JPH0125320B2 - - Google Patents
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- JPH0125320B2 JPH0125320B2 JP55109957A JP10995780A JPH0125320B2 JP H0125320 B2 JPH0125320 B2 JP H0125320B2 JP 55109957 A JP55109957 A JP 55109957A JP 10995780 A JP10995780 A JP 10995780A JP H0125320 B2 JPH0125320 B2 JP H0125320B2
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- Japan
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- inverter
- voltage
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- variable
- constant voltage
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/539—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
- H02M7/5395—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、電気車等を駆動する誘導電動機に
適用される高周波パルス幅変調可変電圧・可変周
波数のインバータを制御する方法に関する。
適用される高周波パルス幅変調可変電圧・可変周
波数のインバータを制御する方法に関する。
従来のこの種のインバータ制御方法として、例
えば「日立評論」VoL.61、No.５（1979―５）、
p.27〜32に示される方法があつた。即ち、第１図
〜第５図はこの従来の制御方法を示すもので、第
１図において、１は、架線より直流電力の給電を
受けるパンタグラフ、２は主回路を開閉するスイ
ツチ、３，４は逆Ｌ形フイルタ回路を構成するフ
イルタリアクトル及びフイルタコンデンサ、５Ｕ
〜５Ｚは電力用半導体と転流回路等によつて構成
され、３相インバータを構成するサイリスタ、６
ａ，６ｂはそれぞれ並列接続された電気車の主電
動機である誘導電動機、７は電動機電流を検出す
る電動機電流検出器、８は電動機回転周波数を検
出するためのパルス発生器である。
えば「日立評論」VoL.61、No.５（1979―５）、
p.27〜32に示される方法があつた。即ち、第１図
〜第５図はこの従来の制御方法を示すもので、第
１図において、１は、架線より直流電力の給電を
受けるパンタグラフ、２は主回路を開閉するスイ
ツチ、３，４は逆Ｌ形フイルタ回路を構成するフ
イルタリアクトル及びフイルタコンデンサ、５Ｕ
〜５Ｚは電力用半導体と転流回路等によつて構成
され、３相インバータを構成するサイリスタ、６
ａ，６ｂはそれぞれ並列接続された電気車の主電
動機である誘導電動機、７は電動機電流を検出す
る電動機電流検出器、８は電動機回転周波数を検
出するためのパルス発生器である。
第２図は上記主回路の制御回路のブロツク図で
あり、図において、８は前記パルス発生器、９は
運転士が車両の加速、減速を指令する主幹制御
器、１０は、制御すべき電動機電流の電流指令発
生部、１１は同様にすべり周波数指令発生部、１
２は電流制御部、１３はすべり周波数制御部、１
４は加算器、１５は変調回路である。
あり、図において、８は前記パルス発生器、９は
運転士が車両の加速、減速を指令する主幹制御
器、１０は、制御すべき電動機電流の電流指令発
生部、１１は同様にすべり周波数指令発生部、１
２は電流制御部、１３はすべり周波数制御部、１
４は加算器、１５は変調回路である。
第３図は出力電圧の変調領域における変調回路
１５の動作を説明するための説明図であり、２１
は正弦波状のＵ相変調器、２２は三角波状の搬送
波、２３は第３図のサイリスタ５Ｕ，５Ｘの導
通、非導通を決めるＵ相変調信号、２４は同様な
Ｖ相変調信号、２５はＵ相、Ｖ相の出力線間電圧
波形を説明するためのＵ―Ｖ相間出力電圧であ
る。第４図は出力電圧の非変調領域における変調
方法の説明図で、２１１〜２５１はそれぞれ第５
図の２１〜２５に対応する信号を示している。
１５の動作を説明するための説明図であり、２１
は正弦波状のＵ相変調器、２２は三角波状の搬送
波、２３は第３図のサイリスタ５Ｕ，５Ｘの導
通、非導通を決めるＵ相変調信号、２４は同様な
Ｖ相変調信号、２５はＵ相、Ｖ相の出力線間電圧
波形を説明するためのＵ―Ｖ相間出力電圧であ
る。第４図は出力電圧の非変調領域における変調
方法の説明図で、２１１〜２５１はそれぞれ第５
図の２１〜２５に対応する信号を示している。
次に動作について説明する。
第２図において、主幹制御器９を運転手が加速
側に動作すると電流指令IP、すべり周波数指令
SPがそれぞれ電流指令発生部１０、すべり指令
発生部１１より発生される。上記電流指令IPは、
電流制御部１２にて、電動機電流検出器７の出力
IMと比較増巾され電動機に印加するインバータ出
力電圧の大きさＶが変調回路１５に指令される。
また、上記すべり周波数指令SPは、上記IMと比
較増巾され電動機のすべり周波数Sとなる。この
すべり周波数Sを加算器１４により電動機回転周
波数を検出するパルス発生器８の出力Mと加減算
（加速時加算、減速時減算）して、インバータ周
波数Ｆを変調回路１５に指令する。
側に動作すると電流指令IP、すべり周波数指令
SPがそれぞれ電流指令発生部１０、すべり指令
発生部１１より発生される。上記電流指令IPは、
電流制御部１２にて、電動機電流検出器７の出力
IMと比較増巾され電動機に印加するインバータ出
力電圧の大きさＶが変調回路１５に指令される。
また、上記すべり周波数指令SPは、上記IMと比
較増巾され電動機のすべり周波数Sとなる。この
すべり周波数Sを加算器１４により電動機回転周
波数を検出するパルス発生器８の出力Mと加減算
（加速時加算、減速時減算）して、インバータ周
波数Ｆを変調回路１５に指令する。
ここに、Ｆ＝M±S ……(1)
となる。
変調回路１５は、指令されたインバータ周波数
Ｆと電圧Ｖとにより、第３図に示すＵ相変調波２
１、搬送波２２の周波数を決定し、電圧Ｖの大き
さにより搬送波２２の大きさを変る。波形２１と
２２の大きさを比較し、その交点で反転するＵ相
変調信号２３を得る。このＵ相変調信号２３のパ
ルス幅により第１図のサイリスタ５Ｕ，５Ｘの点
弧、消弧を決定する。同様にＵ相より120゜遅れた
図示しないＶ相変調波と搬送波２２とを比較して
得られたＶ相変調信号２４の高低により第１図の
サイリスタ５Ｖ，５Ｙの点弧を決定する。例え
ば、高位を上側スイツチ５Ｕ，５Ｖの点弧とした
場合のＵ―Ｖ相間出力電圧を第３図の２５に示
す。
Ｆと電圧Ｖとにより、第３図に示すＵ相変調波２
１、搬送波２２の周波数を決定し、電圧Ｖの大き
さにより搬送波２２の大きさを変る。波形２１と
２２の大きさを比較し、その交点で反転するＵ相
変調信号２３を得る。このＵ相変調信号２３のパ
ルス幅により第１図のサイリスタ５Ｕ，５Ｘの点
弧、消弧を決定する。同様にＵ相より120゜遅れた
図示しないＶ相変調波と搬送波２２とを比較して
得られたＶ相変調信号２４の高低により第１図の
サイリスタ５Ｖ，５Ｙの点弧を決定する。例え
ば、高位を上側スイツチ５Ｕ，５Ｖの点弧とした
場合のＵ―Ｖ相間出力電圧を第３図の２５に示
す。
インバータの相間出力電圧の調整は、変調波２
１と搬送波２２の高さの比を変えることにより行
える。例えば、搬送波２２の高さを低くすれば出
力電圧を高くすることができ、搬送波２２の高さ
を高くすれば出力電圧を低くすることができる。
そして、第４図に示すように、搬送波２２１を変
調波２１１との交点がなくなるまで小さくすれ
ば、インバータの相間出力電圧２５１は図示のと
おりとなる。
１と搬送波２２の高さの比を変えることにより行
える。例えば、搬送波２２の高さを低くすれば出
力電圧を高くすることができ、搬送波２２の高さ
を高くすれば出力電圧を低くすることができる。
そして、第４図に示すように、搬送波２２１を変
調波２１１との交点がなくなるまで小さくすれ
ば、インバータの相間出力電圧２５１は図示のと
おりとなる。
一般に、この種の従来の制御方法では、上記の
如く、可変電圧・可変周波数領域で周波数と共に
パルス幅を変化させている。誘導電動機の低速度
領域においては、インバータの出力を低電圧、か
つ低周波とし、その高速度領域に移行するに従つ
て高電圧かつ高周波数となるように調整する。
如く、可変電圧・可変周波数領域で周波数と共に
パルス幅を変化させている。誘導電動機の低速度
領域においては、インバータの出力を低電圧、か
つ低周波とし、その高速度領域に移行するに従つ
て高電圧かつ高周波数となるように調整する。
ここで、インバータの動作で考慮しなければな
らない点として、サイリスタのターン・オフ時
間、即ち転流禁止時間を確保しなければならない
点がある。そのためには、最小の出力電圧パル
ス・オフ期間を転流禁止時間以上とするように、
パルス・オフ期間にリミツタ制御を行うと共に、
出力電圧の上昇に対応して出力電圧の半サイクル
に含まれるパルス数を減少させる。即ち、リミツ
タに制限されたパルス・オン期間をなくし、電圧
制御範囲を拡げる方法が行なわれている。
らない点として、サイリスタのターン・オフ時
間、即ち転流禁止時間を確保しなければならない
点がある。そのためには、最小の出力電圧パル
ス・オフ期間を転流禁止時間以上とするように、
パルス・オフ期間にリミツタ制御を行うと共に、
出力電圧の上昇に対応して出力電圧の半サイクル
に含まれるパルス数を減少させる。即ち、リミツ
タに制限されたパルス・オン期間をなくし、電圧
制御範囲を拡げる方法が行なわれている。
パルス数減少の最終段では、第４図に示すよう
に、出力電圧の半サイクルに含まれるパルス数が
１パルス・モードのものとなり、電圧制御できな
い定電圧領域となる。
に、出力電圧の半サイクルに含まれるパルス数が
１パルス・モードのものとなり、電圧制御できな
い定電圧領域となる。
従来よりノツチ・オフ指令により、誘導電動機
の主回路を開路する場合には、変調モードの違い
により次の２方法が用いられている。即ち、第３
図に示される可変電圧領域においては、インバー
タの出力電圧をしぼり込んだ後、インバータ・オ
フとして遮断し、電圧しぼり込みが不可能な第４
図に示される定電圧領域においては、誘導電動機
のスベリを零にして励磁電流のみを通電した状態
でインバータ・オフとして遮断する方法である。
の主回路を開路する場合には、変調モードの違い
により次の２方法が用いられている。即ち、第３
図に示される可変電圧領域においては、インバー
タの出力電圧をしぼり込んだ後、インバータ・オ
フとして遮断し、電圧しぼり込みが不可能な第４
図に示される定電圧領域においては、誘導電動機
のスベリを零にして励磁電流のみを通電した状態
でインバータ・オフとして遮断する方法である。
第５図は、上記従来の装置において、定電圧領
域においてノツチ・オフ指令により主回路を開路
を開路する場合の説明図で、ａはインバータ出力
電圧波形、ｂはインバータの出力電流波形、ｃは
直径の大なる車輪を駆動する誘導電動機のトルク
を示す波形、ｄは直径の小なる車輪を駆動する誘
導電動機のトルクを示す波形である。図におい
て、時刻t0まではインバータの可変電圧領域であ
り、時刻t0以後は定電圧領域であつて、それぞ
れ、前記第３図及び第４図の場合に対応する。時
刻t1においてノツチ・オフ指令が与えられると、
この時点におけるインバータの動作領域は定電圧
領域であるため、インバータの出力電圧の絞り込
みができないので、前記したように誘導電動機の
スベリが零となるよう変調回路１５にインバータ
周波数Ｆが指令され、励磁電流のみを通電した状
態とし、時刻t2においてインバータ・オフとす
る。つまり、従来の方法においては、インバータ
の定電圧領域では電圧の絞り込みが不可能である
という事を動かせない絶対条件であるとし、電圧
の絞り込み以外の方法によりインバータ・オフと
せざるを得なかつた。
域においてノツチ・オフ指令により主回路を開路
を開路する場合の説明図で、ａはインバータ出力
電圧波形、ｂはインバータの出力電流波形、ｃは
直径の大なる車輪を駆動する誘導電動機のトルク
を示す波形、ｄは直径の小なる車輪を駆動する誘
導電動機のトルクを示す波形である。図におい
て、時刻t0まではインバータの可変電圧領域であ
り、時刻t0以後は定電圧領域であつて、それぞ
れ、前記第３図及び第４図の場合に対応する。時
刻t1においてノツチ・オフ指令が与えられると、
この時点におけるインバータの動作領域は定電圧
領域であるため、インバータの出力電圧の絞り込
みができないので、前記したように誘導電動機の
スベリが零となるよう変調回路１５にインバータ
周波数Ｆが指令され、励磁電流のみを通電した状
態とし、時刻t2においてインバータ・オフとす
る。つまり、従来の方法においては、インバータ
の定電圧領域では電圧の絞り込みが不可能である
という事を動かせない絶対条件であるとし、電圧
の絞り込み以外の方法によりインバータ・オフと
せざるを得なかつた。
しかるに、前記スベリを零にする従来方法で
は、複数台の誘導電動機で別々の車輪を駆動する
場合、車輪径の差により全電動機のスベリを完全
に零にすることは不可能であつた。そのため、車
輪径の異なる車輪を駆動する誘導電動機のトルク
は、第１図ｃ，ｄに示すようにバラツキが発生
し、シヨツクが生じる。
は、複数台の誘導電動機で別々の車輪を駆動する
場合、車輪径の差により全電動機のスベリを完全
に零にすることは不可能であつた。そのため、車
輪径の異なる車輪を駆動する誘導電動機のトルク
は、第１図ｃ，ｄに示すようにバラツキが発生
し、シヨツクが生じる。
更に、上記のような従来方法では、インバータ
の可変電圧領域時と定電圧領域時の動作シークエ
ンスを２種類用意せねばならず、制御動作が複雑
となる欠点を有していた。
の可変電圧領域時と定電圧領域時の動作シークエ
ンスを２種類用意せねばならず、制御動作が複雑
となる欠点を有していた。
この発明は、インバータの定電圧領域において
は電圧絞り込みが不可能であるから電圧の絞り込
み以外の方法によりインバータ・オフとせざるを
得ないという固定概念を打破し、インバータの定
電圧領域時にノツチ・オフ指令が与えられる場
合、そのノツチ・オフ指令と同期してインバータ
の出力電圧モードを定電圧領域から可変電圧領域
へ引き戻しをし、インバータの出力電圧の大きさ
を徐々に小さくした後、インバータ・オフにより
遮断をし、誘導電動機の主回路を開路するように
したインバータ制御方法を提供するものである。
は電圧絞り込みが不可能であるから電圧の絞り込
み以外の方法によりインバータ・オフとせざるを
得ないという固定概念を打破し、インバータの定
電圧領域時にノツチ・オフ指令が与えられる場
合、そのノツチ・オフ指令と同期してインバータ
の出力電圧モードを定電圧領域から可変電圧領域
へ引き戻しをし、インバータの出力電圧の大きさ
を徐々に小さくした後、インバータ・オフにより
遮断をし、誘導電動機の主回路を開路するように
したインバータ制御方法を提供するものである。
以下、この発明の一実施例を図を参照して説明
する。第６図は、この発明の一実施例の方法を説
明するもので、時刻t0において３パルス・モード
の可変電圧領域から定電圧領域から定電圧領域で
ある１パルス・モードへ移行した後、時刻t1でノ
ツチ・オフ指令のあつた場合の動作波形を示す。
時刻t1でノツチ・オフ指令があつたことにより、
パルス・モードが１パルス・モードから３パル
ス・モードに引き戻され、徐々にパターンによつ
て電圧しぼり込みを行い、時刻t2でインバータ・
オフとなり、インバータの動作を停止する。
する。第６図は、この発明の一実施例の方法を説
明するもので、時刻t0において３パルス・モード
の可変電圧領域から定電圧領域から定電圧領域で
ある１パルス・モードへ移行した後、時刻t1でノ
ツチ・オフ指令のあつた場合の動作波形を示す。
時刻t1でノツチ・オフ指令があつたことにより、
パルス・モードが１パルス・モードから３パル
ス・モードに引き戻され、徐々にパターンによつ
て電圧しぼり込みを行い、時刻t2でインバータ・
オフとなり、インバータの動作を停止する。
つまり、本発明によれば、第４図に示したイン
バータの定電圧領域においてノツチ・オフ指令が
与えられると、この指令に同期して搬送波を第３
図に示す搬送波２２のように高くする指令を変調
回路１５（第２図）に与えることで第４図の定電
圧領域から第３図の可変電圧領域へ引き戻し、指
令パターンによつてインバータの出力電圧を徐々
に絞り込み、第６図の時点t2においてインバー
タ・オフとするものである。その結果、無電流、
無トルクのインバータ・オフが可能となり、第６
図のｃに車輪径の大なる車輪を駆動する電動機の
トルク特性及びｄに車輪径の小なる車輪を駆動す
る電動機のトルク特性をそれぞれ示すように、電
動機間のトルクのバラツキが緩和されることにな
る。
バータの定電圧領域においてノツチ・オフ指令が
与えられると、この指令に同期して搬送波を第３
図に示す搬送波２２のように高くする指令を変調
回路１５（第２図）に与えることで第４図の定電
圧領域から第３図の可変電圧領域へ引き戻し、指
令パターンによつてインバータの出力電圧を徐々
に絞り込み、第６図の時点t2においてインバー
タ・オフとするものである。その結果、無電流、
無トルクのインバータ・オフが可能となり、第６
図のｃに車輪径の大なる車輪を駆動する電動機の
トルク特性及びｄに車輪径の小なる車輪を駆動す
る電動機のトルク特性をそれぞれ示すように、電
動機間のトルクのバラツキが緩和されることにな
る。
以上のように、この発明によれば、出力電圧を
しぼり込んだ後、無電流、無トルクのインバー
タ・オフが可能となり、トルク変化が緩和できる
ので、機器の機械的負担を軽くすることができる
だけでなく、車輌の乗りごこちが改善される。
しぼり込んだ後、無電流、無トルクのインバー
タ・オフが可能となり、トルク変化が緩和できる
ので、機器の機械的負担を軽くすることができる
だけでなく、車輌の乗りごこちが改善される。
第１図は電気車の主回路を示す回路図、第２図
は主回路の制御回路図のブロツク図、第３図、第
４図は動作説明用の波形図、第５図は従来の方法
を説明する波形図、第６図はこの発明の一実施例
によるインバータ制御方法を示す波形図である。 図に於て、１：パンタグラフ、２：スイツチ、
３：フイルタリアクトル、４：フイルタコンデン
サ、５Ｕ〜５Ｚ：サイリスタ、６ａ，６ｂ：誘導
電動機、７：電動機電流検出器、８：パルス発生
器、９：主幹制御器、１０：電流指令発生部、１
１：すべり指令発生部、１２：電流制御部、１
３：すべり制御部、１４：加算器、１５：変調回
路、２１，２１１：Ｕ相変調波、２２，２２１：
搬送波。
は主回路の制御回路図のブロツク図、第３図、第
４図は動作説明用の波形図、第５図は従来の方法
を説明する波形図、第６図はこの発明の一実施例
によるインバータ制御方法を示す波形図である。 図に於て、１：パンタグラフ、２：スイツチ、
３：フイルタリアクトル、４：フイルタコンデン
サ、５Ｕ〜５Ｚ：サイリスタ、６ａ，６ｂ：誘導
電動機、７：電動機電流検出器、８：パルス発生
器、９：主幹制御器、１０：電流指令発生部、１
１：すべり指令発生部、１２：電流制御部、１
３：すべり制御部、１４：加算器、１５：変調回
路、２１，２１１：Ｕ相変調波、２２，２２１：
搬送波。
Claims (1)
- １ 電気車を駆動する複数の誘導電動機に給電す
る可変電圧・可変周波数インバータの制御方法で
あつて変調回路からのゲート信号により上記イン
バータの出力を可変電圧・可変周波数領域と定電
圧・可変周波数領域とで制御するインバータ制御
方法において、上記インバータを定電圧・可変周
波数領域で運転時に前記誘導電動機の主回路を遮
断するときは定電圧・可変周波数領域でのノツ
チ・オフ指令と同期して前記インバータを定電
圧・可変周波数領域より可変電圧・可変周波数領
域へパルス変調モードを引き戻し、このパルス変
調モードにて電圧しぼり込みをした後、遮断を実
行するようにしたことを特徴とするインバータ制
御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10995780A JPS5734798A (en) | 1980-08-08 | 1980-08-08 | Controlling method for inverter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10995780A JPS5734798A (en) | 1980-08-08 | 1980-08-08 | Controlling method for inverter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5734798A JPS5734798A (en) | 1982-02-25 |
| JPH0125320B2 true JPH0125320B2 (ja) | 1989-05-17 |
Family
ID=14523415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10995780A Granted JPS5734798A (en) | 1980-08-08 | 1980-08-08 | Controlling method for inverter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5734798A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5999904A (ja) * | 1982-11-30 | 1984-06-08 | Toshiba Corp | 電気車制御装置の制御方法 |
| CN104935234B (zh) * | 2015-06-16 | 2017-04-26 | 河北工业大学 | 用于高速电主轴变频调速控制的电压矢量给定方法 |
-
1980
- 1980-08-08 JP JP10995780A patent/JPS5734798A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5734798A (en) | 1982-02-25 |
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