JPH02273097A - 電動機制御装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、電鉄用電気車の電動機制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に電鉄用電気車の電動機制御装置は第２図に示すよ
うな構成を備えている。この第２図において、カ行時に
架線１からき電された電力はバンタグラフ２を通して主
トランス３の一次巻線に供給される。主トランス３の二
次巻線は、ＡＣリアクトル４を介してコンバータ５に接
続されている。そしてコンバータ５の出力はコンデンサ
６に接続され平滑化されてインバータ７に供される。

インバータ７は誘導電動機８を駆動する。

前記コンバータ５は、コンバータ制御装置９により直流
電圧Ｅｄを一定にすると共にコンバータ５の入力電流Ｉ
ｓの力率が１になるように制御される。

第３図はこのような電動機制御装置におけるコンバータ
制御装置９の従来例のブロック線図であり、第２図にお
ける電圧検出器１０により検出された直流電圧Ｅｄは一
定の直流電圧指令値Ｅｄゝとの差をとり、フィードバッ
ク補償１１を通してコンバータ５の入力としての二次電
流Ｉｓとして流すべき電流指令値Ｉｓ＊の波高値指令１
ｍ”の補正骨Δ１．ｍ　　となる。

波高値指令１ｍ　　は、直流負荷電流ｔｔｃｔのフィー
ドフォワード補償１２により得られるＩｍ。

９と前記補正骨Δ１ｍ　　との和として与えられる。

位相０食は、主トランス３の二次電圧Ｅｓにより第２図
に示すように生成される。つまり、第２図において、二
次電圧検出器１３により検出された二次電圧に対してゼ
ロクロスコンパレータ１４によりゼロ点を検知される。

そしてこのゼロクロスコンパレータ１４からの出力はカ
ウンタ１５のクリア入力に与えられる。また、このカウ
ンタ１５のクロック入力には、一定周波数の発振器１６
により発生するパルス信号が入力され、カウンタ１５は
ゼロクロスコンパレータ１４の出力がＨの時にゼロとな
り、以後、順次クロックパルスの入力ごとにインクリメ
ントし、主トランス３の二次電圧Ｅｓの位相に相当する
信号ωｔを出力する。

この位相信号ωｔを第３図に示す正弦波発生器１７に入
力することにより二次電圧Ｅｓに同期した正弦波信号ｓ
ｉｎを得ることができ、この正弦波信号ｓｉｎと波高値
指令１ｍ＊とを掛算器１８で掛は合わせて二次電流指令
値Ｉｓ　　とする。そして、この二次電流指令値Ｉｓ＊
と実二次電流Ｉｓとの差をとり、フィードバック補償１
９を通し、さらに二次電圧Ｅｓにより補正を行なってコ
ンバータ出力電圧ＥＣとするようにしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の誘導電動機制御装置で
は、コンバータ５の二次電流Ｉｇの力率を１にしようと
すれば二次電流Ｉｓを振動、発散させない範囲でフィー
ドバック補償１９のゲインを大きくするか、ＡＣリアク
トル４のインピーダンス（１／　（Ｌ　ｓ　＋Ｒ）　）
を補償するかのいずれかの方法しかなかったが、前者の
方法では力率を完全に１にすることができず、後者の方
法では実二次電流！Ｓの微分をとるためノイズなどに弱
く、かえって外乱となる問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、制御の安定を保てる範囲のフィードバックゲイ
ンの下で、実二次電流の微分を用いることなく二次電流
の力率が１となる制御を実現することのできる誘導電動
機制御装置を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明の誘導電動機制御装置は、主トランスの二次側
にＡＣリアクトルとコンバータが直列に接続され、前記
コンバータの出力側にコンデンサとインバータとが並列
に接続された主回路を備え、前記コンデンサの両端電圧
を一定電圧とし、前記主トランスの二次側電力の力率が
１となるように二次電流を制御するために、コンデンサ
電圧指令とコンデンサ実電圧との差を０とするフィード
バックループと、負荷電流のフィードフォワード手段と
、前記フィードバックループの出力とフィードフォワー
ド手段の出力との和により二次電流波高値指令を演算す
る加算手段と、前記主トランスの二次電圧の位相を検出
する位相検出手段と、前記二次電流波高値指令に比例し
た位相補正を演算する手段と、この位相補正手段からの
位相補正信号を前記位相検出手段からの位相信号に加算
する加算手段と、この加算手段からのらの位を目信号に
同期した正弦波信号を発生する正弦波発生手段と、この
正弦波発生手段からの正弦波信号と前記加算手段からの
二次電流波高値指令との積により二次電流指令を演算す
る二次電流指令演算手段と、この二次電流指令演算手段
からの二次電流指令と前記主トランスの実二次電流との
差を０とするフィードバックループと、このフィードバ
ックループの出力と前記主トランスの実二次電圧との差
によりコンバータ出力電圧を演算するコンバータ出力電
圧演算手段とを備えたものである。

（作用） この発明の誘導電動機制御装置では、コンデンサの両端
電圧Ｅｄを一定電圧にし、主トランス二次側電力の力率
を１とするように二次電流Ｉｓを制御するために、電圧
指令Ｅｄ”と実電圧Ｅｄとの差をゼロとするフィードバ
ックループの出力と、負荷電流１１ｄのフィードフォワ
ード項との和により二次電流波高値指令Ｉｍ”を演算す
る。

そして二次電圧Ｅｓのゼロ点に同期した正弦波信号ｓｌ
ｎと前記二次電流波高値指令１ｍ　　との積により二次
電流指令Ｉｓ　　を得るが、ここで二次電圧Ｅｓのゼロ
点に同期した正弦波信号ｓｉｎの位相０口こ対して、前
記二次電流波高値指令１ｍ＊に比例した位相補正Δωｔ
を演算して加算し、この補正後の位相（ωｔ＋Δωｔ）
に対して正弦波信号ｓｉｎを生成し、これを前記二次電
流波高値指令１ｍ　　に掛は合わせて二次電流指令Ｉｓ
”を得る。

そしてこの二次電流指令Ｉｓ＊と実二次電流ＩＳとの差
をゼロとするフィードバックループの出力と、実二次電
圧Ｅｓとの差によりコンバータ出力電圧を演算し、この
コンバータ出力電圧に基づいてコンバータの電圧制御を
行なう。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。

第１図はこの発明の一実施例のコンバータ制御装置を示
しており、このコンバータ制御装置は第２図に示した一
般的な電動機制御装置のコンバータ５に対する制御装置
９として用いられるものである。

第１図に示す実施例において、従来例として示した第３
図のコンバータ制御装置と同一の部分については同一の
符号を付して示しである。そして、この実施例の特徴は
、正弦波発生器１７に人力する二次電圧位相ωｔに対し
て、波高値指令Ｉｍ＊に比例した補正Δωｔを与える位
相補正２０を設けたところにある。

したがって、この実施例の電動機制御装置におけるコン
バータ制御装置９は、次のように動作することになる。

第２図における電圧検出器１０により検出されたコンデ
ンサ６の両端電圧Ｅｄは、一定の直流電圧指令Ｅｄ＊と
の差をとり、フィードバック補償１１に人力され、この
フィードバック補償１１は、コンバータ５の入力として
の二次電流Ｉｓとして流すべき電流指令値Ｉｓ　　の波
高値指令１ｍ　　の補正骨Δ１ｍ　　を出力する。

フィードフォワード補償１２は、負荷電流１１ｄの入力
に対してこれに比例した電流波高値指令Ｉｍｏ＊を出力
し、この波高値指令１ｍｏ　　はフィードバック補償１
１からの出力Δ１ｍ　　と加算され、これが二次電流指
令Ｉｓ　　に対する波高値。

指令１ｍ　　とされる。

正弦波発生器１７には、第２図におけるカウンタ１５か
らの二次電圧の位相ωｔと、位相補正２０により波高値
指令１ｍ　　に比例した補正値Δωｔとの和信号が入力
され、この正弦波発生器１７により正弦波信号ｓｆｎ　
（ωｔ＋Δωｔ）が出力され、これが掛算器１８に与え
られることなる。

掛算器１８は、二次電流波高値指令１ｍ＊と、前記正弦
波発生器１７からの正弦波信号ｓｉｎとを掛は合わせ、
二次電流指令Ｉｓ＊を出力する。

そして、この二次電流指令Ｉｓ＊は実二次電流Ｉｓと比
較され、その差がフィードバック補償１９に与えられ、
このフィードバック補償１９の出力が二次電圧指令ΔＥ
ｓ　　となり、実二次電圧ＥＳとの差出力がコンバータ
５の出力電圧Ｅｃとされる。

このようにして、フィードバックゲインを安定な範囲に
保ちながら、実二次電流Ｉｓの微分を用いることなく力
率が１となるように制御することができるのである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、主トランスの二次電流
波高値指令に比例した位相補正を演算し、主トランス二
次電圧のゼロ点に同期した正弦波の位相に加え、これを
二次電流波高値指令と掛は合わせて二次電流指令とし、
実二次電流との比較によりフィードバック制御すること
によりコンバータの出力電圧制御を行なうようにしてい
るため、電流フィードバックの安定性に影響を与えるこ
となく主トランスの二次電流の力率を１とする制御が行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のフィードバックブロック
図、第２図は一般的な電鉄用電気車の主回路のブロック
図、第３図は従来例のフィードバックブロック図である
。 １・・・交流架線　　　　　２・・・パンタグラフ３・
・・主トランス　　　　４・・・リアクトル５・・・コ
ンバータ　　　　６・・・コンデンサ７・・・インバー
タ　　　　８・・・誘導電動機９・・・コンバータ制御
装置 １０・・・電圧検出器 １１・・・フィードバック補償 １２・・・フィードフォワード項 １３・・・電圧検出器 １４・・・ゼロクロスコンパレータ １５・・・カウンタ　　　　１６・・・発振器１７・・
・正弦波発生器　　１８・・・掛算器１９・・・フィー
ドバック補償 ２０・・・位相補正

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主トランスの二次側にＡＣリアクトルとコンバータが直
   列に接続され、前記コンバータの出力側にコンデンサと
   インバータとが並列に接続された主回路を備え、前記コ
   ンデンサの両端電圧を一定電圧とし、前記主トランスの
   二次側電力の力率が１となるように二次電流を制御する
   ために、コンデンサ電圧指令とコンデンサ実電圧との差
   を０とするフィードバックループと、負荷電流のフィー
   ドフォワード手段と、前記フィードバックループの出力
   とフィードフォワード手段の出力との和により二次電流
   波高値指令を演算する加算手段と、前記主トランスの二
   次電圧の位相を検出する位相検出手段と、前記二次電流
   波高値指令に比例した位相補正を演算する手段と、この
   位相補正手段からの位相補正信号を前記位相検出手段か
   らの位相信号に加算する加算手段と、この加算手段から
   のらの位相信号に同期した正弦波信号を発生する正弦波
   発生手段と、この正弦波発生手段からの正弦波信号と前
   記加算手段からの二次電流波高値指令との積により二次
   電流指令を演算する二次電流指令演算手段と、この二次
   電流指令演算手段からの二次電流指令と前記主トランス
   の実二次電流との差を０とするフィードバックループと
   、このフィードバックループの出力と前記主トランスの
   実二次電圧との差によりコンバータ出力電圧を演算する
   コンバータ出力電圧演算手段とを備えて成る電動機制御
   装置。