JPS638683B2 - - Google Patents
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- JPS638683B2 JPS638683B2 JP8499079A JP8499079A JPS638683B2 JP S638683 B2 JPS638683 B2 JP S638683B2 JP 8499079 A JP8499079 A JP 8499079A JP 8499079 A JP8499079 A JP 8499079A JP S638683 B2 JPS638683 B2 JP S638683B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
- B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
- B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines
- B60L9/22—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines polyphase motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/26—Rail vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
- B60L2220/10—Electrical machine types
- B60L2220/12—Induction machines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/047—V/F converter, wherein the voltage is controlled proportionally with the frequency
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- 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により駆動される電気車の
制御装置に係り、特に粘着性能を向上させかつト
ルク変動を抑制するに好適な制御装置に関する。
制御装置に係り、特に粘着性能を向上させかつト
ルク変動を抑制するに好適な制御装置に関する。
誘導電動機を制御するための制御要素には、電
圧、電流、周波数の３つがあるが、このうち２つ
を制御すれば他の１つは一義的に定まる。このた
め制御方式には、電圧と電流を制御する方式、電
流と周波数を制御する方式、周波数と電圧を制御
する方式がある。しかしながらこれらの方式には
それぞれ欠点がある。すなわち電圧と電流を制御
する方式は、一旦空転が生じると再粘着が困難に
なるという欠点があり、電流と周波数を制御する
方式は、空転が生じたとき迅速に再粘着せず電圧
が最大値に達するまで空転が継続されてしまうと
いう欠点があり、周波数と電圧を制御する方式
は、起動トルクを出すためには回路が複雑になる
という欠点がある。
圧、電流、周波数の３つがあるが、このうち２つ
を制御すれば他の１つは一義的に定まる。このた
め制御方式には、電圧と電流を制御する方式、電
流と周波数を制御する方式、周波数と電圧を制御
する方式がある。しかしながらこれらの方式には
それぞれ欠点がある。すなわち電圧と電流を制御
する方式は、一旦空転が生じると再粘着が困難に
なるという欠点があり、電流と周波数を制御する
方式は、空転が生じたとき迅速に再粘着せず電圧
が最大値に達するまで空転が継続されてしまうと
いう欠点があり、周波数と電圧を制御する方式
は、起動トルクを出すためには回路が複雑になる
という欠点がある。
一方誘導電動機により電気車を駆動する場合、
加減速制御を乗心地良くすなわち定トルクで行な
えるように可変電圧・可変周波数の交流を出力す
る電力変換装置が用いられる。しかしながらこの
電力変換装置は一般にサイリスタで構成されるた
め、サイリスタの特性（転流特性）上、出力電圧
を直線的に制御することのできない範囲があり、
この範囲でトルク変動が生じてしまうという欠点
がある。
加減速制御を乗心地良くすなわち定トルクで行な
えるように可変電圧・可変周波数の交流を出力す
る電力変換装置が用いられる。しかしながらこの
電力変換装置は一般にサイリスタで構成されるた
め、サイリスタの特性（転流特性）上、出力電圧
を直線的に制御することのできない範囲があり、
この範囲でトルク変動が生じてしまうという欠点
がある。
本発明の目的は、可変電圧・可変周波数の交流
を出力する電力変換装置を用いた誘導電動機駆動
式電気車における、粘着性能が良好でかつトルク
変動の少ない制御装置を提供するにある。
を出力する電力変換装置を用いた誘導電動機駆動
式電気車における、粘着性能が良好でかつトルク
変動の少ない制御装置を提供するにある。
本発明の特徴とするところは、可変周波数・可
変電圧の交流を出力する電力変換装置と、この電
力変換装置により付勢される誘導電動機とを備え
る誘導電動機駆動式電気車において、前記電気車
の速度を検出する速度検出手段と、前記誘導電動
機のすべり周波数を設定するすべり周波数設定手
段と、前記速度検出手段の出力と前記すべり周波
数設定手段の出力を加算あるいは減算して周波数
指令を作成する周波数指令手段と、この周波数指
令に応じて前記電力変換装置の出力周波数を制御
する手段と、前記周波数指令に応じて第１の出力
電圧指令を発生する手段と、電動機電流指令手段
と、この電流指令と電動機電流帰還値との偏差に
応じて第２の出力電圧指令を発生する手段と、こ
れら第１および第２の出力電圧指令の低位優先出
力に応じ前記電力変換装置の出力電圧を制御する
手段とを設けることにより、粘着性能を向上させ
るとともにトルク変動を抑制した点にある。
変電圧の交流を出力する電力変換装置と、この電
力変換装置により付勢される誘導電動機とを備え
る誘導電動機駆動式電気車において、前記電気車
の速度を検出する速度検出手段と、前記誘導電動
機のすべり周波数を設定するすべり周波数設定手
段と、前記速度検出手段の出力と前記すべり周波
数設定手段の出力を加算あるいは減算して周波数
指令を作成する周波数指令手段と、この周波数指
令に応じて前記電力変換装置の出力周波数を制御
する手段と、前記周波数指令に応じて第１の出力
電圧指令を発生する手段と、電動機電流指令手段
と、この電流指令と電動機電流帰還値との偏差に
応じて第２の出力電圧指令を発生する手段と、こ
れら第１および第２の出力電圧指令の低位優先出
力に応じ前記電力変換装置の出力電圧を制御する
手段とを設けることにより、粘着性能を向上させ
るとともにトルク変動を抑制した点にある。
以下本発明の具体例について説明するが、その
前に前記３つの制御方式についてその具体例を説
明し、本発明のより良い理解のための助けとした
い。
前に前記３つの制御方式についてその具体例を説
明し、本発明のより良い理解のための助けとした
い。
第１図は、周波数と電流を制御する方式の一例
を示す図である。
を示す図である。
架線１の直流電圧はパンタグラフ２を通してパ
ルス幅変調（PWM）インバータ３に与えられ、
ここで周波数M、電圧VM、の三相交流に変換さ
れて誘導電動機４を回転させる。この回転トルク
は減速ギヤ５を介して車輪６を駆動し、電車を走
行させる。車体の速度は車輪に取り付けられたパ
ルスジエネレータ７より周波数Gとして検出され
る。すなわち、誘導電動機４の回転速度ではな
く、車体の速度を検出するため動輪６ではなく、
従輪にパルスジエネレータ７を取付けているので
ある。したがつて周波数Gにすべり周波数Sを加
算（力行時）または減算（回生時）した周波数M
でインバータ３を運転すると、誘導電動機４は常
に一定のすべり周波数を保つたまま運転されるこ
とになる。
ルス幅変調（PWM）インバータ３に与えられ、
ここで周波数M、電圧VM、の三相交流に変換さ
れて誘導電動機４を回転させる。この回転トルク
は減速ギヤ５を介して車輪６を駆動し、電車を走
行させる。車体の速度は車輪に取り付けられたパ
ルスジエネレータ７より周波数Gとして検出され
る。すなわち、誘導電動機４の回転速度ではな
く、車体の速度を検出するため動輪６ではなく、
従輪にパルスジエネレータ７を取付けているので
ある。したがつて周波数Gにすべり周波数Sを加
算（力行時）または減算（回生時）した周波数M
でインバータ３を運転すると、誘導電動機４は常
に一定のすべり周波数を保つたまま運転されるこ
とになる。
一方、モータ電流IMは電流基準IRと比較され、
ネガテイブフイードバツクにより定電流制御され
る。このようにして第１図の制御系では、すべり
周波数一定で定電流制御が行なわれる。
ネガテイブフイードバツクにより定電流制御され
る。このようにして第１図の制御系では、すべり
周波数一定で定電流制御が行なわれる。
誘導電動機を制御する要素としては、周波数お
よびすべり周波数、モータ電圧、モータ電流があ
るが、これらは互いに独立ではないのでこのうち
二つを制御すればよい。例えばすべり周波数Sを
一定に保てば、すべりＳは周波数Mに反比例す
る。誘導電動機の一次側から見た全インピーダン
スＺは、励磁電流分を無視すると(1)式になる。
よびすべり周波数、モータ電圧、モータ電流があ
るが、これらは互いに独立ではないのでこのうち
二つを制御すればよい。例えばすべり周波数Sを
一定に保てば、すべりＳは周波数Mに反比例す
る。誘導電動機の一次側から見た全インピーダン
スＺは、励磁電流分を無視すると(1)式になる。
Z〓＝r1＋r2′／Ｓ＋jω（L1＋L2′） ……(1)
但し、r1は一次側抵抗、
r2′は二次側抵抗の一次側への換算値、
L1は一次側インダクタンス、
L2′は二次側インダクタンスの一次側への換算
値、 ωは2πM、である。
値、 ωは2πM、である。
ここでＳ＝S／Mであるから、(1)式は(2)式となる
。
。
Z〓＝r1＋｛r2′／S＋j2π（L1＋L2′）｝M……(2)
全インピーダンスZ〓は周波数にほぼ比例すると
見てよいので、すべり周波数Sを一定にした状態
で定電流制御を行なえば、モータ電圧VMは周波
数Mにほぼ比例することになる。
見てよいので、すべり周波数Sを一定にした状態
で定電流制御を行なえば、モータ電圧VMは周波
数Mにほぼ比例することになる。
他の方式としては、第２図に示すようにすべり
周波数Sを一定に保ち、モータ電圧VMと周波数
Mの比すなわちVM／Mを一定に制御する方式、
第３図に示すようにVM／Mを一定に保ち、モー
タ電流IMが一定となるようにすべり周波数Sを制
御する方式等があるが、前者は結果としてモータ
電流が一定になり後者は結果としてすべり周波数
が一定になる。
周波数Sを一定に保ち、モータ電圧VMと周波数
Mの比すなわちVM／Mを一定に制御する方式、
第３図に示すようにVM／Mを一定に保ち、モー
タ電流IMが一定となるようにすべり周波数Sを制
御する方式等があるが、前者は結果としてモータ
電流が一定になり後者は結果としてすべり周波数
が一定になる。
いずれにせよ誘導電動機を制御する三要素のう
ち二つを制御すれば残りはひとりでに決まつてし
まい、どの方式でも同じ様な制御を行なうことに
なる。
ち二つを制御すれば残りはひとりでに決まつてし
まい、どの方式でも同じ様な制御を行なうことに
なる。
ところでこのように二要素のみを制御する方式
では次のような不都合が生じることがわかつた。
では次のような不都合が生じることがわかつた。
第１図の例で車輪６が空転した場合を考える。
モータ４の回転数は、負荷が急に軽くなつたので
あるから急激に上昇して同期速度に近づく。この
とき車体の移動速度はそう変化しないのでパルス
ジエネレータ７の出す周波数Gは空転する前と同
じであると考えてよい。したがつてインバータ周
波数Mも変化しないので実際のすべり周波数は急
激に小さくなる。そうすると(1)式から分るように
モータの全インピーダンスは急に大きくなるか
ら、定電流制御を保つためにモータ電圧VMが上
昇する。逆に言うとモータ電圧が上昇を続ける間
はモータ電流は一定に保たれる。したがつてこの
間トルクは減少せず、モータ電圧が架線電圧によ
つて決まる飽和値に達してはじめてモータ電流が
減少しトルクも減る。車輪が空転した時直ちにト
ルクが減少しなければ、空転が持続されて再粘着
しにくいので、平均的な粘着性能が悪くなるとい
う欠点がある。
モータ４の回転数は、負荷が急に軽くなつたので
あるから急激に上昇して同期速度に近づく。この
とき車体の移動速度はそう変化しないのでパルス
ジエネレータ７の出す周波数Gは空転する前と同
じであると考えてよい。したがつてインバータ周
波数Mも変化しないので実際のすべり周波数は急
激に小さくなる。そうすると(1)式から分るように
モータの全インピーダンスは急に大きくなるか
ら、定電流制御を保つためにモータ電圧VMが上
昇する。逆に言うとモータ電圧が上昇を続ける間
はモータ電流は一定に保たれる。したがつてこの
間トルクは減少せず、モータ電圧が架線電圧によ
つて決まる飽和値に達してはじめてモータ電流が
減少しトルクも減る。車輪が空転した時直ちにト
ルクが減少しなければ、空転が持続されて再粘着
しにくいので、平均的な粘着性能が悪くなるとい
う欠点がある。
また誘導電動機４に並列に接続された機器、例
えば計器用の変圧器などがある場合、周波数に比
して電圧だけが高くなることがあると、その高電
圧においても変圧器の鉄心が飽和しないように設
計しなければならず高価で大型のものになつてし
まう。
えば計器用の変圧器などがある場合、周波数に比
して電圧だけが高くなることがあると、その高電
圧においても変圧器の鉄心が飽和しないように設
計しなければならず高価で大型のものになつてし
まう。
次に第２図の例について言うと、この場合車輪
６が空転してもインバータ周波数Mおよびそれに
比例して制御されるモータ電圧VMは変化しない
ので、直ちにモータ電流IMが減少してトルクも減
り再粘着しやすく平均的な粘着性能は悪くならな
い。
６が空転してもインバータ周波数Mおよびそれに
比例して制御されるモータ電圧VMは変化しない
ので、直ちにモータ電流IMが減少してトルクも減
り再粘着しやすく平均的な粘着性能は悪くならな
い。
しかし、この場合は電圧基準発生回路８におい
て単に周波数Mに比例した基準電圧VRを出すだ
けでは、励磁電流およびモータ一次巻線抵抗r1に
よる影響で、特に低い周波数領域において所定の
モータ電流が流れないので、あらかじめ基準電圧
VRを補正しておく必要があり、回路が複雑にな
る。
て単に周波数Mに比例した基準電圧VRを出すだ
けでは、励磁電流およびモータ一次巻線抵抗r1に
よる影響で、特に低い周波数領域において所定の
モータ電流が流れないので、あらかじめ基準電圧
VRを補正しておく必要があり、回路が複雑にな
る。
さらにこれは第１図、第２図の方式に共通した
欠点であるが次のような不都合がある。
欠点であるが次のような不都合がある。
車両用のインバータ回路は取扱う電圧電流の大
きさから言つてサイリスタを用いることになる
が、サイリスタは転流するために一定の時間を必
要とするので、インバータ出力電圧を最大まで連
続的に制御することができない。すなわちインバ
ータ出力電圧（モータ電圧VM）は最大附近では
第４図ａのようになるが、波形中のスリツトの幅
は転流に要する期間τより小さくはできない。こ
のため電圧は最大値の例えば95％位までしか出す
ことができない。これを100％にするためには、
第４図ｂのようにしなければならないが、ａから
ｂへ一気に変えると出力電圧が不連続に変化して
しまう。そうするとインバータ周波数Mは一定で
あるから、一時的にVM／Mの比が変わつてしま
いモータに大電流が流れてトルクの急変を生じて
しまう。
きさから言つてサイリスタを用いることになる
が、サイリスタは転流するために一定の時間を必
要とするので、インバータ出力電圧を最大まで連
続的に制御することができない。すなわちインバ
ータ出力電圧（モータ電圧VM）は最大附近では
第４図ａのようになるが、波形中のスリツトの幅
は転流に要する期間τより小さくはできない。こ
のため電圧は最大値の例えば95％位までしか出す
ことができない。これを100％にするためには、
第４図ｂのようにしなければならないが、ａから
ｂへ一気に変えると出力電圧が不連続に変化して
しまう。そうするとインバータ周波数Mは一定で
あるから、一時的にVM／Mの比が変わつてしま
いモータに大電流が流れてトルクの急変を生じて
しまう。
これは第１図の方式においても同様であり、モ
ータ電圧が不連続に変わるとモータ電流が急変し
ようとする。ただこの場合は定電流制御ループが
あるので直ちに出力電圧を元の値（例えば95％）
に戻す作用があり、平均モータ電流が一定となる
ように第４図ａ，ｂの間を交互に制御することに
なる。しかしその場合の制御の周波数は通常のイ
ンバータ動作周波数とかけ離れた低い周波数にな
ることがあり、軌道回路その他の列車信号回路へ
障害を起す恐れがあつて車両用としてはこの方式
は適当でない。
ータ電圧が不連続に変わるとモータ電流が急変し
ようとする。ただこの場合は定電流制御ループが
あるので直ちに出力電圧を元の値（例えば95％）
に戻す作用があり、平均モータ電流が一定となる
ように第４図ａ，ｂの間を交互に制御することに
なる。しかしその場合の制御の周波数は通常のイ
ンバータ動作周波数とかけ離れた低い周波数にな
ることがあり、軌道回路その他の列車信号回路へ
障害を起す恐れがあつて車両用としてはこの方式
は適当でない。
次に第３図の例について言うと、この場合車輪
６が空転するとモータ電流IMが減少しようとする
が、これを一定に保とうとしてすべり周波数制御
回路９の動きによつてSが増大する。これに伴
い、モータ電圧VMもVM／M一定の制御ループの
作用により上昇するからトルクは減少せずさらに
空転を続ける。そうするとさらに周波数が増大す
るので結局大空転に至つてしまう。
６が空転するとモータ電流IMが減少しようとする
が、これを一定に保とうとしてすべり周波数制御
回路９の動きによつてSが増大する。これに伴
い、モータ電圧VMもVM／M一定の制御ループの
作用により上昇するからトルクは減少せずさらに
空転を続ける。そうするとさらに周波数が増大す
るので結局大空転に至つてしまう。
このように第１図〜第３図に示したように、誘
導電動機を制御する３つの要素のうち２つだけを
制御するという方式では、それぞれに不都合なこ
とが生じることがある。
導電動機を制御する３つの要素のうち２つだけを
制御するという方式では、それぞれに不都合なこ
とが生じることがある。
本発明はこのような欠点を解消するためになさ
れたものである。
れたものである。
第５図に本発明の一実施例を示す。すべり周波
数S、モータ電圧VM、モータ電流IMの全てにフ
イードバツクループを設けて同時に制御を行なう
様にしている。
数S、モータ電圧VM、モータ電流IMの全てにフ
イードバツクループを設けて同時に制御を行なう
様にしている。
周波数制御は次のように行なわれる。パルスジ
エネレータ７で検出した車体速度に対応する周波
数Gに、すべり周波数Sが加えられる。このすべ
り周波数Sはモータ電流IMに逆比例するようすべ
り周波数制御回路９が動作し、モータ電流IMが増
大するとすべり周波数Sを小さくして（第６図直
線Ａ）モータ電流を定電流制御する。ただしモー
タ電流が小さくなつてもすべり周波数がある値
S′より大きくならないように（第６図直線Ｂ）
リミツタ１０を設けてある。
エネレータ７で検出した車体速度に対応する周波
数Gに、すべり周波数Sが加えられる。このすべ
り周波数Sはモータ電流IMに逆比例するようすべ
り周波数制御回路９が動作し、モータ電流IMが増
大するとすべり周波数Sを小さくして（第６図直
線Ａ）モータ電流を定電流制御する。ただしモー
タ電流が小さくなつてもすべり周波数がある値
S′より大きくならないように（第６図直線Ｂ）
リミツタ１０を設けてある。
モータ電流制御は、検出したモータ電流IMを電
流基準IRと比較するネガテイブフイードバツクル
ープを構成して、定電流制御が行なわれる。また
モータ電圧制御は、電圧基準発生回路８により作
られた周波数に比例する基準電圧VRと、検出し
たモータ電圧VMを比較するネガテイブフイード
バツクループを構成して、VM／M比一定制御が
行なわれる。ただし前述したように定常時におい
ては３つの要素のうち２つが決まると残りは必然
的に決まるので制御する余地がない。このため３
つの制御ループがお互いに干渉しないようにして
おく必要があり、本実施例においてはモータ電圧
制御ループとモータ電流制御ループを低位優先回
路１１で結合してある。
流基準IRと比較するネガテイブフイードバツクル
ープを構成して、定電流制御が行なわれる。また
モータ電圧制御は、電圧基準発生回路８により作
られた周波数に比例する基準電圧VRと、検出し
たモータ電圧VMを比較するネガテイブフイード
バツクループを構成して、VM／M比一定制御が
行なわれる。ただし前述したように定常時におい
ては３つの要素のうち２つが決まると残りは必然
的に決まるので制御する余地がない。このため３
つの制御ループがお互いに干渉しないようにして
おく必要があり、本実施例においてはモータ電圧
制御ループとモータ電流制御ループを低位優先回
路１１で結合してある。
このような構成において、まずモータ電流IMが
所定の値となるように電流基準IRをセツトし、そ
の時のIMよりわずかに高い値IR′においてすべり
周波数Sが所定の制限値S′となるよう（第６図
参照）リミツタ１０を調整する。さらにモータ電
流IMが設定値となつている時のモータ電圧VMを
各周波数において測定してモータ電圧の周波数特
性曲線を求める。次にモータを切離した無負荷状
態において、インバータ出力電圧の周波数特性を
測定し、これが負荷状態において測定した特性曲
線よりわずかに高い特性曲線となるように電圧基
準発生回路８を調整すればよい。たとえば負荷状
態の特性が第７図実線Ｃとすれば、無負荷状態の
特性が第７図破線Ｄとなるように調整する。
所定の値となるように電流基準IRをセツトし、そ
の時のIMよりわずかに高い値IR′においてすべり
周波数Sが所定の制限値S′となるよう（第６図
参照）リミツタ１０を調整する。さらにモータ電
流IMが設定値となつている時のモータ電圧VMを
各周波数において測定してモータ電圧の周波数特
性曲線を求める。次にモータを切離した無負荷状
態において、インバータ出力電圧の周波数特性を
測定し、これが負荷状態において測定した特性曲
線よりわずかに高い特性曲線となるように電圧基
準発生回路８を調整すればよい。たとえば負荷状
態の特性が第７図実線Ｃとすれば、無負荷状態の
特性が第７図破線Ｄとなるように調整する。
このように調整されたインバータ制御装置の動
作は次のようになる。
作は次のようになる。
モータ電流IMが設定値となつている定常状態に
おいては、リミツタ１０の設定レベルよりモータ
電流が小さいのでリミツタ１０が動作し、すべり
周波数Sは所定の値S′に制限されている。この
時モータ電圧VMは、モータ電圧制御ループの設
定値よりわずかに低いので、このループはモータ
電圧を高めようとするが、モータ電流制御ループ
の要求するモータ電圧の方が低いので低位優先回
路１１によりモータ電流の定電流制御が行なわれ
る。
おいては、リミツタ１０の設定レベルよりモータ
電流が小さいのでリミツタ１０が動作し、すべり
周波数Sは所定の値S′に制限されている。この
時モータ電圧VMは、モータ電圧制御ループの設
定値よりわずかに低いので、このループはモータ
電圧を高めようとするが、モータ電流制御ループ
の要求するモータ電圧の方が低いので低位優先回
路１１によりモータ電流の定電流制御が行なわれ
る。
今、車輪６が空転した場合を考える。誘導電動
機４は急に回転数が高まり同期速度に近づくと共
にモータ電流が減少する。すべり周波数制御ルー
プは、さらにモータ電流が減少するのであるから
リミツタ１０による制限が続き、すべり周波数S
は所定の値に保たれる。したがつてインバータ周
波数Mは変動しない。モータ電流制御ループは定
電流を維持しようとしてモータ電圧を高めるが、
すぐにモータ電圧制御ループによる設定値に達し
てしまい、低位優先回路１１の働きで電圧制御ル
ープの方が有効に動作してモータ電圧VMの上昇
を押える。このためトルクは急減してすぐに再粘
着することになる。
機４は急に回転数が高まり同期速度に近づくと共
にモータ電流が減少する。すべり周波数制御ルー
プは、さらにモータ電流が減少するのであるから
リミツタ１０による制限が続き、すべり周波数S
は所定の値に保たれる。したがつてインバータ周
波数Mは変動しない。モータ電流制御ループは定
電流を維持しようとしてモータ電圧を高めるが、
すぐにモータ電圧制御ループによる設定値に達し
てしまい、低位優先回路１１の働きで電圧制御ル
ープの方が有効に動作してモータ電圧VMの上昇
を押える。このためトルクは急減してすぐに再粘
着することになる。
次にモータ電圧VMが例えば95％から100％に飛
んだ場合を考える。すなわち第４図ａの波形から
ｂの波形に変化した場合であるが、本実施例の方
式においては一度ｂの波形になつてらａの波波に
戻らないようにロツクしておくことができる。も
し第１図の制御システムにおいてこのように波形
を強制的にロツクすると、インバータ出力電圧の
調整ができずに定電流制御機能を失うためモータ
に大電流が流れるが、この実施例の方式では以下
の理由で強制ロツクしてもかまわない。
んだ場合を考える。すなわち第４図ａの波形から
ｂの波形に変化した場合であるが、本実施例の方
式においては一度ｂの波形になつてらａの波波に
戻らないようにロツクしておくことができる。も
し第１図の制御システムにおいてこのように波形
を強制的にロツクすると、インバータ出力電圧の
調整ができずに定電流制御機能を失うためモータ
に大電流が流れるが、この実施例の方式では以下
の理由で強制ロツクしてもかまわない。
モータ電圧VMが95％から100％に飛ぶとモータ
電圧制御ループはモータ電圧を引下げようとする
が、波形が強制ロツクされているので電圧制御機
能がない。同様にモータ電流制御ループも制御機
能を失つている。このためモータ電流は増大しよ
うとするが、すぐにすべり周波数制御ループの設
定値に達し、すべり周波数制御回路９はすべり周
波数Sを引下げる。もちろんすべり周波数は所定
の値より小さくなるのであるからリミツタ１０は
動作しない。その結果モータ電流IMがすべり周波
数制御ループの設定値になるようにすべり周波数
Sが自動調整されてモータ電流の定電流制御が行
なわれる。
電圧制御ループはモータ電圧を引下げようとする
が、波形が強制ロツクされているので電圧制御機
能がない。同様にモータ電流制御ループも制御機
能を失つている。このためモータ電流は増大しよ
うとするが、すぐにすべり周波数制御ループの設
定値に達し、すべり周波数制御回路９はすべり周
波数Sを引下げる。もちろんすべり周波数は所定
の値より小さくなるのであるからリミツタ１０は
動作しない。その結果モータ電流IMがすべり周波
数制御ループの設定値になるようにすべり周波数
Sが自動調整されてモータ電流の定電流制御が行
なわれる。
尚このときの制御は、モータ電圧VMは一定
（最大値）、モータ電流IMは一定（すべり周波数制
御ループの設定値）であるので定電力制御となつ
ている。モータ電圧が95％から100％に飛ぶ前後
のトルクを比較すると、モータ電流IMはほぼ変ら
ない（わずかに大きい）が、モータ電圧VMが５
％大きくなつたのであるから、モータの磁束も５
％大きくなり、トルクもほぼ５％増加する。しか
し第２図の制御システムでモータ電圧を95％から
100％に飛ばした場合と異なり、モータ電流IMは
ほとんど変化しないのでトルクの急変はシヨツク
を生じる程ではなく、実際に発明者等が試験電車
を用いて現車試験を行なつた時にもほとんどシヨ
ツクは感じられなかつた。
（最大値）、モータ電流IMは一定（すべり周波数制
御ループの設定値）であるので定電力制御となつ
ている。モータ電圧が95％から100％に飛ぶ前後
のトルクを比較すると、モータ電流IMはほぼ変ら
ない（わずかに大きい）が、モータ電圧VMが５
％大きくなつたのであるから、モータの磁束も５
％大きくなり、トルクもほぼ５％増加する。しか
し第２図の制御システムでモータ電圧を95％から
100％に飛ばした場合と異なり、モータ電流IMは
ほとんど変化しないのでトルクの急変はシヨツク
を生じる程ではなく、実際に発明者等が試験電車
を用いて現車試験を行なつた時にもほとんどシヨ
ツクは感じられなかつた。
以上述べたごとく本実施例の方式によれば、車
輪の空転、モータ電圧のステツプ変化等の過渡的
状態においても常に安定した制御を維持できると
いう効果がある。
輪の空転、モータ電圧のステツプ変化等の過渡的
状態においても常に安定した制御を維持できると
いう効果がある。
上記実施例においては、電力変換装置として
PWMインバータを用いているが、本発明では
PWMインバータに限るものでなく可変電圧・可
変周波数の交流を出力するサイリスタ装置ならど
のようなものでもよい。
PWMインバータを用いているが、本発明では
PWMインバータに限るものでなく可変電圧・可
変周波数の交流を出力するサイリスタ装置ならど
のようなものでもよい。
また架線電圧も直流に限るものでない。さらに
は架線式に限るものでなく、たとえばバツテリで
もよい。
は架線式に限るものでなく、たとえばバツテリで
もよい。
本発明によれば、粘着性能が良好でかつトルク
変動の小さい誘導電動機駆動式電気車の制御装置
を提供できる。
変動の小さい誘導電動機駆動式電気車の制御装置
を提供できる。
第１図〜第３図は誘導電動機を制御する方式と
して考えられる３つの例をそれぞれ示す図、第４
図は出力波形の説明図、第５図は本発明の制御装
置の一実施例を示す図、第６図はすべり周波数設
定値説明図、第７図は電圧基準値説明図である。 １……架線、２……パンタグラフ、３……パル
ス幅変調インバータ、４……誘導電動機、５……
減速ギヤ、６……車輪、７……パルスジエネレー
タ、８……基準電圧発生回路、９……すべり周波
数制御回路、１０……リミツタ、１１……低位優
先回路。
して考えられる３つの例をそれぞれ示す図、第４
図は出力波形の説明図、第５図は本発明の制御装
置の一実施例を示す図、第６図はすべり周波数設
定値説明図、第７図は電圧基準値説明図である。 １……架線、２……パンタグラフ、３……パル
ス幅変調インバータ、４……誘導電動機、５……
減速ギヤ、６……車輪、７……パルスジエネレー
タ、８……基準電圧発生回路、９……すべり周波
数制御回路、１０……リミツタ、１１……低位優
先回路。
Claims (1)
- １ 可変周波数・可変電圧の交流を出力する電力
変換装置と、この電力変換装置により付勢される
誘導電動機とを備える誘導電動機駆動式電気車に
おいて、前記電気車の速度を検出する速度検出手
段と、前記誘導電動機のすべり周波数を設定する
すべり周波数設定手段と、前記速度検出手段の出
力と前記すべり周波数設定手段の出力を加算ある
いは減算して周波数指令を作成する周波数指令手
段と、この周波数指令に応じて前記電力変換装置
の出力周波数を制御する手段と、前記周波数指令
に応じて第１の出力電圧指令を発生する手段と、
電動機電流指令手段と、この電流指令と電動機電
流帰還値との偏差に応じて第２の出力電圧指令を
発生する手段と、これら第１および第２の出力電
圧指令の低位優先出力に応じ前記電力変換装置の
出力電圧を制御する手段とを設けた誘導電動機駆
動式電気車の制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8499079A JPS5612803A (en) | 1979-07-06 | 1979-07-06 | Controller for electric vehicle driven by induction motor |
| US06/166,704 US4315203A (en) | 1979-07-06 | 1980-07-03 | Control system for induction motor-driven car |
| DE8080103833T DE3064253D1 (en) | 1979-07-06 | 1980-07-04 | Control system for induction motor-driven car |
| EP19800103833 EP0022267B1 (en) | 1979-07-06 | 1980-07-04 | Control system for induction motor-driven car |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8499079A JPS5612803A (en) | 1979-07-06 | 1979-07-06 | Controller for electric vehicle driven by induction motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5612803A JPS5612803A (en) | 1981-02-07 |
| JPS638683B2 true JPS638683B2 (ja) | 1988-02-24 |
Family
ID=13846056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8499079A Granted JPS5612803A (en) | 1979-07-06 | 1979-07-06 | Controller for electric vehicle driven by induction motor |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4315203A (ja) |
| EP (1) | EP0022267B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5612803A (ja) |
| DE (1) | DE3064253D1 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8005673A (nl) * | 1980-10-15 | 1982-05-03 | Philips Nv | Veldeffecttransistor en werkwijze ter vervaardiging van een dergelijke veldeffecttransistor. |
| DE3103630A1 (de) * | 1981-02-04 | 1982-08-19 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Antriebseinrichtung fuer eine drehanoden-roentgenroehre |
| JPS57145503A (en) * | 1981-03-04 | 1982-09-08 | Hitachi Ltd | Controlling device of induction motor driven electric motor vehicle |
| JPS58130703A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-04 | Hitachi Ltd | 誘導電動機駆動車の制御装置 |
| JPS58193872A (ja) * | 1982-04-30 | 1983-11-11 | 三菱電機株式会社 | 交流エレベ−タの制御装置 |
| JPS59153496A (ja) * | 1983-02-17 | 1984-09-01 | Mitsubishi Electric Corp | インバ−タ制御装置 |
| JP2515730B2 (ja) * | 1985-10-04 | 1996-07-10 | 株式会社日立製作所 | 電気車の制御装置 |
| JPH01308104A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-12 | Mitsubishi Electric Corp | リニアモータ用電気ブレーキ制御方法 |
| JP2740954B2 (ja) * | 1988-11-29 | 1998-04-15 | 株式会社日立製作所 | 電気車駆動装置 |
| US4971522A (en) * | 1989-05-11 | 1990-11-20 | Butlin Duncan M | Control system and method for AC motor driven cyclic load |
| JPH03270685A (ja) * | 1990-03-16 | 1991-12-02 | Hitachi Ltd | 誘導電動機の制御装置 |
| JP2512197B2 (ja) * | 1990-04-18 | 1996-07-03 | 株式会社日立製作所 | 電気車制御装置及びインバ―タ制御装置 |
| JP2744531B2 (ja) * | 1991-04-18 | 1998-04-28 | 株式会社ブリヂストン | リム組付けタイヤの重量アンバランス修正方法 |
| US5218277A (en) * | 1991-09-18 | 1993-06-08 | Utdc Inc. | Controller for a linear induction motor |
| US5457374A (en) * | 1993-08-24 | 1995-10-10 | Alliedsignal Inc. | Motor controller for operating an inverter in current-controlled and voltage-controlled modes |
| JP3254922B2 (ja) * | 1994-09-16 | 2002-02-12 | 松下電器産業株式会社 | 空調用インバータ装置 |
| US6008617A (en) * | 1996-05-20 | 1999-12-28 | Hitachi, Ltd. | Motor control device for high frequency AC driven motor |
| JP2000115907A (ja) * | 1998-10-09 | 2000-04-21 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関型電気機関車用制御装置 |
| US6028402A (en) * | 1999-01-25 | 2000-02-22 | General Electric Company | Automatic rail characterization for adhesion system evaluation for AC locomotives |
| FR2790725B1 (fr) * | 1999-03-11 | 2004-02-13 | Alstom | Dispositif de controle de l'adherence d'un convoi ferroviaire electrique |
| US6104148A (en) * | 1999-04-15 | 2000-08-15 | General Electric Company | System and method for controlling an AC traction motor without sensing motor rotation speed |
| CA2385480A1 (en) * | 1999-09-24 | 2001-03-29 | Human Genome Sciences, Inc. | 32 human secreted proteins |
| KR100451369B1 (ko) * | 2002-03-14 | 2004-10-06 | 엘지산전 주식회사 | 유도 전동기의 회전 속도 검출 방법 |
| US7839101B2 (en) * | 2007-05-02 | 2010-11-23 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Linear induction machine control scheme, systems, and methods |
| JP5702195B2 (ja) * | 2011-03-11 | 2015-04-15 | 東芝機械株式会社 | インバータ発電装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50125210A (ja) * | 1974-03-22 | 1975-10-02 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US3512067A (en) * | 1965-03-25 | 1970-05-12 | Mini Ind Constructillor | Speed regulation of asynchronous three-phase motors |
| FR1495467A (fr) * | 1966-05-27 | 1967-09-22 | Brown | Dispositif pour régler la vitesse de machines asynchrones à rotor en court-circuit |
| US3819992A (en) * | 1972-01-21 | 1974-06-25 | Power Control Corp | Method and apparatus for providing efficient and stable power inversion with voltage and frequency control |
| DE2320748C3 (de) * | 1973-04-25 | 1982-06-16 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Drehstrommotors, der über einen Zwischenkreisumrichter betrieben wird |
| JPS5917623B2 (ja) * | 1974-02-25 | 1984-04-23 | タカハシ シユウイチ | 交流電動機の適応制御装置 |
-
1979
- 1979-07-06 JP JP8499079A patent/JPS5612803A/ja active Granted
-
1980
- 1980-07-03 US US06/166,704 patent/US4315203A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-07-04 DE DE8080103833T patent/DE3064253D1/de not_active Expired
- 1980-07-04 EP EP19800103833 patent/EP0022267B1/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50125210A (ja) * | 1974-03-22 | 1975-10-02 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5612803A (en) | 1981-02-07 |
| EP0022267B1 (en) | 1983-07-20 |
| US4315203A (en) | 1982-02-09 |
| EP0022267A1 (en) | 1981-01-14 |
| DE3064253D1 (en) | 1983-08-25 |
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