JPS5999905A - 電気車の制御方法 - 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】 〔技術分野の説明〕 本発明は、可変電圧可変周波数インバータで駆動される
誘導電動機を有する電気車に関し、路線の勾配において
故障車を健全車で押」−げ運転する場合の雷、慎重の制
御方法に関する。

〔従来技術の説明〕

可変電圧ｉｒ変変波波数インバータ以１、ＶＶＶＦ’イ
ンバータという）で駆動される誘導電動機を有する車両
では、その走行路線に急な勾醐があろｔ１％合、次のよ
うな異常運転モードが生じろことがある。それは満車の
故障車を満車の健全車で押上げる性能が必要とされるこ
とである。この場合、勾配起動トルクＴ及び電動機電流
■、は、通常の満車走行特性の数１０％上屑した特性と
なる。電動機電流Ｔ１．Ｌが増加すると、インバータを
ゲートターンオフサイリスタ（以下、（ｉＴＯサイリス
タという）で構成する場合、ＧＴＯサイリスタのスイッ
チング能力及び冷却能力の向上が要求される。しかし、
Ｇ’Ｉ’Ｏサイリスタには、スイッチング能力に１！Ｉ
Ｎ界があるので、ＧＴＯサイリスタを並列接続すること
（二なり、冷却能力の向上の必要性とあわせて、装置全
体の大形化（二つながる。このように、異常運転のため
に、装置を大形化することは、経済性、省エネルギーの
点で好ましくない。

〔発明の目的〕

本発明は、誘導電動機駆動のためのｖｖｖＦインバータ
制御による市、慎重（−おいて、電動機電流を通常十行
１１ｊｉよりに脣−させることなく路線勾配の押し」二
げ特性を満鼠させる′１１を慎重の制御方法を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

Ｖ　Ｖ’　Ｖ　ｉＦインバータで駆動される誘専電動１
幾を有する電気車が勾配を有する路線にて起動する際に
、ｊ；１常の起Ｑｉｉｌ加速時より高トルク特性が要求
される場合、電動［幾電流の最大清が、山常の起動加速
時とほぼ同一とな；Ｓように′准動磯に印加される電圧
と周波数との比を一定制御して通常の（１ｄ動加速時よ
ＩＪ高トルクとしすべり周１皮数が小さくなるようにす
る。

〔発明の実施例〕

本発明を同市に示す一実施例を参照して説明する、。

第１図において、架線′混圧はパンダグラフ２０゜［７
や断器２１．フィルタリアクトル２２を介してインバー
タ２３及びフィルター了ンデンサ２４に印加される３、
インバータ２３に対しては、誘導↑ｄ電動機　５　＋　
２６が接続される。フィルタコンデンサ２４に対しては
、−フィルタコン−Ｙ′ンサ＝、　ｒｒ；検知″、Ｍこ
２７が並列接続される。また、誘導フイ仙即＋）　５．
２　Ｌ）のそ　′れぞれの回転数を検知するためにパル
スジ、エイ、し・−タ２８１２９が設（す１１１１、さ
ら（−電車力に隻電流を検出才ろために′ポ保ｊ機電流
］・ｈ山型３０，３１．３２が設（すられる。インパー
ク２３のスイッチング丼；了・とじては、（）ＴＯサイ
リスクが用いらり、５゜りＳ２図において、パルスジエ
：ｉ、レーク２８．２９のそれぞれの出力（１−１号ｐ
ｏ１．　ｐａ２は、回転Ｌ”、：ｌ　ｉｗ敦演３ 算回路争→でカウントさハ５．１・ＩＩ　：Ｉ’ｍ’周
波数？＋ｃが求められろ。応萄即装置（図示せ１′）の
出力信号Ｖ＋、によＩ）、電流パターン演算回路３４で
電流パターンＩｃが演算されろ。この場合、荷重がｙｌ
ｉ：　くなると、李 電流パターンＴｃは大きくなる。電流パターンＩｃ八阜
すべり周波数発生回路３５に入力さり１．る。

増幅器３６は電流バターソ丁ｃと検出された電動機電流
ＩＭどの偏差分を増幅して補止すべり周波数Ｆｓ、を出
力をする。

この補正すべり周波数Ｆ８１と後述する故桑すべり周波
数発生回路３５の基準すべりＮｌ波ぢＨＦ５ｏとを加算
してすべり周波数Ｆ８とし、さらにこのすべり周波数Ｐ
ｓと回転周波数ＰＲとを加算［ッて出力周波数Ｆが決ま
る。

１１η常のＶＶｖＦインバータは、電動機電流を極力正
弦波に近づけるために、出力電圧を正弦波近似変調制御
する。このため（：変調パルスモード演算回路３７が設
けられ、出力周波数Ｆに応じて変調パルスモードＮを設
定する。

故障車を健全屯で勾配のある走行路線を押上げる際の勾
配押上げ指令Ｔ−ＴＡＣが基やすべり周波数発生回路３
５及び変調率演算回路３８に入力される。

啼嗜考礫櫃−算」叫藷４畳目−・−六切待律ｉ斤変調率
演算回路３８は第３図に示され、インバータ出力電圧Ｖ
の大入さを決めるものであり、■とＦの比■／Ｆが決め
られ出力周波数ＦとフィルタコンデンサＵの電圧Ｅｃに
より変調率Ａ、Ｌが出力される。変調率ＡＩ、は、通常
加速時は定数に、をスイッチ３９により選択した一ヒ、
次の式にて得られる（ブロック４０）。

なお、ａ、ｂは定数である。

さらに、勾配押−ヒげ指令Ｔ−ＴＡＣが変調率１＠　莫
回路３８に入力されると、定数に２を選択したーＩ−１
次の式にて変調率ＡＬが得られろ（ブロック４０）。

Ａ、Ｌ　＝　Ｋ２・□−拳・・・・　（２）Ｔ’ｉ　ｃ 通常加速時は（１）式で決まる出力電圧と出力周波数の
比Ｖ／Ｆ特性に相当する電流−すべり周波数パターン４
１が基準すべり周波数発生回路３５の詳細を示す第４図
においてスイッチ４２の切換えで選択される。勾配押−
，ｈげ指令Ｔ−ＩＡＣが入力されると、（２）式で決ま
るＶ／ｌｉ’特性に相当する電流−すべり周波数パター
ン４３が選択される。

ゲートロジック回路４４（第２図）は出力周波数Ｆ、変
調率ＡＬ及び変調パルスモードＮによりインバータ２３
へのゲート信号を発生し、インバータ２３の各素子に対
しゲート信号Ｑ、〜Ｇ６を出力する。

第５図に、電動機電流一定の場合のトルクＴとすべり周
波数Ｆ８の関係を示す。ここで、トルクＴ及び電動機電
流ＴＭは、出力電圧Ｖ、すべり周波数Ｆｓ、出力周波数
Ｆにより、次式で表わせる。

’Ｉ”＝に、・（Ｖ／Ｆ）２・Ｆｓ　＝　ｋ２・ＴＭ２
／ＦＳ・・＠（３）ＴＭ＝　ｋｃ（Ｖ／Ｔｉ’）　・Ｆ
ｓ　　　　　　　・す（４）なお、ｌ（１！　ｌ（２ｒ
　ｋ　３は定数である。

従って、ＩＭが一定になるように、Ｖ／Ｆを大きくしＦ
ｓを小さくすれば、トルクＴの上昇を図れる。図中には
電動機′７Ｉｆ１流ｉＭ＝　ＴＭＯにおいて、（１）式
で決ま７　るＶ／Ｆ’　（点（９ａ　）及び（２）式で
決まるＶ／Ｆ’　（点線ｂ）時のトルクＴとすべり周波
数Ｆｓを示す。

以ににより本発明に基づく起動時の加速特性を第６図に
示す。第６図において、（１）は速度−トルク特性、叩
は速度−出力電圧特性、（曲は速度−電動機′■流時特
性　Ｉｖ）は速度−すべり周波数特性であり、・Ｃは満
車状態、ｄは勾配押」−げ状態の特性、ｅは上り勾配時
の走行抵抗を示す。

通常車行時は、速Ｉｆ　Ｂまで定トルク領域で荷重に無
関係にＶ／Ｆの比を一定制御としている。勾配押し一ヒ
げ運転時には、（２）式により速度ＡまでＶ／Ｆ一定制
御する。この場合、電動機ＩＦｔ流ＩＭは通常の加速時
と同等の電流値、Ｔｕｏとｔ「る。すべり周波数Ｆｓ、
は、」！η常常連速時すべ１）周波数Ｆｓ、を用いると
Ｆ’ｓ２”　（ｋ　Ｈ／　ｋ　２　）”　’Ｆｓ、で表
わされろ。

〔発明の効果〕

本発明によれば、勾配押し−にげ時のＷ常運転モードに
対しても、通常加速時にＩＬべて、電動接電制御方法を
得ることができろ、。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気車の七回路構成図、第２図は本発明（二よ
る制御装置のブロック図、第３図は第２図に示す変調率
演算回路のブロック図、第４図は第２図に示す基準すべ
り周波数発生回路のブロック図、第５図はトルク−すべ
り周波数特性図、第６図は起動時の加速特性図である。 ２３・・・インバータ　　　　　　２４・・・ブイ・ル
タコンデンサ２５　、２６・・・誘導電動機 ２７・・・フィルタコンデンサ電圧検知器２８　、２９
・・・パルスジェネレータ３０．３１．３２・・・電動
機型がｆ検出器３３・・・回転周波数演娘回路 ３４・・・雷１流パターン演算回銘 ３５・・・基準すべり周波数発生回路　　３６・・増幅
器３７・・・ゆ調パルスモード演痺回路 ３８・・・■調率演算回路 ４４・・・ゲートロジック回路 （７３１７）代理人　弁理士　則　近　憲　佑（＋１、
か１名） （９） 第１図 第２図　　４４ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 を 直流電力を交流電力に７換する可変電圧可変用〃ぐ数イ
   ンバータに、Ｌり誘導電動間をｊｆ＜動する電気車にお
   いて、勾配を有する走行路線にて起動する際に、前が誘
   導電動機（′、印加される■ｒ圧と周波数の比を一定と
   して通常の起動加速時より高トルクにしすべり周波数を
   小さくして前記誘導電動機の電Ｍｆを通常の記仙加ｘ１
   時とほぼ同一にする電気車の制御方法。