JPS59136003A - 電気車再粘着方法 - Google Patents

電気車再粘着方法

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JPS59136003A
JPS59136003A JP58009113A JP911383A JPS59136003A JP S59136003 A JPS59136003 A JP S59136003A JP 58009113 A JP58009113 A JP 58009113A JP 911383 A JP911383 A JP 911383A JP S59136003 A JPS59136003 A JP S59136003A
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Japan
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induction motor
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Hideo Koo
秀夫 小尾
Noriaki Nakamoto
中本 紀明
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • 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
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/10Indicating wheel slip ; Correction of wheel slip
    • 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
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10Electrical machine types
    • B60L2220/12Induction machines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (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】 この発明は、可変電圧・可変周波数インバータ(以下、
単にインバータと呼ぶ)で誘導電動機(以下IMと呼ぶ
)の速度制御を行うことによって駆動される電気車の再
粘着方法に関する。
インバータでIMを制御して電気車を駆動するにあたり
、インバータの出力周波数すなわちIMの回転界磁周波
数をf□Nv、工Mの回転周波数をfRlすべり周波数
をfRとすると、 カ行時は fxNv = fR” fa        ”・・・
・−(1)回生時は fINV ”” fR−fR・・・・・・・・・(,2
)として、一定のすベダ周波数制御を行うと同時にイン
バータの出力電圧Vの大きさと出力周波数’INVとの
比v/fxNvが一定となるように出方電圧Vを制御し
、IMの出力トルクTを一定とする。
第1図にIMを1次側から見た等価回路を示す。
第1図におい℃、シはインバータ出力電圧すなゎちIM
入力電圧、iMはIM入力電流、IRはIM回転子電流
、〒8は励磁電流、r7は固定子巻線抵抗、X、は固定
子巻線リアクタンス、r、は回転子巻線抵抗、X、は回
転子巻線リアクタンス、x8は励磁リアクタンス、Sは
すべりでf8とf□Nvとの比f8/f1Nvで表わせ
る。IMの出力トルクTと各部の電圧、電流、周波数と
の関係は、すべり周波数f8の小さい範囲で次の(3)
〜(A)式で表わすことIM=I、+I。      
  ・・・・・・・・・(4’)Φ=kJ・工8   
      ・・・・・・・・・(6)ただし、Φ:回
転界磁束、 k、〜kj:定数、1Vl=Vである。
また、第1図中の各部の電圧、電流のベクトル図を第2
図に示す。第1図から分るように(!r)式は固定子巻
線抵抗r、が無視できる程度に小さいため導出できるの
である。V / tオ、を一定にするとi8は大きさが
(り)式で示される値で÷より9o°おくれた一定電流
となる。よって(り)式より1rR1= +iM−i8
+       ・・・・・・・・・(7)となるので
、+iM+  を一定に制御すれば+iR+  は一定
となり、V / f I NVが一定であるので(3)
式より出力トルクTは一定とできる。以上、まとめると
、v/f1Nvを一定とし、+iM+  が一定となる
ようにf8を補正するトルク一定制御方式が電気車用イ
ンバータ制御方式としては一般的に行われている。
第3図はインバータとIMの回路構成の例を示す。図に
おいて、lは直流電源、コはしゃ断器、3はフィルタリ
アクトル、lはフィルタコンデンサ、3はインバータ主
回路、乙はIM、7はIMの回転周波数fRを検出する
ための回転周波数センサ、gはIMの入力電流エヮを検
出するためのACCT、?は出力トルクTが指令値?と
なるようにfRとIMK基づいてインバータ出力電圧÷
と出力周波数f□NV を決定し、インバータ主回路!
の一サイリスタ等の可制御整流素子に点弧信号を与える
制御回路である。この制御回路90例を第グ図に詳しく
示す。図中、IOはトルク指令値T*より電流パターン
エ、を決定する電流パターン回路、/lは′電流パター
ンIPよりすべり周波数パターンf8Pを決定するすべ
り周波数パターン回路、12は電流パターンLPをIM
入力電流九の大きさ+iM+とを比較して増幅する比較
増幅回路、13はすべり周波数パターンfspと比較増
幅回路/、2の出力△f8とを加算してすべり周波数f
8を決定する加算器、/ダはIM回転周波数fRとすべ
り周波数f8をカ行、回生別忙加減算してインバータ出
力周波数f工NVを決定する加減算器、/SはV/f一
定時性を得るためにインバータ出力周波数f工8に比例
したインバータ出力電圧パターンfを決定する増幅回路
、/6はfxHy k、V”よりインバータ主回路!の
可制御整流素子の点弧信号を発生する変調回路である。
さて、ここでIMによって駆動された車輪(図示しない
)が空転または滑走した場合を考える。
鉄道においては、鉄車輪とレールとの摩擦による粘着を
利用してトルクを伝達しているが、レール等の状態で決
まる粘着限界を超えたトルクを伝達しようとするとカ行
時には空転、ブレーキ時には滑走を発生する。この空転
または滑走を制御して再粘着させるためKは次のような
制御を行うのが一般的である。
まず第1′K、IMの回転周波数fRの時間変化率df
R/dtを検出し、I dfR/ dt Iの値が所定
値を超えたことで空転または滑走と判定する。
第2に、空転または滑走を検出すると、IMの回転周波
数fRを空転または滑走検出時の値に固定し、空転速度
の上昇(滑走時は滑走速度の減少)にともなって自動的
にすべり周波数f8を減少させ、IMの出力トルクを減
じて再粘着させようとする方式がとられている。
第S図は、空転発生時のfXNvとfRとf8の動きを
示したものである。Aは空転を発生した時点を示し、B
は空転を検知した時点である。
しかし、この場合、すべり周波数f8が減少するので、
第6図に示すIM特性曲線の一例のようにIM入力電流
の大きさ11M(も減少する。
よって、第9図に示す比較増幅回路lコは、電流パター
ンIPに対して+ ”xM+が減少するため、出力△f
sを増加させてしまうので、すべり周波数f8を増加さ
せる方向に制御し、空転を助長させてしまう。
また、第7図に示すように複数台のIM例えば6Aおよ
び6Bを連列接続して駆動する場合、カ行時には低い回
転周波数、回生時には高い回転周波数をもって工λ(の
回転周波数fRとするのが一般的である。すなわち、高
位低位選択回路λθによって fR/ < fRJ  とすると カ行時 fR””R/ 回生時 fR==fRユ  となる。
これは、空転時には速度の低い粘着なしているIMの周
波数とし、滑走時には速度の高い粘着をしているIMの
周波数を用いてインバータ出力周波数を決定するので、
空転または滑走しているIMIC追従して発散するのを
防止している。
例えは、第3図に示すように通常、カ行時は低い回転周
波数へ、をもってインバータ出力周波数を決定している
。しかし、A点でIM例えば6Bが空転した場合には、
すべり周波数feaが減少し、発生トルクTが減少する
ため再粘着しやすくなるが、f8ユの減少に応じて+i
M+も減少するため、制御回路デはインバータ出力周波
数fINVを増加させてr iM+を増やそうとする。
このため、健全なIM例えば6Aのすべり周波数f8t
が増加してしまって介層は後者のIMが空転を起しやす
くなる。
この発明は、上述したIMの単一駆動の場合と連列駆動
の場合の問題点に鑑みてなされたもので、空転または滑
走が発生した時に、電気車をすみやかに再粘着させる方
法を目的としたものである。
第り図はこの発明の一実施例である制御回路?Aの一部
を示す。図において、17は、トルク指令T0よりIM
の回転子電流パターンIsを演算し工出力する回転子電
流パターン回路、7gは空転または滑走を検知すること
によって導通ずるスイッチである。すなわち、空転また
は滑走を検知することによってIMの電流パターンIP
から、回転′1子電流パターンIsを減算し又、IMの
入力電流l IMlの減少に追従するようにする。これ
により、比較増幅回路/ 2’の出力は変化しないので
、インバータ出力周波数fItffの増加を防止するこ
とができる。この様子を第10図に示す。図において、
A点で空転が発生し、B点でこれを検出する。空転を検
出するとスイッチ/gを投入してI、 −I”。
を減少して+iM+の減少に追従させる。そして最終的
には制御目標値I、 −IsをIMの励磁電流に相当す
る量工。までしぼりこむのである。+iM+が■8より
小さくなると発生トルクTは零と1より、再粘着させる
ことができるのである(C点)。
第11図は他の実施例の制御回路9Bを示し、図におい
て/9はIMの電流パターンエ、より、回転子電流パタ
ーンエ1を減算する減算器である。
この実施例ではすべり周波数パターン回路//の入力も
減少させるため、急速にインバータ出方周波数fINv
の増加を防止することができる(C点)。
第1コ図は更に他の実施例の制御回路?Cをブロック図
で示す。この実施例は第9図に示したコ台のIM並列駆
動に適用される場合である。第13図は一方のIM例え
ば6Bが空転した場合の周波数と電流の時間的変化を示
す。A点において空転が発生し、B点において空転を検
出した場合、第12図中のスイッチ/Sを導通させ、比
較増幅回路1.2′の入カバターフ 、2IP−Isを
減少させ、I、+I。
までしぼりこむ。このように、11M1の減少にあわぜ
たコI、−I、、とするので、比較増幅回路12′の出
力は変化せず、またすべり周波数パターン回路/ /’
の出力も変化しないので、インバータ出力周波数fXN
vは健全なIM例えは6Aの回転周波数fR2によって
決定され、健全なIMの出力トルクTは一定のままで、
空転中のIMの出力トルクのみを減少させて衿粘着させ
ることができる。第73図においてC点は再粘着点であ
り、再粘着したことにより、l;を徐々に減少させ、比
較増幅回路/2′の入カバターンを空転発生以前のlP
まで復帰させて通常空転を再開することができる。
なお、IM並列駆動時に並列IMすべてが空転または滑
走した場合には、しぼりこむ回転子電流パターンI%を
並列IMK相当した量とすれはよ〜1゜ 以上、この発明によれば、IMの定速制御性をいかんな
く引き出すことができ、車両性能を大巾に向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はIMの等価回路図、第2図は第1図中の各部の
電圧、電流ベクトル図、第3図はインバータとIMの回
路構成の一例を示す図、第4図は第3図中の制御回路の
詳細を示す回路構成図、第S図は空転発生時の説明図、
第6図はIM特性曲線の説明図、第7図は複数台のIM
を並列駆動する場合の回路構成の一例を示す図、第S図
はIM並列駆動時の空転説明図、第を図はこの発明の一
実施例を示す制御回路一部のブロック図、第i。 図は第9図の制御回路を使用した場合の空転説明図、第
11図は他の実施例を示す制御回路一部のブロック図、
第1コ図は更に他の実施例を示す制御回路一部のブロッ
ク図、第13図は第1−図の制御回路を使用した状態の
空転説明図である。 qAと9Bと90は制御回路、7.2′は比較増幅回路
、/7は回転子電流パターン回路、1gはスイッチ、1
9は減算器である。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人  葛  野  信  − 焔1図 幣2図 幣6図 旭4図 手続補正書 「自発」 20発明の名称 竺気車再粘着方法 3、補正をする者 代表者片山仁へ部 4、代 理 人 よ 補正の対象 (11明細書の発明の詳細な説明の欄 ム 補正の内容 (1)  明細1第参ペ一ジ第it行、第3ページ第3
行、第Sページ第1g行のrT  Jの記載を「* T 」と補正する。 (2)  明細書第3ページ第1j行および第16行の
rV  Jの記載を「■1」と補正する。 (3)  明細−を第Sページ第1g行、第3ページ第
3行、第9行、第1/行および第1り行、第1θページ
第を行、第1O行および第1g行、第1θページ第3行
の「′八」の記載を「工、」と補正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  可変電圧・可変周波数インバータで誘導電動
    機の速度制御を行うことによって駆動される電気車にお
    いて、上記誘導電動機の駆動転軸の空転または滑走を検
    出した場合には、上記誘導電動機の入力電流の制御目標
    −を上記誘導電動機の励磁電流に相当する大きさまでし
    ぼりこみ、上記駆動軸の再粘着によって元の制御目標値
    に復帰させることを特徴とした電気車再粘着方法。 (コ) 誘導Mi@機が複数台並列接続さね、上記誘導
    電動機の駆#軸の空転または滑走を検出した場合には、
    上記並列接続された誘導電動機の合算した入力電流の制
    御目標値を、正常な誘導電動磯入力電流相当台数分の制
    御目標値と空転または滑走を起している誘導電動機の励
    磁電流に相当する値との和の大きさまでしぼりこみ、上
    記駆動軸の再粘着によって元の制御目標値に復帰させる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の電気車再
    粘着方法。
JP58009113A 1983-01-20 1983-01-20 電気車再粘着方法 Granted JPS59136003A (ja)

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JPH0235523B2 JPH0235523B2 (ja) 1990-08-10

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0270202A (ja) * 1988-09-05 1990-03-09 Railway Technical Res Inst インバータ電気車の空転・滑走時に速度差比率を用いた再粘着制御方法
JPH02184202A (ja) * 1989-01-06 1990-07-18 Hitachi Ltd 電気車制御装置
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EP0895347A2 (de) * 1997-07-28 1999-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Mehrmotorenantriebs mit mehreren Asynchronmotoren und einem Spannungszwischenkreis-Umrichter

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