JPS59103502A - 誘導電動機式電気車の制御装置 - Google Patents

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】 〔発明の対象〕 本発明は誘導ＴＬ動機式電気車制御装置に係シ、特に、
登り勾配上での電気車の発進を容易にする誘導電動機式
電気車制御装置に関する。

〔公知技術〕

第１図は誘導電動機によって駆動される電気車制御装置
の代表的な構成例を示すもので、１はパンタグラフ、２
は可変電圧可変周波数電力変換器（例えばインバータ）
、３は誘導電動機、４１は電流検出器である。４２は電
動機電流ＩＮとその指令値Ｉｐとを比較して、ＩＭ＝Ｉ
Ｐとなるようにインバータ２の出力電圧を制御する電流
制御装置、５１は誘導電動機の回転速度を検出するため
のパルス発生器、５２はパルス発生器のパルス周波数に
応じた電圧を発生するパルス数／電圧変換器、５３はす
ベシ周波数指令ｆ　ｓ　ｐ　と電＠機の回転周波数ｆＲ
とを加算して、インバータ２の出力周波数指令ｆ、を出
力する加算器である。

制御装置を第１図に示すように措成し、すべ、１）周波
数指令ｆｓｐ　　及び電流指令Ｉｐを一定値とすれば誘
導電動機３は定すべり、定電流制御され、定トルク加速
される。

このときの誘導電動機３の回転数Ｎと、回転周波数ｆ　
Ｒ、及びインバータ出力周波数ｆ、の関係は第２図の第
１象限（示すような関係となっている。即ち、すベシ周
波数ｆ、＝ｆ、−ｆＲは指令値ｆｓｐ　に一定制御され
ている。なお、定電流制御系番省き、周波数ｆｙ＝に比
例する出力電圧Ｖを指令するＶ／ｆ一定制御系を付加し
ても、制御結果ははｙ同一となる。

ところで、電気車の発進時の運転扱いは、停止状態で作
動させているブレーキ（通常空気ブレーキが用いられる
）を緩めてから、主幹制御器のカ行ノツチが投入される
。今、電気車が上逆勾配区間に停車して再発進する場合
を想定すると、ブレーキを緩めてからカ行ノツチが投入
されて前進方向の引張力が確立するまでの間に、重力に
より電気車が後退することが考えられる。

このように電気車が、後退すると、第１図の従来の制御
装置では引張力が減少し、場合によっては前進できずに
後退を続ける恐れがある。次にその理由を説明する。

電気車が後退すると、誘導電動機３の回転方向が逆にな
るが、パルス発生器５２の出力ｆＲとインバータ出力周
波数ｆ、は、第２図の第２象限に示されるように、共に
増加する。第２象限では、インバータによる励磁の相回
転と誘導電動機３の回転子の回転方向とが逆になシ、電
気車の後退速度とともに大きくなる。このように、すペ
シ周波数が大きくなれば、電流も増加しようとするが、
電流制御装置４２が電流を一定に保つように、インバー
タ２の出力電圧を低下させる。その結果、誘導電動機３
の励磁が弱まり、トルクが減少する。

即ち、後退速度が増すに従って、誘導電動機３のトルク
特性は第３図ｔＩ−＋ｔ２→ｔ３のように変化する。従
って、後退速度が大きくなれば、トルクがＰ１→Ｐ２→
Ｐ３と急激に減少し、起動トルクが不足するという問題
があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前述のごとき従来の欠点を改善し、上
り勾配における電気車の起動を確実に行わせることにあ
る。

〔発明の詳細な説明〕

本発明は、電気車の登板発進時に、電力変換器の出力周
波数の増大を抑制するとともに、電力変換器の出力電圧
が所定値以下に下がらないようにしたものである。

〔発明の実姉例とその効果〕

第４図に本発明の実施例を示す。第１図の従来例と同一
部分は同一記号で表わしである。第１図の従来例と異な
る部分は、電気車の後退検知器６１を設けて、その出力
を最小値選択器６ｚと、最大値選択器６３に入れ　ｍ気
車の後退時にはインバータ（電力変換器）出力周波数を
最低値ｆｚ。

に固定し、且つインバータ出力電圧を所定値Ｖｚ。

に保つようにした点である。

第５図は周波数指令ｆ、の特性を示すもので、回転速度
が正の領域ではすベシ周波数一定の通常制御、回転速度
が負の領域では、周波数が最低値ｆ　ｔｏ　　に固定さ
れる。この図でｆ　ｎ　＜　Ｏの領域は誘導電動機３が
逆回転していることを意味している。

第６図は本発明の実姉例の動作説明図である。

第６図のトルク特性はインバータ出力周波数を最低値ｆ
ｚｏ　に固定し、インバータ出力電圧を所定値に保った
ときのもので、電気車が後退すると、後退しない場合の
動作点Ｐ１からＰ２→Ｐ３とずれてトルクが大きくなる
。

本実施例によれば、電気車が後退しているときでも、起
動トルクが不足することがないので、上逆勾配でも円滑
に発進することができる。

実施例において性、パルス／電圧変換器５２およびその
出力ｆ、とすベシ周波数パターンｆ　ｓｐとを加算して
インバータ出力周波数パターンを発生する加算器の部分
はアナログ演算方式のものを示したがこの部分はマイク
ロプロセッサなどのディジタル演算手段を用いることも
できる。

第７図は後退検知器の溝成例を示すものであって、５１
１は誘導電動機３の軸端に取付けられた周辺に凹凸のあ
る円板、６１１，６１２は円板周辺の凹凸を検知する感
応素子、６１３は感応素子６１１．６１２の出力電圧Ａ
およびＢの位相を弁別する位相弁別器である。

感応素子６１１，６１２は円板５１１の凹凸に対してあ
らかじめ位相を９０度ずらせて設置しである。このよう
にすると、感応素子６１１，６１２の出力電圧Ｐ＋　、
Ｐ＊の波形は、例えば円板が右回転しているときに第８
図（Ａ）の如き位相関係になるものとすれば左回転して
いる時には第８図＜８）のようになる。すなわち、回転
方向によってＰｌとＰ２の位相関係が逆となる。位相弁
別器６１３によって、ＰＩ　とＰ２の位相の進み遅れ関
係を弁別することによって、誘導電動機３の回転方向を
制御することができる。

以上の実施例においては、後退検知器に応動して、周波
数および電圧を制御するようにしたが、後退検知器に代
えて勾配検知器を用意したシ、また、予定の前進速度が
確認されたとき従前の周波数および電圧制御系を生かす
ようにするなど、登板発進であることを、いかなる形態
で把握することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、電気車が上シ勾
配で発進するとき、たとえいったん後退しても、誘導電
動機のトルクが減少するようなことはなく、円滑な発進
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一実施例、第２図、第３図は従来例の動
作説明図、第４図は本発明の一実施例、第５図、第６図
はその動作説明図、第７図は本発明の一実施例の部分詳
細図、第８図はその動作説明図である。 ２・・・電力変換器（インバータ）、３・・・誘導電動
機、４２・・・電流制御装置、５２・・・パルス／電圧
変換器、５３・・・加減算器、６１・・・後退検知器、
６２・・・最小第　１　図 第　２　図 （第３象町 第　３１￥１ 第　Ｓ　図 羊　６　図 第　　７　図 第　８　図 Ｐ２−口」１０−　Ｐ２１工に口工 １０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気車駆動用の誘導電動機と、この電動機に給電す
   る可変電圧可変周波数電力変換器と、電気車の速度に関
   連して上記変換器へ出力周波数指令を与える手段と、上
   記周波数あるいは電動機電流に関連して上記変換器へ出
   力電圧指令を与える手段とを備えるものにおいて、電気
   車の登板発進時に上記変換器の出力周波数の増大を抑制
   する手段と、上記変換器の出力電圧の低下を抑制する手
   段とを設けてなる誘導電動機式電気車制御方式。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記周波数増大抑
   制手段は、上記変換器に予め設定された最低出力周波数
   に固定する手段である誘導電動機式電気車制御方式。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記周波数増大抑
   制手段および電圧低下抑制手段は、電気車の後退検知手
   段の動作に応動する誘導電動機式電気車制御方式。