JPH10262392A - インバータ制御装置 - Google Patents
インバータ制御装置Info
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- JPH10262392A JPH10262392A JP9084577A JP8457797A JPH10262392A JP H10262392 A JPH10262392 A JP H10262392A JP 9084577 A JP9084577 A JP 9084577A JP 8457797 A JP8457797 A JP 8457797A JP H10262392 A JPH10262392 A JP H10262392A
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- current
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回生制動中に回生電流を吸収する負荷が急減
しても、フィルタコンデンサ電圧の所定値に対するオー
バーシュートを抑制することにある。 【解決手段】 直流電力源１から供給される直流電力を
３相交流電力に変換するインバータ３と、インバータに
並列接続されたファイルコンデンサ２２と、インバータ
により駆動される誘導電動機４と、インバータの出力電
圧及び出力周波数を制御するインバータ制御手段５と、
インバータ制御手段に与える電流指令を発生する手段６
と、前記電源に流れる電流を検出する手段１０４と、電
流指令を回生制動時に調整する回生負荷変動補償手段８
とを備え、回生負荷変動補償手段は、電流指令Ｉｐｏが
電源電流検出値Ｉｓをインバータの変調率γで除した値
に応じた量Ｉｍｓを上回る電流偏差量に基づいて、電流
指令を調整する。
しても、フィルタコンデンサ電圧の所定値に対するオー
バーシュートを抑制することにある。 【解決手段】 直流電力源１から供給される直流電力を
３相交流電力に変換するインバータ３と、インバータに
並列接続されたファイルコンデンサ２２と、インバータ
により駆動される誘導電動機４と、インバータの出力電
圧及び出力周波数を制御するインバータ制御手段５と、
インバータ制御手段に与える電流指令を発生する手段６
と、前記電源に流れる電流を検出する手段１０４と、電
流指令を回生制動時に調整する回生負荷変動補償手段８
とを備え、回生負荷変動補償手段は、電流指令Ｉｐｏが
電源電流検出値Ｉｓをインバータの変調率γで除した値
に応じた量Ｉｍｓを上回る電流偏差量に基づいて、電流
指令を調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ制御装
置、特に、回生制動時におけるインバータ制御装置に関
する。
置、特に、回生制動時におけるインバータ制御装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】鉄道車両に採用されるインバータによる
誘導電動機駆動方式では、一般に省エネルギの点から回
生制動が用いられる。直流車両において、回生制動時
に、その回生電流を吸収する負荷（他のカ行中の車両）
が少ない若しくは無い場合、回生電流はインバータと並
列に接続されたフィルタコンデンサを充電する。そのた
め、フィルタコンデンサ電圧が上昇して過電圧となり、
インバータを破損する危険性がある。このため、従来で
は、例えば特開昭５９−１３６００５号公報（名称；電
気車用制動制御装置）に開示されているように、フィル
タコンデンサ電圧（インバータの直流入力電圧）が所定
値を上回ると、回生電流つまりインバータの出力電流
（電動機電流）を絞り込む制御が行われていた。
誘導電動機駆動方式では、一般に省エネルギの点から回
生制動が用いられる。直流車両において、回生制動時
に、その回生電流を吸収する負荷（他のカ行中の車両）
が少ない若しくは無い場合、回生電流はインバータと並
列に接続されたフィルタコンデンサを充電する。そのた
め、フィルタコンデンサ電圧が上昇して過電圧となり、
インバータを破損する危険性がある。このため、従来で
は、例えば特開昭５９−１３６００５号公報（名称；電
気車用制動制御装置）に開示されているように、フィル
タコンデンサ電圧（インバータの直流入力電圧）が所定
値を上回ると、回生電流つまりインバータの出力電流
（電動機電流）を絞り込む制御が行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、回生制動中
に回生電流を吸収する負荷が急減した場合、従来技術の
ように、フィルタコンデンサ電圧が所定値を上回ったこ
とにより、インバータ出力電流（回生電流）を絞り込む
方式では、フィルタコンデンサ電圧がどうしても所定値
を大幅にオーバーシュートすることになり、やはりイン
バータを破損する危険性がある。
に回生電流を吸収する負荷が急減した場合、従来技術の
ように、フィルタコンデンサ電圧が所定値を上回ったこ
とにより、インバータ出力電流（回生電流）を絞り込む
方式では、フィルタコンデンサ電圧がどうしても所定値
を大幅にオーバーシュートすることになり、やはりイン
バータを破損する危険性がある。
【０００４】本発明の課題は、回生制動中に回生電流を
吸収する負荷が急減しても、フィルタコンデンサ電圧の
所定値に対するオーバーシュートを抑制するインバータ
制御装置を提供することにある。
吸収する負荷が急減しても、フィルタコンデンサ電圧の
所定値に対するオーバーシュートを抑制するインバータ
制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、直流電力を
３相交流電力に変換して誘導電動機を駆動するインバー
タであって、直流電源に流れる電流の検出値とインバー
タの変調率とインバータに与える電流指令とに基づい
て、前記電流指令を回生制動時に調整する回生負荷変動
補償手段を備えることによって、解決される。ここで、
回生負荷変動補償手段は、電流指令が電源電流検出値を
インバータの変調率で除した値に応じた量を上回る電流
偏差量に基づいて、電流指令を調整する。また、回生負
荷変動補償手段は、電流指令とインバータの変調率を乗
じた値に応じた量が電源電流検出値を上回る電流偏差量
に基づいて、電流指令を調整する。
３相交流電力に変換して誘導電動機を駆動するインバー
タであって、直流電源に流れる電流の検出値とインバー
タの変調率とインバータに与える電流指令とに基づい
て、前記電流指令を回生制動時に調整する回生負荷変動
補償手段を備えることによって、解決される。ここで、
回生負荷変動補償手段は、電流指令が電源電流検出値を
インバータの変調率で除した値に応じた量を上回る電流
偏差量に基づいて、電流指令を調整する。また、回生負
荷変動補償手段は、電流指令とインバータの変調率を乗
じた値に応じた量が電源電流検出値を上回る電流偏差量
に基づいて、電流指令を調整する。
【０００６】本発明は、回生制動中に回生電流を吸収す
る負荷が急減して、直流電力源に流れる電流が急減する
と、これに基づいてフィルタコンデンサ電圧が所定値を
上回る前に、回生負荷変動補償手段により電流指令を絞
る。その結果、インバータ出力電流つまりフィルタコン
デンサの充電電流が減少し、フィルタコンデンサ電圧が
所定値をオーバーシュートすることを抑制する。
る負荷が急減して、直流電力源に流れる電流が急減する
と、これに基づいてフィルタコンデンサ電圧が所定値を
上回る前に、回生負荷変動補償手段により電流指令を絞
る。その結果、インバータ出力電流つまりフィルタコン
デンサの充電電流が減少し、フィルタコンデンサ電圧が
所定値をオーバーシュートすることを抑制する。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示すイ
ンバータ制御装置である。図１において、１は直流架
線、２はリアクトル２１とコンデンサ２２とからなるフ
ィルタ、３は架線１からフィルタ２を介して供給される
直流電力を３相交流電力に変換するＰＷＭ（パルス幅変
調）インバータ、４はインバータ３で駆動される車両駆
動用誘導電動機、５はインバータ３の出力電圧及び出力
周波数を制御するインバータ制御手段、６はインバータ
制御手段５に与えるインバータ３の出力電流Ｉｍの電流
指令Ｉｐｏを発生する電流指令発生手段、７は過電圧制
御手段、８は回生負荷変動補償手段である。
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示すイ
ンバータ制御装置である。図１において、１は直流架
線、２はリアクトル２１とコンデンサ２２とからなるフ
ィルタ、３は架線１からフィルタ２を介して供給される
直流電力を３相交流電力に変換するＰＷＭ（パルス幅変
調）インバータ、４はインバータ３で駆動される車両駆
動用誘導電動機、５はインバータ３の出力電圧及び出力
周波数を制御するインバータ制御手段、６はインバータ
制御手段５に与えるインバータ３の出力電流Ｉｍの電流
指令Ｉｐｏを発生する電流指令発生手段、７は過電圧制
御手段、８は回生負荷変動補償手段である。
【０００８】ここで、インバータ制御手段５の動作につ
いて述べる。インバータ制御手段５に電流指令Ｉｐが与
えられると、すべり周波数指令発生手段５１は、電流指
令Ｉｐに対応したすべり周波数指令Ｆｓｐを発生する。
一方、電流指令Ｉｐから検出手段１０１で検出したイン
バータ３の出力電流Ｉｍを減算手段５２によつて減算
し、この電流偏差を電流制御手段５３に与える。電流制
御手段５３は、その電流偏差が０となるように、すべり
周波数の調整量ΔＦｓを出力する。この調整量ΔＦｓを
すべり周波数指令Ｆｓｐに加算手段５４により加算して
すべり周波数指令Ｆｓを得る。このすべり周波数指令Ｆ
ｓを検出手段１０２によつて検出した誘導電動機４の回
転周波数Ｆｒに、加減算手段５５により加減算（カ行時
にはＦｒ＋Ｆｓ、回生制動時にはＦｒ−Ｆｓ）して、イ
ンバータ３の出力周波数指令Ｆｉｎを得、Ｖ（電圧）／
Ｆ（周波数）制御手段５６に与える。Ｖ／Ｆ制御手段５
６は、インバータ出力周波数指令Ｆｉｎに対応したイン
バータ３の出力電圧の指令Ｖｍを出力する。このインバ
ータ出力電圧の指令Ｖｍと、検出手段１０３によって検
出したフィルタコンデンサ２２の電圧Ｅｃｆとより、イ
ンバータ出力電圧の指令Ｖｍを、インバータ３が出力し
得る最大電圧（線間電圧ベースで√６・Ｅｃｆ／π）で
正規化、つまり変調率指令γを変調率演算手段５７によ
り演算する。そして、変調率指令γとインバータ出力周
波数指令Ｆｉｎを受けて、ＰＷＭ制御手段５８はインバ
ータ３を構成するスイッチング素子が所定の動作を行う
ようなＰＷＭ信号を出力する。
いて述べる。インバータ制御手段５に電流指令Ｉｐが与
えられると、すべり周波数指令発生手段５１は、電流指
令Ｉｐに対応したすべり周波数指令Ｆｓｐを発生する。
一方、電流指令Ｉｐから検出手段１０１で検出したイン
バータ３の出力電流Ｉｍを減算手段５２によつて減算
し、この電流偏差を電流制御手段５３に与える。電流制
御手段５３は、その電流偏差が０となるように、すべり
周波数の調整量ΔＦｓを出力する。この調整量ΔＦｓを
すべり周波数指令Ｆｓｐに加算手段５４により加算して
すべり周波数指令Ｆｓを得る。このすべり周波数指令Ｆ
ｓを検出手段１０２によつて検出した誘導電動機４の回
転周波数Ｆｒに、加減算手段５５により加減算（カ行時
にはＦｒ＋Ｆｓ、回生制動時にはＦｒ−Ｆｓ）して、イ
ンバータ３の出力周波数指令Ｆｉｎを得、Ｖ（電圧）／
Ｆ（周波数）制御手段５６に与える。Ｖ／Ｆ制御手段５
６は、インバータ出力周波数指令Ｆｉｎに対応したイン
バータ３の出力電圧の指令Ｖｍを出力する。このインバ
ータ出力電圧の指令Ｖｍと、検出手段１０３によって検
出したフィルタコンデンサ２２の電圧Ｅｃｆとより、イ
ンバータ出力電圧の指令Ｖｍを、インバータ３が出力し
得る最大電圧（線間電圧ベースで√６・Ｅｃｆ／π）で
正規化、つまり変調率指令γを変調率演算手段５７によ
り演算する。そして、変調率指令γとインバータ出力周
波数指令Ｆｉｎを受けて、ＰＷＭ制御手段５８はインバ
ータ３を構成するスイッチング素子が所定の動作を行う
ようなＰＷＭ信号を出力する。
【０００９】次に、電流指令発生手段６の電流指令Ｉｐ
ｏは、カ行時にはそのまま、電流指令Ｉｐとしてインバ
ータ制御手段５に与えられ、また、回生制動時には後述
する過電圧制御手段７及び回生負荷変動補償手段８が出
力を発生すると、これらにより調整されて、電流指令Ｉ
ｐとしてインバータ制御手段５に与えられる。なお、過
電圧制御手段７及び回生負荷変動補償手段８は、図示し
ていないが、カ行時には動作しないように、回生制動時
には動作するようにする。
ｏは、カ行時にはそのまま、電流指令Ｉｐとしてインバ
ータ制御手段５に与えられ、また、回生制動時には後述
する過電圧制御手段７及び回生負荷変動補償手段８が出
力を発生すると、これらにより調整されて、電流指令Ｉ
ｐとしてインバータ制御手段５に与えられる。なお、過
電圧制御手段７及び回生負荷変動補償手段８は、図示し
ていないが、カ行時には動作しないように、回生制動時
には動作するようにする。
【００１０】また、過電圧制御手段７では、非線形増幅
手段７１にフィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが与えられ、
所定値Ｅｍａｘを上回ると、この電圧偏差量を出力し、
比例積分手段７２に与える。比例積分手段７２は、その
電圧偏差量が０となるように、電流指令Ｉｐｏの調整量
ΔＩｐｅを出力する。この電流指令調整量ΔＩｐｅによ
り電流指令Ｉｐｏが減算手段７３で調整される。なお、
非線形増幅手段７１は、図示していないが、比例積分手
段７２が出力を発生している時には、フィルタコンデン
サ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘを下回る電圧偏差量を出
力するようにする。つまり、フィルタコンデンサ電圧Ｅ
ｃｆが所定値Ｅｍａｘを下回ったとき、比例積分手段７
２に積分値出力が残っている場合に、この積分値出力を
ゼロにするようにする。
手段７１にフィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが与えられ、
所定値Ｅｍａｘを上回ると、この電圧偏差量を出力し、
比例積分手段７２に与える。比例積分手段７２は、その
電圧偏差量が０となるように、電流指令Ｉｐｏの調整量
ΔＩｐｅを出力する。この電流指令調整量ΔＩｐｅによ
り電流指令Ｉｐｏが減算手段７３で調整される。なお、
非線形増幅手段７１は、図示していないが、比例積分手
段７２が出力を発生している時には、フィルタコンデン
サ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘを下回る電圧偏差量を出
力するようにする。つまり、フィルタコンデンサ電圧Ｅ
ｃｆが所定値Ｅｍａｘを下回ったとき、比例積分手段７
２に積分値出力が残っている場合に、この積分値出力を
ゼロにするようにする。
【００１１】ところで、インバータ３の入力と出力に
は、次式が成立する。 Ｅｃｆ・Ｉｓ＝Ｋｍ１・Ｉｍ・ｃｏｓφ ＝Ｋｍ２・（γ・Ｅｃｆ）・Ｉｍ・ｃｏｓφ………（１） ここに、Ｅｃｆ；フィルタコンデンサ２２の電圧 Ｉｓ；架線１に流れる電流 Ｖｍ；インバータ３の出力電圧 Ｉｍ；インバータ３の出力電流 φ；力率角（ＶｍとＩｍの位相差） γ；インバータ３の変調率 Ｋｍ１、Ｋｍ２；係数 そこで、回生負荷変動補償手段８では、まず（１）式よ
り、つまり力率角φを一定とみなして、検出手段１０４
により検出した架線１に流れる電流Ｉｓをインバータ３
の変調率指令γで割り算手段８１により割り算し、この
値を係数器８２でＫｍ倍して、インバータ３の出力電流
Ｉｍを推定する。このインバータ出力電流Ｉｍの推定値
Ｉｍｓ（＝Ｋｍ・Ｉｓ／γ）は電流指令Ｉｐｏから減算
手段８３で減算される。この電流偏差（Ｉｐｏ−Ｉｍ
ｓ）は非線形増幅手段８４に与えられ、非線形増幅手段
８４は、電流偏差（Ｉｐｏ−Ｉｍｓ）が正で、かつ所定
値を上回ると、この上回る量を出力する。また、電流偏
差（Ｉｐｏ−Ｉｍｓ）は一次遅れ手段８５に与えられ、
この出力Ｉｏｋは電流偏差（Ｉｐｏ−Ｉｍｓ）から減算
手段８６で減算される。この電流偏差（Ｉｐｏ−Ｉｍｓ
−Ｉｏｋ）は非線形増幅手段８７に与えられ、非線形増
幅手段８７は、電流偏差（Ｉｐｏ−Ｉｍｓ−Ｉｏｋ）が
正で、かつ所定値を上回ると、この上回る量に応じた量
を出力する。そして、非線形増幅手段８４の出力と非線
形増幅手段８７の出力を加算手段８８により加算して、
電流指令Ｉｐｏの調整量ΔＩｐｓを得る。この電流指令
調整量ΔＩｐｓにより電流指令Ｉｐｏが減算手段８６で
調整される。なお、架線電流Ｉｓは、カ行と回生制動で
極性が反転するが、ここでは、回生制動時の検出値を正
とし、以下同様である。
は、次式が成立する。 Ｅｃｆ・Ｉｓ＝Ｋｍ１・Ｉｍ・ｃｏｓφ ＝Ｋｍ２・（γ・Ｅｃｆ）・Ｉｍ・ｃｏｓφ………（１） ここに、Ｅｃｆ；フィルタコンデンサ２２の電圧 Ｉｓ；架線１に流れる電流 Ｖｍ；インバータ３の出力電圧 Ｉｍ；インバータ３の出力電流 φ；力率角（ＶｍとＩｍの位相差） γ；インバータ３の変調率 Ｋｍ１、Ｋｍ２；係数 そこで、回生負荷変動補償手段８では、まず（１）式よ
り、つまり力率角φを一定とみなして、検出手段１０４
により検出した架線１に流れる電流Ｉｓをインバータ３
の変調率指令γで割り算手段８１により割り算し、この
値を係数器８２でＫｍ倍して、インバータ３の出力電流
Ｉｍを推定する。このインバータ出力電流Ｉｍの推定値
Ｉｍｓ（＝Ｋｍ・Ｉｓ／γ）は電流指令Ｉｐｏから減算
手段８３で減算される。この電流偏差（Ｉｐｏ−Ｉｍ
ｓ）は非線形増幅手段８４に与えられ、非線形増幅手段
８４は、電流偏差（Ｉｐｏ−Ｉｍｓ）が正で、かつ所定
値を上回ると、この上回る量を出力する。また、電流偏
差（Ｉｐｏ−Ｉｍｓ）は一次遅れ手段８５に与えられ、
この出力Ｉｏｋは電流偏差（Ｉｐｏ−Ｉｍｓ）から減算
手段８６で減算される。この電流偏差（Ｉｐｏ−Ｉｍｓ
−Ｉｏｋ）は非線形増幅手段８７に与えられ、非線形増
幅手段８７は、電流偏差（Ｉｐｏ−Ｉｍｓ−Ｉｏｋ）が
正で、かつ所定値を上回ると、この上回る量に応じた量
を出力する。そして、非線形増幅手段８４の出力と非線
形増幅手段８７の出力を加算手段８８により加算して、
電流指令Ｉｐｏの調整量ΔＩｐｓを得る。この電流指令
調整量ΔＩｐｓにより電流指令Ｉｐｏが減算手段８６で
調整される。なお、架線電流Ｉｓは、カ行と回生制動で
極性が反転するが、ここでは、回生制動時の検出値を正
とし、以下同様である。
【００１２】次に、回生制動中に回生電流を吸収する負
荷が急減した場合の図１の基本動作を、図２により、次
のケースについて述べる。 ；回生負荷変動補償手段８を動作させない場合（従来
相当） ；回生負荷変動補償手段８の非線形増幅手段８４を動
作させ、非線形増幅手段８７を動作させない場合 ；回生負荷変動補償手段８の非線形増幅手段８４及び
非線形増幅手段８７を動作させた場合
荷が急減した場合の図１の基本動作を、図２により、次
のケースについて述べる。 ；回生負荷変動補償手段８を動作させない場合（従来
相当） ；回生負荷変動補償手段８の非線形増幅手段８４を動
作させ、非線形増幅手段８７を動作させない場合 ；回生負荷変動補償手段８の非線形増幅手段８４及び
非線形増幅手段８７を動作させた場合
【００１３】最初に、の場合（従来相当）について述
べる。図２において、時間ｔ１で回生負荷が急減して、
架線電流Ｉｓが（ａ）のように急減すると、フィルタコ
ンデンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘを上回る時間ｔ２
までは、電流指令Ｉｐつまりインバータ出力電流Ｉｍは
絞り込まれず、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆは（ｂ）
の点線のように急増する。フィルタコンデンサ電圧Ｅｃ
ｆが所定値Ｅｍａｘを上回ると、この電圧偏差量に基づ
いて、過電圧制御手段７の比例積分手段７２は（ｃ）の
点線のように電流指令調整量ΔＩｐｅを出力する。この
電流指令調整量ΔＩｐｅにより、電流指令Ｉｐつまりイ
ンバータ出力電流Ｉｍが（ｅ）の点線のように絞り込ま
れて、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆの増加割合が
（ｂ）の点線のように抑制される。インバータ出力電流
Ｉｍが絞り込まれて、架線電流Ｉｓに対応した値より小
さくなると、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆは、（ｂ）
の点線のように、時間ｔ４において増加から減少に転じ
る。フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが減少に転じると、
電流指令調整量ΔＩｐｅは、比例積分制御のため、
（ｃ）の点線のように遅れて減少に転じる。そして、フ
ィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘと等しく
なるように、電流指令調整量ΔＩｐｅつまりインバータ
出力電流Ｉｍの絞り込み量は制御されて、電流指令Ｉｐ
つまりインバータ出力電流Ｉｍは、（ｅ）の点線のよう
に、架線電流Ｉｓに対応した値に平衡する。このよう
に、の場合（従来相当）は、フィルタコンデンサ電圧
Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘを上回るまでは、インバータ出
力電流Ｉｍは絞り込まれないので、回生負荷が急減する
と、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘを
どうしても大幅にオーバーシュートすることになる。
べる。図２において、時間ｔ１で回生負荷が急減して、
架線電流Ｉｓが（ａ）のように急減すると、フィルタコ
ンデンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘを上回る時間ｔ２
までは、電流指令Ｉｐつまりインバータ出力電流Ｉｍは
絞り込まれず、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆは（ｂ）
の点線のように急増する。フィルタコンデンサ電圧Ｅｃ
ｆが所定値Ｅｍａｘを上回ると、この電圧偏差量に基づ
いて、過電圧制御手段７の比例積分手段７２は（ｃ）の
点線のように電流指令調整量ΔＩｐｅを出力する。この
電流指令調整量ΔＩｐｅにより、電流指令Ｉｐつまりイ
ンバータ出力電流Ｉｍが（ｅ）の点線のように絞り込ま
れて、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆの増加割合が
（ｂ）の点線のように抑制される。インバータ出力電流
Ｉｍが絞り込まれて、架線電流Ｉｓに対応した値より小
さくなると、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆは、（ｂ）
の点線のように、時間ｔ４において増加から減少に転じ
る。フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが減少に転じると、
電流指令調整量ΔＩｐｅは、比例積分制御のため、
（ｃ）の点線のように遅れて減少に転じる。そして、フ
ィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘと等しく
なるように、電流指令調整量ΔＩｐｅつまりインバータ
出力電流Ｉｍの絞り込み量は制御されて、電流指令Ｉｐ
つまりインバータ出力電流Ｉｍは、（ｅ）の点線のよう
に、架線電流Ｉｓに対応した値に平衡する。このよう
に、の場合（従来相当）は、フィルタコンデンサ電圧
Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘを上回るまでは、インバータ出
力電流Ｉｍは絞り込まれないので、回生負荷が急減する
と、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘを
どうしても大幅にオーバーシュートすることになる。
【００１４】次に、の場合について述べる。図２にお
いて、時間ｔ１で回生負荷が急減して、架線電流Ｉｓが
（ａ）のように急減すると、これに基づいて、回生負荷
変動補償手段８の非線形増幅手段８４は（ｄ）の細線の
ように、電流指令調整量ΔＩｐｅを出力する。この電流
指令調整量ΔＩｐｅにより、電流指令Ｉｐつまりインバ
ータ出力電流Ｉｍは（ｅ）の細線のように絞り込まれ
る。その結果、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆの増加割
合は、（ｂ）の細線のように、の場合（従来相当）よ
り小さくなる。やがて、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆ
が所定値Ｅｍａｘを上回ると（時間ｔ３）、過電圧制御
手段７により、の場合（従来相当）と同様の制御が行
われる。このとき、過電圧制御手段７の電流指令調整量
ΔＩｐｅは、（ｃ）の細線のように、平衡状態では、
の場合（従来相当）より、回生負荷変動補償手段８（非
線形増幅手段８４）の電流指令調整量ΔＩｐｅ分だけ小
さくなる。このように、の場合は、回生負荷が急減し
ても、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘ
を上回る前に、インバータ出力電流Ｉｍは絞り込まれる
ので、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘ
をオーバーシュートする量は、（ｂ）のように、の場
合（従来相当）より大幅に抑制される。
いて、時間ｔ１で回生負荷が急減して、架線電流Ｉｓが
（ａ）のように急減すると、これに基づいて、回生負荷
変動補償手段８の非線形増幅手段８４は（ｄ）の細線の
ように、電流指令調整量ΔＩｐｅを出力する。この電流
指令調整量ΔＩｐｅにより、電流指令Ｉｐつまりインバ
ータ出力電流Ｉｍは（ｅ）の細線のように絞り込まれ
る。その結果、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆの増加割
合は、（ｂ）の細線のように、の場合（従来相当）よ
り小さくなる。やがて、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆ
が所定値Ｅｍａｘを上回ると（時間ｔ３）、過電圧制御
手段７により、の場合（従来相当）と同様の制御が行
われる。このとき、過電圧制御手段７の電流指令調整量
ΔＩｐｅは、（ｃ）の細線のように、平衡状態では、
の場合（従来相当）より、回生負荷変動補償手段８（非
線形増幅手段８４）の電流指令調整量ΔＩｐｅ分だけ小
さくなる。このように、の場合は、回生負荷が急減し
ても、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘ
を上回る前に、インバータ出力電流Ｉｍは絞り込まれる
ので、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘ
をオーバーシュートする量は、（ｂ）のように、の場
合（従来相当）より大幅に抑制される。
【００１５】最後に、の場合について述べる。図２に
おいて、時間ｔ１で回生負荷が急減して、架線電流Ｉｓ
が（ａ）のように急減すると、これに基づいて、回生負
荷変動補償手段８は、非線形増幅手段８４の出力に非線
形増幅手段８７の出力を加算して、（ｄ）の太線のよう
に、電流指令調整量ΔＩｐｅを出力する。その非線形増
幅手段８７の出力は、（ｄ）のように、所定の時定数で
減衰して０となる。このため、電流指令Ｉｐつまりイン
バータ出力電流Ｉｍは、（ｅ）の太線のように、の場
合より過渡的に大きく絞り込まれる。その結果、フィル
タコンデンサ電圧Ｅｃｆの増加割合は、（ｂ）の太線の
ように、の場合より更に小さくなる。やがて、フィル
タコンデンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘを上回ると
（時間ｔ４）、過電圧制御手段７により、の場合（従
来相当）と同様の制御が行われる。このとき、過電圧制
御手段７の電流指令調整量ΔＩｐｅは、（ｃ）の太線の
ように、平衡状態では、の場合（従来相当）より、回
生負荷変動補償手段８の電流指令調整量ΔＩｐｅ分だけ
小さくなる。このように、の場合は、回生負荷が急減
しても、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａ
ｘを上回る前に、インバータ出力電流Ｉｍがの場合よ
り、過渡的に大きく絞り込まれるので、フィルタコンデ
ンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘをオーバーシュートす
る量は、（ｂ）のように、の場合より更に小さくな
る。
おいて、時間ｔ１で回生負荷が急減して、架線電流Ｉｓ
が（ａ）のように急減すると、これに基づいて、回生負
荷変動補償手段８は、非線形増幅手段８４の出力に非線
形増幅手段８７の出力を加算して、（ｄ）の太線のよう
に、電流指令調整量ΔＩｐｅを出力する。その非線形増
幅手段８７の出力は、（ｄ）のように、所定の時定数で
減衰して０となる。このため、電流指令Ｉｐつまりイン
バータ出力電流Ｉｍは、（ｅ）の太線のように、の場
合より過渡的に大きく絞り込まれる。その結果、フィル
タコンデンサ電圧Ｅｃｆの増加割合は、（ｂ）の太線の
ように、の場合より更に小さくなる。やがて、フィル
タコンデンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘを上回ると
（時間ｔ４）、過電圧制御手段７により、の場合（従
来相当）と同様の制御が行われる。このとき、過電圧制
御手段７の電流指令調整量ΔＩｐｅは、（ｃ）の太線の
ように、平衡状態では、の場合（従来相当）より、回
生負荷変動補償手段８の電流指令調整量ΔＩｐｅ分だけ
小さくなる。このように、の場合は、回生負荷が急減
しても、フィルタコンデンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａ
ｘを上回る前に、インバータ出力電流Ｉｍがの場合よ
り、過渡的に大きく絞り込まれるので、フィルタコンデ
ンサ電圧Ｅｃｆが所定値Ｅｍａｘをオーバーシュートす
る量は、（ｂ）のように、の場合より更に小さくな
る。
【００１６】以上のように、本実施形態によれば、回生
制動中に回生電流を吸収する負荷が急減して、架線電流
も急減すると、これに基づいて、フィルタコンデンサ電
圧が所定値を上回る前に、回生負荷変動補償手段により
電流指令が調整され、フィルタコンデンサ電圧の増加が
抑制される。更に、フィルタコンデンサ電圧が所定値を
上回ると、過電圧制御手段により電流指令が調整され
る。その結果、フィルタコンデンサ電圧が所定値をオー
バーシュートするのが抑制される、という効果がある。
制動中に回生電流を吸収する負荷が急減して、架線電流
も急減すると、これに基づいて、フィルタコンデンサ電
圧が所定値を上回る前に、回生負荷変動補償手段により
電流指令が調整され、フィルタコンデンサ電圧の増加が
抑制される。更に、フィルタコンデンサ電圧が所定値を
上回ると、過電圧制御手段により電流指令が調整され
る。その結果、フィルタコンデンサ電圧が所定値をオー
バーシュートするのが抑制される、という効果がある。
【００１７】図３は、本発明の他の実施形態を示す。本
実施形態が図１に示す実施形態と異なるところは回生負
荷変動補償手段８である。すなわち、図３の回生負荷変
動補償手段８では、電流指令Ｉｐｏとインバータ３の変
調率指令γを掛け算手段８１ａにより掛け算し、この値
を係数器８２ａでＫｓ倍して、架線１に流れる電流Ｉｓ
を推定し、この架線電流Ｉｓの推定値Ｉｓｓ（＝Ｋｓ・
Ｉｐｏ・γ）から架線電流Ｉｓを減算手段８３で減算す
るようにした。なお、この回生負荷変動補償手段８の他
の構成は図１の実施形態と同様である。このように回生
負荷変動補償手段８を構成しても、回生制動中に回生電
流を吸収する負荷の急減つまり架線電流の急減に対し、
前述（図１の実施形態）と同様の作用効果が得られるこ
とは云うまでもない。
実施形態が図１に示す実施形態と異なるところは回生負
荷変動補償手段８である。すなわち、図３の回生負荷変
動補償手段８では、電流指令Ｉｐｏとインバータ３の変
調率指令γを掛け算手段８１ａにより掛け算し、この値
を係数器８２ａでＫｓ倍して、架線１に流れる電流Ｉｓ
を推定し、この架線電流Ｉｓの推定値Ｉｓｓ（＝Ｋｓ・
Ｉｐｏ・γ）から架線電流Ｉｓを減算手段８３で減算す
るようにした。なお、この回生負荷変動補償手段８の他
の構成は図１の実施形態と同様である。このように回生
負荷変動補償手段８を構成しても、回生制動中に回生電
流を吸収する負荷の急減つまり架線電流の急減に対し、
前述（図１の実施形態）と同様の作用効果が得られるこ
とは云うまでもない。
【００１８】なお、図１及び図３の実施形態では、イン
バータ出力電流つまり電動機電流そのものを制御する場
合について説明したが、誘導電動機のベクトル制御のよ
うに、インバータ出力電流つまり電動機電流をトルク電
流成分と励磁電流成分とに分けて制御する場合には、そ
のトルク電流指令に対して本発明を適用すれば、前述と
同様の効果が得られ、これも本発明の範囲であることは
云うまでもない。例えば、図１及び図３の実施形態にお
いて、ベクトル制御に対応してインバータ制御手段５の
構成を変更した場合、電流指令ＩｐｏおよびＩｐはトル
ク電流指令である。このとき、トルク電流指令は一般に
カ行時は正、回生制動時は負であるので、この場合に
は、図１及び図３の実施形態の過電圧制御手段７では減
算手段７３を加算手段に、また、回生負荷変動補償手段
８では減算手段８３（図１）及び掛け算手段８１ａ（図
３）に与えられるトルク電流指令を正に、かつ、減算手
段８９を加算手段にそれぞれ変更しなければならない。
また、以上の実施形態では、直流電車について説明した
が、交流電車のように、交流架線から供給される交流を
変圧器で降圧し、コンバータで直流に変換して、その直
流電力をインバータに供給する電気車に本発明を適用す
る場合、コンバータの出力直流電流が前述の直流架線に
流れる電流に相当し、この場合も同様の効果があり、こ
れも本発明の範囲であることは云うまでもない。
バータ出力電流つまり電動機電流そのものを制御する場
合について説明したが、誘導電動機のベクトル制御のよ
うに、インバータ出力電流つまり電動機電流をトルク電
流成分と励磁電流成分とに分けて制御する場合には、そ
のトルク電流指令に対して本発明を適用すれば、前述と
同様の効果が得られ、これも本発明の範囲であることは
云うまでもない。例えば、図１及び図３の実施形態にお
いて、ベクトル制御に対応してインバータ制御手段５の
構成を変更した場合、電流指令ＩｐｏおよびＩｐはトル
ク電流指令である。このとき、トルク電流指令は一般に
カ行時は正、回生制動時は負であるので、この場合に
は、図１及び図３の実施形態の過電圧制御手段７では減
算手段７３を加算手段に、また、回生負荷変動補償手段
８では減算手段８３（図１）及び掛け算手段８１ａ（図
３）に与えられるトルク電流指令を正に、かつ、減算手
段８９を加算手段にそれぞれ変更しなければならない。
また、以上の実施形態では、直流電車について説明した
が、交流電車のように、交流架線から供給される交流を
変圧器で降圧し、コンバータで直流に変換して、その直
流電力をインバータに供給する電気車に本発明を適用す
る場合、コンバータの出力直流電流が前述の直流架線に
流れる電流に相当し、この場合も同様の効果があり、こ
れも本発明の範囲であることは云うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回生制動中に回生電流を吸収する負荷が急減して、直流
電力源に流れる電流が急減すると、これに基づいてフィ
ルタコンデンサ電圧が所定値を上回る前に、回生負荷変
動補償手段により電流指令を調整して、フィルタコンデ
ンサ電圧の増加を抑制し、更に、フィルタコンデンサ電
圧が所定値を上回ると、過電圧制御手段により電流指令
を調整するので、回生制動中に回生電流を吸収する負荷
が急減しても、フィルタコンデンサ電圧が所定値をオー
バーシュートすることなく、フィルタコンデンサ電圧を
抑制することができる。また、インバータ出力電流の推
定値を求め、この推定値に基づいて電流指令を絞り込む
ので、フィルタコンデンサ電圧の所定値に対するオーバ
ーシュートを確実にかつ容易に抑制することができる。
回生制動中に回生電流を吸収する負荷が急減して、直流
電力源に流れる電流が急減すると、これに基づいてフィ
ルタコンデンサ電圧が所定値を上回る前に、回生負荷変
動補償手段により電流指令を調整して、フィルタコンデ
ンサ電圧の増加を抑制し、更に、フィルタコンデンサ電
圧が所定値を上回ると、過電圧制御手段により電流指令
を調整するので、回生制動中に回生電流を吸収する負荷
が急減しても、フィルタコンデンサ電圧が所定値をオー
バーシュートすることなく、フィルタコンデンサ電圧を
抑制することができる。また、インバータ出力電流の推
定値を求め、この推定値に基づいて電流指令を絞り込む
ので、フィルタコンデンサ電圧の所定値に対するオーバ
ーシュートを確実にかつ容易に抑制することができる。
【図１】本発明の一実施形態を示すインバータ制御装置
【図２】本発明の動作説明図
【図３】本発明の他の実施形態
１…直流架線、２…フィルタ、３…ＰＷＭインバータ、
４…誘導電動機、５…インバータ制御手段、６…電流指
令発生手段、７…過電圧制御手段、８…回生負荷変動補
償手段 ５１…すべり周波数指令発生手段、５２…減算手段、５
３…電流制御手段、５４…加算手段、５５…加減算手
段、５６…Ｖ／Ｆ制御手段、５７…変調率演算手段、５
８…ＰＷＭ制御手段、７１…非線形増幅手段、７２…比
例積分手段、７３…減算手段、８１…割り算手段、８２
…係数器、８３…減算手段、８４…非線形増幅手段、８
５…一次遅れ手段、８６…減算手段、８７…非線形増幅
手段、８８…加算手段、８１ａ…掛け算手段、８２ａ…
係数器、１０３…電圧検出手段、１０４…電流検出手段
４…誘導電動機、５…インバータ制御手段、６…電流指
令発生手段、７…過電圧制御手段、８…回生負荷変動補
償手段 ５１…すべり周波数指令発生手段、５２…減算手段、５
３…電流制御手段、５４…加算手段、５５…加減算手
段、５６…Ｖ／Ｆ制御手段、５７…変調率演算手段、５
８…ＰＷＭ制御手段、７１…非線形増幅手段、７２…比
例積分手段、７３…減算手段、８１…割り算手段、８２
…係数器、８３…減算手段、８４…非線形増幅手段、８
５…一次遅れ手段、８６…減算手段、８７…非線形増幅
手段、８８…加算手段、８１ａ…掛け算手段、８２ａ…
係数器、１０３…電圧検出手段、１０４…電流検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 高司 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内 (72)発明者 豊田 瑛一 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内 (72)発明者 筒井 義雄 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内
Claims (5)
- 【請求項１】 直流電力源と、この電源から供給される
直流電力を３相交流電力に変換するインバータと、この
インバータに並列接続されたファイルコンデンサと、前
記インバータにより駆動される誘導電動機と、前記イン
バータの出力電圧及び出力周波数を制御するインバータ
制御手段と、このインバータ制御手段に与える電流指令
を発生する手段と、前記電源に流れる電流を検出する手
段と、この電源電流検出値と前記インバータの変調率と
前記電流指令とに基づいて、前記電流指令を回生制動時
に調整する回生負荷変動補償手段とを備えることを特徴
とするインバータ制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記回生負荷変動補
償手段は、前記電流指令が前記電源電流検出値を前記イ
ンバータの変調率で除した値に応じた量を上回る電流偏
差量に基づいて、前記電流指令を調整することを特徴と
するインバータ制御装置。 - 【請求項３】 請求項１において、前記回生負荷変動補
償手段は、前記電流指令と前記インバータの変調率を乗
じた値に応じた量が前記電源電流検出値を上回る電流偏
差量に基づいて、前記電流指令を調整することを特徴と
するインバータ制御装置。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかにおい
て、前記コンデンサの電圧を検出する手段と、このコン
デンサ電圧検出値を上回る電圧偏差量に基づいて、前記
電流指令を回生制動時に調整する過電圧制御手段を有す
ることを特徴とするインバータ制御装置。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかにおい
て、前記インバータ制御手段により前記誘導電動機をベ
クトル制御するとき、前記電流指令はトルク電流指令で
あることを特徴とするインバータ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9084577A JPH10262392A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | インバータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9084577A JPH10262392A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | インバータ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10262392A true JPH10262392A (ja) | 1998-09-29 |
Family
ID=13834539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9084577A Pending JPH10262392A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | インバータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10262392A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6445879B1 (en) | 1999-07-21 | 2002-09-03 | Lg Electronics Inc. | Apparatus and method for braking a washing machine |
| JP2006211893A (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Schneider Toshiba Inverter Europe Sas | 交流電動機用速度制御機の直流バス上の電圧管理方法およびシステム |
| JP2009207247A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Hitachi Ltd | 電動機制御装置及びパワーステアリング装置 |
| JP2011010506A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車の電力変換装置 |
| JP2019080419A (ja) * | 2017-10-24 | 2019-05-23 | 株式会社日立産機システム | 電力変換装置およびその制御方法 |
-
1997
- 1997-03-18 JP JP9084577A patent/JPH10262392A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6445879B1 (en) | 1999-07-21 | 2002-09-03 | Lg Electronics Inc. | Apparatus and method for braking a washing machine |
| JP2006211893A (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Schneider Toshiba Inverter Europe Sas | 交流電動機用速度制御機の直流バス上の電圧管理方法およびシステム |
| JP2009207247A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Hitachi Ltd | 電動機制御装置及びパワーステアリング装置 |
| JP2011010506A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車の電力変換装置 |
| JP2019080419A (ja) * | 2017-10-24 | 2019-05-23 | 株式会社日立産機システム | 電力変換装置およびその制御方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040324 |
|
| A072 | Dismissal of procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A072 Effective date: 20041102 |