JPH0446502A - 電気車の制御装置 - Google Patents
電気車の制御装置Info
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- JPH0446502A JPH0446502A JP14987490A JP14987490A JPH0446502A JP H0446502 A JPH0446502 A JP H0446502A JP 14987490 A JP14987490 A JP 14987490A JP 14987490 A JP14987490 A JP 14987490A JP H0446502 A JPH0446502 A JP H0446502A
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- Japan
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- speed
- electrical angular
- inverters
- motor
- inverter
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は電動機で駆動される電気車の駆動制御装置に関
する。
する。
（従来の技術）
電気車は、車輪に電動機で回転力（トルク）を与えて、
この車軸とレールとの間の粘１カ（摩擦力）により回転
力を推進力として用いて車軸を推進する。１個の車軸の
粘着力ＦＡＤは、粘着係数をμ、その車軸にかかる重量
（重量）をＷとすると ＦＡＤ””μＷ になる。回転力ＦＴＨが粘着力を上回ると、余剰の回転
カムＦＴＨ（＝△Ｆ ＴＨＦ ＡＤ）により車輪が車体
速度以上に加速されレール上を空回りして、推進力の伝
達が著しく低下する。この現象は駆動時に発生し、「空
転」とよぶ。制動時には、制動力ＦＢＲが粘着力を上回
ると、余剰の制動カムＦＯＲ（＝ＦｎＲＦＡＤ）により
車軸が車体速度以下に減速され、車軸がレール上をすベ
リ、やはり制動力の伝達が著しく低下する。これを「滑
走」とよぶ。
この車軸とレールとの間の粘１カ（摩擦力）により回転
力を推進力として用いて車軸を推進する。１個の車軸の
粘着力ＦＡＤは、粘着係数をμ、その車軸にかかる重量
（重量）をＷとすると ＦＡＤ””μＷ になる。回転力ＦＴＨが粘着力を上回ると、余剰の回転
カムＦＴＨ（＝△Ｆ ＴＨＦ ＡＤ）により車輪が車体
速度以上に加速されレール上を空回りして、推進力の伝
達が著しく低下する。この現象は駆動時に発生し、「空
転」とよぶ。制動時には、制動力ＦＢＲが粘着力を上回
ると、余剰の制動カムＦＯＲ（＝ＦｎＲＦＡＤ）により
車軸が車体速度以下に減速され、車軸がレール上をすベ
リ、やはり制動力の伝達が著しく低下する。これを「滑
走」とよぶ。
以下本発明では空転に関しては説明を行うが、滑走につ
いてもまったく同様のことが成り立つので説明を省略す
ることがある。なお、上記の、電動機に連結された車軸
を動輪とよび、連結されていないものを従軸とよぶ。
いてもまったく同様のことが成り立つので説明を省略す
ることがある。なお、上記の、電動機に連結された車軸
を動輪とよび、連結されていないものを従軸とよぶ。
空転は上記のとおり回転力が粘着力を上回ると発生する
ものであるが、粘着力が回転力を下回る場合も同様であ
る。
ものであるが、粘着力が回転力を下回る場合も同様であ
る。
空転が発生するとまず第一に駆動力の円滑な伝達が行わ
れなくなるが、この他動輪踏面の剥離、軸受けの焼損、
レールの疲労・摩滅などの副次的問題も生じる。
れなくなるが、この他動輪踏面の剥離、軸受けの焼損、
レールの疲労・摩滅などの副次的問題も生じる。
ここで従来の制御例を示し、その問題点を指摘する。第
２図は複数台のＰＷＭインバータで誘導電動機を駆動す
る電気車における電動機駆動装置の一般的構成を示す制
御ブロック図である。図示のように、各々電流制御ルー
プを構成し、電流指令を与えて、各電動機のトルクを制
御して電気車の駆動力を制御する。図中、ｌａ、 ｌｂ
、 ｌｃ、 ｌｄは電流指令に基づき電流パターン（実
際の電流指令）を発生する電流指令パターン発生手段、
２ａ、 ２ｂ。
２図は複数台のＰＷＭインバータで誘導電動機を駆動す
る電気車における電動機駆動装置の一般的構成を示す制
御ブロック図である。図示のように、各々電流制御ルー
プを構成し、電流指令を与えて、各電動機のトルクを制
御して電気車の駆動力を制御する。図中、ｌａ、 ｌｂ
、 ｌｃ、 ｌｄは電流指令に基づき電流パターン（実
際の電流指令）を発生する電流指令パターン発生手段、
２ａ、 ２ｂ。
２ｃ、 ２ｄは電流パターンと検出した実際の電動機電
流を用い適当な制御論理に基づいてすべり周波数指令を
出力する電流制御手段、３ａ、 ３ｂ、 ３ｃ、 ３ｄ
は電動機回転周波数にすべり周波数指令を加算してイン
バータ周波数指令を作る加算手段、４ａ、 ４ｂ。
流を用い適当な制御論理に基づいてすべり周波数指令を
出力する電流制御手段、３ａ、 ３ｂ、 ３ｃ、 ３ｄ
は電動機回転周波数にすべり周波数指令を加算してイン
バータ周波数指令を作る加算手段、４ａ、 ４ｂ。
４ｃ、 ４ｄはインバータ周波数指令に基づきＶ／Ｆ−
定制御をするＶ／Ｆ一定制御手段、５ａ、 ５ｂ、 ５
ｃ。
定制御をするＶ／Ｆ一定制御手段、５ａ、 ５ｂ、 ５
ｃ。
５ｄはＶ／Ｆ一定制御出力である電圧指令に基づきＰＷ
Ｍパルスを発生するＰＷＭパルス発生手段、６ａ、 ６
ｂ、 ６ｃ、 ６ｄはＰＷＭ制御電圧形インバータ、７
ａ、 ７ｂ、 ７ｃ、 ７ｄは誘導電動機、８ａ、 ８
ｂ、 ８ｃ、 ８ｄは電流検出手段で、検出した電流は
各々電流制御手段２ａ、 ２ｂ、 ２ｃ、 ２ｄヘフイ
ードバツクされる。９ａ。
Ｍパルスを発生するＰＷＭパルス発生手段、６ａ、 ６
ｂ、 ６ｃ、 ６ｄはＰＷＭ制御電圧形インバータ、７
ａ、 ７ｂ、 ７ｃ、 ７ｄは誘導電動機、８ａ、 ８
ｂ、 ８ｃ、 ８ｄは電流検出手段で、検出した電流は
各々電流制御手段２ａ、 ２ｂ、 ２ｃ、 ２ｄヘフイ
ードバツクされる。９ａ。
９ｂ、 ９ｃ、 ９ｄは速度検出手段で、検出した速度
は各々変換手段１０ａ、 ｌｏｂ、 １０ｃ、 １０ｄ
で電気角速度に変換され、インバータ周波数指令を作る
加算手段３ａ。
は各々変換手段１０ａ、 ｌｏｂ、 １０ｃ、 １０ｄ
で電気角速度に変換され、インバータ周波数指令を作る
加算手段３ａ。
３ｂ、 ３ｃ、 ３ｄへ送られる構成となっている。誘
導電動機に連結された動輪は図示していない。
導電動機に連結された動輪は図示していない。
（発明が解決しようとする課ｊｖ）
この電動機制御系で電気車を駆動制御する場合、何れの
動輪も空転・滑走を起こさなければ何等問題はない。こ
こでは誘導電動機７ａに連結された動輪が空転を起こし
た場合を例として説明するが、＃！Ｉ導電動機７ｂ乃至
７ｃ乃至第７ｄに連結された動輪が空転した場合につい
ても全く同様のことが成り立つので説明を省略する。尚
、厳密に表現すると、空転を起こすのは誘導電動機に連
結された動輪であるが、表現を簡潔にするために、誘導
電動機が空転を起こすといった類の記述をする事がある
。
動輪も空転・滑走を起こさなければ何等問題はない。こ
こでは誘導電動機７ａに連結された動輪が空転を起こし
た場合を例として説明するが、＃！Ｉ導電動機７ｂ乃至
７ｃ乃至第７ｄに連結された動輪が空転した場合につい
ても全く同様のことが成り立つので説明を省略する。尚
、厳密に表現すると、空転を起こすのは誘導電動機に連
結された動輪であるが、表現を簡潔にするために、誘導
電動機が空転を起こすといった類の記述をする事がある
。
空転が生じた場合、それは誘導電動機速度の急上昇とし
て現れる。従来例では、各インバータの周波数指令とし
て、すベリ周波数指令に各誘導電動機速度を電気角速度
に換算したフィードバック信号を加算したものを与えて
いるため、誘導電動機７ａの速度の急上昇はそのままイ
ンバータ６ａの出力周波数の急上昇につながる。インバ
ータ周波数が増大すれば、そのインバータによって駆動
される誘導電動機の速度は更に増加する。これは典型的
な正帰還現象で駆動電源制御装置１１ａは不安定となり
、インバータ６ａの出力周波数は発散し、誘導電動機７
ａが大暴走を起こす。このような大空転が発生すると、
この状態を健全な粘着状態に戻す、いわゆる再粘着制御
が極めて難しくなり、ノツチオフ等により電源断にせざ
るを得ないことが多い。
て現れる。従来例では、各インバータの周波数指令とし
て、すベリ周波数指令に各誘導電動機速度を電気角速度
に換算したフィードバック信号を加算したものを与えて
いるため、誘導電動機７ａの速度の急上昇はそのままイ
ンバータ６ａの出力周波数の急上昇につながる。インバ
ータ周波数が増大すれば、そのインバータによって駆動
される誘導電動機の速度は更に増加する。これは典型的
な正帰還現象で駆動電源制御装置１１ａは不安定となり
、インバータ６ａの出力周波数は発散し、誘導電動機７
ａが大暴走を起こす。このような大空転が発生すると、
この状態を健全な粘着状態に戻す、いわゆる再粘着制御
が極めて難しくなり、ノツチオフ等により電源断にせざ
るを得ないことが多い。
本発明は従来技術における上述の如き問題点を除去し、
空転・滑走した動輪の接続された誘導電動機に供給され
るインバータ周波数の急変動を起こしにくい電気車の駆
動制御装置を提供することを目的とする。
空転・滑走した動輪の接続された誘導電動機に供給され
るインバータ周波数の急変動を起こしにくい電気車の駆
動制御装置を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明は」−記の目的を達成するため、以下の構成にて
電気車の駆動電源の制御を行う電気車の駆動制御方式で
ある。
電気車の駆動電源の制御を行う電気車の駆動制御方式で
ある。
誘導電動機を駆動する可変電圧・可変周波数インバータ
を少なくとも２台以上制御する電気車の制御装置におい
て、 各誘導電動機の速度を検出する手段と、該速度検出手段
で検出した各速度信号のうち力行時は最小値、制動時は
最大値を選択する手段と、該選択手段の出力を電気角速
度に変換する手段と、該変換手段の出力である電気角速
度とすべり周波数指令を加算してインバータ周波数を算
出する手段を具備し、該インバータ算出手段の出力を前
記各インバータの周波数指令として与えることを特徴と
するものである。
を少なくとも２台以上制御する電気車の制御装置におい
て、 各誘導電動機の速度を検出する手段と、該速度検出手段
で検出した各速度信号のうち力行時は最小値、制動時は
最大値を選択する手段と、該選択手段の出力を電気角速
度に変換する手段と、該変換手段の出力である電気角速
度とすべり周波数指令を加算してインバータ周波数を算
出する手段を具備し、該インバータ算出手段の出力を前
記各インバータの周波数指令として与えることを特徴と
するものである。
（作用）
このように構成された電気車の制御装置では、空転・滑
走が発生した場合でも動輪に連結された電動機に電源を
供給しているインバータの周波数指令の急変動を防ぐこ
とができるので、（発明が解決しようとする課題）の項
で指摘した従来技術の難点を除去できる。
走が発生した場合でも動輪に連結された電動機に電源を
供給しているインバータの周波数指令の急変動を防ぐこ
とができるので、（発明が解決しようとする課題）の項
で指摘した従来技術の難点を除去できる。
（実施例）
以下第１図に従って本発明の詳細な説明する。同図にお
いて第２図と同一の構成要素には同一の記号を付して説
明を省略する。
いて第２図と同一の構成要素には同一の記号を付して説
明を省略する。
第１図においては、１１は選択手段で、カ行時は４台の
誘導電動機の電気角速度の内最小の値、制動時は４台の
誘導電動機の電気角速度の内最大の値を選択したものを
フィードバック信号として加算手段３ａ、 ３ｂ、 ３
ｃ、 ３ｄへ入力するようにしている。
誘導電動機の電気角速度の内最小の値、制動時は４台の
誘導電動機の電気角速度の内最大の値を選択したものを
フィードバック信号として加算手段３ａ、 ３ｂ、 ３
ｃ、 ３ｄへ入力するようにしている。
ここで、正常走行時つまり何れの動輪も空転・滑走をせ
ずに走行している場合を考える。誘導電動機７ａ、 ７
ｂ、 ７ｃ、 ７ｄに接続された車軸の回転速度をそれ
ぞれＶａｔ Ｖｂ、 Ｖｃ、 Ｖｄとすると、この場合
、各回転速度のばらつきは、同一仕様で製作された車軸
径の個体差及び摩耗に起因するものでかなり小さい。し
たがって、以下の関係が成立する。
ずに走行している場合を考える。誘導電動機７ａ、 ７
ｂ、 ７ｃ、 ７ｄに接続された車軸の回転速度をそれ
ぞれＶａｔ Ｖｂ、 Ｖｃ、 Ｖｄとすると、この場合
、各回転速度のばらつきは、同一仕様で製作された車軸
径の個体差及び摩耗に起因するものでかなり小さい。し
たがって、以下の関係が成立する。
Ｖａ ４ Ｖｂ ”５ Ｖｃ ４ Ｖｄよって、本発明
の選択手段１１の出力をＶ′とすると Ｖ’ ４Ｖａ岬Ｖｂ押Ｖｃ押Ｖｄ となり、加算手段３ａ、 ３ｂ、 ３ｃ、 ３ｄに入力
される前記フィードバック信号は本発明においても従来
例においてもほぼ同量となる。したがって、正常走行時
には本発明の制御によっても従来の制御とほぼ同等の制
御が得られる。
の選択手段１１の出力をＶ′とすると Ｖ’ ４Ｖａ岬Ｖｂ押Ｖｃ押Ｖｄ となり、加算手段３ａ、 ３ｂ、 ３ｃ、 ３ｄに入力
される前記フィードバック信号は本発明においても従来
例においてもほぼ同量となる。したがって、正常走行時
には本発明の制御によっても従来の制御とほぼ同等の制
御が得られる。
次に、誘導電動機７ａに連結された動輪が空転した場合
を考える。この場合、該誘導電動機の回転速度Ｖａは急
上昇する。第２図の従来例では、誘導電動機７ａの速度
を電気角速度に変換したものをそのまま加算手段３ａに
フィードバックしているので、インバーダ６ａの周波数
指令は急上昇し空転は増大する。他方、本発明の制御に
よると、この場合前記フィードバック信号は４台の誘導
電動機の電気角速度の内最小の値を選択するので Ｖ’ ”５ Ｖｂ ”５ Ｖｃ ”５ Ｖｄとなり、空
転にともなうフィードバック信号の変化は殆どなく、イ
ンバータ周波数の急上昇を防ぐことができる。
を考える。この場合、該誘導電動機の回転速度Ｖａは急
上昇する。第２図の従来例では、誘導電動機７ａの速度
を電気角速度に変換したものをそのまま加算手段３ａに
フィードバックしているので、インバーダ６ａの周波数
指令は急上昇し空転は増大する。他方、本発明の制御に
よると、この場合前記フィードバック信号は４台の誘導
電動機の電気角速度の内最小の値を選択するので Ｖ’ ”５ Ｖｂ ”５ Ｖｃ ”５ Ｖｄとなり、空
転にともなうフィードバック信号の変化は殆どなく、イ
ンバータ周波数の急上昇を防ぐことができる。
また、誘導電動機７ａに連結された動輪が滑走した場合
を考える。この場合、該誘導電動機の回転速度Ｖａは急
減少する。第２図の従来例では、前述の理由によりイン
バータ６ａの周波数指令は急減少し滑走は増大する。本
発明の制御によると、この場合前記フィードバック信号
は４台の誘導電動機の電気角速度の内最大の値を選択す
るのでＶ”＝ Ｖｂ ’＝ Ｖｃ Ｌ：Ｖｄ となり、やはり空転にともなうフィードバック信号の変
化は殆どなく、インバータ周波数の急減少を防ぐことが
できる。このように、空転・滑走時のインバータ周波数
の急変動を回避できると、本発明には含まれない、何ら
かの制御理論に基づく再粘着制御が効果を発揮するまで
に十分な時間的余裕が得られ、再粘着特性の向上が期待
できる。
を考える。この場合、該誘導電動機の回転速度Ｖａは急
減少する。第２図の従来例では、前述の理由によりイン
バータ６ａの周波数指令は急減少し滑走は増大する。本
発明の制御によると、この場合前記フィードバック信号
は４台の誘導電動機の電気角速度の内最大の値を選択す
るのでＶ”＝ Ｖｂ ’＝ Ｖｃ Ｌ：Ｖｄ となり、やはり空転にともなうフィードバック信号の変
化は殆どなく、インバータ周波数の急減少を防ぐことが
できる。このように、空転・滑走時のインバータ周波数
の急変動を回避できると、本発明には含まれない、何ら
かの制御理論に基づく再粘着制御が効果を発揮するまで
に十分な時間的余裕が得られ、再粘着特性の向上が期待
できる。
また、軌条条件の変化等により自然に再粘着する事も期
待できる。
待できる。
以上に説明したとおり、本発明によれば空転・滑走に際
して、インバータ周波数が急変動することのない電気車
の制御装置を提供することができる。
して、インバータ周波数が急変動することのない電気車
の制御装置を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
従来例を示す全体構成図である。 ｌａ、ｌｂ、ｌｃ、ｌｄ・・・電流パターン発生手段、
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ”’電流制御手段、３ａ、３ｂ
、３ｃ、３ｄ−加算手段、 ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ−Ｖ ／ Ｆ一定制御手段、５
ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ＝−Ｐ Ｗ Ｍパルス発生手段、
６ａ、６ｂ、６ｅ、６ｄ・・・Ｐ ＷＭ制御電圧形イン
バータ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ−誘導電動機、８ａ、８
ｂ、８ｃ、８ｄ−電流検出手段、９ａ、９ｂ、９ｃ、９
ｄ−速度検出手段、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ−
変換手段。 １１・・・選択手段。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑
従来例を示す全体構成図である。 ｌａ、ｌｂ、ｌｃ、ｌｄ・・・電流パターン発生手段、
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ”’電流制御手段、３ａ、３ｂ
、３ｃ、３ｄ−加算手段、 ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ−Ｖ ／ Ｆ一定制御手段、５
ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ＝−Ｐ Ｗ Ｍパルス発生手段、
６ａ、６ｂ、６ｅ、６ｄ・・・Ｐ ＷＭ制御電圧形イン
バータ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ−誘導電動機、８ａ、８
ｂ、８ｃ、８ｄ−電流検出手段、９ａ、９ｂ、９ｃ、９
ｄ−速度検出手段、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ−
変換手段。 １１・・・選択手段。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 誘導電動機を駆動する可変電圧・可変周波数インバータ
を少なくとも２台以上制御する電気車の制御装置におい
て、 各誘導電動機の速度を検出する手段と、該速度検出手段
で検出した各速度信号のうち力行時は最小値、制動時は
最大値を選択する手段と、該選択手段の出力を電気角速
度に変換する手段と、該変換手段の出力である電気角速
度とすべり周波数指令を加算してインバータ周波数を算
出する手段を具備し、該インバータ算出手段の出力を前
記各インバータの周波数指令として与えること を特徴とする電気車の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14987490A JPH0446502A (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | 電気車の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14987490A JPH0446502A (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | 電気車の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0446502A true JPH0446502A (ja) | 1992-02-17 |
Family
ID=15484532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14987490A Pending JPH0446502A (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | 電気車の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0446502A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08236305A (ja) * | 1995-02-28 | 1996-09-13 | Sony Chem Corp | 保護回路及び保護素子 |
| US6278256B1 (en) * | 1994-12-21 | 2001-08-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electric vehicle control system for controlling a permanent magnet motor which drives the electric vehicle |
-
1990
- 1990-06-11 JP JP14987490A patent/JPH0446502A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6278256B1 (en) * | 1994-12-21 | 2001-08-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electric vehicle control system for controlling a permanent magnet motor which drives the electric vehicle |
| JPH08236305A (ja) * | 1995-02-28 | 1996-09-13 | Sony Chem Corp | 保護回路及び保護素子 |
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