JPS6042682B2 - 電気車チヨツパ制御方式 - Google Patents
電気車チヨツパ制御方式Info
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- JPS6042682B2 JPS6042682B2 JP52086822A JP8682277A JPS6042682B2 JP S6042682 B2 JPS6042682 B2 JP S6042682B2 JP 52086822 A JP52086822 A JP 52086822A JP 8682277 A JP8682277 A JP 8682277A JP S6042682 B2 JPS6042682 B2 JP S6042682B2
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- chopper
- frequency
- circuit
- control
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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
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Motor And Converter Starters (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、直流電動機によつて駆動される電気車を
マイクロコンピュータ等の小型計算機を用いた制御装置
によつてディジタル制御するとき、起動時にチョッパの
導通時間を一定に保つたままでチョッピング周波数をモ
ータ電流を監視しながら電流パターンに沿つて徐々に上
げてゆき、通常のチョッピング周波数に達した後は一定
のチョッピング周波数で電流パターンに沿うようにチョ
ッパの導通時間(即ち通流率)を制御することによつて
突入電流を制限し、滑らかな起動を可能とするチョッパ
制御方式に関する。
マイクロコンピュータ等の小型計算機を用いた制御装置
によつてディジタル制御するとき、起動時にチョッパの
導通時間を一定に保つたままでチョッピング周波数をモ
ータ電流を監視しながら電流パターンに沿つて徐々に上
げてゆき、通常のチョッピング周波数に達した後は一定
のチョッピング周波数で電流パターンに沿うようにチョ
ッパの導通時間(即ち通流率)を制御することによつて
突入電流を制限し、滑らかな起動を可能とするチョッパ
制御方式に関する。
第1図に代表的なチョッパ制御電気車の力行主回路を
示す。
示す。
図中1は集電装置、2、3、9、18は単位スイッチ、
14は弱界磁接触器、4は高速度減流器、5は減流抵抗
、6はフィルタリアクトル、10は電動機の電動子、1
1は界磁巻線、12は誘導分流器、13は弱界磁抵抗、
15は主平滑リアクトル、16はフリーポーリングダイ
オード、17はチョッパ、19はコンデンサを示す。
このような構成による力行主回路において、チョッパの
制御は地上の保安設備との協調を考慮して一定周波数で
行なつているが、サイリスタの特性から一定周波数では
最小通流率に制限があり、一定周波数で起動すると主電
動機の逆起動力が出るまで過大な電流が流れて空転した
り、電車の乗心地が悪くなつたりする問題がある。
14は弱界磁接触器、4は高速度減流器、5は減流抵抗
、6はフィルタリアクトル、10は電動機の電動子、1
1は界磁巻線、12は誘導分流器、13は弱界磁抵抗、
15は主平滑リアクトル、16はフリーポーリングダイ
オード、17はチョッパ、19はコンデンサを示す。
このような構成による力行主回路において、チョッパの
制御は地上の保安設備との協調を考慮して一定周波数で
行なつているが、サイリスタの特性から一定周波数では
最小通流率に制限があり、一定周波数で起動すると主電
動機の逆起動力が出るまで過大な電流が流れて空転した
り、電車の乗心地が悪くなつたりする問題がある。
この起動時の問題を解決するため次の3つの方式が考
えられる。
えられる。
(a) 起動時、起動抵抗を挿入し突入電流を抑える。
(b) 低周波数起動方式として実質的に通流率を小
さくし突入電流を抑える。(c)モータ界磁を弱めてモ
ータ電流が大きくてもトルクを抑えるようにする。
さくし突入電流を抑える。(c)モータ界磁を弱めてモ
ータ電流が大きくてもトルクを抑えるようにする。
このうち、制御系の構成上、及び安定性から(a)(b
)の方式が従来より実用化されている。
)の方式が従来より実用化されている。
(a)の起動抵抗挿入方式の一実施例を第2図に示す。
図中、第1図中のものと同一のものは同一の記号を用い
ている。7は制動転換器カムスイッチ、8は起動抵抗を
示す。
図中、第1図中のものと同一のものは同一の記号を用い
ている。7は制動転換器カムスイッチ、8は起動抵抗を
示す。
この方式は起動時、カムスイッチ7を開放しておき主回
路電流が起動抵抗8を通つて流れるようにして起動時の
突入電流を抑えるものである。起動後一定時間経過する
と、カムスイッチ7を投入して通常の制御に移行する。
この起動抵抗挿入方式では第1図に示す定常時の主回路
に比べ起動抵抗、制動転換器カムスイッチが必要であり
、制御回路にはカムスイッチの限時投入回路が必要であ
る。
路電流が起動抵抗8を通つて流れるようにして起動時の
突入電流を抑えるものである。起動後一定時間経過する
と、カムスイッチ7を投入して通常の制御に移行する。
この起動抵抗挿入方式では第1図に示す定常時の主回路
に比べ起動抵抗、制動転換器カムスイッチが必要であり
、制御回路にはカムスイッチの限時投入回路が必要であ
る。
(b)の低周波数起動方式は、(a)の起動抵抗挿入方
式の起動抵抗及び制動転換器カムスイッチが不要であり
、力行時主回路は第1図に示す通りである。
式の起動抵抗及び制動転換器カムスイッチが不要であり
、力行時主回路は第1図に示す通りである。
この低周波数起動方式のサイリスタゲート制御回路の一
実施例のブロック図を第3図に示す。
実施例のブロック図を第3図に示す。
図中20はゲートスタート信号、21は力行ノッチ指令
、22は応荷重装置出力、23はモータ電流フィードバ
ック量、24は基準発振器、25は分周回路、26は周
波数切換回路、27は移相器、28,29はタイマー、
30は限流値パターン発生回路、31は比較増幅演算回
路、32はサイリスタゲートオンパルス信号、33はサ
イリスタゲートオフパルス信号である。24の基準発振
器には一般に発振周波数の安定な水晶発振器が用いられ
、チョッピング周波数(以下FCHと称す)の整数倍の
周波数のクロック信号を発生する。
、22は応荷重装置出力、23はモータ電流フィードバ
ック量、24は基準発振器、25は分周回路、26は周
波数切換回路、27は移相器、28,29はタイマー、
30は限流値パターン発生回路、31は比較増幅演算回
路、32はサイリスタゲートオンパルス信号、33はサ
イリスタゲートオフパルス信号である。24の基準発振
器には一般に発振周波数の安定な水晶発振器が用いられ
、チョッピング周波数(以下FCHと称す)の整数倍の
周波数のクロック信号を発生する。
水晶発振器の発振周波数は、FCHに比べてかなり高く
、分周回路25によつてこれをFCHまで分周してチョ
ッピング周波数の精度を高めている。26は切替作用を
もつた切換回路であり、ゲートスタート信号20に同期
してスタートしたタイマ28の出力信号の立ち上りを検
知して、出力周波数をFOH/4からFcH/2に、更
にタイマ29の出力信号の立ち上りを検知して出力周波
数をFcH/2からFCHに切換える働きをもつ。
、分周回路25によつてこれをFCHまで分周してチョ
ッピング周波数の精度を高めている。26は切替作用を
もつた切換回路であり、ゲートスタート信号20に同期
してスタートしたタイマ28の出力信号の立ち上りを検
知して、出力周波数をFOH/4からFcH/2に、更
にタイマ29の出力信号の立ち上りを検知して出力周波
数をFcH/2からFCHに切換える働きをもつ。
30の限流値パターン発生回路は、力行ノッチ指令21
を同時に応荷重出力22に応じた限流値パターンを発生
して、比較増幅演算回路31へのパターン入力とする。
を同時に応荷重出力22に応じた限流値パターンを発生
して、比較増幅演算回路31へのパターン入力とする。
比較増幅演算回路31はこの限流値パターンと主回路フ
ィードバック量としてモータ電流23とを比較増幅演算
して移相器27へ出力する。移相器27は切換回路26
の出力クロック信号に同期して各サイクルの最初にチョ
ッパにオンパルスを出すとともに鋸歯状波を発生し、こ
の鋸歯状波が前記比較増幅演算回路31の出力よりも大
きくなつたときにチョッパにオフパルスを出すことによ
り、通流率を制御し、これによつてモータ電流を制御す
る。従つて、起動時のチョッピング周波数は第4図に示
すように、起動後からタイマ28の出力が立ち上るまで
の(秒間はFcH/4で、この後はタイマ29の出力が
立ち上るまでの(T.−t1)秒間はFCH/2で制御
され、T2秒後以降は定常のチョッピング周波数FCH
で制御される。
ィードバック量としてモータ電流23とを比較増幅演算
して移相器27へ出力する。移相器27は切換回路26
の出力クロック信号に同期して各サイクルの最初にチョ
ッパにオンパルスを出すとともに鋸歯状波を発生し、こ
の鋸歯状波が前記比較増幅演算回路31の出力よりも大
きくなつたときにチョッパにオフパルスを出すことによ
り、通流率を制御し、これによつてモータ電流を制御す
る。従つて、起動時のチョッピング周波数は第4図に示
すように、起動後からタイマ28の出力が立ち上るまで
の(秒間はFcH/4で、この後はタイマ29の出力が
立ち上るまでの(T.−t1)秒間はFCH/2で制御
され、T2秒後以降は定常のチョッピング周波数FCH
で制御される。
この低周波数起動方式によれば、前述のように起動抵抗
挿入方式に比べて起動抵抗及びカムスイッチが不要とな
り、ゲート制御回路に新たにICを数個程度追加するだ
けでよいので装置の小型化が可能となる。
挿入方式に比べて起動抵抗及びカムスイッチが不要とな
り、ゲート制御回路に新たにICを数個程度追加するだ
けでよいので装置の小型化が可能となる。
しかし、切換周波数の選択は回路構成上定常チョッピン
グ周波数FCHの分周波数FcH/2Nとならざるを得
ず、チョッピング周波数を細かく切換えながら制御する
ことができない。
グ周波数FCHの分周波数FcH/2Nとならざるを得
ず、チョッピング周波数を細かく切換えながら制御する
ことができない。
切換段数は通常1段から3段の切換が適当であるが、こ
の方式による周波数切換は前述のようにモータ電流に関
係なくタイマによつて時間制御されているため切”換時
にモータ電流のバネ上りや落ち込みが生じ限流値パター
ンに沿つた滑らかな制御が困難であり、タイマの時素の
設定はモータ負荷試験を行なつて最適値を選ぶ必要があ
る。この欠点を取り除き、さらにきめ細かく起動時、の
周波数を制御する方法として、第3図の周波数切換回路
26、タイマ回路28,29に相当する部分に周波数減
算・切換機能をもつた回路を設けることによつて、起動
時の周波数を例えばFCH/8→FcH/4→FcH/
3→FcH/2→7。
の方式による周波数切換は前述のようにモータ電流に関
係なくタイマによつて時間制御されているため切”換時
にモータ電流のバネ上りや落ち込みが生じ限流値パター
ンに沿つた滑らかな制御が困難であり、タイマの時素の
設定はモータ負荷試験を行なつて最適値を選ぶ必要があ
る。この欠点を取り除き、さらにきめ細かく起動時、の
周波数を制御する方法として、第3図の周波数切換回路
26、タイマ回路28,29に相当する部分に周波数減
算・切換機能をもつた回路を設けることによつて、起動
時の周波数を例えばFCH/8→FcH/4→FcH/
3→FcH/2→7。
H/3→ノFCHと制御する方法もあるが、この方法も
周波数切替のタイミングはタイマによるものであり、本
質的に前述の第3図に示した方法と同じであり、第3図
の方式に比べ限流値パターンに沿つた比較的滑らかな制
御が可能であるが周波数減算・切換回路の追加により制
御回路が煩雑となり好ましくない。本発明は従来のリレ
ーロジックによるシーケンス制御回路及びオペアンプ、
トランジスタなどを用いたアナログ・ゲート制御回路、
アナログ保護検出回路から成るチョッパ制御装置を専用
マイクロコンピュータによつて構成し、チョッパをディ
ジタル制御するときに、前述の起動時の突入電流を限流
値パターンに沿つて滑らかに制御するものである。
周波数切替のタイミングはタイマによるものであり、本
質的に前述の第3図に示した方法と同じであり、第3図
の方式に比べ限流値パターンに沿つた比較的滑らかな制
御が可能であるが周波数減算・切換回路の追加により制
御回路が煩雑となり好ましくない。本発明は従来のリレ
ーロジックによるシーケンス制御回路及びオペアンプ、
トランジスタなどを用いたアナログ・ゲート制御回路、
アナログ保護検出回路から成るチョッパ制御装置を専用
マイクロコンピュータによつて構成し、チョッパをディ
ジタル制御するときに、前述の起動時の突入電流を限流
値パターンに沿つて滑らかに制御するものである。
第5図は本発明の一実施例を示すブロック図であつて、
図中40,41,42,43,44,45はアナログ入
力信号で、40は電流検出器からのモータ電流値、41
は電圧検出器からのフィルタコンデンサ電圧、42は別
の電圧検出器からのモータ電圧値、43は応荷重装置か
らの力行限流値指令、44はブレーキ制御装置からのブ
レーキトルク指令、、45はタコジェネレータからの出
力を周波数/電圧変換したモータ回転数を示す。
図中40,41,42,43,44,45はアナログ入
力信号で、40は電流検出器からのモータ電流値、41
は電圧検出器からのフィルタコンデンサ電圧、42は別
の電圧検出器からのモータ電圧値、43は応荷重装置か
らの力行限流値指令、44はブレーキ制御装置からのブ
レーキトルク指令、、45はタコジェネレータからの出
力を周波数/電圧変換したモータ回転数を示す。
46はマルチプレクサで41から45までの5つのアナ
ログ信号の中から1つを選択する機能をもつ、47はA
/D変換器でマルチプレクサ46によつて選択されたア
ナログ信号をディジタル信号に変換する。
ログ信号の中から1つを選択する機能をもつ、47はA
/D変換器でマルチプレクサ46によつて選択されたア
ナログ信号をディジタル信号に変換する。
ディジタル信号のビット数は使用するCPU5lの取り
扱えるデータのビット数によつて決まるが、第5図の実
施例では8ビットである。尚第5図中で二重線で示した
部分は8ビットのデータラインを示している。48は入
力ボートであり、通常はデータラインのゲートを閉じて
おき、CPU5lからの入力命令があつたときにこの入
力命令信号によつてそれぞれ自分のゲートを開くので、
その間にCPUはデータを読み込む。
扱えるデータのビット数によつて決まるが、第5図の実
施例では8ビットである。尚第5図中で二重線で示した
部分は8ビットのデータラインを示している。48は入
力ボートであり、通常はデータラインのゲートを閉じて
おき、CPU5lからの入力命令があつたときにこの入
力命令信号によつてそれぞれ自分のゲートを開くので、
その間にCPUはデータを読み込む。
この入力命令はそれぞれのゲートに1対1に対応してい
るのでデータが混触することはない。例えばCPU5l
がRIN48Jという命令を実行すると、入力ボート4
8のゲートが開かれ、CPU5lはこの入力ボートを介
してA/D変換器47からA/D変換されたディジタル
信号を読みこむことになる。51は一般にCPUと称さ
れる中央演算処理装置であり、2M圧程度のクロック信
号に同期して、あらかじめ決められたプログラムに従つ
て入力ボートあるいはメモリからのデータを読み込み、
出力ボートあるいはメモリへのデータの書き出しや論理
演算・算術演算を実行する。
るのでデータが混触することはない。例えばCPU5l
がRIN48Jという命令を実行すると、入力ボート4
8のゲートが開かれ、CPU5lはこの入力ボートを介
してA/D変換器47からA/D変換されたディジタル
信号を読みこむことになる。51は一般にCPUと称さ
れる中央演算処理装置であり、2M圧程度のクロック信
号に同期して、あらかじめ決められたプログラムに従つ
て入力ボートあるいはメモリからのデータを読み込み、
出力ボートあるいはメモリへのデータの書き出しや論理
演算・算術演算を実行する。
52はチョッピング周波数(一般に数百Hz)のN倍の
周波数のクロックを発生するクロック発生器、53はR
OM(ReadOnlyMemOry)で読み出し専用
のメモリ54はRAM(RandOmAccessMe
mOry)で読み出し書き込み可能なメモリである。こ
のメモリのうちROM53は チョッパ装置を制御する
プログラムが記憶されており、CPU5lはここに記憶
されているプログラムを順次実行することによつてチョ
ッパ装置を制御する。RAM54はCPU5lがサイリ
スタの通流率を決定するための制御プログラムを実行す
るときに一時データを記憶したり、チョッパの1サイク
ルごとに数を増やしたり減らしたりしてタイマ機構を持
たせるときのデータの記憶などに用いる。55は主幹制
御器でこの主幹制御器から前進・後進指令、力行・制動
指令、1ノッチ・2ノッチ・3ノッチ・4ノッチなどの
ノッチ指令などの電車の運転モードを示すディジタル信
号が出ている。
周波数のクロックを発生するクロック発生器、53はR
OM(ReadOnlyMemOry)で読み出し専用
のメモリ54はRAM(RandOmAccessMe
mOry)で読み出し書き込み可能なメモリである。こ
のメモリのうちROM53は チョッパ装置を制御する
プログラムが記憶されており、CPU5lはここに記憶
されているプログラムを順次実行することによつてチョ
ッパ装置を制御する。RAM54はCPU5lがサイリ
スタの通流率を決定するための制御プログラムを実行す
るときに一時データを記憶したり、チョッパの1サイク
ルごとに数を増やしたり減らしたりしてタイマ機構を持
たせるときのデータの記憶などに用いる。55は主幹制
御器でこの主幹制御器から前進・後進指令、力行・制動
指令、1ノッチ・2ノッチ・3ノッチ・4ノッチなどの
ノッチ指令などの電車の運転モードを示すディジタル信
号が出ている。
57は入力インタフェース回路で、上記ディジタル信号
(通常DClOOV)をTTLレベル変換すると同時に
、リレー、フォトカプラなどを用いてノイズの混入を防
ぐためDClOO■回路とTTLレベル回路との絶縁を
する働きをもつ。
(通常DClOOV)をTTLレベル変換すると同時に
、リレー、フォトカプラなどを用いてノイズの混入を防
ぐためDClOO■回路とTTLレベル回路との絶縁を
する働きをもつ。
49は48と同じ入力ボートである。
56はチョッパ主回路の高速度減流器、単位スイッチ、
制動転換器、逆転器、弱界磁スイッチ、予備励磁接触器
などのインタロック信号を表わしそおり、これらのイン
タロックからチョッパの主回路状態に関するディジタル
信号が出ている。
制動転換器、逆転器、弱界磁スイッチ、予備励磁接触器
などのインタロック信号を表わしそおり、これらのイン
タロックからチョッパの主回路状態に関するディジタル
信号が出ている。
58は57と同じ入カインタフエ”−ス回路でレベル変
換と絶縁との機能を持つ。
換と絶縁との機能を持つ。
50は48,49と同じ入力ボートである。
59,60,61は出力ボートでCPU5lの出力命令
によつて、それぞれの出力ギートにデータが保持される
。
によつて、それぞれの出力ギートにデータが保持される
。
例えば℃UT59Jという命令を実行すると、CPU5
lのレジスタのデータが出力ボート59に保持される。
62はカウンタを用いたディジタル移相器でチョッパオ
ンの指令と同時にCPU5lから通流率に相当するデー
タが出力ボート59に出力されると同時にカウンタにト
リガ・信号を与え、カウンタはクロック発生器63より
のクロック信号に同期して自動的にダウンカウントを開
始し、カウンタの値がOとなつたときにボロー信号を生
じ、これがチョッパオフ信号となる。
lのレジスタのデータが出力ボート59に保持される。
62はカウンタを用いたディジタル移相器でチョッパオ
ンの指令と同時にCPU5lから通流率に相当するデー
タが出力ボート59に出力されると同時にカウンタにト
リガ・信号を与え、カウンタはクロック発生器63より
のクロック信号に同期して自動的にダウンカウントを開
始し、カウンタの値がOとなつたときにボロー信号を生
じ、これがチョッパオフ信号となる。
クロック発生器63の発振周波数はビット数がM1チョ
ッパ周波数がFCHのとき2MXfcHとなる。即ちM
=8の場合、8ビットで表わされる最大の数は7−1=
255であり、この値が通流率100%に相当する。従
つて通流率が50%のときはCPU5lはチョッパオン
指令を出すと同時にカウンタに128を出力する。カウ
ンタはクロック信号63(周波数7×FcH)に同期し
てダウンカウントを開始し、12徊カウントしたところ
(オンパルスが出てから旦=ηr経過したとこ
256×FCH ろ)でボロー信号が出てチョッパオフ信号となり、通流
率が50%に制御されることになる。
ッパ周波数がFCHのとき2MXfcHとなる。即ちM
=8の場合、8ビットで表わされる最大の数は7−1=
255であり、この値が通流率100%に相当する。従
つて通流率が50%のときはCPU5lはチョッパオン
指令を出すと同時にカウンタに128を出力する。カウ
ンタはクロック信号63(周波数7×FcH)に同期し
てダウンカウントを開始し、12徊カウントしたところ
(オンパルスが出てから旦=ηr経過したとこ
256×FCH ろ)でボロー信号が出てチョッパオフ信号となり、通流
率が50%に制御されることになる。
実際にはチョッパオフ信号が出てからチョッパが完全に
オフするまでに150μS程度の時間を要するので7−
1が通流率100%に対応せず、7−1よりオフに要す
る時間分だけ差し引いた通流率100%に相当すること
になる。64はワンショットマルチ回路で、カウンタか
らのボロー信号の立ち上りによつてオフパルス幅だけの
幅をもつたパルスを発生する。
オフするまでに150μS程度の時間を要するので7−
1が通流率100%に対応せず、7−1よりオフに要す
る時間分だけ差し引いた通流率100%に相当すること
になる。64はワンショットマルチ回路で、カウンタか
らのボロー信号の立ち上りによつてオフパルス幅だけの
幅をもつたパルスを発生する。
67はゲートアンプ回路、69は転流サイリスタである
。
。
65は64と同じワンショットマルチ回路でオンパルス
幅だけの幅をもつたパルスを発生する。
幅だけの幅をもつたパルスを発生する。
68は67と同じゲートアンプ回路、70は主サイリス
タである。
タである。
66は出力インタフェース回路でありCPU5lから出
力ボート61を介して出力される主回路構成指令、即ち
前後進切換指令制動転換指令、単位スイッチ投入・開放
指令、弱界磁スイッチ投入・開放指令、予備励磁接触器
投入・開始指令などをTT′LレベルからDOlOOV
レベルにレベル変換すると同時に−絶縁する働きをもつ
。
力ボート61を介して出力される主回路構成指令、即ち
前後進切換指令制動転換指令、単位スイッチ投入・開放
指令、弱界磁スイッチ投入・開放指令、予備励磁接触器
投入・開始指令などをTT′LレベルからDOlOOV
レベルにレベル変換すると同時に−絶縁する働きをもつ
。
第5図に示されたマイクロコンンピユータを用いたチョ
ッパ制御装置の制御の概略は次の通りである。
ッパ制御装置の制御の概略は次の通りである。
運転士の操作により、制御回路の電源が生きると、CP
U5lはROMメモリ53に書き込ま.れているプログ
ラムをO番地から順次実行してゆく。まずCPU5lは
主幹制御器55からの指令を入力ボート49を介して読
み込み、主幹制御器の指令に応じて出力ボート61を介
して前後進切換、力行・制動回路の構成、単位スイッチ
の投入一などの主回路のシーケンス制御を行なう。この
シーケンス制御は入力ボート50を介して読み込んだイ
ンタロック信号をチェックしながら実行される。主回路
の構成が完了すると引き続き入力ボート48を介して読
み込んだ力行あるいは制動パターン電圧値、モータ電流
値、モータ電圧値、フィルタコンデンサ電圧値をもとに
チョッパの通流率演算を行ないモータ電流の制御を行な
う。このチョッパの通流率制御のプログラムは、チョッ
パの周波数をFCHl周期をTcH(=1/FcH)と
すると一周期TCHごとに一回づつ繰り返し実行される
。当然ながら1回の処理時間は、チョッパ周期のTCH
より短かい必要がある。このくり返しプロノグラムはク
ロック発生器52からのクロック信号をCPU5lへの
割り込み信号とすることによつて、このクロック信号に
同期して実行される。このクロック信号の周波数はNX
fcH(N:整数)であるので、CPU5lはこのクロ
ック信号によ・る割り込みがかかる度に今まで実行して
いた処理を中断して割り込み処理を行なう。割り込み処
理においてはCPU5lはこのクロック信号による割り
込みの回数をカウントし、この数がNになつたところで
このカウント数を0にセットしてチヨ″ツパ制御プログ
ラムを最初から実行する。このようにすることによつて
、チョッパ制御プログラムは、チョッパ周期TCHごと
に1回ずつ繰返し実行されることになる。N=4の場合
の動作を第6図のタイムチャートに示す。1は割り込み
信号を表わし、TcH/4の周期でCPUに割り込みが
かる。
U5lはROMメモリ53に書き込ま.れているプログ
ラムをO番地から順次実行してゆく。まずCPU5lは
主幹制御器55からの指令を入力ボート49を介して読
み込み、主幹制御器の指令に応じて出力ボート61を介
して前後進切換、力行・制動回路の構成、単位スイッチ
の投入一などの主回路のシーケンス制御を行なう。この
シーケンス制御は入力ボート50を介して読み込んだイ
ンタロック信号をチェックしながら実行される。主回路
の構成が完了すると引き続き入力ボート48を介して読
み込んだ力行あるいは制動パターン電圧値、モータ電流
値、モータ電圧値、フィルタコンデンサ電圧値をもとに
チョッパの通流率演算を行ないモータ電流の制御を行な
う。このチョッパの通流率制御のプログラムは、チョッ
パの周波数をFCHl周期をTcH(=1/FcH)と
すると一周期TCHごとに一回づつ繰り返し実行される
。当然ながら1回の処理時間は、チョッパ周期のTCH
より短かい必要がある。このくり返しプロノグラムはク
ロック発生器52からのクロック信号をCPU5lへの
割り込み信号とすることによつて、このクロック信号に
同期して実行される。このクロック信号の周波数はNX
fcH(N:整数)であるので、CPU5lはこのクロ
ック信号によ・る割り込みがかかる度に今まで実行して
いた処理を中断して割り込み処理を行なう。割り込み処
理においてはCPU5lはこのクロック信号による割り
込みの回数をカウントし、この数がNになつたところで
このカウント数を0にセットしてチヨ″ツパ制御プログ
ラムを最初から実行する。このようにすることによつて
、チョッパ制御プログラムは、チョッパ周期TCHごと
に1回ずつ繰返し実行されることになる。N=4の場合
の動作を第6図のタイムチャートに示す。1は割り込み
信号を表わし、TcH/4の周期でCPUに割り込みが
かる。
2は割り込み処理を実行している時間を表わしており、
時刻ちの割り込みでカウント数が4になると、カウント
数を0にリセットしてCPU5lはチョッパ制御プログ
ラムを最初から実行する。
時刻ちの割り込みでカウント数が4になると、カウント
数を0にリセットしてCPU5lはチョッパ制御プログ
ラムを最初から実行する。
この処理は3のイ,口,ハ,二,ホの期間に実行されそ
の間割り込み処理3に斜線で示す)によつて中断される
。チョッパ制御プログラムは前述のようにTCHより短
かくする必要があり、ホで示された期間はCPU5lの
RWAITJ状態で何も実行せずに割り込み信号を待つ
ているマージンに相当する時間である。時刻Tl,t2
,t3の割り込みによつてカウント数は1,2,3と増
してゆき、時刻ちの割り込みによつてカウント数が4と
なるので、CPUはカウント数をリセットして再びチョ
ッパ制御プログラムをイから実行してゆく。制御プログ
ラムイ,口,ハ,二において演算された通流率は、次の
サイクルの通流率となる。制御プログラムイの最初に第
5図中出力ボート60への出力命令によつてワンショッ
トマルチ回路65を介してオンパルスが生じる(第6図
4に示す)。CPU5lはこのオンパルスの出力の直前
あるいは直後に出力ボート59を介してディジタルカウ
ンタ62に前のサイクルで演算した通流率に相当するデ
ータを出力するので、前述したようにカウンタ62は通
流率に相当する時間経過後、へロー信号を出してワンシ
ョットマルチ回路64によつてオフパルスが生じる(第
6図中5に示す)。これまでの説明は、起動時以外のチ
ョッパ周波数が定常のFCHである場合の制御に関する
ものであり、起動時一定周波数FCHで制御すると、前
述のように突入電流によるトルクショックで乗り心地を
悪くする欠点がある。本発明はこの問題を解決するため
に、起動時、チョッパ周波数を起動パターンに沿わせて
低周波数から徐々にFCHまで上げてゆくことによつて
滑らかな起動を可能とするものである。突入電流を抑え
るにはチョッパの通流率を絞ればよいが、チョッパの最
小通流時間は使用するサイリスタや転流回路の特性から
下限があり、むやみに小さくすることが出来ず一定周波
数FCHの場合の最小通流率は一般に数%程度である。
の間割り込み処理3に斜線で示す)によつて中断される
。チョッパ制御プログラムは前述のようにTCHより短
かくする必要があり、ホで示された期間はCPU5lの
RWAITJ状態で何も実行せずに割り込み信号を待つ
ているマージンに相当する時間である。時刻Tl,t2
,t3の割り込みによつてカウント数は1,2,3と増
してゆき、時刻ちの割り込みによつてカウント数が4と
なるので、CPUはカウント数をリセットして再びチョ
ッパ制御プログラムをイから実行してゆく。制御プログ
ラムイ,口,ハ,二において演算された通流率は、次の
サイクルの通流率となる。制御プログラムイの最初に第
5図中出力ボート60への出力命令によつてワンショッ
トマルチ回路65を介してオンパルスが生じる(第6図
4に示す)。CPU5lはこのオンパルスの出力の直前
あるいは直後に出力ボート59を介してディジタルカウ
ンタ62に前のサイクルで演算した通流率に相当するデ
ータを出力するので、前述したようにカウンタ62は通
流率に相当する時間経過後、へロー信号を出してワンシ
ョットマルチ回路64によつてオフパルスが生じる(第
6図中5に示す)。これまでの説明は、起動時以外のチ
ョッパ周波数が定常のFCHである場合の制御に関する
ものであり、起動時一定周波数FCHで制御すると、前
述のように突入電流によるトルクショックで乗り心地を
悪くする欠点がある。本発明はこの問題を解決するため
に、起動時、チョッパ周波数を起動パターンに沿わせて
低周波数から徐々にFCHまで上げてゆくことによつて
滑らかな起動を可能とするものである。突入電流を抑え
るにはチョッパの通流率を絞ればよいが、チョッパの最
小通流時間は使用するサイリスタや転流回路の特性から
下限があり、むやみに小さくすることが出来ず一定周波
数FCHの場合の最小通流率は一般に数%程度である。
従つて、起動時、通流時間は最小通流時間に保つたまま
チョッピング周波数を低くしてやれば等価的に通流率を
下げることができる。本発明によればチョッピング周波
数は、カウント数を変えることによつて容易に変えるこ
とができる。即ち、N回のカウントすることによつて、
定常周波数FCHで制御しているので、カウント数をK
だけ増やしてN+K回カウントすることによつてカウン
タをリセ.ツトして制御プログラムを最初から実行する
ようにしてやればチョッピング周波数は、FCH×占と
なり、最小通流率はαCH,.n,nX青となり、Kの
増加に伴ないチョッピング周波数も最小.通流率も小さ
くなる。カウント数の増加数Kと通流率の関係を第7図
に示す。本発明による起動時の周波数制御方式はカウン
ト数の増加分をKとすれば、起動時、カウント数をN+
K..axとしておき、1サイクル毎に読み込・む限流
値パターン電圧(応荷重装置からの出力がCR回路によ
つて緩和パターンとなつている。
チョッピング周波数を低くしてやれば等価的に通流率を
下げることができる。本発明によればチョッピング周波
数は、カウント数を変えることによつて容易に変えるこ
とができる。即ち、N回のカウントすることによつて、
定常周波数FCHで制御しているので、カウント数をK
だけ増やしてN+K回カウントすることによつてカウン
タをリセ.ツトして制御プログラムを最初から実行する
ようにしてやればチョッピング周波数は、FCH×占と
なり、最小通流率はαCH,.n,nX青となり、Kの
増加に伴ないチョッピング周波数も最小.通流率も小さ
くなる。カウント数の増加数Kと通流率の関係を第7図
に示す。本発明による起動時の周波数制御方式はカウン
ト数の増加分をKとすれば、起動時、カウント数をN+
K..axとしておき、1サイクル毎に読み込・む限流
値パターン電圧(応荷重装置からの出力がCR回路によ
つて緩和パターンとなつている。
)とモータ電流のフィードバック量とを比較し、モータ
電流値がパターン電圧値より大きい間はカウント数の増
加分Kを一定に保つておき、モータ電流値がパターン電
圧値より小さくなると、カウント数の増加分Kを1つ減
じてK..aO−1とし、カウント数をN+K!Max
−1とすることによつてチョッピング周波数を上げる。
以後同様の制御をくり返し限流値パターン電圧値とモー
タ電流のフィードバック量とを比較しながらカウント数
の増加分Kが0になるまで1つづつ減じてゆく。この間
は、チョッパの通流時間は最小通流時間T5.minノ
で一定であり、制御プログラムの最初に第5図の59の
出力ボートを介して62のカウンタに出力されるデータ
はT。n.n,nに相当するデータ即ち、Tlllゝ
出MlnO2ゞ(但しTOnヤml♂αCH9mln8
TcHl2M−AOTcH)で一定である。
電流値がパターン電圧値より大きい間はカウント数の増
加分Kを一定に保つておき、モータ電流値がパターン電
圧値より小さくなると、カウント数の増加分Kを1つ減
じてK..aO−1とし、カウント数をN+K!Max
−1とすることによつてチョッピング周波数を上げる。
以後同様の制御をくり返し限流値パターン電圧値とモー
タ電流のフィードバック量とを比較しながらカウント数
の増加分Kが0になるまで1つづつ減じてゆく。この間
は、チョッパの通流時間は最小通流時間T5.minノ
で一定であり、制御プログラムの最初に第5図の59の
出力ボートを介して62のカウンタに出力されるデータ
はT。n.n,nに相当するデータ即ち、Tlllゝ
出MlnO2ゞ(但しTOnヤml♂αCH9mln8
TcHl2M−AOTcH)で一定である。
従つて、起動時、チョッピング周波数がFCH×−N−
から徐々に上昇し、定常のチョッピングN+Kmax周
波数FCHになるまでは通流率制御の演算は行なわなく
てよい。
から徐々に上昇し、定常のチョッピングN+Kmax周
波数FCHになるまでは通流率制御の演算は行なわなく
てよい。
カウント数の増加分Kが0となると、チョッピング周波
数がFCHとなるので以後は一定周波数FCHで制御を
行ない、通流率演算を行なつてチョッパの通流率を変化
させながら、限流値パターン電圧値に沿つたモータ電流
制御を行なう。第8図に本発明による起動時の周波数制
御方式を説明するため、限流値パターン電圧、モータ電
流値、チョッパ周波数の関係を拡大して図示する。
数がFCHとなるので以後は一定周波数FCHで制御を
行ない、通流率演算を行なつてチョッパの通流率を変化
させながら、限流値パターン電圧値に沿つたモータ電流
制御を行なう。第8図に本発明による起動時の周波数制
御方式を説明するため、限流値パターン電圧、モータ電
流値、チョッパ周波数の関係を拡大して図示する。
第8図において時亥胆まではFcHXN/(N+KO)
なる周波数で制御されており時刻ちにおいてモータ電流
値が限流値パターンよりも小さくなつたことを検知する
と、以後はカウント数を1つ減じてN+KO−1として
FcHXN/(N+KO一1)なる周波数で制御する。
なる周波数で制御されており時刻ちにおいてモータ電流
値が限流値パターンよりも小さくなつたことを検知する
と、以後はカウント数を1つ減じてN+KO−1として
FcHXN/(N+KO一1)なる周波数で制御する。
この間チョッパの導通時間は一定であるので等価的にモ
ータに印加される平均電圧が(N+KO)/(N+KO
−1)倍に増えたことになりその電圧で定電圧制御され
る。モータ電流は電圧の増加分に相当するだけ増えたあ
とモータの逆起動力の上昇に伴ない徐々に減少する。モ
ータ電流が限流値パターンよりも大きい間は引き続き一
定のFcHXN/(N+KO−1)なる周波数で制御さ
れるが、時尊2においてモータ電流が限流値パターンよ
りも小さくなると、以後はカウント数を1つ減じて(N
+KO−2)なる周波数で制御され、以後これをくり返
しながらチョッパの導通時間は一定のままチョッパ周波
数を変えることによつてモータ電流を限流値パターンに
沿つて滑らかに制御する。そしてついにカウント数の増
加分が0となりカウント数がNとなると以後はチョッパ
周波数はFCHで一定のままチョッパの導通時間を変え
て通流率を制御することによつてモータ電流を限通値パ
ターンに沿わせて制御する。このように本発明は、従来
よりの起動制御方式が、モータ電流に関係なくタイマに
より時間的に制御されていたのに対し、モータ電流値を
フィードバック量として限流値パターンと比較しながら
チョッパ周波数を制御するものであり、従来の起動方式
に見られるようなモータ電流のバネ上りや落ち込みもな
く限流値パターンに沿つた滑らかな制御が可能である。
ータに印加される平均電圧が(N+KO)/(N+KO
−1)倍に増えたことになりその電圧で定電圧制御され
る。モータ電流は電圧の増加分に相当するだけ増えたあ
とモータの逆起動力の上昇に伴ない徐々に減少する。モ
ータ電流が限流値パターンよりも大きい間は引き続き一
定のFcHXN/(N+KO−1)なる周波数で制御さ
れるが、時尊2においてモータ電流が限流値パターンよ
りも小さくなると、以後はカウント数を1つ減じて(N
+KO−2)なる周波数で制御され、以後これをくり返
しながらチョッパの導通時間は一定のままチョッパ周波
数を変えることによつてモータ電流を限流値パターンに
沿つて滑らかに制御する。そしてついにカウント数の増
加分が0となりカウント数がNとなると以後はチョッパ
周波数はFCHで一定のままチョッパの導通時間を変え
て通流率を制御することによつてモータ電流を限通値パ
ターンに沿わせて制御する。このように本発明は、従来
よりの起動制御方式が、モータ電流に関係なくタイマに
より時間的に制御されていたのに対し、モータ電流値を
フィードバック量として限流値パターンと比較しながら
チョッパ周波数を制御するものであり、従来の起動方式
に見られるようなモータ電流のバネ上りや落ち込みもな
く限流値パターンに沿つた滑らかな制御が可能である。
また、従来の起動方式におけるモータ組合せ試験による
タイマのセット値の最適値の選定などの煩雑な調整も不
用である等の種種優れた効果を有する。
タイマのセット値の最適値の選定などの煩雑な調整も不
用である等の種種優れた効果を有する。
第1図はチョッパ制御電気車の力行主回路の一例を示す
回路図、第2図は従来の起動制御方式としての起動抵抗
挿入方式の一実施例を示す回路図、第3図は従来の起動
制御方式としての低周波数起動方式の一実施例を示す回
路図、第4図は第3図の低周波数起動方式の動作を説明
するタイムチャート、第5図は本発明の一実施例を示す
回路図、第6図は本発明の詳細な説明するためのタイム
チャート、第7図は本発明の詳細な説明するためのカウ
ント数の増加と通流率との関係を示す図、第8図は本発
明による制御方式を説明するための図である。 46・・・・マルチプレクサ、47・・ ・A/D変換
器、48・・・・・入力ボート、51・・・・・CPU
l52・・・クロック発生器、53・・・・ROMl5
4・・・RNへ55・・・・・主幹制御器、57・・・
・・入力インタフェース回路、58・・・・・入力イン
タフェース、59,60,61・・・・・出力ボート、
62・・ ・カウ5ンタ、64・・・・・ワンショット
マルチ回路、65・・・・ゲートアンプ回路、69・・
・・・転流サイリスタ。
回路図、第2図は従来の起動制御方式としての起動抵抗
挿入方式の一実施例を示す回路図、第3図は従来の起動
制御方式としての低周波数起動方式の一実施例を示す回
路図、第4図は第3図の低周波数起動方式の動作を説明
するタイムチャート、第5図は本発明の一実施例を示す
回路図、第6図は本発明の詳細な説明するためのタイム
チャート、第7図は本発明の詳細な説明するためのカウ
ント数の増加と通流率との関係を示す図、第8図は本発
明による制御方式を説明するための図である。 46・・・・マルチプレクサ、47・・ ・A/D変換
器、48・・・・・入力ボート、51・・・・・CPU
l52・・・クロック発生器、53・・・・ROMl5
4・・・RNへ55・・・・・主幹制御器、57・・・
・・入力インタフェース回路、58・・・・・入力イン
タフェース、59,60,61・・・・・出力ボート、
62・・ ・カウ5ンタ、64・・・・・ワンショット
マルチ回路、65・・・・ゲートアンプ回路、69・・
・・・転流サイリスタ。
Claims (1)
- 1 直流電動機をチョッパにより制御する電気車におい
て、チョッパ制御装置をマイクロコンピュータを用いて
構成し、前記チョッパのチョッピング周波数のN倍の周
波数のクロック信号を発生するクロック信号発生器を設
け、前記クロック信号を前記マイクロコンピュータの割
込み信号として前記クロック信号をカウントし、カウン
ト数が設定値に達するとカウント数をクリアするととも
に、チョッパ制御プログラムをくり返し実行する電気車
のチョッピング制御方式において、起動時に前記チョッ
パの導通時間を最小導通時間に保つたまま前記設定値を
N+Kとして制御を開始し、モータ電流が限流値パター
ンよりも小さくなつたことを条件に前記設定値をΔkな
る一定量だけ減じてN+K−ΔKとして制御し、同様な
制御をくり返すことによつてモータ電流を限流値パター
ンに沿わせて制御し、前記設定値がNになると前記設定
値をNで一定に保つとともにチョッパ周波数一定で前記
チョッパ導通時間を変えることによりモータ電流を限流
値パターンで制御することを特徴とする電気車チョッパ
制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52086822A JPS6042682B2 (ja) | 1977-07-19 | 1977-07-19 | 電気車チヨツパ制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52086822A JPS6042682B2 (ja) | 1977-07-19 | 1977-07-19 | 電気車チヨツパ制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5422606A JPS5422606A (en) | 1979-02-20 |
| JPS6042682B2 true JPS6042682B2 (ja) | 1985-09-24 |
Family
ID=13897490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52086822A Expired JPS6042682B2 (ja) | 1977-07-19 | 1977-07-19 | 電気車チヨツパ制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6042682B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55125006A (en) * | 1979-03-16 | 1980-09-26 | Mitsubishi Electric Corp | Electric motor vehicle controlling device |
| JPS5768601A (en) * | 1980-10-15 | 1982-04-27 | Hitachi Ltd | Electric vehicle controller |
| JPS57106387A (en) * | 1980-12-22 | 1982-07-02 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Controller for speed of non-commutator motor for controlling pulse width |
| JPS57202803A (en) * | 1981-06-05 | 1982-12-11 | Hitachi Ltd | Controller for electric motor vehicle |
| JP6402534B2 (ja) * | 2014-08-20 | 2018-10-10 | セイコーエプソン株式会社 | モーター駆動制御システム及び電子機器 |
-
1977
- 1977-07-19 JP JP52086822A patent/JPS6042682B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5422606A (en) | 1979-02-20 |
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