JPS5963902A - 電気車制御方式 - Google Patents
電気車制御方式Info
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- JPS5963902A JPS5963902A JP57170839A JP17083982A JPS5963902A JP S5963902 A JPS5963902 A JP S5963902A JP 57170839 A JP57170839 A JP 57170839A JP 17083982 A JP17083982 A JP 17083982A JP S5963902 A JPS5963902 A JP S5963902A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/298—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature and field supply
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S388/00—Electricity: motor control systems
- Y10S388/907—Specific control circuit element or device
- Y10S388/915—Sawtooth or ramp waveform generator
-
- Y—GENERAL 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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- Y10S388/907—Specific control circuit element or device
- Y10S388/917—Thyristor or scr
- Y10S388/92—Chopper
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、１を気車の主電動機の電機子と界磁とを別々
に制御する直流電動機を備えた電気車に好適な制御装置
の改良に関する。
に制御する直流電動機を備えた電気車に好適な制御装置
の改良に関する。
利用粘着係数を向上させ、−編成中の電動車の数を減ら
すことは、車両コストの低減、メンテナンスコストの低
減から、従来よシ望まれている。
すことは、車両コストの低減、メンテナンスコストの低
減から、従来よシ望まれている。
その実現のための一つの方式は、誘導電動機を用いた、
可変電圧０■変周波数制御であり、もう一つの方式は、
直流電動機を用い、電機子に流れる電流と、界磁に流れ
る電流をそれぞれ別々に制御し、電動機に定速特性をも
だせる方式ということができる。ともに、近年の半導体
応用技術の急激な進歩によって、実用化の段階に入りつ
つある。
可変電圧０■変周波数制御であり、もう一つの方式は、
直流電動機を用い、電機子に流れる電流と、界磁に流れ
る電流をそれぞれ別々に制御し、電動機に定速特性をも
だせる方式ということができる。ともに、近年の半導体
応用技術の急激な進歩によって、実用化の段階に入りつ
つある。
本発明の目的は、Ｉｄ電気車主電動穏として直流電Ｎｈ
機を用い、電機子電流と界１滋電流とを夫々判別に制御
１ターるチョッパを備えた。電気車の改良された制御装
置を提供することである。
機を用い、電機子電流と界１滋電流とを夫々判別に制御
１ターるチョッパを備えた。電気車の改良された制御装
置を提供することである。
電機子ｒ’Ｌ流を主として制御するチョッパを１花磯子
チヨツパと呼び界磁電流を主として制（Ｉｔｌｌするチ
ョッパを界磁チョッパと呼ぶことにする。用いられる直
流電動機が、分巻あるいは他励電動機である場合には、
電４幾子及び界磁電流は互いに完全に独立でおるが、複
ｉ屯動機の場合には、電機子チョッパによシ制御される
電機子電流には界磁′Ｉ区流の一部（直巻界磁電流）が
含ま些、界磁グーヨツバにより制御される１Ｌ流は界磁
電流の一部となる。
チヨツパと呼び界磁電流を主として制（Ｉｔｌｌするチ
ョッパを界磁チョッパと呼ぶことにする。用いられる直
流電動機が、分巻あるいは他励電動機である場合には、
電４幾子及び界磁電流は互いに完全に独立でおるが、複
ｉ屯動機の場合には、電機子チョッパによシ制御される
電機子電流には界磁′Ｉ区流の一部（直巻界磁電流）が
含ま些、界磁グーヨツバにより制御される１Ｌ流は界磁
電流の一部となる。
以ト、分巻電動機を例に採って説明する。
界磁チョッパの電流容量を減らし、かつ、チョッピング
による界磁゛電流の脈動を減らすために、界磁巻線の巻
数を増やして界磁電流を小さく抑えるとともに、界磁回
路のインダクタンスを増大させることが望ましい。この
結果、例えば、電機子電流定格値が４４０（２）である
のに対し、界磁電流定格値を９０囚程度とすること力ｉ
できる。
による界磁゛電流の脈動を減らすために、界磁巻線の巻
数を増やして界磁電流を小さく抑えるとともに、界磁回
路のインダクタンスを増大させることが望ましい。この
結果、例えば、電機子電流定格値が４４０（２）である
のに対し、界磁電流定格値を９０囚程度とすること力ｉ
できる。
このように、電機子チョッパは、電流容量が比較的大き
く、また、電機子回路のインダクタンスも比較的小さい
ため、チョッピングによる電機子電流の脈動は比較的大
きくなる。このため、電機子回路内に主平滑リアクトル
と呼ばれるリアクトルを挿入するが、その容量は極力小
さく抑え、望ましくは省略すべきである。従って、制御
上からも電機子電流の脈動を抑える配慮が望まれる。
く、また、電機子回路のインダクタンスも比較的小さい
ため、チョッピングによる電機子電流の脈動は比較的大
きくなる。このため、電機子回路内に主平滑リアクトル
と呼ばれるリアクトルを挿入するが、その容量は極力小
さく抑え、望ましくは省略すべきである。従って、制御
上からも電機子電流の脈動を抑える配慮が望まれる。
そこで、電機子チョッパのチョッピング周波数を界磁チ
ョッパのそれよシも高くする。このようにすれば、電機
子１ｕ流の脈動を軽減でき、主平滑リアクトルの容量を
小さく抑えることができる″。
ョッパのそれよシも高くする。このようにすれば、電機
子１ｕ流の脈動を軽減でき、主平滑リアクトルの容量を
小さく抑えることができる″。
しかし、電機子電流の脈動が比較的大きくなる′ 制御
領域は、通流率ｒ、が０．５の付近である。むやみにチ
ョッピング周波数を高くとると、チョッパのスイッチン
グ損失を犬１くしてしまう。従つて、上記の電機子電流
脈動が大きくなる制御領域で、電機子チョッパのチョッ
ピング周波数を高くすることが有利である。
領域は、通流率ｒ、が０．５の付近である。むやみにチ
ョッピング周波数を高くとると、チョッパのスイッチン
グ損失を犬１くしてしまう。従つて、上記の電機子電流
脈動が大きくなる制御領域で、電機子チョッパのチョッ
ピング周波数を高くすることが有利である。
しかし、一方では、電機子チョッパの通流率が、はＶ最
大値に達するまでの期間だけ、他の期間よりもチョッピ
ング周波数を高く採ることが、制御装置の簡便さを得る
上で有利である。
大値に達するまでの期間だけ、他の期間よりもチョッピ
ング周波数を高く採ることが、制御装置の簡便さを得る
上で有利である。
界磁チョッパのチョッピング周波数は、界磁電流の脈動
を抑えることと、チョッパのスイッチング損失を抑える
こととの兼合いから、最適の周波数値に固定することが
望ましい。電機子チョッパのチョッピング周波数は、界
磁チョッパのそれよりも常に高く選んでもよいが、電機
子電流の脈動が許容範囲内に納まる限り、スイッチング
損失を減らすために、低く抑えるべきである。この結果
、界磁チョッパのチョッピング周波数と一致するモード
を設けることが有利となる。特に、電機子電流と界磁電
流の脈動周波数の差によって生じるもう一つの脈動成分
を抑制することが可能となる。
を抑えることと、チョッパのスイッチング損失を抑える
こととの兼合いから、最適の周波数値に固定することが
望ましい。電機子チョッパのチョッピング周波数は、界
磁チョッパのそれよりも常に高く選んでもよいが、電機
子電流の脈動が許容範囲内に納まる限り、スイッチング
損失を減らすために、低く抑えるべきである。この結果
、界磁チョッパのチョッピング周波数と一致するモード
を設けることが有利となる。特に、電機子電流と界磁電
流の脈動周波数の差によって生じるもう一つの脈動成分
を抑制することが可能となる。
両チョッパのチョッピング周波数が異ることによる制御
の不安定性や、チョッピング周波数差の変動によるビー
ト現象を抑制するために、両チョッパのチョッピング周
期を同期させることが望ましい。このためには、両チョ
ッパのチョッピング周期を定める基礎となる発振手段を
共用することが有利であり、互いのチョッピング周波数
が同一でも、異っている場合でも効果的である。この発
掘手段の出力を分周して界磁チョッパ制御手段へ人力し
、また、電機子チョッパ制御手段には、分周比切換え可
能な分周手段を介して入力することが望ましい。
の不安定性や、チョッピング周波数差の変動によるビー
ト現象を抑制するために、両チョッパのチョッピング周
期を同期させることが望ましい。このためには、両チョ
ッパのチョッピング周期を定める基礎となる発振手段を
共用することが有利であり、互いのチョッピング周波数
が同一でも、異っている場合でも効果的である。この発
掘手段の出力を分周して界磁チョッパ制御手段へ人力し
、また、電機子チョッパ制御手段には、分周比切換え可
能な分周手段を介して入力することが望ましい。
この場合、両チョッパのチョッピング周期を所定位相だ
けずらして同期させることも容易となり、’１ｍ機子電
流と界磁電流の和に含まれる電流脈動を更に軽減するこ
とかで〜きる。更に、電機子チョッパのチョッピング周
波数を、複数段階に切換えることも容易となる。
けずらして同期させることも容易となり、’１ｍ機子電
流と界磁電流の和に含まれる電流脈動を更に軽減するこ
とかで〜きる。更に、電機子チョッパのチョッピング周
波数を、複数段階に切換えることも容易となる。
以下、図に？０つて本発明の一実施例を説明する。
第１図は本発明による電気車制御方式の一実施例であり
、カ行主回路とその制ｅａ ’Ａ 置を示す。図に太線
で示した主回路は、パンタグラノＰと車輪による接地の
間に、り・１ルタリアクトルＬＦとフィルタコンデンサ
ＣＩＩ′の直列回路が接続される２、このフィルタコン
デンサＣＩｉ’の両端間に、直流電動機の電機子Ａと電
機子チョッパＣＩ 、が直列接続される。電機子Ａには
、ツリーホイールダイオードＤＦ、が接続される。止た
、分巻界磁Ｆと界磁チョッパＣｕ ｔの直列回路が並列
接続される。界磁ＦにもフリーホイールダイオードＤＦ
＋が接続される。なお、電機子電流■、および界磁電流
Ｉｔを検出するために電流検出器ＣＤ、およびＣＤ ｔ
が設けられている。
、カ行主回路とその制ｅａ ’Ａ 置を示す。図に太線
で示した主回路は、パンタグラノＰと車輪による接地の
間に、り・１ルタリアクトルＬＦとフィルタコンデンサ
ＣＩＩ′の直列回路が接続される２、このフィルタコン
デンサＣＩｉ’の両端間に、直流電動機の電機子Ａと電
機子チョッパＣＩ 、が直列接続される。電機子Ａには
、ツリーホイールダイオードＤＦ、が接続される。止た
、分巻界磁Ｆと界磁チョッパＣｕ ｔの直列回路が並列
接続される。界磁ＦにもフリーホイールダイオードＤＦ
＋が接続される。なお、電機子電流■、および界磁電流
Ｉｔを検出するために電流検出器ＣＤ、およびＣＤ ｔ
が設けられている。
以下に述べる制御装置は、基本的に次のような制御を行
う。すなわち、第２図に示すように、全界磁ｆｆ（例え
ば定格の１５０係）で、電機子電流指令ｌａｐによる電
機子電流一定制御を行い、電気車を加速する。加速とと
もに電機子チョツ・くＣＨ、の通流率γ、が増し、速度
ｖｌで最大通流率となる。このまま放置すると、電気車
は一点鎖線Ｉｌｌ Ｃ１で示す′１１動機特性による自
由加速状態となる。そこで、更に電気車を加速するため
に、弱界磁制御領域ｗ ｆを設ける。すなわち、電機子
電流１．が一定値ｌａｐを維持するように、界磁チョッ
パＣ１（ｆによって界磁電流を減少させるのである。こ
れを予定の最弱界磁率（例えば定格の４０チ）まで継続
させる。以後は、電動機特性ｍ Ｃ２による自由加速状
態となり、電気車の走行抵抗とバランスしたトルクを持
つ点ａで、速度■３に落着く。
う。すなわち、第２図に示すように、全界磁ｆｆ（例え
ば定格の１５０係）で、電機子電流指令ｌａｐによる電
機子電流一定制御を行い、電気車を加速する。加速とと
もに電機子チョツ・くＣＨ、の通流率γ、が増し、速度
ｖｌで最大通流率となる。このまま放置すると、電気車
は一点鎖線Ｉｌｌ Ｃ１で示す′１１動機特性による自
由加速状態となる。そこで、更に電気車を加速するため
に、弱界磁制御領域ｗ ｆを設ける。すなわち、電機子
電流１．が一定値ｌａｐを維持するように、界磁チョッ
パＣ１（ｆによって界磁電流を減少させるのである。こ
れを予定の最弱界磁率（例えば定格の４０チ）まで継続
させる。以後は、電動機特性ｍ Ｃ２による自由加速状
態となり、電気車の走行抵抗とバランスしたトルクを持
つ点ａで、速度■３に落着く。
第１図において、電機子電流指令１１は、電流検出器Ｃ
Ｄ、で検出した電機子′電流信号１．と比較器ＣＰ、で
突合せられ電流偏差信号ＪＩ、を得る。この偏差信号Δ
１．は移相器ＰＳ、を通すことにより、通流率ｒ、をも
つ位相角信号となる。
Ｄ、で検出した電機子′電流信号１．と比較器ＣＰ、で
突合せられ電流偏差信号ＪＩ、を得る。この偏差信号Δ
１．は移相器ＰＳ、を通すことにより、通流率ｒ、をも
つ位相角信号となる。
この位相角信号はパルス増巾器ＰＡ１に入力され、増巾
されたオン、オフパルスを発生する。これら 、のパル
スにより、電機子チョッパＣＨ，が、その通流率ｒ、を
制御され、電機子電流■、は電機子電流指令Ｉａｐに追
従する。
されたオン、オフパルスを発生する。これら 、のパル
スにより、電機子チョッパＣＨ，が、その通流率ｒ、を
制御され、電機子電流■、は電機子電流指令Ｉａｐに追
従する。
界磁電流１！は、電機子チョッパＣＩ 、が最大通流率
γ、１．８に達するまでは、一定界磁率とすべきであり
、このために、関数発生器１゛、が設けられる。電機子
電流信号■、を入力し、これが一定値であれば出力Ｉｒ
ｐｌも一定値をとる。また、１「機子チョッパＣＨ、、
が最大通流率ｒ、、、、、ｘに達したあとは、界磁電流
Ｉｆは、電機子′電流１．を一定値に保つように弱めら
れる。このために、関数発生器ＦＷＦが設けられる。や
はり電機子１Ｌ流（ｇ号■、を入力し、この信号■６が
減少しようとすると急激に界磁電流■ｆ、を絞込むよう
に、１狂磯子電流を一定に保つための界磁電流指令Ｉ＋
ｐ２を発生する。更に、直流電動機には、弱界磁制限が
あり、これを下回る界磁′電流とすることはできない。
γ、１．８に達するまでは、一定界磁率とすべきであり
、このために、関数発生器１゛、が設けられる。電機子
電流信号■、を入力し、これが一定値であれば出力Ｉｒ
ｐｌも一定値をとる。また、１「機子チョッパＣＨ、、
が最大通流率ｒ、、、、、ｘに達したあとは、界磁電流
Ｉｆは、電機子′電流１．を一定値に保つように弱めら
れる。このために、関数発生器ＦＷＦが設けられる。や
はり電機子１Ｌ流（ｇ号■、を入力し、この信号■６が
減少しようとすると急激に界磁電流■ｆ、を絞込むよう
に、１狂磯子電流を一定に保つための界磁電流指令Ｉ＋
ｐ２を発生する。更に、直流電動機には、弱界磁制限が
あり、これを下回る界磁′電流とすることはできない。
弱界磁制限設定器ＬＭは、これに対応する界磁電流下限
信号１ｔｐ３を発生する。
信号１ｔｐ３を発生する。
これらの信号Ｉｔｐｘ−１１ｐａは、選択回路Ｃｃを通
して、界磁電流指令１ｔｐ となる。チョッパＣＨ，の
通流率ｒ１が最大通流率γａｍａｘに達すると、最大通
流率検出器ＭＤＤが出力１１１′Ｆ信号を発生するが、
それ以前は出力″′０”である。従って、γ、く１２ｍ
１１ では、インバータ■の出力が′１″で、アナログ
ゲートＡ Ｇ １を開く。このため、信号ＩｔｐｌとＩ
ｔｐｓが高位優先回路ＨＰＣに入力され、最弱界磁電流
信号工ｆＰ３＜Ｉｆｌｌｌである限り、界磁電流指令ｆ
ｔｐ”ＩｔｐＩとなる。すなわち、電機子チョッパＣＨ
，の通流率γ、が最大通流率に達するまでは、界磁電流
指令Ｉｓｐは一定値（例えば、定格の１５０％の全界磁
）となる。
して、界磁電流指令１ｔｐ となる。チョッパＣＨ，の
通流率ｒ１が最大通流率γａｍａｘに達すると、最大通
流率検出器ＭＤＤが出力１１１′Ｆ信号を発生するが、
それ以前は出力″′０”である。従って、γ、く１２ｍ
１１ では、インバータ■の出力が′１″で、アナログ
ゲートＡ Ｇ １を開く。このため、信号ＩｔｐｌとＩ
ｔｐｓが高位優先回路ＨＰＣに入力され、最弱界磁電流
信号工ｆＰ３＜Ｉｆｌｌｌである限り、界磁電流指令ｆ
ｔｐ”ＩｔｐＩとなる。すなわち、電機子チョッパＣＨ
，の通流率γ、が最大通流率に達するまでは、界磁電流
指令Ｉｓｐは一定値（例えば、定格の１５０％の全界磁
）となる。
次に、γ、≧ｒａｖａｍｔとなると、最大通流率検出器
ＭＤＤの出力が′１″となり、アナログゲートＡ Ｇ
１を閉じ、Ａ Ｇ ２を開く。従って、Ｉｔｐｚ＞Ｉ
ｆｐ３の範囲内で、界磁電流指令Ｉｔｐ＝Ｉｔｐ２とな
る。つまり、電機子電流■、を一定に抑えるように次第
に減少する界磁電流指令となる。
ＭＤＤの出力が′１″となり、アナログゲートＡ Ｇ
１を閉じ、Ａ Ｇ ２を開く。従って、Ｉｔｐｚ＞Ｉ
ｆｐ３の範囲内で、界磁電流指令Ｉｔｐ＝Ｉｔｐ２とな
る。つまり、電機子電流■、を一定に抑えるように次第
に減少する界磁電流指令となる。
このようにして得られた界磁電流指令Ｌｒｐは、比較器
Ｃｒ ｔで電流検出器ＣＤＩの出力信号Ｉｔと突合され
、移相器ＰＳｔ 、パルス増巾器Ｐ Ａ ｔを介して、
界磁チョッパＣＨｔを制御する。
Ｃｒ ｔで電流検出器ＣＤＩの出力信号Ｉｔと突合され
、移相器ＰＳｔ 、パルス増巾器Ｐ Ａ ｔを介して、
界磁チョッパＣＨｔを制御する。
以上により第２図に示す電気車のカ行特性が得られる。
さて、移相器ＰＳ、とＰ８ｔは、共通の発振器ＯＳＣか
ら、夫々分周器１” Ｄ、およびＦ Ｄ ｔを介して、
各チョッパのオン、オフ周期の基礎となる同期信号を入
力する。
ら、夫々分周器１” Ｄ、およびＦ Ｄ ｔを介して、
各チョッパのオン、オフ周期の基礎となる同期信号を入
力する。
このような関連性をもたずに、電機子チョッパＣＨ，と
界磁チョッパＣｕ ｔを異る周波数で制御した場合の具
体例を第３図によって説明する。
界磁チョッパＣｕ ｔを異る周波数で制御した場合の具
体例を第３図によって説明する。
今、電機子チョッパの周波数をｆ 、、界磁チョッパの
周波数をｆ、とすれば、周波数ｆ、、ｆ。
周波数をｆ、とすれば、周波数ｆ、、ｆ。
の他に、両者の差分周波数Ｕ、−ｆ／）の高調波成分が
生じることとなる。従って、（Ｚ−ｆ７）の高調波成分
についても誘導障害対策の配臘が必要となり、電機子チ
ョッパ周波数、界磁チョッパ周波数の選定が難しくなる
。また、電機子チョッパ周波数と界磁チョッパ周波数が
比較的近い場合には、低周波振動が生じ、フィルタＬＦ
、ＣＦの共振周波数との共振により、主回路電流の振動
が生じる。
生じることとなる。従って、（Ｚ−ｆ７）の高調波成分
についても誘導障害対策の配臘が必要となり、電機子チ
ョッパ周波数、界磁チョッパ周波数の選定が難しくなる
。また、電機子チョッパ周波数と界磁チョッパ周波数が
比較的近い場合には、低周波振動が生じ、フィルタＬＦ
、ＣＦの共振周波数との共振により、主回路電流の振動
が生じる。
フィルタコンデンサ電圧ＥＣＦは、大きい電流を制御す
る電機子チョッパＣＨ，の影響が大きく、第３図に示す
ように、電機子チョッパＣＨ，がオンしている期間’１
’３＋’Ｓ ’７に電圧が低下し、オフしている
期間ｔＯ’１＋ｔ３ ’５＋ｔ７−ｔ８に上昇する。
る電機子チョッパＣＨ，の影響が大きく、第３図に示す
ように、電機子チョッパＣＨ，がオンしている期間’１
’３＋’Ｓ ’７に電圧が低下し、オフしている
期間ｔＯ’１＋ｔ３ ’５＋ｔ７−ｔ８に上昇する。
時点ｔｏで電機子チョッパＣＨ，がオンすると、フィル
タコンデンサ電圧Ｅｃｒは上昇する。時点ｔ１で電機子
チョッパＣＨ，がオンすると、フィルタコンデンサ電圧
Ｅｃｒ は減少し、以下チョッパＣＨ，のオンオフに
よって上下する。一方、界磁チョッパＣＨｒの周波数が
電機子チョッパＣＨ，の周波数と異っているどすれば、
例えば、ｔｏで両者がオフしたとすると、次に界磁チョ
ッパＣＨｉがオンするのはｔ２となり、以下、ｔ４でオ
フ、ｔｏでオンと動作する。このように界磁チョッパＣ
Ｈｔがオンオフする時のフィルタコンデンサ電圧Ｅｃｒ
は、その時々によって異った値となる。フィルタコンデ
ンサ電圧Ｅｃｒが異った状態で界磁電流Ｉｒを一定に保
つためには、界磁チョッパＣＨｔの通流率ｒｔｆフィル
タコンデンサ電圧ＥＣＦの変化に応じて変化させる必要
がある。
タコンデンサ電圧Ｅｃｒは上昇する。時点ｔ１で電機子
チョッパＣＨ，がオンすると、フィルタコンデンサ電圧
Ｅｃｒ は減少し、以下チョッパＣＨ，のオンオフに
よって上下する。一方、界磁チョッパＣＨｒの周波数が
電機子チョッパＣＨ，の周波数と異っているどすれば、
例えば、ｔｏで両者がオフしたとすると、次に界磁チョ
ッパＣＨｉがオンするのはｔ２となり、以下、ｔ４でオ
フ、ｔｏでオンと動作する。このように界磁チョッパＣ
Ｈｔがオンオフする時のフィルタコンデンサ電圧Ｅｃｒ
は、その時々によって異った値となる。フィルタコンデ
ンサ電圧Ｅｃｒが異った状態で界磁電流Ｉｒを一定に保
つためには、界磁チョッパＣＨｔの通流率ｒｔｆフィル
タコンデンサ電圧ＥＣＦの変化に応じて変化させる必要
がある。
しかし、通流率の応答は、フィルタコンデンサ電圧変化
の時間に比べて遅れるため、界磁電流Ｉｔは通流率の応
答時間、界磁の応答時間によって定まる周期でハンチン
グを起こすことになる。
の時間に比べて遅れるため、界磁電流Ｉｔは通流率の応
答時間、界磁の応答時間によって定まる周期でハンチン
グを起こすことになる。
その結果、電機子電圧が変化し、それによって電機子電
流工、のハンチングが誘発され、制御不安定の状態とな
る。
流工、のハンチングが誘発され、制御不安定の状態とな
る。
さて、共通の発振器Ｏ８Ｃの発振周波数を２０００ Ｈ
ｚと仮定する。その出力クロックパルスＣＰを第４図（
４）に示す。今、分局器ＦＤ、から分周比１／２のパル
スを取出せば、その出カバＡ／スである電機子チョッパ
ＣＨ，用移相器ＰＳ１の同期信号ＳＰ、は、第４図面の
左方に示すように、１０００ Ｈｚの周波数となる。一
方、分周器Ｆ Ｄ ｔから分周比１／８のパルスを取出
すようにインヒピットゲー）ＩＮＩ（を設ければ、その
出力パルスである界磁チョッパＣＨを用移相器ＰＳｔの
同期信号ＳＰｔは、第４図■に示すように２５０Ｈｚの
パルス列となる。
ｚと仮定する。その出力クロックパルスＣＰを第４図（
４）に示す。今、分局器ＦＤ、から分周比１／２のパル
スを取出せば、その出カバＡ／スである電機子チョッパ
ＣＨ，用移相器ＰＳ１の同期信号ＳＰ、は、第４図面の
左方に示すように、１０００ Ｈｚの周波数となる。一
方、分周器Ｆ Ｄ ｔから分周比１／８のパルスを取出
すようにインヒピットゲー）ＩＮＩ（を設ければ、その
出力パルスである界磁チョッパＣＨを用移相器ＰＳｔの
同期信号ＳＰｔは、第４図■に示すように２５０Ｈｚの
パルス列となる。
電気車の起動時には、界磁電流指令１ｔｐ＝Ｌｐ１（例
えば定格の１５０％に一定）であり、第４図（Ｑから明
らかなように、界磁チョッパＣＨｔは通流率ｒｒが大き
く、全界磁状態ｆｆに制御されている。
えば定格の１５０％に一定）であり、第４図（Ｑから明
らかなように、界磁チョッパＣＨｔは通流率ｒｒが大き
く、全界磁状態ｆｆに制御されている。
このとき、電機子チョッパＣＨ，は、電機子電流１．＝
１．、（一定）になるようにその通流率が制御される。
１．、（一定）になるようにその通流率が制御される。
電気車の速度が低く、電機千人の電圧が低い領域では、
通流率ン゛、は小さく、速度の上昇とともにγ８は増大
する。従って、電機子チョッパＣＩＩ 、のオンオフ状
態は第４図（Ｑに示すように、速度の上昇に伴って変化
する。
通流率ン゛、は小さく、速度の上昇とともにγ８は増大
する。従って、電機子チョッパＣＩＩ 、のオンオフ状
態は第４図（Ｑに示すように、速度の上昇に伴って変化
する。
電気車の速度が、第２図のｖｌに達すると、電機子チョ
ッパＣＨ，の通流率ｒ、は最大通流率ｒ・・・・に達す
る。これを最大通流率検出器ＭＤＤで検出し、前述した
ように、界磁電流指令ＩｆＰをＩ ｔ ｐ ” Ｉ ｔ
１１２に切換えるとともに、分局器ＦＤ。
ッパＣＨ，の通流率ｒ、は最大通流率ｒ・・・・に達す
る。これを最大通流率検出器ＭＤＤで検出し、前述した
ように、界磁電流指令ＩｆＰをＩ ｔ ｐ ” Ｉ ｔ
１１２に切換えるとともに、分局器ＦＤ。
から分周比１／８のパルスを取出すように切換える。す
なわち、最大通流率検出器ＭＤＤの出力により、インヒ
ビットゲー）ＩＮＨを禁止し、アンドゲートＡ、 Ｎ
Ｄを開く。これにより、第２図の速度ｖ１に達したあと
は、移相器Ｐ Ｓ ａの同期信号ＳＰ、は第４図（Ｂ）
の右方に示すように、２５０ Ｈ７゜となり、電機子チ
ョッパＣ１，は２５０Ｈｚでオンオフ制御されることと
なる。このとき、電機子電流一定制御系は変らず、オン
オフ周期が長くなった分だけ最大通流率が増大しうるの
で、その分だけ、第４図０に示すように通流率は多少大
きくなる。
なわち、最大通流率検出器ＭＤＤの出力により、インヒ
ビットゲー）ＩＮＨを禁止し、アンドゲートＡ、 Ｎ
Ｄを開く。これにより、第２図の速度ｖ１に達したあと
は、移相器Ｐ Ｓ ａの同期信号ＳＰ、は第４図（Ｂ）
の右方に示すように、２５０ Ｈ７゜となり、電機子チ
ョッパＣ１，は２５０Ｈｚでオンオフ制御されることと
なる。このとき、電機子電流一定制御系は変らず、オン
オフ周期が長くなった分だけ最大通流率が増大しうるの
で、その分だけ、第４図０に示すように通流率は多少大
きくなる。
一方、界磁チョッパＣｕ ｔは、第１図の間数発生器Ｆ
ｗｒの特性によって、電機子電流Ｉ、を一定値に保つよ
うに、その通流率ｒｔは減少をはじめる。この制御領域
は第２図のｗｆでおシ、界磁チョッパＣＩＬｔは第４図
（ト）の右方に示すようにオンオフ制御される。
ｗｒの特性によって、電機子電流Ｉ、を一定値に保つよ
うに、その通流率ｒｔは減少をはじめる。この制御領域
は第２図のｗｆでおシ、界磁チョッパＣＩＬｔは第４図
（ト）の右方に示すようにオンオフ制御される。
電気車の速度が更に上昇し、第２図の速度ｖ２に達する
と、関数発生器ＦＷＦの出力信号Ｉ。２は、弱界磁リミ
ッタＬＭの出力信号工１，３を下回ろうとする。しかし
、高位優先回路１（１） Ｃの作用によシ、界磁電流指
令１ｔｐは、Ｉｔｐ−２１ｔｐｓに制限され、以後は、
界磁電流Ｉｔは例えば定格の４０％に固定されることに
なる。既に電機子チョッパＣＨ１も最大通流率であシ、
この状態での電動機の特性（第２図のｍｃ２ ）に沿っ
て電気車は自然加速の状態となり、加速に伴い電機子電
流１、は減少する。そして、電気車の走行に必要なカ行
トルクと電動機トルクが一致した点、例えば第２図のａ
点でバランスし、速度ｖ３に落着くのである。
と、関数発生器ＦＷＦの出力信号Ｉ。２は、弱界磁リミ
ッタＬＭの出力信号工１，３を下回ろうとする。しかし
、高位優先回路１（１） Ｃの作用によシ、界磁電流指
令１ｔｐは、Ｉｔｐ−２１ｔｐｓに制限され、以後は、
界磁電流Ｉｔは例えば定格の４０％に固定されることに
なる。既に電機子チョッパＣＨ１も最大通流率であシ、
この状態での電動機の特性（第２図のｍｃ２ ）に沿っ
て電気車は自然加速の状態となり、加速に伴い電機子電
流１、は減少する。そして、電気車の走行に必要なカ行
トルクと電動機トルクが一致した点、例えば第２図のａ
点でバランスし、速度ｖ３に落着くのである。
この制御の結果、第４図（Ｃ） 、！：（ト）から明ら
かなように、電機子チョッパＣＨ１と界磁チョッパＣｕ
ｔ 。
かなように、電機子チョッパＣＨ１と界磁チョッパＣｕ
ｔ 。
は、全界磁領域ｆｆおよび弱界磁領域ｗｆに亘って同期
がとられており、第３図で説明したような制御の不安定
を招く惧れはなく１．ビート周波数成分が発生する惧れ
もない。
がとられており、第３図で説明したような制御の不安定
を招く惧れはなく１．ビート周波数成分が発生する惧れ
もない。
なお、両チョッパのオンオフ周期が同期している限シ、
互いに位、相差をもった状態で同期するようにしてもよ
い。第４図■および０）は、電機子チョッパＣＨ，の同
（Ｂ）および０図に対し、相対的に界磁チョッパＣＨ，
が位相差をもった形で同期している状態を示している。
互いに位、相差をもった状態で同期するようにしてもよ
い。第４図■および０）は、電機子チョッパＣＨ，の同
（Ｂ）および０図に対し、相対的に界磁チョッパＣＨ，
が位相差をもった形で同期している状態を示している。
これは、分局器ＦＤ。
あるいは１１″Ｄｔの僅かな接続変更などで実現できる
ことは自明である。この場合にも、前述同様の効果を発
揮できる外、弱界磁領域ｗｆにおいて、電機子電流■、
と界磁電流Ｉ＋の和（１，＋Ｉｔ）すなわち架線電流に
含まれるチョッピングリップル率を減少できる効果があ
る。
ことは自明である。この場合にも、前述同様の効果を発
揮できる外、弱界磁領域ｗｆにおいて、電機子電流■、
と界磁電流Ｉ＋の和（１，＋Ｉｔ）すなわち架線電流に
含まれるチョッピングリップル率を減少できる効果があ
る。
本実施例によれば、電機子チョッパＣＩ 、の通流率ｒ
、が最小値から最大値の間に制御され、電機子電流■、
の脈動が比較的大きい領域（γ、＝０．５付近が最大）
では、そのチョッピング周波数を高くとることができ、
主平滑リアクトルの容量の軽減ないしは省略を図ること
ができる。また、電機子チョッパＣＨ，の通流率ｒ、が
、最大通流率に近い弱界磁領域ｗｆでは、電機子電流工
、の脈動は元来比較的小さいので、チョッピング周波数
を比較的低くして、そのスイッチング損失を小さく抑え
ることができる。
、が最小値から最大値の間に制御され、電機子電流■、
の脈動が比較的大きい領域（γ、＝０．５付近が最大）
では、そのチョッピング周波数を高くとることができ、
主平滑リアクトルの容量の軽減ないしは省略を図ること
ができる。また、電機子チョッパＣＨ，の通流率ｒ、が
、最大通流率に近い弱界磁領域ｗｆでは、電機子電流工
、の脈動は元来比較的小さいので、チョッピング周波数
を比較的低くして、そのスイッチング損失を小さく抑え
ることができる。
また、両チョッパのチョッピング周期を定める基礎とな
るパルス列を共通の発振器Ｏ８Ｃから得ることにより、
両チョッパのチョッピング周期を常に同期させることが
でき、制御の安定性を図り、ビート周波数の発生を防止
することができる。
るパルス列を共通の発振器Ｏ８Ｃから得ることにより、
両チョッパのチョッピング周期を常に同期させることが
でき、制御の安定性を図り、ビート周波数の発生を防止
することができる。
本発明によれば、電機子チョッパのチョッピング周波数
を界磁チョッパのそれより高くするモードを備えること
により、界磁チョッパの最適のチョッピング周波数の下
で、屯電流電流の脈動を抑制することができる。
を界磁チョッパのそれより高くするモードを備えること
により、界磁チョッパの最適のチョッピング周波数の下
で、屯電流電流の脈動を抑制することができる。
第１図は本発明による電気車制御方式の一実施例を示す
主回路ど制御回路図、第２図はその制御態様の一例説明
図、第３図はチョッパ周波数に差がある場合の動作説明
図、第４図は本発明の実施例の動作説明図である。 Ａ・・・電機子、ＣＨ，・・・電機子チョッパ、Ｆ・・
・分巻痒磁、Ｃ）（ｆ・・・界磁チョッパ、ＰＳ、、Ｐ
ａｔ・・・移相器、ＭＤＤ・・・最大通流率検出器、Ｆ
Ｉ） 、。 Ｆ Ｄ ｔ・・・分周器、Ｏ２０・・・発振器、Ｆ、、
ＦＷＦ・・・関数発生器、ＬＭ・・・弱界磁リミッタ、
ＣＣ・・・選択回路。 第 １ 図 第３０ 第 ４−図 （ｅ） Ｃ７−４５
主回路ど制御回路図、第２図はその制御態様の一例説明
図、第３図はチョッパ周波数に差がある場合の動作説明
図、第４図は本発明の実施例の動作説明図である。 Ａ・・・電機子、ＣＨ，・・・電機子チョッパ、Ｆ・・
・分巻痒磁、Ｃ）（ｆ・・・界磁チョッパ、ＰＳ、、Ｐ
ａｔ・・・移相器、ＭＤＤ・・・最大通流率検出器、Ｆ
Ｉ） 、。 Ｆ Ｄ ｔ・・・分周器、Ｏ２０・・・発振器、Ｆ、、
ＦＷＦ・・・関数発生器、ＬＭ・・・弱界磁リミッタ、
ＣＣ・・・選択回路。 第 １ 図 第３０ 第 ４−図 （ｅ） Ｃ７−４５
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、主電動機として直流電動機を用い、その電機子電流
を主として制御する電機子チョッパと、その界磁電流を
主として制御する界磁チョッパとを備えた電気車におい
て、上記電機子チョッパを上記界磁チョッパよりも高い
チョッピング周波数で制御するモードを備えることを特
徴とする電気車制御方式。 ２、電機子チョッパを、予定の通流率領域°において他
の領域よりも高いチョッピング周波数で制御することを
特徴とする第１項記載の電気車制御方式。 ３、界磁チョッパのチョッピング周波数を一定値に固定
したことを特徴とする第１項記載の電気車制御方式。 ４、電機子チョッパを、予定の通流率以下の領域におい
て、その他の制御領域よシも高いチョッピング周波数で
制御することを特徴とする第１項記載の電気車制御方式
。 ５、電機子チョッパを界磁チョッパと同一のチョッピン
グ周波数で制御するモードを備えることを特徴とする第
１項記載の電気車制御方式。 ６、主電動機として直流電動機を用い、その電機子電流
を主として制御する電機子チョッパと、その界磁電流を
主として制御する界磁チョッパとを備えた電気車におい
て、上記電機子チョッパを上記界磁チョッパよりも高い
チョッピング周波数で制御するモードを備えるととＩも
に、両チョッパのチョッピング周期を同期させたことを
特徴とする電気車制御方式。 ７、上記両チョッパのチョッピング周期を定めるだめの
基礎となるパルス列を共通の発振手段から得るようにし
た第６項記載の電気車制御方式。 ８、上記発振手段の出力を分周子Ｐを介して界磁チョッ
パ制御手段へ人力する第７項記載の電気車制御方式。 ９、上記発振手段の出力を分周手段を介して電機子チョ
ッパ制御手段へ人力するとともに、上記分周手段の分周
比を切換える手段を備えた第７項記載の電気車制御方式
。 １０、上記両チョッパのチョッピング周期を所定の位相
だけずら１７て同期させたことを特徴とする第６項記載
の電気車制御方式。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57170839A JPS5963902A (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | 電気車制御方式 |
| CA000437803A CA1205888A (en) | 1982-10-01 | 1983-09-28 | Electric car control system |
| US06/536,876 US4528487A (en) | 1982-10-01 | 1983-09-29 | Electric car control system |
| ZA837292A ZA837292B (en) | 1982-10-01 | 1983-09-29 | Electric car control system |
| KR1019830004650A KR900007734B1 (ko) | 1982-10-01 | 1983-09-30 | 전기차제어방식 |
| DE8383109811T DE3363421D1 (en) | 1982-10-01 | 1983-09-30 | Electric car control system |
| EP83109811A EP0105497B1 (en) | 1982-10-01 | 1983-09-30 | Electric car control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57170839A JPS5963902A (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | 電気車制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5963902A true JPS5963902A (ja) | 1984-04-11 |
Family
ID=15912282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57170839A Pending JPS5963902A (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | 電気車制御方式 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4528487A (ja) |
| EP (1) | EP0105497B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5963902A (ja) |
| KR (1) | KR900007734B1 (ja) |
| CA (1) | CA1205888A (ja) |
| DE (1) | DE3363421D1 (ja) |
| ZA (1) | ZA837292B (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2580442B1 (fr) * | 1985-04-16 | 1988-07-29 | Champavier Louis | Dispositif de regulation d'un moteur electrique a courant continu et applications a un mesureur d'effort et a un dispositif d'exercice physique |
| JPS62196002A (ja) * | 1986-02-21 | 1987-08-29 | Hitachi Ltd | チヨツパ制御方式 |
| US9654032B2 (en) | 2011-04-28 | 2017-05-16 | Sevcon Limited | Electric motor and motor controller |
| GB2490360B (en) * | 2011-04-28 | 2013-04-10 | Sevcon Ltd | DC series motor control |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5869406A (ja) * | 1981-10-21 | 1983-04-25 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機制御装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1010155A (en) * | 1963-03-26 | 1965-11-17 | Lansing Bagnall Ltd | Improvements in or relating to electric motors for example for driving industrial trucks |
| US3378746A (en) * | 1964-11-20 | 1968-04-16 | Gen Electric | Motor control for controlling both armatures and field circuits |
| US3458790A (en) * | 1966-08-31 | 1969-07-29 | Web Press Eng Inc | Regenerative direct current motor control having field and armature control |
| JPS5220210A (en) * | 1975-08-08 | 1977-02-16 | Hitachi Ltd | Control means for d-c motor |
| US4347467A (en) * | 1977-12-08 | 1982-08-31 | Lucas Industries Limited | Control circuit for a D.C. motor |
| US4233549A (en) * | 1978-12-08 | 1980-11-11 | Baxter Travenol Laboratories, Inc. | Speed and torque control for fractional horsepower motors |
| US4247807A (en) * | 1979-02-05 | 1981-01-27 | General Electric Company | Method and apparatus for operating DC motors at high efficiency |
| US4322667A (en) * | 1979-08-17 | 1982-03-30 | Shunjiro Ohba | DC Machine control circuit |
-
1982
- 1982-10-01 JP JP57170839A patent/JPS5963902A/ja active Pending
-
1983
- 1983-09-28 CA CA000437803A patent/CA1205888A/en not_active Expired
- 1983-09-29 US US06/536,876 patent/US4528487A/en not_active Expired - Fee Related
- 1983-09-29 ZA ZA837292A patent/ZA837292B/xx unknown
- 1983-09-30 EP EP83109811A patent/EP0105497B1/en not_active Expired
- 1983-09-30 DE DE8383109811T patent/DE3363421D1/de not_active Expired
- 1983-09-30 KR KR1019830004650A patent/KR900007734B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5869406A (ja) * | 1981-10-21 | 1983-04-25 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR840006466A (ko) | 1984-11-30 |
| EP0105497A1 (en) | 1984-04-18 |
| CA1205888A (en) | 1986-06-10 |
| ZA837292B (en) | 1984-06-27 |
| EP0105497B1 (en) | 1986-05-07 |
| US4528487A (en) | 1985-07-09 |
| DE3363421D1 (en) | 1986-06-12 |
| KR900007734B1 (ko) | 1990-10-19 |
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