JPH07255103A - Apparatus and method for controlling a.c. electric rolling stock - Google Patents
Apparatus and method for controlling a.c. electric rolling stockInfo
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- JPH07255103A JPH07255103A JP6044596A JP4459694A JPH07255103A JP H07255103 A JPH07255103 A JP H07255103A JP 6044596 A JP6044596 A JP 6044596A JP 4459694 A JP4459694 A JP 4459694A JP H07255103 A JPH07255103 A JP H07255103A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は交流電気車の制御装置及
びその制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an AC electric vehicle and a control method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図５に交流電気車の制御装置の構成図を
示す。架線１から交流電力を集電するパンタグラフ２
に、トランス３の１次巻線３ａが接続され、トランス３
の２次巻線３ｂにはコンバ―タ４が接続されている。又
コンバ―タ４にはコンデンサ５を介してインバ―タ６が
接続され、インバ―タ６には電気車の駆動用電動機（以
下、モ―タという）７が接続されている。2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a block diagram of a control device for an AC electric vehicle. Pantograph 2 that collects AC power from overhead line 1
Is connected to the primary winding 3a of the transformer 3,
A converter 4 is connected to the secondary winding 3b. An inverter 6 is connected to the converter 4 via a capacitor 5, and an electric vehicle driving motor (hereinafter referred to as a motor) 7 is connected to the inverter 6.
【０００３】図示しない指令装置から電気車の力行運転
指令が出力されると、コンバ―タ４、インバ―タ６が力
行運転を開始する。するとパンタグラフ２より集電され
た交流電力は、トランス３により変圧され、コンバ―タ
４で直流電力に変換される。そしてこの直流電力はコン
デンサ５で平滑化され、インバ―タ６で可変電圧・可変
周波数の３相交流電力に変換され、モ―タ７に供給され
る。When a power running command for the electric vehicle is output from a command device (not shown), the converter 4 and the inverter 6 start power running. Then, the AC power collected from the pantograph 2 is transformed by the transformer 3 and converted into DC power by the converter 4. This DC power is smoothed by the capacitor 5, converted into three-phase AC power of variable voltage / variable frequency by the inverter 6, and supplied to the motor 7.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】電気車の力行運転時、
コンバ―タ４は図示しない制御装置によりパルス幅変調
制御（以下、ＰＷＭ制御という）が行なわれ、図６に示
されるような直流電圧ＶD を出力する。図６はコンバ―
タ４から出力される直流電圧ＶD と電気車の速度の関係
を示す図である。図６においてＡは速度が０から最高速
度までの間、コンバ―タ４から出力される直流電圧ＶD
を一定にした場合、Ｂは速度が０からｖまでの間（低速
域）、コンバ―タ４から出力される直流電圧ＶD を抑制
し、インバ―タ６やモ―タ７から発生する損失の低減を
図った場合を示している。一般にトランス３の２次巻線
３ｂ側電圧をＶS 、２次巻線３ｂ側電流をＩS 、コンバ
―タ４の入力端電圧をＶC 、トランス３のもれリアクタ
ンスをＬm 、コンバ―タ４のＰＷＭ制御による変調率を
ＡＬC とすると、[Problems to be Solved by the Invention] During power running of an electric vehicle,
The converter 4 is subjected to pulse width modulation control (hereinafter referred to as PWM control) by a controller (not shown) and outputs a DC voltage VD as shown in FIG. Figure 6 is a convert
4 is a diagram showing the relationship between the DC voltage VD output from the controller 4 and the speed of the electric vehicle. FIG. In FIG. 6, A is the DC voltage VD output from the converter 4 when the speed is from 0 to the maximum speed.
When B is kept constant, B suppresses the DC voltage VD output from the converter 4 while the speed is from 0 to v (low speed range), and the loss of the loss generated from the inverter 6 and the motor 7 is suppressed. The case where the reduction is intended is shown. Generally, the voltage of the secondary winding 3b side of the transformer 3 is VS, the current of the secondary winding 3b side is IS, the input terminal voltage of the converter 4 is VC, the leakage reactance of the transformer 3 is Lm, and the PWM of the converter 4 is PWM. If the modulation rate by control is ALC,
【０００５】[0005]
【数１】 ＶC 2 ＝ＶS 2 ＋（ωＬm ・ＩS ）2 …（１）## EQU1 ## VC 2 = VS 2 + (ωLmIS) 2 (1)
【０００６】[0006]
【数２】 が成立する。ここでωは架線１から供給される交流電力
の角周波数を示している。コンバ―タ４の変調率ＡＬC
はコンバ―タ４を構成する図示しない半導体素子の最小
オンパルスによって制約をうけ、又トランス３の２次巻
線３ｂ側電圧ＶSは架線１の分布定数などの地上側条件
によって変動する。電気車の低速域においては、モ―タ
７が必要とするモ―タ電圧が低いため、インバ−タ６か
ら変換される３相交流電力の電圧値は低い値で良い。従
ってインバ−タ６の入力電圧となる直流電圧ＶD を、Ｂ
のように低速域において低く制御した方がモ―タ７に流
れる高調波成分を抑制することができ、モ―タ７の低騒
音化、モ―タ７の低損失化につながる。しかし、コンバ
―タ４の変調率ＡＬC が上述したように制約をうけて最
大約0.8 ぐらいまでしか上げることはできないため、と
りうる直流電圧ＶD は、（１）式、（２）式によりある
所定値までしか下げることはできない。又コンバ―タ４
を構成する半導体素子が動作することによって高調波成
分が発生し、この高調波成分によってトランス３から騒
音が発生するが、低速域においても低次の高調波はあま
り変動しないため、高速域と同程度の騒音が発生してし
まうという問題があった。[Equation 2] Is established. Here, ω indicates the angular frequency of the AC power supplied from the overhead wire 1. Modulation rate ALC of converter 4
Is restricted by the minimum ON pulse of a semiconductor element (not shown) that constitutes the converter 4, and the secondary winding 3b side voltage VS of the transformer 3 fluctuates depending on the ground side conditions such as the distributed constant of the overhead wire 1. In the low speed range of the electric vehicle, the motor voltage required by the motor 7 is low, so the voltage value of the three-phase AC power converted from the inverter 6 may be low. Therefore, the DC voltage VD that is the input voltage of the inverter 6 is
As described above, it is possible to suppress the harmonic components flowing in the motor 7 by controlling it to be low in the low speed range, which leads to lower noise of the motor 7 and lower loss of the motor 7. However, since the modulation factor ALC of the converter 4 can be increased only up to about 0.8 due to the restriction as described above, the possible DC voltage VD is given by the formulas (1) and (2). It can only be reduced to the value. Also converter 4
A harmonic component is generated by the operation of the semiconductor element that constitutes the component, and noise is generated from the transformer 3 due to this harmonic component. There was a problem that a certain amount of noise was generated.
【０００７】そこで本発明は上記問題点を解決するため
になされたもので、電気車の低速域でのコンバ―タ４の
出力電圧を低下させ、トランス３から発生する騒音や、
モ−タ７から発生する騒音を低減し、モ−タ７の低損失
化を図ることを目的とする。Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and reduces the output voltage of the converter 4 in the low speed range of an electric vehicle to reduce the noise generated from the transformer 3,
The purpose is to reduce the noise generated from the motor 7 and reduce the loss of the motor 7.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、ダイオ−ドとスイッチン
グ素子とが逆並列に接続されて構成され、交流電力を直
流電力に変換する第１の電力変換装置と、この第１の電
力変換装置の出力端に接続され、直流電力を３相交流電
力に変換する第２の電力変換装置と、この第２の電力変
換装置に接続され、３相交流電力が供給される電気車の
駆動用電動機と、電気車の力行起動時に、第１の電力変
換装置を構成するダイオ−ドによる電力変換から、前記
スイッチング素子による電力変換へ制御する制御手段と
を有してなる。In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is constructed by connecting a diode and a switching element in antiparallel and converting AC power into DC power. And a second power converter that is connected to an output terminal of the first power converter and that converts DC power into three-phase AC power, and is connected to the second power converter. The electric motor for driving the electric vehicle, which is supplied with the three-phase AC power, and the power conversion by the diode that constitutes the first power converter at the time of power running start of the electric vehicle are controlled to the power conversion by the switching element. And a control means for controlling.
【０００９】又請求項２に記載の発明は、ダイオ−ドと
スイッチング素子とが逆並列に接続されて構成され、交
流電力を直流電力に変換する第１の電力変換装置と、こ
の第１の電力変換装置の出力端に接続され、直流電力を
３相交流電力に変換する第２の電力変換装置と、この第
２の電力変換装置に接続され、３相交流電力が供給され
る電気車の駆動用電動機と、第１の電力変換装置の出力
端に接続され、第１の電力変換装置の出力電圧を検出す
る電圧検出器と、駆動用電動機の回転数を検出する回転
数検出器と、電圧検出器の検出電圧値と回転数検出器の
検出回転数から得られた第２の電力変換装置の変調率
が、予め設定された最大変調率に達した際に、第１の電
力変換装置を構成するスイッチング素子にゲ―トパルス
を印加する制御手段とを有してなる。According to a second aspect of the present invention, a diode and a switching element are connected in antiparallel to each other, and a first power conversion device for converting AC power into DC power is provided. A second power conversion device that is connected to the output terminal of the power conversion device and that converts DC power into three-phase AC power, and an electric vehicle that is connected to the second power conversion device and that is supplied with three-phase AC power. A drive motor, a voltage detector connected to the output terminal of the first power conversion device to detect the output voltage of the first power conversion device, and a rotation speed detector to detect the rotation speed of the drive motor. When the modulation factor of the second power conversion device obtained from the detected voltage value of the voltage detector and the rotation speed detected by the rotation speed detector reaches a preset maximum modulation ratio, the first power conversion device Means for applying a gate pulse to the switching element constituting the It made have.
【００１０】又請求項３に記載の発明は、ダイオ−ドと
スイッチング素子とが逆並列に接続されて構成される第
１の電力変換装置により交流電力を直流電力に変換し、
この直流電力を第１の電力変換装置の出力端に接続され
る第２の電力変換装置により３相交流電力に変換し、こ
の３相交流電力を電気車の駆動用電動機に供給して駆動
用電動機を駆動制御する交流電気車の制御方法におい
て、第１の電力変換装置の出力電圧と駆動用電動機の回
転数を検出し、出力電圧と回転数から、第２の電力変換
装置の変調率を演算し、この変調率が予め設定される第
２の電力変換装置の最大変調率未満の際は、第１の電力
変換装置を構成するダイオ−ドを介して交流電力を直流
電力に変換し、変調率が最大変調率に達した際は、第１
の電力変換装置を構成するスイッチング素子を駆動させ
て、交流電力を直流電力に変換する交流電気車の制御方
法である。According to a third aspect of the present invention, AC power is converted to DC power by the first power converter configured by connecting a diode and a switching element in antiparallel.
This DC power is converted into three-phase AC power by the second power converter connected to the output terminal of the first power converter, and this three-phase AC power is supplied to the driving motor of the electric vehicle for driving. In a method of controlling an AC electric vehicle for driving and controlling an electric motor, an output voltage of a first power converter and a rotation speed of a driving motor are detected, and a modulation factor of a second power converter is calculated from the output voltage and the rotation speed. When the calculation is performed and this modulation rate is less than the preset maximum modulation rate of the second power converter, the AC power is converted to DC power via the diode that constitutes the first power converter, When the modulation rate reaches the maximum modulation rate, the first
Is a method for controlling an AC electric vehicle, which drives a switching element included in the power conversion device to convert AC power into DC power.
【００１１】[0011]
【作用】上述した構成により、請求項１に記載の発明で
は、制御手段により電気車の力行起動時には、第１の電
力変換装置を構成するダイオ−ドにより交流電力を直流
電力に変換する電力変換を行った後、スイッチング素子
による電力変換を行うため、第１の電力変換装置が出力
する電圧値を抑えることができ、駆動用電動機から発生
する騒音等を防止することができる。With the above construction, in the invention according to the first aspect, the power conversion for converting the AC power into the DC power by the diode which constitutes the first power conversion device when the electric power running of the electric vehicle is started by the control means. After that, since the power conversion is performed by the switching element, the voltage value output by the first power conversion device can be suppressed, and noise and the like generated from the driving electric motor can be prevented.
【００１２】又請求項２に記載の発明では、電圧検出器
で検出した第１の電力変換装置の出力電圧値と、回転数
検出器で検出した駆動用電動機の回転数から、第２の電
力変換装置の変調率を演算し、この変調率が最大変調率
に達した際に始めて第１の電力変換装置を構成するスイ
ッチング素子を動作させることにより、力行起動時に発
生する駆動用電動機からの騒音等を防ぐことができる。According to the second aspect of the present invention, the second electric power is calculated from the output voltage value of the first power converter detected by the voltage detector and the rotation speed of the drive motor detected by the rotation speed detector. By calculating the modulation factor of the conversion device and operating the switching element forming the first power conversion device only when the modulation factor reaches the maximum modulation factor, the noise from the drive motor generated at the time of power running start Etc. can be prevented.
【００１３】又請求項３に記載の発明では、第１の電力
変換装置の出力電圧値と駆動用電動機の回転数から、第
２の電力変換装置の変調率を演算し、この変調率が最大
変調率未満の際は、第１の電力変換装置を構成するダイ
オ−ドにより交流電力を整流して直流電力を得、変調率
が最大変調率に達した際に始めて第１の電力変換装置を
構成するスイッチング素子を駆動することにより、力行
起動時に第１の電力変換装置が出力する電圧値を抑える
ことができ、駆動用電動機からの騒音等を防ぐことがで
きる。According to the third aspect of the present invention, the modulation factor of the second power conversion device is calculated from the output voltage value of the first power conversion device and the rotation speed of the driving motor, and this modulation factor is the maximum. When it is less than the modulation rate, the diode forming the first power conversion apparatus rectifies the AC power to obtain the DC power, and the first power conversion apparatus is turned on only when the modulation rate reaches the maximum modulation rate. By driving the constituent switching elements, it is possible to suppress the voltage value output from the first power conversion device at the time of power running startup, and it is possible to prevent noise and the like from the drive motor.
【００１４】[0014]
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照し詳細に説明
する。図１は本発明の一実施例を示す交流電気車の制御
装置の構成図、図２は図１に示される制御装置の構成
図、図３は図２に示されるコンバ−タ起動判定部の構成
図、図４はコンバ―タから出力される直流電圧と電気車
の速度の関係を示す図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a control device for an AC electric vehicle showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the control device shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the DC voltage output from the converter and the speed of the electric vehicle.
【００１５】図１において、架線１から交流電力を集電
するパンタグラフ２にトランス３の１次巻線３ａが接続
され、トランス３の２次巻線３ｂにはコンバ―タ４が接
続されている。コンバ―タ４はスイッチング素子として
ＧＴＯサイリスタ４ａとダイオ―ド４ｂとを逆並列に接
続した各ア―ムから構成され、このコンバ―タ４にはコ
ンデンサ５を介してインバ―タ６が接続されている。イ
ンバ―タ６はＧＴＯサイリスタ６ａとダイオ―ド６ｂと
を逆並列に接続した各ア―ムから構成され、このインバ
―タ６にはモ―タ７が接続されている。又コンデンサ５
の両端には電圧検出器８が、モ―タ７にはモ―タ７の回
転数を検出する回転数検出器９が備えられている。制御
装置10には、電圧検出器８により検出された電圧ＶD と
回転数検出器９により検出された回転数Ｒ、及び指令装
置11から出力される力行指令やブレ―キ指令などの運転
指令Ｃが入力され、制御装置10は入力された電圧ＶD 、
回転数Ｒ、運転指令Ｃに基づき、コンバ―タ４、インバ
―タ６を制御する。In FIG. 1, a pantograph 2 for collecting AC power from an overhead wire 1 is connected to a primary winding 3a of a transformer 3, and a secondary winding 3b of the transformer 3 is connected to a converter 4. . The converter 4 is composed of respective arms in which a GTO thyristor 4a and a diode 4b are connected in anti-parallel as a switching element, and an inverter 6 is connected to the converter 4 via a capacitor 5. ing. The inverter 6 is composed of respective arms in which a GTO thyristor 6a and a diode 6b are connected in anti-parallel, and a motor 7 is connected to the inverter 6. Also capacitor 5
A voltage detector 8 is provided at both ends of the motor 7, and a rotation speed detector 9 for detecting the rotation speed of the motor 7 is provided at the motor 7. The controller 10 includes a voltage VD detected by the voltage detector 8, a rotation speed R detected by the rotation speed detector 9, and a driving command C such as a powering command or a brake command output from the command device 11. Is input, the control device 10 inputs the input voltage VD,
The converter 4 and the inverter 6 are controlled based on the rotation speed R and the operation command C.
【００１６】制御装置10は、図２に示されるように、コ
ンバ−タ起動判定部100 、コンバ−タゲ−ト制御部110
、インバ−タゲ−ト制御部120 から構成される。コン
バ−タ起動判定部100 は、電圧検出器８で検出された電
圧ＶD 、回転数検出器９で検出された回転数Ｒ、指令装
置11から出力される運転指令Ｃを入力し、コンバ−タ４
を起動させるかどうかを判定する。コンバ−タゲ−ト制
御部110 は、コンバ−タ起動判定部100 によりコンバ−
タ４を起動させると判定された際に出力されるコンバ−
タ起動指令ＦＬＧをうけて、ＰＷＭ制御によりコンバ−
タ４を構成するＧＴＯサイリスタ４ａに対するゲ−ト信
号ＧC を生成し、コンバ−タ４から所望の直流電圧が出
力されるように制御する。インバ−タゲ−ト制御部120
は、運転指令Ｃに基づきＰＷＭ制御によりインバ−タ６
を構成するＧＴＯサイリスタ６ａに対するゲ−ト信号Ｇ
I を生成し、インバ−タ６から所望の３相交流電圧が出
力されるように制御する。又インバ−タゲ−ト制御部12
0 によりＰＷＭ制御に用いられる変調波の周期が基本波
の周期の２倍に満たない状態でゲ−ト信号ＧI が生成さ
れる、いわゆる１パルスモ−ド運転でインバ−タ６が制
御された際には、インバ−タゲ−ト制御部120 からコン
バ−タゲ−ト制御部110 に対して、１パルスモ−ド運転
指令Ｐが出力される。As shown in FIG. 2, the control device 10 includes a converter start determination unit 100 and a converter gate control unit 110.
, An inverter target control unit 120. The converter start-up determination unit 100 receives the voltage VD detected by the voltage detector 8, the rotation speed R detected by the rotation speed detector 9, and the operation command C output from the command device 11, and inputs the converter command. Four
Determines whether to activate. The converter target control unit 110 is controlled by the converter start determination unit 100.
Converter that is output when it is determined that the
Data conversion command FLG and PWM control
The gate signal Gc for the GTO thyristor 4a constituting the converter 4 is generated and controlled so that the converter 4 outputs a desired DC voltage. Inverter target controller 120
Is an inverter 6 by PWM control based on the operation command C.
Gate signal G for the GTO thyristor 6a that composes
I is generated and controlled so that the desired three-phase AC voltage is output from the inverter 6. Inverter target control unit 12
When the inverter 6 is controlled by the so-called 1-pulse mode operation, the gate signal GI is generated in a state where the period of the modulated wave used for PWM control is less than twice the period of the fundamental wave by 0. Inverter target control section 120 outputs a one-pulse mode operation command P to inverter target control section 110.
【００１７】コンバ−タ起動判定部100 は、図３に示さ
れるように、電圧検出器８で検出された電圧ＶD をデジ
タルデ―タの電圧値ＶDDに変換するアナログ−デジタル
変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部という） 101、回転数検出
器９で検出された回転数Ｒをモ―タ周波数ＦR に変換す
る周波数演算部 102、モ―タ周波数ＦR にあらかじめ設
定されたすべり周波数ＦS を加算し、インバ−タゲ−ト
制御部120 で行なわれるＰＷＭ制御に用いられている基
本波の周波数であるインバ―タ周波数ＦI を演算する加
算部 103、電圧値ＶDDとインバ―タ周波数ＦI から、イ
ンバ−タゲ−ト制御部120 で行なわれるＰＷＭ制御に用
いられている変調波の変調率ＡＬを演算する変調率演算
部 104、変調率演算部104 により演算された変調率ＡＬ
とあらかじめ設定されるインバ―タ６の最大変調率ＡＬ
MAX とを比較し、変調率ＡＬが最大変調率ＡＬMAX 以上
に達した際に信号「１」を出力する比較部 105、指令装
置11から出力される運転指令Ｃを判別し、力行指令の場
合は信号「０」、ブレ−キ指令の場合は信号「１」を出
力する判別部106 、比較部105 と判別部106 から出力さ
れる各信号の論理和をとり、コンバ−タ起動指令ＦＬＧ
を出力する論理和回路107 から構成される。As shown in FIG. 3, the converter start-up determining section 100 is an analog-to-digital converting section (hereinafter, referred to as "analog-digital converting section" for converting the voltage VD detected by the voltage detector 8 into a voltage value VDD of digital data. A / D conversion unit) 101, a frequency calculation unit 102 for converting the rotation speed R detected by the rotation speed detector 9 into a motor frequency FR, and a slip frequency FS preset to the motor frequency FR is added. Then, the inverter 103 calculates the inverter frequency FI, which is the frequency of the fundamental wave used in the PWM control performed by the inverter target controller 120, from the voltage value VDD and the inverter frequency FI. A modulation rate calculation unit 104 for calculating the modulation rate AL of the modulation wave used in the PWM control performed by the target control section 120, and the modulation rate AL calculated by the modulation rate calculation section 104.
And the maximum modulation rate AL of the inverter 6 set in advance
Compared with MAX, the comparison unit 105 that outputs a signal "1" when the modulation rate AL reaches or exceeds the maximum modulation rate ALMAX, the operation command C output from the command device 11 is discriminated. A signal "0", a signal "1" in the case of a break command are output from the discriminating unit 106, the comparing unit 105 and the discriminating unit 106.
It is composed of a logical sum circuit 107 which outputs
【００１８】電気車を力行運転させる際に、指令装置11
から運転指令Ｃとして力行指令が制御装置10に出力され
ると、運転指令Ｃはコンバ−タ起動判定部100 、インバ
−タゲ−ト制御部120 に入力される。又コンバ−タ起動
判定部100 には、電圧検出器８で検出された電圧ＶD 、
回転数検出器９で検出された回転数Ｒが入力される。架
線１からパンタグラフ２を介して供給される交流電力
は、トランス３にて変圧され、コンバ―タ４に供給され
る。コンバ―タ４を構成するＧＴＯサイリスタ４ａは、
ゲ―トに制御装置10からゲ−ト信号ＧC が出力されては
じめて点弧するため、力行起動時は消弧したままであ
る。従ってコンバ―タ４に供給された交流電力は、コン
バ―タ４を構成するダイオ―ド４ｂにより整流され、コ
ンデンサ５はこのダイオ−ド４ｂにより整流された電圧
まで充電される。この時、電圧検出器８により検出され
るコンデンサ５の両端電圧ＶD は、コンバ−タ４を構成
するＧＴＯサイリスタ４ａが動作していないため、トラ
ンス３の２次巻線３ｂ側電圧をＶS 、２次巻線３ｂ側電
流をＩS 、トランス３のもれリアクタンスをＬm 、架線
１から供給される交流電力の角周波数をωとすると、The command device 11 is used when the electric vehicle is driven in a power mode.
When a power running command is output from the controller to the control device 10 as the operation command C, the operation command C is input to the converter start determination unit 100 and the inverter target control unit 120. In addition, the converter start-up determination unit 100 has the voltage VD detected by the voltage detector 8,
The rotation speed R detected by the rotation speed detector 9 is input. The AC power supplied from the overhead wire 1 via the pantograph 2 is transformed by the transformer 3 and supplied to the converter 4. The GTO thyristor 4a that constitutes the converter 4 is
Since the ignition is started only after the gate signal Gc is output from the control device 10 to the gate, the arc remains extinguished when the power running is started. Therefore, the AC power supplied to the converter 4 is rectified by the diode 4b forming the converter 4, and the capacitor 5 is charged to the voltage rectified by the diode 4b. At this time, since the GTO thyristor 4a constituting the converter 4 is not operating, the voltage VD across the capacitor 5 detected by the voltage detector 8 is equal to the voltage VS on the secondary winding 3b side of the transformer 3. If the current on the side of the next winding 3b is Is, the leak reactance of the transformer 3 is Lm, and the angular frequency of the AC power supplied from the overhead wire 1 is ω,
【００１９】[0019]
【数３】 となる。力行指令を受けたインバ−タゲ−ト制御部120
は、インバ−タ６を構成するＧＴＯサイリスタ６ａにゲ
−ト信号ＧI を与える。するとインバ−タ６が動作を開
始し、コンデンサ５の両端電圧ＶD は３相交流電圧に変
換され、この３相交流電圧はモ―タ７に供給される。本
発明では、電気車の低速域においてはモ―タ７が必要と
する３相交流電圧は低いため、コンバ―タ４を構成する
ＧＴＯサイリスタ４ａを点弧せずに、ダイオ―ド４ｂに
より整流される電圧をインバ―タ６により３相交流電圧
に変換することでモ―タ７を駆動する。つまりコンバ−
タ起動判定部100 によりコンバ−タ４の起動開始時を調
整する。電気車の速度を上げるためには、モ−タ７に供
給するモ−タ電圧を上昇させる必要がある。したがっ
て、電気車の速度を上げるにつれて、インバ−タ６の入
力電圧、つまりコンバ−タ４の出力電圧に対して、イン
バ−タ６の出力電圧を上げるには、インバ−タゲ−ト制
御部120 では、ゲ−ト信号ＧI を生成するに際して、イ
ンバ−タ６の変調率ＡＬを上げれば良い。しかしインバ
―タ６を構成するＧＴＯサイリスタ６ａの最小オンパル
スによりインバ―タ６の変調率ＡＬには制限がある。従
ってインバ―タ６の変調率ＡＬが最大変調率ＡＬMAX に
達した際に、コンバ―タ４の出力電圧ＶD を上昇させれ
ばよい。そこで、電圧検出器８で検出されたコンバ―タ
４の出力電圧ＶD をＡ／Ｄ変換部 101でデジタルデ−タ
に変換して電圧値ＶDDを得る。又回転数検出器９で検出
されたモ―タ７の回転数Ｒを周波数演算部102 でモ−タ
周波数ＦR に変換し、加算器 103にてすべり周波数ＦS
を加算してインバ―タ周波数ＦI を得る。そしてこの電
圧値ＶDDとインバ−タ周波数ＦI から、変調率演算部 1
04でインバ−タ６の変調率ＡＬを演算する。この変調率
ＡＬと予め設定される最大変調率ＡＬMAX を比較部105
で比較し、変調率ＡＬが最大変調率ＡＬMAX に達した際
に、「１」信号を論理和回路107 に出力する。判別部10
6 からは運転指令Ｃとして力行指令が出力されているた
め「０」信号が出力されるが、比較部105 から信号
「１」が出力されると、論理和回路107 の出力は「１」
となりコンバ−タ起動指令ＦＬＧが出力されることにな
る。このコンバ−タ起動指令ＦＬＧを受けて、コンバ−
タゲ−ト制御部110 により、ＧＴＯサイリスタ４ａに対
してゲ−ト信号ＧC を与えて、コンバ−タ４を起動さ
せ、（３）式に示されるダイオ−ド４ｂによる整流電圧
から、（２）式に示されるコンバ−タ出力電圧ＶDへ上
昇させることができる（図４・Ａ）。又インバ−タ６の
動作が１パルスモ−ド運転となった際に、インバ−タゲ
−ト制御部 120から１パルスモ−ド運転指令Ｐがコンバ
−タゲ−ト制御部110 に出力されると（図４・Ｂ）、コ
ンバ−タゲ−ト制御部110 はＰＷＭ制御の変調波の変調
率ＡＬC を制御してゲ−ト信号ＧC を生成し、コンバ―
タ４の出力電圧ＶD を速度に比例して上昇させ、最大出
力電圧まで達した時（図４・Ｃ）に一定に制御しても良
い。[Equation 3] Becomes Inverter target control unit 120 that received a powering command
Supplies a gate signal GI to the GTO thyristor 6a which constitutes the inverter 6. Then, the inverter 6 starts to operate, the voltage VD across the capacitor 5 is converted into a three-phase AC voltage, and this three-phase AC voltage is supplied to the motor 7. In the present invention, since the three-phase AC voltage required by the motor 7 is low in the low speed range of the electric vehicle, the GTO thyristor 4a constituting the converter 4 is not ignited and is rectified by the diode 4b. The inverter 7 drives the motor 7 by converting the generated voltage into a three-phase AC voltage. In other words, convert
The start-up determination unit 100 adjusts the start-up time of the converter 4. In order to increase the speed of the electric vehicle, it is necessary to increase the motor voltage supplied to the motor 7. Therefore, in order to increase the output voltage of the inverter 6 with respect to the input voltage of the inverter 6, that is, the output voltage of the converter 4, as the speed of the electric vehicle increases, the inverter target control unit 120 Then, when the gate signal GI is generated, the modulation rate AL of the inverter 6 may be increased. However, the modulation rate AL of the inverter 6 is limited by the minimum ON pulse of the GTO thyristor 6a that constitutes the inverter 6. Therefore, when the modulation rate AL of the inverter 6 reaches the maximum modulation rate ALMAX, the output voltage VD of the converter 4 may be increased. Therefore, the output voltage VD of the converter 4 detected by the voltage detector 8 is converted into digital data by the A / D converter 101 to obtain the voltage value VDD. Further, the rotation frequency R of the motor 7 detected by the rotation speed detector 9 is converted into a motor frequency FR by the frequency calculation unit 102, and the slip frequency FS is converted by the adder 103.
Is added to obtain the inverter frequency FI. Then, based on this voltage value VDD and the inverter frequency FI, the modulation rate calculation unit 1
At 04, the modulation factor AL of the inverter 6 is calculated. The comparison unit 105 compares the modulation rate AL with the preset maximum modulation rate ALMAX.
And the "1" signal is output to the OR circuit 107 when the modulation rate AL reaches the maximum modulation rate ALMAX. Discriminator 10
The 6 outputs the powering command as the operation command C, so that the signal “0” is output. However, when the comparison unit 105 outputs the signal “1”, the output of the OR circuit 107 is “1”.
Then, the converter start command FLG is output. In response to this converter start command FLG, the converter
The gate control unit 110 applies a gate signal Gc to the GTO thyristor 4a to activate the converter 4, and from the rectified voltage by the diode 4b shown in the equation (3), (2) The converter output voltage VD shown in the equation can be raised (FIG. 4A). Further, when the inverter 6 operates in the 1-pulse mode operation, the 1-pulse mode operation command P is output from the inverter target control section 120 to the convert target control section 110 ( 4B), the converter gate control unit 110 controls the modulation rate ALC of the modulated wave of the PWM control to generate the gate signal GC, and the converter signal
The output voltage VD of the input voltage 4 may be increased in proportion to the speed and may be controlled to be constant when the maximum output voltage is reached (Fig. 4C).
【００２０】一方運転指令Ｃとして、ブレ−キ指令が出
力された際には、判別部106 により「１」信号が論理和
回路107 に出力されるため、コンバ−タ起動判定部100
からはコンバ−タ起動指令ＦＬＧが出力されることにな
り、常にコンバ−タ４はコンバ−タゲ−ト制御部110 に
より制御されることになる。On the other hand, when the brake command is output as the operation command C, the discriminator 106 outputs a "1" signal to the logical sum circuit 107.
The converter start command FLG is output from the converter, and the converter 4 is always controlled by the converter target control unit 110.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１乃至請求
項３に記載の発明によれば、電気車の力行起動時にコン
バ―タを動作させないことにより、トランスやモ―タか
ら発生する騒音を防止し、モ−タの低損失化を図ること
ができる。As described above, according to the first to third aspects of the present invention, the noise generated from the transformer or motor is prevented by not operating the converter when the electric running of the electric vehicle is started. Can be prevented, and the loss of the motor can be reduced.
【図１】本発明の一実施例を示す交流電気車の制御装置
の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a control device for an AC electric vehicle showing an embodiment of the present invention.
【図２】制御装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a control device.
【図３】コンバ−タ起動判定部の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a converter activation determination unit.
【図４】コンバ―タの出力電圧値と電気車の速度との関
係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the output voltage value of the converter and the speed of the electric vehicle.
【図５】従来の交流電気車の制御装置の構成図である。FIG. 5 is a block diagram of a conventional AC electric vehicle control device.
【図６】従来のコンバ―タの出力電圧値と電気車の速度
との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the output voltage value of a conventional converter and the speed of an electric vehicle.
１ 架線 ２ パンタグラフ ３ トランス ４ コンバ―タ ５ コンデンサ ６ インバ―タ ７ モ―タ ８ 電圧検出器 ９ 回転数検出器 10 制御装置 11 指令装置 100 コンバ−タ起動判定部 101 Ａ／Ｄ変換部 102 周波数演算部 103 加算部 104 変調率演算部 105 比較部 106 判別部 107 論理和回路 110 コンバ−タゲ−ト制御部 120 インバ−タゲ−ト制御部 1 Overhead line 2 Pantograph 3 Transformer 4 Converter 5 Capacitor 6 Inverter 7 Motor 8 Voltage detector 9 Rotation speed detector 10 Control device 11 Command device 100 Converter start judgment unit 101 A / D conversion unit 102 Frequency Calculation unit 103 Addition unit 104 Modulation rate calculation unit 105 Comparison unit 106 Discrimination unit 107 Logical sum circuit 110 Convert target control unit 120 Invert target control unit
Claims (3)
列に接続されて構成され、交流電力を直流電力に変換す
る第１の電力変換装置と、 この第１の電力変換装置の出力端に接続され、前記直流
電力を３相交流電力に変換する第２の電力変換装置と、 この第２の電力変換装置に接続され、前記３相交流電力
が供給される電気車の駆動用電動機と、 電気車の力行起動時、前記第１の電力変換装置を構成す
る前記ダイオ−ドによる電力変換から、前記スイッチン
グ素子による電力変換へ制御する制御手段とを有する交
流電気車の制御装置。1. A first power converter configured to connect a diode and a switching element in antiparallel and converting AC power into DC power, and a first power converter connected to an output end of the first power converter. A second power converter for converting the DC power into three-phase AC power; and a drive motor for an electric vehicle connected to the second power converter and supplied with the three-phase AC power, A control device for an AC electric vehicle, comprising: a control means for controlling power conversion by the diode, which constitutes the first power conversion device, to power conversion by the switching element, when the power running of the vehicle is started.
列に接続されて構成され、交流電力を直流電力に変換す
る第１の電力変換装置と、 この第１の電力変換装置の出力端に接続され、前記直流
電力を３相交流電力に変換する第２の電力変換装置と、 この第２の電力変換装置に接続され、前記３相交流電力
が供給される電気車の駆動用電動機と、 前記第１の電力変換装置の出力端に接続され、前記第１
の電力変換装置の出力電圧を検出する電圧検出器と、 前記駆動用電動機の回転数を検出する回転数検出器と、 前記電圧検出器の検出電圧値と前記回転数検出器の検出
回転数から得られた前記第２の電力変換装置の変調率
が、予め設定された最大変調率に達した際に、前記第１
の電力変換装置を構成する前記スイッチング素子にゲ―
トパルスを印加する制御手段とを有する交流電気車の制
御装置。2. A first power conversion device configured to connect a diode and a switching element in anti-parallel to convert AC power into DC power, and connected to an output end of the first power conversion device. A second power converter that converts the DC power into three-phase AC power; a drive motor for an electric vehicle that is connected to the second power converter and is supplied with the three-phase AC power; The first power converter is connected to an output end of the first power converter,
From a voltage detector that detects the output voltage of the power converter, a rotation speed detector that detects the rotation speed of the drive motor, and a detection voltage value of the voltage detector and the detection rotation speed of the rotation speed detector. When the obtained modulation rate of the second power conversion device reaches a preset maximum modulation rate, the first power conversion apparatus
To the switching element that constitutes the power conversion device of
A control device for an AC electric vehicle having a control means for applying a pulse.
列に接続されて構成される第１の電力変換装置により交
流電力を直流電力に変換し、この直流電力を前記第１の
電力変換装置の出力端に接続される第２の電力変換装置
により３相交流電力に変換し、この３相交流電力を電気
車の駆動用電動機に供給して前記駆動用電動機を駆動制
御する交流電気車の制御方法において、 前記第１の電力変換装置の出力電圧と前記駆動用電動機
の回転数を検出し、前記出力電圧と前記回転数から、前
記第２の電力変換装置の変調率を演算し、この変調率が
予め設定される前記第２の電力変換装置の最大変調率未
満の際は、前記第１の電力変換装置を構成する前記ダイ
オ−ドを介して交流電力を直流電力に変換し、前記変調
率が前記最大変調率に達した際は、前記第１の電力変換
装置を構成する前記スイッチング素子を駆動させて、交
流電力を直流電力に変換する交流電気車の制御方法。3. A first power converter configured by connecting a diode and a switching element in antiparallel to convert AC power to DC power, and this DC power is converted into DC power by the first power converter. Control of an AC electric vehicle that converts the three-phase AC power into a three-phase AC power by the second power conversion device connected to the output terminal and supplies the three-phase AC power to the drive motor of the electric car to drive and control the drive motor In the method, the output voltage of the first power conversion device and the rotation speed of the driving electric motor are detected, the modulation factor of the second power conversion device is calculated from the output voltage and the rotation speed, and the modulation is performed. When the rate is less than the preset maximum modulation rate of the second power converter, the AC power is converted to DC power via the diode that constitutes the first power converter, and the modulation is performed. When the rate reaches the maximum modulation rate Said switching element is driven, the AC electric vehicle control method for converting AC power into DC power which constitutes the first power converter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6044596A JPH07255103A (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Apparatus and method for controlling a.c. electric rolling stock |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6044596A JPH07255103A (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Apparatus and method for controlling a.c. electric rolling stock |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07255103A true JPH07255103A (en) | 1995-10-03 |
Family
ID=12695847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6044596A Pending JPH07255103A (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Apparatus and method for controlling a.c. electric rolling stock |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07255103A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4545226B1 (en) * | 2009-04-23 | 2010-09-15 | 三菱電機株式会社 | Power converter |
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| CN111572363A (en) * | 2019-02-18 | 2020-08-25 | 本田技研工业株式会社 | Control system, vehicle system, and control method |
-
1994
- 1994-03-16 JP JP6044596A patent/JPH07255103A/en active Pending
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