JPH06237502A - 誘導電動機の制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 車両の異常運転時にもインバータ周波数を急
変させず誘導電動機の有する垂下特性を利用して粘着性
能の向上ができる。 【構成】 回転検出器５１〜５４による回転数の中から
指定の回転数をロータ周波数として選択し、これを履歴
データとしてリングバッファ１１に格納し、格納された
履歴データを基にロータ周波数差分データ６７を生成
し、上限値Ｃ１と下限値Ｃ２に含まれるデータをロータ
周波数差データ７１として生成し、このデータから車両
加速度演算部２で車両加速度αを予測演算し、この車両
加速度からロータ周波数算出部３でロータ周波数を算出
し、このロータ周波数と指令滑り周波数７９とからイン
バータ周波数８０を生成し各誘導電動機４１〜４４を制
御する。そして運転指令７４とインバータ周波数８０に
応じて上限値Ｃ１と下限値Ｃ２を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機の制御方法
及びその装置に係り、特に、電気車を粘着運転するため
の誘導電動機を可変速制御するに好適な誘導電動機の制
御方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気車駆動用誘導電動機群の速度
を制御するに際しては、各誘導電動機の回転数をそれぞ
れ回転検出器で検出し、各回転検出器の検出回転数のう
ち指定の回転数を電気車の運転状態に応じて選択し、選
択した回転数を実際のロータ周波数として生成し、更に
モータの実際の電流を検出し、このモータ電流と電流パ
ターンとを比較し、両者の電流が一致するような指令滑
り周波数を生成し、指令滑り周波数とロータ周波数とか
らインバータ周波数を生成し、このインバータ周波数に
従って各誘導電動機の速度を制御する構成が採用されて
いる。

【０００３】また、上記の制御系を基本としたシステム
においては、再粘着制御方式として、例えば、特開平２
−１８４２０２号公報に記載されているように、車両の
空転あるいは滑走が検出されたときに、インバータ周波
数の出力値を固定し、誘導電動機の垂下特性を利用して
再粘着させる制御方式が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、実
際のロータ周波数を基にインバータ周波数を出力するよ
うに構成されているため、車両の空転によってロータ周
波数が急激に高くなると、これに伴なってインバータ周
波数も急激に高くなる。このため空転が発生しているに
も係らず、トルクがそのままの状態に維持されることに
なり、空転が助長されることになる。

【０００５】また、車両の空転及び滑走が検出されたと
きに、インバータ周波数を固定する制御を行なっても、
空転及び滑走が検知されない間は前述したような問題が
生じる。

【０００６】本発明の目的は、車両の異常運転時にもイ
ンバータ周波数を急変させることなく、誘導電動機の有
する垂下特性を利用して粘着性能の向上を図ることがで
きる誘導電動機の制御方法及びその装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、第１の方法として、車両駆動用誘導電動
機の回転数を検出し、検出した回転数をロータ周波数の
履歴データとして順次記憶し、記憶した履歴データを基
にインバータ周波数を予測演算し、この演算により得ら
れたインバータ周波数に応じて車両駆動用誘導電動機の
回転速度を制御するに際して、前記インバータ周波数の
予測演算値を運転指令とインバータ周波数に応じて補正
することを特徴とする誘導電動機の制御方法を採用した
ものである。

【０００８】第２の方法として、車両駆動用誘導電動機
の回転数を検出し、検出した回転数をロータ周波数の履
歴データとして順次記憶し、記憶した履歴データを基に
ロータ周波数差分データを生成し、生成したロータ周波
数差分データから設定値の範囲に含まれるロータ周波数
差データを生成し、このロータ周波数差データから車両
加速度を予測演算し、この演算値からロータ周波数を算
出し、算出したロータ周波数と運転指令を基に得られた
指令滑り周波数とからインバータ周波数を生成し、生成
したインバータ周波数に応じて車両駆動用誘導電動機の
回転速度を制御するに際して、前記設定値の範囲を運転
指令とインバータ周波数に応じて補正することを特徴と
する誘導電動機の制御方法を採用したものである。

【０００９】第１の装置として、車両駆動用誘導電動機
の回転数を検出する回転数検出手段と、回転数検出手段
の検出出力をロータ周波数の履歴データとして順次記憶
する履歴データ記憶手段と、履歴データ記憶手段に記憶
された履歴データを基にロータ周波数差分データを生成
するロータ周波数差分データ生成手段と、ロータ周波数
差分データ生成手段の生成によるロータ周波数差分デー
タと設定値とを比較して設定値の範囲に含まれるロータ
周波数差データを生成するロータ周波数差データ生成手
段と、ロータ周波数差データ生成手段の生成によるロー
タ周波数差データから車両加速度を予測演算する予測演
算手段と、予測演算手段の演算値からロータ周波数を算
出するロータ周波数算出手段と、車両駆動用誘導電動機
の電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の検出
値と運転指令とから指令滑り周波数を生成する指令滑り
周波数生成手段と、ロータ周波数算出手段の算出による
ロータ周波数と指令滑り周波数生成手段の生成による指
令滑り周波数とからインバータ周波数を生成して車両駆
動用誘導電動機の回転速度を制御するインバータ周波数
生成手段と、運転指令とインバータ周波数生成手段の生
成によるインバータ周波数に応じて前記設定値の範囲を
補正する補正手段とを備えている誘導電動機の制御装置
を構成したものである。

【００１０】

【作用】前記した手段によれば、インバータ周波数に応
じて車両駆動用誘導電動機の回転速度を制御していると
きに、車両の空転あるいは滑走によって車両の運転状態
が異常状態になると、誘導電動機の検出回転数の異常値
を示すが、この検出回転数はロータ周波数の履歴データ
として記憶され、記憶された履歴データを基にインバー
タ周波数が予測演算されるため、検出回転数が異常値を
示してもインバータ周波数が急激に変化することはな
い。しかも、インバータ周波数の予測演算値が運転指令
とインバータ周波数に応じて補正されるため、時々刻々
変化する運転状況に応じて、補正されたインバータ周波
数を出力することができる。このため空転発生当初の微
少空転時から空転時の実滑りが小さくなるように作用
し、誘導電動機が有する垂下特性を利用して粘着性能を
向上させることができる。また滑走時においても同様に
滑走発生当初の微少滑走時から滑走時の実滑りが小さく
なるように作用し、誘導電動機が有する垂下特性を利用
して粘着性能を向上させることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１２】図１において、誘導電動機４１，４２，４
３，４４は車両駆動用誘導電動機として電気車に搭載さ
れており、各誘導電動機４１，４２，４３，４４にはそ
れぞれ回転検出器５１，５２，５３，５４が設けられて
いる。各回転検出器５１，５２，５３，５４は各誘導電
動機４１，４２，４３，４４の回転数を検出し、検出し
た回転数の信号６１，６２，６３，６４を回転速度判別
器５５へ出力するようになっている。この回転速度判別
器５５は各回転検出器５１〜５４から入力された信号の
うち指定の信号を電気車の運転状態に応じて選択し、選
択した信号をロータ周波数の信号６５としてデータ取り
込み部１へ出力するように構成されている。例えば、電
気車の力行時には検出回転数の信号６１〜６４のうち最
小値の信号を選択し、電気車のブレーキ時には信号６１
〜６４のうち最大値の信号を実際のロータ周波数を示す
信号６５として出力するようになっている。

【００１３】データ取り込み部１はリングバッファ１
１、減算器１２、比較器１４，１６、データ取り込み上
限値設定器１３、データ取り込み下限値設定器１５を備
えて構成されている。データ取り込み部１にロータ周波
数の信号６５が入力されると、この信号はリングバッフ
ァ１１と減算器１２に入力される。リングバッファ１１
に入力されたロータ周波数の信号６５は実際のロータ周
波数の履歴データとして順次リングバッファ１１に格納
される。すなわちリングバッファ１１は履歴データ記憶
手段として構成されている。リングバッファ１１に格納
された履歴データはｎＴｓ（ｎ：整数、Ｔｓ：サンプリ
ング時間）前の実際のロータ周波数を示すデータ６６と
して減算器１２に入力される。この減算器１２では、実
際のロータ周波数を示す信号６５とリングバッファ１１
に格納された履歴データのうちｎＴｓ前の実際のロータ
周波数を示すデータ６６との差が求められ、この差がロ
ータ周波数差分データ６７として比較器１４に入力され
る。すなわち減算器１２はロータ周波数差分データ生成
手段として構成されている。

【００１４】一方、比較器１４にはデータ取り込み上限
値設定器１３からデータ取り込み上限値Ｃ１が入力され
ており、比較器１４はロータ周波数差分データ６７とデ
ータ取り込み上限値Ｃ１とを比較して、データ取り込み
上限値Ｃ１以下のロータ周波数差分データ６７を比較器
１６へ出力するようになっている。比較器１６にはデー
タ取り込み下限値設定器１５からデータ取り込み下限値
Ｃ２が入力されており、比較器１６は比較器１４からの
ロータ周波数差分データ６９とデータ取り込み下限値Ｃ
２とを比較して、データ取り込み下限値Ｃ２以上のロー
タ周波数差分データをロータ周波数差データ７１として
車両加速度演算部２へ出力するように構成されている。
すなわち、比較器１４，１６はロータ周波数差分データ
と設定値とを比較して設定値の範囲に含まれるロータ周
波数差データを生成するロータ周波数差データ生成手段
として構成されている。

【００１５】またデータ取り込み上限値設定器１３とデ
ータ取り込み下限値設定器１５は、図２に示すように、
データ取り込み上限値Ｃ１とデータ取り込み下限値Ｃ２
が運転指令７４とインバータ周波数を示す信号８０に従
って補正されるようになっている。図２に示す補正パタ
ーンは、電気車の加速性能及び減速性能を考慮して、ｎ
Ｔｓ間の実際のロータ周波数差分データ６７の合理的数
値の最大値及び最小値を示すパターンとして決定されて
いる。

【００１６】車両加速度演算部２はリングバッファ２１
と加速度演算器２２を備えて構成されている。リングバ
ッファ２１はロータ周波数差データ７１を順次格納し、
格納したデータを順次加速度演算器２２へ出力するよう
になっている。加速度演算器２２は、リングバッファ２
１からのデータを順次取り込み、ロータ周波数データＮ
（Ｎ：整数）個の平均値を車両加速度αとして予測演算
するようになっている。すなわち車両加速度演算部２は
ロータ周波数差データ７１から車両加速度αを予測演算
する予測演算手段として構成されている。そして車両加
速度αを示す信号７３はロータ周波数算出部３に入力さ
れる。

【００１７】ロータ周波数算出部３は乗算器３１、加算
器３２を備えて構成されている。乗算器３１は車両加速
度αを示す信号７３にサンプリングタイムＴｓを乗算
し、その乗算値を加算器３２へ出力するようになってい
る。乗算器３１の乗算値が加算器３２に入力されると、
加算器３２において、乗算器３１の乗算値に、サンプリ
ングタイムＴｓ前の乗算値が加算され、この加算値から
ロータ周波数を示す信号７６が生成される。このロータ
周波数を示す信号７６は加算器４９に入力されている。
なお、ロータ周波数は車両速度と１対１に対応している
ため、ロータ周波数算出部３の算出結果は車両速度の演
算結果を示すことになる。そして加算器４９には指令滑
り周波数リミッタ４８を介して自動電流制御部４７から
指令滑り周波数を示す信号が入力されている。

【００１８】自動電流制御部４７には電流パターン発生
部４５から運転指令に応じた電流パターン７７が入力さ
れていると共に、モータ電流検出器４６の検出電流７８
が入力されている。そして自動電流制御部４７は電流パ
ターン７７と検出されたモータ電流７８とが一致するよ
うな指令滑り周波数に関する信号７９を生成するように
なっている。すなわち自動電流制御部４７は指令滑り周
波数生成手段として構成されている。そしてこの指令滑
り周波数に関する信号７９は指令滑り周波数リミッタ４
８を介して加算器４９に入力される。この加算器４９は
ロータ周波数算出部３の算出結果と指令滑り周波数リミ
ッタ４８から出力される指令滑り周波数の信号とを加算
してインバータ周波数を示す信号８０を生成するインバ
ータ周波数生成手段として構成されている。そして加算
器４９からインバータ周波数に関する信号８０が各誘導
電動機４１〜４４に入力されると、各誘導電動機４１〜
４４の速度がインバータ周波数に従って制御される。

【００１９】上記構成において、インバータ周波数に従
って各誘導電動機４１〜４４の駆動が制御されると、各
回転検出器５１〜５４の検出による回転数のうち指定の
回転数が回転速度判別器５５で判別され、この判別によ
り得られた回転数が実際のロータ周波数としてデータ取
り込み部１に入力される。そして実際のロータ周波数が
履歴データとしてリングバッファ１１に格納され、リン
グバッファ１１に格納された履歴データを基にロータ周
波数差データ７１が生成される。さらに、このロータ周
波数差データから車両加速度αが予測演算され、この演
算値からロータ周波数が算出される。そしてロータ周波
数と指令滑り周波数とからインバータ周波数が生成さ
れ、このインバータ周波数に従って誘導電動機４１〜４
４の回転速度が制御されることになる。このような状態
で各誘導電動機４１〜４４の速度が制御されているとき
に、車両の異常運転として、車両が空転状態になると、
実際のロータ周波数も急激に上昇するが、実際のロータ
周波数の信号はリングバッファ１１に履歴データとして
順次格納されるため、ロータ周波数差データ７１が急激
に変化するのを防止することができる。すなわちデータ
取り込み部１がロータ周波数に対してバッファとして機
能し、ロータ周波数が急上昇してもインバータ周波数が
急上昇するのを防止することができる。このため空転発
生当初の微少空転時から空転時の実滑りが小さくなるよ
うに作用し、各誘導電動機４１〜４４の有する垂下特性
を利用して粘着性能を向上させることができる。また車
両の滑走時においても、車両の空転時と同様にデータ取
り込み部１がバッファとして機能し、車両の滑走によっ
てインバータ周波数が急上昇するのを防止することがで
きる。

【００２０】また本実施例においては、データ取り込み
上限値Ｃ１とデータ取り込み下限値Ｃ２が運転指令７４
とインバータ周波数に応じて補正されるため、時々刻々
変化する運転状況に応じて、補正されたインバータ周波
数によって各誘導電動機４１〜４４の速度を制御するこ
とができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
誘導電動機の回転数をロータ周波数の履歴データとして
順次記憶し、記憶した履歴データを基にインバータ周波
数を予測演算し、この演算により得られたインバータ周
波数に応じて誘導電動機の回転速度を制御すると共に、
インバータ周波数の予測演算値を運転指令とインバータ
周波数に応じて補正するようにしたため、車両の異常運
転時に誘導電動機の回転数が異常値を示しても、履歴デ
ータの記憶処理がバッファとして機能し、インバータ周
波数が急上昇するのを防止することができ、誘導電動機
が有する垂下特性を利用して粘着性能を向上させること
ができる。更にインバータ周波数の予測演算値が運転指
令とインバータ周波数に応じて補正されるため、時々刻
々変化する運転状況に応じて、補正されたインバータ周
波数に従って誘導電動機の回転速度を制御することがで
き、インバータ周波数の上昇に伴なって実滑りが開くの
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体構成図である。

【図２】インバータ周波数とデータ取り込み上限値及び
データ取り込み下限値との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ データ取り込み部 ２ 車両加速度演算部 ３ ロータ周波数算出部 ４１〜４４ 誘導電動機 ５１〜５４ 回転検出器 ５５ 回転速度判別器 １１ リングバッファ １２ 減算器 １３ データ取り込み上限値設定器 １４ 比較器 １５ データ取り込み下限値設定器 １６ 比較器 ２１ リングバッファ ２２ 加速度演算器 ３１ 乗算器 ３２ 加算器 ４５ パターン発生部 ４６ モータ電流検出器 ４７ 自動電流制御部 ４８ 指令滑り周波数リミッタ ４９ 加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 一也 東京都千代田区神田駿河台四丁目３番地 日立テクノエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 和嶋 武典 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 前川 義男 東京都千代田区丸の内一丁目６番５号 東 日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 神孫子 博 東京都千代田区丸の内一丁目６番５号 東 日本旅客鉄道株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両駆動用誘導電動機の回転数を検出
   し、検出した回転数をロータ周波数の履歴データとして
   順次記憶し、記憶した履歴データを基にインバータ周波
   数を予測演算し、この演算により得られたインバータ周
   波数に応じて車両駆動用誘導電動機の回転速度を制御す
   るに際して、 前記インバータ周波数の予測演算値を運転指令とインバ
   ータ周波数に応じて補正することを特徴とする誘導電動
   機の制御方法。
2. 【請求項２】 車両駆動用誘導電動機の回転数を検出
   し、検出した回転数をロータ周波数の履歴データとして
   順次記憶し、記憶した履歴データを基にロータ周波数差
   分データを生成し、生成したロータ周波数差分データか
   ら設定値の範囲に含まれるロータ周波数差データを生成
   し、このロータ周波数差データから車両加速度を予測演
   算し、この演算値からロータ周波数を算出し、算出した
   ロータ周波数と運転指令を基に得られた指令滑り周波数
   とからインバータ周波数を生成し、生成したインバータ
   周波数に応じて車両駆動用誘導電動機の回転速度を制御
   するに際して、 前記設定値の範囲を運転指令とインバータ周波数に応じ
   て補正することを特徴とする誘導電動機の制御方法。
3. 【請求項３】 車両駆動用誘導電動機の回転数を検出す
   る回転数検出手段と、回転数検出手段の検出出力をロー
   タ周波数の履歴データとして順次記憶する履歴データ記
   憶手段と、履歴データ記憶手段に記憶された履歴データ
   を基にロータ周波数差分データを生成するロータ周波数
   差分データ生成手段と、ロータ周波数差分データ生成手
   段の生成によるロータ周波数差分データと設定値とを比
   較して設定値の範囲に含まれるロータ周波数差データを
   生成するロータ周波数差データ生成手段と、ロータ周波
   数差データ生成手段の生成によるロータ周波数差データ
   から車両加速度を予測演算する予測演算手段と、予測演
   算手段の演算値からロータ周波数を算出するロータ周波
   数算出手段と、車両駆動用誘導電動機の電流を検出する
   電流検出手段と、電流検出手段の検出値と運転指令とか
   ら指令滑り周波数を生成する指令滑り周波数生成手段
   と、ロータ周波数算出手段の算出によるロータ周波数と
   指令滑り周波数生成手段の生成による指令滑り周波数と
   からインバータ周波数を生成して車両駆動用誘導電動機
   の回転速度を制御するインバータ周波数生成手段と、運
   転指令とインバータ周波数生成手段の生成によるインバ
   ータ周波数に応じて前記設定値の範囲を補正する補正手
   段とを備えている誘導電動機の制御装置。