JPH0785604B2 - リニアモータ電気車の制御装置 - Google Patents

リニアモータ電気車の制御装置

Info

Publication number
JPH0785604B2
JPH0785604B2 JP63053505A JP5350588A JPH0785604B2 JP H0785604 B2 JPH0785604 B2 JP H0785604B2 JP 63053505 A JP63053505 A JP 63053505A JP 5350588 A JP5350588 A JP 5350588A JP H0785604 B2 JPH0785604 B2 JP H0785604B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inverter
command
electric vehicle
operating frequency
frequency
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP63053505A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH01231607A (ja
Inventor
勉 小澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP63053505A priority Critical patent/JPH0785604B2/ja
Publication of JPH01231607A publication Critical patent/JPH01231607A/ja
Publication of JPH0785604B2 publication Critical patent/JPH0785604B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車上に搭載したリニアインダクシヨンモータ
で推進力を得るリニアモータ電気車の制御装置の改良に
関する。
〔従来の技術〕
リニアモータによる電気車の駆動方式の特長のひとつと
して、非粘着駆動であることがあげられる。このため一
般の粘着を利用した電気車に比べて1編成中の電動車の
数を少なくしたり、あるいは線路勾配を大きくすること
ができる。
リニアモータ電気車の制御装置については、雑誌「電気
車の科学」第37巻第11号第36頁〜第44頁に、リニアモー
タ電車ワーキンググループによる“リニアモータ電車の
開発〔III〕”と題する論文に述べられている。この例
は、リニアモータを可変電圧可変周波数のインバータで
制御するもので、インバータ動作周波数がが、列車の
速度を周波数に換算した速度周波数にすべり周波数
を加減算した値となるように制御される。また、イ
ンバータ出力電圧Vは、インバータ動作周波数に対応し
てあらかじめ定められた電圧、この例では電圧Vと周波
数の比(V/)が一定となるように制御される。
リニアモータは一般の回転形インダクシヨンモータに比
べて効率および力率が低い。このことはインバータの出
力容量に対するモータ出力の比が回転形モータに比べて
大きくなることを意味する。
一般的な例として、この比は、回転形モータでは1.3〜
1.4であるのに対して、リニアモータでは3〜3.5であ
る。すなわちモータ出力が同一ならばリニアモータ用イ
ンバータは回転形モータ用インバータに比べて2〜2.5
倍の容量を必要とする。
従つて、リニアモータ電気車の制御装置にとつて重要な
課題はリニアモータを効率良く制御して電力消費量を少
なくすることと、以下に述べる特殊運転において要求さ
れる大きな推進力を得ることである。
前者の効率良く運転する方法としては、前述した文献
に、低速域ではすべり周波数一定制御,予定周波数以上
ではすべり率一定制御(すべり周波数∝)とする
ことが述べられている。後者の特殊運転についてはこの
文献に述べられていないが、以下この問題について考察
する。
〔発明が解決しようとする課題〕
鉄道車両では、先行列車が故障した場合後続の列車で故
障車を推進し路線上から退避させる機能を有することが
要求される。線路の勾配が大きくなると、この要求を満
足することが難しくなる。勾配で停止している故障車を
救援列車で推進しようとしたとき、救援列車に要求され
る推進力は、勾配に比例して大きくなるからである。
1例として、100tの車重の列車を平坦線において加速度
3.5km/h/sで加速させるために必要な推進力は10.6tで
ある。上り勾配60‰(パーミル)において、100tの故障
圧を100tの救援車で推進する時、起動加速度を0.3km/h/
sとして14.5の推進力が必要となる。このように、60
‰の勾配での推進運転を可能とするためには、常時必要
な推進力に対して14.5/10.6≒1.4倍の推進力を出す能力
を備えておかなければならない。
特に問題となるのは、リニアモータへ電力を供給するイ
ンバータを含む制御装置の制御容量で、このような極め
てまれな運転のために、大きな制御容量を持たせておく
ことは不経済なものとなる。
本発明の目的は制御装置の容量の増加をおさえながら大
きな推進力を得ることが可能なリニアモータ電気車の制
御装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のある一面においては、電気車の速度に相当する
信号に対し、設定されたすべり周波数を加減算してイン
バータの動作周波数を制御し、インバータの可変電圧・
可変周波数制御域において上記インバータの動作周波数
に比例するようにインバータの出力電圧を制御するリニ
アモータ電気車において、上記電気車の推力を増大する
運転を指令する手段と、この指令に応動して、上記すべ
り周波数指令を増大させるとともに上記出力電圧を減少
させる手段を備える。
本発明の更に他の一面においては、リニアモータの効率
と力率の積がほぼ最大となる動作周波数でインバータを
運転する手段を備える。
〔作用〕
リニアモータのすべり周波数を、例えば、リニアモータ
の効率と力率の積がほぼ最大となる値まで増加させるこ
とによつて、リニアモータの発生トルクを増大させる。
しかし、このままでは、リニアモータ電流が過大となる
ので、例えば、インバータの出力電圧を絞込むことによ
つてリニアモータ電流を抑制する。
この結果、リニアモータの効率は減少し、その分だけ電
力消費量は増加するが、リニアモータの推力を増大させ
ることができる。
電気車用リニアモータの効率は、一般にすべりが、0.1
〜0.2で最良となり、すべりを更に大きくすると効率は
漸減する。最良点での効率は0.65〜0.75程度である。一
方、力率は、すべりを大きくするに従つて漸増する。
平常運転では、電力消費量の低減を目的としてすべりは
効率の良い0.15付近に設定する。この時の力率は約0.45
程度である。力率が0.45ということはリニアモータの1
次電流を100Aと仮定した時、有効電流が45A,無効電流が
90Aであることを意味する。
特殊運転において、前述した如く平常運転より大きな推
力を得る場合、従来の回転形インダクシヨンモータで
は、すべりを大きくする他、モータに印加する電圧を高
くし、磁束密度を高くすることが考えられよう。ところ
がリニアモータでは力率が低いため、電圧を下げて無効
電流をへらし、すべりを高くして有効電流を高くする方
が、推進力対1次電流の比を大きくすることができる。
推進力は概略、1次無効電流×1次有効電流で表わせる
から、効率を無視すれば、無効電流と有効電流が等しい
とき、すなわち、力率が約0.7のときに推進力対1次電
流の比が最大となる。実際には、すべりを大きくしてい
くと2次損失も増加するので力率が0.7より少ないとこ
ろで推進力対1次電流の比は最大となる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。図に
おいて1はパンタグラフ、2は主回路を架線から切放す
断流器である。3は架線電流を平滑するフイルタリアク
トルで、フイルタコンデンサ4と共にL形フイルタを構
成する。5は直流を入力し、三相交流を出力するインバ
ータで、本図では自己消孤形半導体素子(GTO)51〜56
とダイオード501〜506を夫々逆並列に接続してなる良く
知られたPWM形インバータで示した。61〜64はリニアモ
ータで、4台のリニアモータを並列に接続した例であ
る。一方、制御回路では、列車速度をパルス発生器7で
検出し、周波数変換した速度周波数を得る。8は速
度周波数を入力し、すべり周波数のパターン
SPを発生するすべり周波数パターン発生器である。9は
速度周波数にすべり周波数を加算あるいは減算
して、インバータ動作周波数指令を定める加算器であ
る。10はインバータ動作周波数指令によつてインバー
タの出力電圧を指示する変調率すなわち電圧指令Vcを発
生する電圧パターン発生器である。11は、インバータ動
作周波数指令と、電圧指令Vを入力し、インバータ5
の各アームのオンオフのタイミングを決定するPWM変調
器である。12は変調器10の出力から、3相の各アームに
分配するゲートパルスを発生するパルス発生器を示して
いる。すなわち、列車速度が入力されると、あらかじめ
定められたすべり周波数を加味した周波数と、電
圧Vの三相交流がリニアモータ61〜64に供給される。
13は、人為的に操作されるスイツチで、平常時の運転中
は、実線で図示するように、a側に投入されており、他
方、大きな推力を必要とする特殊運転時には、b側に投
入することができる。このスイツチ13の操作に応じて特
殊運転時は平常運転に比べて、すべり周波数パターン
SPは高くなる方向に、他方、電圧パターンVcは低くなる
方向に切換えられる。
14は、リニアモータ61〜64へ流入する電流IMを検出する
電流検出器である。15は、この電流検出値IMを入力し、
この電流IMが予定値IM1を越えると、その越えた量に応
じて増大する係数信号K1を発生するすべり周波数増加系
数発生器である。その出力K1は、掛算器16へ入力され、
すべり周波数=K1・SPを得る。17は、検出電流値
IMを入力し、この電流IMが、前述と同じ値に設定された
予定値IM1を越えると、その越えた量に応じて減少する
係数信号K2を発生する電圧減少系数発生器である。その
出力K2は、掛算器18へ入力され、電圧(変調度)指令V
=K2・Vcを得る。
さて、スイツチ13がa側に投入されているものとし、電
気車は通常の運転を行つているものとする。このとき、
リニアモータ電流IMが、予定値IM1を越えていなけれ
ば、係数K1およびK2ともに1である(K1=K2=1)。従
つて、掛算器16および18は夫々SPおよびV=Vc
をそのまま出力する。
電気車の走行速度に応じて、パルス発生器7は、速度周
波数を発生し、すべり周波数パターン発生器8へ入
力する。
第2図に、すべり周波数パターン発生器8の出力特性
SPaおよびSPbを示す。仮定により、通常運転指令aが
与えられているので、すべり周波数パターン発生器8の
出力はSPaであり、インバータ動作周波数が、0<
の間は一定値S1で、<領域では、SP
∝である。加算器9は、=±SPaを演算し、P
WM変調器11および電圧パターン発生器10へインバータ動
作周波数指令を与える。
第2図には、この電圧パターン発生器10の出力特性Vca
およびVcbが示されている。出力電圧指令Vca、0<<
の領域では、Vca∝であり、<では一定値
である。
このようにして、 (1)0<<では、すべり周波数を一定に保つと
共に、インバータ出力電圧を速度周波数に比例するよう
に変化させる可変電圧・可変周波数(VVVF)制御を行
い、電気車の推力を一定に保つ。
(2)<では、インバータの出力電圧を飽和して
一定値となりすべり周波数を漸増させる定電圧・可変周
波数(CVVF)制御を行い、電気車の出力を一定に保つ。
のである。
ここで、リニアモータの電機子と2次導体間のギヤツプ
が増大する等の理由により、リニアモータ電流IMが、IM
>IM1となると、係数K1が増大し、K2が減少するので、
すべり周波数を増大させるとともに、インバータ出力電
圧を減少させて、リニアモータ電流を抑制し、かつ、電
気車の推力の減少を少なくする。
次に,スイツチ13をb側へ投入すると、すべり周波数パ
ターン発生器8および出力電圧パターン発生器10に特殊
運転指令bが与えられ、それらの出力特性は、夫々第2
図の破線SPbおよびVcbで示すように切換えられる。従
つて、すべり周波数を増大し、その分VVVF制御領域を、
0<<まで拡大する。
この制御の動作状態を、第3図および第4図を参照して
説明する。
第3図には、通常運転中における最大推力発生中の電動
機電流IM,トルク(推力)T,効率ηおよび力率Pを示
している。すなわち、モータ電流IMは、許容最大値I
Mmaxに達し、すべり周波数S1で、推力(トルク)T=
T1を発生している。通常の運転では、これ以上の推力は
出し得ない。
第4図は、スイツチ13をb側に投入し特殊運転指令bを
発生した場合について、第3図に対応して図示したもの
である。すなわち、すべり周波数を、効率ηと力率
Pの積η・Pがほぼ最大となる付近のS2まで増大
させ、同時に、インバータ出力電圧を減少させることに
よつて、モータ電流IMを許容値IMmaxに抑えている。こ
の結果、推力Tは、T=Tmaxとなり、最大推力Tmaxは、
第3図の最大推力T1に比べて、かなり大きくできること
が判る。
但し、効率ηが低下し、その分だけ電力消費量が大きく
なるのは止むを得ない。
従つて、特殊運転時において、インバータの容量増大を
抑制しつつ、電気車の推力Tを大幅に増大させることが
できる。
すべり周波数増加系数発生器15と、出力電圧減少系数発
生器17は、特殊運転中にも動作可能であり、前述したギ
ヤツプの増大およびそれ以外の原因でリニアモータ電流
が過大となることを防止し、推力の減少を抑制する機能
をもつ。
従つて、特殊運転指令bによつて、出力電圧パターン発
生器10の特性をVcbに切換えずとも、出力電圧減少系数
発生器17の作用に委ねてリニアモータ電流IMを抑制して
もよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、可変電圧・可変周波数(VVVF)制御イ
ンバータからリニアインダクシヨンモータに給電する電
気車において、インバータの容量増大を抑制しつつ、大
きな推力を得ることのできるリニアモータ電気車の制御
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるリニアモータ電気車の制御装置の
一実施例ブロツク図、第2図はそのインバータ動作周波
数に対するすべり周波数指令および出力電圧指令特性
図、第3図および第4図は同じくすべり周波数対トル
ク,モータ電流,効率および力率特性図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流を交流に変換する可変電圧・可変周波
    数インバータと、このインバータによって給電されるリ
    ニアインダクションモータと、このリニアインダクショ
    ンモータの推力を受けて走行する電気車の速度に応じた
    信号にすべり周波数指令を加減算する手段と、その出力
    に応じて上記インバータの動作周波数を指令する手段
    と、この動作周波数に関連して上記インバータの出力電
    圧を指令する手段と、これら動作周波数指令および出力
    電圧指令に応じて上記インバータを制御する手段とを備
    えたリニアモータ電気車において、 上記電気車の推力を増大する運転を指令する手段と、こ
    の指令に応動して、上記すべり周波数指令を増大させる
    とともに上記出力電圧を減少させる手段を備えたリニア
    モータ電気車の制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、上記出力電圧指令手段
    は、上記インバータの予定の動作周波数領域でこの動作
    周波数に比例して出力電圧を指令する手段を備え、上記
    すべり周波数指令を増大させるとともに上記出力電圧を
    減少させる手段は、上記予定の動作周波数領域ですべり
    周波数指令を予定の一定値へ増大させるとともに、出力
    電圧指令とインバータ動作周波数との比を減少させる手
    段を備えたリニアモータ電気車の制御装置。
  3. 【請求項3】直流を交流に変換する可変電圧・可変周波
    数インバータと、このインバータによって給電されるリ
    ニアインダクションモータと、このリニアインダクショ
    ンモータの推力を受けて走行する電気車の速度に応じた
    信号にすべり周波数指令を加減算する手段と、その出力
    に応じて上記インバータの動作周波数を指令する手段
    と、この動作周波数に関連して上記インバータの出力電
    圧を指令する手段と、これら動作周波数指令および出力
    電圧指令に応じて上記インバータを制御する手段とを備
    えたリニアモータ電気車において、 上記電気車の推力を増大する運転を指令する手段と、こ
    の指令に応動して、上記すべり周波数指令を増大させる
    とともに上記出力電圧を減少させる手段と、上記リニア
    モータ電流が予定値を越えたことに応動して上記すべり
    周波数指令を増大させるとともに上記出力電圧指令を減
    少させる手段とを備えたリニアモータ電気車の制御装
    置。
  4. 【請求項4】直流を交流に変換する可変電圧・可変周波
    数インバータと、このインバータによって給電されるリ
    ニアインダクションモータと、このリニアインダクショ
    ンモータの推力を受けて走行する電気車の速度に応じた
    信号にすべり周波数指令を加減算する手段と、その出力
    に応じて上記インバータの動作周波数を指令する手段
    と、この動作周波数に関連して上記インバータの出力電
    圧を指令する手段と、これら動作周波数指令および出力
    電圧指令に応じて上記インバータを制御する手段とを備
    えたリニアモータ電気車において、 上記リニアモータの効率と力率の積がほぼ最大となるイ
    ンバータ動作周波数で運転する手段を備えたリニアモー
    タ電気車の制御装置。
  5. 【請求項5】直流を交流に変換する可変電圧・可変周波
    数インバータと、このインバータによって給電されるリ
    ニアインダクションモータと、このリニアインダクショ
    ンモータの推力を受けて走行する電気車の速度に応じた
    信号を入力しこの速度信号が予定値以下のとき一定値を
    出力するとともに上記速度信号が上記予定値以上のとき
    上記速度信号に比例する値を出力するすべり周波数指令
    発生手段と、上記速度信号に上記すべり周波数指令発生
    手段の出力を加減算して上記インバータの動作周波数を
    指令する手段と、この動作周波数指令を入力し上記速度
    信号の予定値に対応する予定の動作周波数以下のときこ
    の動作周波数に比例する信号を出力して上記インバータ
    の出力電圧を指令する電圧指令発生手段とを備えたリニ
    アモータ電気車において、 前記電気車の推力の増大を指令する操作手段と、この操
    作手段の出力に応動して上記すべり周波数指令発生手段
    の上記一定値出力をより大きな一定値にすると同時に、
    上記電圧指令手段の出力に対する動作周波数の比を減少
    させる手段とを備えたリニアモータ電気車の制御装置。
JP63053505A 1988-03-09 1988-03-09 リニアモータ電気車の制御装置 Expired - Fee Related JPH0785604B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63053505A JPH0785604B2 (ja) 1988-03-09 1988-03-09 リニアモータ電気車の制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63053505A JPH0785604B2 (ja) 1988-03-09 1988-03-09 リニアモータ電気車の制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01231607A JPH01231607A (ja) 1989-09-14
JPH0785604B2 true JPH0785604B2 (ja) 1995-09-13

Family

ID=12944682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63053505A Expired - Fee Related JPH0785604B2 (ja) 1988-03-09 1988-03-09 リニアモータ電気車の制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0785604B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH053607A (ja) * 1991-06-26 1993-01-08 Toyo Electric Mfg Co Ltd リニア誘導モータカーの推力補償方式
JP5011053B2 (ja) * 2007-10-04 2012-08-29 株式会社日立製作所 リニアモータ電気車の駆動制御システム
JP2019013113A (ja) * 2017-06-30 2019-01-24 株式会社東芝 車両用制御装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5999905A (ja) * 1982-11-26 1984-06-08 Toshiba Corp 電気車の制御方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5999905A (ja) * 1982-11-26 1984-06-08 Toshiba Corp 電気車の制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01231607A (ja) 1989-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0502951B1 (en) Method and apparatus for propelling and retarding off-road haulers
EP1986313B1 (en) Direct d.c. converter at the input side of a variable voltage variable frequency inverter driving an induction motor
Hill Electric railway traction. II. Traction drives with three-phase induction motors
US7902791B2 (en) Controller for variable speed alternating current motor
JP2764723B2 (ja) 電気車の制御装置
JPH06292304A (ja) 電気自動車ドライブシステムにおける電力変換装置
EP0267583B1 (en) Turbine helper drive apparatus
US4697130A (en) Induction motor regenerative brake control apparatus and method
JP3129063B2 (ja) 誘導電動機式電気車の制御装置
JPH0785604B2 (ja) リニアモータ電気車の制御装置
JP3554798B2 (ja) 電気車の制御装置
Abraham Power electronics in German railway propulsion
JP2008113543A (ja) 鉄道車両の電力制御装置
CN101267183B (zh) 线性感应电动机驱动系统
JPH06141403A (ja) 車両制御装置及び電気車制御装置
CA2591696C (en) Method and apparatus for a hybrid battery configuration for use in an electric or hybrid electric motive power system
JP2000032614A (ja) 電気車の制御装置
JPH0556507A (ja) 電気車制御装置
JP2732853B2 (ja) リニアモータ電気車制御装置
JPH07212909A (ja) 電気車制御装置
JPH01136503A (ja) 交流電気車制御装置
JPH0472444B2 (ja)
Ohmae et al. Hitachi's role in the area of power electronics for transportation
WO1997003493A1 (fr) Convertisseur de courant electrique pour des vehicules electrique a courant alternatif
JP2549166B2 (ja) 電気車制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees