JPS5839201A - 電気車制御装置 - Google Patents

電気車制御装置

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JPS5839201A
JPS5839201A JP56135408A JP13540881A JPS5839201A JP S5839201 A JPS5839201 A JP S5839201A JP 56135408 A JP56135408 A JP 56135408A JP 13540881 A JP13540881 A JP 13540881A JP S5839201 A JPS5839201 A JP S5839201A
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Japan
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slip frequency
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inverter
speed
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JP56135408A
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Inventor
Ichiro Miyashita
一郎 宮下
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Toyo Denki Seizo KK
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Toyo Denki Seizo KK
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 出力1偵および周波数が制御可能なりvvpインバータ
により3相かご形誘導電動機を駆動し、主電動機として
用いる車両が近年実用化されつつあ2 る。このような車両は、発進から低速度域では前記VV
VFインバータの出力周波数と出力電圧とを比例させ、
前記3相かご形霞導電動機の磁束を一定に保つとともに
該電動機電流を一定に保ち定トルク加速を行ない、所定
速度1こ達すると前記VVVFインバータ出力電圧も架
線電圧できまる最大電圧1こ達し、該所定速度以上では
前記最大電圧を保ち、単速度とともに前記インバータ出
方周波数のみを増加させる電動機用カ一定の制御を行な
うことが多い。
第1図はVVVFインバータにより3相かご形誘導主電
動機を駆動する装置の概略接続図をあられす。第1図中
1は直流架線、2はパンタグラフ、3は開閉装置、4は
フィルタリアクトル、5はフィルタコンデンサ、6aは
車輪、6bは軌道、7はサイリスタインバータ、8は3
相かご形鱒導電動機(以下、主電動機と称す)、9は回
転速度検出器である。フィルタリアクトル4およびフィ
ルタコンデンサ5は架線ζこ流れる高調波電流を減少さ
せるためのフィルタである。サイリスクインパータ7P
3 の出力線は3相7u 、 7v 、 7wで示す。一般
に主電動機8は複数個が並列接続され、これを8a 、
 8b 、・・・としてあられすことにする。また回転
速度検出器9も各電動機ごと1こ設けられるが、本発明
の詳細な説明には1個の回転速度検出器にてこれを代表
させることζこする。
第2図tよび第3図はそれぞれ前記所定速度以下上よび
所定速度を越えた場合におけるサイリスタインバータ7
の出力電圧波形図を示す。図1こおいてTは周期、VL
は架線電圧である。第3図の波形に比べ第2図の波形は
有限時間巾のスリットがある分だけ平均電圧が低くなっ
ている0すなわち第2図(a) 、 (1))は前記サ
イリスタインバータ7の出力線7u 、 7vの対地電
位を示し、第2図(c)は前記7u。
7vの線間電圧を示すものであるが、所定速度(これを
Vlと呼ぶことにする)以下ではインバータのオンオフ
制御により、出力電圧の半サイクルに数個のスリットを
設は平均電圧を周波数に比例させるごとく制御する。ス
リット数は一般に速度が低く牛サイクルの周期Tが長い
ほど多く設け、電流η間開53− 、’、192Q1(
2)脈動が所定値以下となるようにスリット数切替制御
を行なうが、これは公知技術1こつき説明は省略する。
発進から最高速度に至るまでの電圧、電流などの変化を
第4図に示す・横軸は車速V、縦軸はサイリスクインバ
ータ7のインバータ出力電圧EIAOs仝 インバータ出力電流IAO%電動機すべり周波数fss
引張力T、E、を示す。インバータ周波数fは電動機速
度にすべり周波数fsを加算したもので、略々次のよう
になる。
な$φは電動機磁束である。車速(0,V+)において
はインバータ出力電圧E人0とインバータ周波数fとを
比例させ、すべり周波数f1を一定に保つので電動機磁
束φ、インバータ出力電n IAO1引張力T、E、 
(あるいは電動機トルク)は一定となる◎5 また車速(V’s * Vt )においてはすべり周波
数f8を車速に比例して増加させ電カ一定の制御を行な
い、速度V2を越えるとすべり周波数flを一定に保ち
、電動機の特性加速を行なう〇 サイリスタインバータ7の出力電圧に設けるスリットr
l>はインバータの性能できまる限界値があり、その値
を越えて狭くすることはできない。この限界値をtoと
するき速度が■1に達してインバータ出力電圧波形が第
2図から第3図Iこ切り替わるとき、出力線間電圧平均
値が次式のΔEだけジャンプすることになる。
このため第4図のようにインバータ出力電流IAOs引
張力T、E、ともジャンプし車両にシ■ツクが加わった
り、動輪の空転を発生したり不具合な点が多い。第5図
は横軸に時間tをとり、縦軸にFtAOはステップ状1
こΔE変化するが、インバータ出6 カミ流IAOはピークを有する突入電流を生じ(実線)
、サイリスタインバータ7もこのビーク短波を転流する
ための能力が必要とされる。
本発明はこのような不具合を解決するためになされたも
ので、簡単な回路を追加することにより、速度v1に達
し電圧波形を切り替えるときすべり周波数f8を一時的
1こ所定値談で絞りこみ、その後所定の時定数で釈放す
ること1こより電圧のジャンプに伴なう突入電流の発生
および引張力のシ冒ツクを補償するようにした電気車制
御装置を提供するものである。
第6図は公知のVVVFインバータ制御ブロック図であ
る。図iこおいて101は電動機トルク指令で、指令交
換回路lOは前記トルク指令をすべり周波数指令102
と1次電流指令103とに分解する。この分解過程はあ
らかじめ知られている主電動機幻よ閤 び負荷の特性ζこ合わせた拍数発生器ζこより行なわれ
る。すべり周波数指令102は後述する主電動機速度信
号110と加算点20にて加算され発振回路30を励振
しインバータ周波数信号104を発生させる。
P7 1次電f&指令103は後述する主電動機1次電流信号
109と加算点4旧こおいて代数的に加算され、このと
き生ずる偏差を増巾器50で演算増巾しインバータ電圧
信号105を発生させる。インバータ周波数信号104
およびインバータ電圧信号105は変調回路60に供給
され、該変調回路60はインバータ回路70に点弧、消
弧信号106を供給する。インバータ回路70は出力線
路107を介して主電動機80に電力を供給する。なお
90は電流検出器、100は回転速度検出器である0主
電動機速度信号110は変調回路60にも加えられ所定
速度にてインバータ出力電圧のスリット数を変更する。
変調回路60の内容はさらに詳細にブロック図化するこ
とができるがこれは周知であるため省略する。
さて以」二説明した制御ブロック図では最初に述べたよ
うに出力電圧のジャンプを回避することはできないが、
次1ここの点を改良した本発明の一実施例jこつき第7
図のブロック図を用いて説明する。
説明を簡略にするためfIcB図と同一機能のブロック
および信号には同一番号を付して説明に代える。
本発明を実現するための追加ブロックは11詔よび12
で示される。すなわち前記すべり周波数指令102は、
1パルスモ一ド信号111とともにすべり周波数絞り回
路12に加えられ、1パルスモ一ド信号111が出力パ
ルスを発生した瞬間低位に絞り込才れ所定時定数でもと
の値に復帰するパターンを含む新らしいすべり周波数指
令112を発生する0第8図にこれを示す・ここで1パ
ルスモ一ド信号111i!前記主電動機速度信号110
から車速が第4図に示した速度■1に達したことを検知
したとき一定巾のパルスを生ずる検出回路11の出力信
号である。
すべり周波数絞り回路12の一実施例を第9図に示す・
すなわち前記すべり周波数指令信号102は電圧レベル
E8をもち電圧ホロワA1によりインピーダンス変換さ
れ、その出力1こ可変抵抗器V几1とコンデンサC1を
直列接続した充放電回路と、抵抗器R1と可変抵抗器■
R2を直列接続した分圧器とを接続する。第8図の絞り
込みパターン1こおいて低レベルの電圧E1は可変抵抗
器VR2により調整する◇低レベル電圧Etは電圧ジャ
ンプΔEにより生ずる電9 動機トルクまたは電流のピークをすべり周波数の絞り込
みJこより補償するわけであるから、サイリスクインバ
ータ7の限界スリット中toとその状態におけるインバ
ータ周波数がわかればあらかじめ計算ζこより求めてお
くことが可能で、その設定および微lil整を可変抵抗
器■几2により行なう。コンデンサC1にはアナログス
イッチQ1が並列に接続され、1パルスモ一ド信号11
1が能動レベルに達するとコンデンサCIを短絡し端子
電圧は急速にOとなる。コンデンサC1の電圧と前記分
圧値E、とはダイオードD1およびD2により高位が優
先され、第2の電圧ホロワA2によりインピーダンス変
換され、最終的にダイオードD3およびD4より成る低
位優先回路1こよりすべり周波数指令Iζ絞り込みパタ
ーンを付加した信号が合成される□なお絞り込んだすべ
り周波数をもとの値にもどす時定数は主電動機特性1こ
合わせて設定するが、これは可変抵抗器VRIにより調
整することができる。以上の2点すなわち絞り込み値E
lと時定数を適宜選定することにより第5図破線で示す
ようζこ、トルクのジャンIO ブによる不快感や電流ジャンプを見込んだ過大な容量の
インバータを必要きすることのないシステムを構成する
ことができる。またすべり周波数の絞り込みは一時的な
もので、定常的な車速対すべり周波数の関係の変更を要
するものではないから主電動機出力を減少させることは
ない。
なお、本発明はアナログ式電子回路による実施例を示し
たが、本発明の主旨をいささかも変更することなくディ
ジタル式のすべり周波数制御1こも適用し得ることは明
らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図はVVVFインバータにより駆動を行なう車両シ
ステムの構成図、第2図はVVVPインバータ出力電圧
制御時の波形図、第3図は同出力電圧無制御時の波形図
、第4図は速度−引張力特性における切替時のジャンプ
現象を説明する図、第5図は時間ζこ対するジャンプ特
性と本発明1こより補償された特性(破線)を示す図、
第6図は公知のVVVPインバータ制御ブロック図、第
7図は本発明により改良されたvvvpインバータ制御
プロVFil り図、第8図は本発明1こより改良されたすべり周波数
絞り込みパターンを具えたすべり周波数指令の波形図、
第9図は本発明の一実施例を示すすべり周波数絞り込み
信号発生回路図である01・・・・・直流架線、2・・
・・・パンタグラフ、4・・・・・フィルタリアクトル
、5・・・・・フィルタコンデンサ、7・・・・・・サ
イリスタインバータ、8.80・・・・・・主電動機、
9 、100・ ・回転速度検出器、10・・・・・・
指令変換回路、20.40・・・・加算点、30・・・
・・・発振回路、50・・・・・・増巾器、60・・・
・・変調回路、70・・・・・インバータ回路、90・
・・・・・電流検出器、11・・・・・検出回路、12
・・・・すべり周波数絞り回路、AI 、 A2・・・
・・電圧ホロワ、Vlll 、 VR2・・・・・・可
変抵抗器、C1・・・・・・コンデンサ、R1・・・・
・抵抗器、Ql・・・・・アナログスイッチ、D1〜D
4・・・・ダイオード。 特許出願人 東洋電機製造株式会社 代表者 土 井   厚 為 l 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 出力周波数力よび出力交流電圧が制御可能なパルス巾変
    調形vvvpインバータにより3相誘導主電動機のすべ
    り周波数上よび1次電圧を制御し発生トルクの制御を行
    う電気車制御装置で、低速度域ではパルス中変調により
    出力交流電圧を制御しかつt9「定の速度以上ではパル
    ス巾変調を行なわず一定電圧となるように電圧制御モー
    ドを切り替えるものにおいて、前記電圧制御を行なう速
    度域力1ら一定電圧となる速度域に切り替えるとき、同
    時にすべり周波数を所定量だけ絞りこみ、その後所定の
    時定数にて前記すべり周波数の絞りごみを釈放するこ々
    を特徴とした電気車制御装置。
JP56135408A 1981-08-31 1981-08-31 電気車制御装置 Granted JPS5839201A (ja)

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JP56135408A JPS5839201A (ja) 1981-08-31 1981-08-31 電気車制御装置

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JPS5839201A true JPS5839201A (ja) 1983-03-07
JPH0520963B2 JPH0520963B2 (ja) 1993-03-23

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ID=15151022

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6154802A (ja) * 1984-08-24 1986-03-19 Mitsubishi Electric Corp 電気車の制御方法
JP2015053824A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 株式会社日立製作所 モータ駆動システムおよび該システムを搭載する電気鉄道車両

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5542565A (en) * 1978-09-21 1980-03-25 Iseki Agricult Mach Cutting and conveying device in combined harvester
JPS5556402A (en) * 1978-10-20 1980-04-25 Hitachi Ltd Electric motor vehicle

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