードを
選択する。いま、カ行または回生指令がオンの場合、非
同期・同期切替部３は、図１の実線ａのＡＳＹの範囲を
非同期モードとして選択し、スイッチング周波数設定部
４に信号１５を送る。スイッチング周波数設定部４は、
この信号１５を受けると、図１実線ａのＡＳＹのように
スイッチング周波数を設定する。一方、変調率演算部２
は、実際のインバータ周波数１１及びカ行１２、回生１
３または定速１４の指令を受けて、変調率を演算する。
スイッチング周波数設定部４は、変調率演算部２におい
て演算した変調率１９を受けて、非同期パルス１６をゲ
ートパルス発生部７へ送る。続いて、実際のインバータ
周波数ｆINV１１が上昇し、通常の力行または回生時の
非同期・同期切替点ｃの周波数になると、非同期・同期
切替部３は、同期モードに切替え、パルスモード切替部
５に信号１７を送る。パルスモード切替部５は、この信
号１７を受けると、実際のインバータ周波数１１及びカ
行１２、回生１３または定速１２の指令からパルスモー
ドを選択し、パルスモード信号１８を同期パルスデータ
記憶部６に送る。同期パルスデータ記憶部６は、パルス
モード信号１８及び変調率演算部２において演算した変
調率１９より同期パルス２０をゲートパルス発生部７へ
送る。このときのスイッチング周波数は、パルスモード
（４５Ｐ）に対応して実線ａ（４５Ｐ）のように高くな
り、以下、パルスモード（２７Ｐ）〜（１Ｐ）に対応し
て図示のような実線ａのスイッチング周波数となる。
する。非同期・同期切替部３は、実際のインバータ周波
数ｆINV１１及びカ行指令１２、回生指令１３または定
速指令１４を受けて、非同期モードまたは同期モードを
選択する。いま、カ行または回生指令がオンの場合、非
同期・同期切替部３は、図１の実線ａのＡＳＹの範囲を
非同期モードとして選択し、スイッチング周波数設定部
４に信号１５を送る。スイッチング周波数設定部４は、
この信号１５を受けると、図１実線ａのＡＳＹのように
スイッチング周波数を設定する。一方、変調率演算部２
は、実際のインバータ周波数１１及びカ行１２、回生１
３または定速１４の指令を受けて、変調率を演算する。
スイッチング周波数設定部４は、変調率演算部２におい
て演算した変調率１９を受けて、非同期パルス１６をゲ
ートパルス発生部７へ送る。続いて、実際のインバータ
周波数ｆINV１１が上昇し、通常の力行または回生時の
非同期・同期切替点ｃの周波数になると、非同期・同期
切替部３は、同期モードに切替え、パルスモード切替部
５に信号１７を送る。パルスモード切替部５は、この信
号１７を受けると、実際のインバータ周波数１１及びカ
行１２、回生１３または定速１２の指令からパルスモー
ドを選択し、パルスモード信号１８を同期パルスデータ
記憶部６に送る。同期パルスデータ記憶部６は、パルス
モード信号１８及び変調率演算部２において演算した変
調率１９より同期パルス２０をゲートパルス発生部７へ
送る。このときのスイッチング周波数は、パルスモード
（４５Ｐ）に対応して実線ａ（４５Ｐ）のように高くな
り、以下、パルスモード（２７Ｐ）〜（１Ｐ）に対応し
て図示のような実線ａのスイッチング周波数となる。
【０００９】次に、定速指令がオンの場合、非同期・同
期切替部３は、図１の実線ｂのＡＳＹの範囲を非同期モ
ードとして選択し、スイッチング周波数設定部４に信号
１５を送る。スイッチング周波数設定部４は、この信号
１５を受けると、図１実線ｂのＡＳＹのようにスイッチ
ング周波数を設定する。一方、変調率演算部２は、実際
のインバータ周波数１１及びカ行１２、回生１３または
定速１４の指令を受けて、変調率を演算する。スイッチ
ング周波数設定部４は、変調率演算部２において演算し
た変調率１９を受けて、非同期パルス１６をゲートパル
ス発生部７へ送る。続いて、実際のインバータ周波数ｆ
INV１１が上昇し、定速運転時の非同期・同期切替点ｄ
の周波数になると、非同期・同期切替部３は、同期モー
ドに切替え、パルスモード切替部５に信号１７を送る。
パルスモード切替部５は、この信号１７を受けると、実
際のインバータ周波数１１及びカ行１２、回生１３また
は定速１２の指令からパルスモードを選択し、パルスモ
ード信号１８を同期パルスデータ記憶部６に送る。同期
パルスデータ記憶部６は、パルスモード信号１８及び変
調率演算部２において演算した変調率１９より同期パル
ス２０をゲートパルス発生部７へ送る。このときのスイ
ッチング周波数は、パルスモード（３Ｐ）に対応して実
線ｂ（３Ｐ）のように低く、ついでパルスモード（１
Ｐ）に対応して図示のような実線ｂのスイッチング周波
数となる。本実施例では、インバータ周波数ｆINVのｄ
点を同期モードに切替えるポイントとしたが、スイッチ
ング周波数が３パルス以下であれば、冷媒の冷却能力及
び主回路構成要素の過度の温度上昇を招くことなく、熱
バランスするとして設定した。熱バランスが高い場合
は、スイッチング周波数が３パルスより高い、例えば、
５パルスないしは９パルスに対応するインバータ周波数
ｆINVの点に設定してよいことは云うまでもない。
期切替部３は、図１の実線ｂのＡＳＹの範囲を非同期モ
ードとして選択し、スイッチング周波数設定部４に信号
１５を送る。スイッチング周波数設定部４は、この信号
１５を受けると、図１実線ｂのＡＳＹのようにスイッチ
ング周波数を設定する。一方、変調率演算部２は、実際
のインバータ周波数１１及びカ行１２、回生１３または
定速１４の指令を受けて、変調率を演算する。スイッチ
ング周波数設定部４は、変調率演算部２において演算し
た変調率１９を受けて、非同期パルス１６をゲートパル
ス発生部７へ送る。続いて、実際のインバータ周波数ｆ
INV１１が上昇し、定速運転時の非同期・同期切替点ｄ
の周波数になると、非同期・同期切替部３は、同期モー
ドに切替え、パルスモード切替部５に信号１７を送る。
パルスモード切替部５は、この信号１７を受けると、実
際のインバータ周波数１１及びカ行１２、回生１３また
は定速１２の指令からパルスモードを選択し、パルスモ
ード信号１８を同期パルスデータ記憶部６に送る。同期
パルスデータ記憶部６は、パルスモード信号１８及び変
調率演算部２において演算した変調率１９より同期パル
ス２０をゲートパルス発生部７へ送る。このときのスイ
ッチング周波数は、パルスモード（３Ｐ）に対応して実
線ｂ（３Ｐ）のように低く、ついでパルスモード（１
Ｐ）に対応して図示のような実線ｂのスイッチング周波
数となる。本実施例では、インバータ周波数ｆINVのｄ
点を同期モードに切替えるポイントとしたが、スイッチ
ング周波数が３パルス以下であれば、冷媒の冷却能力及
び主回路構成要素の過度の温度上昇を招くことなく、熱
バランスするとして設定した。熱バランスが高い場合
は、スイッチング周波数が３パルスより高い、例えば、
５パルスないしは９パルスに対応するインバータ周波数
ｆINVの点に設定してよいことは云うまでもない。
【００１０】このように、本実施例は、長時間定速運転
を継続するとき、定速指令１４のオンにより、非同期・
同期切替部３が非同期モードを選択し、この非同期モー
ドを拡大するとともに、スイッチング周波数設定部４に
おいて熱バランスするスイッチング周波数を設定する。
また、カ行または回生指令がオンのとき、スイッチング
周波数が高くなるが、カ行または回生運転は短時間の運
転モードであり、このため、熱バランスを破壊するまで
には至らない。このため、冷媒の冷却能力及び主回路構
成要素の過度の温度上昇を招くことがない。
を継続するとき、定速指令１４のオンにより、非同期・
同期切替部３が非同期モードを選択し、この非同期モー
ドを拡大するとともに、スイッチング周波数設定部４に
おいて熱バランスするスイッチング周波数を設定する。
また、カ行または回生指令がオンのとき、スイッチング
周波数が高くなるが、カ行または回生運転は短時間の運
転モードであり、このため、熱バランスを破壊するまで
には至らない。このため、冷媒の冷却能力及び主回路構
成要素の過度の温度上昇を招くことがない。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、定速運転モードでは、
電力用半導体素子の冷媒の冷却能力及び主回路構成要素
の温度特性が許容する値以下のスイッチング周波数に設
定でき、また、非同期モードを拡大するので、電力用半
導体素子及び主回路構成要素の温度上昇を招くことな
く、定速運転を継続できる。
電力用半導体素子の冷媒の冷却能力及び主回路構成要素
の温度特性が許容する値以下のスイッチング周波数に設
定でき、また、非同期モードを拡大するので、電力用半
導体素子及び主回路構成要素の温度上昇を招くことな
く、定速運転を継続できる。
【図１】本発明の一実施例のスイッチング周波数−イン
バータ周波数特性及びパルスモード切替特性図
バータ周波数特性及びパルスモード切替特性図
【図２】本発明の一実施例の構成図
１ 電力用半導体素子 ２ 変調率演算部 ３ 非同期・同期切替部 ４ スイッチング周波数設定部 ５ パルスモード切替部 ６ 同期パルスデータ記憶部 ７ ゲートパルス発生部 ８ ゲートドライブ
Claims (3)
- 【請求項１】 電力用半導体素子を用いた電動機の可変
速制御方式において、定速運転時の電力用半導体素子の
スイッチング周波数を、通常のカ行及び回生運転時のス
イッチング周波数より低く設定することを特徴とする電
動機の定速制御方式。 - 【請求項２】 電力用半導体素子を用いた電動機の可変
速制御方式において、定速運転時の電力用半導体素子の
スイッチング周波数を、電力用半導体を冷却する冷媒の
冷却機能力又は主回路構成要素の温度特性が許容する範
囲内のスイッチング周波数に設定することを特徴とする
電動機の定速制御方式。 - 【請求項３】 電力用半導体素子を用いた電動機の可変
速制御方式において、定速運転時には、電力用半導体素
子を冷却する冷媒の冷却能力又は主回路構成要素の温度
特性が許容する範囲内の周波数の非同期チョッピングパ
ルスにより電動機を駆動することを特徴とする電動機の
定速制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3273429A JPH0591794A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 電動機の定速制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3273429A JPH0591794A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 電動機の定速制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0591794A true JPH0591794A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17527782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3273429A Pending JPH0591794A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 電動機の定速制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0591794A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102498023A (zh) * | 2009-08-11 | 2012-06-13 | 艾德万斯得瑞尔能量储备有限公司 | 公用设施规模电能储存系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5921649A (ja) * | 1982-07-28 | 1984-02-03 | Dainippon Ink & Chem Inc | 新規ネマチツク液晶化合物 |
| JPS6017407A (ja) * | 1983-07-09 | 1985-01-29 | Fujitsu Ltd | 光コネクタ |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP3273429A patent/JPH0591794A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5921649A (ja) * | 1982-07-28 | 1984-02-03 | Dainippon Ink & Chem Inc | 新規ネマチツク液晶化合物 |
| JPS6017407A (ja) * | 1983-07-09 | 1985-01-29 | Fujitsu Ltd | 光コネクタ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102498023A (zh) * | 2009-08-11 | 2012-06-13 | 艾德万斯得瑞尔能量储备有限公司 | 公用设施规模电能储存系统 |
| JP2013501682A (ja) * | 2009-08-11 | 2013-01-17 | アドバンスド レイル エナジー ストーリッジ，エルエルシー | 公共事業規模の電気エネルギー貯蔵システム |
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