JPS62254691A - 電動機の駆動装置 - Google Patents

電動機の駆動装置

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JPS62254691A
JPS62254691A JP61095607A JP9560786A JPS62254691A JP S62254691 A JPS62254691 A JP S62254691A JP 61095607 A JP61095607 A JP 61095607A JP 9560786 A JP9560786 A JP 9560786A JP S62254691 A JPS62254691 A JP S62254691A
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filter capacitor
phase
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Masahiko Nakamoto
中元 正彦
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Mitsubishi Electric Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば交流架線により給電される電気車に搭載
された三相誘導電動機の駆動装置に関するものである。
〔従来技術〕
従来のこの程の駆動装置は例えば日本鉄道サイバネティ
クス協議会主催「第22回 鉄道におけるサイバネティ
クス利用 国内シンポジウム 論文集」第226〜23
0頁所載の論文「パルス幅変@ (PWM)コンバータ
を用いた高効率交流電気車両システムの試作試験」に記
されており、第2図はこの装置を略示している。
第2図において図示しない交流電源に連なる架線20に
摺接するパンタグラフ等の集電装置1は変圧器2の1次
巻線に接続されており、その2次巻線は交流電流変換装
置3に接続されており、その出力側に所要の電圧の直流
電力が取り出せるようにしである。交流−直流変換装置
3の出力側にはりアクドル131 とコンデンサ132
とを直列接続してなる直列共振フィルタ装置13がその
陽極と陰極との間に接続され、またこれと並列にフィル
タコンデンサ4及び抵抗5と電圧センサ6との直列回路
が接続されている。直列共振フィルタ装置13は前記交
流電源の周波数の2倍の周波数を共振周波数とし、交流
−直流変換装置3の出力電圧に含まれる高周波成分のう
ち、前記共振周波数の成分を除去する。またフィルタコ
ンデンサ4は 出力電圧を平滑化する。電圧センサ6は
その抵抗と抵抗5との直列回路にて分圧された電圧から
交流−直流変換袋W3の出力を検出する。
交流−直流変換装置3の出力電圧は上述の如き回路を経
て、可変電圧可変周波数型の3相インバータ7に与えら
れ、インバータの3相出力を3相誘導電動機11に与え
て、これを回転させる。その他8.9.10はインバー
タ7の3相出力電流を検出する変流器、12は誘導電動
器11の回転速度を検出する速度センサである。
さて、電車のカ行時においては、集電袋Wlによって架
線20から得られた交流電圧が変圧器2゜交流−直流変
換装置3により直流電圧となり、この直流電圧は直列共
振フィルタ装置13及びフィルタコンデンサ4にて平滑
化されてインバータ7に与えられる。インバータ7は誘
導電動機11の実効電流及び誘導電動機空隙磁束が所定
の値となるようにそのスイッチング制御が行われ、三相
交流電圧を誘導電動機11に給電する。
一方、回生制動時には、誘導電動機11にて発電された
三相交流電力がインバータ7により、直流電力に変換さ
れ、フィルタコンデンサ4によって平滑化された後、交
流−直流変換装置3により再び交流電力に変換され、変
圧器2.集電装置1を介して架線20に返電される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
交流−直流変換装置3の直流出力は交流電源の周波数の
2倍の周波数の高調波成分を含んでいる。
フィルタコンデンサ4の端子電圧RFCを直流成分Ed
と上記高調波電圧成分とに分離して示すと下記(1)式
のようになる。
EFC= EdT+ Ea  −cos(4ft ft
)   ・”(11但し、Eaは高調波成分の波高値 fは交流電源周波数 tは時間 また、誘導電動tillの線間電圧の基本波成分ENは
下記(2)式にて表される。
EM −(/6/K)−EFC X&2sin  (2πfinv  −t)・・・(2
1 但し、f invはインバータ周波数 さて、3相の誘導電動[11は、その1次抵抗及び1次
・2次漏れインダクタンスを無視すると、そのl相当た
りの等価回路を第3図のように表すことができる。即ち
誘導電動機11の1相には相電圧EM/v’3が印加さ
れ、これが値R2の2次抵抗16及び機械出力17の直
列回路と、値Mの相互インダクタンス15との並列回路
に加える。
機械出力I7は(1−s) ・R2/ s  (但しS
はすべり)として表される。
この相電圧は(11,(21式より EM/1/了−2/rc (Ed +Ea −cos 
(4rtf5) )xsin(2πr 1nv−t) 
 ・・・(3)一方、誘導電動機11の電流IMは第3
図の等価回路により、下記(4)式で表される。
IN −2/ n ・Ed  ((−1/a+inv 
−M)Xcos(a+inv  −t)+(s/R2・
5in(ωinv  −t))+Ea/π((−1/ 
(a+inv +a+)、M)Xcos(ωinv+ω
) t + (S/R2°5in(ωinv+ω)t)
+Ea/g ((−1/(a+1nv−ω) M)X 
cos (ωtnv−ω)t+ (s/R2・5in(
ω1nv−ω)【)但し、ω1nv−2πf inv ω−4πf 〔発明が解決しようとする問題点〕 この式(4)によれば、f inv =2fである場合
に右辺第3項が無限大となり、電動機電流IMが無限大
となるが、実際には誘導電動機の1次抵抗により式(4
)の第3項が制限されるから、電動機電流!iはf i
nvと2fとの差の周波数にて振動する、所謂ビート現
象が現れることになる。この電動機電流!Hの振動はト
ルクムラを惹起し、またその駆動制御を不安定にすると
いう問題点があった。
これを解決する手段として、直列フィルタ装置13とフ
ィルタコンデンサとの間にフィルタリアクトルを介装し
てビート現象を抑制することも考えられるが装置が大き
く、車輌への搭載に問題がある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
のであり、交流−直流変換装置によって整流された直流
電圧に含まれる交流電圧を減衰させ、電動機電流の振動
を抑制して、安定制御ができる誘導電動機の駆動装置の
提供を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明の誘導電動機の駆動装置においては、直流電圧
中の、交流電源電圧の周波数の2倍の周波数の高調波成
分を検出する装置と、この高調波成分を打ち消すべく誘
導電動機のすべり周波数を制御するインバータの点弧制
御回路とを具備している。
〔作用〕
点弧制御回路が高調波成分を打ち消すようにインバータ
の点弧制御を行うので、フィルタコンデンサの端子電圧
EFC中の交流成分Eaが減少し、その結果電動機電流
のビート現象が抑制され、これに伴い電動機が安定駆動
されることになる。
〔実施例〕
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的
に2説明する。
第1図は本発明に係る誘導電動機の駆動装置を示す略示
回路図である0図示しない交流電源に連なる架線20に
摺接するパンタグラフ等の集電装置lは変圧器2の1次
巻線に接続されており、その2次巻線は交流−直流変換
装置3に接続されており、その出力側に所要電圧の電流
が取り出せるようにしである。
交流−直流変換装置3の出力側にはりアクドル131と
コンデンサ132とを直列接続してなる直列共振フィル
タ装置13がその陽極と陰極の間に接続されている。ま
たこの直列共振フィルタ装置と並列に、フィルタコンデ
ンサ4及び抵抗5と電圧センサ6との直列回路が接続さ
れている。直列共振フィルタ装置13は、前記交流電源
の周波数の2倍の周波数を共振周波数とし、交流−直流
変換装置3の出力電圧に含まれる高調波成分のうち、前
記共振周波数の成分を除去する。またフィルタコンデン
サ4は出力電圧を平滑化する。電圧センサ6はその抵抗
と抵抗5との直列回路にて分圧された電圧から交流−直
流変換装置3の出力電圧又はフィルタコンデンサ4の端
子電圧RFCを検出するものである。
交流−直流変換装置3の出力電圧は上述の如き回路を経
て、可変電圧可変周波数型の3相インバータ7に与えら
れ、インバータ7の3相出力を3相誘導電動機11に与
え、これを回転させる。その他8.9.10はインバー
タ7の3相出力電流を検出する変流器、12は誘導電動
[11の回転速度を検出する速度センサである。
電圧センサ6にて検出されたフィルタコンデンサ6の端
子電圧RFCはこの電圧センサ6と共に高調波成分検出
P530を構成するバンドパスフィルタ16に与えられ
る。このバンドパスフィルタ16は交流電源の周波数の
2倍の周波数の高調波成分を抽出するものであり、これ
によって抽出された電圧信号は移相器17.ゲイン調整
器18.^/D(アナログ/ディジタル)変換器19.
加算器21.22及び点弧パルス発生器23からなる点
弧制御回路40の前記移相!117へ与えられる。
移相器17は入力信号の位相を移動させるものであり、
具体的には前記高調波成分に対して電気角90°進みの
電流がインバータ7に流入するように調整される。移相
器17出力はゲイン調整器18A!入力される。ゲイン
調整器18はそのゲインが前ml高調波成分の近傍で大
、他の周波数帯域で0又は微小となる増幅器であり、そ
の出力はA10変換器19に与えられてディジクル信号
に変換されて加算器21に与えられる。
加算″121は、それ自体公知の電動機電流制御回路(
図示せず)にて作成されたすべり周波数信号fsが与え
られており、両人力の和が加算器22に与えられ、ここ
で、速度センサ12にて検出される誘導電動ll111
の回転速度に応じて定まる電動機周波数信号f「との和
(回生時には差)が算出され、その和(又は差)がイン
バータ7の周波数信号f invとして点弧パルス発生
器23へ与えられる。点弧パルス発生器23はこの入力
信号f invに応じた位相のパルス信号を発生し、こ
れをインバータ7を構成するサイリスタのゲートに与え
る。
以上の如き本発明装置においては、電源電圧の2倍の周
波数の高調波成分が電圧センサ6及びバンドパスフィル
タ16からなる高調波成分検出′a30にて検出され、
ゲイン調整器18の働きにより、高調波成分に応じた値
が加算器21にてすべり周波数rsに加算され、この加
算値は加算器22にてカ行時においては電動機周波数f
rが加算され、また回生時には電動機周波数frが減算
され、この加算又は減算にて得られたインバータ周波数
信号f invが点弧パルス発生器23へ与えられて、
それに応じた転流制御が行われる結果、フィルタコンデ
ンサ端子電圧EFC中の前記高調波成分又はこれに近い
周波数帯域の成分が抑制されることになる。即ち移相器
17を前述の如く調整することにより、インバータ周波
数信号f invは、インバータ7に流れ込む電流がフ
ィルタコンデンサ4の端子電圧RFCの交流成分に対し
て電気角90゛進みの電流となる如き態様で周期的に変
化する信号となり、それによって所期の電流がインバー
タ7に流れ込む結果、端子電圧EFCが平滑化されるの
である。
なお、本発明は電車に搭載した電動機以外の電動機にも
適用できる。
(効果〕 以上のように本発明による場合はフィルタコンデンサ4
の端子電圧RFCが平滑化される結果、f 1nv−2
4の条件で駆動が行われた場合にも電動機電流のビート
現象が発生せず、安定性の高い駆動制御か行える。また
装置全体が小型に構成でき、電気車への搭載に通してい
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の略示回路図、第2図は従来の駆動
装置の略示回路図、第3図は3相誘導電動機の1単位当
たりの等価回路図である。 3・・・交流−直流変換装置 4・・・フィルタコンデ
ンサ 7・・・インバータ 11・・・3相誘導電動機
30・・・高調波成分検出器 40・・・点弧制御回路
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 弁理士  大 岩  増 雄 外2名3−・交
流−![流費換裟雪 4 フィルタコンデンサ7・・イ
ンノず一夕      11・3tP印秀祷1■嘱峨3
o−・高調波成分検出器 40.侶柳膳6路纂 1  

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、交流単相電力を直流電力に変換する交流−直流変換
    装置と、交流−直流変換装置の出力端子間に接続されて
    いるフィルタコンデンサと、該フィルタコンデンサを経
    た直流電力を3相交流電力に変換して3相誘導電動機に
    供給する可変電圧可変周波数型インバータとを備えた電
    動機の駆動装置において、前記フィルタコンデンサの端
    子電圧に含まれる、前記交流単相電力の周波数の2倍の
    周波数の高調波成分を検出する高調波成分検出器と、該
    高調波成分を打ち消すべく、前記3相誘導電動機のすべ
    り周波数を制御するインバータの点弧制御回路とを具備
    することを特徴とする電動機の駆動装置。
JP61095607A 1986-04-24 1986-04-24 電動機の駆動装置 Granted JPS62254691A (ja)

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JPH0531400B2 JPH0531400B2 (ja) 1993-05-12

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