JPH0458242B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0458242B2 JPH0458242B2 JP15869186A JP15869186A JPH0458242B2 JP H0458242 B2 JPH0458242 B2 JP H0458242B2 JP 15869186 A JP15869186 A JP 15869186A JP 15869186 A JP15869186 A JP 15869186A JP H0458242 B2 JPH0458242 B2 JP H0458242B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- speed detector
- difference
- induction motor
- phase induction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電気車用走行制御装置、特に複数台の
主誘導電動機を１台の可変電圧・可変周波数イン
バータ（以下、VVVFインバータと称す）によ
り駆動する電気車の制御装置の改良に関するもの
である。
主誘導電動機を１台の可変電圧・可変周波数イン
バータ（以下、VVVFインバータと称す）によ
り駆動する電気車の制御装置の改良に関するもの
である。
従来電気車駆動電動機には、制御の容易な直流
電動機が用いられていたが、フラツシユオーバ事
故を絶無とできぬこと、整流子や、刷子保守が弱
点であることなどにより、最近３相誘導電動機に
切替える意向が強い。
電動機が用いられていたが、フラツシユオーバ事
故を絶無とできぬこと、整流子や、刷子保守が弱
点であることなどにより、最近３相誘導電動機に
切替える意向が強い。
３相誘導電動機は、同期速度以下で力行トル
ク、同期速度以上ではブレーキトルクを生ずる。
ク、同期速度以上ではブレーキトルクを生ずる。
このためVVVFインバータの出力周波数は、
電気車速度、すなわち３相誘導電動機の回転数を
検知し、その回転数に適した値にする。
電気車速度、すなわち３相誘導電動機の回転数を
検知し、その回転数に適した値にする。
複数の３相誘導電動機を１台のVVVFインバ
ータで駆動する場合、複数台の３相誘導電動機の
いずれの回転数を使うかについては、定説がな
く、いたずらに装置を複雑にしている。本発明は
VVVFインバータと３相誘導電動機の特徴、電
気車固有の特徴に着目し、簡潔にして信頼度の高
く性能のよい電気車制御装置を提供せんとするも
のである。
ータで駆動する場合、複数台の３相誘導電動機の
いずれの回転数を使うかについては、定説がな
く、いたずらに装置を複雑にしている。本発明は
VVVFインバータと３相誘導電動機の特徴、電
気車固有の特徴に着目し、簡潔にして信頼度の高
く性能のよい電気車制御装置を提供せんとするも
のである。
一般に３相誘導電動機は、その回転数を滑りＳ
で示し、滑りＳとトルクＴの関係は第２図の如く
示される。滑りＳ＝０は、同期速度であり、
VVVFインバータのインバータ周波数をｆとし
たとき、３相誘導電動機の回転数をＮ（rpm）、３
相誘導電動機の極数をＰとすれば下記式(1)で表わ
される。
で示し、滑りＳとトルクＴの関係は第２図の如く
示される。滑りＳ＝０は、同期速度であり、
VVVFインバータのインバータ周波数をｆとし
たとき、３相誘導電動機の回転数をＮ（rpm）、３
相誘導電動機の極数をＰとすれば下記式(1)で表わ
される。
Ｎ＝120f／Ｐ ……(1)
電気車のインバータ制御では、所要の加速トル
クが生ずるよう、それぞれの瞬間において車両速
度すなわち３相誘導電動機の回転数より若干高い
同期速度になるインバータ周波数で３相誘導電動
機は駆動されている。例えば第２図でトルクＡを
出すための滑りはS1である。複数台の３相誘導電
動機を１台のVVVFインバータで駆動している
場合、同一の車両速度、同一車輪径であつても、
車輪とレール間で空転があると、たとえば４台の
電動機でもスリツプは同一にならず、トルクも
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの如くなる。
クが生ずるよう、それぞれの瞬間において車両速
度すなわち３相誘導電動機の回転数より若干高い
同期速度になるインバータ周波数で３相誘導電動
機は駆動されている。例えば第２図でトルクＡを
出すための滑りはS1である。複数台の３相誘導電
動機を１台のVVVFインバータで駆動している
場合、同一の車両速度、同一車輪径であつても、
車輪とレール間で空転があると、たとえば４台の
電動機でもスリツプは同一にならず、トルクも
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの如くなる。
このため、VVVFインバータのインバータ周
波数を変化させる場合に、車両速度あるいは３相
誘導電動機の回転数を検出する場合、全電動機の
回転数の平均値を用いたり、最少値を用いたりし
ている。あるいはまた付属車に速度検出器をつけ
ている例もある。
波数を変化させる場合に、車両速度あるいは３相
誘導電動機の回転数を検出する場合、全電動機の
回転数の平均値を用いたり、最少値を用いたりし
ている。あるいはまた付属車に速度検出器をつけ
ている例もある。
前述の如く、車両速度の検知をどのようにすべ
きかについては従来の直流電気車で空転検知のた
めに車両速度を検知するのと同じ考え方で車両速
度を検知している。
きかについては従来の直流電気車で空転検知のた
めに車両速度を検知するのと同じ考え方で車両速
度を検知している。
しかし、VVVFインバータ駆動システムでは、
つねに車両速度を検知しながら周波数を変化させ
ている違いがある。車両速度が同一で、空転がな
くても、車輪径の僅かな違いによつて、３相誘導
電動機の回転数にも僅かな違いを生ずる。これを
第３図に示している。第３図においては横軸を回
転数Ｎ、縦軸をトルクで示してある。３相誘導電
動機は分巻特性であるので、車輪径差によるトル
ク差は比較的大きい。
つねに車両速度を検知しながら周波数を変化させ
ている違いがある。車両速度が同一で、空転がな
くても、車輪径の僅かな違いによつて、３相誘導
電動機の回転数にも僅かな違いを生ずる。これを
第３図に示している。第３図においては横軸を回
転数Ｎ、縦軸をトルクで示してある。３相誘導電
動機は分巻特性であるので、車輪径差によるトル
ク差は比較的大きい。
第３図は横軸を回転数としているが、複数台の
電動機を１台のVVVFインバータで運転してい
るため、与えられている周波数は同一すなわち同
期速度も同一で、これをN0で表わしており、第
２図における滑りＳ＝０が第３図の回転数N0に
相当する。車輪径を、ある範囲内に管理すること
は実施されている。各軸に対する車両速度は各軸
同一であるから、空転がなければ回転数の大小
は、車輪径の大小に逆比例するから、回転数より
車輪径差を補償して、各軸の速度差を知ることが
できる。しかし、もともと速度差を知つて制御し
たいのは空転時のトルク引下げなどであり、空転
があるという前提のもとでは、回転数から車輪径
差を知ることは矛循している。これを解決するた
め、惰行中の回転数差を記憶し車輪径差補償する
ことがある。しかし、VVVFインバータによる
３相誘導電動機駆動では、空転検知のために車輪
径差補償するのは殆んど無意味である。
電動機を１台のVVVFインバータで運転してい
るため、与えられている周波数は同一すなわち同
期速度も同一で、これをN0で表わしており、第
２図における滑りＳ＝０が第３図の回転数N0に
相当する。車輪径を、ある範囲内に管理すること
は実施されている。各軸に対する車両速度は各軸
同一であるから、空転がなければ回転数の大小
は、車輪径の大小に逆比例するから、回転数より
車輪径差を補償して、各軸の速度差を知ることが
できる。しかし、もともと速度差を知つて制御し
たいのは空転時のトルク引下げなどであり、空転
があるという前提のもとでは、回転数から車輪径
差を知ることは矛循している。これを解決するた
め、惰行中の回転数差を記憶し車輪径差補償する
ことがある。しかし、VVVFインバータによる
３相誘導電動機駆動では、空転検知のために車輪
径差補償するのは殆んど無意味である。
なぜなら、上述の如くトルク差を大きくせぬた
め、車輪径差を小さく管理するため、もともと車
輪径差が小さいことと、第２図に示した如く３相
誘導電動機の分巻特性によつて、僅かの空転によ
る滑りＳの減少でトルクは大きく変化し、差速検
知式の空転検知をする必要は少ない。それにもか
かわらず多数の回転数検知器を用い、保守性悪
く、演算処理も複雑である。
め、車輪径差を小さく管理するため、もともと車
輪径差が小さいことと、第２図に示した如く３相
誘導電動機の分巻特性によつて、僅かの空転によ
る滑りＳの減少でトルクは大きく変化し、差速検
知式の空転検知をする必要は少ない。それにもか
かわらず多数の回転数検知器を用い、保守性悪
く、演算処理も複雑である。
本発明は、VVVFインバータ駆動の場合、主
誘導電動機の同期速度が、主誘導電動機の回転数
の増加と共に徐々に増加されること、そのため主
誘導電動機の運転速度（回転数）と同期速度（回
転数）は数パーセントしか違わないこと、電気車
の車輪径差、微小空転しながらの加速などの現象
に着目してなされたものである。
誘導電動機の同期速度が、主誘導電動機の回転数
の増加と共に徐々に増加されること、そのため主
誘導電動機の運転速度（回転数）と同期速度（回
転数）は数パーセントしか違わないこと、電気車
の車輪径差、微小空転しながらの加速などの現象
に着目してなされたものである。
すなわちVVVFインバータ運転時トルク制御
のために変えられる出力電圧と、周波数のうち、
少くとも周波数の指令値は、各車輪の平均値をと
つても、最低値をとつてみても殆んど差のない値
になつてしまうのである。従つて、速度検出は全
軸検知の必要はなく、故障検知のために必要な最
少数たとえば２軸に限つて行なえばよい。２軸検
知したときも平均値や、最大、最少を用いること
なく、確率的にもつとも粘着しやすい軸（これは
車体設計が決り、進行方向、力行、ブレーキの違
いでほぼ決り、選択しうるものである）を走行条
件に従つて選び出して使うことがよい。これは前
述したように車輪径差による差速度と、空転によ
る差速度とが同程度になつてしまうことから、あ
らかじめ、軸を規定して速度検出することにし、
指令速度を指令する方が、合理的である。
のために変えられる出力電圧と、周波数のうち、
少くとも周波数の指令値は、各車輪の平均値をと
つても、最低値をとつてみても殆んど差のない値
になつてしまうのである。従つて、速度検出は全
軸検知の必要はなく、故障検知のために必要な最
少数たとえば２軸に限つて行なえばよい。２軸検
知したときも平均値や、最大、最少を用いること
なく、確率的にもつとも粘着しやすい軸（これは
車体設計が決り、進行方向、力行、ブレーキの違
いでほぼ決り、選択しうるものである）を走行条
件に従つて選び出して使うことがよい。これは前
述したように車輪径差による差速度と、空転によ
る差速度とが同程度になつてしまうことから、あ
らかじめ、軸を規定して速度検出することにし、
指令速度を指令する方が、合理的である。
そこで本発明は、複数台の主誘導電動機を１台
のVVVFインバータにより駆動する電気車にお
いて、電動機回転速度検出器を２台以上設け、該
回転速度検知器の出力を相互比較し故障検知し、
故障検知時は健全な検知器出力を使用するほか、
健全な検知器が複数台あるときは車両の運転指令
状態に応じて、検知器出力の一つのみを選択して
使用するようにしたものである。
のVVVFインバータにより駆動する電気車にお
いて、電動機回転速度検出器を２台以上設け、該
回転速度検知器の出力を相互比較し故障検知し、
故障検知時は健全な検知器出力を使用するほか、
健全な検知器が複数台あるときは車両の運転指令
状態に応じて、検知器出力の一つのみを選択して
使用するようにしたものである。
第１図のフローチヤートは、本発明の一実施例
を示す回転速度検出器の出力選択のソフトウエア
システム構成図である。PG1，PG2は回転速度検
出器を示す。たとえば１台のVVVFインバータ
で８台の主誘導電動機を一括制御するシステムに
おいて、第２軸と第３軸に設けた電動機回転数検
知用パルス発生器をPG1，PG2とする。第２軸、
第３軸を選ぶのは、一般に先頭軸より空転、滑走
しにくいからである。パルス発生器PG1，PG2の
出力パルス列を比較するなどの方法で両パルス発
生器が健全か、故障かの判別をする。故障には
種々あり、ここでは故障検知方法の詳細は省略す
る。
を示す回転速度検出器の出力選択のソフトウエア
システム構成図である。PG1，PG2は回転速度検
出器を示す。たとえば１台のVVVFインバータ
で８台の主誘導電動機を一括制御するシステムに
おいて、第２軸と第３軸に設けた電動機回転数検
知用パルス発生器をPG1，PG2とする。第２軸、
第３軸を選ぶのは、一般に先頭軸より空転、滑走
しにくいからである。パルス発生器PG1，PG2の
出力パルス列を比較するなどの方法で両パルス発
生器が健全か、故障かの判別をする。故障には
種々あり、ここでは故障検知方法の詳細は省略す
る。
次に、電気車用走行制御の速度検出器選択手段
Ｘについて説明する。
Ｘについて説明する。
第１図において、ステツプ１でパルス発生器
PG1，PG2の比較をしその結果、ステツプ２、ス
テツプ３で健全なパルス発生器出力を選択してい
る。両パルス発生器共健全であれば、走行条件に
よる選択をステツプ４〜ステツプ６にて行ない、
より空転、滑走しにくい軸のパルス発生器出力を
選択する。第１図の例では、第２軸が第３軸より
力行、前進およびブレーキ後進では軸重が大きく
なるような台車、車体の構造である例で、設計的
に選択された例である。
PG1，PG2の比較をしその結果、ステツプ２、ス
テツプ３で健全なパルス発生器出力を選択してい
る。両パルス発生器共健全であれば、走行条件に
よる選択をステツプ４〜ステツプ６にて行ない、
より空転、滑走しにくい軸のパルス発生器出力を
選択する。第１図の例では、第２軸が第３軸より
力行、前進およびブレーキ後進では軸重が大きく
なるような台車、車体の構造である例で、設計的
に選択された例である。
VVVFシステムでは、主誘導電動機に好まし
く、しかも騒音低下のため、PWM（パルス幅変
調）制御が電圧制御に用いられるのが一般的であ
り、サイリスタの点弧位相を正しく制御せねばな
らない。これらの制御において、シーケンス制御
を始め、このPWM制御もマイクロコンピユータ
によるデイジタル制御されることが一般化しつつ
ある。最近のマイクロコンピユータの性能は優秀
であるが、インバータ周波数が高周波化すると、
その演算時間は決して余裕のあるものではない。
従つてVVVFインバータシステムに必須の速度
検出部を合理的に構成し、速度検出のための演算
時間の極少化をはかることは、必要なことで、本
発明によつて、平均値算出や、最高、最少値算出
などの無駄が防がれ、より高周波化、よりよい精
度のPWM制御が達成できる。
く、しかも騒音低下のため、PWM（パルス幅変
調）制御が電圧制御に用いられるのが一般的であ
り、サイリスタの点弧位相を正しく制御せねばな
らない。これらの制御において、シーケンス制御
を始め、このPWM制御もマイクロコンピユータ
によるデイジタル制御されることが一般化しつつ
ある。最近のマイクロコンピユータの性能は優秀
であるが、インバータ周波数が高周波化すると、
その演算時間は決して余裕のあるものではない。
従つてVVVFインバータシステムに必須の速度
検出部を合理的に構成し、速度検出のための演算
時間の極少化をはかることは、必要なことで、本
発明によつて、平均値算出や、最高、最少値算出
などの無駄が防がれ、より高周波化、よりよい精
度のPWM制御が達成できる。
当然、パルス発生器数の減少による製作費や艤
装費低減、機器数減による保守低減効果も大き
い。
装費低減、機器数減による保守低減効果も大き
い。
第１図は本発明の一実施例を示す回転速度検知
器の出力選択のソフトウエアシステム構成図、第
２図および第３図は主誘導電動機の速度−トルク
曲線図で、第２図は滑りで、第３図は回転数で速
度を示した図である。 PG1，PG2……回転速度検知器。Ｘ……速度検
出器選択手段。
器の出力選択のソフトウエアシステム構成図、第
２図および第３図は主誘導電動機の速度−トルク
曲線図で、第２図は滑りで、第３図は回転数で速
度を示した図である。 PG1，PG2……回転速度検知器。Ｘ……速度検
出器選択手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 速度検出器と、速度検出器選択手段Ｘとを、
有する電気車用走行制御装置であつて、 電気車は、複数台の主誘導電動機を１台の可変
電圧・可変周波数インバータにより運転して走行
制御されるものであり、 速度検出器は２台以上であり、 速度検出器選択手段Ｘは、各速度検出器の出力
信号を入力して、その出力信号を相互比較して故
障を検知し、速度検出器の故障検知時には健全な
速度検出器を選択し、故障非検知時には運転状態
に応じてあらかじめ定められている速度検出器を
選択して使用するものである 電気車用走行制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15869186A JPS6315601A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 電気車用走行制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15869186A JPS6315601A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 電気車用走行制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6315601A JPS6315601A (ja) | 1988-01-22 |
| JPH0458242B2 true JPH0458242B2 (ja) | 1992-09-17 |
Family
ID=15677245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15869186A Granted JPS6315601A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 電気車用走行制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6315601A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5833180B2 (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-16 | Ntn株式会社 | 電動車両の制御装置 |
-
1986
- 1986-07-08 JP JP15869186A patent/JPS6315601A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6315601A (ja) | 1988-01-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |