JPS60152201A - 車両用直流分巻界磁電動機の制御方法 - Google Patents
車両用直流分巻界磁電動機の制御方法Info
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- JPS60152201A JPS60152201A JP59007959A JP795984A JPS60152201A JP S60152201 A JPS60152201 A JP S60152201A JP 59007959 A JP59007959 A JP 59007959A JP 795984 A JP795984 A JP 795984A JP S60152201 A JPS60152201 A JP S60152201A
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- Japan
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- armature
- conduction rate
- armature current
- filter capacitor
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
- B60L15/28—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed without contact making and breaking, e.g. using a transductor
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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
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
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- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
′Ｌ光明の技術分野］
本発明（ま例えは鉄道車両用の主電動問として使用され
る直流分巻界磁電動機を、この電Ｉ幾子と界磁巻線をそ
れぞれチョッパを介して制御する車両用直流分巻界磁電
動機の制御方法に関する。
る直流分巻界磁電動機を、この電Ｉ幾子と界磁巻線をそ
れぞれチョッパを介して制御する車両用直流分巻界磁電
動機の制御方法に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
第１図は、鉄道車両に使用されている直流分巻界１１電
動機の主回路構成を示すものである。図において、１は
パンタグラフ、２は車輪、３は入力フィルタリアクトル
、４は入力フィルタコンデンサである。また１、５−は
電機子６および界磁巻線７を備えた直流分巻界磁電動機
、８は電機子６と直列に接続された電機子チョッパ、９
は電機子６と並列に接続されたフライホイールダイオー
ドである。さらに、１０は直流分巻界Ｖａ電動機（以下
電動機と称す）、５−の界磁巻線７に与える界磁電流を
・制御する界磁チョッパである。
動機の主回路構成を示すものである。図において、１は
パンタグラフ、２は車輪、３は入力フィルタリアクトル
、４は入力フィルタコンデンサである。また１、５−は
電機子６および界磁巻線７を備えた直流分巻界磁電動機
、８は電機子６と直列に接続された電機子チョッパ、９
は電機子６と並列に接続されたフライホイールダイオー
ドである。さらに、１０は直流分巻界Ｖａ電動機（以下
電動機と称す）、５−の界磁巻線７に与える界磁電流を
・制御する界磁チョッパである。
このような構成のものにおいて、カ行時には電機子チョ
ッパ８の通流率をαとし、界磁チョッパ１０の通流率は
、界磁電流ＩＦが電機子電流ＩＡに対して所定の割合で
比例するように制御される。
ッパ８の通流率をαとし、界磁チョッパ１０の通流率は
、界磁電流ＩＦが電機子電流ＩＡに対して所定の割合で
比例するように制御される。
第２図は、Ｎ機子チョッパ８の通流率αの従来からの制
御方法をブロック図で示したもので、１１は電機子電流
指令値演算部、１３はフィードバック制御部、１４はダ
ンピング制御部および１５は加算器である。つまり、ま
ず電数、子電流指令値演界部１１で演算された電機子電
流指令値ＩＣはフィードバック制御部１３に与えられ、
第３図に示すような演算を行う。すなわち、指令値ＩＣ
と電機子電流ＩＡとの偏差ΔＩを減算器１９によりめ、
さらにΔＩを１次遅れ回路２０により増１１Ｊシてフィ
ードバック通流率α２を１ｑる。ここて、ＫＯは増巾ゲ
インであり、Ｔｏは遅れ時定数である。一方、タンピン
グ制御部１４は過渡的な安定性を強化するもので、フィ
ードバック制御部１３だけでは抑制できないハンチング
を防止づるものである。第４図はタンピング制御部１４
の詳細を示したもので、微分器２１で電機子電流ＩＡを
微分し、微分器２２でフィルタコンデンサ電圧ＥＣを微
分し、それぞれの微分器２１．２２の出力αヨ１．α３
２を減算器２３でα３２からαヨ１を減じることにより
、タンピング通流率α３を１ｑる。そして、上記フィー
１−バック通流率α２どこのダンピング通流率α３を加
算器１５により加算して、電機子チョッパ通流率αを得
る。
御方法をブロック図で示したもので、１１は電機子電流
指令値演算部、１３はフィードバック制御部、１４はダ
ンピング制御部および１５は加算器である。つまり、ま
ず電数、子電流指令値演界部１１で演算された電機子電
流指令値ＩＣはフィードバック制御部１３に与えられ、
第３図に示すような演算を行う。すなわち、指令値ＩＣ
と電機子電流ＩＡとの偏差ΔＩを減算器１９によりめ、
さらにΔＩを１次遅れ回路２０により増１１Ｊシてフィ
ードバック通流率α２を１ｑる。ここて、ＫＯは増巾ゲ
インであり、Ｔｏは遅れ時定数である。一方、タンピン
グ制御部１４は過渡的な安定性を強化するもので、フィ
ードバック制御部１３だけでは抑制できないハンチング
を防止づるものである。第４図はタンピング制御部１４
の詳細を示したもので、微分器２１で電機子電流ＩＡを
微分し、微分器２２でフィルタコンデンサ電圧ＥＣを微
分し、それぞれの微分器２１．２２の出力αヨ１．α３
２を減算器２３でα３２からαヨ１を減じることにより
、タンピング通流率α３を１ｑる。そして、上記フィー
１−バック通流率α２どこのダンピング通流率α３を加
算器１５により加算して、電機子チョッパ通流率αを得
る。
以上の制御により、電機子電流ＩＡは大略電態子電流指
令値ＩＣに等しく制御されるが、かかる方法には次のよ
うな不具合がある。すなわち、この制御の応答性は主に
増幅ゲインＫＯと遅れ時定数ＴＯに依存し、増幅ゲイン
ＫＯが大きい程また遅れ時定数Ｔｏが小さいほど応答が
早い。しかしそ、の反面、安定性は相反の関係にあり、
安定性をそこなわないでかつ車両における架線電圧の２
変等の大きな外乱に対して十分な速さの応答を確保する
ことは、以下のような理由により困難である。
令値ＩＣに等しく制御されるが、かかる方法には次のよ
うな不具合がある。すなわち、この制御の応答性は主に
増幅ゲインＫＯと遅れ時定数ＴＯに依存し、増幅ゲイン
ＫＯが大きい程また遅れ時定数Ｔｏが小さいほど応答が
早い。しかしそ、の反面、安定性は相反の関係にあり、
安定性をそこなわないでかつ車両における架線電圧の２
変等の大きな外乱に対して十分な速さの応答を確保する
ことは、以下のような理由により困難である。
つまり、第１図に示すように直流分巻電動機５の電機子
チョッパ８の回路には界磁巻線がないのは当然の上に主
平滑リアクトルが除去されているので、回路のインピー
ダンスは電機子６の分だけであり、直流直巻轍動はを用
いたチョッパ回路に比して極端にインピーダンスが小さ
い。従って、架線電圧変動等に対して電機子チョッパ８
にはきわめて高速の応答が要求され、とうてい安定性と
両立することができない。
チョッパ８の回路には界磁巻線がないのは当然の上に主
平滑リアクトルが除去されているので、回路のインピー
ダンスは電機子６の分だけであり、直流直巻轍動はを用
いたチョッパ回路に比して極端にインピーダンスが小さ
い。従って、架線電圧変動等に対して電機子チョッパ８
にはきわめて高速の応答が要求され、とうてい安定性と
両立することができない。
［発明の目的コ
本発明は上記のような事情を考慮して成されたもので、
その目的はカ行時の電機子電流制御特性として十分な安
定性を確保しつつ、かつ架線電圧変動等の外乱に対して
十分な連応性を有する車両用直流分巻界磁電動）幾の制
御方法を提＋Ｊｔすることにある。
その目的はカ行時の電機子電流制御特性として十分な安
定性を確保しつつ、かつ架線電圧変動等の外乱に対して
十分な連応性を有する車両用直流分巻界磁電動）幾の制
御方法を提＋Ｊｔすることにある。
［発明の概要］
上記目的を達成りるために本発明では、フィルタコンデ
ンサ電圧、界磁電流、電動は回転数および電機子電流指
令値から、関数演算によりフィードフォワード通流率を
めるフィードフォワード制御部を従来のものに付加し、
フィードフォワード通流率、フィりドバック通流率およ
びタンピング通流率の和として電機子チョッパの通流率
を与えて、安定性と連応性を両立できるようにしたこと
を特徴とする。
ンサ電圧、界磁電流、電動は回転数および電機子電流指
令値から、関数演算によりフィードフォワード通流率を
めるフィードフォワード制御部を従来のものに付加し、
フィードフォワード通流率、フィりドバック通流率およ
びタンピング通流率の和として電機子チョッパの通流率
を与えて、安定性と連応性を両立できるようにしたこと
を特徴とする。
［発明の実施例］
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第５図は、本発明の制御方法に用いる電機子チョッ
パ通流率を演算する制御ブロック図を示したものである
。つまり第５図は、フィルタコンデンサ電圧ＥＣ，界磁
電流ＩＦ、電動機回転数ＶＬＣおよび電機子電流指令値
１ｃから関数演算によりフィードフォワード通流率α１
をめ、これを加算器１５に加算要素として与えるフィー
ドフォワード制御部１２を、第２図のものに付加したも
のである。
る。第５図は、本発明の制御方法に用いる電機子チョッ
パ通流率を演算する制御ブロック図を示したものである
。つまり第５図は、フィルタコンデンサ電圧ＥＣ，界磁
電流ＩＦ、電動機回転数ＶＬＣおよび電機子電流指令値
１ｃから関数演算によりフィードフォワード通流率α１
をめ、これを加算器１５に加算要素として与えるフィー
ドフォワード制御部１２を、第２図のものに付加したも
のである。
第６図は、上記フィー１−フォワード制御部１２の詳細
を示すものである。図において、関数器２４は電動機の
磁化特性を関数として有しており、界磁電流ＩＦを入力
しこれを基に界磁束１く・Φをめる。また、乗算器２５
でこの界磁束Ｋ・Φと電動機回転数ＶＬＣとを乗して電
動は逆起電力ＥＭをめる。そして、電動機の電曙子抵抗
をＲとすると、フィルタコンデンサ電圧がＥＣの時に電
機子電流指令値ＩＣと電機子電流ＩΔが等しくなるため
の通流率α１は、 で与えられる。この演算を関数器２６で実行し、その演
咋結果をフイードフ丼ワード通流率α１として出ノ〕覆
る。なお、このαｌをめる課程で電機子電流ＩΔを用い
ないので、フィードフォワード制御と称する。
を示すものである。図において、関数器２４は電動機の
磁化特性を関数として有しており、界磁電流ＩＦを入力
しこれを基に界磁束１く・Φをめる。また、乗算器２５
でこの界磁束Ｋ・Φと電動機回転数ＶＬＣとを乗して電
動は逆起電力ＥＭをめる。そして、電動機の電曙子抵抗
をＲとすると、フィルタコンデンサ電圧がＥＣの時に電
機子電流指令値ＩＣと電機子電流ＩΔが等しくなるため
の通流率α１は、 で与えられる。この演算を関数器２６で実行し、その演
咋結果をフイードフ丼ワード通流率α１として出ノ〕覆
る。なお、このαｌをめる課程で電機子電流ＩΔを用い
ないので、フィードフォワード制御と称する。
上述のようにしてフイ、−ドフｔワード通流率αｌをめ
るということは、あらゆる架線電圧。
るということは、あらゆる架線電圧。
回転数において電機子電流指令１ｍ Ｉ Ｃ−電１；Ｍ
了電流Ｉ△になるべき通流率を演算することになるので
、架線電圧の急変によりフ（ルタコンデンサ電圧ＥＣが
急変しても、それに応じて適正な通流率が指令されるこ
とになり、電機子電流１△は指令値ＩＣから大きく逸脱
するようなことがない。かようにしてめたフィート）Ａ
ワード通流率α１は、電動機回路の諸特性が演算に用い
た伯と完全に一致していれば、フィー１−バック通流率
α２がなくとも指令値ＩＣ−電機子電流ＩＡになるはず
であるが、実際には磁化特性のずれ、電）環子抵抗ｌＩ
Ｒの温度変化等により必ずしも等しくはならない、した
がって、これを補正するために本発明においてもフィー
ドバック制御部１３は依然として必要であるが、その役
割は単なる定電流補正であり、架線電圧急変等の急峻な
外乱の吸収は前述したように殆んど全てフィードフォワ
ード制御部１２が受け持つので、内部の１次遅れの増幅
ゲインＫＯはそれ程大きくする必要がなく、また遅れ時
定数ＴＯも十分に大きな値にすることが可能である。す
なわち、安定性を犠牲にして無理に応答性を速くする必
要がなくなる。また、タンピング制御部１４は第２図の
場合と同様に、ハンチングを防止するために必要である
。
了電流Ｉ△になるべき通流率を演算することになるので
、架線電圧の急変によりフ（ルタコンデンサ電圧ＥＣが
急変しても、それに応じて適正な通流率が指令されるこ
とになり、電機子電流１△は指令値ＩＣから大きく逸脱
するようなことがない。かようにしてめたフィート）Ａ
ワード通流率α１は、電動機回路の諸特性が演算に用い
た伯と完全に一致していれば、フィー１−バック通流率
α２がなくとも指令値ＩＣ−電機子電流ＩＡになるはず
であるが、実際には磁化特性のずれ、電）環子抵抗ｌＩ
Ｒの温度変化等により必ずしも等しくはならない、した
がって、これを補正するために本発明においてもフィー
ドバック制御部１３は依然として必要であるが、その役
割は単なる定電流補正であり、架線電圧急変等の急峻な
外乱の吸収は前述したように殆んど全てフィードフォワ
ード制御部１２が受け持つので、内部の１次遅れの増幅
ゲインＫＯはそれ程大きくする必要がなく、また遅れ時
定数ＴＯも十分に大きな値にすることが可能である。す
なわち、安定性を犠牲にして無理に応答性を速くする必
要がなくなる。また、タンピング制御部１４は第２図の
場合と同様に、ハンチングを防止するために必要である
。
したがって、第５図に示すようにフィードフｔワード通
流率α１．フィードバック通流率α２及びダンピング通
流率α３の和として電機子チョッパの通流率αを与える
ことにより、安定でかつ応答の速い制御特性を得ること
ができる。
流率α１．フィードバック通流率α２及びダンピング通
流率α３の和として電機子チョッパの通流率αを与える
ことにより、安定でかつ応答の速い制御特性を得ること
ができる。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、フィードフオワー
ド（α１）、フィードバック通流率（α２）およびクン
ピング通流率（α３）の和として電機子チョッパの通流
率（α）を与えるようにしたので、カ行時の電機子電流
制御ＩＩ特性として十分な安定性を確保しつつ、かつ架
線電圧変動等の外乱に対して十分な連応性を有する、車
両用直流分巻界磁電動機の制御方法が提供できる。
ド（α１）、フィードバック通流率（α２）およびクン
ピング通流率（α３）の和として電機子チョッパの通流
率（α）を与えるようにしたので、カ行時の電機子電流
制御ＩＩ特性として十分な安定性を確保しつつ、かつ架
線電圧変動等の外乱に対して十分な連応性を有する、車
両用直流分巻界磁電動機の制御方法が提供できる。
第１図は鉄道車両用の直流分巻界磁電動機の主回路構成
を示す図、第２図は第１図の主回路を制御する従来の制
御部のうち電機子ヂョッパ通流率を演算する部分の制御
ブロック図、第３図は第２図におけるフィードバック制
御部の詳細を示すブロック図、第４図は第２図における
ダンピング制御部の詳細を示すブロック図、第５図は本
発明の制御方法に用いる電機子チョッパ通流率を演算す
る部分の制御ブロック図、第６図は第５図におけるフィ
ードフォワード制御部の詳細を示すブロック図である。 １・・・パンタグラフ、２・・・車輪、３・・・入力フ
ィルタリアクｌ〜ル、４・・・入力フィルタコンデンサ
、５・・・直流分巻界磁電動機、６・・・電機子、７・
・・界磁巻線、８・・・電機子チョッパ、９・・・フラ
イホイールタイオード、１０・・・界磁チョッパ、１１
・・・電機子電流指令値演算部、１２・・・フィードフ
ォワード制御部、１３・・・フィードバック制御部、１
４・・・タンピング制御部、１５・・・加棹器、１９・
・・減算器、２０・・・１次遅れ回路、２１・・・微分
器、２２・・・微分器、２３・・・減算器、２４・・・
関数器、２５・・・乗綽器、２６・・・関数器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
を示す図、第２図は第１図の主回路を制御する従来の制
御部のうち電機子ヂョッパ通流率を演算する部分の制御
ブロック図、第３図は第２図におけるフィードバック制
御部の詳細を示すブロック図、第４図は第２図における
ダンピング制御部の詳細を示すブロック図、第５図は本
発明の制御方法に用いる電機子チョッパ通流率を演算す
る部分の制御ブロック図、第６図は第５図におけるフィ
ードフォワード制御部の詳細を示すブロック図である。 １・・・パンタグラフ、２・・・車輪、３・・・入力フ
ィルタリアクｌ〜ル、４・・・入力フィルタコンデンサ
、５・・・直流分巻界磁電動機、６・・・電機子、７・
・・界磁巻線、８・・・電機子チョッパ、９・・・フラ
イホイールタイオード、１０・・・界磁チョッパ、１１
・・・電機子電流指令値演算部、１２・・・フィードフ
ォワード制御部、１３・・・フィードバック制御部、１
４・・・タンピング制御部、１５・・・加棹器、１９・
・・減算器、２０・・・１次遅れ回路、２１・・・微分
器、２２・・・微分器、２３・・・減算器、２４・・・
関数器、２５・・・乗綽器、２６・・・関数器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 車両用１電動態として使用される直流分巻界磁電動機を
、この電機子と電気的に接続される主電源との間に電（
幾了チョッパを設（〕、これによりカ行運転を行なうに
際し、フィルタコンデンサ電圧。 界磁電流、Ｎ８１ｔ’回転数および電機子電流指令値か
ら関数演粋によりめたフィードフォワード通流率と、前
記電機子電流指令値と電機子電流との偏差を増幅するこ
とによりめたフィードバック通流率と、前記フィルタコ
ンデンサ電圧とｔＶｔ子電流とを夫々微分したものの差
分よりめたダンピング通流率との和として、前記電機子
チョッパの通流率を与えるようにしたことを特徴と覆る
車両用直流分巻界ｒ４１電動（履の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59007959A JPS60152201A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 車両用直流分巻界磁電動機の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59007959A JPS60152201A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 車両用直流分巻界磁電動機の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60152201A true JPS60152201A (ja) | 1985-08-10 |
Family
ID=11680021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59007959A Pending JPS60152201A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 車両用直流分巻界磁電動機の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60152201A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6328287A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-05 | Hitachi Ltd | 電動機の電流制御装置 |
| JPS63114508A (ja) * | 1986-10-29 | 1988-05-19 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車チヨツパ制御方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4993823A (ja) * | 1973-01-13 | 1974-09-06 |
-
1984
- 1984-01-20 JP JP59007959A patent/JPS60152201A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4993823A (ja) * | 1973-01-13 | 1974-09-06 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6328287A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-05 | Hitachi Ltd | 電動機の電流制御装置 |
| JPS63114508A (ja) * | 1986-10-29 | 1988-05-19 | Mitsubishi Electric Corp | 電気車チヨツパ制御方法 |
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