JPH04285404A - 電気車の制御装置 - Google Patents
電気車の制御装置Info
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- JPH04285404A JPH04285404A JP4499491A JP4499491A JPH04285404A JP H04285404 A JPH04285404 A JP H04285404A JP 4499491 A JP4499491 A JP 4499491A JP 4499491 A JP4499491 A JP 4499491A JP H04285404 A JPH04285404 A JP H04285404A
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- frequency
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】[発明の目的]
【0002】
【産業上の利用分野】この発明は、複数台の可変電圧可
変周波数インバータにより複数台の誘導電動機を個別に
制御するようにした電気車の制御装置に関する。
変周波数インバータにより複数台の誘導電動機を個別に
制御するようにした電気車の制御装置に関する。
【0003】
【従来の技術】従来、可変電圧可変周波数インバータに
よって誘導電動機を制御することによって走行する電気
車の制御装置では、1台のインバータに対して複数台の
誘導電動機を接続し、複数台の誘導電動機を同時に制御
するようにしている。
よって誘導電動機を制御することによって走行する電気
車の制御装置では、1台のインバータに対して複数台の
誘導電動機を接続し、複数台の誘導電動機を同時に制御
するようにしている。
【0004】図6は、従来例の回路構成を示しており、
パンタグラフ1、主断路器2、主ヒューズ3、フィルタ
リアクトル4、単位スイッチ51,52、フィルタコン
デンサ6、充電抵抗器7、接地スイッチ8、1台の可変
電圧可変周波数インバータ9、および4台の誘導電動機
(IM1〜IM4)101〜104から構成されている
。
パンタグラフ1、主断路器2、主ヒューズ3、フィルタ
リアクトル4、単位スイッチ51,52、フィルタコン
デンサ6、充電抵抗器7、接地スイッチ8、1台の可変
電圧可変周波数インバータ9、および4台の誘導電動機
(IM1〜IM4)101〜104から構成されている
。
【0005】そして、この従来の電気車の制御装置では
、1台のインバータ9に対して4台の誘導電動機101
〜104が接続されているために(従来、4台接続のも
のと、8台接続のものとが一般的である)、インバータ
9が故障すれば、それに接続されている4台の誘導電動
機101〜104がすべて使用できなくなることになり
、通常、複数ユニット編成であるために、この1台のイ
ンバータ9の故障で電気車が走行できなくなることはな
くても、加速度が大きくダウンしてしまう問題点があっ
た。例えば、図3に示すように、主回路つなぎのユニッ
トが2ユニット集まって構成されている場合には、1台
のインバータ9の故障により、それによって制御される
1車両分4台の誘導電動機すべてが動かなくなるために
、加速度がほぼ1/2になってしまい、その結果として
列車の走行能力が落ちて列車ダイヤが守れなくなり、数
駅間を走行した後、その編成は車庫に入らざるを得ない
状態であった。
、1台のインバータ9に対して4台の誘導電動機101
〜104が接続されているために(従来、4台接続のも
のと、8台接続のものとが一般的である)、インバータ
9が故障すれば、それに接続されている4台の誘導電動
機101〜104がすべて使用できなくなることになり
、通常、複数ユニット編成であるために、この1台のイ
ンバータ9の故障で電気車が走行できなくなることはな
くても、加速度が大きくダウンしてしまう問題点があっ
た。例えば、図3に示すように、主回路つなぎのユニッ
トが2ユニット集まって構成されている場合には、1台
のインバータ9の故障により、それによって制御される
1車両分4台の誘導電動機すべてが動かなくなるために
、加速度がほぼ1/2になってしまい、その結果として
列車の走行能力が落ちて列車ダイヤが守れなくなり、数
駅間を走行した後、その編成は車庫に入らざるを得ない
状態であった。
【0006】また、一般に電気車の制御装置では、速度
制御を行う場合ために、個々の駆動輪の車輪径を正確に
検出することが制御性能を決定する上で重要な要素とな
っている。例えば、上り勾配区間を一定の車両速度に保
ったまま運転する場合、いわゆる定速運転を行う場合に
は、目標とする車両速度となるように個々の駆動用電動
機の回転周波数を制御する必要があるが、この場合に、
もし電動機の回転周波数を一定に保つ制御だけを行うな
らば、車輪径の大きな駆動輪は車輪径の小さな駆動輪に
対して高い車両速度でバランスさせる方向に働いてしま
うために、所定の車両速度を保つことが困難である。
制御を行う場合ために、個々の駆動輪の車輪径を正確に
検出することが制御性能を決定する上で重要な要素とな
っている。例えば、上り勾配区間を一定の車両速度に保
ったまま運転する場合、いわゆる定速運転を行う場合に
は、目標とする車両速度となるように個々の駆動用電動
機の回転周波数を制御する必要があるが、この場合に、
もし電動機の回転周波数を一定に保つ制御だけを行うな
らば、車輪径の大きな駆動輪は車輪径の小さな駆動輪に
対して高い車両速度でバランスさせる方向に働いてしま
うために、所定の車両速度を保つことが困難である。
【0007】したがって、個々の駆動輪の車輪径を検出
し、所定の車両速度に応じた回転周波数を個々の電動機
単位に求めて速度制御することが、電気車を円滑に運転
する上で不可欠なことである。
し、所定の車両速度に応じた回転周波数を個々の電動機
単位に求めて速度制御することが、電気車を円滑に運転
する上で不可欠なことである。
【0008】特に、1台の誘導電動機を1台の可変電圧
可変周波数インバータによって制御する、いわゆる個別
制御方式の電気車の制御装置の場合には、電動機1台ご
との回転周波数に所定のすべり周波数を加算、減算する
周波数制御を行うために、個々の電動機間の車輪径に差
があっても、電気車の加減速時における発生トルクのア
ンバランスはほとんど生じないが、前述のように、定速
運転などの速度制御を行う場合には、車輪径を検知する
必要があることは同様である。
可変周波数インバータによって制御する、いわゆる個別
制御方式の電気車の制御装置の場合には、電動機1台ご
との回転周波数に所定のすべり周波数を加算、減算する
周波数制御を行うために、個々の電動機間の車輪径に差
があっても、電気車の加減速時における発生トルクのア
ンバランスはほとんど生じないが、前述のように、定速
運転などの速度制御を行う場合には、車輪径を検知する
必要があることは同様である。
【0009】そこで、従来の電気車の制御装置において
は、次に説明する方法によって各車輪径を求めていた。
は、次に説明する方法によって各車輪径を求めていた。
【0010】図5はインバータにより制御される誘導電
動機駆動の電気車の制御装置の一般的な回路構成を示し
ており、直流架線からパンタグラフ31を介して集電さ
れた直流電力が電流の入り切りを行う断流器32を通り
、インバータ装置331〜334により可変電圧可変周
波数の交流電力に変換されてそれぞれ対応する誘導電動
機341〜344へ供給されるようになっている。
動機駆動の電気車の制御装置の一般的な回路構成を示し
ており、直流架線からパンタグラフ31を介して集電さ
れた直流電力が電流の入り切りを行う断流器32を通り
、インバータ装置331〜334により可変電圧可変周
波数の交流電力に変換されてそれぞれ対応する誘導電動
機341〜344へ供給されるようになっている。
【0011】また、誘導電動機341〜344各々の回
転軸には回転数検出器351〜354が取り付けられて
いて、制御装置361〜364は回転数検出器351〜
354から出力される各々の誘導電動機341〜344
の回転数、およびインバータ331〜334に取り付け
られているセンサなどからの情報を入力され、前記回転
数に所定のすべり周波数を加算、減算することによりイ
ンバータ周波数、さらには電動機電圧を演算し、インバ
ータ331〜334を制御するようにしている。
転軸には回転数検出器351〜354が取り付けられて
いて、制御装置361〜364は回転数検出器351〜
354から出力される各々の誘導電動機341〜344
の回転数、およびインバータ331〜334に取り付け
られているセンサなどからの情報を入力され、前記回転
数に所定のすべり周波数を加算、減算することによりイ
ンバータ周波数、さらには電動機電圧を演算し、インバ
ータ331〜334を制御するようにしている。
【0012】ところが、このような電気車の制御装置に
おいて、従来は、上述したように電気車の速度制御を正
確に行うため、定期的に検査を実施し、各駆動輪ごとに
車輪径を測定し、その結果を制御装置361〜364に
設けた車輪径設定スイッチにセットし、この情報に基づ
いて速度制御に用いる速度Vを電動機回転周波数から求
める必要があった。
おいて、従来は、上述したように電気車の速度制御を正
確に行うため、定期的に検査を実施し、各駆動輪ごとに
車輪径を測定し、その結果を制御装置361〜364に
設けた車輪径設定スイッチにセットし、この情報に基づ
いて速度制御に用いる速度Vを電動機回転周波数から求
める必要があった。
【0013】図7は制御装置361〜364のうち、制
御装置361,362における電動機回転周波数から速
度Vを演算する手段を示すブロック図であり、回転数検
出器351,352の出力は、制御装置361,362
内の電動機回転周波数演算部611,612に入力され
る。この電動機回転周波数演算部611,612では、
入力されるパルス波形をカウントすると共に、所定の演
算を行うことにより電動機回転周波数FR1,FR2を
出力する。速度換算部631,632では、電動機回転
周波数FR1,FR2と、車輪径設定スイッチ621,
622によって設定されている各誘導電動機341,3
42の駆動軸の車輪径D1,D2とから、車両速度V1
,V2を演算し、出力する。
御装置361,362における電動機回転周波数から速
度Vを演算する手段を示すブロック図であり、回転数検
出器351,352の出力は、制御装置361,362
内の電動機回転周波数演算部611,612に入力され
る。この電動機回転周波数演算部611,612では、
入力されるパルス波形をカウントすると共に、所定の演
算を行うことにより電動機回転周波数FR1,FR2を
出力する。速度換算部631,632では、電動機回転
周波数FR1,FR2と、車輪径設定スイッチ621,
622によって設定されている各誘導電動機341,3
42の駆動軸の車輪径D1,D2とから、車両速度V1
,V2を演算し、出力する。
【0014】次の式(1)は、車両の速度Vを求める計
算例を示している。
算例を示している。
【0015】
V=A*D*(120*FR/P)/GR
…(1)この(1)式におい
て、Aは換算係数、Dは駆動輪の車輪径、FRは電動機
回転周波数、Pは電動機極数、GRは駆動輪と電動機と
の間でトルクの伝達を行う歯車の歯数比である。
…(1)この(1)式におい
て、Aは換算係数、Dは駆動輪の車輪径、FRは電動機
回転周波数、Pは電動機極数、GRは駆動輪と電動機と
の間でトルクの伝達を行う歯車の歯数比である。
【0016】なお、電動機回転周波数演算部611,6
12、速度換算部631,632は、例えば、マイクロ
コンピュータのような小型計算機によって構成すること
により小形化が図られ、車輪径設定スイッチ621,6
22は、外部より設定する必要があるために、例えば、
ロータリスイッチが使用される。
12、速度換算部631,632は、例えば、マイクロ
コンピュータのような小型計算機によって構成すること
により小形化が図られ、車輪径設定スイッチ621,6
22は、外部より設定する必要があるために、例えば、
ロータリスイッチが使用される。
【0017】ところが、このような従来の電気車の制御
装置では、電気車の速度制御を正確に行うためには、定
期的に検査を実施して各駆動輪ごとに車輪径を測定し、
その結果を制御装置361〜364に設けた車輪径設定
スイッチ各々にセットする必要があることから、これら
一連の保守作業に手間がかかるほか、それぞれの制御装
置に前記スイッチが必要になるために、装置の小形化の
支障となる問題点があった。特に、上述のように、1台
の駆動用電動機を1台の制御装置によって個別に制御す
る電気車の制御装置の場合には、例えば、4台の駆動用
電動機を1台の制御装置によって制御する電気車の制御
装置に比べると、小形化という点でははるかに不利であ
った。
装置では、電気車の速度制御を正確に行うためには、定
期的に検査を実施して各駆動輪ごとに車輪径を測定し、
その結果を制御装置361〜364に設けた車輪径設定
スイッチ各々にセットする必要があることから、これら
一連の保守作業に手間がかかるほか、それぞれの制御装
置に前記スイッチが必要になるために、装置の小形化の
支障となる問題点があった。特に、上述のように、1台
の駆動用電動機を1台の制御装置によって個別に制御す
る電気車の制御装置の場合には、例えば、4台の駆動用
電動機を1台の制御装置によって制御する電気車の制御
装置に比べると、小形化という点でははるかに不利であ
った。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
電気車の制御装置では、1台のインバータに対して複数
台の誘導電動機を接続して制御するシステムでは、イン
バータの故障により、それに接続されている複数台の誘
導電動機が同時に駆動できなくなるために、加速度が大
きく低下し、通常の走行を継続できなくなってしまい、
ダイヤ通りに走行させるためには、多くても数駅間しか
走行しないうちに車両交換をしなければならなくなる問
題点があった。
電気車の制御装置では、1台のインバータに対して複数
台の誘導電動機を接続して制御するシステムでは、イン
バータの故障により、それに接続されている複数台の誘
導電動機が同時に駆動できなくなるために、加速度が大
きく低下し、通常の走行を継続できなくなってしまい、
ダイヤ通りに走行させるためには、多くても数駅間しか
走行しないうちに車両交換をしなければならなくなる問
題点があった。
【0019】また、従来の電気車の制御装置では、各駆
動輪ごとに定期的にその車輪径を計測して車輪径設定ス
イッチにセットする必要があり、一連の保守作業に手間
がかかる問題点があり、さらには、これらの車輪径設定
スイッチの存在によって装置の小形化が妨げられる問題
点もあった。
動輪ごとに定期的にその車輪径を計測して車輪径設定ス
イッチにセットする必要があり、一連の保守作業に手間
がかかる問題点があり、さらには、これらの車輪径設定
スイッチの存在によって装置の小形化が妨げられる問題
点もあった。
【0020】この発明は、このような従来の問題点に鑑
みなされたもので、1台のインバータの故障によっても
電気車全体としての加速度能力が大きく低下することが
なく、通常走行を継続することができる電気車の制御装
置を提供することを目的とする。
みなされたもので、1台のインバータの故障によっても
電気車全体としての加速度能力が大きく低下することが
なく、通常走行を継続することができる電気車の制御装
置を提供することを目的とする。
【0021】また、この発明は、車輪径の定期的な測定
を必要としなくて、保守の手間が軽減でき、装置の小形
化も図ることができる電気車の制御装置を提供すること
を目的とする。
を必要としなくて、保守の手間が軽減でき、装置の小形
化も図ることができる電気車の制御装置を提供すること
を目的とする。
【0022】[発明の構成]
【0023】
【課題を解決するための手段】この発明の電気車の制御
装置は、直流電力を交流電力に変換して出力する可変電
圧可変周波数インバータと、この可変電圧可変周波数イ
ンバータにより個別に制御される誘導電動機との組合わ
せを複数組、並列に備え、これらの複数の可変電圧可変
周波数インバータと誘導電動機の組に対して共通に電力
を供給し、あるいは電力供給を遮断する制御をなす共通
制御部を備えたものである。
装置は、直流電力を交流電力に変換して出力する可変電
圧可変周波数インバータと、この可変電圧可変周波数イ
ンバータにより個別に制御される誘導電動機との組合わ
せを複数組、並列に備え、これらの複数の可変電圧可変
周波数インバータと誘導電動機の組に対して共通に電力
を供給し、あるいは電力供給を遮断する制御をなす共通
制御部を備えたものである。
【0024】また、この発明の電気車の制御装置は、複
数台の可変電圧可変周波数インバータと、前記可変電圧
可変周波数インバータ各々によって個別に制御され、対
応する車輪を個別に駆動する複数台の誘導電動機と、前
記各誘導電動機の回転数を周期的に検出する回転数検出
手段と、前記回転数検出手段が検出した回転数から前記
各誘導電動機の回転周波数を周期的に演算する回転周波
数演算手段と、電気車の所定の時期の車両速度を検出す
る車両速度検出手段と、前記車両速度検出手段が検出し
た所定の時期の車両速度と、前記各誘導電動機に対する
回転周波数演算手段が算出した前記所定の時期に対応す
る時点の回転周波数とから対応する誘導電動機が駆動す
る車輪の車輪径を演算する車輪径演算手段と、前記車輪
径演算手段の算出した各車輪径情報を記憶する記憶手段
と、前記記憶手段が記憶する車輪径情報と、前記回転周
波数演算が算出した現時点の回転周波数に基づいて車両
速度を制御する速度制御手段とを備えたものである。
数台の可変電圧可変周波数インバータと、前記可変電圧
可変周波数インバータ各々によって個別に制御され、対
応する車輪を個別に駆動する複数台の誘導電動機と、前
記各誘導電動機の回転数を周期的に検出する回転数検出
手段と、前記回転数検出手段が検出した回転数から前記
各誘導電動機の回転周波数を周期的に演算する回転周波
数演算手段と、電気車の所定の時期の車両速度を検出す
る車両速度検出手段と、前記車両速度検出手段が検出し
た所定の時期の車両速度と、前記各誘導電動機に対する
回転周波数演算手段が算出した前記所定の時期に対応す
る時点の回転周波数とから対応する誘導電動機が駆動す
る車輪の車輪径を演算する車輪径演算手段と、前記車輪
径演算手段の算出した各車輪径情報を記憶する記憶手段
と、前記記憶手段が記憶する車輪径情報と、前記回転周
波数演算が算出した現時点の回転周波数に基づいて車両
速度を制御する速度制御手段とを備えたものである。
【0025】
【作用】この発明は電気車の制御装置では、複数台の可
変電圧可変周波数インバータ各々により直流電力を交流
電力に変換して出力し、この各可変電圧可変周波数イン
バータの交流出力により複数台の誘導電動機各々を個別
に制御する。
変電圧可変周波数インバータ各々により直流電力を交流
電力に変換して出力し、この各可変電圧可変周波数イン
バータの交流出力により複数台の誘導電動機各々を個別
に制御する。
【0026】そして、共通制御部により、これらの複数
の可変電圧可変周波数インバータと誘導電動機の組に対
して共通に電力を供給し、あるいは電力供給を遮断する
制御を行うようにする。
の可変電圧可変周波数インバータと誘導電動機の組に対
して共通に電力を供給し、あるいは電力供給を遮断する
制御を行うようにする。
【0027】こうして、いずれかのインバータが故障し
たような場合でも、そのインバータによって制御される
誘導電動機のみが不動作となるだけで、残りの誘導電動
機は生きており、加速度能力を大きく低下させないで車
両の走行を継続することができるようになる。
たような場合でも、そのインバータによって制御される
誘導電動機のみが不動作となるだけで、残りの誘導電動
機は生きており、加速度能力を大きく低下させないで車
両の走行を継続することができるようになる。
【0028】また、この発明の電気車の制御装置では、
回転数検出手段によって複数台の誘導電動機各々の回転
数を常時検出し、回転周波数演算手段によって前記回転
数検出手段が検出した回転数から各誘導電動機の回転周
波数を周期的に演算する。
回転数検出手段によって複数台の誘導電動機各々の回転
数を常時検出し、回転周波数演算手段によって前記回転
数検出手段が検出した回転数から各誘導電動機の回転周
波数を周期的に演算する。
【0029】また、車両速度検出手段によって、例えば
、電気車の制御装置の電源を投入してから最初の力行運
転がなされた後の惰行中のような所定の時期に車両速度
を検出する。そして、車輪径演算手段によって、各誘導
電動機に対する回転周波数演算手段が算出した前記所定
の時期の回転周波数とこの車両速度とから、対応する誘
導電動機が駆動する車輪の車輪径を演算し、これを記憶
手段に記憶しておく。
、電気車の制御装置の電源を投入してから最初の力行運
転がなされた後の惰行中のような所定の時期に車両速度
を検出する。そして、車輪径演算手段によって、各誘導
電動機に対する回転周波数演算手段が算出した前記所定
の時期の回転周波数とこの車両速度とから、対応する誘
導電動機が駆動する車輪の車輪径を演算し、これを記憶
手段に記憶しておく。
【0030】そして、速度制御手段では、所定の時期に
求めておいた車輪径情報と、前記回転周波数演算手段が
算出した現時点の回転周波数に基づいて車両の現速度を
求め、これを速度設定値と比較することにより、車両速
度制御を行う。
求めておいた車輪径情報と、前記回転周波数演算手段が
算出した現時点の回転周波数に基づいて車両の現速度を
求め、これを速度設定値と比較することにより、車両速
度制御を行う。
【0031】こうして、車輪径を作業員が実際に計測し
て設定スイッチにセットする作業を行わないでも、各駆
動輪の車輪径に応じた速度制御ができるようになる。
て設定スイッチにセットする作業を行わないでも、各駆
動輪の車輪径に応じた速度制御ができるようになる。
【0032】
【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。
する。
【0033】図1はこの発明の電気車の制御装置の一実
施例のブロック図である。この図1に示すように、パン
タグラフ11、主断路器12、主ヒューズ13、単位ス
イッチ14、電磁接触器151〜154、可変電圧可変
周波数インバータ161〜164、さらに、フィルタリ
アクトル171〜174、充電抵抗器181〜184、
単位スイッチ191〜194、誘導電動機201〜20
4、そして接地スイッチ21から構成されている。
施例のブロック図である。この図1に示すように、パン
タグラフ11、主断路器12、主ヒューズ13、単位ス
イッチ14、電磁接触器151〜154、可変電圧可変
周波数インバータ161〜164、さらに、フィルタリ
アクトル171〜174、充電抵抗器181〜184、
単位スイッチ191〜194、誘導電動機201〜20
4、そして接地スイッチ21から構成されている。
【0034】電磁接触器151〜154は、通常、投入
状態におかれ、可変電圧可変周波数インバータ161〜
164または誘導電動機201〜204のうちのいずれ
かが故障した時にそのユニットを切り離す場合にのみ、
故障しているユニットに対応するもののみを開くように
なっている。
状態におかれ、可変電圧可変周波数インバータ161〜
164または誘導電動機201〜204のうちのいずれ
かが故障した時にそのユニットを切り離す場合にのみ、
故障しているユニットに対応するもののみを開くように
なっている。
【0035】このような構成の電気車の制御装置の動作
シーケンスは、電磁接触器151〜154がすべてオン
である条件の下に、マスコンの指令により、単位スイッ
チ14がオンし、充電抵抗器181〜184が充電され
た後に単位スイッチ191〜194がオンし、この後、
インバータ161〜164のゲートスタートとなる構成
である。
シーケンスは、電磁接触器151〜154がすべてオン
である条件の下に、マスコンの指令により、単位スイッ
チ14がオンし、充電抵抗器181〜184が充電され
た後に単位スイッチ191〜194がオンし、この後、
インバータ161〜164のゲートスタートとなる構成
である。
【0036】なお、このマスコンによる単位スイッチ1
4の投入の機能は、インバータと誘導電動機との複数の
組のうちの1組のインバータ、例えばインバータ161
内に、個々のインバータ161〜164による誘導電動
機201〜204それぞれの速度制御の上位機能として
組み込まれており、図2に示す共通制御部22によって
実行される。一方、個々のインバータ161〜164内
の機能は、例えば空転制御などを含め、従来の誘導電動
機の速度制御機能と同じであり、個別制御部231〜2
34によって実行される。
4の投入の機能は、インバータと誘導電動機との複数の
組のうちの1組のインバータ、例えばインバータ161
内に、個々のインバータ161〜164による誘導電動
機201〜204それぞれの速度制御の上位機能として
組み込まれており、図2に示す共通制御部22によって
実行される。一方、個々のインバータ161〜164内
の機能は、例えば空転制御などを含め、従来の誘導電動
機の速度制御機能と同じであり、個別制御部231〜2
34によって実行される。
【0037】図2は、1つの共通制御部22と個別制御
部231〜234の構成を示しており、1つのインバー
タ、例えばインバータ161の内部には共通制御部22
と個別制御部231が内蔵され、その他の個別制御部2
32〜234各々は各インバータ162〜164に内蔵
されている。
部231〜234の構成を示しており、1つのインバー
タ、例えばインバータ161の内部には共通制御部22
と個別制御部231が内蔵され、その他の個別制御部2
32〜234各々は各インバータ162〜164に内蔵
されている。
【0038】このような構成の主回路制御回路では、主
回路のインバータの1つ、例えば、インバータ161が
故障したような時には、インバータ161−誘導電動機
201の組のみが単位スイッチ151をオフすることに
よりカットされ、他の3つのインバータ−誘導電動機の
組は定常動作を継続することができる。したがって、こ
の4組のインバータ−誘導電動機から構成される電気車
の制御装置では、インバータ−誘導電動機の1組に故障
があっても、その加速度能力は3/4になるだけで、十
分、走行が可能である。そのために、従来のように1台
のインバータに4台の誘導電動機を結合されていたため
に、1ユニットのみで走行している電気車では、インバ
ータ1台の故障ですべての誘導電動機が動かなくなり、
電気車はまったく走行することができなくなり、救援車
を直ちに呼ばざるを得なくなっていたのが、この実施例
のものでは、編成が1ユニットであっても救援車の応援
が不要となる。
回路のインバータの1つ、例えば、インバータ161が
故障したような時には、インバータ161−誘導電動機
201の組のみが単位スイッチ151をオフすることに
よりカットされ、他の3つのインバータ−誘導電動機の
組は定常動作を継続することができる。したがって、こ
の4組のインバータ−誘導電動機から構成される電気車
の制御装置では、インバータ−誘導電動機の1組に故障
があっても、その加速度能力は3/4になるだけで、十
分、走行が可能である。そのために、従来のように1台
のインバータに4台の誘導電動機を結合されていたため
に、1ユニットのみで走行している電気車では、インバ
ータ1台の故障ですべての誘導電動機が動かなくなり、
電気車はまったく走行することができなくなり、救援車
を直ちに呼ばざるを得なくなっていたのが、この実施例
のものでは、編成が1ユニットであっても救援車の応援
が不要となる。
【0039】また、図3は1編成2ユニットの電気車の
制御装置について示しており、各車両ごとにインバータ
−誘導電動機の4組1ユニットを配置している。この編
成では、いま1つのインバータ、例えば図において斜線
で示したインバータ161が故障したような場合には、
従来では、このインバータの故障で1車両のすべての誘
導電動機が動かなくなり、加速度は残りの1両分のみと
なり、約1/2になっていたのが、この実施例では、た
だ誘導電動機201のみが動かなくなるだけであるため
に加速度は約7/8になるだけであり、電気車の加速度
の低下率が小さく、したがって運転能力が大きく低下す
ることがなくて、運行スケジュールを大きく乱すことな
く走行を継続することができる。
制御装置について示しており、各車両ごとにインバータ
−誘導電動機の4組1ユニットを配置している。この編
成では、いま1つのインバータ、例えば図において斜線
で示したインバータ161が故障したような場合には、
従来では、このインバータの故障で1車両のすべての誘
導電動機が動かなくなり、加速度は残りの1両分のみと
なり、約1/2になっていたのが、この実施例では、た
だ誘導電動機201のみが動かなくなるだけであるため
に加速度は約7/8になるだけであり、電気車の加速度
の低下率が小さく、したがって運転能力が大きく低下す
ることがなくて、運行スケジュールを大きく乱すことな
く走行を継続することができる。
【0040】このことは、誘導電動機の1つが故障した
場合にも同じようにいえ、故障した誘導電動機を制御す
るインバータの単位スイッチのみを遮断するだけで済ん
で、加速度の低下率を小さく抑えることができる。
場合にも同じようにいえ、故障した誘導電動機を制御す
るインバータの単位スイッチのみを遮断するだけで済ん
で、加速度の低下率を小さく抑えることができる。
【0041】図4は、請求項2に記載の発明の一実施例
を示している。
を示している。
【0042】この図4に示す実施例は、従来例の欄で説
明した図5に示す複数台の誘導電動機各々を複数台のイ
ンバータ各々によって個別に制御する電気車の制御装置
である。なお、図4では、ここでは説明の簡略化のため
に4台のインバータ331〜334により個別に制御さ
れる4台の誘導電動機341〜344のうち、2台のイ
ンバータ331,332とこれらにより制御される2台
の誘導電動機341,342に対する制御装置361,
362を示しているが、他の2組について、それらの制
御装置363,364は同様の構成である。
明した図5に示す複数台の誘導電動機各々を複数台のイ
ンバータ各々によって個別に制御する電気車の制御装置
である。なお、図4では、ここでは説明の簡略化のため
に4台のインバータ331〜334により個別に制御さ
れる4台の誘導電動機341〜344のうち、2台のイ
ンバータ331,332とこれらにより制御される2台
の誘導電動機341,342に対する制御装置361,
362を示しているが、他の2組について、それらの制
御装置363,364は同様の構成である。
【0043】制御装置361,362それぞれは、誘導
電動機341,342それぞれの回転数を検出する回転
数検出器351,352から回転数検出信号を周期的に
入力されており、電動機回転周波数演算部611,61
2により電動機回転周波数FR1,FR2を周期的に算
出して出力するようになっている。
電動機341,342それぞれの回転数を検出する回転
数検出器351,352から回転数検出信号を周期的に
入力されており、電動機回転周波数演算部611,61
2により電動機回転周波数FR1,FR2を周期的に算
出して出力するようになっている。
【0044】また、この発明の特徴として、この実施例
では、例えば、電気車の制御装置の電源を投入してから
最初の力行運転がなされた後の惰行中のような所定の時
期に車両速度を検出する車速検出器64を備えている。 この車速検出器64としては、非駆動輪に取り付けられ
ている速度発電機のような、通常の電気車に装備されて
いる検出器を用いることができる。
では、例えば、電気車の制御装置の電源を投入してから
最初の力行運転がなされた後の惰行中のような所定の時
期に車両速度を検出する車速検出器64を備えている。 この車速検出器64としては、非駆動輪に取り付けられ
ている速度発電機のような、通常の電気車に装備されて
いる検出器を用いることができる。
【0045】制御装置361,362は、さらに、車速
検出器64からの車両速度検出信号を入力して車両速度
VRを求める車両速度演算部651,652と、前記電
動機回転周波数演算部611,612からの電動機回転
周波数FR1,FR2とこの車両速度演算部651,6
52からの車両速度VRを基にして、各々の駆動輪の車
輪径演算値D11,D12を演算する車輪径演算部66
1,662と、求められた車輪径演算値D11,D12
を記憶する記憶部671,672とを備えている。
検出器64からの車両速度検出信号を入力して車両速度
VRを求める車両速度演算部651,652と、前記電
動機回転周波数演算部611,612からの電動機回転
周波数FR1,FR2とこの車両速度演算部651,6
52からの車両速度VRを基にして、各々の駆動輪の車
輪径演算値D11,D12を演算する車輪径演算部66
1,662と、求められた車輪径演算値D11,D12
を記憶する記憶部671,672とを備えている。
【0046】また、前記電動機回転周波数演算部611
,612が求めた電動機回転周波数FR1,FR2と記
憶部671,672の記憶している各駆動輪の車輪径D
21,D22に基づいて速度V1,V2を求める速度換
算部631,632を備えている。
,612が求めた電動機回転周波数FR1,FR2と記
憶部671,672の記憶している各駆動輪の車輪径D
21,D22に基づいて速度V1,V2を求める速度換
算部631,632を備えている。
【0047】なお、電動機回転周波数演算部611,6
12、車両速度演算部651,652、車輪径演算部6
61,662、記憶部671,672、および速度換算
部631,632は、例えば、マイクロコンピュータの
ような小型計算機によって構成することにより小形化が
図れる。
12、車両速度演算部651,652、車輪径演算部6
61,662、記憶部671,672、および速度換算
部631,632は、例えば、マイクロコンピュータの
ような小型計算機によって構成することにより小形化が
図れる。
【0048】次に、上記の構成の電気車の制御装置の動
作について説明する。
作について説明する。
【0049】電気車の車両速度を所定の時期に検出する
車速検出器64からの出力を、制御装置361,362
それぞれの車両速度演算部651,652に入力し、こ
こで車速検出器64の出力波形をカウントすると共に、
所定の演算を行うことにより車両基準速度VRを出力す
る。
車速検出器64からの出力を、制御装置361,362
それぞれの車両速度演算部651,652に入力し、こ
こで車速検出器64の出力波形をカウントすると共に、
所定の演算を行うことにより車両基準速度VRを出力す
る。
【0050】電動機回転周波数演算部611,612は
、回転数検出器351,352から出力されるパルス波
形をカウントすると共に、所定の演算を行うことにより
電動機回転周波数FR1,FR2を周期的に出力する。
、回転数検出器351,352から出力されるパルス波
形をカウントすると共に、所定の演算を行うことにより
電動機回転周波数FR1,FR2を周期的に出力する。
【0051】車輪径演算部661,662は、前記所定
の時期の車両基準速度VRと電動機回転周波数演算部6
11,612から出力される対応する所定の時期の電動
機回転周波数FR1,FR2に基づいて各誘導電動機3
41,342の駆動軸の車輪径演算値D11,D12を
出力し、これを記憶部671,672に記憶する。
の時期の車両基準速度VRと電動機回転周波数演算部6
11,612から出力される対応する所定の時期の電動
機回転周波数FR1,FR2に基づいて各誘導電動機3
41,342の駆動軸の車輪径演算値D11,D12を
出力し、これを記憶部671,672に記憶する。
【0052】前記車輪径を求める演算式は次のようなも
のである。
のである。
【0053】
D=VR*GR*(P/(120*FR))/
A …(2)この式(2)において、Aは換算係
数、VRは車両基準速度、FRは電動機回転周波数、P
は電動機極数、GRは駆動輪と電動機との間でトルクの
伝達を行う歯車の歯数比である。
A …(2)この式(2)において、Aは換算係
数、VRは車両基準速度、FRは電動機回転周波数、P
は電動機極数、GRは駆動輪と電動機との間でトルクの
伝達を行う歯車の歯数比である。
【0054】記憶部671,672は、車輪径演算部6
61,662から出力される所定の時期の車輪径演算値
D11,D12を記憶し、その記憶値を車輪径D21,
D22として出力する。この所定の時期としては、上述
したように電気車の制御装置の電源を投入してから最初
の力行運転がなされた後の惰行中とすることができるが
、この時期に記憶するようにすることにより、それまで
記憶していた車輪径情報を最新の情報に更新することが
でき、同時に、不用意に車輪径情報を変化させることも
なくすことができる。
61,662から出力される所定の時期の車輪径演算値
D11,D12を記憶し、その記憶値を車輪径D21,
D22として出力する。この所定の時期としては、上述
したように電気車の制御装置の電源を投入してから最初
の力行運転がなされた後の惰行中とすることができるが
、この時期に記憶するようにすることにより、それまで
記憶していた車輪径情報を最新の情報に更新することが
でき、同時に、不用意に車輪径情報を変化させることも
なくすことができる。
【0055】速度換算部631,632では、電動機回
転周波数FR1,FR2と、記憶部671,672から
の各誘導電動機341,342の駆動輪の車輪径D21
,D22とから、車両速度V1,V2を演算して出力す
る。
転周波数FR1,FR2と、記憶部671,672から
の各誘導電動機341,342の駆動輪の車輪径D21
,D22とから、車両速度V1,V2を演算して出力す
る。
【0056】そして、この各駆動輪の速度V1,V2を
速度設定値と比較することにより速度制御を行うことに
なる。
速度設定値と比較することにより速度制御を行うことに
なる。
【0057】このようにして、所定の時期に車両速度を
求め、その時の各電動機回転周波数と車両速度とから各
駆動輪の車輪径を自動的に演算して求め、この車輪径情
報を基にして各電動機の回転速度の制御を行うようにし
ているために、各駆動輪の車輪径を逐一、実測して車輪
径設定スイッチによりセットする必要がなく、保守作業
が簡略化できることになる。また、車速検出器64が故
障したような場合でも、記憶部671,672に車輪径
情報が記憶されているために、当面、車輪径が急激に変
化することは考えられないので、故障前と同じ制御性能
を維持したまま電気車の運転を継続できる。
求め、その時の各電動機回転周波数と車両速度とから各
駆動輪の車輪径を自動的に演算して求め、この車輪径情
報を基にして各電動機の回転速度の制御を行うようにし
ているために、各駆動輪の車輪径を逐一、実測して車輪
径設定スイッチによりセットする必要がなく、保守作業
が簡略化できることになる。また、車速検出器64が故
障したような場合でも、記憶部671,672に車輪径
情報が記憶されているために、当面、車輪径が急激に変
化することは考えられないので、故障前と同じ制御性能
を維持したまま電気車の運転を継続できる。
【0058】なお、この発明は上記の実施例に限定され
ず、例えば、インバータと誘導電動機の組とは4組に限
らず、それ以下、あいるはそれ以上の組数であってもか
まわない。
ず、例えば、インバータと誘導電動機の組とは4組に限
らず、それ以下、あいるはそれ以上の組数であってもか
まわない。
【0059】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、複数台
の可変電圧可変周波数インバータ各々によって複数台の
誘導電動機各々を個別に制御するようにしているために
、従来のように1台のインバータによって複数台の誘導
電動機を制御する場合と違って、インバータの1つある
いは誘導電動機の1つが故障したとしても残りの正常な
インバータにより制御される他の誘導電動機が駆動力を
維持できるために、加速度の低下率が小さく、走行能力
を維持することができる。
の可変電圧可変周波数インバータ各々によって複数台の
誘導電動機各々を個別に制御するようにしているために
、従来のように1台のインバータによって複数台の誘導
電動機を制御する場合と違って、インバータの1つある
いは誘導電動機の1つが故障したとしても残りの正常な
インバータにより制御される他の誘導電動機が駆動力を
維持できるために、加速度の低下率が小さく、走行能力
を維持することができる。
【0060】また、所定の時期の車両速度を検出して、
この所定の時期の各電動機の電動機回転周波数と車両速
度とから各電動機の駆動輪の車輪径をあらかじめ自動的
に演算して記憶しておき、これを基にして現時点の速度
を求めて速度制御するようにしているために、従来のよ
うに各駆動輪の車輪径を実測して設定スイッチによりセ
ットする作業を必要とせず、一連の保守作業が簡略化で
きる。
この所定の時期の各電動機の電動機回転周波数と車両速
度とから各電動機の駆動輪の車輪径をあらかじめ自動的
に演算して記憶しておき、これを基にして現時点の速度
を求めて速度制御するようにしているために、従来のよ
うに各駆動輪の車輪径を実測して設定スイッチによりセ
ットする作業を必要とせず、一連の保守作業が簡略化で
きる。
【図1】この発明の一実施例の回路ブロック図。
【図2】上記実施例の制御部の構成を示すブロック図。
【図3】上記実施例の適用された電気車の編成例を示す
説明図。
説明図。
【図4】この発明の他の実施例の回路ブロック図。
【図5】4つの可変電圧可変周波数インバータと誘導電
動機との組を備えた電気車の一般的な回路構成を示すブ
ロック図。
動機との組を備えた電気車の一般的な回路構成を示すブ
ロック図。
【図6】従来例の回路ブロック図。
【図7】他の従来例の回路ブロック図。
11 パンタグラフ
12 主断路器
13 主ヒューズ
14 単位スイッチ
151〜154 電磁接触器
161〜164 可変電圧可変周波数インバータ17
2〜174 フィルタリアクトル181〜184
充電抵抗器 191〜194 単位スイッチ 201〜204 誘導電動機 22 共通制御部 231〜234 個別制御部 331〜334 可変電圧可変周波数インバータ34
1〜344 誘導電動機 351〜354 回転数検出器 361〜364 制御装置 611,612 電動機回転周波数演算部631,6
32 速度換算部 64 車速検出器 651,652 車両速度演算部 661,662 車輪径演算部 671,672 記憶部 VR 車両速度 FR1,FR2 電動機回転周波数 D11,D12 車輪径演算値 D21,D22 車輪径 V1,V2 速度
2〜174 フィルタリアクトル181〜184
充電抵抗器 191〜194 単位スイッチ 201〜204 誘導電動機 22 共通制御部 231〜234 個別制御部 331〜334 可変電圧可変周波数インバータ34
1〜344 誘導電動機 351〜354 回転数検出器 361〜364 制御装置 611,612 電動機回転周波数演算部631,6
32 速度換算部 64 車速検出器 651,652 車両速度演算部 661,662 車輪径演算部 671,672 記憶部 VR 車両速度 FR1,FR2 電動機回転周波数 D11,D12 車輪径演算値 D21,D22 車輪径 V1,V2 速度
Claims (2)
- 【請求項1】 直流電力を交流電力に変換して出力す
る可変電圧可変周波数インバータと、この可変電圧可変
周波数インバータにより個別に制御される誘導電動機と
の組合わせを複数組、並列に備え、これらの複数の可変
電圧可変周波数インバータと誘導電動機の組に対して共
通に電力を供給し、あるいは電力供給を遮断する制御を
なす共通制御部を備えて成る電気車の制御装置。 - 【請求項2】 複数台の可変電圧可変周波数インバー
タと、前記可変電圧可変周波数インバータ各々によって
個別に制御され、対応する車輪を個別に駆動する複数台
の誘導電動機と、前記各誘導電動機の回転数を周期的に
検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段が検出
した回転数から前記各誘導電動機の回転周波数を周期的
に演算する回転周波数演算手段と、電気車の所定の時期
の車両速度を検出する車両速度検出手段と、前記車両速
度検出手段が検出した所定の時期の車両速度と、前記各
誘導電動機に対する回転周波数演算手段が算出した前記
所定の時期に対応する時点の回転周波数とから対応する
誘導電動機が駆動する車輪の車輪径を演算する車輪径演
算手段と、前記車輪径演算手段の算出した各車輪径情報
を記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶する車輪径
情報と、前記回転周波数演算が算出した現時点の回転周
波数に基づいて車両速度を制御する速度制御手段とを備
えて成る電気車の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4499491A JPH04285404A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 電気車の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4499491A JPH04285404A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 電気車の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04285404A true JPH04285404A (ja) | 1992-10-09 |
Family
ID=12706989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4499491A Pending JPH04285404A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 電気車の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04285404A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006115664A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Toyota Motor Corp | 駆動装置およびこれを搭載する車両並びに駆動装置の制御方法 |
| JP5369245B1 (ja) * | 2012-12-13 | 2013-12-18 | 株式会社浜名ワークス | トレーラ |
| WO2024147186A1 (ja) * | 2023-01-05 | 2024-07-11 | 三菱電機株式会社 | モータ制御装置及び鉄道車両駆動システム |
-
1991
- 1991-03-11 JP JP4499491A patent/JPH04285404A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006115664A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Toyota Motor Corp | 駆動装置およびこれを搭載する車両並びに駆動装置の制御方法 |
| JP5369245B1 (ja) * | 2012-12-13 | 2013-12-18 | 株式会社浜名ワークス | トレーラ |
| WO2024147186A1 (ja) * | 2023-01-05 | 2024-07-11 | 三菱電機株式会社 | モータ制御装置及び鉄道車両駆動システム |
| JPWO2024147186A1 (ja) * | 2023-01-05 | 2024-07-11 |
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