JPS58103807A - 電気車制御方式 - Google Patents

電気車制御方式

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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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JP56201571A
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Ichiro Miyashita
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Toyo Denki Seizo KK
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Toyo Denki Seizo KK
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/46Arrangements 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
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    • H02P27/08Arrangements 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
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    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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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。

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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・
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP56201571A 1981-12-16 1981-12-16 電気車制御方式 Granted JPS58103807A (ja)

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JP56201571A JPS58103807A (ja) 1981-12-16 1981-12-16 電気車制御方式

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JP56201571A JPS58103807A (ja) 1981-12-16 1981-12-16 電気車制御方式

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JPS58103807A true JPS58103807A (ja) 1983-06-21
JPH0568162B2 JPH0568162B2 (ja) 1993-09-28

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ID=16443261

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JP56201571A Granted JPS58103807A (ja) 1981-12-16 1981-12-16 電気車制御方式

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JP (1) JPS58103807A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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JPH0568162B2 (ja) 1993-09-28

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