JPS63136902A - インバータを介して誘導機器を制御する装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はトルク設定点の指定を伴ったインバータを介す
る誘導機器を制御する装置に関するものであり、直流電
圧接続ワイヤ上で直接動作される鉄迩串両（ｒａｉｌ　
ｖｅｈｉｃｌｅ）または地方交通車両（ｌｏｃａｌ　ｔ
ｒａｒｆｌｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ　）において好ましく用
いられる。

［従来の技術］ インバータを経て給電される誘導別器を制御覆るための
このような装置は西ドイツ公開特許公報３．４３８，５
０４ｊ３から知られている。この文献において、ステー
タフラックス成分の振幅はフラックス制御ループの実際
値として用いられ、フランクス調面器はインバータのス
イッチング状態の直接指示によって、予め決められたス
テータフラックス設定点の関数としてインバータ出力電
圧システムの位相関係および周波数を調節する。この基
準変数は、例えばトルク制御システムから得られる。加
えて、機器のトルクを形成し、トルク制御ループの実際
値としてそれを利用することが行われ、トルクコントロ
ーラの配列は、中間パルシングによって、予め決められ
た１〜シルク定点の関数としてインバータ出力電圧シス
テムの掻幅と周波数を調節する。

この既知のインバータが直流電圧接続ワイヤ上で直接動
作される鉄道車両を駆動するために用いられるとき、ト
ラッククリアを信号するため用いられる信号システムに
関して問題が生じる。これらの信号システムにおいて、
多くの鉄道会社がまた、はぼ数］−１ｚから１５０Ｈ２
までの低周波信号電流によって、例えば、可聴周波数レ
ンジは別として、５０Ｈ２，７５Ｈｚ、　１００　Ｈ２
，１３２Ｈ２によって操作する。この装置において、例
えば、１００　＠　ｚ　（信号電流）のサービス信号は
変圧器を経て直流回路部分の一端に供給され、受信ｔｉ
置が後続している変圧器によって他端で再びピックアッ
プされる。受信装置は検出されたサービス信号が周波数
、振幅、および位相関係に関する公差の予め決められた
範囲中か否かをチェックする。もし少なくとも１組の車
両車輪がその部分に位置されるなら、サービス信号は受
信装置がトラックが占有されていることを認めるために
非常に減衰される。

一方でメツセージプレゼントを占められたトラックがキ
ャンセルされることができるので、サービス信号の信号
周波数の範囲中の接続ワイヤおよびレール（帰路導体）
中の電流成分はそれ故あるレベル（一般に２．３百ミリ
アンペア）を超えてはならない。その結果は信号の認め
られていない変化であり得る。。

適切な方法なしに、低周波数範囲における車両によるシ
ステム上の反応を避けることは困難であり、サービス信
号に危険がある。サービス信号の範囲中の可能な妨害電
流を減少するための方法は受動あるいは能動特性であり
得る。考えられる受動フィルタは接続ワイヤ網に関連し
て８重量と所望されない共振の欠点を有するＬＣフィル
タである。入力付勢装置に関連して、能動減衰装置、例
えば、４象限入力付勢装飲を経て機関車シリーズＥ　１
２０における１００Ｈｚ反制御システムが知られている
（例えば、Ｅ　Ｉｅｃｔｒｉｓｃｈｉ　　Ｂ　ａｈｎｅ
ｎ　８１（１９８３）　、第７巻、２１６−２２６頁参
照）。

［発明の解決すべき問題点］ 本発明はそれ故、サービス信号の周波数範囲中の低周波
妨害電流が入力変換器なしに車両中の許容される値へ抑
制されることを許容するように最初に示したタイプの、
すなわちインバータが直流電圧接続ワイヤ上で己接操作
されるとぎ、インバータを経て給電される誘導機器を制
御するため°の装置を特定づることを目的とするもので
ある。

［問題点解決のための手段および作用］本発明によれば
、この目的はインバータの入力へ供給される直流電流ま
たは接続ワイヤ電流が抑制されるべぎ妨害周波数をフィ
ルタするためのバンドパスフィルタへ供給され、コ・ン
トローラを経てトルク設定点に反対位相で加えられるト
ルク設定点の指定を伴ったインバータを介する誘導機器
を制御する装置によって達成される。

本発明によって達成される利点は、特に、牽引（ｔｒａ
ｃｔｉｏｎ）モータ制御システム中の付加的装置によっ
て明確にされる方法で変調されたトルク設定点が偶然の
妨害電流を妨げる接続ワイヤ電流中の交流電流成分を生
じるという事実から成る。発生する妨害電流は入力付勢
装Ｍ（例えば、４象限付勢装置）を介する能動妨害抑制
を有する車両から知られるような低い無害値へと減少さ
れ得る。

本発明の有利な実施態様は特許請求の範囲第２項に記載
されている。

［実施例］ 以下の本文で、本発明を図面に示された鋳型的な実施例
によって説明する。

第１図は直流電圧接続ワイヤ上で操作される制ａｉｍを
伴うインバータを示す。インバータ１（好ましくはＧＴ
Ｏインバータ）の正の端子はりアクタ２および電流ピッ
クアップ装置３を経て直流電圧接続ワイヤ４（＝直流電
圧、源の正の端子）へ接続される。インバータ１の負の
端子はレール５（−直流電圧源の負の端子）へ接続され
る。キャパシタ６はインバータ１の端子間に接続されて
いてる。電圧ピックアップ装置７はインバータ１の入力
端子間の直流電圧ｔＪｄをピックアップするために設け
られる。直流電圧接続ワイヤ４とレ−ル５の間の接続ワ
イヤ電圧はＬＩＦによって示される。電流ピックアップ
８ｆａ３によって決定された接続ワイヤ電流はｉＦによ
って示され、インバータ１へ流れる直流電流はｉｄによ
って示される。

インバータ１の３相電圧出力は、モータ電流ｉＲとｉ３
とｉＴを決定するため電流ピックアップ装置９と１０と
１１、およびリアクタ１２と１３と１４を経て各々鉄道
または地方交通車両の牽引モータとして誘導機器１５（
非同期機器）に接続される。

中心制ｍ＋装置１６（制御システムを含む）がインバー
タ１を制御するために設けられている。この装置はモー
タ電流ｉＲ，ｉ３．ｉＴ、直流電圧Ｕｄ、接続ワイヤ電
流＋Ｆ、および変調トルク設定点Ｍ′の値をその入力で
受信し、その出力からインバータを駆動するための出力
スイッチング命令Ｓを出力する。

予め決められｌ；トルク設定点ＭＳＯＩ＋を変調するた
め、電流ピックアップ装置３によって決定された接続ワ
イヤ電流ｉＦは１つ以上の並列接続されたバンドパスフ
ィルタ１７・・・１８へ供給され、個々のバンドパスフ
ィルタは各々の場合接続ワイヤ電流中で抑制されるべぎ
妨害電流の異なる妨害周波数ｆｓｔｏｒ１・・・ｔ’５
ｔｏｒｎに同調される。各バンドパスフィルタ１７・・
・１８の出力化りは各々反対位相で別々のコントローラ
１９・・・２０によって共通の合計点２１へ供給される
。この合計点２１で、トルク設定点Ｍは正符号で与えら
れている。合計点２１はＭ′と反対位相のコントローラ
出力信号を加算することによって変調されたトルク設定
点Ｍを形成し、変調された値を制御装置１６へ供給する
。

この方法で変調されたトルク設定点は原因妨害重流と反
対作用をする（能動抑制）接続ワイヤ電流中の交流電流
成分を生じる。

低周波妨害電流の発生メカニズムにおいて、根本的な区
別がシステム内部とシステム外部の妨害電流の間でなさ
れなければならない。システム内部スペクトルラインは
、例えば、西ドイツ公開特許公報３，４３８．５０４１
に従う装置において、特に、非正弦波電流のため入力電
流において牽引モータの基本波の６倍の存在に起因づる
成分を含む。例えば４２１−１２／６−７Ｈ２の基本サ
イン波によって、これは４２Ｈ２の強いスペクトルの接
続ワイヤ電流を生じる。第２図および第３図は、例えば
西ドイツと公開特許公報３，４３８．５０４号に従った
装置を用いるとき、それが起こるようなこのことのため
の安定状態モータ電流スペクトルと安定状態直流電流ス
ペクトルを示す。

第２図は妨害電流の周波数ｆ（妨害周波数）の関数とし
てモータ電流ｉＲのＲＭＳ値を示す。これは、例えば、
周波数ｆ−７Ｈｚを有する別の妨害電流ｉＲ１を生じる
。値ｉＲ２を有する他の妨害電流は各々周波数ｆ−３５
および４９ＨＺで得られる。

第３図は妨害電流の周波数ｆ（妨害周波数）の関数とし
て直流電流のＲＭＳｌａを示す。各々の場合において、
ｉｄの高調波の序数がまた記される。

明瞭な妨害電流ｉｄ１は周波数ｆ＝４２Ｈｚ（ν＝６）
で発見される。その他の妨害電流ｉｄ２とｉｄ３とｉｄ
４は周波数ｆ　−３４ＨＺ　（１／−１２）とｆ＝１２
６　Ｈｚ　（シー１８＞とｆ−１８８Ｈ２（ν＝２４）
で得られる。

システム内部妨害電流はまた、例えば、制御欠点（振幅
および／またはタイミングエラー）による３相システム
中に不均衡を含む。これらは、例えば、基本周波数の電
流成分を導く。

考えられるシステム外部妨害電流は、特に、ボギー牽引
鉄道モータシステムにおける牽引側の機械的振動である
。これらは低周波数レンジ（約１０）−Ｉ　Ｚ　）にお
ける２接続ワイヤ電流の振幅変調へ尋く。

システム外部妨害電流はまた電力発生設備や、他の車両
からまたは接続ワイヤ網中の共振から生じる接続ワイヤ
網からの成分を含む。

両方の場合に本発明に従った装置によって処理される。

これに関連して、第４図および第５図は、西ドイツ公開
特許公報３，４３８．５０４号に従う装置を用いるとき
、基本周波数レンジへと下がる加速度のピーク保持スペ
クトルを示す。

第４図は、本発明に従った装置を用いることなく、すな
わち（誘導機器ｆ１＝０・・・２５ＨＺの周波数によっ
て起動中ピーク保持で記録される）妨害電流抑制を用い
ることなく周波数ｆ（妨害周波数）の関数として直流電
流ｉＦのＲＭＳ値を示ず。ｆ＝５０１１Ｚの周波数（妨
害周波数）で、例えば、妨害電流ｉＦ１が得られる。

第５図は周波数ｆ（妨害周波数）の関数として直流電流
ｉＦのＲＭＳ値を示し、記述された装置に従った５０１
−１ｚ抑制システムが用いられる（バンドパスフィルタ
１７＝　５０ｔ−Ｉ　Ｚのｆｓｔｏｒｌ）、周波数ｆ＝
５０）−１ｚ（妨害周波数）で、妨害電流が得られ、そ
の値ｉＦ２はｉＦｌと比較すると減少されている。妨害
周波数の範囲で１８ｄＢ／オクターブの傾斜を有するバ
ンドパスフィルタの周波数特性が見られる。

減衰はこの場合おおよそ６ｄＢに設定される。

これは、物理的理由（６角形に似ているフラックス空ｔ
Ｚυベクトルのパスライン）のため任意に減衰されるこ
とのできない西ドイツ公開特許公報３゜４３８．５０４
号に従う装置におけるモーター電流の強い６番目の高調
波の減衰にほぼ一致する。

もしこのフラックス空間ベクトルの６角形のパスライン
が円形パスラインによって取って代られるなら、妨害電
流は入力付勢装置を経て能動妨害抑制を有する車両か°
ら知られているように達成され得る。

もし伝送特質ｉＦ／Ｍが適切な周波数特性を示すなら、
記述されたこの装置は機能するのみである。この本質的
な必要条件は西ドイツ公開特許公報３，４３８．５０４
号に従った装置によって実施される牽引モータ制御シス
テム中に含まれる。

もう１つのｍ要な必要条件は、明白なシステム内部成分
が、例えば、基本周波数または基本周波数の６倍でのよ
うな信号周波数範囲においてｉＦスペクトル中に存在し
ていないという事実から成る。これは、特に、正弦波モ
ータ電流が６で割られた妨害周波数まで要求されること
を意味する。

第２図および第３図は台形の層圧指定、即ちフラックス
空間ベクトルの６角形の変化を伴うモータ電流と直流電
流を示す。これはシー６、１２．１８のオーダーの明白
なｉｄ雷電流生じる。これらのスペクトルミｄ成分は低
周波数レンジ中の円形フラックス空間ベクトルによって
は発生せず、従ってサイン波電流が西ドイツ公開特許公
？１１３，４３８゜５０１’３に従った装置に付加的に
備えられた。

【図面の簡単な説明】

第１図は直流電圧接続ワイヤ上で操作される、制ａｌ１
５＆置を備えたインバータを示す。 第２図は典型的な安定状態モータ電流スペクトルを示す
。 第３図は典型的な安定状態直流電流スペクトルを示す。 第４図は妨害電流抑制を伴わない接続ワイヤ電流の典型
的なピークを有するスペクトルを示す。 第５図は妨害電流抑制を伴う接続ワイヤ電流の典型的な
ピークを有するスペクトルを示す。 １・・・インバータ、２・・・反応器、３・・・電流ピ
ックアップ装置、４・・・直流電圧接続ワイヤ、５・・
・レール、６・・・キャパシタ、７・・・電圧ピックア
ップ装置、９、１０．１１・・・電流ピックアップ装置
、１２．１３．１４・・・反応器、１５・・・誘導機器
、１６・・・中心制りＩＩ装置、１７゜１８・・・バン
ドパスフィルタ、１９．２０・・・コントローラ、２１
・・・合計点。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）インバータの入力へ供給される直流電流または接
   続ワイヤ電流が抑制されるべき妨害周波数をフィルタす
   るためのバンドパスフィルタへ供給され、コントローラ
   を経てトルク設定点に反対位相で加えられることを特徴
   とするトルク設定点の指定を伴ったインバータを介する
   誘導機器を制御する装置。
2. （２）それぞれコントローラが後続する複数のバンドパ
   スフィルタが、抑制されるべき妨害周波数をフィルタす
   るために並列に接続されている特許請求の範囲第１項記
   載の装置。