JPS6315601A - 電気車用走行制御装置 - Google Patents
電気車用走行制御装置Info
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- JPS6315601A JPS6315601A JP15869186A JP15869186A JPS6315601A JP S6315601 A JPS6315601 A JP S6315601A JP 15869186 A JP15869186 A JP 15869186A JP 15869186 A JP15869186 A JP 15869186A JP S6315601 A JPS6315601 A JP S6315601A
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- Japan
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- phase induction
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- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000004904 shortening Methods 0.000 abstract 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (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。
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〕
本発明は車両用制御装置、特に複数台の３相誘導電動機
を１台の可変電圧・可変周波数インバータ（以下、ＶＶ
ＶＦインバータと称す）により駆動する電気車の制御装
置の改良に関するものである。
を１台の可変電圧・可変周波数インバータ（以下、ＶＶ
ＶＦインバータと称す）により駆動する電気車の制御装
置の改良に関するものである。
従来電気車駆動電動機には、制御の容易な直流電動機が
用いられていたが、フラッシュオーバ事故を絶無とでき
ぬこと、整流子や、刷子保守が弱点であることなど番こ
より、最近３相誘導電動機に切替える意向が強い。
用いられていたが、フラッシュオーバ事故を絶無とでき
ぬこと、整流子や、刷子保守が弱点であることなど番こ
より、最近３相誘導電動機に切替える意向が強い。
３相誘導電動機は、同期速度以下でカ行トルク、同期速
度以上ではブレーキトルクを生ずる。
度以上ではブレーキトルクを生ずる。
このためＶＶＶＦインバータの出力周波数は、電気車速
度、すなわち３相誘導電動機の回転数を検知し、その回
転数に適した値にする。
度、すなわち３相誘導電動機の回転数を検知し、その回
転数に適した値にする。
複数の３相誘導電動機を１台のＶＶＶＦインバータで駆
動する場合、複数台の３相誘導電動機のいずれの回転数
を使うかについては、定説がなく、いたずらに装置を複
雑にしている。本発明はＶＶＶＦインバータと３相誘導
電動機の特徴、電気車固有の特徴番こ着目し、簡潔にし
て信頼度の高く性能のよい電気車制御装置を提供せんと
するものである。
動する場合、複数台の３相誘導電動機のいずれの回転数
を使うかについては、定説がなく、いたずらに装置を複
雑にしている。本発明はＶＶＶＦインバータと３相誘導
電動機の特徴、電気車固有の特徴番こ着目し、簡潔にし
て信頼度の高く性能のよい電気車制御装置を提供せんと
するものである。
一般に３相誘導電動機は、その回転数を滑りＳで示し、
渭りＳとトルクＴの関係は第２図の如く示される０滑り
Ｓ＝Ｑは、同期速度であり、ｖｖｖＦインバータのイン
バータ周波数をｆとしたとき、３相誘導電動機の回転数
をＮ（ｒｐｍ）、３相誘導電動機の極数をＰとすれば下
記式（１）で表わされる。
渭りＳとトルクＴの関係は第２図の如く示される０滑り
Ｓ＝Ｑは、同期速度であり、ｖｖｖＦインバータのイン
バータ周波数をｆとしたとき、３相誘導電動機の回転数
をＮ（ｒｐｍ）、３相誘導電動機の極数をＰとすれば下
記式（１）で表わされる。
Ｎ＝１２Ｏｆ ＋＋＋＋＋＋明・・叫−・町・・叫・
・（１）電気車のインバータ制御では、所要の加速トル
クが生ずるよう、それぞれの瞬間において車両速度すな
わち３相誘導電動機の回転数より若干高い同期速度にな
るインバータ周波数で３相誘導電動機は駆動されている
。例えば第２図でトルクＡを出すための滑りはＳｌであ
る。複数台の３相誘導電動機を１台のＶＶＶＦインバー
タで駆動している場合、同一の車両速度、同一車輪径で
あっても、車輪とレール間で空転があると、たとえば４
台の電動機でもスリップは同一にならず、トルクもＡ。
・（１）電気車のインバータ制御では、所要の加速トル
クが生ずるよう、それぞれの瞬間において車両速度すな
わち３相誘導電動機の回転数より若干高い同期速度にな
るインバータ周波数で３相誘導電動機は駆動されている
。例えば第２図でトルクＡを出すための滑りはＳｌであ
る。複数台の３相誘導電動機を１台のＶＶＶＦインバー
タで駆動している場合、同一の車両速度、同一車輪径で
あっても、車輪とレール間で空転があると、たとえば４
台の電動機でもスリップは同一にならず、トルクもＡ。
Ｂ、Ｏ，Ｄの如くなる。
このため、ＶＶＶＦインバータのインバータ周波数を変
化させる場合に、車両速度あるいは３相誘導電動機の回
転数を検出する場合、全電動機の回転数の平均値を用い
たり、最少値を用いたりしている。あるいはまた付属車
に速度検出器をつけている例もある。
化させる場合に、車両速度あるいは３相誘導電動機の回
転数を検出する場合、全電動機の回転数の平均値を用い
たり、最少値を用いたりしている。あるいはまた付属車
に速度検出器をつけている例もある。
、 前述の如く、車両速度の検知をどのようにすべきか
については従来の直流電気車で空転検知のために車両速
度を検知するのと同じ考え方で車両速度を検知している
。
については従来の直流電気車で空転検知のために車両速
度を検知するのと同じ考え方で車両速度を検知している
。
しかし、ＶＶＶＦインバータ駆動システムでは、つねに
車両速度を検知しながら周波数を変化させている違いが
ある。車両速度が同一で、空転がなくても、車輪径の僅
かな違いによって、３相誘導電動機の回転数にも僅かな
違いを生ずる。これを第３図に示している。第３図にお
いては横軸を回転数Ｎ、縦軸をトルクで示しである。３
相誘導電動機は分巻特性であるので、車輪径差によるト
ルク差は比較的大きい。
車両速度を検知しながら周波数を変化させている違いが
ある。車両速度が同一で、空転がなくても、車輪径の僅
かな違いによって、３相誘導電動機の回転数にも僅かな
違いを生ずる。これを第３図に示している。第３図にお
いては横軸を回転数Ｎ、縦軸をトルクで示しである。３
相誘導電動機は分巻特性であるので、車輪径差によるト
ルク差は比較的大きい。
第３図は横軸を回転数としているが、複数台の電動機を
１台のＶＶＶＦインバータで運転しているため、与えら
れている周波数は同一すなわち同期速度も同一で、これ
をＮＯで表わしており、第２図における滑りＳ＝Ｏが第
３図の回転数Ｎ、に相当する０車輪径を、ある範囲内に
管理することは実施されている。各軸に対する車両速度
は各軸同一であるから、空転がなければ回転数の大小は
、車輪径の大小に逆比例するから、回転数より車輪径差
を補償して、各軸の速度差を知′ることができる。
１台のＶＶＶＦインバータで運転しているため、与えら
れている周波数は同一すなわち同期速度も同一で、これ
をＮＯで表わしており、第２図における滑りＳ＝Ｏが第
３図の回転数Ｎ、に相当する０車輪径を、ある範囲内に
管理することは実施されている。各軸に対する車両速度
は各軸同一であるから、空転がなければ回転数の大小は
、車輪径の大小に逆比例するから、回転数より車輪径差
を補償して、各軸の速度差を知′ることができる。
しかし、もともと速度差を知って制御したいのは空転時
のトルク引下げなどであり、空転があるという前提のも
とでは、回転数から車輪径差を知ることは矛循している
。これを解決するため、惰行中の回転数差を記憶し車輪
径差補償することがある。しかし、ＶＶＶＦインバータ
による３相誘導電動機駆動では、空転検知のために車輪
径差補償するのは殆んど無意味である。
のトルク引下げなどであり、空転があるという前提のも
とでは、回転数から車輪径差を知ることは矛循している
。これを解決するため、惰行中の回転数差を記憶し車輪
径差補償することがある。しかし、ＶＶＶＦインバータ
による３相誘導電動機駆動では、空転検知のために車輪
径差補償するのは殆んど無意味である。
なぜなら、上述の如くトルク差を大きくせぬため、車輪
径差を小さく管理するため、もともと車輪径差が小さい
ことと、第２図に示した如く３相誘導電動機の分巻特性
によって、僅かの空転による滑り（８）の減少でトルク
は大きく変化し、差速検知式の空転検知をする必要は少
ないっそれにもかかわらず多数の回転数検知器を用い、
保守性悪く、演算処理も複雑である。
径差を小さく管理するため、もともと車輪径差が小さい
ことと、第２図に示した如く３相誘導電動機の分巻特性
によって、僅かの空転による滑り（８）の減少でトルク
は大きく変化し、差速検知式の空転検知をする必要は少
ないっそれにもかかわらず多数の回転数検知器を用い、
保守性悪く、演算処理も複雑である。
Ｃ問題点を解決するための手段〕
本発明は、ＶＶＶＦインバータ駆動の場合、３相誘導電
動機の同期速度が、３相誘導電動機の回転数の増加と共
に徐々に増加されること、そのため３相誘導電動機の運
転速度（回転数）と同期速度（回転数）は数パーセント
しか違わないこと、電気車の車輪径差、微小空転しなが
らの加速などの現象に着目してなされたものである。
動機の同期速度が、３相誘導電動機の回転数の増加と共
に徐々に増加されること、そのため３相誘導電動機の運
転速度（回転数）と同期速度（回転数）は数パーセント
しか違わないこと、電気車の車輪径差、微小空転しなが
らの加速などの現象に着目してなされたものである。
すなわちＶＶＶＦインバータ運転時トルク制御のために
変えられる出力電圧と、周波数のうち、少くとも周波数
の指令値は、各車輪の平均値をとっても、最低値をとっ
てみても殆んど差のない値になってしまうのである。従
？て、速度検出は全軸検知の必要はなく、故障検知のた
めに必要な最少数たとえば２軸に限って行なえばよい。
変えられる出力電圧と、周波数のうち、少くとも周波数
の指令値は、各車輪の平均値をとっても、最低値をとっ
てみても殆んど差のない値になってしまうのである。従
？て、速度検出は全軸検知の必要はなく、故障検知のた
めに必要な最少数たとえば２軸に限って行なえばよい。
２軸検知したときも平均値や、最大、最少を用いること
なく、確率的にもっとも粘着しやすい軸（これは車体設
計が決り、進行方向、カ行、ブレーキの違いでほぼ決り
、選択しうるものである）を走行条件に従って選び出し
て使うことがよい。これは前述したように車輪径差によ
る差速度と、空転による差速度とが同程度になってしま
うことから、あらかじめ、軸を規定して速度検出するこ
とにし、指令速度を指令する方が、合理的である。
なく、確率的にもっとも粘着しやすい軸（これは車体設
計が決り、進行方向、カ行、ブレーキの違いでほぼ決り
、選択しうるものである）を走行条件に従って選び出し
て使うことがよい。これは前述したように車輪径差によ
る差速度と、空転による差速度とが同程度になってしま
うことから、あらかじめ、軸を規定して速度検出するこ
とにし、指令速度を指令する方が、合理的である。
そこで本発明は、複数台の３相誘導電動機を１台のＶＶ
ＶＦインバータにより駆動する電気車において、電動機
回転速度検知器を２台以上設け、該回転速度検知器の圧
力を相互比較し故障検知し。
ＶＦインバータにより駆動する電気車において、電動機
回転速度検知器を２台以上設け、該回転速度検知器の圧
力を相互比較し故障検知し。
故障検知時は健全な検知器出力を使用するほか、健全な
検知器が複数台あるときは車両の運転指令状態に応じて
、検知器出力の一つのみを選択して使用するようにした
ものである。
検知器が複数台あるときは車両の運転指令状態に応じて
、検知器出力の一つのみを選択して使用するようにした
ものである。
第１図のフローチャートは、本発明の一実施例を示す回
転速度検出器の出力選択のソフトウェアシステム構成図
である。ＰＧ、、ＰＧ２は回転速度検出器を示す。たと
えば１台のＶＶＶＦインバータで８台の３相誘導電動機
を一括制御するシステムにおいて、第２軸と第３軸に設
けた電動機回転数検知用パルス発生器をＰ（ｈ 、 Ｐ
Ｇｚとする。第２軸。
転速度検出器の出力選択のソフトウェアシステム構成図
である。ＰＧ、、ＰＧ２は回転速度検出器を示す。たと
えば１台のＶＶＶＦインバータで８台の３相誘導電動機
を一括制御するシステムにおいて、第２軸と第３軸に設
けた電動機回転数検知用パルス発生器をＰ（ｈ 、 Ｐ
Ｇｚとする。第２軸。
第３軸を選ぶのは、一般に先頭軸より空転、滑走しにく
いからである。パルス発生器ＰＧ１．ＰＧ２の出力パル
ス列を比較するなどの方法で両パルス発生器が健全か、
故障かの判別をする。故障には種々あり、ここでは故障
検知方法の詳細は省略する。
いからである。パルス発生器ＰＧ１．ＰＧ２の出力パル
ス列を比較するなどの方法で両パルス発生器が健全か、
故障かの判別をする。故障には種々あり、ここでは故障
検知方法の詳細は省略する。
第１図において、ステップ１でパルス発生器ＰＧｒ 、
ＰＧ２の比較をしその結果、ステップ２．ステップ３
で健全なパルス発生器出力を選択している。両パルス発
生器共健全であれば、走行条件による選択をステップ４
〜ステ、プロにて行ない、より空転、滑走しにくい軸の
パルス発生器出力を選択する。第１図の例では、第２軸
が第３軸よりカ行、前進およびブレーキ後進では軸重が
大きくなるような台車、車体の構造である例で、設計的
に選択された例である。
ＰＧ２の比較をしその結果、ステップ２．ステップ３
で健全なパルス発生器出力を選択している。両パルス発
生器共健全であれば、走行条件による選択をステップ４
〜ステ、プロにて行ない、より空転、滑走しにくい軸の
パルス発生器出力を選択する。第１図の例では、第２軸
が第３軸よりカ行、前進およびブレーキ後進では軸重が
大きくなるような台車、車体の構造である例で、設計的
に選択された例である。
ＶＶＶＦシステムでは、３相誘導電動機に好ましく、し
かも騒音低下のため、Ｐ Ｗ Ｍ （パルス幅変調）制
御が電圧制御に用いられるのが一般的であり、サイリス
タの点弧位相を正しく制御せねばならない。これらの制
御において、シーケンス制御を始め、このＰＷＭ制御も
マイクロコンピュータによるディジタル制御されること
が一般化しつつある。最近のマイクロコンピュータの性
能は優秀であるが、インバータ周波数が高周波化すると
、その演算時間は決して余裕のあるものではない。
かも騒音低下のため、Ｐ Ｗ Ｍ （パルス幅変調）制
御が電圧制御に用いられるのが一般的であり、サイリス
タの点弧位相を正しく制御せねばならない。これらの制
御において、シーケンス制御を始め、このＰＷＭ制御も
マイクロコンピュータによるディジタル制御されること
が一般化しつつある。最近のマイクロコンピュータの性
能は優秀であるが、インバータ周波数が高周波化すると
、その演算時間は決して余裕のあるものではない。
従ってｖｖｖｉ；”インバータシステムに必須の速度検
出部を合理的に構成し、速度検出のための演算時間の極
少化をはかることは、必要なことで、本発明によって、
平均値算出や、最高、最少値算出などの無駄が防がれ、
より高周波化、よりよい精度のＰＷＭ制御が達成できる
。
出部を合理的に構成し、速度検出のための演算時間の極
少化をはかることは、必要なことで、本発明によって、
平均値算出や、最高、最少値算出などの無駄が防がれ、
より高周波化、よりよい精度のＰＷＭ制御が達成できる
。
当然、パルス発生器数の減少による製作費や礒装費低減
、機器数波による保守低減効果も大きい。
、機器数波による保守低減効果も大きい。
第１図は本発明の一実施例を示す回転速度検知器の出力
選択のソフトウェアシステム構成図、第２図および第３
図は３相誹導電動機の速度−トルク曲線図で、第２図は
滑りで、Ｍ３図は回転数で速度を示した図である。 ＰＧ、 、 ｐｏ、・・・・・・回転速度検知器。 特許比コ人 東洋電機製造株式会社 代表者 土 井 厚 第１必 躬３図 手続補正？（自発） 昭和６１年８月ノ３日
選択のソフトウェアシステム構成図、第２図および第３
図は３相誹導電動機の速度−トルク曲線図で、第２図は
滑りで、Ｍ３図は回転数で速度を示した図である。 ＰＧ、 、 ｐｏ、・・・・・・回転速度検知器。 特許比コ人 東洋電機製造株式会社 代表者 土 井 厚 第１必 躬３図 手続補正？（自発） 昭和６１年８月ノ３日
Claims (1)
- 複数台の３相誘導電動機を１台の可変電圧・可変周波数
インバータにより駆動する電気車において、電動機回転
速度検出器を２台以上設け、該回転速度検出器の出力を
相互比較し故障検知し、故障検知時は健全な検知器出力
を使用するほか、健全な検知器が複数台あるときは車両
の運転指令状態に応じて、検知器出力の一つのみを選択
して使用することを特徴とした車両用制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15869186A JPS6315601A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 電気車用走行制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15869186A JPS6315601A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 電気車用走行制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6315601A true JPS6315601A (ja) | 1988-01-22 |
| JPH0458242B2 JPH0458242B2 (ja) | 1992-09-17 |
Family
ID=15677245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15869186A Granted JPS6315601A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 電気車用走行制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6315601A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014147291A (ja) * | 2014-05-21 | 2014-08-14 | Ntn Corp | 電動車両の制御装置 |
-
1986
- 1986-07-08 JP JP15869186A patent/JPS6315601A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014147291A (ja) * | 2014-05-21 | 2014-08-14 | Ntn Corp | 電動車両の制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0458242B2 (ja) | 1992-09-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |