JPS623642B2 - - Google Patents

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JPS623642B2
JPS623642B2 JP56114959A JP11495981A JPS623642B2 JP S623642 B2 JPS623642 B2 JP S623642B2 JP 56114959 A JP56114959 A JP 56114959A JP 11495981 A JP11495981 A JP 11495981A JP S623642 B2 JPS623642 B2 JP S623642B2
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JP
Japan
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frequency
inverter
speed
induction motor
inv
Prior art date
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JP56114959A
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JPS5815404A (ja
Inventor
Yoshiji Jinbo
Takashi Tsuboi
Shigetoshi Okamatsu
Tokunosuke Tanamachi
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • 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
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2009Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
    • 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
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
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    • 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
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
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    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は誘導電動機式電気車の制御方式に係
り、特に勾配での起動に好適な制御方式に関す
る。
電気鉄道分野における経営効率向上の一環とし
て、従来から電車には、性能向上、省エネルギー
化、保守簡易化などの要求がある。今日これらの
要求に沿うものとして、チヨツパ制御方式による
直流直巻電動機駆動電車(チヨツパ車)が全盛期
を迎えている。しかし、この方式でも直流直巻電
動機の整流子の点検、カーボンブラシの交換等の
保守上の問題のほか、力行ブレーキ転換用のPB
転換器、前進後進切換用の前後進切換器等の機械
的切換スイツチ類を用い構造も複雑であるといつ
た難点がある。これらを解決する手段として古く
から整流子やブラシのない誘導電動機で電車を駆
動するという考え方があつた。近年サイリスタの
大容量化、サイリスタ応用技術等パワーエレクト
ロニクスの進歩により、可変電圧可変周波数イン
バータ制御による誘導電動機制御方式が開発さ
れ、電気車両の理想の形といわれる電動機のブラ
シレス化と回路の大幅な無接点化が可能となつ
た。
次に誘導電動機の制御方式について述べる。電
気車用主電動機に要求される特性は、起動時に大
きなトルクを発生し、速度制御が容易で、かつ、
広い速度域で効率よく使えることが必要である。
誘導電動機は本質的に電源周波数と極数とで決ま
る同期速度を中心に回転する定速度特性を持つて
いる。そこで周波数を変え、速度を連続的に制御
することが必要となる。またトルクは固定子が空
隙につくる磁束と回転子に流れる電流によつて発
生するため、磁束および回転子に流れる電流を制
御してトルク制御をを行う必要がある。誘導電動
機を車両の駆動用として用いる場合には、トルク
一定制御の要求から、すべり周波数を一定に保
ち、かつ電流を一定に制御する方式が一般的的に
行なわれている。誘導電動機ではすべり周波数を
一定にしておいて、電源の出力周波数を上昇させ
ると、等価インピーダンスが増大するため、電流
を一定に制御するためには、周波数に比例して電
圧も上昇させる必要ある。
第1図に誘導電動機の特性曲線を示す曲線は周
波数に対するトルクT、電流Iを示している。
可変電圧・可変周波数の電力変換器の一例として
インバータが用いられ、このインバータ周波数
INVは誘導電動機の同期周波数であり、=INV
ではトルクT、電流Iとも0となる。誘導電動機
は、インバータ周波数INVより、すべり周波数
Sだけ低い周波数IMで回転する。その時の出
力トルクはTIMであり、誘導電動機電流はIIM
ある。誘導電動機が速度をあげるとインバータ周
波数INV一定ではだんだんすべり周波数Sが小
さくなり、出力トルクTIMが小さくなり一定トル
クが得られなくなつてしまう。そのため、インバ
ータ周波数INVは、誘導電動機の速度周波数I
に一定のすべり周波数Sを加えた周波数となる
ように制御される。
しかしインバータ周波数を高めると、誘導電動
機の等価インピーダンスが増大するため、前述の
如く、インバータ周波数INVに比例して誘導電
動機にかかる電圧即ちインバータ出力電圧VINV
を上昇させるようインバータを制御する。この方
式には種々の方式が考えられているが、電気車用
としては、出力電圧のパルス巾を変調させて誘導
電動機にかかる平均電圧を制御するパルス巾変調
(PWM)インバータ方式を用いるのが一般的であ
る。
第2図にインバータ周波数INVとインバータ
出力電圧VINVの関係を示す。インバータ周波数
INVとインバータ出力電圧VINVは、常に比例す
ることが望ましいが、第2図のA部においては、
インバータ周波数を小さくすると、インバータ出
力電流の基本波分をとりだすためのバンドパスフ
イルタの応答遅れによる制御応答性の問題、およ
びインバータの出力電圧、電流を測定するための
ACPTやACCTの容量増大の問題がある。そのた
めインバータ周波数の最小値Oは1〜5Hz程度
に選定され、インバータ出力電圧VINVが増加し
誘導電動機がある程度回転した後、インバータ周
波数INVは第2図に示すように徐々にインバー
タ出力電圧に比例して増加する。尚インバータ出
力電圧は、電車線電圧あるいは運転手のノツチ指
令によつて決まる値VINV MAXを最大とし、第2
図B部に示すように以後インバータ周波数に無関
係に一定となる。
今仮に、起動周波数Oを3Hz、すべり周波数
Sを2Hzとすると、電気車が走行を始め誘導電
動機の速度周波数IMが0〜1Hzの間はインバー
タの出力周波数INVは、INVO=3Hzで動
作し、その後、電気車の速度が高くなるとともに
インバータの出力周波数も増加する。しかし、勾
配での起動時、もし電気車が後退している状態で
起動しようとする場合、誘導電動機の速度周波数
が数Hz出力されるため、インバータの出力周波数
は起動周波数Oより大きな周波数となる。電気
車の後退速度を2Km/hとすると、その時の速度
周波数は、車輪径・歯車比によつて異なるがおよ
そ速度の1.5倍〜2倍となるため、3Hz〜4Hzと
なる。速度周波数を3Hzとすれば、インバータの
出力周波数INVは、INVIMO=3Hz+
2Hz=5Hzとなる。誘導電動機の速度を検知する
速度センサは速度の絶対値を検知し、その方向は
検知できないため、インバータの出力周波数は増
加してしまう。しかも実際には誘導電動機は逆転
しているため、真のすべり周波数は5Hz+3Hz=
8Hzとなる。電気車では一定トルクが出力される
ことが望まれるが、そのためにインバータの出力
電流を一定とする制御が行れている。インバータ
の出力電流IIMを一定とした場合、すべり周波数
とトルクの関係は一例をあげると第3図の如くな
る。すなわち正規のすべり周波数2Hzでのトルク
を100%とすると、8Hzでは約30%に低下するこ
とを第3図は示している。この事は勾配で電気車
が後退しつつある状態で起動しようとすると、勾
配の角度によつては、勾配による後退加速度と勾
配をのぼる加速度の大小が入れかわり、起動でき
なくなることを意味している。第4図に速度周波
IMとインバータ周波数INVの関係を示す。
電気車が後退して速度がマイナスになつても速度
周波数IMにすべり周波数が加えられインバータ
周波数は後退速度とともに増加してしまう。
第5図に従来の制御方式の制御ブロツク図を示
す。速度周波数IMにすべり周波数Sが加えら
れ起動周波数Oと高位優先回路1で比較されイ
ンバータ周波数INVが制御される。
本発明は従来の制御方式の欠点を改善するため
になされたものであり、勾配での起動が確実に行
れる誘導電動機式電気車制御方式を提供すること
にある。
本発明の特徴とするところは、電気車が後退し
ている場合には、誘導電動機へ供給される電力変
換器の出力周波数を一定とし、誘導電動機の出力
トルクの低下をおさえるようにし勾配での起動を
確実に行えるようにしたものである。
第6図に本発明の制御方式における速度に対す
るインバータ周波数INVと速度周波数IMの関
係を示す。電気車が前進するときは従来の制御方
式と同様に、速度周波数IMにすべり周波数S
を加えインバータ周波数INVとしているが、勾
配で、電気車が前進しようとしているにもかかわ
らず後退してしまつた時は、インバータ周波数
INV起動時の周波数(起動周波数)Oに固定す
る。そうすることにより、従来のように後退時の
実質のすべり周波数SRはあまり大きくならない
のでトルクもあまり小さくならず勾配での起動が
可能となる。しかし後退速度がさらに大きくなる
と従来の制御方式と同様勾配で起動できなくなる
ことがあるが、一般の電気車の場合、後退検知装
置が動作し後退速度がある定められた値を越える
と自動的にブレーキがかかるため問題ない。後退
検知のついてない電気車の場合は、インバータを
180゜位相変換して動作させ電気的にブレーキを
かけることも有効である。
第7図は本発明の実施例を示すブロツク図であ
る。従来例とは、速度周波数IMにすべり周波数
Sが加えられた後に後退検知からの指令によつ
て動作するリレー接点が設けられており、後退を
検知したら、速度周波数がインバータ周波数に影
響を与えないようにしたところが異なる。本実施
例によれば、後退検知が働いている間はインバー
タは起動周波数Oで動作し、第6図のような特
性が得られる。
従来例、実施例ともインバータ運転できる最小
の周波数が比較的大きく起動時は速度周波数が大
きくなるまで、一定の起動周波数Oで動作する
例で示したが、第8図はインバータ運転できる最
小の周波数が起動周波数Oより小さい場合を示
す、電気車が後退した場合は、第9図のブロツク
図に示されるように、速度周波数IMが一定のす
べり周波数Sより引かれ、その値がインバータ
運転できる最小の周波数INV MINより大きい場
合は、インバータ周波数INVSIMで運転
される。この例では後退検知によつて速度周波数
IMを加える回路から引く回路に切換えている。
そうすることによつて、速度に対するインバータ
周波数INVは第8図の如くなり、後退速度があ
る程度大きくなつてからインバータは一定周波数
で運転されることとなる。
本発明によれば、勾配で起動するとき、電気車
が後退している状態であつても確実に起動するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は誘導電動機の特性図、第2図はPWM
インバータの出力周波数と出力電圧の関係を示す
特性図、第3図は誘導電動機のすべり周波数とト
ルクの関係を表す特性図を示す。第4図、第5図
は従来例の速度と周波数の関係を示す特性図と制
御ブロツク図である。第6図と第7図は本発明の
一実施例の特性図と制御ブロツク図、第8図と第
9図は他の実施例の特性図と制御ブロツク図であ
る。 IM……速度周波数、S……すべり周波数、
INV……インバータ周波数、O……起動周波
数、INV MIN……最小インバータ周波数、1…
…高位優先回路、2……後退検知、3……切換リ
レー。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 誘導電動機、可変電圧可変周波数電力変換
    器、該電力変換器の出力周波数パターン発生器お
    よび電気車が後退したことを検知する後退検知装
    置を有する誘導電動機式電気車において、前記後
    退検知の動作に応動して上記出力周波数パターン
    の周波数を固定することを特徴とする誘導電動機
    式電気車制御方式。
JP56114959A 1981-07-21 1981-07-21 誘導電動機式電気車制御方式 Granted JPS5815404A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56114959A JPS5815404A (ja) 1981-07-21 1981-07-21 誘導電動機式電気車制御方式

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56114959A JPS5815404A (ja) 1981-07-21 1981-07-21 誘導電動機式電気車制御方式

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5815404A JPS5815404A (ja) 1983-01-28
JPS623642B2 true JPS623642B2 (ja) 1987-01-26

Family

ID=14650871

Family Applications (1)

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JP56114959A Granted JPS5815404A (ja) 1981-07-21 1981-07-21 誘導電動機式電気車制御方式

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6077611A (ja) * 1983-10-05 1985-05-02 Toshiba Corp 電気車制御装置
JPS6220020U (ja) * 1985-07-19 1987-02-06
JPH0736642B2 (ja) * 1986-03-19 1995-04-19 日産自動車株式会社 車両駆動用交流モータの制御装置
JPH07110695B2 (ja) * 1988-08-30 1995-11-29 東京エレクトロン株式会社 基板の搬送装置および搬送方法

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JPS5815404A (ja) 1983-01-28

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