JPS59123404A - 電気車制御装置 - 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】 本発明は誘導電動機で駆動される電気車の制御装置に関
するものである。

誘導電動機をインバータによって速度制御する場合、制
御対象（目標）は、速度、トルクなどがあり、これらは
電動機をどのような機種に適用するかで異なる。

車輌に適用する場合は、一般的に定トルク制御を行い、
定加速゛、定減速特性を得る。このとき。

基本的な制御の思想は下記の式にもとすいて行われる。

Ｔ　＝　Ｋ　・（ｖ１０２・ｆｓ Ｔ；トルク に；定数 Ｖ；インバータ出力電圧 ｆ；インバータ出力周波数 ｆｓ；インバータすべり周波数 上式において、　（１）　　ｖ７１を一定にする（２）
　　ｆｓ　　を一定−こする 制御を行えば、には定数であるから、トルクは一定にな
る。

しかしながら、車輌の場合、入力電圧が＋２０％。

−４０％の範囲で変動するため、上式のｖ／ｆの演算は
単純ではない。

今、入力電圧が一定の場合は、出力周波数を検出し、そ
の対応で一意的に出力電圧Ｗｅ　ｖ／ｆ一定制御に沿っ
て設定すればよいが、入力電圧変動分が加味されると入
力電圧を検出し、この分を出力電圧の補正に加えなけれ
ばならない。

ψ ただし、システムによってこの制御の方式が異なる。第
１図は一例としてチョッパ＋インバータ方式を示す。

図中（１）は架線、（２）は集電子、（３）はスイッチ
、（４）は入力のフィルタリアクトル、（５）は入力の
フィルタコンデンサ、（６）はチョッパ、（７）は平滑
リアクトル、（８）は平滑コンデンサ、（９）はフライ
ホイールダイオード、ａＱはインバータ、０は誘導電動
機である。

この場合は、架線電圧が変動しても、チョッパ（６）で
平滑コンデンサ（８）の電圧が−Ｙとなるように制御し
、インバータ出力電圧Ｖｏｕｔがインバータ出力周波数
に対応した値となるように定める。（ｖ／ｆ一定制御）
従って、インバータの出力電圧位相（出力電圧の波形）
は１周波数と対応して一意的に定ったものになる。

第２図は一例として高周波変調形のインバータを示す。

図中（１）〜（５ンは図１と同一なので説明を省く。ａ
Ｑは８相のインバータであり、高周波変調を行い、出力
周波数と、出力電圧の双方を制御する。

高周波変調については文献に詳しいので説明を割合する
。συは誘導電動機である。

第２２図の場合は、入−カ蹴圧の変動に対して変調波と
、搬送波の条件を補正する。第３図、第４図はその一例
を示す。

第８図は入力電圧が低い場合である。図中混乱を避ける
ため、２相分のみを示す。第３図Ｃａ）のＡＩ。

Ａ２は変調波、　Ａ８は搬送波、第３図（ｂ）（ｃ）は
上記二つの波形から得られる変調信号、第８図（ｄ）は
笈調信号第８図（ｂ）　（Ｃ）から得られるインバータ
出力である。

入力電圧が低い場合は、搬送波へ８に対する変調波ＡＩ
、Ａ２の波高値を高くして出力パルス巾を太（し、電圧
が多くなるように設定する。

まえ、第。図、よ、１カ電圧力＼高い場合、あ６゜内容
は第１図と同一なので説明を省く。

この場合は搬送波Ａ８に対する変調波ＡＩ　、　Ａ２の
波高値を低くして出力パルス巾を細＜シ、電圧が少くな
るように設定する。

いずれの場合でも、入力電圧の補正を加えることは必要
であるが、従来はｖ／ｆ演算が困難であったため、この
補正を電流フィードバック制御で行っていた。すなわち
　Ｖ／を一定制御が行われておれば、電動機電流が一定
となるので、逆な論理をくんで、定電流となるように制
御して結果的にＶ／ｆ制御を行うことＦこしていた。

第５図はその基本機能を示す。図中（ロ）は電圧の基準
バタン、聯は出力電流検出器、輪は演算増幅回路、轡は
変調波制御回路でおる。またに）〜θカは演算用抵抗、
（財）はコンデンサである。演算増幅回路０３は、基準
パタンａηと出力電流検出器に）での検出値との偏差を
演算増幅し、変調波制御回路−に指令を発し、偏差分が
少くなるようにしていた。

この場合、演算増幅回路（至）には１次遅れがあるため
、入力電圧の急激な変動分を必ずしも完全に補正できず
、また電流は高調渡分などが加味されｖ／ｆ制御が乱れ
てトルク演算に誤差や振動などの現象が発生する恐れが
あつ１こ。

この現象を回避すべく、現在ではマイクロプロセッサの
演算機能を導入し、実質的°にｖ／ｆ制御を行うと同時
に入力電圧変動に対応した電圧商工演算を周波数との関
連でフィードバック制御なしで決定するフィードフォワ
ード制御が可能になった。

マイクロプロセッサは、現在のインバータ周波数と、入
力電圧とから、あらかじめ定められた演算式によって１
例えば第８図、第４図の変調波ＡＩ。

Ａ２の高さを決定する。この制御によれば、マイクロプ
ロセッサの演算遅れのみが現象補正に関係するだけであ
り、その時間は前記のフィードバック制御に比して、　
１０倍以上も速いので、即応性に優れた方式と言える。

しかしながら、この場合、′フィードフォワードという
言葉が示すように、実際の出方電圧を確認していないた
め、マイクロプロセッサの演算式の誤差や、回路のレギ
ュレーションによる？ｌＥ圧の変化が必ずしも補正する
ことができない。このため、ｖ／ｆの値が必ずしも一定
に制御されることにはならず、本来の′定トルク制御、
が実現しないことになる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであ
る。

以下１本発明の一実施例について説明する。

第５図は本発明の一実施例を示す。図中１則は出力電圧
検出回路、φりはインバータの周波数を確認する出力周
波数検出回路、目は入力電圧をみる入力電圧検出回路、
伸荀はマイクロピロセッサで上記人力ち圧検出回路−の
出力と、出力８ｅ数検出回路い４の出力とから、所定の
電圧パタンＶｐ、を演算する。−はマイクロプロセッサ
彰→が演岬。した電圧パタンＶｐと、出力冠圧検出回８
６値力の示す実際のインバータ電圧を比較演算し、前記
マイクロプロセッサ出力Ｖｐを補正する指令△ｌＶｐを
発する演算増幅ＩＪ路、−は前記Ｖｐを△Ｖｐにて補正
する補正回路、いηは補正回路−の出力で変調波波高値
を制御する変調波制御回路でおる。

こ１の方式によれば、必要なＶ／を制御が即応性のめる
マイクロプロセッサの制御で可能となると同時に、実際
の出力電圧の偏差を補正できることになり、緻密なり／
ｆ制御が実現できることになる。

この結果、所期のトルク制御がいかなるα況のもとでも
高精度に行われる。

なお、上記の出力電圧は、マイクロプロセッサの補正演
算式によって、平均値でも基本渡分でも実効値分でも可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はチョッパとインバータによる可変電圧・可変周
波数電源の一例を示す回路図、第２図は高入力電圧補正
の様子を示す波形図、第５図は従来の定電流制御回路の
演算回路図、第６図は本発明の一実施例を示すブロック
図である。なお、図中同一符号は同一もしくは相当部分
を示す。 図中、四はインバータ、ａυは誘導電動機、いυは出力
電圧検出回路、ｆｌりは田力周波数検出回路、開は入力
電圧検出回路、（財）はマイクロプロセッサ。 −は演算増幅回路、−は補正回路、伸ηは変調波制御回
路である。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 可変電圧、可変周波数電源によって誘導電動機を駆動制
   御する車両において、前記電源の出力周波数（ｆ）、前
   記電源入力電圧〔Ｖｌ）とで前記電源出力電圧バタン（
   Ｖ２）を演算するマイクプロセッサと、前記出力電圧バ
   タン（ｖ２）と、前記電源電圧の実際の値ｆｆａｃｔ）
   とを比較増幅し、出力（△Ｖ）を発する演算増幅回路と
   を備え、前記電源出力電圧バタン（Ｖ２）を前記出力Ｃ
   △Ｖ）にて補正することを特徴とした電気車制御装置。