WO1982001350A1 - Control unit and control method for an a.c.electric car - Google Patents

Control unit and control method for an a.c.electric car Download PDF

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WO1982001350A1
WO1982001350A1 PCT/JP1981/000278 JP8100278W WO8201350A1 WO 1982001350 A1 WO1982001350 A1 WO 1982001350A1 JP 8100278 W JP8100278 W JP 8100278W WO 8201350 A1 WO8201350 A1 WO 8201350A1
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motor
rectifier
terminal
current
motors
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PCT/JP1981/000278
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English (en)
French (fr)
Inventor
Denki Kk Mitsubishi
Original Assignee
Ueda Yukio
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    • 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
    • B60L9/02—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using dc motors
    • B60L9/08—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using dc motors fed from ac supply lines
    • B60L9/12—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using dc motors fed from ac supply lines with static converters
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a control device and a control method for an AC electric vehicle that drives a DC motor by rectifying an AC power supply.
  • DC series grass motors are used as drive motors for AC grasses as well as DC grasses.
  • DC shunt motors are often used for the following reasons.
  • the field winding circuit is independent of the armature circuit, so it can be controlled freely. Therefore, continuous control of the field current is easy. ) When a power generation or regenerative brake circuit is applied, the main circuit must be turned off when switching to power and brake.
  • Fig. 1 shows one example of the conventional method of Kiyoshi, in which two motors are controlled. In an actual electric car, four or more units must be controlled.
  • S is the target
  • (1) is a pan for collecting AC quake from the electric lane.
  • the tag is the primary winding of the transformer.
  • ( 8 ) is the secondary winding of the transformer connected to the armature circuit of the motor.
  • ( 9 ) 0L0 is connected to the field winding circuit of the motor.
  • V / IPO '' The transformer's tertiary winding, ( ⁇ ) to .. are rectifiers that control the armature current of the motor, and ⁇ are the rectifiers for the field that control the field winding current of the motor.
  • ⁇ is an armature of a motor
  • ⁇ (24) is a field winding of the motor. Note that S) ⁇ 3 ⁇ 4 and ⁇ (24) constitute the first motor ⁇ and the second motor 3 ⁇ 4, respectively.
  • ⁇ Indicates a current detector. In an actual electric car, it is omitted in the power S diagram in which the cutting device and the filter device are installed. ⁇
  • the first electric motor ⁇ and the second electric motor 6 are completely independent of the armature circuit, and the field circuits are completely independent of each other. It can be controlled.
  • the operation of the first motor ⁇ will be described on the circuit side.
  • the high voltage applied to the primary winding ( 2 ) of the transformer through the phantom graph (1) is reduced to a predetermined voltage by the transformer.
  • the secondary windings (3) to (5) are obtained.
  • Each of the secondary windings ( 3 ) to (S) is provided with a rectifier (in the case of FIG. 1, a hybrid composed of a resistor and a diode).
  • (U) ⁇ are read-ahead, and the alternating current is full-wave rectified. It is converted to a smooth reactor ( ⁇ After the current is applied, it is applied to the armature of the first motor.
  • the rectifier's rectifier is set so that the armature current matches the current reference value (called the current limit value) given by a separately provided current limiter value setter. Phase control is performed. Then, the rectifiers 0 and 3 are sequentially fire-controlled in accordance with control signals given by speed, voltage, and the like.
  • the field current is simultaneously controlled by the field rectifier ⁇ according to the armature current.
  • the number of revolutions of the first electric ft machine that is, the speed of the electric car
  • ⁇ S6 can be arbitrarily controlled independently of the difference in characteristics and the difference in wheel diameter, as shown in Fig. 1, as shown in Fig. 1. The larger the number of wires and rectifiers and the larger the equipment, the more powerful and uneconomical and uneconomical.
  • the primary winding of the transformer i.e., the adjacent telephone line due to the harmonic components contained in the electric current of the railway lane, causes induction disturbance. If the secondary winding of the transformer is likely to be S1 to reduce
  • One terminal on the DC side of the first rectifier connected to the first AC power supply is connected to the first and second motors, which is composed of a bridge circuit capable of controlling conduction.
  • the second and third rectifiers respectively connected to the second and third AC power supplies which are connected to one terminal of One terminal on the DC side of the device is connected to the other terminal on the other side of the motor, and the other terminal on the DC side is connected to the other terminal on the DC side of the first rectifier described above.
  • the gate control circuit of the rectifier of the common iS is simply an ON / OFF control, and is extremely simplified. Only the number of rectifiers having the function of controlling the number of motors need to be prepared. The number of elements in the diode of the common-side rectifier is determined by its rated current and current flow.In the conventional method, the number is small. Both require the number of circuits of the motor, but as in the present invention
  • the number of elements can be significantly reduced, and the number of secondary windings on the transformer can also be reduced.
  • a rectifier and a transformer can be reduced in size and weight, and can be provided at a low cost, and the effect is extremely small. Great. Brief explanation of drawings
  • FIG. 1 is a main circuit jumper diagram showing a conventional circuit
  • FIG. 2 is a main circuit jumper diagram showing an embodiment of the control device of the present invention
  • FIGS. Fig. 4 ' is the control block diagram in Fig. 2
  • Fig. 5 and Fig. 6 are the explanatory diagrams showing the relationship between motor current and speed
  • Fig. 7 FIG. 2 is a control block diagram showing one embodiment of the control method of the present invention.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the present invention.
  • the major difference from the conventional method is that, of the cascaded multi-stage rectifiers ⁇ ⁇ ), the rectifier a ⁇ C) is connected in parallel to both motors ⁇ S6). Others are common. Then, one terminal of each motor ⁇ 26 ⁇ is connected in common to the common rectifier ⁇ . Connect to DC terminal. The other terminal of each motor ⁇ is connected to one of the rectifiers of the respective rectifiers) (14), and the other of the rectifiers ⁇ ⁇ has the same other terminal as the common terminal.
  • the operation will be described with reference to Fig. 2.
  • the operation of the field control circuit may be the same as that of the conventional system, as shown in Fig. 2.
  • the electric motor of the first motor 3 ⁇ 4 The secondary current of the transformer is obtained by controlling the phase of the rectifier rectifier so that the sub-current follows the separately given current limiting value.
  • the armature current of the second motor ⁇ is individually controlled by the phase control of the rectifier's thyristor.
  • the DC terminals of both rectifiers ODC are connected to each other, while the other is each motor ⁇ .
  • $ (26) because you are separated for each, the first electric motor ⁇ and the second electric motor; '2 armature current of S is, Ru name to the child in all Ku individual-specific control Ru is your.
  • the field current is controlled individually according to the armature current of each motor, as in the conventional method.
  • the armature currents are controlled so as to have respective current limiting values.
  • the control phase angle of the thyristor is further advanced and the rectifier is in the full conduction state as the distance further increases, the rectifier on the common side is ignited and fully lit.
  • the rectifier of the rectifier 0 ⁇ 043 ⁇ 4 is once narrowed down, and the phase control is performed again as described above.
  • Figure 3 shows the output voltage of each rectifier ( ⁇ ) to ⁇ 4) and the terminal voltage of the motor during such operation.
  • the motor terminal voltage of the first motor ⁇ at the same time is larger than that of the second motor 26), that is, the control phase angle of the thyristor Indicates a state smaller than 2 .
  • FIG. 4 is an embodiment of a control block diagram in the case where the above-mentioned control is performed.
  • 29 is the control
  • the main controller that gives the signal (is the rectifier selection circuit, (31) is the rectifier bridge switching circuit, and is the gate circuit of the common rectifier (the figure shows only one stage). any), (33) comparing the synchronization power circuits, 1 ⁇ 2 the limiting value Pas Turn-down generation circuits, the (3 ⁇ ) (36) is ⁇ current and limiting values electrostatic motor ® 3 ⁇ 4
  • the comparator ( ⁇ ) is a phase shifter that determines the phase angle of the rectifier's thyristor according to the output of the comparator, and ' 9 ) is the rectifier.]
  • the circuit, is a gate circuit of the rectifier (), and the circuits (41, 42) are conduction ratio detectors for detecting the angle of inclination of the thyristor of the rectifier (U). Other codes Ru Ah the same as the second.
  • FIG. Also, a control block diagram for controlling the field current is not shown.
  • the firing order of is determined.
  • the output of the recirculation circuit 30) will be described on the ⁇ first motor ⁇ side> which is given to the comparator (36) and the bridge switching circuit 1). Under the condition that the output of the rectifier selection circuit is input to the comparator ⁇ , the output of the current limit pattern generator and the current detection of the motor
  • the output of the device ⁇ is compared, and an output corresponding to the deviation is given to the phase shifter ⁇ .
  • the phase angle of the thyristor is determined by the phase shifter ⁇ , and the armature current of the motor ⁇ in a loop such that the rectifier is ignited through the gate circuit ⁇ . Constant current control is performed so as to match the current limit value.
  • the output of the phase shifter ⁇ ) is also input to the duty ratio detector (where the phase angle commanded to the thyristor is monitored, and the maximum duty ratio is controlled, ie, When the control phase angle (not shown in Fig. 3) is zero or below a certain value, an output is generated and is returned to the rectifier bridge switching circuit.
  • the second electric motor ⁇ is also controlled by the same loop as described above, and if the conduction ratio of the rectifying device 3 ⁇ 4 is maximized, the The switching circuit (31) generates an output, passes through the gate circuit ⁇ , and the ignition signal is given to the rectifier of the common rectifier.
  • the output of the rectifier is rapidly throttled by providing the narrowing signal to the phase shifter ⁇ ⁇ .
  • the switching of the rectifier bridge and the phase control are performed.
  • On the interchange side that is, in order to synchronize with the lane voltage, a synchronous power supply is provided.
  • a circuit ⁇ is provided, and this signal is used as a bridge switching circuit ⁇ ) ⁇ It is given to a samurai device. This one
  • Fig. 5 shows the change in current of the rectifier bridge when such control is performed.
  • the characteristic shown by the solid line in FIG. 5 is the case of the first motor, and the characteristic shown by the broken line is the case of the second motor ⁇ .
  • the first motor is compared with the second motor.
  • the control phase angle of the thyristor that is, the duty ratio changes rapidly. Therefore, after the first motor reaches the maximum duty ratio, the current decreases as the speed increases.
  • the second motor ⁇ is continuously controlled in phase, and after this reaches the maximum conduction ratio, the first motor ⁇ and the second motor 26) are simultaneously connected to the common side. Switched to rectifier.
  • the current of the first motor ⁇ changes to the point ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ® ⁇ ⁇ in Fig. 5, and the current of the second motor becomes the point ® ⁇ ® ⁇ ® ⁇ ® ⁇ ⁇ It will change. Since the amount of change in current ( ⁇ ⁇ ® and ⁇ ⁇ ⁇ ) at the time of switching is very small, there is no problem in practical use. It is also conceivable to switch the common-side rectifier on one side, for example, the control method that is executed when the first motor 3 ⁇ 4 reaches the maximum duty ratio. The current change in this case is as shown in Fig. 6. Which control method is to be selected depends on the characteristics of the motor and the AC side inverter including the transformer.
  • the rectifier has also been described as a mixed bridge consisting of a thyristor and a diode, but a regenerative brake is applicable! ⁇ The same can be applied to the silly bridge.
  • FIG. 7 shows the control block diagram in this case. The difference from FIG. 4 is that it has a plurality of current limit value pattern generators (34a) (S4b). The current of each motor 2S is limited to this limit.
  • the rectifiers (U) ( ⁇ ) connected to the respective motors ⁇ (26) are controlled by the respective rectifiers ( ⁇ ) to match the When the motor reaches the maximum duty ratio, it switches to the rectifier on the common side, and when idling occurs, reduces the current of the corresponding motor to reduce the wheel current. It also has the effect of reducing idle tension and stopping slippage to achieve re-adhesion.
  • This invention can be applied to a control device and a control method of an AC electric vehicle such as an AC electric motor vehicle or an AC train that rectifies an AC electric current and drives a DC electric motor.
  • an AC electric vehicle such as an AC electric motor vehicle or an AC train that rectifies an AC electric current and drives a DC electric motor.

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Description

り 明 発 明 の 名 称
力
交流 電気車の 制 御 装置及 び制 御方法 技術分 野
こ
こ の 発 明 は 交流電源 を 整流 し て 直流電動機 を 駆 動す る 交流電気車 の 制御装置及 び 制 御方 法 に 関 す る
る
背景技術 直流電気草 は も ち ろ ん 、 交流電 気 草 に あ っ て も 駆動用 電動機 と し て は 、 一般 に直流直巻電動機が 用 い ら れ る 。 し カゝ し 、 次 の よ う な 理 由 か ら 直流分 巻電動機 を 用 い る こ と も し ば し ば あ る 。
(1) 直流電動機 に 比べ て 速度特 性が フ ラ ッ ト で あ る 為、 車輪 と レ ー ル 間 の 再粘着 性能 が 優 れ て い る
(2) 界磁巻線 回 路 は 電機子 回 路 と 独 立 し て い る の で 、 自 由 に 制御 す る こ と が で き る 。 従っ て 、 界磁 電流 の 連続制 御が容易 で あ る 。 ） 発電 ブ レ ー キ や 回 生 ブ レ ー キ 回 路 を 適用 す る 場 合 、 カ 行 と ブ レ ー キ に 転換 す る 時 に 主 回 路 の 切
—方 、 分 巻電 動機 を 用 い る 場合 の ひ と つ の 欠点
OMPI
/ V IPO は 、 電気車の よ う に 1 台の 電源装置、 ^ え ば整流 装置 な ど に 対 し て 、 複数の 電 動機 を 並死 に接続 し た 場合 、 電動機 の 待性差 や 、 草輪径 の 違い に よ る 回 転数 の 差 に よ っ て 、 電動機 の 電機子に 流れ る 電 流が不平衡 と な る こ と で あ る 。 こ の よ う な こ と が 起 る と 、 そ れ ぞれ の 電動機 の ト ル ク が不平衛 と な る の は 当 然の こ と な 力 ら 、 大 き い 電.流が流れ る 電 動機 は 温度上昇が高 く な り 熱 的 に苦 し く な る 。 又 極端 な 場合 に は 、 電動機 の 相 互 間 に 大 き な横流が 流れ る 。 こ れの霹决方法 と し て は 、 一設 に 、 電動 機 の界磁電流 を 電動機 ご と に 独立制御す る 方 .法 と 電機子電流 を 制御 で き る 整流装置 を 電動 機'ご と に 設 け て 独立制御す る 方法、 更 に こ れ ら を 併用 す る 方法が適用 さ れ て い る 。
第 1 図 は 従来方式の 一実施洌 を.示す も の で あ り 電動機 を 2 台制御す る 場合 を 示 し て あ る 。 実際の 電気車 に あ っ て は 4 台以上 の 制御 が一 . S: 的 で あ る 第 1 図 に 於 て 、 （1) は 電 車線か ら 交流電震 を 集電す る た め の パ ン タ グ ラ フ 、 は 変圧器 の 1 次側 巻線
(3) (8) は 電動機 の 電機 子 回路 に 接続 さ れ た変圧器 の 2 次側 巻線、 （9) 0L0 は 電動機 の 界磁巻辏 回 路 に 接
ΟΜΡΣ
V/IPO ' 続 さ れ た 変圧器 の 3 次側 巻線 、 （Π)〜 . は 電動機 の 電機 子電流 を 制御 す る 整.流 器 、 は 電動機 の 界 磁巻線電流 を 制 御 す る 界磁用 整流器 、 は 整流 器で 全波整流 さ れ た 脈動電流 を 平滑 化 す る 平滑 リ ァ ク ト ル 、 ^ ^ は 電動機 の 電機 子、 ^ (24) は 電動機 の 界磁卷線 で あ る 。 な お 、 S) δ¾ 及 び ^ (24) で そ れ ぞ れ第 1 電動機 ^ 及 び第 2 電動機 ¾ を 構成 す る
^ は 電 流検 出 器 を 示 す。 実際 の 電気 車 に あ っ て は し ゃ 断 器 ゃ フ ィ ル タ 装置が設 け ら れ て い る 力 S 図 に は 省略 し て あ る 。 ·
図 に 示す と お り 、. 第 1 電動機 ^ と 第 2 電 '動機 6). は 電機子 回 路 は も と よ り 、 界磁 回 路 も 電気的 に 全 く 独立 し て お り 個 々 に 制御 で き る 。 い ま 、 第 1 電 動機 ^ の 回 路側 で そ の 動作 を 説 明 す る 。 パ ン タ グ ラ フ （1) を 通 し て 、 変圧器 の 1 次側 巻線（2) に 印加 さ れ た 高電圧 は 、 変圧器 で所定 の 電圧 に 降圧 さ れ て
2 次側 巻線 （3) 〜 （5) に 得 ら れ る 。 2 次側巻線 （3)〜 （S) に は 、 そ れ ぞ れ整流装置 （ 第 1 図 に あ っ て は 、 サ ィ リ ス タ と ダ イ オ ー ド か ら 構成 さ れ る 混 合 ブ リ ツ ジ で 示 す ） （U) 〜 が 接読 さ れ て あ り 、 交流電流 を 全 波整流す る 。 そ れ を 平滑 リ ア ク ト ル （^ に て 平滑 電流 に し た 後、 第 1 電動機 ' の 電機.子 に加 え ら れ 。 一般 に は 、 別 に 設 け ら れ た 限流'値設定器 に よ っ て 与 え ら れ た 電流基準値 （ 限流値 と い う ） に 電機子電流が合致す る よ う に 整流器 の位相制御が 行 わ れ る 。 そ し て 、 速度や 電圧 な ど で 与 え ら れ る 制御信号 に従っ て 、 整流装 0¾ & 3 が順次点弧制 御 さ れ る 。 一方、 界磁電流 は 電機子電流 に応 じ て 界磁用 整流装置 ^ に よ っ て 同 時 に 制 御 さ れ る 。 こ の よ う に し て 、 第 1 電 ft機 の 回 転数す な わ ち 電 気車の 速度 は 、 起動 か ら 高速 S ま で 幅広 く 制御で き る 。 以上 の よ う に 、' 第 1 零 »機 ^ と 筹 2 電動機 ¾ は 電機子回 路 は も と よ り 、 界磁 回 路 も 電気的 に 全 く 独 立 し て い る の で 、 両電動機 ^ S6) の 特性差 や 車輪径 の 差 と は 無関 係 に任意 に 制御 す る こ と がで' き る し カゝ し 、 第 1 図 に 示す.よ う に 、 変圧器 の 2 次側 巻線や 整流器 の 数 が多 く な り 装置が大形 に な る ば 力 り か ミ ffi格的 に も 不経済 な も の と な る 。 特 に 、 整流器の 位相制御 に伴っ て 変圧器 1 次側巻線 す な わ ち 電 車線 の 電流 に含 ま れ る 高調 波成分 に よ る 隣接 の 電話線な ど に ·与 え る 誘導障害 を 低滅す る 為 に変圧器 の 2 次側巻線 を 多 分 S1 に す る 場合 に は
ΟΜΓΙ HO" 前記 の 欠 点 が ま す ま す頭著 と な る 。
発 明 の 開 示
導通制 御 可能 な ブ リ ッ ジ 回 路 か ら な り 第 1 の 交 流電源 と 接続 さ れ た 第 1 の 整流装置 の 直流側 の 一 方 の端 子 を 第 1 及 び第 2 の 電 動機 の 一方 の 端子 と 接続 し 、 導通制 御可能 な ブ リ ジ 回 路カゝ ら な り 第 2 及 び第 3 の 交 流電源 と そ れ ぞ れ 接続 さ れ た 第 2 及 び第 3 の 整流装置 の 直流側 の 一方 の 各端子 を 上 記電動機 の 他方 の 各端 子 と そ れ ぞ れ 接続 し 、 直流 側 の 他方 の端子 を 上記第： 1 の 整流装 置 の 直流側 の 他方の 端チ と 接続 し 、 .上-記各 電動機 の 霉 流 を そ れ ぞ れ独立 し て 制 御 す る よ う に し た 交流電気車 の 制 御装置及 び制 御方法 を 提 供 す る 。
こ の 発 明 に よ れ ば 、 共通 iS の 整流装置 の ゲ 卜 制御 回 路 は 単 に オ ン · オ フ の 制 御 の み で よ く 、 非 常 に 簡素化 さ れ る 。 そ し て 位栢制御 機能 を 有す る 整流装置 は 電動 機 の 数 だ け 用 意 すれ ば よ い こ と に な る 。 共通側整流装置 の サ イ リ ス タ ゃ ダ イ ォ ー ド の 素子数 は そ の 定格 電 流 と 通電 々 流 に よ っ て 決定 さ れ る カ 、 従来方式 に お い て は 、 少 な く と も 電 動 機 の 回 路数 が必要 で あ る が 、 本 発 明 の よ う に 共通
ΟΙάΓΙ に す る こ と に よ り 素子数の大韁 な 低減が 図 れ る 更 に 変圧器 2 次側 巻線数 も 少 な く す る こ と がで き る
以上 の よ う に 、 本発明 を 適用 す る こ と に よ り 整流器 や 変圧器が小形 · 軽量 に な る 上 、 安価 に 提 供 で き る よ う に な り 、 そ の 効果 は極 め て 大 き い。 図 面の 簡単 な 説 明
第 1 図 は 従来 の 搆成 を 示す主 回路 ツ ナ ギ図 、 第 2 図 は 本発明 の 制御装置 に 関 す る 一実施例 を 示す 主 回 路 ツ ナ ギ図 、 第 3 ·図 は 苐 2 図 の 動作 を 示す 説 明-図 、 第 4 図'は 第 2 図 の 制御 ブ ロ ッ ク 図 、 第 5 図 及 び第 6 図 は電動機電流 と 速度 の 関係 を 示す 説 明 図 、 第 7 図 は本発 明 の 制御方法 に 関 す る 一実施例 を 示す制御 ブ ロ ッ ク 図 で あ る 。
発 明 を 実施す る た め の最良 の形態
第 2 図 に本発 明 の 一実施例 を示す 。 従来—方式 と 大 き く 異 な る 点 は 、 縦続接続 さ れた 複数段の 整流 装置^〜 ) の う ち 、 整流装置 a¾ C ) を 両電動機 钧 S6) に対応 し て 並列 接続す る が 、 そ れ以外 は 共通 と す る と で あ る 。 そ し て 、 各電動機 ^ 26} の 一方 の端 子は 共通 に 接続 し て 、 前記 の共通の 整流装置 ^ の 直流側 端子 に 接続す る 。 各電 動機 ^ の も う 一方 の 端子 は 、 そ れ ぞ れ の 整流 装置 ) (14 の 直 流側端子 の 一方 に 接続 し 、 整流装置 Οϊ ^ の 直 流側 端子 の 他 方 は 前記 の 共通 の 整流装置 の 直流側端 子 に 接続 す る 。 界磁制御 回 路 は 、 従来方式 と 同 一 で も よ い 第 2 図 に よ っ て 、 動 作 を 説 明 す る 。 先ず第 1 電 動機 ¾ の 電機子電流 を 別 に 与 え ら れ た 限流値 に 従 う よ う に 整流装置 の サ イ リ ス タ の 位相 制御 に よ つ て 、 変圧器 の 2 次側 巻線 （3) に 得 ら れ る 交流電圧 を 制御 す る 。 同 時 に 、 ·第 2 電動機 ¾ の 電 機子電 流 は 、 整流装 の サ イ リ ス タ の 位相 制.御 に よ っ て 個別 に 行 わ れ る 。 こ こ で 、 両 整流装 置 OD C ) の 直流 側端子が互 い に 接続 さ れ て い る が 、 他方が、 各電 動機 ^ $ (26) 毎 に分離 し て い る 為 、 第 1 電動 機 ^ と 第 2 電動機；'2 S の 電機子電流 は 、 全 く 個 別 に 制 御 さ れ る こ と に な る 。 界磁電流 は 従来方式 と 同 様 に 、 そ れ ぞれ の 電 動機 の 電機子電流 に 従っ て 個 別 に 制御 す る 。 そ し て 、 速度 の上昇 と 共 に 、 サ イ リ ス タ の 制御位相角 が進 み 、 全導通状態 に な る と 、 直列 に 接続 さ れ た 共通'側 の 整流装.置 を 点 弧 し て 、 全導 通状態 に す る 。 こ れ と 同 時 に 整流装 置 01) と 整流装
O PI _ i?o -， 置 ^ の サ イ リ ス タ の 制御位相 角 を 急, .速に 絞 り 込 み そ の直流側 出 力 電圧 を 零 と す る 。 こ こ で 、 変圧器 の 2 次側巻線（3) (6) の 出 力 電圧 と 、 2 次側巻線（4) の 出 力電圧は 同一 に し て あ る の で 、 両電動機 ^ (26) の 両端 に 印加 さ れ る 電圧 は ほ と ん ど 変化 し な い そ の 後、 再 び整流装置 （0) と 整流装置な の サ イ リ ス タ の位栢制御 を 行っ て 、 第 1 電動機 ^ と 第 2 電動機
の 電機子電流 を そ れ ぞれ限流値 に な る よ う 制御 す る 。 そ し て 、 更 に遠度の 上昇 に 従い 、 サ イ リ ス タ の制御位相角 が進んで 全導通状態 に な る と 、 共 '通側 の 整流装置 を'点 ·弧 し て 、 全 通状態 に す る こ れ と 同 時 に整流装置 0¾ 04» の サ イ リ ス タ を 一旦 、 絞 り 込 み 、 再 び前記 の と お り 、 位相制御 を 行 う 。
こ の よ う な動作時 の そ れ ぞ れ の 整流装置（Π) 〜 α4) の 出 力電圧 な ら び に電動機 の端子電圧 を 表わ し た の が第 3 図 で あ る 。 第 3 図 の場合 は 、 第 2 電動機 26) に 比べて 第 1 電動機 ^ の 同 一時点 に於 け る 電動機 端子電圧が大 き い 、 す な わ ち サ イ リ ス タ の 制御位 相 角 ェ が 2 よ り 小 さ い 状態 を 示 し て あ る 。
第 4 図 は 前記 の よ う な 制卸 を行 う 場合の 制御 ブ ロ ッ ク 図 の 一実施例 で あ る 。 図 に於 て 、 29) は 制御
Ο ΡΙ A WIPO 信号 を 与 え る 主幹制御 器 、 （ は 整流器選択 回 路 、 (31) は 整流器 ブ リ ッ ジ 切換 回 路 、 は 共 通側整流器 の ゲ ー ト 回 路 （ 図 は 1 段の み 示 し て あ る ） 、 （33) は 同 期電 源 回 路 、 ½ は 限流値 パ タ ー ン 発生 回 路、 （3§) (36) は 電動機 ® ¾ の 電撐子電流 と 限流 値 を 比較す -る 比較器 、 ^ ） は 比較器 の 出 力 に 応 じ て 整流器 の サ イ リ ス タ の 位相 角 を 決定す る 位相 器 、 ' 9) は 整流 装 置 な]) の ゲ ー ト 回 路 、 は 整流装置（ ) の ゲ ー ト 回 路 (41) (42) は 整流装置 （U) の サ イ リ ス タ の 位栢角 を 検知 す る 為 の 通流率検知 器 を 示す。 他 の 符号 は 第 2. 図 と 同一 で あ る 。 又 、 界磁電流 を 制御 す る 為 の 制御 ブ ロ ッ ク 図 は 図 示 し て い な い 。
第 4 図 に お い て 、 主幹制 御器 29, か ら 制御信号 が 整流器選択 回 路（3 に 与 え ら れ る と 、 こ こ で 制御 信 号 に 対応 し て 整流装置 （□) 〜 <¾) の い ず.れが 点弧 さ れ る かが決定 さ れ る 。 特 に 、 共通部 の 整流装置
の 点弧順序 が決定 さ れ る 。 還択 回 路 30) の 出 力 は 比 較器 (36) お よ び プ リ ッ ジ 切換 回 路 1) に 与 え ら れ る < 第 1 電動機 ^ 側 で 説 明 す る 。 比較器 ^ に 整流器 選択 回 路浏 の 出 力 が入力 さ れ て い る 条件 で 、 限 流 値 パ タ ー ン発生器 の 出 力 と 、 電動機 の 電流検 出
O PI
V/IP 器 ^ の 出 力 が 比較 さ れ て 、 そ の 偏差 に 応 じ た 出 力 が位相 器 ^ に与 え ら れ る 。 位相 器 ^ で サ イ リ ス タ の 位相角 を 決定 し 、 ゲー ト 回 路 ^ を 通 し て 整流装 置 が点弧 さ れ る の よ う な ル ー プ で の 電動機 钧 の 電機子電流が限流値 に合致す る よ う に 定電流制御 が行わ れ る 。 位相 器 δ ) の 出 力 は 、 通流 率検知器（ に も 入力 し 、 こ こ で 、 サ イ リ ス タ に指 令 さ れ る 位相角 を 監視 し 、 最大通流率す な わ ち 制 御位相角 （ 第 3 図 に 示 さ れ る な ：） が零 あ る い は 、 ―定'値以下 に達す る と 出 力 を 発生 し 、 整流器 プ リ ッ ジ切換 回 路 に え ら れ る 。 第 2 電動機 ^ も 前 記 と 同 様の ル ー プで 制御 さ れ る 。 そ し て 、 整流装 置 な¾ ^ の 通流率 がい ず れ も 最.大 に な る と 、 ブ リ ッ ン切換 回 路（31) が 出 力 を 発生 し て ゲ ー ト 回 路 ^ を 通 し て 、 共通の 整流装置 の サ.ィ リ ス タ に 点弧信号 が与 え ら れ る 。 同 時 に位相 器 ^ ^ に絞 り 込み 信号 が与 え ら れて 、 整流装置 の 出力 が急速 に 絞 ら れ る 。 整流器 ブ リ ッ ジ の 切 り 換 え や 位相 制御 を 交 流側 ·す な わ ち 電 車線電圧 に 同 期 し て 行 う た め に 、 同 期電源.回 路 ^ が設 け て あ り 、 こ の 信号 を ブ リ ツ ジ 切換 回 路 δΐ) ゃ位栢 器 に 与 え て あ る 。 こ の よ
_Ο ΡΙ " う な 制 御 を 行 っ た 場 合 の 整流器 ブ リ ツ ジ の電 流 の 変化 を 第 5 図 に 示す 。 第 5 図 に 実線 で 示す特性 は 第 1 電動 機 、 破線 で 示す特性 は 第 2 電 動機 ^ の 場合で あ り 、 第 3 図 に も 示す と お り 、 第 1 電動機 が第 2 電動機 に 比べ て サ イ リ ス タ の 制 御位相 角 す な わ ち 通流率 の 変化 が早い 。 従 っ て 、 第 1 電 動機 は 最大通流率 に達 し た 後 、 速 度 の 上昇 と 共 に電流が減少す る 。 そ の 間 、 第 2 電動機 ¾ は 続 け て 位相 制御 さ れ て お り 、 こ れが最大通流率 に 達 し た 後 、 第 1 電動機 ^ も 第 2 電動機 26) も 同 時 に 共通 側 の 整流器 に 切 り 換 え ら れ る 。 す な わ ち 、 第 1 電 動機 ^ の 電流 は 第 5 図 の 点 © → © → © → © → © → ® → © と 変化 し 、 第 2 電動機 の 電流 は 点 ®→ ® → ® → ® → © と 変化す る こ と に な る 。 し カゝ し 、 切 換 え 時 の 電 流 の 変化量 （ © → ® お よ び © → © ) は ご く わ ず かで あ る の で 実用 上 で は 問題 に な ら な い ， 又 、 共通側 整流器 の 切 り 換 え を 片 側 、 例 え ば第 1 - 電動機 ¾ が最大通流率 に 達す る と 実施す る 制御 方 法 も 考 え ら れ る 。 こ の 場合 の 電 流 変化 は 第 6 図 の よ う に な る 。 ど ち ら の 制鄣方法 を 選 択す る か は 、 電動機 の 特性差 や 変圧器 を 含 む 交流 側 ィ ン ビ ー ダ
OMPI 2 ン ス に よ っ て決定す る こ と に な る 。
上記実施例 に お て は 、 電動機が 2 台 、 変圧器 の 2 次側 力 3 分割 さ れて い る 場合 に つ い て 説 明 し た が 、 電動機の 台数が更 に 多 く 、 分割数 も 異 な り 、 更 に 、 等分 割で は な く 、 不等分割 さ れて い る 場合 に も 適用 で き る 。 更 に 、 電動機毎 に 接続 さ れ る 整 流装置 は 共通側 整流装置の 上部 （ 電源の プ ラ ス 側 ） に 接続 し た 場合 も 同様の効果が得 ら れ る こ と は 明 白 で あ る 。 整流装置 も 、 サ イ リ ス タ と ダ イ オ ー ド か ら 構成 さ れ る 混合 ブ リ ッ ジで 説明 し た が、 回 生 ブ レ ー キ が適用 可能 な！ ¾サ イ リ ス タ ブ リ ッ ジ に も 同 じ く 適用 で き る 。
上記実施例 は 全 て の 電動機 の 限流値が 同 一で あ る 場合 を 説 明 し た が、 並列 に 接続 さ れ た 整流装置 を 個別 に制御で き る の で 、 各電動機 を 互 い に違つ た 限流値 に 設定す る こ と も 可.能で あ る 。 こ の よ う に すれ ば 、 機関 車で し ば し ば使用 さ れ る 移動 補償制 御 の 適用 が容-易 と な る 。 こ の場合 の 制御 ブ ロ ッ ク 図 を 第 7 図 に 示す。 第 4 図 と 異'な る 点 は-限 流値パ タ ー ン発生器 （34a ) (S4b) を 複数個有す る こ と で あ る 。 そ れ ぞ れ の 電 動機 2S の 電流 は 、 こ の 限
Of ::1 Vy"I£O 流値 パ タ ー ン と 合致 す る よ う に 、 そ れ ぞ れ の 電動 機 ^ (26) に 接続 さ れ た 固 有の 整流 装置 （U) (^ で 制 御 し て 、 サ イ リ ス タ が 最大通流率 に 達す る と 、 共通側 の 整流装置 に切 り 換 え る 。 又 、 空転 が発生 し た 時 に は 該 当 す る 電 ¾機 の 電流 を 減少 さ せ て 、 車輪 の 引 張力 を 減少 さ せ て 空転 を 止 め て再粘着 を 図 る 効 果 も あ る 。
前 記 説 明 は 、 定電流制御 機 能 の み を 有 す る 場 合 で あ る が 、 定電圧制 御機能 を 付加す る 場合 に つ い て も 非常 に 有効 で あ る 。
前記 説 明 は分 .巻電動機 に適用 す る 場合 に つ い て 説 明 し た が、 直巻電動機 に 適用 す る 場合 に も 前記 と 同 様 の 効果が得 ら れ る 。
産業上 の 利用 可 能性
こ の 発 明 は交流電濕 を 整流 し て 直流電 動機 を 駆 動 す る 交流電気機 関 車や 交流電車等 の 交 流電気 車 の'制 御装置及 び 制 a方法 に適用 で き る 。
0?·ί?Ι V IPO

Claims

4 請 求 の 範 囲
1. 各電機子の 一方の端子間 が接続 さ れ他励界磁 制御 さ れ る 第 1 及 び第 2 の 直流電動機、 導通制御 可能な プ リ ッ ジ 回 路カゝ ら な り 第 1 の 交流電源 と 接 続 さ れ直流側 の 一方の 端子が上記各電機子の 一方 の 端子 と 接続 さ れ た 第. 1 の 整流装置、 導通制御可 能 な プ リ ッ ジ 回 路か ら な り 第 2 及 び第 3 の交流電 源 と そ れ ぞ れ接続 さ れ直流側 の 一方の各端子が上 記各電機子の 他方の端子 と そ れ ぞれ接続 さ れ直流 側 の他方 の端子が上記第 1 の整流装置の 直流側 の 他方 の 端子 と 接続 さ れ た 第 2 及び第 3 の 整流装置 を 備 え た 交流電気車の制御装置。
2. 第 1 の 整流装置 は縦続接続 さ れ た 複数個 で 構 成 さ れ て い る こ と を 特截 と す る 請求の範囲 第 1 項 記載 の 交流電気草の 制御装置
3. 導通制御可能 な ブ リ ッ ジ 回路力 > ら な り 第 の 交流電源 と-接続 さ れ た 第 1 の整流装置の 直流側 の 一方の 端子 を 第 1 及 び第 2 の 電動機の 一方の端子 と 接続 し 、 導通制御可能 な ブ リ ッ ジ 回 路カゝ ら な り 第 2 及 び第 3 の 交流電源 と そ れ ぞれ接続 さ れ た 第
2 及 び第 3 の 整流装置 の 直流側 の 一方の 各端子 を 上 記電 動機 の 他方 の 各端子 と 'そ れ ぞ れ接続 し 、 直 流側 の 他方 の 端 子 を 上記第 1 の 整流装置 の 直流側 の 他方 の 端子 と 接続 し 、 上記各電動機 の 駆動力 を 制 御 す る 交流電気車 の 制 御方法 に お い て 、 上 記各 電動機 の 電流 を そ れ ぞ れ独立 し て 制 御す る こ と を 特徵 と す る 交流電気車 の 制 御方法。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5534814A (en) * 1978-09-01 1980-03-11 Hitachi Ltd Control device for ac electric car

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5534814A (en) * 1978-09-01 1980-03-11 Hitachi Ltd Control device for ac electric car

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ZA817055B (en) 1982-09-29
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KR830007318A (ko) 1983-10-19

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