JPH03107306A - Readhesion control system for inverter type electric vehicle - Google Patents
Readhesion control system for inverter type electric vehicleInfo
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、空転発生時にすみやかに空転を抑制し、車軸
°レール間の粘着力を最大限有効にけん引力として利用
することを可能とするインバータ式電気車における再粘
着制御方式に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention promptly suppresses the slip when it occurs, and makes it possible to utilize the adhesive force between the axle and the rail as effectively as possible as a traction force. This article relates to a readhesion control method in an inverter type electric vehicle.
インバータ式電気車の再粘着制御方式として、第2図の
ものが実用されている。第2図で、1は電流指令発生装
置、3は電流制御部であり電動機電流実効値を電流指令
相当に安定に制御するための適当な伝達関数及び電流値
をすべり周波数に換算する補正演算を有する。6はPW
M制御部であり、入力のインバータ周波数をもとにして
パルス幅変調の変調率及びパルス数を演算し、インバー
タ7を構成するGTOサイリスタのゲート信号を出力す
る。インバータ7は、該ゲート信号によりGT○サイリ
スタの点弧角が制御され、3相の可変電圧、可変周波数
の電圧を出力し、該出力により3相誘導電動機9を駆動
する。8は3相誘導電動機9の電流を検出しその実効値
を演算出力する。As a readhesion control system for inverter type electric vehicles, the one shown in Fig. 2 is in practical use. In Fig. 2, 1 is a current command generation device, and 3 is a current control unit, which performs an appropriate transfer function to stably control the effective value of the motor current to a value equivalent to the current command and a correction calculation to convert the current value into a slip frequency. have 6 is PW
The M control unit calculates the modulation rate and number of pulses for pulse width modulation based on the input inverter frequency, and outputs a gate signal for the GTO thyristor constituting the inverter 7. The inverter 7 has the firing angle of the GT○ thyristor controlled by the gate signal, outputs a three-phase variable voltage and a variable frequency voltage, and drives a three-phase induction motor 9 by the output. 8 detects the current of the three-phase induction motor 9 and calculates and outputs its effective value.
11は列車速度検出装置であり、列車速度を誘導電動機
の回転周波数相当値に換算し出力する。列車速度は、軸
輪軸に設けたパルスジェネレータの出力を用いたり、各
動輪軸に設けたパルスジェネレータの出力周波数の最低
値を用いることができる。10は誘導電動機9の回転周
波数検出装置であり、電動機軸端に取付けたパルスジェ
ネレータの出力より回転周波数を演算出力する。13は
再粘着制御信号発生部で、電動機回転周波数と列車速度
相当の回転周波数の差すなわち空転速度相当の回転周波
数差がΔを越したとき、図示のような空転を止めるため
の再粘着制御信号Δfsを発生する。2,5.12は加
算部であり、それぞれ図示の加算を行う、14は符号変
換部である。4は切換え部であり、粘着時は電流制御部
3の出力を加算部5に入力し、空転時は再粘着制御信号
Δfsを加算部5に入力する。この空転と粘着の判別は
前記の再粘着制御信号Δfsの有・無により行うefs
oはすべり周波数の一定値分である。Reference numeral 11 denotes a train speed detection device, which converts the train speed into a value equivalent to the rotational frequency of the induction motor and outputs it. The train speed can be determined by using the output of a pulse generator provided on the wheel axle, or by using the lowest output frequency of the pulse generator provided on each driving wheel axle. 10 is a rotational frequency detection device for the induction motor 9, which calculates and outputs the rotational frequency from the output of a pulse generator attached to the end of the motor shaft. Reference numeral 13 denotes a readhesion control signal generation unit, which generates a readhesion control signal to stop slipping as shown in the figure when the difference between the motor rotational frequency and the rotational frequency equivalent to the train speed, that is, the rotational frequency difference equivalent to the slipping speed exceeds Δ. Δfs is generated. Reference numerals 2, 5, and 12 are adder units, each of which performs the addition shown in the figure. Reference numeral 14 is a code conversion unit. Reference numeral 4 denotes a switching section, which inputs the output of the current control section 3 to the addition section 5 when the vehicle is stuck, and inputs the re-adhesion control signal Δfs to the addition section 5 when the vehicle is idling. Discrimination between slipping and adhesion is made by the presence/absence of the re-adhesion control signal Δfs.
o is a constant value of the slip frequency.
以上のような構成であるから、粘着時には、電動機電流
実効値が電流指令値相当に一定となるよう定電流制御さ
れ、空転が起こりΔfsが発生すると、この定電流制御
を切って、再粘着制御に切り換え、すベリ周波数を減少
させて電動機トルクを減少させ再粘着させるものである
。このように。With the above configuration, when sticky, constant current control is performed so that the effective value of the motor current remains constant equivalent to the current command value, and when slipping occurs and Δfs occurs, this constant current control is turned off and readhesion control is performed. This is to reduce the slip frequency, reduce the motor torque, and re-adhesion. in this way.
空転時に定電流制御を切るようにしている理由は、定電
流制御は電動機トルクを一定にしようとするので空転を
助長する作用をし、再粘着の妨げになり、かつ定電流制
御を生かしたままで、再粘着制御信号によりすベリ周波
数を減少させると全体の制御系が不安定となり易いこと
による。しかし。The reason why constant current control is turned off when the motor is idling is because constant current control tries to keep the motor torque constant, which acts to encourage idling and prevents re-adhesion. This is because the entire control system tends to become unstable if the slip frequency is reduced by the readhesion control signal. but.
この方式の場合、空転速度相当の回転周波数差がΔに達
するまでは空転を助長する定電流制御が動作し、そのた
め再粘着させるため再粘着制御信号Δfsを大きくする
ことが必要となり、粘着力を最大限有効に利用するため
の微細な再粘着制御が困難となる。又、一つのインバー
タで複雑個の並列接続された誘導電動機を駆動する場合
には、定電流制御が働いている間に粘着軸のを駆動して
いる電動機のトルクが増大し、その軸の空転を誘発し全
軸空転に発展するという問題もある。In this method, the constant current control that promotes slipping operates until the rotational frequency difference equivalent to the slipping speed reaches Δ. Therefore, it is necessary to increase the readhesion control signal Δfs in order to make it stick again, and the adhesion force is increased. Fine control of readhesion for maximum effective use becomes difficult. In addition, when driving a complex number of parallel-connected induction motors with one inverter, the torque of the motor driving the sticky shaft increases while constant current control is working, causing the shaft to idle. There is also the problem that this can lead to idling of all axes.
又、第3図のような制御方式が提案されている(平成元
年電気学会全国大会講演論文集、!!lI演虱895)
、第2図と異なる部分のみ以下説明する。In addition, a control method as shown in Figure 3 has been proposed (Proceedings of the National Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan, 1989, !!lI, Volume 895).
, only the parts different from FIG. 2 will be explained below.
第3回で15は一定値Cを乗する比例要素である。In the third time, 15 is a proportional element to which a constant value C is multiplied.
すなわち、第2図のように空転を検出して定電流制御を
切り再粘着制御信号によりすベリ周波数を減少させて再
粘着させるのではなく、定電流制御系にサブループとし
て空転速度相当の回転周波数差に比例した信号を電流制
御部の入力部に負帰還するものである。このようにする
と、第2図のような不感帯Δがなく、少しでも動輪周速
と列車速度に差が生ずると電流が減少し高感度に空転を
抑制できるものとしている。しかし、この例のように空
転速度相当の回転周波差フィードバック系に不感帯を設
けない場合1曲線路走行時の微小空転速度によって電動
機トルクが変動したり、動輪・レール間の相対すベリ速
度が増加すると動輪・レール間摩擦力が増大するいわゆ
る為すベリ領域の微小空転速度でも電動機トルクが減少
し、十分のトルクを発生できなくなる。このことは、す
べり率の小さい低損失の誘導電動機を使用する場合に特
に問題となる。又、電流制御部3には定電流制御系の安
定化のためおくれ要素を設けることが必要となる場合が
多いが、そのような場合には、第3図のように電流制御
部3の入力側に空転速度相当の回転周波数差を負帰還し
たのでは応答速度がおそく高性能な再粘着制御ができな
いという問題がある。In other words, instead of detecting slippage and turning off the constant current control and using the readhesion control signal to reduce the slipping frequency and readhesion as shown in Figure 2, a subloop is added to the constant current control system to control the rotational frequency equivalent to the slippage speed. A signal proportional to the difference is negatively fed back to the input section of the current control section. In this way, there is no dead zone Δ as shown in FIG. 2, and if there is even a slight difference between the circumferential speed of the driving wheels and the train speed, the current decreases and slipping can be suppressed with high sensitivity. However, as in this example, if a dead band is not provided in the rotation frequency difference feedback system corresponding to the idling speed, the motor torque may fluctuate due to the minute idling speed when driving on a curved road, and the relative slipping speed between the driving wheels and the rail may increase. Then, even at a very small idling speed in the so-called veri region where the frictional force between the driving wheels and the rail increases, the motor torque decreases, making it impossible to generate sufficient torque. This is particularly a problem when using a low-loss induction motor with a small slip ratio. In addition, it is often necessary to provide a delay element in the current control section 3 to stabilize the constant current control system, but in such cases, the input of the current control section 3 as shown in FIG. If the rotational frequency difference corresponding to the idling speed is negatively fed back to the side, there is a problem that the response speed is slow and high-performance readhesion control cannot be performed.
本発明は上記のような従来方式の有する問題点を改善し
たインバータ式電気車の再粘着制御方式を提供すること
を目的としている。An object of the present invention is to provide a readhesion control system for an inverter type electric vehicle that improves the problems of the conventional system as described above.
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため1本発明では、第1の不感帯Δ
1を有する第1の再粘着制御信号発生部と、第2の不感
帯Δ2を有する第2の再粘着制御信号発生部を設け、第
1の再粘着制御信号発生部の出力信号を電流制御部3の
入力側に負帰還しく第1の帰還系)、第2の再粘着制御
信号発生部の出力信号を電流制御部3の出力側に自帰還
する(第2の帰還系)ようにしたものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a first dead zone Δ
1 and a second readhesion control signal generation section having a second dead zone Δ2. The output signal of the second re-adhesion control signal generating section is self-feedback to the output side of the current control section 3 (second feedback system). be.
上記の第1の不感帯により、曲線走行時及び偽すべり領
域の微小空転速度は帰還されないようにすることができ
、第3図の実施例が有する一つの問題点が解決される。Due to the above-mentioned first dead zone, it is possible to prevent the minute slip speed during curve travel and in the false slip region from being fed back, and one of the problems of the embodiment of FIG. 3 is solved.
又、第2の帰還系を設けることにより、電流制御部のお
くれが大きい場合でも再粘着制御の応答速度を速くする
ことができ第3図の実施例の他の問題点が解決できる。Furthermore, by providing the second feedback system, the response speed of readhesion control can be increased even when the current control section has a large delay, and other problems of the embodiment shown in FIG. 3 can be solved.
一方、第2の帰還系のほかに第1の帰還系を設け、第1
の不感帯を適値に選定することにより、第2図の実施例
において、空転速度が不感帯Δ相当値に達するまでの量
定電流制御系により空転が助長することを防ぐことがで
きる。又、第1の帰還系を設けることにより、第2図の
実施例の切換え部4を省略しても系が不安定となること
を防止することができる。On the other hand, a first feedback system is provided in addition to the second feedback system, and the first
By selecting an appropriate value for the dead zone, in the embodiment shown in FIG. 2, it is possible to prevent the constant current control system from promoting idling until the idling speed reaches a value equivalent to the dead zone Δ. Moreover, by providing the first feedback system, it is possible to prevent the system from becoming unstable even if the switching section 4 of the embodiment shown in FIG. 2 is omitted.
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図で、16は第1の再粘着制御信号発生部であり、不感
帯Δ1を有し、入力である空間遠度相当の回転周波数差
がΔ1以下では出力零、Δ1を越すと図示のような出力
を生ずる。16′は第2の再粘着制御信号発生部であり
不感帯Δ2を有し、入力である空転速度相当の回転周波
数差がΔ2以下では出力零、Δ2を越すと図示のような
出力を生ずる。図のように、第1の帰還系は電流制御部
3の入力制御側に頁帰還し、第2の帰還系は電流制御部
3の出力側に負帰還している。第1の不感帯Δ1は、通
常Δ2より小さく選定し、空転速度が不感帯Δ2に達す
るまでの間、定電流制御系が空転を助長することを防止
する。不感帯Δ1.Δ2のほか、ゲインg1pg2を適
値に選定することにより、従来列の有する問題点のない
良好な再粘着制御を実現することができる。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1st
In the figure, 16 is a first readhesion control signal generation unit, which has a dead zone Δ1, and when the input rotational frequency difference corresponding to the spatial distance is less than Δ1, the output is zero, and when it exceeds Δ1, the output is as shown in the figure. will occur. Reference numeral 16' denotes a second readhesion control signal generating section, which has a dead zone Δ2, and produces an output of zero when the input rotational frequency difference corresponding to the idling speed is less than Δ2, and produces an output as shown when it exceeds Δ2. As shown in the figure, the first feedback system provides negative feedback to the input control side of the current control section 3, and the second feedback system provides negative feedback to the output side of the current control section 3. The first dead zone Δ1 is normally selected to be smaller than Δ2 to prevent the constant current control system from promoting idling until the idling speed reaches the dead zone Δ2. Dead zone Δ1. By selecting appropriate values for the gains g1pg2 in addition to Δ2, it is possible to achieve good re-adhesion control without the problems of the conventional array.
以上はカ行時の空転に対する再粘着制御について説明し
たが、回生制御時の滑走に対する再粘着制御についも同
様の方式を適用できる。回生制動時には、誘導電動機9
は発電機となり、インバータ7はコンバータとなり架線
側に電力を回生ずる。The above description has been about readhesion control for slipping when the vehicle is traveling, but the same method can be applied to readhesion control for skidding during regeneration control. During regenerative braking, the induction motor 9
acts as a generator, and inverter 7 acts as a converter to regenerate electric power to the overhead wire side.
再粘着制御系としては、滑走は動輪周速が列車速度より
小さくなる現象であるから、滑走速度は列車速度−動軸
周速となることが変更となるだけである。As for the readhesion control system, since skidding is a phenomenon in which the peripheral speed of the driving wheels becomes smaller than the train speed, the only change is that the sliding speed becomes the train speed - the peripheral speed of the driving shaft.
さらに、第3図の実施例では再粘着制御信号は入力の空
転速度に対して直線的に変化するものとしているが、本
発明はこれに限定されず、たとえば、空転速度の微分値
も利用することができる。Further, in the embodiment shown in FIG. 3, the readhesion control signal is assumed to change linearly with respect to the input slip speed, but the present invention is not limited to this, and for example, a differential value of the slip speed may also be used. be able to.
又、空転速度でなく動輪軸速度の微分値など空転により
発生する変化分は何でも利用することができる。In addition, any change caused by idling, such as the differential value of the driving wheel shaft speed, rather than the idling speed, can be used.
本発明によれば、粘着性能の良好なインバータ式電車あ
るいはインバータ式機関車を提供することができ、電車
の場合は、−編成中の動力車数を減少し編成列車の総重
量を軽減し省エネルギーを達成でき、走行加速度を大き
くし到達時間を短縮できる。又、機関車においては、よ
り軽量な機関車により大量の荷重をけん引できるなどの
効果を有する。According to the present invention, it is possible to provide an inverter-type electric train or an inverter-type locomotive with good adhesion performance, and in the case of electric trains, - the number of motive cars in a train formation is reduced, the total weight of the train formation is reduced, and energy is saved. can be achieved, increasing running acceleration and shortening the arrival time. Furthermore, in the case of locomotives, it has the advantage of being able to tow a large amount of load with a lighter locomotive.
第1図は、本発明の再粘着制御方式の一実施例を示すブ
ロック図、第2図は従来の再粘着制御方式のブロック図
、第3図は従来の再粘着制御方式の他の例のブロック図
である。
1・・・電流指令発生装置、2,2.12・・・加算部
、3・・・電流制御部、4・・・切換え部、6・・・P
WM制御部、7・・・インバータ、8・・・電流実効値
検出装置、9・・・誘導電動機、10・・・電動機回転
周波数検出装置、11・・・列車速度検出装置、13,
16゜16′・・・再粘着制御信号発生装置、15・・
・比例要第
1
図
第2図FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the readhesion control method of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a conventional readhesion control method, and FIG. 3 is a block diagram of another example of the conventional readhesion control method. It is a block diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Current command generator, 2,2.12...Addition part, 3...Current control part, 4...Switching part, 6...P
WM control unit, 7... Inverter, 8... Effective current value detection device, 9... Induction motor, 10... Motor rotation frequency detection device, 11... Train speed detection device, 13.
16°16'...Re-adhesion control signal generator, 15...
・Proportionality required Figure 1 Figure 2
Claims (1)
生部と、第2の不感帯△2を有する第2の再粘着制御信
号発生部を設け、前記第1の再粘着制御信号発生部の出
力信号を電流制御部3の入力側に、前記第2の再粘着制
御信号発生部の出力信号を電流制御部3の出力側に負帰
還することを特徴とするインバータ式電気車の再粘着制
御方式。 2、再粘着制御信号発生部は入力を空転速度に比例はた
信号とし、入力が不感帯値を越したとき入力とともに増
大する出力信号を発生するものとした第1項記載のイン
バータ式電気車の再粘着制御方式。[Scope of Claims] 1. A first re-adhesion control signal generating section having a first dead zone Δ1 and a second re-adhesion control signal generating section having a second dead zone Δ2 are provided; The output signal of the second readhesion control signal generation section is fed back to the input side of the current control section 3, and the output signal of the second readhesion control signal generation section is fed back to the output side of the current control section 3. Re-adhesion control method for inverter electric vehicles. 2. The inverter-type electric vehicle according to item 1, wherein the readhesion control signal generating section receives an input as a signal proportional to the idling speed, and generates an output signal that increases with the input when the input exceeds a dead band value. Re-adhesion control method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24219089A JPH03107306A (en) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | Readhesion control system for inverter type electric vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24219089A JPH03107306A (en) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | Readhesion control system for inverter type electric vehicle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03107306A true JPH03107306A (en) | 1991-05-07 |
Family
ID=17085639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24219089A Pending JPH03107306A (en) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | Readhesion control system for inverter type electric vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03107306A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009124810A (en) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Railway Technical Res Inst | Electric motor control device and re-adhesion control method |
-
1989
- 1989-09-20 JP JP24219089A patent/JPH03107306A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009124810A (en) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Railway Technical Res Inst | Electric motor control device and re-adhesion control method |
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