JPS5999904A - 電気車制御装置の制御方法 - Google Patents

電気車制御装置の制御方法

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JPS5999904A
JPS5999904A JP57209677A JP20967782A JPS5999904A JP S5999904 A JPS5999904 A JP S5999904A JP 57209677 A JP57209677 A JP 57209677A JP 20967782 A JP20967782 A JP 20967782A JP S5999904 A JPS5999904 A JP S5999904A
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JP
Japan
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modulation
inverter
notch
frequency
output
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JP57209677A
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English (en)
Inventor
Ikuo Yasuoka
育雄 安岡
Shiroji Yamamoto
城二 山本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/08Controlling based on slip frequency, e.g. adding slip frequency and speed proportional frequency

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 仏 本発明は、同期した正贅波変調波と三角波搬送波を]上
衿することにより所定の変調・マルスを得るとともに、
上記変稠波と搬送波の大^さの比率で定まる変調率を変
化させて上記賓門パルス悴を制御し、この索IM ノe
ルスを用いてインバータを作動させ、直流電力を交流電
力に変換する可変電圧可変周波数インバータ(以下rw
vrインバータ」と称する)にて誘導電動機を駆動する
方式の電気車制御装置に係り、特にノツチオフ時の主回
路動作の安定性を改善するとともにATO運転(自動運
転)を可能とする制御方法に関するものである。
〔発明の技術的背景〕
第1図に、従来の雷、気車における代表的なVWF’イ
ンバータ制御システムの一例を示す。第1図(、)は駆
動回路系を示すもので、1はノ’?ンタグラフ、2はし
ゃ断器、3はフィルタリアクトル、4はフィルタコンデ
ンサ、5はフィルタコンデンサの端子電圧を検知する電
圧検知器、6はインバータ部、7.8は誘導電動機、9
.10は電動機の回転敷金検知しそれに応じた周波数の
ノ!ルスを出力する・ぞルス・ジェネレータである。
1だ、11〜13は電動機電流を検出する電流検出器で
ある。次に、第1図伽)はインバータの制御系を示すも
ので、パルスジェネレータ9゜10の出力PGM、PG
、?け、回転周波数演算部2ノで一定時間ずつカウント
され、回転周波数FRが求められる。限流値指令ICに
より電流ノやターン発生部22で、電流ノやターンIP
カ演算される。基準すべり周波数発生部23け電流ノf
ターンIp 入力に応じ、第2図に示すような特性、−
eターンで基準すべり周波数Fsoを出力する。増幅器
24は電流パターンIpと検出された電動機電流L+と
の偏差分を増幅し、補正すベシ周波数p B 1を出力
する。これら基準すべり周波数FB、と補正すべり周波
数Fs、を加算して、すべや周波数F8とし、これをす
べり周波数リミッタ28を介して回転周波数FRと加算
して、出力周波数Fが決定される。通常のVVVFイン
バータは、電動機電流を極力正弦波に近づけるために、
出力電圧を正弦波近似変調制御している。
25けこのための変響ノセルスモード演笠部であり、出
力周波数Fおよびフィルタコンデンサ〒1:?:FC(
viFE検知器5で検知−Xn;E、)KITfU7:
最適なす潤/4’ルスモードNを膜中する。変フイ!η
ノやルスモードNは、出力1i!;149数Fの1ザイ
クルに含まれる・やルヌ数に対応するものであり、基本
的には、ノヤルス数が多い程、宵々l]i→雷沙は正弦
波に近づくが、その反面、インバ〜りを構成する素子の
スイッチング損失が増加することKなる。
従って、低速では、・臂ルス数を多くシ、速度が増加す
るに従って、・9ルス数を低さすし、酸終的には、1・
母ルスモードに至るように制御する。
26け各パルスモードの変調率演1′4部で、インバー
タ出力■イFFEVの大きさを決めるものであり、イン
バータ出力11L圧Vと出力周波数Fの比V/’Fが一
定になるように、出力周波数Fとフィルタコンデンサ亀
圧Ecにより、次式のように数値演算して変調率ALL
を出力する。
AN−F+BH ALI = 7    、旧・・・・・(1)(ここで
AN+ RNは、)Pルスモードによってきまる定数で
ある。) 第3図に速度とノ?ルスモードおよび変調率の関係を示
す。1パルスモードは変言周率1であり電圧制御ができ
ない定電用領域である。
27は、前述した周波数Fと変調率ALtと変”J ノ
9ルスモードNとに従って、インバータのダート信号を
発生するゲートロジック部であり、インバータ6の各素
子にゲート信号G1〜G6を出力する。そして、ノツチ
指令Pは、電流パターン発生部22に入力され、ノツチ
オフ時には電流・9ターンrpをしぼり込み、電動機電
流IMが所定値以下になった時点でじゃI@器2を開放
する減流しゃ断を行なっている。この場合、電流パター
ンrpがしばり込まれると、基準すべυ周波散発生部2
3の出力である基準すべり周波数F’soが減少し、従
ってすべり周波数FBが減少するので、第4図に示した
誘導電動機の等価回路における有効電流I2が減少する
。(第4図において、R1は電動機−次抵抗、ll+は
電動5− 機一次もれインダクタンス、lxは電動機二次もれイン
ダクタンス、1mは電動機励磁インダクタンスである。
)直流電源側からみた有効・ぐワーが減少するので第5
図に示すようにフィルタコンデンサ電圧Pcが増加する
ところで第4図に示したシステムにおいては誘導電動機
のすべり周波数F8が低くすなわちすべりSが小さく(
軽負荷)なると、システムの安定性が悪化し、電圧、電
流が脈動する。これは、外乱に対して等価2次抵抗R2
/Sが安定化(ダンピング)要素(R2/Sが小さい程
安定する)となっているためである。さらに、高速域に
おけるl−2ルスモードでは電圧制御ができないので第
5図のようにフィルタコンデンサ電圧Ecが増加すると
、励磁電H,Iyが増加するので益々安定性が悪化する
〔発明の目的〕
本発明の目的は、誘導電動機駆動のためVV’VFイン
バータ制御を用いる電気車制御装置において、ノツチオ
フ時におけるシステムの安定性を6− 改善するとともに、ATO運転を可能とする電気車制御
装置の制御方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明においては、ノツチオフ時、インバータの変調パ
ルス幅を制御して出力電圧をしけり込み、4電動機に供
給される電力の電圧/周波比を減少させて、電動機電流
を減少させる減流しゃ断を行うことを特徴としている。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例におけるインバータ制御系の構成を第
6図に示す。第6図において第1図(b)の場合との主
な相違点は、ノツチ指令Pを電流ノ4ターン発生部31
でなく変ぺ周パルスモード演算部32および変調率演算
部33に入力することである。
変調率演算部33および変調・ぐルスモード演算部32
の詳細をそれぞれ第7図および第8図に示す。
第7図において、ノツチオン時には、(1)式による数
値演算値ALIを基準変調率演算部41で求め、この数
値演算値ALIを選捩スイッチ42を介してAL、とし
て賓化リミッタ42に与える。
この変化リミッタ43の出力を#調率出力AI、とし、
この出力ALをサンプルホールド回路44によりサンプ
リングした値ALOを)巽択スイッチ42の出力AL2
とともにを化リミッタ43に入力して、プラス側の変化
率はに1以下に、マイナス側の変化率けに2以下に抑制
する。ノツチオフ時には、選択スイッチ42の出力AL
鵞がOとなり、変調率出力ALは変化率に2で減衰して
いく。
第8図において51 、52 、5.9は基準変調率演
算部であり、上記(1)式により、9 i4ルス、5パ
ルス、3ノぐルスモードの各変g率ALe 。
AL5 + AI、sを演算する。54.55.56は
、最大変調率演算部であり、各・やルスモードの最大変
調率AL* (rnax)、AL5 (max)、AL
3 (max)を演算する。57.58.59は比較器
であり、各パルスモードにおける上記値ALN (Nは
この場合9・5・3)とALN (max)をそれぞれ
比較し、”H″(・・イレペル)、“L#(ローレベル
)のロジック信号である9cT、5cT、3cTを出力
する。60はパルスモード選択部で、ノツチ指令Pと信
号9CT + 5CT + 3CTとが入力されこれら
入力に応じて変調パルスモードNを出力する。このパル
スモード選択部60の動作の論理表を次に示す。
ノツチオフ時には1パルスモードは選択しない。ノツチ
オフ直前に17やルスモードである時にも3パルスモー
ドへ切換えられる。
次にこのような構成における動作について説明する。
本実施例の動作波形を第9図に示す。1パル9− スモードにおいて、ノツチオフすると、変調パルス幅l
’ 演% 部32において、ノ臂ルスモードが1ノぐル
スから3ノぐルスに切換えられるとともに、変調率演算
部33において、AL2 =x Qとなり、変調率AL
は変化率に雪で減少するので、インバータ6の出力電圧
は減少し、出力↑電圧(V)/出力周波数(F)が小゛
きぐなるので、電動機電流は減少する。この時すべり周
波数F、は、一時的に増加するがすべり周波数リミッタ
28によりおさえられる。
このように、ノツチオフ時にインバータ6の出力電圧を
しぼり込むことによって電動機電流を減衰させ、すべり
周波数は減少させないので軽負荷時においても、システ
ムの安定性を失うことはない。また、電圧制御能力のな
い1・ぐルスモードであった場合でも、ノツチオフ時に
複数パルスモードにもどすようにして、インバータ6の
出力電圧をしばり込むことを可能にしている。これらの
ことはノツチオフ後の惰行運転においても、主回路を開
放することなくインパ10− −夕運転を安定に継続させることを可能とするものであ
り、ATO’+’4(転に適している。
なお、本発明は一ヒ述し目、つ[171面に示す実施例
にのみ限定されることなく、その要旨を変更しない範囲
内で種々変形して実施することができるということはい
う壕でもない。
〔発明の効甲〕
本発明によれば、誘導電動機堅動のためVVVFインバ
ータ制御を用いる電気車制御装置において、ノツチオフ
時におけるシステムの安定性を改善するとともに、AT
O渾転を可能とする電気車制御装置の制御方法を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)および(b)はそれぞれ従来の代表的なV
VVFインバータシステムの構成の一例を示す駆i1+
11回路系の回路図およびそのインバータ制御系のブロ
ック図、第2図は同例における電流パターンに対する基
準すべり周波数F’soの特性・母ターンを示す図、第
3図は同例における速度に対する変調・♀ルスモード、
変調率の変化を示す図、第4図は同例における誘導電動
機を含めたVVVFインバータ等価回路を示す回路図、
第5図は同例におけるノツチオフ時の主回路動作波形図
、第6図は本発明の一実施例によるインバータ制御系の
構成を示すブロック図、第7図および第8図はそれぞれ
同実施例における変調率演算部および変調・ぐルスモー
ド演算部の詳細を示すブロック図、第9図は同実施例の
動作を説明するための主回路動作波形図である。 1・・・ノぐンタグラフ、2・・・しゃ断器、3・・・
フィルタリアクトル、4・・・フィルタコンデンサ、5
・・・電圧検出器、6・・・インバータ、7,8・・・
誘導電動機、9.10・・・パルスノユネレータ、11
゜12.13・・・電流検出器、21・・・回転周波数
演算部、22.31・・・電流ノぐターン発生部、23
・・・基準すべり周波数・母ターン発生部、24・・・
偏差増幅器、25.32・・・変調ノぐルスモード演算
部、26.33・・・変調率演算部、27・・・ケ゛−
ト信号発生ロジック部、28・・・すべり周波数リミッ
タ、41・・・基準変調率演算部、42・・・切換スイ
ッチ、43・・・変化率リミッタ、44・・・サンプル
*−#)’回路、51.52.53・・・各ノクルスモ
ードの基準変調率演算部、54.55.56・・・各・
やルスモードの最大賓調率演算部、57.58゜59・
・・比較器、60・・・パルスモード選択ロジック部。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦13− 第8図 −22− 第9図 ノッ↑オフ ↓ ■ 一一一一一斗一一一一一一一一一 ■

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 同期した正弦波変vk波と三角波搬送波を比較すること
    により所定の変調パルスを得るとともに上記変調波と搬
    送波の大きさの比率で定寸る変調率を変化させて上記変
    調パルス幅を制御し、この変調パルスを用いてインバー
    タを作動させ、直流電力を交IN電力に変換する可変電
    圧用変周波数パルス幅変調制御インバータにて誘導電動
    機を駆動制御する電気車制御装置において、ノツチオフ
    時、上記インバータの変調パルス幅を制御して出力電圧
    をしはυ込み、上記電動機に供給これる電力の重圧7眉
    波数比を減少させて、電動p!雷流を減少させる減流し
    ゃ断を行うことを特徴とする雷銀1g制御装置の制御方
    法。
JP57209677A 1982-11-30 1982-11-30 電気車制御装置の制御方法 Pending JPS5999904A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5734798A (en) * 1980-08-08 1982-02-25 Mitsubishi Electric Corp Controlling method for inverter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5734798A (en) * 1980-08-08 1982-02-25 Mitsubishi Electric Corp Controlling method for inverter

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