JPS6023599B2 - リニアモ−タの制御方式 - Google Patents
リニアモ−タの制御方式Info
- Publication number
- JPS6023599B2 JPS6023599B2 JP54142947A JP14294779A JPS6023599B2 JP S6023599 B2 JPS6023599 B2 JP S6023599B2 JP 54142947 A JP54142947 A JP 54142947A JP 14294779 A JP14294779 A JP 14294779A JP S6023599 B2 JPS6023599 B2 JP S6023599B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current waveform
- phase
- output
- speed
- sine wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
- Control Of Linear Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、移動磁界を発生するための推進巻線と、これ
に対向して推力を発生するための界磁極とを備えたりニ
アシンクロナスモー夕の同期制御方式に関するものであ
る。
に対向して推力を発生するための界磁極とを備えたりニ
アシンクロナスモー夕の同期制御方式に関するものであ
る。
最近、超高速鉄道の推進方式の一つとして、リニアモ−
夕推進が注目されている。
夕推進が注目されている。
そして、超電導磁石を移動体である車両に搭載し、浮上
用巻線あるいは導電板を地上側に設置して、車両を走行
時に浮上させるいわゆる超電導磁気浮上方式では超電導
磁石を界磁とするりニアシンクロナスモー夕（以下ＬＳ
Ｍと称する）が有利と考えられている。ＬＳＭの推進巻
線は多相構成で移動磁界を発生させ界磁との作用により
推進力を得るものである。
用巻線あるいは導電板を地上側に設置して、車両を走行
時に浮上させるいわゆる超電導磁気浮上方式では超電導
磁石を界磁とするりニアシンクロナスモー夕（以下ＬＳ
Ｍと称する）が有利と考えられている。ＬＳＭの推進巻
線は多相構成で移動磁界を発生させ界磁との作用により
推進力を得るものである。
推進巻線の励磁の仕方により自制式ＬＳＭと他制式ＬＳ
Ｍとに分類される。
Ｍとに分類される。
自制式ＬＳＭは、いわゆるサィリスタモータのように、
推進巻線と界磁との相対位置を検出してその結果に基づ
いて励磁を行なうものであり、他制式ＬＳＭは原理的に
はこのような位置検出は行なわず、備えつけの発振器の
周波数に対応して励磁を行なうものである。自制式ＬＳ
Ｍは常に上記のように相対位置検出を行なうので起動か
ら加速、および減速から停止に到るまで確実に同期し、
安定した運転が行なえる。このため、現状のＬＳＭはこ
の方法が有利とされている。一方、池制式ＬＳＭは相対
位置検出を行なわないので上記連転において脱調の危険
性がある。自制式ュＳＭに使用する位置検出器は光方式
、交差誘導方式、界磁極の磁界の応用方式等多く考えら
れている。
推進巻線と界磁との相対位置を検出してその結果に基づ
いて励磁を行なうものであり、他制式ＬＳＭは原理的に
はこのような位置検出は行なわず、備えつけの発振器の
周波数に対応して励磁を行なうものである。自制式ＬＳ
Ｍは常に上記のように相対位置検出を行なうので起動か
ら加速、および減速から停止に到るまで確実に同期し、
安定した運転が行なえる。このため、現状のＬＳＭはこ
の方法が有利とされている。一方、池制式ＬＳＭは相対
位置検出を行なわないので上記連転において脱調の危険
性がある。自制式ュＳＭに使用する位置検出器は光方式
、交差誘導方式、界磁極の磁界の応用方式等多く考えら
れている。
従来より行なっているＬＳＭの同期制御は位置検出器の
信号が正しくて正確なものとしてそのまま制御に使用し
ているため、信号精度が悪い場合推力低下をきたす欠点
がある。本発明の目的は位置検出器信号を間接的に使用
することにより推力変動の少ない安定した推力を得る制
御方法の提供にある。本発明は移動体の速度に合せた安
定な周波数を発振させておき、位相を位置検出器により
合せるもので、急変のない安定な推力が得られる。
信号が正しくて正確なものとしてそのまま制御に使用し
ているため、信号精度が悪い場合推力低下をきたす欠点
がある。本発明の目的は位置検出器信号を間接的に使用
することにより推力変動の少ない安定した推力を得る制
御方法の提供にある。本発明は移動体の速度に合せた安
定な周波数を発振させておき、位相を位置検出器により
合せるもので、急変のない安定な推力が得られる。
本発明を以下図面により説明する。第１図は従来のＬＳ
Ｍの一実施例で移動体ＴＲ上に界磁極ＳＣＭと位置検出
器ＰＤを設け、地上に３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）の推進巻線
はＭと位置検出器の被検出板ＰＤＲを設けた３相駆動方
式である。
Ｍの一実施例で移動体ＴＲ上に界磁極ＳＣＭと位置検出
器ＰＤを設け、地上に３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）の推進巻線
はＭと位置検出器の被検出板ＰＤＲを設けた３相駆動方
式である。
第２図はその同期制御ブロック図である。
移動体上の位置検出器ＰＤで検出した位置信号ＰＯＳは
地上で制御する場合は位置信号ＰＤＳとして無線で地上
に伝送されてくる。位置信号ＰＤＳは、電気角１８０度
の方形波で３相入力される。
地上で制御する場合は位置信号ＰＤＳとして無線で地上
に伝送されてくる。位置信号ＰＤＳは、電気角１８０度
の方形波で３相入力される。
この信号の立上り、立下りの間隔の時間を測定すること
により車両速度演算部Ｖによって速度信号ＶＳが求めら
れる。推力巻線に流す電流の形状は方形波、台形波およ
び正弦波が通常使用されるが脈動の少ない点で正弦波が
良い。同期制御部ＳＹＣは、移動体上の界磁極により地
上の推進コイルに謙起される第３図の電圧Ｅａと推進巻
線に流す電流ｉｐｘが同視となるよう（同相の時が最大
推力となる）制御するのが理想である。位置検出信号Ｐ
ＤＳが正確でバラッキがないときは第４図ａのように、
バラツキがあるときは第４図ｂのような正弦波となる。
第４図ａは位置信号ＰＤＳより区間走行時間ｔを求め、
測定区間長を割ることにより速度信号ＶＳが求められる
。
により車両速度演算部Ｖによって速度信号ＶＳが求めら
れる。推力巻線に流す電流の形状は方形波、台形波およ
び正弦波が通常使用されるが脈動の少ない点で正弦波が
良い。同期制御部ＳＹＣは、移動体上の界磁極により地
上の推進コイルに謙起される第３図の電圧Ｅａと推進巻
線に流す電流ｉｐｘが同視となるよう（同相の時が最大
推力となる）制御するのが理想である。位置検出信号Ｐ
ＤＳが正確でバラッキがないときは第４図ａのように、
バラツキがあるときは第４図ｂのような正弦波となる。
第４図ａは位置信号ＰＤＳより区間走行時間ｔを求め、
測定区間長を割ることにより速度信号ＶＳが求められる
。
定速走行中であれば求めた速度より次の１８０度又は３
６０度通過する時間も同一のためこの時間に合った正弦
波を出力する。加速中（又は減速中）であれば加速度（
又は減速度）を求め、次の１８０度の通過時間を予測計
算して正弦波ＳＹＣＳを出力する。第４図ａは位置検出
信号が正常で出力正弦波も正常な場合を示す。
６０度通過する時間も同一のためこの時間に合った正弦
波を出力する。加速中（又は減速中）であれば加速度（
又は減速度）を求め、次の１８０度の通過時間を予測計
算して正弦波ＳＹＣＳを出力する。第４図ａは位置検出
信号が正常で出力正弦波も正常な場合を示す。
第亀図ｂは位置検出信号ＰＤＳにバラッキがあったとき
の出力正弦波形ＳＹＣＳを示す。
の出力正弦波形ＳＹＣＳを示す。
１８０度毎の速度演算結果が異なるため、次の１８００
を予測した正弦波を出力しても同期のための位置信号の
立上り又は立下り信号と合わないため、結果として位置
信号により強制的に波形打切りを行ない同期をとってい
る。
を予測した正弦波を出力しても同期のための位置信号の
立上り又は立下り信号と合わないため、結果として位置
信号により強制的に波形打切りを行ない同期をとってい
る。
バラッキの発生は検出器および被検出体の取付精度、伝
送遅れおよび予測演算等により１０度程度のバラツキが
生ずる。第２図に戻って、同期制御部ＳＹＣで上記のよ
うな同期化された正弦波（波高値一定）ＳＹＣＳを作り
これに推力指令部ｉにより与えられる推力値ｉｓを頚算
器ＭＵＬｌこより鶏合せることにより推進巻線に流す電
流パターンｌｐｓ（電流パターン発生部ｉｐ）となり、
電力変換装直（図示せず）によりこの電流パターンｉｐ
ｓ通りに推進巻線に電流が流れ目的の推進力が得られる
。
送遅れおよび予測演算等により１０度程度のバラツキが
生ずる。第２図に戻って、同期制御部ＳＹＣで上記のよ
うな同期化された正弦波（波高値一定）ＳＹＣＳを作り
これに推力指令部ｉにより与えられる推力値ｉｓを頚算
器ＭＵＬｌこより鶏合せることにより推進巻線に流す電
流パターンｌｐｓ（電流パターン発生部ｉｐ）となり、
電力変換装直（図示せず）によりこの電流パターンｉｐ
ｓ通りに推進巻線に電流が流れ目的の推進力が得られる
。
このような方式では、位置信号に乱れがあると、直接に
、第４図ｂで説明したような歪んだ電流パターンを発生
し、リニアモ−夕の推力もバラッキを生ずる。
、第４図ｂで説明したような歪んだ電流パターンを発生
し、リニアモ−夕の推力もバラッキを生ずる。
従って、これを防止するためには、位置検出器として、
高精度で、ノイズやバラッキを含まない安定した装置を
用いなければならない。第５図は本発明による一実施例
である。
高精度で、ノイズやバラッキを含まない安定した装置を
用いなければならない。第５図は本発明による一実施例
である。
位置信号ＰＤＳより速度Ｖ，〜Ｖｎを従来と同じように
区間走行時間を求めて算出する。
区間走行時間を求めて算出する。
従来は１つの区間走行で速度演算をしていたが複数区間
の速度より平均速度を求めることにより安定した速度Ｖ
Ｓとなる。この演算を行うのが速度演算部Ｖである。特
にノイズ混入時とか欠相時には従来の速度演算結果は美
速度と異なった速度を出力するため出力の正弦波が異常
な乱れ方をするが、この実施例のように平均化すること
により乱れは少なくなる。
の速度より平均速度を求めることにより安定した速度Ｖ
Ｓとなる。この演算を行うのが速度演算部Ｖである。特
にノイズ混入時とか欠相時には従来の速度演算結果は美
速度と異なった速度を出力するため出力の正弦波が異常
な乱れ方をするが、この実施例のように平均化すること
により乱れは少なくなる。
同期波形発生部ＳＹＣＰは、平均速度ＶＳにより同期の
とれていない３相の正弦波（方形波）ＳＹＣＰＳを出力
する。
とれていない３相の正弦波（方形波）ＳＹＣＰＳを出力
する。
この正弦波のままだと同期がとれてないので第６図に示
すように、位置検出信号ＰＤＳと同期化方形波ＳＹＣ凶
との位相差信号ＱＳを位相比較部Ｑで求め、位相差補正
部ＱＴおよび加算部ＡＤＤによりＱＳの複数個の平均値
ＯＴＳに応じ元の速度信号ＶＳを補正し順次位相差を零
とする。すなわち、第２図で説明した従来技術において
は、同期制御部ＳＹＣが、位置信号ＰＯＳと速度信号Ｖ
Ｓとを入力し、第４図で説明した手法で正弦波ＳＹＣＳ
を出力しており、この結果、その出力には位置信号ＰＤ
Ｓの乱れが直接に現われる。これに対し、本発明におい
ては、同期波形発生部ＳＹＣＰは「速度に応じた周波数
の正弦波を出力する。つまり、実施例のように速度信号
ＶＳ、あるいは、速度に対応する経過時間ＴＳ＝（ｔ，
十ｔ２十…・・・ｔｎ）／ｎなどのような、速度に対応
する信号に応じた周波数の正弦波である。そして、この
周波数を、前記位相差の平均値ＱＴＳにて補正する。具
体的には、元の速度信号ＶＳを補正している。従って、
同期電流波形発生節ＳＹＣＰの出力は、あくまで波形歪
のない正弦波である。
すように、位置検出信号ＰＤＳと同期化方形波ＳＹＣ凶
との位相差信号ＱＳを位相比較部Ｑで求め、位相差補正
部ＱＴおよび加算部ＡＤＤによりＱＳの複数個の平均値
ＯＴＳに応じ元の速度信号ＶＳを補正し順次位相差を零
とする。すなわち、第２図で説明した従来技術において
は、同期制御部ＳＹＣが、位置信号ＰＯＳと速度信号Ｖ
Ｓとを入力し、第４図で説明した手法で正弦波ＳＹＣＳ
を出力しており、この結果、その出力には位置信号ＰＤ
Ｓの乱れが直接に現われる。これに対し、本発明におい
ては、同期波形発生部ＳＹＣＰは「速度に応じた周波数
の正弦波を出力する。つまり、実施例のように速度信号
ＶＳ、あるいは、速度に対応する経過時間ＴＳ＝（ｔ，
十ｔ２十…・・・ｔｎ）／ｎなどのような、速度に対応
する信号に応じた周波数の正弦波である。そして、この
周波数を、前記位相差の平均値ＱＴＳにて補正する。具
体的には、元の速度信号ＶＳを補正している。従って、
同期電流波形発生節ＳＹＣＰの出力は、あくまで波形歪
のない正弦波である。
位置信号ＰＤＳに乱れがあったとしても、その結果は速
度演算値に変動が生じ、正弦波の周波数が変動するだけ
である。ここで、位相差の平均値ＱＴＳによる速度信号
ＶＳ（あるいは前述したように経過時間前Ｓであってよ
い）の補正は、２つの意味をもつ。
度演算値に変動が生じ、正弦波の周波数が変動するだけ
である。ここで、位相差の平均値ＱＴＳによる速度信号
ＶＳ（あるいは前述したように経過時間前Ｓであってよ
い）の補正は、２つの意味をもつ。
すなわち、第１に、位置信号ＰＤＳに対して同期をとる
ことである。出力正弦波が位置信号ＰＤＳに遅れあるい
は進んでおれば（周波数としては平均的に誤差はなくと
も）、過渡的に周波数を増加あるいは減少させて、一致
をとることになる。第２に、上記の結果として、定常的
には、速度誤差（つまり、位置信号ＰＯＳと正弦波出力
の周波数差）も零となるように制御されることとなる。
このようにして得られる正弦波は、本質的に第４図ｂの
ような歪をもつことはない。
ことである。出力正弦波が位置信号ＰＤＳに遅れあるい
は進んでおれば（周波数としては平均的に誤差はなくと
も）、過渡的に周波数を増加あるいは減少させて、一致
をとることになる。第２に、上記の結果として、定常的
には、速度誤差（つまり、位置信号ＰＯＳと正弦波出力
の周波数差）も零となるように制御されることとなる。
このようにして得られる正弦波は、本質的に第４図ｂの
ような歪をもつことはない。
この方式を、リニアモータの起動時から、全領域に亘つ
て採用する必要はない。
て採用する必要はない。
当初は、第２図で説明した方式で起動することが便利で
ある。すなわち、速度ＶＳより同期化波形を初めて発生
するときは位置信号ＰＤＳに同期スタートさせるのが良
い。また脱調検知を行ない脱調時は位置信号により同期
引込みの方法を兼ねた制御系とすればより安定する。制
御系全体の遅れがあるときは位置信号ＰＤＳより電流パ
ターンｉｐを進ませる必要がある。
ある。すなわち、速度ＶＳより同期化波形を初めて発生
するときは位置信号ＰＤＳに同期スタートさせるのが良
い。また脱調検知を行ない脱調時は位置信号により同期
引込みの方法を兼ねた制御系とすればより安定する。制
御系全体の遅れがあるときは位置信号ＰＤＳより電流パ
ターンｉｐを進ませる必要がある。
この場合は第７図の位相進め部６により６Ｓだけ位置信
号ＰＤＳより進めた方形波を同期信号としてＱ部に入力
するか第８図のように周波数補正信号ＱＴＳに位相進め
信号６Ｓを加算器ＡＤＤ２で加えて補償することにより
可能である。以上の実施例によれ‘よ、位置信号にノイ
ズやバラッキがあっても安定した電流パターンの出力が
可能である。
号ＰＤＳより進めた方形波を同期信号としてＱ部に入力
するか第８図のように周波数補正信号ＱＴＳに位相進め
信号６Ｓを加算器ＡＤＤ２で加えて補償することにより
可能である。以上の実施例によれ‘よ、位置信号にノイ
ズやバラッキがあっても安定した電流パターンの出力が
可能である。
また、位贋信号は従来より精度の悪いものでも良い。こ
のため特別な位置検出器は設けず界磁極により推進巻線
に誘起される電圧を位置検出器として使用する等の簡便
な手段を用いることも考えられる。更に、位置検出器が
走行中に３相中１相又は２相欠相した場合、従来方式だ
と各相の位置検出器の立上り、立下りに合せて正弦波を
発生させていたため欠相すると正弦波を出力できず移動
体を停止せざるを得なかったが、速度演算を各相独立さ
せておけば正弦波は３相一指出力するので正弦波出力が
可能となり移動体を停止させなくても良い。本発明によ
れば、、リニアシンクロナスモー夕の電流指令（パター
ン）を、確実に同期させて発生させることができる。
のため特別な位置検出器は設けず界磁極により推進巻線
に誘起される電圧を位置検出器として使用する等の簡便
な手段を用いることも考えられる。更に、位置検出器が
走行中に３相中１相又は２相欠相した場合、従来方式だ
と各相の位置検出器の立上り、立下りに合せて正弦波を
発生させていたため欠相すると正弦波を出力できず移動
体を停止せざるを得なかったが、速度演算を各相独立さ
せておけば正弦波は３相一指出力するので正弦波出力が
可能となり移動体を停止させなくても良い。本発明によ
れば、、リニアシンクロナスモー夕の電流指令（パター
ン）を、確実に同期させて発生させることができる。
第１図はリニアモータの一例概略構成を示す図、第２図
は従来のリニアモータの同期制御ブロック図、第３図は
リニアモータの同期説明図、第４図は従来の制御方式に
よる同期正弦波の発生手法説明図、第５図は本発明によ
るリニアモータ制御ブロックの一実施例、第６図は位相
差検出説明図、第７図および第８図は本発明の他の実施
例を示すブロック図である。 ＴＲ…・・・移動体（車両）、ＳＣＭ・・・・・・界磁
極、ＰＤ・・・・・・位置検出器、ＬＳＭ・・…・推進
巻線、ＰＤＲ・・・・・・被検出板、ＰＤＳ・・・・・
・位置検出信号、Ｖ・・・・・・車両速度演算部、ＡＤ
ＤおよびＡＤＤ２・・・・・・加算部、ＳＹＣＰ…・・
・同期電流波形発生部、ＭＵＬ・・・・・・掛算部、ｑ
・・…・位相差検出部、ｉ・…・・推力指令部、ＱＴ・
・・・・・位相差平均部、６・・・・・・位相進め部。 豹′図菊Ｚ図 努３図 第４図肌 努ム図似 努づ図 慕う図 第７図 努グ図
は従来のリニアモータの同期制御ブロック図、第３図は
リニアモータの同期説明図、第４図は従来の制御方式に
よる同期正弦波の発生手法説明図、第５図は本発明によ
るリニアモータ制御ブロックの一実施例、第６図は位相
差検出説明図、第７図および第８図は本発明の他の実施
例を示すブロック図である。 ＴＲ…・・・移動体（車両）、ＳＣＭ・・・・・・界磁
極、ＰＤ・・・・・・位置検出器、ＬＳＭ・・…・推進
巻線、ＰＤＲ・・・・・・被検出板、ＰＤＳ・・・・・
・位置検出信号、Ｖ・・・・・・車両速度演算部、ＡＤ
ＤおよびＡＤＤ２・・・・・・加算部、ＳＹＣＰ…・・
・同期電流波形発生部、ＭＵＬ・・・・・・掛算部、ｑ
・・…・位相差検出部、ｉ・…・・推力指令部、ＱＴ・
・・・・・位相差平均部、６・・・・・・位相進め部。 豹′図菊Ｚ図 努３図 第４図肌 努ム図似 努づ図 慕う図 第７図 努グ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 推進巻線と界磁極の一方を移動体上に設置し、他方
を軌道上に設置したリニアシンクロナスモータにおいて
、上記推進巻線に給電する電流指令となる正弦波電流波
形を上記移動体の速度に応じた周波数で連続出力する手
段と、上記移動体の位置を検出する手段と、上記電流波
形と上記位置検出手段の出力に関係する信号との位相を
比較する手段と、この比較手段の出力に応動して上記正
弦波電流波形の周波数を補正する手段とを備えて成るリ
ニアモータの制御方式。 ２ 上記補正手段は、上記位相比較手段の出力のうち所
定期間内の平均値に応動するよう構成して成る第１項記
載のリニアモータの制御方式。 ３ 推進巻線と界磁極の一方を移動体上に設置し、他方
を軌道上に設置したリニアシンクロナスモータにおいて
、上記推進巻線に給電する電流指令となる正弦波電流波
形を上記移動体の速度に応じた周波数で連続出力する手
段と、上記移動体の位置を検出する手段と、上記電流波
形と上記位置検出手段の出力に関係する信号との位相を
比較する手段と、この比較手段の出力に応動して上記正
弦波電流波形の周波数を補正する手段と、上記補正手段
を含む補正制御系内に設けられ上記正弦波電流波形を所
定位相だけ進める位相進め手段とを備えて成るリニアモ
ータの制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54142947A JPS6023599B2 (ja) | 1979-11-02 | 1979-11-02 | リニアモ−タの制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54142947A JPS6023599B2 (ja) | 1979-11-02 | 1979-11-02 | リニアモ−タの制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5666102A JPS5666102A (en) | 1981-06-04 |
| JPS6023599B2 true JPS6023599B2 (ja) | 1985-06-08 |
Family
ID=15327340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54142947A Expired JPS6023599B2 (ja) | 1979-11-02 | 1979-11-02 | リニアモ−タの制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6023599B2 (ja) |
-
1979
- 1979-11-02 JP JP54142947A patent/JPS6023599B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5666102A (en) | 1981-06-04 |
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