JPH0785606B2 - 電気車制御装置 - Google Patents
電気車制御装置Info
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- JPH0785606B2 JPH0785606B2 JP58076625A JP7662583A JPH0785606B2 JP H0785606 B2 JPH0785606 B2 JP H0785606B2 JP 58076625 A JP58076625 A JP 58076625A JP 7662583 A JP7662583 A JP 7662583A JP H0785606 B2 JPH0785606 B2 JP H0785606B2
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- Japan
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- armature
- field
- armature current
- circuit
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- Expired - Lifetime
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は直流分巻電動機を駆動する電気車の制御方法に
関する。
関する。
半導体技術の進歩によつて、直流電動機を直流チヨツパ
装置で制御する方法が広く実用化されている。さらに最
近、制御の自由度を増し、装置の小形軽量化や経済性の
向上だけでなく車両性能の向上も図つた直流分巻電動機
他励制御方式が研究されている。
装置で制御する方法が広く実用化されている。さらに最
近、制御の自由度を増し、装置の小形軽量化や経済性の
向上だけでなく車両性能の向上も図つた直流分巻電動機
他励制御方式が研究されている。
第１図は一般の他励制御による電気車の主回路接続図で
ある。図において、（１）はパンタグラフ、（２）〜
（４）は断流器、（５）はフイルタリアクトル、（６）
はフイルタコンデンサ、（７）（８）は第１及び第２の
分巻電動機の電機子、（９）（10）は電機子（７）
（８）の電流を平滑するリアクトル、（11）（12）は電
機子（７）（８）の電流を制御する電機子チヨツパ装
置、（13）（14）は各電機子（７）（８）の電流を検出
する電流検出器、（15）は後述の分巻界磁巻線（20）
（21）の電流を検出する電流検出器、（16）（17）は電
機子回路のフリーホイリングダイオード、（18）（19）
は回生ブレーキ時に各電機子（７）（８）の電流を流す
ブレーキダイオード、（20）（21）は第１及び第２の分
巻電動機の界時巻線、（22）（24）は各界磁巻線の極性
を切換える界磁開閉器、（23）（25）は各界磁巻線の電
流を制御する界磁チヨツパ装置、（26）〜（29）はその
界磁回路のフリーホイリングダイオードである。
ある。図において、（１）はパンタグラフ、（２）〜
（４）は断流器、（５）はフイルタリアクトル、（６）
はフイルタコンデンサ、（７）（８）は第１及び第２の
分巻電動機の電機子、（９）（10）は電機子（７）
（８）の電流を平滑するリアクトル、（11）（12）は電
機子（７）（８）の電流を制御する電機子チヨツパ装
置、（13）（14）は各電機子（７）（８）の電流を検出
する電流検出器、（15）は後述の分巻界磁巻線（20）
（21）の電流を検出する電流検出器、（16）（17）は電
機子回路のフリーホイリングダイオード、（18）（19）
は回生ブレーキ時に各電機子（７）（８）の電流を流す
ブレーキダイオード、（20）（21）は第１及び第２の分
巻電動機の界時巻線、（22）（24）は各界磁巻線の極性
を切換える界磁開閉器、（23）（25）は各界磁巻線の電
流を制御する界磁チヨツパ装置、（26）〜（29）はその
界磁回路のフリーホイリングダイオードである。
基本的な制御方法を前述の回生ブレーキについて説明す
る。
る。
（１） ブレーキ指令が出ると、断流器（２）を閉とし
てブレーキ回路を構成する。高速域では電機子チヨツパ
装置（11）（12）の通流率を一定値に固定し、界磁チヨ
ツパ装置（23）（25）によつて界磁電流を調整してブレ
ーキ力一定の回生制御を行う。
てブレーキ回路を構成する。高速域では電機子チヨツパ
装置（11）（12）の通流率を一定値に固定し、界磁チヨ
ツパ装置（23）（25）によつて界磁電流を調整してブレ
ーキ力一定の回生制御を行う。
（２） 減速して界磁電流が所定の値に達すると、界磁
電流を固定して電機子チヨツパ装置（11）（12）の通流
率を制御開始させる。このモードは電機子電流が一定に
保たれて定ブレーキ力制御が行われる。
電流を固定して電機子チヨツパ装置（11）（12）の通流
率を制御開始させる。このモードは電機子電流が一定に
保たれて定ブレーキ力制御が行われる。
（３） 電機子チヨツパ装置（11）（12）の通流率が最
大に達すると、電機子電流が減衰し、ブレーキ力が低下
するので空気ブレーキ等の第２ブレーキで補足するが、
これは停止寸前の狭い領域である。
大に達すると、電機子電流が減衰し、ブレーキ力が低下
するので空気ブレーキ等の第２ブレーキで補足するが、
これは停止寸前の狭い領域である。
これらの制御方法によるブレーキ時の車両特性曲線を第
２図に示す。図において、，の制御領域は、上記制
御方式の（１）項に相当し、電子器チヨツパ装置（11）
（12）の通流率を一定値（最小通流率に近い値）に固定
し、界磁電流のみを界磁チヨツパ装置（23）（25）によ
つて制御して、ブレーキ力の制御を行うものである。
の領域は、界磁率〔界磁率とは（界磁電流If）／（電機
子電流Ia）のこと〕を一定値Ｆに制御する領域である。
の領域は、指令されたブレーキ力Ｔを回生ブレーキで
得られるように界磁電流を制御するブレーキ力一定制御
領域である。の制御領域は、上記制御方式の（２）項
のものに相当し、項に続いて定ブレーキ力制御の領域
である。の制御領域は、上記（３）項のものに相当す
る。ところで、第２図の特性曲線の，の制御領域
で、電源電圧の変動等の外乱が発生した場合を考えてみ
ると、電機子チヨツパ装置の通流率は一定値に固定され
ているので、界磁電流の制御のみで上記外乱に対しても
電機子電流が大きく変化しないようにする必要がある。
一般に分巻界磁巻線の時定数は大きく磁束も急変できな
い。このため、急激な電源変動の場合には、界磁電流を
制御するだけでは、電機子電流が大巾に変化し、場合に
よつて主回路機器の損傷あるいは、保護回路が動作して
主回路が頻繁に開放するという問題があつた。
２図に示す。図において、，の制御領域は、上記制
御方式の（１）項に相当し、電子器チヨツパ装置（11）
（12）の通流率を一定値（最小通流率に近い値）に固定
し、界磁電流のみを界磁チヨツパ装置（23）（25）によ
つて制御して、ブレーキ力の制御を行うものである。
の領域は、界磁率〔界磁率とは（界磁電流If）／（電機
子電流Ia）のこと〕を一定値Ｆに制御する領域である。
の領域は、指令されたブレーキ力Ｔを回生ブレーキで
得られるように界磁電流を制御するブレーキ力一定制御
領域である。の制御領域は、上記制御方式の（２）項
のものに相当し、項に続いて定ブレーキ力制御の領域
である。の制御領域は、上記（３）項のものに相当す
る。ところで、第２図の特性曲線の，の制御領域
で、電源電圧の変動等の外乱が発生した場合を考えてみ
ると、電機子チヨツパ装置の通流率は一定値に固定され
ているので、界磁電流の制御のみで上記外乱に対しても
電機子電流が大きく変化しないようにする必要がある。
一般に分巻界磁巻線の時定数は大きく磁束も急変できな
い。このため、急激な電源変動の場合には、界磁電流を
制御するだけでは、電機子電流が大巾に変化し、場合に
よつて主回路機器の損傷あるいは、保護回路が動作して
主回路が頻繁に開放するという問題があつた。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、界磁電流値か
ら、電機子電流制御の基準値（以下、電機子電流パター
ンIPBと称す。）を演算するIPB作成回路を構成した電気
車制御装置に提供する。
ら、電機子電流制御の基準値（以下、電機子電流パター
ンIPBと称す。）を演算するIPB作成回路を構成した電気
車制御装置に提供する。
第３図に本発明の内容を示す制御ブロツク図を示す。以
下、図について説明する。
下、図について説明する。
今、ブレーキ中に界磁巻線に流れる界磁電流をIf、電機
子巻線に流れる電機子電流をIaとすると、この時のブレ
ーキトルク力Taは、Ta＝Ｋ・ｆ（If）・Iaで表わされ
る。Ｋは一定値（定数）、ｆ（If）はIfにより発生する
磁束を近似特性曲線により模擬したものである。第３図
において、界磁特性曲線作成回路（30）は、Ifを入力し
て、Ｋ・ｆ（If）を出力する演算回路である。第１のIa
のパターン作成回路（31）は、界磁特性曲線作成回路
（30）の出力信号Ｋ・ｆ（If）と、ブレーキ力指令値Ｔ
からT/K・ｆ（If）を演算する除算器から構成され、こ
の値をIPB1とするパターン作成回路である。第２のIaの
パターン作成回路（32）は、Ifと最弱界磁率である一定
値Ｆとで演算した結果If/FをIPB2として出力するパター
ン作成回路である。（33）はパターン発生回路（31）
（32）で作成したIPB1,IPB2の低い方を出力する低位優
先回路、（34）は低位優先回路の出力IPBを基準値とし
て、電機子電流Iaを制御する比較増巾回路である。比較
増巾回路（34）の動作としては、電機子チヨツパによつ
て制御された電機子電流IaがIPBより小さくなるとその
差が増巾され電機子チヨツパの通流率が拡がつてIaをI
PBに近づけるように制御するもので、IaがIPBより大き
くなると、IaをIPBに近づけるように通流率が小さくな
る。
子巻線に流れる電機子電流をIaとすると、この時のブレ
ーキトルク力Taは、Ta＝Ｋ・ｆ（If）・Iaで表わされ
る。Ｋは一定値（定数）、ｆ（If）はIfにより発生する
磁束を近似特性曲線により模擬したものである。第３図
において、界磁特性曲線作成回路（30）は、Ifを入力し
て、Ｋ・ｆ（If）を出力する演算回路である。第１のIa
のパターン作成回路（31）は、界磁特性曲線作成回路
（30）の出力信号Ｋ・ｆ（If）と、ブレーキ力指令値Ｔ
からT/K・ｆ（If）を演算する除算器から構成され、こ
の値をIPB1とするパターン作成回路である。第２のIaの
パターン作成回路（32）は、Ifと最弱界磁率である一定
値Ｆとで演算した結果If/FをIPB2として出力するパター
ン作成回路である。（33）はパターン発生回路（31）
（32）で作成したIPB1,IPB2の低い方を出力する低位優
先回路、（34）は低位優先回路の出力IPBを基準値とし
て、電機子電流Iaを制御する比較増巾回路である。比較
増巾回路（34）の動作としては、電機子チヨツパによつ
て制御された電機子電流IaがIPBより小さくなるとその
差が増巾され電機子チヨツパの通流率が拡がつてIaをI
PBに近づけるように制御するもので、IaがIPBより大き
くなると、IaをIPBに近づけるように通流率が小さくな
る。
高速域からブレーキをかけた場合、の制御領域では界
磁率を最弱界磁率Ｆに制御するように界磁電流Ifの制御
が行われる。その結果、電機子電流Iaは、Ｆ＝If/Iaと
なるように制御される。この時、IPB1＝T/K・ｆ（If）,
IPB2＝If/FでIPB1＞IPB2（第２図より明らかである）と
なりIPB＝IPB2＝If/Fとなる。さらに、の制御領域で
は、回生ブレーキ力を指令値ＴになるようにIfを制御す
る。その結果、電機子電流Iaは、Ｔ＝Ｋ・ｆ（If）・Ia
となるように制御される。この領域での界磁率はＦより
大きいためIPB1＜IPB2となりIPB＝IPB1＝Ｔ＝Ｋ・ｆ（I
f）となる。つまり，の制御領域とも、界磁制御領
域でIfを制御することで得られたIaとIPBがほぼ同一と
なるため、電機子チヨツパの通流率は最小に近いところ
で一定値となる。この方式で、電機子チヨツパの通流率
を一定値に制御しておけば、電源電圧変動等の外乱の発
生した場合、IaがIPBより大きくなるか、あるいは小さ
くなるかする比較増巾回路の作用で即座に電機子チヨツ
パが制御され、外乱によつて生じようとしたIaの乱れが
抑制される。の制御領域で、Ifが一定となれば、IPB
＝IPB1＝IK・ｆ（If）の関係のままでIPBは一定値とな
り、速度が下がるにつれて、電機子チヨツパの通流率が
拡がつて電機子電流Iaは一定に制御される。このように
本発明によれば、各制御モードに応じたIfの制御を行う
だけで、実際の制御電機子電流Iaに沿つた、電機子チヨ
ツパ制御基準値IPBが連続して得られ、しかも外乱にも
強い制御系が得られる。
磁率を最弱界磁率Ｆに制御するように界磁電流Ifの制御
が行われる。その結果、電機子電流Iaは、Ｆ＝If/Iaと
なるように制御される。この時、IPB1＝T/K・ｆ（If）,
IPB2＝If/FでIPB1＞IPB2（第２図より明らかである）と
なりIPB＝IPB2＝If/Fとなる。さらに、の制御領域で
は、回生ブレーキ力を指令値ＴになるようにIfを制御す
る。その結果、電機子電流Iaは、Ｔ＝Ｋ・ｆ（If）・Ia
となるように制御される。この領域での界磁率はＦより
大きいためIPB1＜IPB2となりIPB＝IPB1＝Ｔ＝Ｋ・ｆ（I
f）となる。つまり，の制御領域とも、界磁制御領
域でIfを制御することで得られたIaとIPBがほぼ同一と
なるため、電機子チヨツパの通流率は最小に近いところ
で一定値となる。この方式で、電機子チヨツパの通流率
を一定値に制御しておけば、電源電圧変動等の外乱の発
生した場合、IaがIPBより大きくなるか、あるいは小さ
くなるかする比較増巾回路の作用で即座に電機子チヨツ
パが制御され、外乱によつて生じようとしたIaの乱れが
抑制される。の制御領域で、Ifが一定となれば、IPB
＝IPB1＝IK・ｆ（If）の関係のままでIPBは一定値とな
り、速度が下がるにつれて、電機子チヨツパの通流率が
拡がつて電機子電流Iaは一定に制御される。このように
本発明によれば、各制御モードに応じたIfの制御を行う
だけで、実際の制御電機子電流Iaに沿つた、電機子チヨ
ツパ制御基準値IPBが連続して得られ、しかも外乱にも
強い制御系が得られる。
第１図は一般的な電気車制御装置の主回路構成図、第２
図は特性曲線図、第３図は本発明の一実施例を示すブロ
ツク図である。 図において、（７）（８）は電機子、（11）（12）は電
機子チヨツパ装置、（15）は電流検出器、（20）（21）
は界磁巻線、（23）（25）は界磁チヨツパ装置、（30）
は界磁特性曲線作成回路、（31）（32）は電機子電流
（Ia）パターン作成回路である。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
図は特性曲線図、第３図は本発明の一実施例を示すブロ
ツク図である。 図において、（７）（８）は電機子、（11）（12）は電
機子チヨツパ装置、（15）は電流検出器、（20）（21）
は界磁巻線、（23）（25）は界磁チヨツパ装置、（30）
は界磁特性曲線作成回路、（31）（32）は電機子電流
（Ia）パターン作成回路である。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】電気車を駆動する直流分巻電動機の界磁電
流を制御するとともに電機子チョッパ装置で電機子電流
を制御する電気車制御装置において、検出された界磁電
流をもとに界磁特性曲線信号を作成する界磁特性曲線作
成回路と、上記界磁特性曲線信号と指令されたブレーキ
力指令値とから演算して第１の電機子電流パターンを作
成する第１の電機子電流パターン作成回路と、検出され
た上記界磁電流と最弱界磁率とから演算して第２の電機
子電流パターンを作成する第２の電機子電流パターン作
成回路と、上記第１の電機子電流パターンと上記第２の
電機子電流パターンとを比較して低い方を出力する低位
優先回路と、この低位優先回路の出力信号による電機子
電流指令値と上記電機子電流とが等しくなるように制御
する比較増幅回路とを備えていることを特徴とする電気
車制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58076625A JPH0785606B2 (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | 電気車制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58076625A JPH0785606B2 (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | 電気車制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59201609A JPS59201609A (ja) | 1984-11-15 |
| JPH0785606B2 true JPH0785606B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=13610538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58076625A Expired - Lifetime JPH0785606B2 (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | 電気車制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0785606B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5336644A (en) * | 1976-09-17 | 1978-04-05 | Shin Kobe Electric Machinery | Battery |
| JPS56110494A (en) * | 1980-02-01 | 1981-09-01 | Hitachi Ltd | Controller for direct current motor |
-
1983
- 1983-04-28 JP JP58076625A patent/JPH0785606B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5336644A (en) * | 1976-09-17 | 1978-04-05 | Shin Kobe Electric Machinery | Battery |
| JPS56110494A (en) * | 1980-02-01 | 1981-09-01 | Hitachi Ltd | Controller for direct current motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59201609A (ja) | 1984-11-15 |
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