JPS58103807A - 電気車制御方式 - Google Patents
電気車制御方式Info
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- JPS58103807A JPS58103807A JP56201571A JP20157181A JPS58103807A JP S58103807 A JPS58103807 A JP S58103807A JP 56201571 A JP56201571 A JP 56201571A JP 20157181 A JP20157181 A JP 20157181A JP S58103807 A JPS58103807 A JP S58103807A
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- electric
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
- H02P5/46—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters with pulse width modulation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- 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】
本発明はサイリスタなどによる可変電圧・可変周波数イ
ンバータ(以下VVVFインバータと称する)によりか
ご形鋳導電動嶺を駆動することによ2 り動力を得る電気車の制御方式に関するもので、かご形
豹導電m徐を迩切なjiilla状緒でかつvvvrイ
ンバータにも過大な負葡電流が加えられることがないよ
うに、かご形酵導電動機およびVVVFインバータを制
御する実用的な電気車制御方式を提供せんとするもので
ある。
ンバータ(以下VVVFインバータと称する)によりか
ご形鋳導電動嶺を駆動することによ2 り動力を得る電気車の制御方式に関するもので、かご形
豹導電m徐を迩切なjiilla状緒でかつvvvrイ
ンバータにも過大な負葡電流が加えられることがないよ
うに、かご形酵導電動機およびVVVFインバータを制
御する実用的な電気車制御方式を提供せんとするもので
ある。
第1図は本発明に適用されるv v v yインバータ
により駆動を行う車両システムの基本構成を示すもので
、1は直流架線、2はパンタグラフ、3は開閉器、4は
フィルタリアクトル、5はフィルタコンデンサ、6麿、
ab、・・・・・・、6fなどはVVVFインパーク
タを構成する半導体電力変換素子である0半導体電力変
III素子6m 、 6b+・・・・・・、6fは図で
は逆碍通サイリスタの例を示すが、これらは逆導通サイ
リスタに限定されず一般サイリスタまたはGTOサイリ
スタなどとダイオードとの逆並列ma体であってもよい
・豊するにサイリスタの通電時間比により架線から流入
する電力を1lJIL、かつ該サイリスタオフ時の#尋
負荷としての電動機無効電流を環流させる機能を有する
素子筐たは素子対ならばよP3 い。ただし、一般サイリスタおよび逆導通サイリスタの
場合には第1図には図示してない転流補助回路が必費で
あることはいうまでもない・また第1図において7.8
はそれぞれ正、負母−19は車輪、10はレールである
a llu、IIY、IIWはv v v Fインバー
タの出力交流−路であり、複数個の3相かご形−尋電動
*MteMm、・・・・・・、 Mmに接続される0 第2図は第1図に示した中導体電力変換素子6a。
により駆動を行う車両システムの基本構成を示すもので
、1は直流架線、2はパンタグラフ、3は開閉器、4は
フィルタリアクトル、5はフィルタコンデンサ、6麿、
ab、・・・・・・、6fなどはVVVFインパーク
タを構成する半導体電力変換素子である0半導体電力変
III素子6m 、 6b+・・・・・・、6fは図で
は逆碍通サイリスタの例を示すが、これらは逆導通サイ
リスタに限定されず一般サイリスタまたはGTOサイリ
スタなどとダイオードとの逆並列ma体であってもよい
・豊するにサイリスタの通電時間比により架線から流入
する電力を1lJIL、かつ該サイリスタオフ時の#尋
負荷としての電動機無効電流を環流させる機能を有する
素子筐たは素子対ならばよP3 い。ただし、一般サイリスタおよび逆導通サイリスタの
場合には第1図には図示してない転流補助回路が必費で
あることはいうまでもない・また第1図において7.8
はそれぞれ正、負母−19は車輪、10はレールである
a llu、IIY、IIWはv v v Fインバー
タの出力交流−路であり、複数個の3相かご形−尋電動
*MteMm、・・・・・・、 Mmに接続される0 第2図は第1図に示した中導体電力変換素子6a。
sb、・・・・・、sf+c菅用される別の構成例の半
導体電力変換素子対を示したもので、第8図(1)は6
gがGTOサイリスタ、@hが帰還ダイオードで第2図
(b)は6kが普通サイリスタ、ahは第2図(a)と
同様の帰還ダイオードである。
導体電力変換素子対を示したもので、第8図(1)は6
gがGTOサイリスタ、@hが帰還ダイオードで第2図
(b)は6kが普通サイリスタ、ahは第2図(a)と
同様の帰還ダイオードである。
第3図は、第1図または第2図で述べた主回路方式の制
御ブロック図を示す公知例である1第3図において、
20は主電動機トルクまたは車両引張カバターン設定器
で、第6図に示す特性曲線のように車速に見合ったトル
クのパターンを発生するブロックである・トルクパター
ンの発生は後述するタコゼネ29または電圧制御弾発振
器24などの信号を基準に合成することが通常用いられ
るo 20暑はトルクバタン設定器20から与えられる
トルク指令に見合った電流指令を発生する電流指令発生
器で、20bは同じくトルク指令信号によりこれに見合
ったすべり周波数指令を発生するすべり周波数指令発生
器である・電流指令発生器goa eすべり周波数指令
II Robは第SvAに併記したような非線形関数発
生機能をもつ。whomは主電動機トルクT1すなわち
加速度あるいは荷重を変化させたときの電流指令発生器
20m、すべり周波#L推命令器0bの出力信号の電流
指令およびすべり周波数指令である・すべり周波数と電
流値は、同一トルクT1に対しても誘導電動機8次抵抗
値の温度上昇値によって、例えば破線のように大巾に変
化し、これを補償することなしにはこの種駆動方式は実
用的にならないおそれがある。
御ブロック図を示す公知例である1第3図において、
20は主電動機トルクまたは車両引張カバターン設定器
で、第6図に示す特性曲線のように車速に見合ったトル
クのパターンを発生するブロックである・トルクパター
ンの発生は後述するタコゼネ29または電圧制御弾発振
器24などの信号を基準に合成することが通常用いられ
るo 20暑はトルクバタン設定器20から与えられる
トルク指令に見合った電流指令を発生する電流指令発生
器で、20bは同じくトルク指令信号によりこれに見合
ったすべり周波数指令を発生するすべり周波数指令発生
器である・電流指令発生器goa eすべり周波数指令
II Robは第SvAに併記したような非線形関数発
生機能をもつ。whomは主電動機トルクT1すなわち
加速度あるいは荷重を変化させたときの電流指令発生器
20m、すべり周波#L推命令器0bの出力信号の電流
指令およびすべり周波数指令である・すべり周波数と電
流値は、同一トルクT1に対しても誘導電動機8次抵抗
値の温度上昇値によって、例えば破線のように大巾に変
化し、これを補償することなしにはこの種駆動方式は実
用的にならないおそれがある。
ひ合つづ合第3図を説明すると、電ms+発生器201
の出力は、電流帰還信号贅含回路2丁から帰還されて(
る実際電spa量値との差の値を求めるB 代数加算点21を経て実際値との偏差を増巾する電流−
!Il器22により電圧指令に変換され、 vvvrイ
ンバータ出力電圧−整機能を有する変調回路26の入力
の一つとして加えられる・ またすべり周波数指令発生器26bより出力されるすべ
り周波数指令は、タコゼネ!9からの電動機連膨峙II
信号の整合回路30を介して帰還されてくる電動一回転
速度と加算点23にて加算され1所畳のトルクを発生す
べ舎すべり周波数を実速度に加算された信号を電圧制御
弾発振器24に加え、所望のVVVFインバータ馬波畝
の基準となる周波数を発生する・1!6は分周器で、電
圧制御弾発振器24の発−周波数を適宜分周してvvv
rインバータ28が動作するのに適した処理を行う。分
周器2sの出力は前記変調回路26のもう一つの入力と
して加えられる・ かかる変調回路26の出力は図示のように電流帰還傷号
贅金回路2丁およびVVVFインバータ28に与えられ
ている。前述の第1IEIのVVVFインバータはいわ
ゆるPWM制御を行うものの一例で、変調回6 路26の出力と電圧制御弾発振器24の出力とを混合し
て出力電圧のパルス中制御を行いVVVFインバータ出
力電流を刺整し発生トルクの制御を行うO第7図(1)
4ζvvvrインバータの出力−間電圧波形の例を示す
が、一般゛は半サイクル中のパルスの数は低速度、低周
波数はど多(磁気回路が飽和することを防止している・
仁のため車速に応じて何らかの方法て半サイクルのパル
ス数を切替変化させることが、^連載でVVVFインバ
ータ周波数を高くしない一つの手段となっているが、こ
の技術はすでに公知のため省略する・ さて3相かご形鱒導電動機”* * Ms#・・・・・
、Mnの1次電流の最適値は第6図で示したように電動
機負荷により非線形で俊る0これは1次および2次イン
ピーダンス降下の影畳であるが、電圧制御弾発振器84
の電圧信号と変調回路!!6からの周波数信号とが整合
していないと無効電流が多くてトルクがでない、あるい
はせん願値の高い過励磁電流が流れ騒音、振動ともに多
くなるなどの欠点があった。
の出力は、電流帰還信号贅含回路2丁から帰還されて(
る実際電spa量値との差の値を求めるB 代数加算点21を経て実際値との偏差を増巾する電流−
!Il器22により電圧指令に変換され、 vvvrイ
ンバータ出力電圧−整機能を有する変調回路26の入力
の一つとして加えられる・ またすべり周波数指令発生器26bより出力されるすべ
り周波数指令は、タコゼネ!9からの電動機連膨峙II
信号の整合回路30を介して帰還されてくる電動一回転
速度と加算点23にて加算され1所畳のトルクを発生す
べ舎すべり周波数を実速度に加算された信号を電圧制御
弾発振器24に加え、所望のVVVFインバータ馬波畝
の基準となる周波数を発生する・1!6は分周器で、電
圧制御弾発振器24の発−周波数を適宜分周してvvv
rインバータ28が動作するのに適した処理を行う。分
周器2sの出力は前記変調回路26のもう一つの入力と
して加えられる・ かかる変調回路26の出力は図示のように電流帰還傷号
贅金回路2丁およびVVVFインバータ28に与えられ
ている。前述の第1IEIのVVVFインバータはいわ
ゆるPWM制御を行うものの一例で、変調回6 路26の出力と電圧制御弾発振器24の出力とを混合し
て出力電圧のパルス中制御を行いVVVFインバータ出
力電流を刺整し発生トルクの制御を行うO第7図(1)
4ζvvvrインバータの出力−間電圧波形の例を示す
が、一般゛は半サイクル中のパルスの数は低速度、低周
波数はど多(磁気回路が飽和することを防止している・
仁のため車速に応じて何らかの方法て半サイクルのパル
ス数を切替変化させることが、^連載でVVVFインバ
ータ周波数を高くしない一つの手段となっているが、こ
の技術はすでに公知のため省略する・ さて3相かご形鱒導電動機”* * Ms#・・・・・
、Mnの1次電流の最適値は第6図で示したように電動
機負荷により非線形で俊る0これは1次および2次イン
ピーダンス降下の影畳であるが、電圧制御弾発振器84
の電圧信号と変調回路!!6からの周波数信号とが整合
していないと無効電流が多くてトルクがでない、あるい
はせん願値の高い過励磁電流が流れ騒音、振動ともに多
くなるなどの欠点があった。
P7
本発明はこの点に着目してなされたもので、以下本発明
を第4図の制御ブロック因により説明する。なお、図中
第3図の公知の制御ブロック図と同一機能で可とするブ
ロック部分については同一番号記号を付した。第4図と
第3図との相違点は、絡4図においては所望トルクを発
生させるための電流パターン発生器がない点である。ず
なわち第4図本発明の制御ブロック図では、励磁電流指
令に相幽した第7図(b)のvvvrインバータ電流波
形の電流ピーク値IP、リプル値1.を設定する設定器
31が設けられており、変調回路26の出力線路では電
流瞬時値検出器33にて電流瞬時値を検出し、その検出
信号を電流帰還信号整合回路27を介して1前記設定器
31の設定最高値と比較演算し、電流ピーク値1.およ
びリプル値I、がともに所定値を越えないように電流−
整器22が調整する。電流調整器1!2は調整された電
圧指令信号を発生するブayりで、電流−隻器22の出
力信号によりVVVFインバータのPWMパルス巾ひい
ては電圧平均値が制御される点はすでに述べた第3図で
の電流調整器22と同様である・ なお、あらかじめ周波数に比例した電圧制御目標値を具
えておき、上記電流ピーク値I、、13プル値I、など
が所定値をこえないように補償要素として使用すること
も有効である。例えば温度による電動機抵抗変化あるい
は車輪9の空転などにより、VVVFインバータ出力の
電圧8周波数のバランスがくずれ過大な励磁電流が流れ
るようなトラブルを1この方式によれば回避することが
できる。
を第4図の制御ブロック因により説明する。なお、図中
第3図の公知の制御ブロック図と同一機能で可とするブ
ロック部分については同一番号記号を付した。第4図と
第3図との相違点は、絡4図においては所望トルクを発
生させるための電流パターン発生器がない点である。ず
なわち第4図本発明の制御ブロック図では、励磁電流指
令に相幽した第7図(b)のvvvrインバータ電流波
形の電流ピーク値IP、リプル値1.を設定する設定器
31が設けられており、変調回路26の出力線路では電
流瞬時値検出器33にて電流瞬時値を検出し、その検出
信号を電流帰還信号整合回路27を介して1前記設定器
31の設定最高値と比較演算し、電流ピーク値1.およ
びリプル値I、がともに所定値を越えないように電流−
整器22が調整する。電流調整器1!2は調整された電
圧指令信号を発生するブayりで、電流−隻器22の出
力信号によりVVVFインバータのPWMパルス巾ひい
ては電圧平均値が制御される点はすでに述べた第3図で
の電流調整器22と同様である・ なお、あらかじめ周波数に比例した電圧制御目標値を具
えておき、上記電流ピーク値I、、13プル値I、など
が所定値をこえないように補償要素として使用すること
も有効である。例えば温度による電動機抵抗変化あるい
は車輪9の空転などにより、VVVFインバータ出力の
電圧8周波数のバランスがくずれ過大な励磁電流が流れ
るようなトラブルを1この方式によれば回避することが
できる。
また電動機電流指令器32は前述の第3図のすべり周波
数指令発生* sobと類似のもので、車速の炭化とと
もに第BaOのようなトルクあるいは電流の変化を要求
されるため必要とされるものである。
数指令発生* sobと類似のもので、車速の炭化とと
もに第BaOのようなトルクあるいは電流の変化を要求
されるため必要とされるものである。
電動機電流指令器32の出力の電動機電流指令は電流検
出器34の検出値と加算点23で比軟演算され一指令と
検出値が相等しくなるように偏差増巾−35が作動し、
偏差増巾111!Iの出力が前述の第3図の場合と同様
に電圧制御形見振器24を制御する◎なお第7図(C)
はvvvrインバータ入力電流(直a)を示すが、肱入
力波形に図示した如く電fIL瞬9 時mIr、Irを検出することもできる。
出器34の検出値と加算点23で比軟演算され一指令と
検出値が相等しくなるように偏差増巾−35が作動し、
偏差増巾111!Iの出力が前述の第3図の場合と同様
に電圧制御形見振器24を制御する◎なお第7図(C)
はvvvrインバータ入力電流(直a)を示すが、肱入
力波形に図示した如く電fIL瞬9 時mIr、Irを検出することもできる。
速皺番こよらず一定の励磁電流を与え、かつ所望トルク
に見合ったすべり周波数を与えることは、■導電動機制
御の基本である・本発明方式によれば、比較的簡単な方
式により基本原理に近い制御を行うことがで自る・
に見合ったすべり周波数を与えることは、■導電動機制
御の基本である・本発明方式によれば、比較的簡単な方
式により基本原理に近い制御を行うことがで自る・
第1図は本発明に適用されるVVVFインバータにより
駆動を行う車両システムの主回路構成図、第2図は第1
図の電力変換器に使用される別の構成例の電力変換素子
対を示す図、第SvA、第4WAはともに制御ブロック
図で第3図は公知の例、第4図は本発明の詳細な説明す
る図、第6図は通常電気車によく用いられる車速と引張
力(トルク)。 電流勢の特性−線図、第6図はトルクに1、対する誘導
電動機の1次電流、すべり周波数などの特性−線図、第
7図(1) 、 (b) 、 (C)はVVVFインバ
ータの出力電圧、電流および入力電流を示す波形図であ
る。 l・・・・・・直流架線、2・・・・パンタグラフ、3
・・・・・・開閉器、4・・・・・フィルタリアクトル
、5・・・・・・フイIO ルタコンデンサ、6a〜6f・・・・・・亭導体電力変
換素子、9・・・・・・車輪s 20・・・・・・トル
クパターン設定器、201・・・・・・電流指令発生器
、20b・・・・・・すべり周波数指令器、22・・・
・・・電流調整器、24・・・・・電圧制御形見振器、
2S・・・・・・分周器、26・・・・・・変調回路、
2フ・・・・・・電流帰還信号整合回路、28・・・・
・・vvvyインバータ、30・・・・・・電動機速度
帰還信号整置囲路、31・・・・・・設定器、32・・
・・・・電動機電流指令器、33・・・・・・′IIE
流瞬時値検出器、′34・・・・・・電流検出器s 8
B・・・・・・偏差増巾器。 咎許出願人 東洋電機製造株式会社 代表者 土 井 厚 扇 ! − 第2区 (g) (b) 為4図 θ γルア丁1毛71刀
駆動を行う車両システムの主回路構成図、第2図は第1
図の電力変換器に使用される別の構成例の電力変換素子
対を示す図、第SvA、第4WAはともに制御ブロック
図で第3図は公知の例、第4図は本発明の詳細な説明す
る図、第6図は通常電気車によく用いられる車速と引張
力(トルク)。 電流勢の特性−線図、第6図はトルクに1、対する誘導
電動機の1次電流、すべり周波数などの特性−線図、第
7図(1) 、 (b) 、 (C)はVVVFインバ
ータの出力電圧、電流および入力電流を示す波形図であ
る。 l・・・・・・直流架線、2・・・・パンタグラフ、3
・・・・・・開閉器、4・・・・・フィルタリアクトル
、5・・・・・・フイIO ルタコンデンサ、6a〜6f・・・・・・亭導体電力変
換素子、9・・・・・・車輪s 20・・・・・・トル
クパターン設定器、201・・・・・・電流指令発生器
、20b・・・・・・すべり周波数指令器、22・・・
・・・電流調整器、24・・・・・電圧制御形見振器、
2S・・・・・・分周器、26・・・・・・変調回路、
2フ・・・・・・電流帰還信号整合回路、28・・・・
・・vvvyインバータ、30・・・・・・電動機速度
帰還信号整置囲路、31・・・・・・設定器、32・・
・・・・電動機電流指令器、33・・・・・・′IIE
流瞬時値検出器、′34・・・・・・電流検出器s 8
B・・・・・・偏差増巾器。 咎許出願人 東洋電機製造株式会社 代表者 土 井 厚 扇 ! − 第2区 (g) (b) 為4図 θ γルア丁1毛71刀
Claims (1)
- 車速に応じた所定のトルク六ターン電fIt値設定+威
および電s機電tIt411[出手段、空隙磁束適正時
におけるIIIIk′WLtIt値に対応した電流波高
値設定手段もしくは電流リプル設定手段と電rlLil
11時値検出手段とを少なくとも備えた可変電圧・可変
周波数インバータによりかご形鋳導主電動機を駆動する
電気車駆動系において、前記所望電流値が流れるように
前記インバータのすべり周波数を制御するとともに電流
波高値が前記電流波高値設定手段もしくは電流リプル設
定手段と岬しくなるように前記インバータの電圧割織を
行うことを%IIEとする電気車制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56201571A JPS58103807A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 電気車制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56201571A JPS58103807A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 電気車制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58103807A true JPS58103807A (ja) | 1983-06-21 |
| JPH0568162B2 JPH0568162B2 (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=16443261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56201571A Granted JPS58103807A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 電気車制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58103807A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012016135A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電気車制御装置 |
-
1981
- 1981-12-16 JP JP56201571A patent/JPS58103807A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012016135A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電気車制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0568162B2 (ja) | 1993-09-28 |
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