JPH07255103A - 交流電気車の制御装置及びその制御方法 - Google Patents
交流電気車の制御装置及びその制御方法Info
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- JPH07255103A JPH07255103A JP6044596A JP4459694A JPH07255103A JP H07255103 A JPH07255103 A JP H07255103A JP 6044596 A JP6044596 A JP 6044596A JP 4459694 A JP4459694 A JP 4459694A JP H07255103 A JPH07255103 A JP H07255103A
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- converter
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 架線１から交流電力を集電するパンタグラフ
２にトランス３を介してコンバ―タ４が接続されてい
る。コンバ―タ４はＧＴＯサイリスタ４ａとダイオ―ド
４ｂとを逆並列に接続した各ア―ムから構成され、この
コンバ―タ４にはコンデンサ５を介してインバ―タ６、
モ―タ７が接続されている。コンデンサ５の両端には電
圧検出器８が、モ―タ７にはモ―タ７の回転数を検出す
る回転数検出器９が備えられ、制御装置10には、電圧検
出器８により検出された電圧ＶD と回転数検出器９によ
り検出された回転数Ｒ、及び指令装置11から出力される
運転指令Ｃが入力される。そして制御装置10は入力され
た電圧ＶD 、回転数Ｒ、運転指令Ｃに基づき、コンバ―
タ４の起動開始時を制御する。 【効果】 本発明によれば、電気車の力行起動時にコン
バ―タを動作させないことにより、モ―タから発生する
騒音を防止することができる。
２にトランス３を介してコンバ―タ４が接続されてい
る。コンバ―タ４はＧＴＯサイリスタ４ａとダイオ―ド
４ｂとを逆並列に接続した各ア―ムから構成され、この
コンバ―タ４にはコンデンサ５を介してインバ―タ６、
モ―タ７が接続されている。コンデンサ５の両端には電
圧検出器８が、モ―タ７にはモ―タ７の回転数を検出す
る回転数検出器９が備えられ、制御装置10には、電圧検
出器８により検出された電圧ＶD と回転数検出器９によ
り検出された回転数Ｒ、及び指令装置11から出力される
運転指令Ｃが入力される。そして制御装置10は入力され
た電圧ＶD 、回転数Ｒ、運転指令Ｃに基づき、コンバ―
タ４の起動開始時を制御する。 【効果】 本発明によれば、電気車の力行起動時にコン
バ―タを動作させないことにより、モ―タから発生する
騒音を防止することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は交流電気車の制御装置及
びその制御方法に関する。
びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に交流電気車の制御装置の構成図を
示す。架線１から交流電力を集電するパンタグラフ２
に、トランス３の１次巻線３ａが接続され、トランス３
の２次巻線３ｂにはコンバ―タ４が接続されている。又
コンバ―タ４にはコンデンサ５を介してインバ―タ６が
接続され、インバ―タ６には電気車の駆動用電動機（以
下、モ―タという）７が接続されている。
示す。架線１から交流電力を集電するパンタグラフ２
に、トランス３の１次巻線３ａが接続され、トランス３
の２次巻線３ｂにはコンバ―タ４が接続されている。又
コンバ―タ４にはコンデンサ５を介してインバ―タ６が
接続され、インバ―タ６には電気車の駆動用電動機（以
下、モ―タという）７が接続されている。
【０００３】図示しない指令装置から電気車の力行運転
指令が出力されると、コンバ―タ４、インバ―タ６が力
行運転を開始する。するとパンタグラフ２より集電され
た交流電力は、トランス３により変圧され、コンバ―タ
４で直流電力に変換される。そしてこの直流電力はコン
デンサ５で平滑化され、インバ―タ６で可変電圧・可変
周波数の３相交流電力に変換され、モ―タ７に供給され
る。
指令が出力されると、コンバ―タ４、インバ―タ６が力
行運転を開始する。するとパンタグラフ２より集電され
た交流電力は、トランス３により変圧され、コンバ―タ
４で直流電力に変換される。そしてこの直流電力はコン
デンサ５で平滑化され、インバ―タ６で可変電圧・可変
周波数の３相交流電力に変換され、モ―タ７に供給され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】電気車の力行運転時、
コンバ―タ４は図示しない制御装置によりパルス幅変調
制御（以下、ＰＷＭ制御という）が行なわれ、図６に示
されるような直流電圧ＶD を出力する。図６はコンバ―
タ４から出力される直流電圧ＶD と電気車の速度の関係
を示す図である。図６においてＡは速度が０から最高速
度までの間、コンバ―タ４から出力される直流電圧ＶD
を一定にした場合、Ｂは速度が０からｖまでの間（低速
域）、コンバ―タ４から出力される直流電圧ＶD を抑制
し、インバ―タ６やモ―タ７から発生する損失の低減を
図った場合を示している。一般にトランス３の２次巻線
３ｂ側電圧をＶS 、２次巻線３ｂ側電流をＩS 、コンバ
―タ４の入力端電圧をＶC 、トランス３のもれリアクタ
ンスをＬm 、コンバ―タ４のＰＷＭ制御による変調率を
ＡＬC とすると、
コンバ―タ４は図示しない制御装置によりパルス幅変調
制御（以下、ＰＷＭ制御という）が行なわれ、図６に示
されるような直流電圧ＶD を出力する。図６はコンバ―
タ４から出力される直流電圧ＶD と電気車の速度の関係
を示す図である。図６においてＡは速度が０から最高速
度までの間、コンバ―タ４から出力される直流電圧ＶD
を一定にした場合、Ｂは速度が０からｖまでの間（低速
域）、コンバ―タ４から出力される直流電圧ＶD を抑制
し、インバ―タ６やモ―タ７から発生する損失の低減を
図った場合を示している。一般にトランス３の２次巻線
３ｂ側電圧をＶS 、２次巻線３ｂ側電流をＩS 、コンバ
―タ４の入力端電圧をＶC 、トランス３のもれリアクタ
ンスをＬm 、コンバ―タ４のＰＷＭ制御による変調率を
ＡＬC とすると、
【０００５】
【数１】 ＶC 2 ＝ＶS 2 ＋（ωＬm ・ＩS ）2 …（１）
【０００６】
【数２】 が成立する。ここでωは架線１から供給される交流電力
の角周波数を示している。コンバ―タ４の変調率ＡＬC
はコンバ―タ４を構成する図示しない半導体素子の最小
オンパルスによって制約をうけ、又トランス３の２次巻
線３ｂ側電圧ＶSは架線１の分布定数などの地上側条件
によって変動する。電気車の低速域においては、モ―タ
７が必要とするモ―タ電圧が低いため、インバ−タ６か
ら変換される３相交流電力の電圧値は低い値で良い。従
ってインバ−タ６の入力電圧となる直流電圧ＶD を、Ｂ
のように低速域において低く制御した方がモ―タ７に流
れる高調波成分を抑制することができ、モ―タ７の低騒
音化、モ―タ７の低損失化につながる。しかし、コンバ
―タ４の変調率ＡＬC が上述したように制約をうけて最
大約0.8 ぐらいまでしか上げることはできないため、と
りうる直流電圧ＶD は、（１）式、（２）式によりある
所定値までしか下げることはできない。又コンバ―タ４
を構成する半導体素子が動作することによって高調波成
分が発生し、この高調波成分によってトランス３から騒
音が発生するが、低速域においても低次の高調波はあま
り変動しないため、高速域と同程度の騒音が発生してし
まうという問題があった。
の角周波数を示している。コンバ―タ４の変調率ＡＬC
はコンバ―タ４を構成する図示しない半導体素子の最小
オンパルスによって制約をうけ、又トランス３の２次巻
線３ｂ側電圧ＶSは架線１の分布定数などの地上側条件
によって変動する。電気車の低速域においては、モ―タ
７が必要とするモ―タ電圧が低いため、インバ−タ６か
ら変換される３相交流電力の電圧値は低い値で良い。従
ってインバ−タ６の入力電圧となる直流電圧ＶD を、Ｂ
のように低速域において低く制御した方がモ―タ７に流
れる高調波成分を抑制することができ、モ―タ７の低騒
音化、モ―タ７の低損失化につながる。しかし、コンバ
―タ４の変調率ＡＬC が上述したように制約をうけて最
大約0.8 ぐらいまでしか上げることはできないため、と
りうる直流電圧ＶD は、（１）式、（２）式によりある
所定値までしか下げることはできない。又コンバ―タ４
を構成する半導体素子が動作することによって高調波成
分が発生し、この高調波成分によってトランス３から騒
音が発生するが、低速域においても低次の高調波はあま
り変動しないため、高速域と同程度の騒音が発生してし
まうという問題があった。
【０００７】そこで本発明は上記問題点を解決するため
になされたもので、電気車の低速域でのコンバ―タ４の
出力電圧を低下させ、トランス３から発生する騒音や、
モ−タ７から発生する騒音を低減し、モ−タ７の低損失
化を図ることを目的とする。
になされたもので、電気車の低速域でのコンバ―タ４の
出力電圧を低下させ、トランス３から発生する騒音や、
モ−タ７から発生する騒音を低減し、モ−タ７の低損失
化を図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、ダイオ−ドとスイッチン
グ素子とが逆並列に接続されて構成され、交流電力を直
流電力に変換する第１の電力変換装置と、この第１の電
力変換装置の出力端に接続され、直流電力を３相交流電
力に変換する第２の電力変換装置と、この第２の電力変
換装置に接続され、３相交流電力が供給される電気車の
駆動用電動機と、電気車の力行起動時に、第１の電力変
換装置を構成するダイオ−ドによる電力変換から、前記
スイッチング素子による電力変換へ制御する制御手段と
を有してなる。
に、請求項１に記載の発明は、ダイオ−ドとスイッチン
グ素子とが逆並列に接続されて構成され、交流電力を直
流電力に変換する第１の電力変換装置と、この第１の電
力変換装置の出力端に接続され、直流電力を３相交流電
力に変換する第２の電力変換装置と、この第２の電力変
換装置に接続され、３相交流電力が供給される電気車の
駆動用電動機と、電気車の力行起動時に、第１の電力変
換装置を構成するダイオ−ドによる電力変換から、前記
スイッチング素子による電力変換へ制御する制御手段と
を有してなる。
【０００９】又請求項２に記載の発明は、ダイオ−ドと
スイッチング素子とが逆並列に接続されて構成され、交
流電力を直流電力に変換する第１の電力変換装置と、こ
の第１の電力変換装置の出力端に接続され、直流電力を
３相交流電力に変換する第２の電力変換装置と、この第
２の電力変換装置に接続され、３相交流電力が供給され
る電気車の駆動用電動機と、第１の電力変換装置の出力
端に接続され、第１の電力変換装置の出力電圧を検出す
る電圧検出器と、駆動用電動機の回転数を検出する回転
数検出器と、電圧検出器の検出電圧値と回転数検出器の
検出回転数から得られた第２の電力変換装置の変調率
が、予め設定された最大変調率に達した際に、第１の電
力変換装置を構成するスイッチング素子にゲ―トパルス
を印加する制御手段とを有してなる。
スイッチング素子とが逆並列に接続されて構成され、交
流電力を直流電力に変換する第１の電力変換装置と、こ
の第１の電力変換装置の出力端に接続され、直流電力を
３相交流電力に変換する第２の電力変換装置と、この第
２の電力変換装置に接続され、３相交流電力が供給され
る電気車の駆動用電動機と、第１の電力変換装置の出力
端に接続され、第１の電力変換装置の出力電圧を検出す
る電圧検出器と、駆動用電動機の回転数を検出する回転
数検出器と、電圧検出器の検出電圧値と回転数検出器の
検出回転数から得られた第２の電力変換装置の変調率
が、予め設定された最大変調率に達した際に、第１の電
力変換装置を構成するスイッチング素子にゲ―トパルス
を印加する制御手段とを有してなる。
【００１０】又請求項３に記載の発明は、ダイオ−ドと
スイッチング素子とが逆並列に接続されて構成される第
１の電力変換装置により交流電力を直流電力に変換し、
この直流電力を第１の電力変換装置の出力端に接続され
る第２の電力変換装置により３相交流電力に変換し、こ
の３相交流電力を電気車の駆動用電動機に供給して駆動
用電動機を駆動制御する交流電気車の制御方法におい
て、第１の電力変換装置の出力電圧と駆動用電動機の回
転数を検出し、出力電圧と回転数から、第２の電力変換
装置の変調率を演算し、この変調率が予め設定される第
２の電力変換装置の最大変調率未満の際は、第１の電力
変換装置を構成するダイオ−ドを介して交流電力を直流
電力に変換し、変調率が最大変調率に達した際は、第１
の電力変換装置を構成するスイッチング素子を駆動させ
て、交流電力を直流電力に変換する交流電気車の制御方
法である。
スイッチング素子とが逆並列に接続されて構成される第
１の電力変換装置により交流電力を直流電力に変換し、
この直流電力を第１の電力変換装置の出力端に接続され
る第２の電力変換装置により３相交流電力に変換し、こ
の３相交流電力を電気車の駆動用電動機に供給して駆動
用電動機を駆動制御する交流電気車の制御方法におい
て、第１の電力変換装置の出力電圧と駆動用電動機の回
転数を検出し、出力電圧と回転数から、第２の電力変換
装置の変調率を演算し、この変調率が予め設定される第
２の電力変換装置の最大変調率未満の際は、第１の電力
変換装置を構成するダイオ−ドを介して交流電力を直流
電力に変換し、変調率が最大変調率に達した際は、第１
の電力変換装置を構成するスイッチング素子を駆動させ
て、交流電力を直流電力に変換する交流電気車の制御方
法である。
【００１１】
【作用】上述した構成により、請求項１に記載の発明で
は、制御手段により電気車の力行起動時には、第１の電
力変換装置を構成するダイオ−ドにより交流電力を直流
電力に変換する電力変換を行った後、スイッチング素子
による電力変換を行うため、第１の電力変換装置が出力
する電圧値を抑えることができ、駆動用電動機から発生
する騒音等を防止することができる。
は、制御手段により電気車の力行起動時には、第１の電
力変換装置を構成するダイオ−ドにより交流電力を直流
電力に変換する電力変換を行った後、スイッチング素子
による電力変換を行うため、第１の電力変換装置が出力
する電圧値を抑えることができ、駆動用電動機から発生
する騒音等を防止することができる。
【００１２】又請求項２に記載の発明では、電圧検出器
で検出した第１の電力変換装置の出力電圧値と、回転数
検出器で検出した駆動用電動機の回転数から、第２の電
力変換装置の変調率を演算し、この変調率が最大変調率
に達した際に始めて第１の電力変換装置を構成するスイ
ッチング素子を動作させることにより、力行起動時に発
生する駆動用電動機からの騒音等を防ぐことができる。
で検出した第１の電力変換装置の出力電圧値と、回転数
検出器で検出した駆動用電動機の回転数から、第２の電
力変換装置の変調率を演算し、この変調率が最大変調率
に達した際に始めて第１の電力変換装置を構成するスイ
ッチング素子を動作させることにより、力行起動時に発
生する駆動用電動機からの騒音等を防ぐことができる。
【００１３】又請求項３に記載の発明では、第１の電力
変換装置の出力電圧値と駆動用電動機の回転数から、第
２の電力変換装置の変調率を演算し、この変調率が最大
変調率未満の際は、第１の電力変換装置を構成するダイ
オ−ドにより交流電力を整流して直流電力を得、変調率
が最大変調率に達した際に始めて第１の電力変換装置を
構成するスイッチング素子を駆動することにより、力行
起動時に第１の電力変換装置が出力する電圧値を抑える
ことができ、駆動用電動機からの騒音等を防ぐことがで
きる。
変換装置の出力電圧値と駆動用電動機の回転数から、第
２の電力変換装置の変調率を演算し、この変調率が最大
変調率未満の際は、第１の電力変換装置を構成するダイ
オ−ドにより交流電力を整流して直流電力を得、変調率
が最大変調率に達した際に始めて第１の電力変換装置を
構成するスイッチング素子を駆動することにより、力行
起動時に第１の電力変換装置が出力する電圧値を抑える
ことができ、駆動用電動機からの騒音等を防ぐことがで
きる。
【００１４】
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照し詳細に説明
する。図１は本発明の一実施例を示す交流電気車の制御
装置の構成図、図２は図１に示される制御装置の構成
図、図３は図２に示されるコンバ−タ起動判定部の構成
図、図４はコンバ―タから出力される直流電圧と電気車
の速度の関係を示す図である。
する。図１は本発明の一実施例を示す交流電気車の制御
装置の構成図、図２は図１に示される制御装置の構成
図、図３は図２に示されるコンバ−タ起動判定部の構成
図、図４はコンバ―タから出力される直流電圧と電気車
の速度の関係を示す図である。
【００１５】図１において、架線１から交流電力を集電
するパンタグラフ２にトランス３の１次巻線３ａが接続
され、トランス３の２次巻線３ｂにはコンバ―タ４が接
続されている。コンバ―タ４はスイッチング素子として
ＧＴＯサイリスタ４ａとダイオ―ド４ｂとを逆並列に接
続した各ア―ムから構成され、このコンバ―タ４にはコ
ンデンサ５を介してインバ―タ６が接続されている。イ
ンバ―タ６はＧＴＯサイリスタ６ａとダイオ―ド６ｂと
を逆並列に接続した各ア―ムから構成され、このインバ
―タ６にはモ―タ７が接続されている。又コンデンサ５
の両端には電圧検出器８が、モ―タ７にはモ―タ７の回
転数を検出する回転数検出器９が備えられている。制御
装置10には、電圧検出器８により検出された電圧ＶD と
回転数検出器９により検出された回転数Ｒ、及び指令装
置11から出力される力行指令やブレ―キ指令などの運転
指令Ｃが入力され、制御装置10は入力された電圧ＶD 、
回転数Ｒ、運転指令Ｃに基づき、コンバ―タ４、インバ
―タ６を制御する。
するパンタグラフ２にトランス３の１次巻線３ａが接続
され、トランス３の２次巻線３ｂにはコンバ―タ４が接
続されている。コンバ―タ４はスイッチング素子として
ＧＴＯサイリスタ４ａとダイオ―ド４ｂとを逆並列に接
続した各ア―ムから構成され、このコンバ―タ４にはコ
ンデンサ５を介してインバ―タ６が接続されている。イ
ンバ―タ６はＧＴＯサイリスタ６ａとダイオ―ド６ｂと
を逆並列に接続した各ア―ムから構成され、このインバ
―タ６にはモ―タ７が接続されている。又コンデンサ５
の両端には電圧検出器８が、モ―タ７にはモ―タ７の回
転数を検出する回転数検出器９が備えられている。制御
装置10には、電圧検出器８により検出された電圧ＶD と
回転数検出器９により検出された回転数Ｒ、及び指令装
置11から出力される力行指令やブレ―キ指令などの運転
指令Ｃが入力され、制御装置10は入力された電圧ＶD 、
回転数Ｒ、運転指令Ｃに基づき、コンバ―タ４、インバ
―タ６を制御する。
【００１６】制御装置10は、図２に示されるように、コ
ンバ−タ起動判定部100 、コンバ−タゲ−ト制御部110
、インバ−タゲ−ト制御部120 から構成される。コン
バ−タ起動判定部100 は、電圧検出器８で検出された電
圧ＶD 、回転数検出器９で検出された回転数Ｒ、指令装
置11から出力される運転指令Ｃを入力し、コンバ−タ４
を起動させるかどうかを判定する。コンバ−タゲ−ト制
御部110 は、コンバ−タ起動判定部100 によりコンバ−
タ４を起動させると判定された際に出力されるコンバ−
タ起動指令ＦＬＧをうけて、ＰＷＭ制御によりコンバ−
タ４を構成するＧＴＯサイリスタ４ａに対するゲ−ト信
号ＧC を生成し、コンバ−タ４から所望の直流電圧が出
力されるように制御する。インバ−タゲ−ト制御部120
は、運転指令Ｃに基づきＰＷＭ制御によりインバ−タ６
を構成するＧＴＯサイリスタ６ａに対するゲ−ト信号Ｇ
I を生成し、インバ−タ６から所望の３相交流電圧が出
力されるように制御する。又インバ−タゲ−ト制御部12
0 によりＰＷＭ制御に用いられる変調波の周期が基本波
の周期の２倍に満たない状態でゲ−ト信号ＧI が生成さ
れる、いわゆる１パルスモ−ド運転でインバ−タ６が制
御された際には、インバ−タゲ−ト制御部120 からコン
バ−タゲ−ト制御部110 に対して、１パルスモ−ド運転
指令Ｐが出力される。
ンバ−タ起動判定部100 、コンバ−タゲ−ト制御部110
、インバ−タゲ−ト制御部120 から構成される。コン
バ−タ起動判定部100 は、電圧検出器８で検出された電
圧ＶD 、回転数検出器９で検出された回転数Ｒ、指令装
置11から出力される運転指令Ｃを入力し、コンバ−タ４
を起動させるかどうかを判定する。コンバ−タゲ−ト制
御部110 は、コンバ−タ起動判定部100 によりコンバ−
タ４を起動させると判定された際に出力されるコンバ−
タ起動指令ＦＬＧをうけて、ＰＷＭ制御によりコンバ−
タ４を構成するＧＴＯサイリスタ４ａに対するゲ−ト信
号ＧC を生成し、コンバ−タ４から所望の直流電圧が出
力されるように制御する。インバ−タゲ−ト制御部120
は、運転指令Ｃに基づきＰＷＭ制御によりインバ−タ６
を構成するＧＴＯサイリスタ６ａに対するゲ−ト信号Ｇ
I を生成し、インバ−タ６から所望の３相交流電圧が出
力されるように制御する。又インバ−タゲ−ト制御部12
0 によりＰＷＭ制御に用いられる変調波の周期が基本波
の周期の２倍に満たない状態でゲ−ト信号ＧI が生成さ
れる、いわゆる１パルスモ−ド運転でインバ−タ６が制
御された際には、インバ−タゲ−ト制御部120 からコン
バ−タゲ−ト制御部110 に対して、１パルスモ−ド運転
指令Ｐが出力される。
【００１７】コンバ−タ起動判定部100 は、図３に示さ
れるように、電圧検出器８で検出された電圧ＶD をデジ
タルデ―タの電圧値ＶDDに変換するアナログ−デジタル
変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部という） 101、回転数検出
器９で検出された回転数Ｒをモ―タ周波数ＦR に変換す
る周波数演算部 102、モ―タ周波数ＦR にあらかじめ設
定されたすべり周波数ＦS を加算し、インバ−タゲ−ト
制御部120 で行なわれるＰＷＭ制御に用いられている基
本波の周波数であるインバ―タ周波数ＦI を演算する加
算部 103、電圧値ＶDDとインバ―タ周波数ＦI から、イ
ンバ−タゲ−ト制御部120 で行なわれるＰＷＭ制御に用
いられている変調波の変調率ＡＬを演算する変調率演算
部 104、変調率演算部104 により演算された変調率ＡＬ
とあらかじめ設定されるインバ―タ６の最大変調率ＡＬ
MAX とを比較し、変調率ＡＬが最大変調率ＡＬMAX 以上
に達した際に信号「１」を出力する比較部 105、指令装
置11から出力される運転指令Ｃを判別し、力行指令の場
合は信号「０」、ブレ−キ指令の場合は信号「１」を出
力する判別部106 、比較部105 と判別部106 から出力さ
れる各信号の論理和をとり、コンバ−タ起動指令ＦＬＧ
を出力する論理和回路107 から構成される。
れるように、電圧検出器８で検出された電圧ＶD をデジ
タルデ―タの電圧値ＶDDに変換するアナログ−デジタル
変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部という） 101、回転数検出
器９で検出された回転数Ｒをモ―タ周波数ＦR に変換す
る周波数演算部 102、モ―タ周波数ＦR にあらかじめ設
定されたすべり周波数ＦS を加算し、インバ−タゲ−ト
制御部120 で行なわれるＰＷＭ制御に用いられている基
本波の周波数であるインバ―タ周波数ＦI を演算する加
算部 103、電圧値ＶDDとインバ―タ周波数ＦI から、イ
ンバ−タゲ−ト制御部120 で行なわれるＰＷＭ制御に用
いられている変調波の変調率ＡＬを演算する変調率演算
部 104、変調率演算部104 により演算された変調率ＡＬ
とあらかじめ設定されるインバ―タ６の最大変調率ＡＬ
MAX とを比較し、変調率ＡＬが最大変調率ＡＬMAX 以上
に達した際に信号「１」を出力する比較部 105、指令装
置11から出力される運転指令Ｃを判別し、力行指令の場
合は信号「０」、ブレ−キ指令の場合は信号「１」を出
力する判別部106 、比較部105 と判別部106 から出力さ
れる各信号の論理和をとり、コンバ−タ起動指令ＦＬＧ
を出力する論理和回路107 から構成される。
【００１８】電気車を力行運転させる際に、指令装置11
から運転指令Ｃとして力行指令が制御装置10に出力され
ると、運転指令Ｃはコンバ−タ起動判定部100 、インバ
−タゲ−ト制御部120 に入力される。又コンバ−タ起動
判定部100 には、電圧検出器８で検出された電圧ＶD 、
回転数検出器９で検出された回転数Ｒが入力される。架
線１からパンタグラフ２を介して供給される交流電力
は、トランス３にて変圧され、コンバ―タ４に供給され
る。コンバ―タ４を構成するＧＴＯサイリスタ４ａは、
ゲ―トに制御装置10からゲ−ト信号ＧC が出力されては
じめて点弧するため、力行起動時は消弧したままであ
る。従ってコンバ―タ４に供給された交流電力は、コン
バ―タ４を構成するダイオ―ド４ｂにより整流され、コ
ンデンサ５はこのダイオ−ド４ｂにより整流された電圧
まで充電される。この時、電圧検出器８により検出され
るコンデンサ５の両端電圧ＶD は、コンバ−タ４を構成
するＧＴＯサイリスタ４ａが動作していないため、トラ
ンス３の２次巻線３ｂ側電圧をＶS 、２次巻線３ｂ側電
流をＩS 、トランス３のもれリアクタンスをＬm 、架線
１から供給される交流電力の角周波数をωとすると、
から運転指令Ｃとして力行指令が制御装置10に出力され
ると、運転指令Ｃはコンバ−タ起動判定部100 、インバ
−タゲ−ト制御部120 に入力される。又コンバ−タ起動
判定部100 には、電圧検出器８で検出された電圧ＶD 、
回転数検出器９で検出された回転数Ｒが入力される。架
線１からパンタグラフ２を介して供給される交流電力
は、トランス３にて変圧され、コンバ―タ４に供給され
る。コンバ―タ４を構成するＧＴＯサイリスタ４ａは、
ゲ―トに制御装置10からゲ−ト信号ＧC が出力されては
じめて点弧するため、力行起動時は消弧したままであ
る。従ってコンバ―タ４に供給された交流電力は、コン
バ―タ４を構成するダイオ―ド４ｂにより整流され、コ
ンデンサ５はこのダイオ−ド４ｂにより整流された電圧
まで充電される。この時、電圧検出器８により検出され
るコンデンサ５の両端電圧ＶD は、コンバ−タ４を構成
するＧＴＯサイリスタ４ａが動作していないため、トラ
ンス３の２次巻線３ｂ側電圧をＶS 、２次巻線３ｂ側電
流をＩS 、トランス３のもれリアクタンスをＬm 、架線
１から供給される交流電力の角周波数をωとすると、
【００１９】
【数３】 となる。力行指令を受けたインバ−タゲ−ト制御部120
は、インバ−タ６を構成するＧＴＯサイリスタ６ａにゲ
−ト信号ＧI を与える。するとインバ−タ６が動作を開
始し、コンデンサ５の両端電圧ＶD は３相交流電圧に変
換され、この３相交流電圧はモ―タ７に供給される。本
発明では、電気車の低速域においてはモ―タ７が必要と
する３相交流電圧は低いため、コンバ―タ４を構成する
ＧＴＯサイリスタ４ａを点弧せずに、ダイオ―ド４ｂに
より整流される電圧をインバ―タ６により３相交流電圧
に変換することでモ―タ７を駆動する。つまりコンバ−
タ起動判定部100 によりコンバ−タ４の起動開始時を調
整する。電気車の速度を上げるためには、モ−タ７に供
給するモ−タ電圧を上昇させる必要がある。したがっ
て、電気車の速度を上げるにつれて、インバ−タ６の入
力電圧、つまりコンバ−タ４の出力電圧に対して、イン
バ−タ６の出力電圧を上げるには、インバ−タゲ−ト制
御部120 では、ゲ−ト信号ＧI を生成するに際して、イ
ンバ−タ６の変調率ＡＬを上げれば良い。しかしインバ
―タ６を構成するＧＴＯサイリスタ６ａの最小オンパル
スによりインバ―タ６の変調率ＡＬには制限がある。従
ってインバ―タ６の変調率ＡＬが最大変調率ＡＬMAX に
達した際に、コンバ―タ４の出力電圧ＶD を上昇させれ
ばよい。そこで、電圧検出器８で検出されたコンバ―タ
４の出力電圧ＶD をＡ／Ｄ変換部 101でデジタルデ−タ
に変換して電圧値ＶDDを得る。又回転数検出器９で検出
されたモ―タ７の回転数Ｒを周波数演算部102 でモ−タ
周波数ＦR に変換し、加算器 103にてすべり周波数ＦS
を加算してインバ―タ周波数ＦI を得る。そしてこの電
圧値ＶDDとインバ−タ周波数ＦI から、変調率演算部 1
04でインバ−タ６の変調率ＡＬを演算する。この変調率
ＡＬと予め設定される最大変調率ＡＬMAX を比較部105
で比較し、変調率ＡＬが最大変調率ＡＬMAX に達した際
に、「１」信号を論理和回路107 に出力する。判別部10
6 からは運転指令Ｃとして力行指令が出力されているた
め「０」信号が出力されるが、比較部105 から信号
「１」が出力されると、論理和回路107 の出力は「１」
となりコンバ−タ起動指令ＦＬＧが出力されることにな
る。このコンバ−タ起動指令ＦＬＧを受けて、コンバ−
タゲ−ト制御部110 により、ＧＴＯサイリスタ４ａに対
してゲ−ト信号ＧC を与えて、コンバ−タ４を起動さ
せ、（３）式に示されるダイオ−ド４ｂによる整流電圧
から、（２）式に示されるコンバ−タ出力電圧ＶDへ上
昇させることができる（図４・Ａ）。又インバ−タ６の
動作が１パルスモ−ド運転となった際に、インバ−タゲ
−ト制御部 120から１パルスモ−ド運転指令Ｐがコンバ
−タゲ−ト制御部110 に出力されると（図４・Ｂ）、コ
ンバ−タゲ−ト制御部110 はＰＷＭ制御の変調波の変調
率ＡＬC を制御してゲ−ト信号ＧC を生成し、コンバ―
タ４の出力電圧ＶD を速度に比例して上昇させ、最大出
力電圧まで達した時（図４・Ｃ）に一定に制御しても良
い。
は、インバ−タ６を構成するＧＴＯサイリスタ６ａにゲ
−ト信号ＧI を与える。するとインバ−タ６が動作を開
始し、コンデンサ５の両端電圧ＶD は３相交流電圧に変
換され、この３相交流電圧はモ―タ７に供給される。本
発明では、電気車の低速域においてはモ―タ７が必要と
する３相交流電圧は低いため、コンバ―タ４を構成する
ＧＴＯサイリスタ４ａを点弧せずに、ダイオ―ド４ｂに
より整流される電圧をインバ―タ６により３相交流電圧
に変換することでモ―タ７を駆動する。つまりコンバ−
タ起動判定部100 によりコンバ−タ４の起動開始時を調
整する。電気車の速度を上げるためには、モ−タ７に供
給するモ−タ電圧を上昇させる必要がある。したがっ
て、電気車の速度を上げるにつれて、インバ−タ６の入
力電圧、つまりコンバ−タ４の出力電圧に対して、イン
バ−タ６の出力電圧を上げるには、インバ−タゲ−ト制
御部120 では、ゲ−ト信号ＧI を生成するに際して、イ
ンバ−タ６の変調率ＡＬを上げれば良い。しかしインバ
―タ６を構成するＧＴＯサイリスタ６ａの最小オンパル
スによりインバ―タ６の変調率ＡＬには制限がある。従
ってインバ―タ６の変調率ＡＬが最大変調率ＡＬMAX に
達した際に、コンバ―タ４の出力電圧ＶD を上昇させれ
ばよい。そこで、電圧検出器８で検出されたコンバ―タ
４の出力電圧ＶD をＡ／Ｄ変換部 101でデジタルデ−タ
に変換して電圧値ＶDDを得る。又回転数検出器９で検出
されたモ―タ７の回転数Ｒを周波数演算部102 でモ−タ
周波数ＦR に変換し、加算器 103にてすべり周波数ＦS
を加算してインバ―タ周波数ＦI を得る。そしてこの電
圧値ＶDDとインバ−タ周波数ＦI から、変調率演算部 1
04でインバ−タ６の変調率ＡＬを演算する。この変調率
ＡＬと予め設定される最大変調率ＡＬMAX を比較部105
で比較し、変調率ＡＬが最大変調率ＡＬMAX に達した際
に、「１」信号を論理和回路107 に出力する。判別部10
6 からは運転指令Ｃとして力行指令が出力されているた
め「０」信号が出力されるが、比較部105 から信号
「１」が出力されると、論理和回路107 の出力は「１」
となりコンバ−タ起動指令ＦＬＧが出力されることにな
る。このコンバ−タ起動指令ＦＬＧを受けて、コンバ−
タゲ−ト制御部110 により、ＧＴＯサイリスタ４ａに対
してゲ−ト信号ＧC を与えて、コンバ−タ４を起動さ
せ、（３）式に示されるダイオ−ド４ｂによる整流電圧
から、（２）式に示されるコンバ−タ出力電圧ＶDへ上
昇させることができる（図４・Ａ）。又インバ−タ６の
動作が１パルスモ−ド運転となった際に、インバ−タゲ
−ト制御部 120から１パルスモ−ド運転指令Ｐがコンバ
−タゲ−ト制御部110 に出力されると（図４・Ｂ）、コ
ンバ−タゲ−ト制御部110 はＰＷＭ制御の変調波の変調
率ＡＬC を制御してゲ−ト信号ＧC を生成し、コンバ―
タ４の出力電圧ＶD を速度に比例して上昇させ、最大出
力電圧まで達した時（図４・Ｃ）に一定に制御しても良
い。
【００２０】一方運転指令Ｃとして、ブレ−キ指令が出
力された際には、判別部106 により「１」信号が論理和
回路107 に出力されるため、コンバ−タ起動判定部100
からはコンバ−タ起動指令ＦＬＧが出力されることにな
り、常にコンバ−タ４はコンバ−タゲ−ト制御部110 に
より制御されることになる。
力された際には、判別部106 により「１」信号が論理和
回路107 に出力されるため、コンバ−タ起動判定部100
からはコンバ−タ起動指令ＦＬＧが出力されることにな
り、常にコンバ−タ４はコンバ−タゲ−ト制御部110 に
より制御されることになる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１乃至請求
項３に記載の発明によれば、電気車の力行起動時にコン
バ―タを動作させないことにより、トランスやモ―タか
ら発生する騒音を防止し、モ−タの低損失化を図ること
ができる。
項３に記載の発明によれば、電気車の力行起動時にコン
バ―タを動作させないことにより、トランスやモ―タか
ら発生する騒音を防止し、モ−タの低損失化を図ること
ができる。
【図１】本発明の一実施例を示す交流電気車の制御装置
の構成図である。
の構成図である。
【図２】制御装置の構成図である。
【図３】コンバ−タ起動判定部の構成図である。
【図４】コンバ―タの出力電圧値と電気車の速度との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図５】従来の交流電気車の制御装置の構成図である。
【図６】従来のコンバ―タの出力電圧値と電気車の速度
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
１ 架線 ２ パンタグラフ ３ トランス ４ コンバ―タ ５ コンデンサ ６ インバ―タ ７ モ―タ ８ 電圧検出器 ９ 回転数検出器 10 制御装置 11 指令装置 100 コンバ−タ起動判定部 101 Ａ／Ｄ変換部 102 周波数演算部 103 加算部 104 変調率演算部 105 比較部 106 判別部 107 論理和回路 110 コンバ−タゲ−ト制御部 120 インバ−タゲ−ト制御部
Claims (3)
- 【請求項１】 ダイオ−ドとスイッチング素子とが逆並
列に接続されて構成され、交流電力を直流電力に変換す
る第１の電力変換装置と、 この第１の電力変換装置の出力端に接続され、前記直流
電力を３相交流電力に変換する第２の電力変換装置と、 この第２の電力変換装置に接続され、前記３相交流電力
が供給される電気車の駆動用電動機と、 電気車の力行起動時、前記第１の電力変換装置を構成す
る前記ダイオ−ドによる電力変換から、前記スイッチン
グ素子による電力変換へ制御する制御手段とを有する交
流電気車の制御装置。 - 【請求項２】 ダイオ−ドとスイッチング素子とが逆並
列に接続されて構成され、交流電力を直流電力に変換す
る第１の電力変換装置と、 この第１の電力変換装置の出力端に接続され、前記直流
電力を３相交流電力に変換する第２の電力変換装置と、 この第２の電力変換装置に接続され、前記３相交流電力
が供給される電気車の駆動用電動機と、 前記第１の電力変換装置の出力端に接続され、前記第１
の電力変換装置の出力電圧を検出する電圧検出器と、 前記駆動用電動機の回転数を検出する回転数検出器と、 前記電圧検出器の検出電圧値と前記回転数検出器の検出
回転数から得られた前記第２の電力変換装置の変調率
が、予め設定された最大変調率に達した際に、前記第１
の電力変換装置を構成する前記スイッチング素子にゲ―
トパルスを印加する制御手段とを有する交流電気車の制
御装置。 - 【請求項３】 ダイオ−ドとスイッチング素子とが逆並
列に接続されて構成される第１の電力変換装置により交
流電力を直流電力に変換し、この直流電力を前記第１の
電力変換装置の出力端に接続される第２の電力変換装置
により３相交流電力に変換し、この３相交流電力を電気
車の駆動用電動機に供給して前記駆動用電動機を駆動制
御する交流電気車の制御方法において、 前記第１の電力変換装置の出力電圧と前記駆動用電動機
の回転数を検出し、前記出力電圧と前記回転数から、前
記第２の電力変換装置の変調率を演算し、この変調率が
予め設定される前記第２の電力変換装置の最大変調率未
満の際は、前記第１の電力変換装置を構成する前記ダイ
オ−ドを介して交流電力を直流電力に変換し、前記変調
率が前記最大変調率に達した際は、前記第１の電力変換
装置を構成する前記スイッチング素子を駆動させて、交
流電力を直流電力に変換する交流電気車の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6044596A JPH07255103A (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 交流電気車の制御装置及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6044596A JPH07255103A (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 交流電気車の制御装置及びその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07255103A true JPH07255103A (ja) | 1995-10-03 |
Family
ID=12695847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6044596A Pending JPH07255103A (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 交流電気車の制御装置及びその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07255103A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4545226B1 (ja) * | 2009-04-23 | 2010-09-15 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| JPWO2013069326A1 (ja) * | 2011-11-07 | 2015-04-02 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| JP2016174494A (ja) * | 2015-03-18 | 2016-09-29 | 株式会社日立製作所 | 鉄道車両用の電力変換装置及びこれを備えた鉄道車両 |
| CN111572363A (zh) * | 2019-02-18 | 2020-08-25 | 本田技研工业株式会社 | 控制系统、车辆系统及控制方法 |
-
1994
- 1994-03-16 JP JP6044596A patent/JPH07255103A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4545226B1 (ja) * | 2009-04-23 | 2010-09-15 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| WO2010122651A1 (ja) * | 2009-04-23 | 2010-10-28 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| CN102422517A (zh) * | 2009-04-23 | 2012-04-18 | 三菱电机株式会社 | 功率变换装置 |
| RU2483424C1 (ru) * | 2009-04-23 | 2013-05-27 | Мицубиси Электрик Корпорейшн | Устройство преобразования мощности |
| AU2009345031B2 (en) * | 2009-04-23 | 2013-08-29 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device |
| US8704482B2 (en) | 2009-04-23 | 2014-04-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device |
| EP2432110A4 (en) * | 2009-04-23 | 2015-09-02 | Mitsubishi Electric Corp | POWER CONVERSION DEVICE |
| JPWO2013069326A1 (ja) * | 2011-11-07 | 2015-04-02 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| JP2016174494A (ja) * | 2015-03-18 | 2016-09-29 | 株式会社日立製作所 | 鉄道車両用の電力変換装置及びこれを備えた鉄道車両 |
| CN111572363A (zh) * | 2019-02-18 | 2020-08-25 | 本田技研工业株式会社 | 控制系统、车辆系统及控制方法 |
| CN111572363B (zh) * | 2019-02-18 | 2023-09-19 | 本田技研工业株式会社 | 控制系统、车辆系统及控制方法 |
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