JPS6077607A - 誘導電動機の制御方法 - Google Patents

誘導電動機の制御方法

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JPS6077607A
JPS6077607A JP58186223A JP18622383A JPS6077607A JP S6077607 A JPS6077607 A JP S6077607A JP 58186223 A JP58186223 A JP 58186223A JP 18622383 A JP18622383 A JP 18622383A JP S6077607 A JPS6077607 A JP S6077607A
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JP
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constant
voltage
output
inverter
induction motor
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JP58186223A
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English (en)
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Hironobu Hamada
濱田 博信
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/14Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines using DC generators and AC motors
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (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】 [発明の技術分野] 本発明は可変電圧可変周波数(以下、VVVFと称する
)制御インバータ駆動ディーゼル電気機関車に使用され
る誘導電動機の制御方法に関する[発明の技術的背景と
その問題点] 第1図は、従来のV V V 、F制御インバ:り駆動
ディーゼル電気機関車(以下、単にインバータDELと
称する)の主回路構成例を示したものである。図におい
て、まずディーゼルエンジン1の回転数および励磁11
!2の励磁電流を一定に保つことにより、ディーゼルエ
ンジン1に直結された交流主発電機3にて一定の交流電
圧を出力し、コンバータ回路4を介してこの交流電圧を
整流し、さらにフィルタリアクトル5とフィルタコンデ
ンサ6から成る10回路にて直流定電圧電源を形成する
そして、この直流定電圧電源の電圧はインバータ回路7
の入力電圧としてインバータ側へ供給される。インバー
タ回路7としては、GTO等の電力変換用半導体素子か
ら成るパルス幅変調方式(以下、PWMと称する)電圧
形インバータが用いられ、インバータ入力一定電圧をP
WM制御して誘導’Qljl18に可変周波数の電圧、
電流を印加制御することによりインバータDELを駆動
するよう第2図は、上述した従来の制御方法により得ら
れるインバータDELの車両性能曲線を示すものである
。図示の如く、インバータDELは必要起動けん引力で
ある速度まで加速され(第2図Δの範囲)、その後定出
力制御により高速域まで加速される(第2図Bの範囲)
しかし乍ら、誘導型動態8は第3図に示すようにトルク
特性にピーク値(以下、これを停動トルクと称する)が
あり、電圧一定で周波数(すなわち速度)を変化させた
場合には、 停動トルク−(1#)2 ここで、f:周波数(Hz ) なる関係で、停動トルクが急減する特性を有している。
そのため、上述した従来の定出力制御方法では、第4図
に示すようにある高速点A以上になると停動トルクが必
要DELけん引力特性を下まわるため、第4図■に示す
ような定すべり制御領域を設けて、第4図中の図示斜線
分だけ高速特性を下げざるを得す、高速での必要DEL
けん引力特性を確保することができない。そこでもし、
従来の制御方法のままで必要DELけん引力特性を確保
しようとすれば、第4図の破線で示すような停動トルク
の大きい誘導電動機8を新たに設計する必要があるが、
このようにすると誘導電動機8の外形寸法および重量が
増加し、インバータDEL台車への犠装寸法上の制約が
生じその実現が非常に困難であるという問題がある。
[発明の目的] 本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、その目的は従来のインバ〜りDELの電気品を極
力使用し、かつ誘導電動様は従来と同一品を使用しつつ
、低中速域はもちろんのこと高速域での定出力l・ルク
特性にも優れたDEL特性を得ることが可能なインバー
タDEL用誘導電動機の制御方法を提供することにある
[発明の概要] 上記目的を達成するために本発明では、前述した従来の
交流主発電機の出力電圧一定制御に代えて、ディーゼル
エンジン回転数および前記主発電機の励磁電流の少なく
とも一方を制御して、主光N機の出力(kW)を一定に
保ちながら出力電圧を可変制御し、この可変電圧をイン
バータ(PWM電圧形インバータ)の入力電圧として供
給することにより、低中速域は無論のこと高速域でも定
出力トルク特性を実現するようにしたことを特徴とする
[発明の実施例コ 以下、本発明を図面に示す一実施例について詳細に説明
する。
まず第5図は、本発明を適用するインバータDELの主
回路構成例を示すものであり、基本的には第1図に示し
た従来のインバータDELの主回路構成と同様である。
すなわち、第5図が第1図と異なる点は、交流主発電v
A3の出カ一定制御を目的として、ディーゼルエンジン
1ヘノツチ指令を与えるノツチ指令回路9と、励磁1!
2の励磁電流を制御する励磁電流調整回路1o、とを新
たに追加している点である。ここで、これらの追加回路
は直流電動機駆動DE’Lでは従来から用いられており
、インバータDELに対しても同一品を流用することで
実現することが可能である。
次に、本発明の制御方法について述べる。すなわち、第
6図に示す交流主光N41出力特性(直流電圧に換算後
の特性)において、前述した従来のインバータDEL制
御方法では、ディーゼルエンジン1の回転数および励磁
機2の励磁電流を一定に保って図示a点に固定し、一定
の土兄1811出力電圧を得ていたが、本発明の制御方
法では第6図における従来のa点から、交流主発電機3
の出力(kW)を一定に保ちつつb点まで変化させるよ
うに、ディーゼルエンジン1のノツチ指令回路9および
励磁機2の励磁電流調整回路10の少なくとも一方を制
御して、交流主発電機3から可変電圧を発生させるもの
である。
なお、第6図の交流主発電機出力特性において、各実線
はディーゼルエンジン1の回転数をパラメータにした場
合の出カ一定特性を示しており、同一出力特性カーブ上
では励磁機2の励tti電流を変化させることにより、
交流主発電機3の負荷電流および出力電圧を(負荷電流
)×(出力電圧)−一定、すなわち一定出力となるよう
な条件を満足するように自由に選定することができるこ
とを意味している。
第7図は、本発明によるインバータDEL特性の制御パ
ターンの一例を示すものである。まず誘導電動418の
基本特性は、実使用領域においては(1)〜(3)式で
与えられる。
Tocφ・I ・・・(1) 1− (V/f ) −、+S ・f2)φ”V# ・
・・(3) ここで、T:けん引力(kg()、 φ:ギャップ磁束(Wb )、 ■=誘導機電流(A)、 ■:誘導機電圧(V)、 f:電源周波数(H2)、 fS:すべり周波数(Hz )。
従って、第7図の領域ト]は、それぞれ1.V。
fSを(1)〜(3式を満足するように制御することに
より得られる。なお、この場合の1.V、isの具体的
な制御方法を第1表に示す。このような各1、V、fs
の制御パターンは、マイコン制御等により容易に実現で
きる。
第1表 上述したようなIIJI11方法とすることにより、第
8図に示すような誘導電動I!18のトルク特性制御と
なる。すなわち、V/f一定制御領域が従来方法(第8
因の破線で示す)に比べて拡張されるので(第8図のC
→C′)、これに伴なって同一停動トルクの位置も第8
図のD−+D′へと高速側へ移行する。電圧が最大とな
ってからの定出力領域では、前述した如くトルクはく周
波数)2に反比例して低下していくが、同一停動トルク
の位置D′が従来の場合のDよりも高速側にあるので、
従来方法よりも高速まで定出力制御によるトルク特性を
確保することができる。なお、第8図における電動機電
圧最終値EおよびFは、第6図の交流主発電機3出力特
性のa点およびb点にそれぞれ対応している(Eおよび
aは従来方法、Fおよびbは本発明による制御方法をそ
れぞれ示す)。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例
えば第9図および第2表に示す如く、中速域(I)の電
圧■をf丁に比例して変化させるような制御方法として
も同様のインバータDEL特性を得ることができるもの
である。
第2表 また第10図および第3表に示すように、V/f一定制
御領域を第9図の例よりも拡張し、その後VOcFT制
御領域(領域U−2ンを設定するような制御方法として
も高速まで定出力制御を行ない、上記実施例と同様のト
ルク特性を得ることができる。
第3表 さらに上記実施例での主回路構成においては、メンテナ
ンスフリーを考慮して主発電機に交流形(ブラシレス)
を用いてコンバータによるAC/DC変換を行なってい
るが、これは直流形の主光N櫟を用いてコンバータを削
除した構成とするようにしても良い。
[発明の効果] 以上説明したように本発明の誘導電動機の制御方法によ
れば、以下のような種々の効果を期待できるものである
<a >従来と同一電気品、特に同一誘導電動機を使用
しつつ、高速域でのトルク特性を高く確保する(車両性
能のアップ)ことができる。換言すれば、本発明の制卸
方法で得られるのと同一トルク特性を従来の制御方法で
実現しようとすると、誘導電動機の外形寸法および重量
を増加させる必要がある(必要1−ルク特性にもよるが
、重量で約10%増程度が考えられる)が、本発明では
その必要がない。
(b)従来の主回路電気品を流用することができる。す
なわち、ハード関係で追加するのは基本的には、制御パ
ターン記憶および制御指令のためのマイコン制御部のみ
である。
(C)交流主発電機出力電圧をある制御パターンに沿っ
て可変にすることにより、]コンバータは単に交流から
直流への変換のみとしてインバータ入力電圧可変とする
制御を行なうので、コンバータ部での電圧間!i m 
$I 111回路が不要であり、システムの小形化を図
ることができる。
(d )主発電機は定出力領域を有効的に活用するよう
に制御されるので、ディーゼルエンジンはオーバーロー
ドとならず、全体として協調のとれたDELシステムを
実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のインバータDELの主回路構成図、第2
図はインバータDELの車両性能曲線を示す図、第3図
は誘導主電動nの停動l−ルク特性を示す図、第4図は
従来のインバータDEL制御方法を説明するための図、
第5図は本発明の一実施例を示す回路図、第6図は交流
主発電瀕出力特性を示す図、第7図は本発明によるイン
バータDEL特性の制御パターンの一例を示す図、第8
図は本発明による誘導電動別制御特性を説明するための
図、第9図および第10図は本発明の他の実施例を示す
特性図である。 1・・・ディーゼルエンジン、2・・・励!i機、3・
・・交流主発電機、4・・・コンバータ回路、5・・・
フィルタリアクトル、6・・・フィルタコンデンサ、7
・・・インバータ回路、8・・・誘導電動機、9・・・
ノツチ指令回路、10・・・励磁電流調整回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 / 図 5 12図 OXノりし (八つ寓/9【) → 第7図 第85g 肩鹿1c()lx) 第9図 第1θ図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 主発電機をディーゼルエンジンにより駆動し、この主発
    電機にて発生した電圧をインバータ回路によりパルス幅
    変調制御して得られる可変周波数の電圧に変換して誘導
    電動機へ供給することによりディーゼル電気機関車を駆
    動する方法において、前記ディーセルエンジンの回転数
    および前記主発電機の励磁電流の少なくとも一方を制御
    して、前記主発電機の出力を一定に保ちつつ出力電圧を
    可変してインバータ回路へ供給することを特徴とする誘
    導電動機の制御方法。
JP58186223A 1983-10-05 1983-10-05 誘導電動機の制御方法 Pending JPS6077607A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5368116A (en) * 1991-10-08 1994-11-29 Fuji Electric Co., Ltd. Method of controlling electric vehicle driven by an internal combustion engine
US5428274A (en) * 1991-11-22 1995-06-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Drive control apparatus of series hybrid vehicle

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