JPS5976102A - 交流電気車の運転制御回路 - Google Patents
交流電気車の運転制御回路Info
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- JPS5976102A JPS5976102A JP18638182A JP18638182A JPS5976102A JP S5976102 A JPS5976102 A JP S5976102A JP 18638182 A JP18638182 A JP 18638182A JP 18638182 A JP18638182 A JP 18638182A JP S5976102 A JPS5976102 A JP S5976102A
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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
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/298—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature and field supplies
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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、例えばサイリスタ変換装置で他励電動機の電
機子電流又は電圧を制御し、これとは別個の半導体変換
器で他励電動機の界磁電流を制御する交流電気車の運転
制御回路に関する。
機子電流又は電圧を制御し、これとは別個の半導体変換
器で他励電動機の界磁電流を制御する交流電気車の運転
制御回路に関する。
かかる制御回路に使用する変換装置では、電力逆変換動
作をさせて交流電源に電力を戻す回生運転において力率
の低下、無効電力の増加、高調波電流の発生が問題とな
る。
作をさせて交流電源に電力を戻す回生運転において力率
の低下、無効電力の増加、高調波電流の発生が問題とな
る。
まず、従来例を説明しよって本発明の目的を明らかにす
る。
る。
第１図、第２図は単相サイリスタ電力変換装置を適用し
ている従来方式の回路図であシ、第６図は、第１図のサ
イリスク電力変換装置が電力逆変換動作を行っている場
合の該変換装置の各部の動作波形である。
ている従来方式の回路図であシ、第６図は、第１図のサ
イリスク電力変換装置が電力逆変換動作を行っている場
合の該変換装置の各部の動作波形である。
第１図中、１は交流電源、３は高調波電流の低減のため
、二次巻線を多分割（図示では３１〜３４の４分割）し
た主変圧器、２は電源１と主変圧器３との間に存在する
給電線のりアクタンス、４は主変換装置としてのサイリ
スタ電力変換装置、５は平滑リアクトル、６は負荷の電
動機、６Ｉは電動機６の電機子を示す。
、二次巻線を多分割（図示では３１〜３４の４分割）し
た主変圧器、２は電源１と主変圧器３との間に存在する
給電線のりアクタンス、４は主変換装置としてのサイリ
スタ電力変換装置、５は平滑リアクトル、６は負荷の電
動機、６Ｉは電動機６の電機子を示す。
前記主変圧器３の二次巻線の分割に応じて主変換装置４
も第２図（α）に一部を示すように、各二次巻線３１
、３２・・・毎に接続する単位変換器４１ 、４２・・
を縦続接続する。この単位変換器４１ 、４２・・は同
図（ｂ）に４１を一例として示すと、サイリスタ４１１
〜４１４のブリッジ接続で構成される。
も第２図（α）に一部を示すように、各二次巻線３１
、３２・・・毎に接続する単位変換器４１ 、４２・・
を縦続接続する。この単位変換器４１ 、４２・・は同
図（ｂ）に４１を一例として示すと、サイリスタ４１１
〜４１４のブリッジ接続で構成される。
７は主変圧器３の二次巻線である界磁用巻線３５に接続
する界磁用変換器、８はこの界磁用変換器７に接続し、
電動機６の界磁巻線６２と制御する界磁回路切換路であ
る。
する界磁用変換器、８はこの界磁用変換器７に接続し、
電動機６の界磁巻線６２と制御する界磁回路切換路であ
る。
１０は主変換装置４のサイリスタの点弧位相角を制御す
る点弧位相角制御装置、１１は主変換装置４の運転状態
や出力を制御装置１ｏに対して指令する運転指令器であ
る。１２１は主変換装置４の出力電流を検出する変流器
、１２２は界磁用変換器７の出力電流を検出する変流器
、１３１は変流器１２１に接続する電流検出器、１３２
は変流器１２２に接続する電流検出器、１７は制御装置
１０から指令された界磁電流になるように変換器７の点
弧位相角を制御する制御装置である。１４〜１６は転流
余裕角を一定に制御するために付加されている部分で、
１４は主変換器３の二次巻線電圧からサイリスタの転流
余裕角を検出する転流余裕角検出器、１６は一定に保つ
転流余裕角値を指令する転流余裕角指令器、１５は転流
余裕角値が常に指令値になるよう前記位相角制御装置ｉ
ｏに補正信号を与える転流余裕角調節器である。
る点弧位相角制御装置、１１は主変換装置４の運転状態
や出力を制御装置１ｏに対して指令する運転指令器であ
る。１２１は主変換装置４の出力電流を検出する変流器
、１２２は界磁用変換器７の出力電流を検出する変流器
、１３１は変流器１２１に接続する電流検出器、１３２
は変流器１２２に接続する電流検出器、１７は制御装置
１０から指令された界磁電流になるように変換器７の点
弧位相角を制御する制御装置である。１４〜１６は転流
余裕角を一定に制御するために付加されている部分で、
１４は主変換器３の二次巻線電圧からサイリスタの転流
余裕角を検出する転流余裕角検出器、１６は一定に保つ
転流余裕角値を指令する転流余裕角指令器、１５は転流
余裕角値が常に指令値になるよう前記位相角制御装置ｉ
ｏに補正信号を与える転流余裕角調節器である。
次に主変換装置４の動作について説明する。
運転指令器１１からの指令が順変換動作（交流電気車の
場合ではカ行運転に相当）であれば、主変換装置４の出
力電圧又は出力電流および界磁巻線電流が指令値になる
よう、主変換装置４の学位変換器４１ 、４２・・およ
び界磁変換器７のサイリスタの点弧位相角を制御する。
場合ではカ行運転に相当）であれば、主変換装置４の出
力電圧又は出力電流および界磁巻線電流が指令値になる
よう、主変換装置４の学位変換器４１ 、４２・・およ
び界磁変換器７のサイリスタの点弧位相角を制御する。
次に運転指令が逆変換動作（交流電気車の場合では制動
運転に相当色であれば、界磁巻線第の電流の方向を切換
器８によシ切換えて界磁電流を流し、単位変換器４１
、４２ 川のサイリスタの転流余裕角を指令された値に
保ちながら、単位変換器４１゜４２・・・の点弧位相角
を制御して負荷６の電力を電源１に回生する。
運転に相当色であれば、界磁巻線第の電流の方向を切換
器８によシ切換えて界磁電流を流し、単位変換器４１
、４２ 川のサイリスタの転流余裕角を指令された値に
保ちながら、単位変換器４１゜４２・・・の点弧位相角
を制御して負荷６の電力を電源１に回生する。
第３図はこのような場合の単位変換器４１の動作を示し
た図で、転流余裕角δが指令値に一致するヨウにサイリ
スタ４１１〜４１４の点弧角がβになるゲート信号Ｐ４
１１〜Ｐ４１４を与えている場合を示している。
た図で、転流余裕角δが指令値に一致するヨウにサイリ
スタ４１１〜４１４の点弧角がβになるゲート信号Ｐ４
１１〜Ｐ４１４を与えている場合を示している。
ところで、転流余裕角δ、交流側リアクタンスＸ、転流
時の変換器出力電流Ｉｄ、変換変換器入圧電圧点弧位相
角βとの関係は次式で表わされる。
時の変換器出力電流Ｉｄ、変換変換器入圧電圧点弧位相
角βとの関係は次式で表わされる。
β＝ ｃｏｓ””（ｃｏｓδ−Ｋｘ） ・・・（
１）Ｋｘ＝石−・Ｘ・Ｉ ｄ／Ｅ ・・・（２
）この（２）式のＫｘは交流側リアクタンス値と変換器
出力電流値に比例し電源電圧値に反比例するが、ＫＸと
δ、βとの関係は第４図に示すようになる。
１）Ｋｘ＝石−・Ｘ・Ｉ ｄ／Ｅ ・・・（２
）この（２）式のＫｘは交流側リアクタンス値と変換器
出力電流値に比例し電源電圧値に反比例するが、ＫＸと
δ、βとの関係は第４図に示すようになる。
第４図で、例えば最小転流余裕角δ０を１５°に制御し
ようとするならば、交流側リアクタンス又は変換器出力
電流の変化に応じて点弧角βを制御すれば良いことがわ
かる。
ようとするならば、交流側リアクタンス又は変換器出力
電流の変化に応じて点弧角βを制御すれば良いことがわ
かる。
また、電動機電圧ＥＭは平滑リアクトル５、主変換器４
などの電圧降下を無視すれば次式で表わすことができる
。
などの電圧降下を無視すれば次式で表わすことができる
。
この式からＥ 、 Ｉｄ、 Ｘが決まると電動機電圧の
最大値は決まってしまい、その電圧以上に電動機電圧を
高めると主変換器４の電流が急増し、転流失敗に発展し
てしまう。
最大値は決まってしまい、その電圧以上に電動機電圧を
高めると主変換器４の電流が急増し、転流失敗に発展し
てしまう。
さらに、前記（３）式の電動機電圧に相当する速度よシ
高い速度から界磁電流が一定で制動をかけようとすれば
、（３）式に従ってＩｄを低減させなければならず、こ
のため主変換器４の出力は太きく減少してしまう。
高い速度から界磁電流が一定で制動をかけようとすれば
、（３）式に従ってＩｄを低減させなければならず、こ
のため主変換器４の出力は太きく減少してしまう。
一方、交流電気車などの場合では、交流側リアクタンス
は車両の位置に応じて大きく変化し又電源電圧も他車両
の運転状態に応じて急激に変動し、位相角制御回路１０
との制御の干渉が生じるので、転流余裕角制御系をこの
ような急激な変化に追随させることは非常に困難であシ
、このため余裕角設定値はかかる過渡応答を考慮して予
め大きな値に設定しなければならない。
は車両の位置に応じて大きく変化し又電源電圧も他車両
の運転状態に応じて急激に変動し、位相角制御回路１０
との制御の干渉が生じるので、転流余裕角制御系をこの
ような急激な変化に追随させることは非常に困難であシ
、このため余裕角設定値はかかる過渡応答を考慮して予
め大きな値に設定しなければならない。
本発明の目的はかかる従来例の不都合を充分考慮し、交
流側リアクタンス、電源電圧の急激な変化が生じても転
流失敗に発展せずに安定した転流余裕角制御を行うこと
ができ、高速域でも電力変換装置を最大限まで使用する
ので最大出力時の力率が高く高調波電流が少ない交流電
気車の運転制御回路を提供することにある。
流側リアクタンス、電源電圧の急激な変化が生じても転
流失敗に発展せずに安定した転流余裕角制御を行うこと
ができ、高速域でも電力変換装置を最大限まで使用する
ので最大出力時の力率が高く高調波電流が少ない交流電
気車の運転制御回路を提供することにある。
この目的は本発明によれば、他励電動機の電機子電流又
は電圧を制御する半導体主電力変換装置と、他励電動機
の界磁電流を制御する半導体変換器を備えた運転制御回
路において、半導体主電力変換装置の転流余裕角が規定
値よシも小さくなった場合に界磁電流を規定値よりも低
減する手段を設けることによシ達成される。
は電圧を制御する半導体主電力変換装置と、他励電動機
の界磁電流を制御する半導体変換器を備えた運転制御回
路において、半導体主電力変換装置の転流余裕角が規定
値よシも小さくなった場合に界磁電流を規定値よりも低
減する手段を設けることによシ達成される。
以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。
第５図は本発明の一実施例を示す回路図で、第１図の従
来例と同一構成要素には同一参照番号を附している。
来例と同一構成要素には同一参照番号を附している。
この実施例では、第１図の点弧位相角制御装置ｌＯで点
弧角βの最小値βｍｉｎを予め定めるようにし、転流余
裕角検出値工４及び転流余裕角指令器１６から出力を受
ける界磁電流制限器１８を新たに設け、該制限器１８の
出力を界磁変換器制御装置１７に導入する。なお、第１
図の転流余裕角調節器１５は省略し、また、電流検出器
１３２の出力を界磁変換器制御装置１７に入力するよう
にした。他の構成は第１図と全く同一である。
弧角βの最小値βｍｉｎを予め定めるようにし、転流余
裕角検出値工４及び転流余裕角指令器１６から出力を受
ける界磁電流制限器１８を新たに設け、該制限器１８の
出力を界磁変換器制御装置１７に導入する。なお、第１
図の転流余裕角調節器１５は省略し、また、電流検出器
１３２の出力を界磁変換器制御装置１７に入力するよう
にした。他の構成は第１図と全く同一である。
上記界磁変換器制限器、１８は転流余裕角が規定値以下
になると界磁電流を制限して電動機電圧を下げ、常に転
流余裕角が規定値を保つものである。
になると界磁電流を制限して電動機電圧を下げ、常に転
流余裕角が規定値を保つものである。
すなわち、第６図に制限器１８の動作を示すと、検出器
１４で検出される転流余裕角検出値δ０が指令器１６で
指令される転流余裕角指令値δ６よシ大きければ制限器
１８は出力を出さず、従って界磁電流は何ら制限されず
に制御装置ＩＯから指令値δ０の電流となる。余裕角検
出値δ。が指令値δ。′よシ小さくなると制限器１８は
出力を出す。この出力は制御装置１０からの界磁電流指
令値とは反対の極性で界磁変換器制御装置１７に入力さ
れるので、転流余裕角と界磁電流の関係は第７図に示す
ようになる。
１４で検出される転流余裕角検出値δ０が指令器１６で
指令される転流余裕角指令値δ６よシ大きければ制限器
１８は出力を出さず、従って界磁電流は何ら制限されず
に制御装置ＩＯから指令値δ０の電流となる。余裕角検
出値δ。が指令値δ。′よシ小さくなると制限器１８は
出力を出す。この出力は制御装置１０からの界磁電流指
令値とは反対の極性で界磁変換器制御装置１７に入力さ
れるので、転流余裕角と界磁電流の関係は第７図に示す
ようになる。
すなわち主変換器４の出力電圧が不足して、転流余裕角
が指令値δ。′よシ小さくなると界磁電流を低減して、
電動機電圧を下げて、余裕角をｅ′！、ぼ指令値に保つ
ものである。
が指令値δ。′よシ小さくなると界磁電流を低減して、
電動機電圧を下げて、余裕角をｅ′！、ぼ指令値に保つ
ものである。
この際、電機子電流に関係なく、界磁電流は低減し、電
動機によって決まる最弱外磁率以下にならないように電
流検出器１３２の出力の界磁電流検出値を制御装置１０
に入力し電機子電流も制限する。
動機によって決まる最弱外磁率以下にならないように電
流検出器１３２の出力の界磁電流検出値を制御装置１０
に入力し電機子電流も制限する。
以上述べたように本発明の運転制御回路は、主変換装置
の転流余裕角が規定値を越えたら電動機界磁電流を低減
して、転流余裕角を規定値内に保つことができるので、
交流側リアクタンス、電源電圧の急激な変化が生じても
転流失敗に発展せず安定な転流余裕角一定制御が行え、
また、高速域でも変換装置を最大限まで使用するので最
大出力時の力率が高く高調波電流が少ないものである。
の転流余裕角が規定値を越えたら電動機界磁電流を低減
して、転流余裕角を規定値内に保つことができるので、
交流側リアクタンス、電源電圧の急激な変化が生じても
転流失敗に発展せず安定な転流余裕角一定制御が行え、
また、高速域でも変換装置を最大限まで使用するので最
大出力時の力率が高く高調波電流が少ないものである。
第１図、第２図は従来例を示す回路図、第６図は同上動
作波形図、第４図は従来ψりでの転流余裕角と点弧位相
角の関係を示す相関図、第５図は本発明の実施例を示す
回路図、第６図は界磁制限器の動作図、第７図は第５図
における転流余裕角と界磁電流の関係を示す相関図であ
る。 Ｊ・・・・・・電源 ２・・・・・・交流側リアクタ
ンス３・・・・・・主変圧器 ３１〜３４・・・・・
・二次巻線４・・・・・・主変換装置 ４１ 、４２
・・・・・単位変換器４１１〜４１４・・・・・・サイ
リスク５・・・・・・平滑リアクトル ６・・・・・
・電動機６１・・・・・・電機子 ６２・・
・・・・界磁巻線７・・・・・・界磁用変換器 ８
・・・・・界磁回路切換器１０・・・・・・制御装置
工１・・・・運転指令器１２１．１２２・・・
・・・変流器 １３１ 、１３２・・・・・・電流検
出器１４・・・・・・転流余裕角検出器 １５・・・・・・転流余裕角調節器 １６・・・・・・転流余裕角指令器 １７・・・・・・界磁変換器制御装置 １８・・・・・・界磁電流制限器 出願人 富士電機製造株式会社 （Ｇ） ３２ 第３図 ２図 ｔｂ） １２ 第４図 に× 第５図 第６図 第７図 中ム凌蒙ネイト、こ１
作波形図、第４図は従来ψりでの転流余裕角と点弧位相
角の関係を示す相関図、第５図は本発明の実施例を示す
回路図、第６図は界磁制限器の動作図、第７図は第５図
における転流余裕角と界磁電流の関係を示す相関図であ
る。 Ｊ・・・・・・電源 ２・・・・・・交流側リアクタ
ンス３・・・・・・主変圧器 ３１〜３４・・・・・
・二次巻線４・・・・・・主変換装置 ４１ 、４２
・・・・・単位変換器４１１〜４１４・・・・・・サイ
リスク５・・・・・・平滑リアクトル ６・・・・・
・電動機６１・・・・・・電機子 ６２・・
・・・・界磁巻線７・・・・・・界磁用変換器 ８
・・・・・界磁回路切換器１０・・・・・・制御装置
工１・・・・運転指令器１２１．１２２・・・
・・・変流器 １３１ 、１３２・・・・・・電流検
出器１４・・・・・・転流余裕角検出器 １５・・・・・・転流余裕角調節器 １６・・・・・・転流余裕角指令器 １７・・・・・・界磁変換器制御装置 １８・・・・・・界磁電流制限器 出願人 富士電機製造株式会社 （Ｇ） ３２ 第３図 ２図 ｔｂ） １２ 第４図 に× 第５図 第６図 第７図 中ム凌蒙ネイト、こ１
Claims (1)
- 他励電動機の電機子電流又は電圧を制御する半導体主電
力変換装置と、他励電動機の界磁電流を制御する半導体
変換器を備えた運転制御回路において、半導体主電力変
換装置の転流余裕角が規定値よシも小さくなった場合に
界磁電流を規定値よシも低減する手段を設けたことを特
徴とする交流電気車の運転制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18638182A JPS5976102A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 交流電気車の運転制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18638182A JPS5976102A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 交流電気車の運転制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5976102A true JPS5976102A (ja) | 1984-05-01 |
Family
ID=16187388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18638182A Pending JPS5976102A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 交流電気車の運転制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5976102A (ja) |
-
1982
- 1982-10-23 JP JP18638182A patent/JPS5976102A/ja active Pending
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