JPH01117604A - 電気車の制御装置 - 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〕 本発明は誘導電動機式電気車の制御装置の改良に係り、
特に、定速度運転を行う電気車の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

誘導電動機式電気車の定速運転については、まず、特願
昭４８−１２４１８号公報に、道路走行用の電気自動車
を意図したものが開示されている。

この制御装置は、指令された速度と誘導電動機速度との
偏差に比例して直線的に変化し、正負とも制限値を有す
る関数発生器により、すべり周波数を決定する方式であ
る。その他の制御系は一般のものと変りはなく、インバ
ータに与える周波数指令に応じて、その出力電圧を制御
するように構成されている。

また、特願昭５４−２２６０７号公報には、鉄道電気車
において、例えば、第１ノツチは１０Ｋｍ／ｈ。

第２ノツチで３０Ｋｍ／ｈ、第３ノツチで６０Ｋｍ／ｈ
、第４ノツチで１１００Ｋ／ｈといった具合いに、各ノ
ツチ指令に対応して速度指令を定めて、インバータの出
力周波数を制御する方式が開示されている。

更に、雑誌「電気車の科学Ｊ１９８５Ｖｏｌ。

３８Ｎｏ、　２第１５頁〜第２４頁の特に第２０頁には
、電気車の速度が制限速度に近づいたときすべり周波数
を絞り込むことによって、定速度制御を行うことが開示
されている。

この他、更に自由な速度での定速度運転を可能とするた
めに、特願昭６０−２２０１２４号の明細書及び図面に
は、主幹制御器に切ノツチ、力行第１ノツチおよび第２
ノツチの他に定速ノツチを設け、主幹制御器の操作ハン
ドルを定速ノツチに投入することにより任意の速度で定
速運転が行なわれるようにした制御方式が開示されてい
る。

第２図はこの特願昭６０−２２０１２４号の明細書及び
図面に開示された制御装置のブロック図である。直流電
車線１から集電した直流は、インバータ２によって可変
電圧・可変周波数の交流に変換されて駆動用の誘導電動
機３１．３２に給電される。

車両速度相当信号ｆｒを得るために前記誘導電動機３１
．３２に連結したパルス発生器４１．４２が設けられ、
これらの出力パルス数がＮ／ｆ変換器５によって前記信
号「ｒに変換される。

主幹制御器６の力行第１ノツチ６ａまたは力行第２ノツ
チ６ｂが投入されているときはすべり周波数（ｆ、）パ
ターン発生器７により一定のすべり周波数パターンｆ□
１を発生させ、電動機電流（ＩＮ）パターン発生器８に
より電動機電流指令ｒＭＰＩを発生させる。切換スイッ
チ９および１０は力行ノツチでは図示の状態にある。従
って、すべり周波数指令ｆ３□はそのまま加算器１１０
１つの入力となる。一方、電動機電流エイが電流検出器
１２によって検出され、比較増幅器１３にて、電動機電
流指令ＩＭＦと比較される。この比較増幅器１３は、電
動機電流ＩＭが変動したときにすべり周波数指令ｒｓｐ
を補正するためのｆ、補正信号を発生して、加算器１１
の他の１つの入力に与える。

この加算器１１の出力はすべり周波数信号ｆ。

となり、加算器１４によって車両速度相当（電動機の回
転子速度に対応）信号ｆ、に加算（力行）あるいは減算
（回生）される。この加算器１４の出力ｒ＋Ｎｖはイン
バータ周波数指令としてＰＷＭ変調部１５へ人力される
。

インバータ周波数指令ｆ　ｉＮＶは、電圧Ｖ対周波数ｆ
の比（Ｖ／　ｆ　）が一定となるような制御電圧ＶＣＩ
を発生するＶ／ｆ変換器１６に入力される。

力行第１あるいは第２ノツチでは、ノツチ止め電圧発生
器１７により、図示するように各ノツチ毎に設定された
ノツチ止め電圧ＶＣ２を発生する。低位優先回路１８は
、上記の制御電圧ＶＣＩとノツチ止め電圧ＶＣｔの低位
の方を選択してインバータ出力電圧指令■、としてＰＷ
Ｍ変調部１５へ出力する。

ＰＷＭ変調部１５は、これらのインバータ周波数指令ｆ
ｌＮＶおよびインバータ出力電圧指令ｖＣに応じてイン
バータ２の動作周波数及び変調度（出力電圧）を制御す
る。

■８パターン発生器８の出力である電動機電流指令ＩＮ
Ｆ１は、力行第２ノツチでは一定値であるが、力行第１
ノツチではインバータ周波数指令ｆｌＮＶの上昇に伴い
図示するように制限が加えられる。この理由は、力行第
１ノツチですべり周波数ｆ、が大きいままで制御電圧■
。のみがノツチ止め電圧ＶＣ１に抑制されていたとする
と、次に力行第２ノツチに・投入された際に電圧の制限
が解けていきなり大トルクを発生してしまう、そこで、
電流制御系によるｆ、補正信号によってすべり周波数信
号ｆ、も絞り込んでおくのである。

さて、ここで、主幹制御器６の操作ハンドルが定速ノツ
チ６Ｃに投入されたとすると、定速指令ＮｌＡ１９の信
号は切換スイッチ９および１０を図示とは逆の開閉位置
に切換える。一方、定速指令が目標速度設定器２０へ与
えられると、該目標速度設定器２０はそのときの車両速
度相当信号ｆ、をラッチし、これをその後の速度指令信
号ｒアとする。また、定速指令が与えられたとき、直前
ノツチが力行第２ノツチであったことを記憶する信号が
存在した場合には、（ラッチした車両速度相当信号ｆ−
）＋　（５Ｋｍ／ｈ相当信号）＝速度指令信号ｆ、と設
定する。

速度比較増幅器２１は、上記速度指令信号ｆ。

と、車両速度相当信号ｆ、とを比較し、その偏差Δｆに
対して第３図に示す如き第２のすべり周波数信号ｆ３゜
および第２の電流指令信号■。Ｐ２を発生する。これら
の第２のすべり周波数信号ｆ、１Ｐｔおよび電流指令信
号ＩＮＰ！は、夫々切換スイッチ９および１０を介して
、新たなすべり周波数指令ｆｓＦおよび電動機電流指令
ＩＭＦとして与えられる。

従って、車両速度が望ましい速度付近（第２ノツチで）
まで加速したとき定速ノツチを投入すれば、車両はその
速度から５Ｋｍ／ｈだけ高い速度まで滑らかに上昇した
のち、その速度を維持するように、力行あるいは回生ブ
レーキを行いながら定速運転する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところでこのような電気車において、その運転制御は主
幹制御器６の操作ハンドルを操作することによって行な
われる。主幹制御器６の指令ノツチは、切ノツチ６ｄ、
定速ノツチ６Ｃ、力行第１ノツチ６ａ及び力行第２ノツ
チ６ｂの順で配置されており、操作ハンドルはこれらの
各ノツチを順次歩進する。

そして、切ノツチ６ｄでの運転制御（惰走）から力行第
２ノツチ６ｂに投入するときには定速ノツチ６Ｃと力行
第１ノツチ６ａを通過することになり、これらのノツチ
が一時的に投入される。

力行第１ノツチ６ａによる運転制御は力行第２ノツチ６
ｂによる運転制御と類似する制御特性であるが、定速運
転制御は定速ノツチ投入時の車両走行速度を目標速度と
してこの速度を維持するような制御特性であるので力行
運転制御と全く異なる特性である。従って、車両の走行
状態によっては駆動用誘導電動機３１．３２の発生トル
クが大幅に変動して乗心地が悪くなる問題があった。

本発明の目的は、指令操作手段（主幹制御器）の切ノツ
チから定速ノツチを通過して力行ノツチへ操作するとき
の乗心地の低下を防止することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこの目的を達成するために、可変電圧・可変周
波数を出力する電力変換器と、この電力変換器によって
給電される駆動用の誘導電動機と、切ノツチ、定速ノツ
チ及び力行ノツチがこの順で設けられた指令操作手段と
、この指令操作手段からの指令に基づいて前記電力変換
器を制御して前記誘導電動機を制御する電力変換器制御
手段とを備えた電気車の制御装置において、前記指令操
作手段のノツチ投入時間判別手段を設け、前記定速ノツ
チが所定時間以上投入されたときに定速運転制御に入る
ようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

ノツチ投入時間判別手段は、単に通過するだけの定速ノ
ツチ投入時間では該定速ノツチによる定速運転制御に移
行しないように作用するので、指令操作手段が切ノツチ
から力行ノツチに投入されても円滑な運転制御が可能と
なる。

そして定速運転制御のために定速ノツチが投入されたと
きには、該定速ノツチの投入時間が長くなるので定速運
転制御に入る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

この実施例は、主幹制御器が切ノツチ、定速ノツチ、力
行第１ノツチ及び力行第２ノツチをこの順で備えたもの
で、定速ノツチ及び力行第１ノツチについて投入時間判
別処理を行なうようにしたものである。

なお、前記した制御装置と同一の構成要素については同
一参照符号を付してその詳細説明を省略する。

定速ノツチ投入時間判別回路４３は、主幹制御器６の定
速ノツチ６ｃと目標速度設定器２０の間に接続される。

この定速ノツチ投入時間判別回路４３は、定速ノツチ６
ｃが投入されたときに起動するタイマーと該タイマーの
出力で制御される論理ゲートとを備え、タイマーが所定
の時間を計時するまでは論理ゲートが定速ノツチ６ｃの
投入信号を通過させないように構成する。

力行第１ノツチ投入時間判別回路４４は、主幹制御器６
の力行第１ノツチ６ａとｆ３パターン発生器７及びノツ
チ止め電圧発生器１７の間に接続される。この力行第１
ノツチ投入時間判別回路４４も前記定速ノツチ投入時間
判別回路４３と同様にタイマーと論理ゲートとを備え、
力行第１ノツチ６ａの投入時間が所定時間以上続いたと
きに投入信号が有効になるように構成される。

前記２つの投入時間判別回路４３．４４のタイマーに設
定する所定時間は、主幹制御器６の構造によって異なる
が、０．２秒から１秒の間が適当である。

この実施例は以上のように構成されているので、主幹制
御器６の操作ハンドルを切ノツチ６ｄから力行第２ノツ
チ６ｂに投入すると、該操作ハンドルは定速ノツチ６ｃ
及び力行第１ノツチ６ａを順次、−時的に投入（通過）
して力行第２ノツチ６ｂに達する。しかしながら、定速
ノツチ６ｃと力行第１ノツチ６ａの投入は、操作ハンド
ルがこれらのノツチ上を通過する一時的なものであるの
で、このときに定速ノツチ６ｃ及び力行第１ノツチ６ａ
から発生される投入信号はタイマーに設定された時間以
上に達することがなく、定速ノツチ投入時間判別回路４
３及び力行第１ノツチ投入時間判別回路４４は定速指令
及び力行第１指令を出力しない。

従って、制御装置は、誘導電動機３１．３２の運転制御
を惰行から力行第２ノツチ６ｂに、直接移行することに
なり、円滑な運転制御となる。

なお、力行第１ノツチ６ａによる運転制御特性は、前記
したように、力行第２ノツチ６ｂによる運転制御特性と
類似しているので、力行第１ノツチ投入時間判別回路４
４は省略することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、定速ノツチ投入による投
入信号は定速ノツチ投入時間判別手段でその継続時間を
参照して判別し、単に通過するだけの投入信号であれば
定速指令を発生しないようにしたので、定速ノツチを通
過する指令操作時にも乗心地を低下させることがない　
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる電気車の制御装置のブロック図、
第２図は従来の電気車制御装置のブロック図、第３図は
引張力指令特性図である。 ２・・・・・・・・・インバータ、６・・・・・・・・
・主幹制御器、６ａ・・・・・・・・・力行第１ノツチ
、６ｂ・・・・・・・・・力行第２ノツチ、６ｃ・・・
・・・・・・定速ノツチ、６ｄ・・・・旧・・切ノツチ
、１５・・・・・・・・・ＰＷＭ変調部、３１．３２・
・・・・・・・・誘導電動機、４３・・・・・・・・・
定速ノツチ投入時間判別回路、４４・・・・・・・・・
力行第１ノツチ投入時間判別回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可変電圧・可変周波数を出力する電力変換器と、こ
   の電力変換器によつて給電される駆動用の誘導電動機と
   、切ノッチ、定速ノッチ及び力行ノッチがこの順で設け
   られた指令操作手段と、この指令操作手段からの指定に
   基づいて前記電力変換器を制御して前記誘導電動機を制
   御する電力変換器制御手段とを備えた電気車の制御装置
   において、前記指令操作手段のノッチ投入時間判別手段
   を設け、前記定速度ノッチが所定時間以上投入されたと
   きに定速運転制御に入るようにしたことを特徴とする電
   気車の制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記ノッチ投入時
   間判別手段は、切ノッチと力行の最大出力ノッチの間に
   配置された各ノッチからの信号の発生時間を判別し、該
   信号が所定時間以上発生されたときに該ノッチに相当す
   る指令信号を発生するように構成されたことを特徴とす
   る電気車の制御装置。