JPS5886802A - Controller for electric rolling stock and controlling method thereof - Google Patents

Controller for electric rolling stock and controlling method thereof

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Publication number
JPS5886802A
JPS5886802A JP18309981A JP18309981A JPS5886802A JP S5886802 A JPS5886802 A JP S5886802A JP 18309981 A JP18309981 A JP 18309981A JP 18309981 A JP18309981 A JP 18309981A JP S5886802 A JPS5886802 A JP S5886802A
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JP
Japan
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control
voltage
capacitor
electric vehicle
thyristor
Prior art date
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Pending
Application number
JP18309981A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Yasuoka
育雄 安岡
Takamasa Kanzaki
神崎 孝政
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS5886802A publication Critical patent/JPS5886802A/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/22Dynamic electric resistor braking, combined with dynamic electric regenerative braking
    • 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

Abstract

PURPOSE:To reduce the abrasion of a brake shoe by controlling regenerative braking and jointly using regenerative braking control and dynamic braking control continuously and reversibly in response to stringing voltage. CONSTITUTION:When power travelling control, a thyristor 9 is at ON, and the slip frequency of induction motors 6 is controlled by means of a three-phase inverter section 4. When a brake command is emitted, the ignition control signals of the thyristor 9 are released, and regenerated at the contact wire side by the loop of the three-phase inverter section 4, a reactor 2, a diode 10 and a high-speed breaker 1. When the voltage of a capacitor 3 reaches set value at that time, a switching element 11 is ignited, and regenerative currents are shunted to a resistor 12. The switching element 11 is arc-extinguished at a point of time when the one sixth cycle period of the output frequency of the three-phase inverter 4 is completed. When the voltage of the capacitor 3 drops, control is shifted to regenerative braking control again.

Description

【発明の詳細な説明】 (a)  技術公費 本発明は誘導電動機を可変電圧・可変周波数インバータ
(以下vvvpイン共−夕と略す、)により制御する電
気車制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Technical Public Funds The present invention relates to an electric vehicle control device that controls an induction motor using a variable voltage/variable frequency inverter (hereinafter abbreviated as VVVP inverter).

(b)  従来技術の説明 Jl1図に従来の電気車駆動用誘導電動機をVVVFイ
ンバータにより制御する電気車制御装置の主回路部を示
した。
(b) Description of Prior Art FIG. 11 shows the main circuit section of an electric vehicle control device that controls a conventional induction motor for driving an electric vehicle using a VVVF inverter.

第1図で1は主回路を投入・開放および事故時の保護用
の高速度シャ断器である、リアクトル2コンデンサ3は
逆り形に構成した入力フィルタ回路で、三相インバータ
部4で発生する高調波電流を架S*に流出させないため
に設けである、電圧検出!!)8はコンデンサ3の電圧
検出用として設けてあり、電流検出器5は並列接続した
誘導電動機6の三相各相の電流を検出し、それぞれCT
U、CTV。
In Figure 1, 1 is a high-speed breaker for closing and opening the main circuit and for protection in the event of an accident.Reactor 2Capacitor 3 is an input filter circuit configured in an inverted configuration. Voltage detection is provided to prevent harmonic current from flowing into the frame S*! ! ) 8 is provided to detect the voltage of the capacitor 3, and the current detector 5 detects the current of each of the three phases of the induction motor 6 connected in parallel, and each CT
U, CTV.

CTWを出力する、前記誘導電動6は、電気車駆動用の
主電動機で、三相インバータ部40町変電圧・可変周波
数出力によりすべり周波数制御をする、7はパルスジェ
ネレータで、前記並列接続した誘導電動機6のそれぞれ
の回転数を検出し、各々PGl、 PO2を出力する。
The induction motor 6 which outputs CTW is a main motor for driving an electric car, and performs slip frequency control by a three-phase inverter section 40 with a variable voltage/variable frequency output. 7 is a pulse generator that drives the parallel-connected induction motor. The rotational speed of each electric motor 6 is detected and outputs PGl and PO2, respectively.

三相インバータ部4の主回路は、8U、SV、8W。The main circuit of the three-phase inverter section 4 is 8U, SV, and 8W.

sx、sy、、szの6組の自己消弧能力を有するゲー
トターンオフサイリスタ(以下GTOサイリスクと略す
、)と、それぞれGTOサイリスタに逆並列に接続シタ
ダイt −)’ DU、DV、DW、DX、DY、DZ
 ICJ: IJ構成し、パルス幅変調制御による可変
電圧・可変周波数の三相交流を出力し、パルス幅変調制
御は通常正弦波変調方式を用いている。
Six sets of gate turn-off thyristors (hereinafter abbreviated as GTO thyristors) having self-extinguishing capability, sx, sy, , sz, are connected in antiparallel to the GTO thyristors, respectively. DU, DV, DW, DX, DY, DZ
ICJ: It has an IJ configuration and outputs variable voltage/variable frequency three-phase alternating current using pulse width modulation control, and the pulse width modulation control usually uses a sine wave modulation method.

第2図は正弦波変調の原理を説明するための図で、萬2
図(a)に示したように、正弦波と三角波を比較して得
られる三相パルス列信号(b) e (C) 、 (d
)により、三相インバータ4のゲートを駆動する。
Figure 2 is a diagram to explain the principle of sine wave modulation.
As shown in figure (a), three-phase pulse train signals (b) e (C), (d
) drives the gate of the three-phase inverter 4.

可変周波数は、正弦波の周波数を制御することによって
得られ、可変電圧は、三角波に対して、正弦波の波高値
を制御することによって得られる。
The variable frequency is obtained by controlling the frequency of the sine wave, and the variable voltage is obtained by controlling the peak value of the sine wave with respect to the triangular wave.

正弦波波高値/三角波波高値比を変調率αと呼び、変調
率を大きくすれば、出力パルス幅が太きくなって出力電
圧が大きくなる。第2図に示、した三相パルス列信号(
b) e (C) # (d)は三相インバータ4のU
、V、W各相の(+−)@G’l’0サイリスタのゲー
ト信号で、これらの反転信号が各相のH5lGTOサイ
リスタのゲート信号となる。このゲート信号波形より、
インバータの動作モードは、(イ)側HIIを含めてI
Aサイクル(第2図に示したT/6)期間をとってみれ
ば、各期間間じ扱いができる。
The ratio of the sine wave peak value to the triangular wave peak value is called a modulation rate α, and as the modulation rate increases, the output pulse width becomes thicker and the output voltage increases. The three-phase pulse train signal shown in Figure 2 (
b) e (C) # (d) is U of three-phase inverter 4
, V, and W, and their inverted signals become the gate signals of the H5lGTO thyristors of each phase. From this gate signal waveform,
The operating mode of the inverter is I including the (A) side HII.
If we take the A cycle (T/6 shown in FIG. 2) period, each period can be treated as the same.

第3図はVVVFインバータの制御回路部をブロック図
で示したもので、回転周波数演算部腸は、第1図に示し
た誘導電動機6の回転数を検出するパルスジェネレータ
7からの回転数検出信号PGI 。
FIG. 3 is a block diagram showing the control circuit section of the VVVF inverter, and the rotational frequency calculation section receives the rotational speed detection signal from the pulse generator 7 that detects the rotational speed of the induction motor 6 shown in FIG. P.G.I.

PO2により、誘導IEm機60回転数に比例した回転
周波数F几を算出する。電動機電流演算部16は、41
図に示した電流検知器5からの電流検出信号CTU 、
 C’ff、 CTWf’: ヨ1,1、IK動機tf
fiIMを算出スる。すべり周波数演算部17では電流
指令値ICによって一義的に決定される定数項F81と
、電tlL指令値ICと電動機域fiIMの電流偏差値
に応じてあたえられる過渡項F82を加算してすべり周
波数F8として出力する。
Using PO2, calculate the rotation frequency F which is proportional to the number of rotations of the induction IEm machine. The motor current calculation unit 16 includes 41
A current detection signal CTU from the current detector 5 shown in the figure,
C'ff, CTWf': Yo1,1, IK motive tf
Calculate fiIM. The slip frequency calculation unit 17 adds a constant term F81 uniquely determined by the current command value IC and a transient term F82 given according to the electric tIL command value IC and the current deviation value of the motor area fiIM to obtain the slip frequency F8. Output as .

上記により述めた回転周波数PRとすべり周波数F8よ
りカ行時はFR+F8.回生制動時は1−FSとしてイ
ンバータ出力周波数Fを得る。18はインバータ出力周
波数Fより変調パルスモードNを算出する変調パルスモ
ード演算部、段はインバータ出力周波数Fおよび第1図
に示した電圧検出器8を介して検出したコンデンサ3の
電圧ECより変調$ALを算出する変sl率演算部であ
る。上記により算出したインバータ出力周波数F、変調
パルスモードN、−変調率ムLをパルス幅変調制御s2
Dに入力し、電気角60[期間でのU相、V相。
From the rotational frequency PR and the slip frequency F8 mentioned above, FR+F8. During regenerative braking, the inverter output frequency F is obtained as 1-FS. 18 is a modulation pulse mode calculation unit that calculates a modulation pulse mode N from the inverter output frequency F, and a stage is a modulation pulse mode calculation unit that calculates the modulation pulse mode N from the inverter output frequency F and the voltage EC of the capacitor 3 detected via the voltage detector 8 shown in FIG. This is a variable sl rate calculation unit that calculates AL. Pulse width modulation control s2 of the inverter output frequency F, modulation pulse mode N, and -modulation rate M L calculated above.
D, U phase, V phase at electrical angle 60 [period.

W相の各相の変調パルス信号U、V、Wと、電気角60
f毎のI!71171期パルスミ力し、パルス合成回路
4に°て、jl[的すGT Oす41J ス/ 8U、
8V、SW。
Modulated pulse signals U, V, W of each phase of W phase and electrical angle 60
I for every f! The 71171st pulse is input, and the pulse synthesis circuit 4 is used to generate the
8V, SW.

sx、sy、szoゲート信号を出力する。Outputs sx, sy, and szo gate signals.

以上説明した従来のVYVFインバータによるすべり周
波数制御では、回生制動制御時に架線に接続された負荷
が減少し、コンデンサ電圧が急上昇主回路を構成する機
器の絶縁破壊につながるので所定の値をこえると、速や
かに回生制動制御をオフし、主回路を高速度しゃ断器l
により開放し、その後は空気ブレーキによる制動を掛け
る方式がとられており、一旦空気ブレーキを掛けると、
空気ブレーキが弛る菫で継続する。従って架線側の負荷
が減少した状態から、回生制動により発生する電力を吸
収し得る負荷状s!に、戻っても、車両側のブレーキ制
御は、一旦ブレーキをオフして再度ブレーキを掛は直さ
ない限り、回生制動制御が作用しないため、ブレーキシ
ューの摩耗が大きく、回虫率が低く、省エネルギー効果
少ない欠点あった0 (C)  発明の目的 本発明は上記の点に鑑みなされたもので、誘導電動機に
より電気車を駆動し、前記誘導電動機をVVVFインバ
ータによりすべり周波数制御する電気車の制御装置にお
いて、回生制動制御中に架線側の負荷状態に応じて、自
動的に、回生制動制弧および回生制動制御と発電制動制
御の併用を、連続かつ可逆に行ない。プレー牛シューの
一粍を少なくシ、電力回生率の向上を計った電気車制御
装置と、その制御方法を提供するものである。
In the slip frequency control using the conventional VYVF inverter as described above, the load connected to the overhead wire decreases during regenerative braking control, and the capacitor voltage rises rapidly, leading to dielectric breakdown of the equipment that makes up the main circuit. Immediately turn off the regenerative braking control and close the main circuit with a high-speed breaker.
The system uses a system in which the air brake is released, and then the air brake is applied, and once the air brake is applied,
Continuing at Violet, where the air brakes relax. Therefore, from a state where the load on the overhead line side is reduced, the load condition s! can absorb the power generated by regenerative braking! Even if the brake control returns to 1, the regenerative braking control will not work unless the brakes are turned off and then reapplied, resulting in large brake shoe wear, low roundworm rates, and low energy-saving effects. (C) Purpose of the Invention The present invention has been made in view of the above points, and provides a control device for an electric vehicle in which an electric vehicle is driven by an induction motor and the slip frequency of the induction motor is controlled by a VVVF inverter. During regenerative braking control, regenerative braking and regenerative braking control and dynamic braking control are automatically performed continuously and reversibly depending on the load condition on the overhead line side. To provide an electric vehicle control device and a control method thereof that reduce the number of play shoes and improve the power regeneration rate.

(d)  発明の構成 以下本発明について図面を参照しながら説明するO 第4図は本発明の電気車駆動用誘導電動機をVVVFイ
ンバータによりすべり周波制御する電気車制御装置の主
回路部の一実施例を示した。
(d) Structure of the Invention The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows an implementation of the main circuit section of an electric vehicle control device that controls the slip frequency of an induction motor for driving an electric vehicle according to the present invention using a VVVF inverter. An example was given.

第4図で、9はサイリスタでダイオード10と逆並列に
接続して構成した逆導通スイッチ回路15をリアクトル
2に直列に接続し、自己消弧機能を有するスイッチング
制御素子11と抵抗器校を直列に接続し、更に前記抵抗
器nと直列に前記スイッチング制御素子11に流入する
突入電流を抑制するためのりアクドル13を、前記抵抗
器臣と前記リアクトル13の直列回路と並列にフライ゛
ホイールダイオード14を接続して構成した発電制動電
流制御回路16ヲコンデンサ3に並列に接続した以外は
第1回に示した従来の回路構成と同じである。
In FIG. 4, 9 is a thyristor, and a reverse conduction switch circuit 15 configured by connecting a diode 10 in antiparallel is connected in series to the reactor 2, and a switching control element 11 having a self-extinguishing function and a resistor are connected in series. Further, a flywheel diode 14 is connected in series with the resistor n to suppress the rush current flowing into the switching control element 11, and a flywheel diode 14 is connected in parallel with the series circuit of the resistor and the reactor 13. The circuit configuration is the same as the conventional circuit configuration shown in Part 1, except that the dynamic braking current control circuit 16 is connected in parallel to the capacitor 3.

サイリスタ9はカ行制御時と回生制動制御時に□おける
誘導電動機6の誘起電圧の立ち上り時に点弧させ、ダイ
オード10は、制動制御時にスイッチング制御素子11
が点弧した際に、架線側より流れ込む電流を阻止し、ま
た回生制動電流■。をサイリスタ9をバイパスして架線
側に流出させるために設けたものである。
The thyristor 9 is ignited when the induced voltage of the induction motor 6 rises during the forward control and the regenerative braking control, and the diode 10 is activated by the switching control element 11 during the braking control.
When the ignition occurs, the current flowing from the overhead wire side is blocked, and the regenerative braking current ■. This is provided to bypass the thyristor 9 and flow out to the overhead wire side.

第5図は前記第4図に示した本発明の電気車制御装置の
主回路部を制御するための制御回路部の一実施例を示し
たブーロック図で示したもので、第3図に示した従来の
制御回路部のブロック図に、第4図に示したスイッチン
グ制御累11の点・消弧制御回路5と、サイリスタ9の
点弧制御回路!を加えたものである。
FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of the control circuit section for controlling the main circuit section of the electric vehicle control device of the present invention shown in FIG. 4, and is shown in FIG. In the block diagram of the conventional control circuit unit shown in FIG. 4, the switching control circuit 11 shown in FIG. is added.

点・消弧制御回路6は44図に示したコンデンサ3の電
圧ECが所定の値以上に達したとき動作出力する電圧レ
ベル比較a22、前記電圧レベル比較器ρの出力および
ブレーキ指令により点弧制御信号25aを出力する論理
ゲートのアンド回路部、およびパルス幅変−制御部20
め同期パルス出力anまたは前記点弧制御信号諺の出力
32aにより動作し、消弧制御信号25bを出力する論
理ゲートのオア回路部により構成しである〇 点弧制御回1832は第4図に示したコンデンサ3の電
圧ECが所定の値以下のとき動作出力する電圧レベル比
較器が、前記電圧レベル比較器%の出力および第4図に
示した高速度シャ断器1 ()IB)の投入指令により
出力する論理ゲートのアンド回路H1電動機電流演算部
16の出力の電動機′WILfLIMが所定の値をこえ
たとき動作する電流し烙ル比較器襲、前記電流レベル比
較器函の出力、および、ブレーキ指令により動作出力す
る論理ゲートのアンド回路429、前記高速度シャ断器
1(HB)の投入指令および前記論理ゲートのナンド回
路部の出力により動作出力する論理ゲートのアンド回路
刃、射よび前記論理ゲートのアンド回路27. tたは
(資)の出力により動作し、点弧制御信号32aを出力
する論理ゲートのオア回路31により構成しである。
The ignition/extinguishing control circuit 6 performs ignition control based on the voltage level comparator a22 which operates and outputs an output when the voltage EC of the capacitor 3 shown in Fig. 44 reaches a predetermined value or more, the output of the voltage level comparator ρ, and the brake command. AND circuit section of the logic gate that outputs the signal 25a and the pulse width change control section 20
The ignition control circuit 1832 is operated by the synchronization pulse output an or the ignition control signal output 32a, and is composed of an OR circuit section of a logic gate that outputs the extinguishing control signal 25b. A voltage level comparator that operates when the voltage EC of the capacitor 3 is below a predetermined value outputs the output of the voltage level comparator % and a closing command for the high-speed shutoff circuit 1 ()IB) shown in FIG. AND circuit H1 of the logic gate output by the motor current comparator which operates when the motor 'WILfLIM of the output of the motor current calculation section 16 exceeds a predetermined value, the output of the current level comparator box, and the brake. AND circuit 429 of a logic gate that operates and outputs in response to a command, an AND circuit blade of a logic gate that operates and outputs in response to a closing command of the high-speed shutoff device 1 (HB) and an output of the NAND circuit section of the logic gate, and the logic Gate AND circuit 27. It is constituted by an OR circuit 31 of logic gates which is operated by the output of the ignition control signal 32a and outputs an ignition control signal 32a.

(6)  発@0作用 以下本発明の作用について説明する。(6) Release @0 effect The operation of the present invention will be explained below.

まずカ行制御時には高速度シャ断器lが別に設けた投入
回路(図示せず)により投入されると、第5図に示した
論理ゲートのナンド回路9は、ブレーキ指令がないので
出力をし続けているので、論理ゲートのアンド回路(9
)は高速度シャ断器1()IB)の投入指令および論理
ゲートのナンド回路四の出力により動作出力し、論理ゲ
ートのオア回路31を介して点弧制御回wI320点弧
制御信号32mを出力し、サイリスタ9を点弧し、以降
は従来と同じに、VVVFインバータにより誘導電動機
6のすべり周波数制御を行なう。この場合、点・消弧制
御回路50点弧制制御帯25aは出力することがなく、
点弧制御回路゛!の出力32mにより論理ゲートのオア
回路スは消弧制御46号25b′t−出力し続けている
ので、スイッチング制御素子11は点弧することはない
First, when the high-speed shutoff circuit 1 is turned on by a separately provided closing circuit (not shown) during car-row control, the NAND circuit 9 of the logic gate shown in Fig. 5 does not output since there is no brake command. Since it continues, the logic gate AND circuit (9
) is operated by the closing command of the high-speed shutoff device 1 () IB) and the output of the NAND circuit 4 of the logic gate, and outputs the ignition control circuit wI 320 ignition control signal 32m via the OR circuit 31 of the logic gate. Then, the thyristor 9 is ignited, and from then on, the slip frequency of the induction motor 6 is controlled by the VVVF inverter as in the conventional case. In this case, the starting/extinguishing control circuit 50 and starting control band 25a do not output any output.
Ignition control circuit! Since the OR circuit of the logic gate continues to output the extinguishing control signal 46 25b't- by the output 32m, the switching control element 11 will not be activated.

次に回生制動制御時の作用について説明する。Next, the action during regenerative braking control will be explained.

ブレーキ指令を出力し、高速度シャ断器lが投入される
と、電動機電流IMが立ち上がるまでは、第5図に示し
た論理回路のナンド回路酋は出力し続けているので、論
理ゲートのアンド回M 30 Gl [速度シャ断器1
 ()IB)の投入指令および一部ゲートのナンド回路
29の出力により動作出力し、論理ゲートのオア回路3
1を介して点弧制御信号諺の点弧制御信号32aIを出
力し、Jl4図に示したサイリスタ9を点弧し、VVV
Fインバータはすべり周波数制御を行ないながら、誘導
電動機6#こ回転磁界を与えて励磁し、電動機電流IM
が立ち上ると、電流レベル比較器部が動作し、論理回路
のナンド回路四の出力が反転し、サイリスタ9の点弧制
御信号32mは解除する。上記により誘導電動機6の励
磁を行ない、誘導電動機6の電圧が立ち上ると、回生電
流は、第4図に示した一導電動機6から三相インバータ
部4、リアクトル2、ダイオード10、高速度シャ断器
lのループで架線側に回生じ、サイリスタ9は自然消弧
する。
When the brake command is output and the high-speed shutoff switch l is turned on, the NAND circuit of the logic circuit shown in Fig. 5 continues to output until the motor current IM rises. Times M 30 Gl [Speed breaker 1
() IB) and the output of the NAND circuit 29 of some gates, the OR circuit 3 of the logic gate is output.
The ignition control signal 32aI is outputted via the ignition control signal 32aI to ignite the thyristor 9 shown in the diagram Jl4, and the VVV
The F inverter excites the induction motor 6 by applying a rotating magnetic field while controlling the slip frequency, and changes the motor current IM.
When the current level comparator section is activated, the output of the NAND circuit 4 of the logic circuit is inverted, and the ignition control signal 32m of the thyristor 9 is released. When the induction motor 6 is excited as described above and the voltage of the induction motor 6 rises, the regenerative current flows from the one-conductor motor 6 shown in FIG. The loop of the device 1 causes the thyristor 9 to turn to the overhead wire side, and the thyristor 9 naturally extinguishes.

以下、回生制動制御と、発電制動制御の動作について第
6図に示した動作説明図を参照しながら説明する。第6
図に示した動作説明図の波形は変調パルスモードが第2
図に示した3ノ場ルスモードの場合に対応して表示しで
ある。
Hereinafter, the operations of the regenerative braking control and the dynamic braking control will be explained with reference to the operation explanatory diagram shown in FIG. 6. 6th
The waveform of the operation explanatory diagram shown in the figure shows that the modulation pulse mode is the second one.
The display corresponds to the case of the 3-noise mode shown in the figure.

インバータの動作モードは、前述したように三相インバ
ータ4の出力周波数の1/6サイクル期間をとってみれ
ば、各1A期間について同じ扱いができ、三相インバー
タ部4からコンデンサ3およびリアクトル2で逆り形に
構成した入力フィルタ回路を介して平滑され、架線側へ
回生電流として流れる第4図に示した三相インバータ部
4の直流側電流11)iVは、第6図(a)に示した通
りIAサイクル毎のくり返し電流となる。回生制動制御
時に架線側に回生電力を充分消費するだけの負荷がある
場合は、Jl4図に示したコンデンサ3の電圧−ECは
、平均値としてはほぼ一定に保もたれ、スイッチング制
御素子11は点弧されない。この状態の三相インバータ
4の直流側電流11N、コンデンサ3の電圧ECおよび
回生電流IDの波形は第6図のそれぞれ(Jl) t 
(b) 、 (d)の回生制動期間として示した通りで
ある。
As for the operation mode of the inverter, if we take the 1/6 cycle period of the output frequency of the three-phase inverter 4 as described above, each 1A period can be treated the same, and the operation mode from the three-phase inverter section 4 to the capacitor 3 and reactor 2. The DC side current 11) iV of the three-phase inverter section 4 shown in FIG. 4, which is smoothed through an input filter circuit configured in an inverted configuration and flows as a regenerative current to the overhead line, is shown in FIG. 6(a). As expected, the current will be repeated every IA cycle. During regenerative braking control, if there is a load on the overhead line that is sufficient to consume regenerative power, the voltage -EC of the capacitor 3 shown in the Jl4 diagram is kept almost constant as an average value, and the switching control element 11 is turned off. Not arced. The waveforms of the DC side current 11N of the three-phase inverter 4, the voltage EC of the capacitor 3, and the regenerative current ID in this state are shown in FIG. 6 (Jl) t, respectively.
This is as shown as the regenerative braking period in (b) and (d).

架線側の負荷が減少してくると、これに伴ない架線電圧
が上昇してくるので、コンデンサ30電圧BCも架線の
電圧に応じて上昇する。このコンデンサ3の電圧ECを
第4図に示した電圧検出器8により検出し、この電圧が
主回路を構成する機器に゛悪影響を及ぼさない範囲内の
最大値である所定値FiC(maw)に適すると、第5
図に示した電圧レベル比較器nが動作し、“その出力を
論理ゲート・のアンド回路る入力し、点・消弧制御回路
6は点弧制御信号25mを出力して、スイッチング制御
素子11を点弧する。上記により′スイッチング制御素
子11が点弧すると、114図に示した発電制動電流制
御回路16に三相インバータ部4の直流側電流IIMv
がIlとして分流し、誘導電動機6が発電した電力の一
部を抵抗器12カ消貴し、コンデンサ3の電圧の上昇を
防止する。更にスイッチング制御素子11は、パルス帳
変調制御部刀の電気角60度毎に出力する同期パルスs
nlζ同期して出力する点・消弧制御回路6の消弧制御
信号25bにより、三相インノ(−一部4の出力周波数
01/6サイクル期間終了時に消弧し、次Ol/6サイ
クル期間で、コンデンサ3の電圧BCが所定値FiC(
mix)に達するまで6′1点弧しない、この状態の波
形を第6図の回生と発電制動併用期間に示した。
When the load on the overhead wire side decreases, the overhead wire voltage increases accordingly, so the capacitor 30 voltage BC also increases in accordance with the overhead wire voltage. The voltage EC of this capacitor 3 is detected by the voltage detector 8 shown in FIG. If suitable, the fifth
The voltage level comparator n shown in the figure operates and inputs its output to the AND circuit of the logic gate, and the ignition/extinguishing control circuit 6 outputs the ignition control signal 25m to control the switching control element 11. When the switching control element 11 is ignited as described above, the DC side current IIMv of the three-phase inverter section 4 is sent to the dynamic braking current control circuit 16 shown in Fig. 114.
is diverted as Il, and a portion of the electric power generated by the induction motor 6 is dissipated by the resistor 12, thereby preventing the voltage of the capacitor 3 from rising. Furthermore, the switching control element 11 outputs a synchronization pulse s every 60 electrical degrees of the pulse book modulation control unit.
nlζSynchronized output ・The arc extinguishing control signal 25b of the arc extinguishing control circuit 6 causes the arc to be extinguished at the end of the output frequency 01/6 cycle period of the three-phase inverter (-part 4, and in the next Ol/6 cycle period , the voltage BC of the capacitor 3 is a predetermined value FiC (
6'1 ignition does not occur until reaching 6'1 (mix), and the waveform in this state is shown in the period of combined use of regeneration and dynamic braking in FIG.

以上11!明した通り、スイッチング素子11は、コン
デンサ3の電圧ECが10(max)に達したwL6図
に示した’le’a時点で点弧され、ミ相インバータ4
の出力周波数のIAサイクル期間終了時点”myt、で
消弧されながら、回生電流IDは抵抗$12へ分流した
電流分だす減少し、架線電圧が低下し、これに伴ってコ
ンデンサ30電圧、ECも低下する。
That’s 11! As explained above, the switching element 11 is turned on at the time 'le'a shown in the diagram wL6 when the voltage EC of the capacitor 3 reaches 10 (max), and the switching element 11 is turned on at the time 'le'a shown in the diagram wL6.
While the arc is extinguished at the end of the IA cycle period of the output frequency "myt", the regenerative current ID decreases by the amount of the current shunted to the resistor $12, the overhead line voltage decreases, and the capacitor 30 voltage and EC also decrease. descend.

架線lIO負荷が増えれば、架線電圧はこれに応じて必
然−に低下し、回生電流IDが増加し、コンデンサ3の
電圧ECも低下する。
If the overhead line IIO load increases, the overhead line voltage will necessarily decrease accordingly, the regenerative current ID will increase, and the voltage EC of the capacitor 3 will also decrease.

電気鉄道の架線電圧は、同一キ電区間内′における車両
の負荷状態により急昇、急陣する場合が多く、スイッチ
ング制御素子110点′弧と同期して架線電圧が急降し
、コンデンサ3の電圧ECが誘導電拳機6の正常な励磁
を行う所定の筐10(m1n)になると第6図に示した
電圧レベル比較器謳が動作して出力し、論理ゲートのア
ンド回路τを介して点弧制御回路部はサイリスタ90点
弧制御信号321を出力し、サイ゛リスタ9を点弧して
コンデンサ3サイリスタ9が点弧する場合は点弧制御回
路部の出力321により、点・消弧制御回路δの消弧制
御信号25bを出力してスイッチング制御素子11を消
弧して、架線儒から発電制動電流制御回路16への電流
の流れ込みを防いでいる。
The overhead line voltage of electric railways often rises rapidly depending on the load condition of the rolling stock within the same electric section. When the voltage EC reaches a predetermined value 10 (m1n) for normal excitation of the induction electric fist machine 6, the voltage level comparator shown in FIG. The ignition control circuit unit outputs a thyristor 90 ignition control signal 321, and when the thyristor 9 is ignited and the capacitor 3 thyristor 9 is ignited, the ignition control circuit unit outputs 321 to turn on and off. The arc extinguishing control signal 25b of the control circuit δ is output to extinguish the switching control element 11, thereby preventing current from flowing into the dynamic braking current control circuit 16 from the overhead wire.

以上の説明では逆導通スイッチ゛回路すはサイリスタ9
とダイlオード10の逆並列接続の構成で示し゛たが、
逆導通形のサイリスタを使用しても作用は゛全く同じで
あり、またスイッチング制御素子11にはゲートターン
オ、フサイリスタで代表される自己消弧機能を有するス
イッチング制御素子で構成を示したが、消弧回路を持つ
サイリスタ回路を使用しても作用は全く同じである。
In the above explanation, the reverse conduction switch circuit is the thyristor 9.
It was shown with the configuration of anti-parallel connection of diode 10 and diode 10,
Even if a reverse conduction type thyristor is used, the effect is exactly the same, and the switching control element 11 is shown to be configured with a switching control element having a self-extinguishing function such as a gate turn-off and futhyristor. Even if a thyristor circuit with an arc circuit is used, the effect is exactly the same.

(f)  発明の詳細 な説明した通り、本発明の電気車制御装置、およびその
制御方法によれば、−退ブレーキ制御指令を出せば、回
生制動制御中に架S*の負荷状態に応じて自動的に、回
生制動制御、および回生制動制御i発電制動制御の併用
を、連続かつ可逆に行ない、主回路を構成する機器の絶
縁破壊もなく、ブレーキシューを摩耗させることなく、
電力回生制御も最大限にできるので、電力回虫率も高ま
り、省エネルギーに撃げることができる。
(f) As described in detail, according to the electric vehicle control device and control method of the present invention, if a retreat brake control command is issued, during regenerative braking control, according to the load state of the rack S*, Automatically performs both regenerative braking control and regenerative braking control continuously and reversibly, without causing dielectric breakdown of the equipment that makes up the main circuit and without wearing out the brake shoes.
Since power regeneration control can also be maximized, the power consumption rate can also be increased, making it possible to save energy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の電気車制御装置の主回路部、第2図は第
1図の動作原理の説IjlIrIA、第3図は第1図の
制御回路部のブロック図5lit4図は本実@1)電気
車制御装置の主回路部、$1 s Itはs4go制御
に使用する制御回路のブロック図、第6図は菖4図およ
び第5図の動作l!男図。 9・・・サイリスク 10・・・ダイオード 11・・・スイッチング制御素子 ル・・・抵抗器 巧・・・逆導通スイッチ回路 16・・・発電制動電流制御回路 (7317) M人弁理士 則近憲佑(ほか1名)1第
 5 図 第6図
Fig. 1 shows the main circuit section of a conventional electric vehicle control device, Fig. 2 shows a theory of the operating principle shown in Fig. 1, and Fig. 3 shows a block diagram of the control circuit section shown in Fig. 1. ) The main circuit section of the electric vehicle control device, $1 s It is a block diagram of the control circuit used for s4go control, and Figure 6 is the operation of Figure 4 and Figure 5! Man figure. 9...Sirisk 10...Diode 11...Switching control element...Resistor Takumi...Reverse conduction switch circuit 16...Generative braking current control circuit (7317) M patent attorney Noriyoshi Norichika Yu (and 1 other person) 1 Figure 5 Figure 6

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  ml導電動機により電気車を駆動し、直流を
電源として前記誘導電動機を、リアクトルとコン ゛デ
ンサにより逆り形に構成した入力フィルター回路を有す
る可変電圧・可変周波数インバータによりすべり周波数
制御する電気車制御装置に怠いて、前記リアクトルと直
列に接続した逆導通スイッチ回路と、前記コンデンサと
並列に消弧機能を有するスイッチング制御素子と抵抗器
を直列にして接続した発電制動電流制御回路を備えたこ
とを特徴とする電気車制御装置。
(1) An electric vehicle is driven by a ml conductive motor, and the slip frequency of the induction motor is controlled by a variable voltage/variable frequency inverter having an input filter circuit configured in an inverted manner using a reactor and a capacitor using direct current as a power source. The electric vehicle control device also includes a reverse conduction switch circuit connected in series with the reactor, and a dynamic braking current control circuit connected in series with a switching control element having an arc extinguishing function and a resistor in parallel with the capacitor. An electric vehicle control device characterized by:
(2)  逆導通スイッチ回路をサイリスタとダイオー
ドを逆並列に接続して構成、または逆導通サイリスタに
より構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の電気車制御装置。
(2) The electric vehicle control device according to claim 1, wherein the reverse conduction switch circuit is constructed by connecting a thyristor and a diode in antiparallel, or is constructed by a reverse conduction thyristor.
(3)消弧機能を有するスイッチング制御素子にゲート
ターンオフサイリスタまたは消弧回路を有するサイリス
タを使用したことを特徴とする特許請求の範囲M1項記
載の電気車制御装置〇卓
(3) An electric vehicle control device according to claim M1, characterized in that a gate turn-off thyristor or a thyristor having an arc-extinguishing circuit is used as a switching control element having an arc-extinguishing function.
(4)  ml導電動機により電気音を駆動し、直流を
電源として前記誘導電動機を、リアクトルとコンデンサ
により逆り形に構成した入力フィルター回路を有する可
賓−圧・可変周波数インバータによりすべり周波数制御
する電気車制御装置において、前記リアクトルと直列に
接続した逆導通スイッチ回路と、前記コンデンサに並列
に接続したi張機能を有するスイッチング制御素子と抵
抗器を直列接続して構成した発電制動電流制御回路を設
け、カ行制御時、および回生制動制御時に詔ける前記誘
導電動機の誘起電圧O立ち上げ時に、前記逆導通スイッ
チ回路を導通させるとともに、回生制動制御中に前記コ
ンデンサの電圧が所定の値を越えた際に、前記スイッチ
ング制御素子を点弧せしめ、前記可変電圧・可変周波数
インバータの出力周波数のIA馬期毎に前記スイッチン
グ制御素子を消弧せしめ、回生制動制御と発電制動制御
を併用することを特徴とする電気車制御装置の制御方法
(4) Electric sound is driven by a ml conductive motor, and the induction motor is controlled by a slip frequency using a direct current as a power source and a variable pressure/variable frequency inverter having an input filter circuit configured in an inverted manner with a reactor and a capacitor. The electric vehicle control device includes a reverse conduction switch circuit connected in series with the reactor, and a dynamic braking current control circuit configured by connecting in series a switching control element having an i-tension function and a resistor connected in parallel with the capacitor. The reverse conduction switch circuit is made conductive when the induced voltage O of the induction motor is started up during power control and regenerative braking control, and the voltage of the capacitor exceeds a predetermined value during regenerative braking control. When the switching control element is turned on, the switching control element is turned off every IA period of the output frequency of the variable voltage/variable frequency inverter, and regenerative braking control and dynamic braking control are used together. A control method for a featured electric vehicle control device.
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