JPS62100103A - 電気車制御方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、車両！５ｖ動用の複数台の誘導電動機（以
下、モータという）を同時に駆動する可変電圧可変周波
数インバータ（以下、イ＞Ｉ’、−夕という）の周波数
制御を行う電気車制御方法に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は従来の電気車制御方法が実施された、電気車の
主回路を一部回路図で示ｉ−たプロ・・ツク（Ａである
。図において、（１）は架線から高電圧を得るためのパ
ンタグラフ、く２）はパンタグラフ（１）に接続された
開開スイッチ、（３）は開閉スイ・〉・チ（２）に接続
されたフィルタリアクｌヘル、（・４）はフィルクリア
ク１〜ル（３）及びアース間に接続されたフィルタコン
゛デンサである。く５）はフイルタリコン・デンザ（・
１）の両端間に接続され、図示しない複数のサイリスタ
（５ａ〉で構成されたインバータである。

（６ａ）、（６ｂ）はインバータ（５）によりそれぞれ
並列に同時駆動されるモータであり、図示しないが任意
の台数接続されている。（７ａ）、（７ｂ）は各モータ
（６ａ）、（６ｂ）にそれぞれ接続された回転数検出器
、（８）はインバータ（５）とモータ（６ａ）、（６ｂ
）との間に挿入されたモータ電流検出用の変流器、（９
）は各回転数検出器（７ａ）、（７ｂ）からの回転数の
最大値又は最小値をモータ回転周波数「Ｈとして出力す
る検出器選択部である。り１０）はインバータ（５）の
駆動制御を行う制御部であり、主幹制御器あるいはブレ
ーキ演算装置（図示せず）からの指令により設定される
モータ電流パターンＩｐ、変流器（８）からのモータ電
流値ＩＭ及び検出器選択部（９）からのモータ回転周波
数ｆＭに基づいてインバータ周波数Ｎを出力するように
なっている。

第３図、は制御部（１０）の具体的構成を示すブロック
図である。図において、（１１）はモータ電流パターン
Ｉｐをすべり周波数パターンｒｐに変換するパターン変
換部、（１２）はモータ電流パターンＩｐとモータ電流
値ニーとの差（ｒｐ−ＩＭ）を演算する電流加算器、（
１３）は電流加算器（１２）の出力に基づいて周波数補
正値Δｆｓを生成する定電流制御系である。

（１４）は周波数補正値Δｆｓとすべり周波数パターン
ｒｐとの和をとり、すべり周波数ｆｓを生成するすべり
周波数加算器である。（１５）はモータ回転周波数ｆＭ
とすべり周波数ｆｓとから、カ行時はこれらを加算し、
回生ブレーキ時は差（ｆＭｆｓ）をとってインバータ周
波数ｆｉを生成するインバータ周波数加算器である。

次に、第２図及び第３図を参照しながら、従来方法につ
いて説明する。一般に、電気車におけるモータの発生ト
ルクＴＭは近似的に、 ＴＭ＝Ｋ（Ｖｉ／ｆｉ）２　（ｆｓ／Ｒ２）　　・−■
但し、■ｉ：ミニインバータ電圧 ｆｉ：インバータ周波数 ｆｓ：すべり周波数 Ｒ２：モータ２次抵抗 Ｋ　：比例定数 で表わせる。０式から明らかなように、インバータ（５
）の出力（Ｖｉ／ｆｉ）を一定値に制御することにより
、モータの発生トルクＴＭをすベリ周波数ｆｓに依存し
て変化させることができる。

又、モータ電流が一定となるようにすべり周波数ｆｓを
補正することにより、モータ２次抵抗Ｒ２の温度変化を
補正して０式中の（ｆｓ／Ｒ２）の変動を防止し、所定
のトルクを維持している。

一方、インバータ周波数ｆｉは、カ行時においては、 ｆｉ＝ｆＭ＋ｒｓ　　　　　　　・・・■により決定さ
れ、電気（回生）ブレーキ時は、ｆｉ＝ｒＭ−ｆｓ・・
・■ 但し、ｆＭ：モータ回転周波数 により決定されている。

そして、第２図のように複数台のモータ（６ａ）、（６
ｂ）をインバータ（５）に並列接続して駆動する場合に
は、モータ電流パターンｉｐの電流指令値のみをモータ
の台数骨の値として制御する方式が採用されている。

但し、モータ（６ａ）、（６ｂ）に接続されている車輪
の径の違いによってモータ回転周波数が各々異なるため
、全てのモータに回転数検出器（７ａ）、（７ｂ）を設
けると共に、検出器選択部（９）を介して、インバータ
（５）の制御に使用する回転数検出器を使い分けている
。即ち、カ行時（０式）のモータ回転周波数ｆＭとして
は、最小値となる回転数検出器を用い、電気（回生）ブ
レーキ時（０式）のモータ回転周波数ｆＭとしては最大
値となる回転数検出器を用いている。

一方、制御部（１０〉内のパターン変換部（１１）は、
モータ電流パターンＩｐに相当する、すべり周波数パタ
ーンｒｐを決定する。

又、定電流制御系（１３）は、変流器〈８）で検出され
たモータ電流ＩＭがモータ電流パターンｒｐと等しくな
るように、周波数補正値Δｆｓを決定する。

この周波数補正値Δｆｓはすべり周波数加算器（１４）
においてすべり周波数パターン「ｐに加算され、すべり
周波数ｆｓとして出力される。更に、すべり周波数「Ｓ
はインバータ周波数加算器（１５）において、電気車の
運転状態に応じた最大値又は最小値のモ−タ回転周波数
ｆＭに対１−１■、■式のように加減算され、インバー
タ周波数ｆｉとして出力される。

［発明が解決し、ようとする問題点］ 従来の電気車制御方法は以上のように、モータ電流パタ
ーン＋ｐに対応した、すべり周波数パターンを用いてイ
ンバータ周波数ｆｉを決定していたので、モータに接続
されている車輪の径が大きく異なる場合には、各モータ
間のｔベリ周波数の違いによりモータ発生トルクＴＭが
異なり、トルクが大きいモータに接続されている車輪は
頻繁に空転又は滑走するという問題点があった。

この発明は−り記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、車輪の空転及び滑走を防止し、走行安定性
の高い電気車制御方法を得ることな目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る電気車制御方法は２．複数台の誘導電動
機のすべり周波数又は電動弱電流を、車輪の最大粘着係
数に相当する所定値以下としたものである。

［作用コ この発明においては、車１倫の粘着係数を管理事”ると
共にその最大粘着係数に相当１．　ｌ：）所定値を出力
１７、すべり周波数を所−；１値に応じ／、皿内波数１
゛↓下に制限し、車輪の粘着係数（荷重状態）に応ｒ−
シて全てのモータのすべり周波数の上限を決宇する。

し実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について、説明する８第
１図はごの発明の詳細な説明する！’、）　’Ｊ）のブ
ロック図であり、（１１）＝−（１５）は前述の従来と
同様のものである、 り１６）は粘着リミッタであり、応待重信すＶｌ、及び
車輪径１ｌｌＤに基づいて車輪の粘着係数を管理すると
共に、この粘着係数に従−）で、ｆめ設定され六−最大
粘着係数に相当した、すべり周波数ｆ　ｓｍａｘを出力
するようになっている。（１７）は低位優先部で、！）
す、粘着リミッタ（１６）からのずべり周波数ｆ　ｓｍ
ａにど、すべり周波数加算器（１４）からの＋べり周波
数ｆ’ｓどを比較し、低位の方のすべり周波数ｆｓ又は
ｆ　ｓｍａｘをｆｓ’として出力するようになっている
。即ち、インバータ周波数加算器（１５）に供給される
ずべり周波数ｆｓ′は、最大粘着係数に相当した、すべ
り周波数ｆｓｍａｘでリミットされた値となっている。

次に、この発明の制御方法について説明する。

力行時には、モータ回転周波数ｆＭは各回転数検出器（
７ａ）、（７ｂ）で検出される信号の最小値であるから
、１つのモータについてのモータ回転周波数ｆＭｊは、
ｆＭｊ≧ｆＭとなる。従って、ぞのモータのずべり周波
数ｆｓｊは、■式よりｔ’５−４１．、　’とすれば、
「ｓｊ≦ｆｓ′となり、各モータのずべり周波数ｆ９ｊ
はインバータ（５）の周波数制御に用いられるすべり周
波数ｆｓ′よりも低く押さえられている。

又、電気（回生）ブレーキ時には、モータ回転周波数ｆ
Ｍは検出された信号の最大値であるから、１つのモータ
のモータ回転周波数ｆＭｊは「Ｍｊ≦ｆＭとなる。従っ
て、そのモータのずべり周波数ｆｓｊは、■式よりｆｓ
→ｆｓ’　とすればｆｓｊ≦ｆｓ’　となり、ブレーキ
時においても、各モータのすべり周波数ｆｓｊはずべり
周波数ｆｓ′より低く押さえられている。

ところで、車輪の空転及び滑走の頻度は、車輪の粘着１
系数の大小に大きく依’ｈ−Ｌ、、その粘着係数μは、 μｍＦ、／１００ＯＷ　　　　　　　・・・■但し、Ｗ
：車輪の粘着東址［１，１ Ｆ　：車輪のけん引力［ｋ８］ で表わされる。又、ｉｔ輪のけん引力Ｆ及び車輪の粘着
型、ｔＷは、 Ｆ　＝　’Ｔ”　ｔｓ・ｌ・２．／′阿Ｄ　　　　■Ｗ
　＝　ｆ（ＶＬ）　　　　　　　　　　・・■但し、Ｔ
６・モータトルク ＧＲ：歯車比 一〇：車輪径 Ｖｌ、：応待重信す で表わされる。０式に、■、０式を代入し、更に０式の
ＩｓをＩｓ′として代入して１２埋すると、ｆｓ′＝５
００−Ｒ，−ｆ（ＶＬ）−ＷＤ−μ／［Ｋ−（Ｖｉ／ｆ
ｉ）’−ＣＲ］−−に′・ｆ（ＶＬ）・圓Ｄ・ノド・−
（′Ｄどなる。但し、 ！（′　　＝５００　　・　Ｒ２／ｒＫ（Ｖｉ＃ｉ）　
　・　ＧＲ］　　　　　　−■であり、（Ｖｉ／ｆｉ）
を一定に制御すると、Ｋ′は定数となることが分かる。

粘着リミッタ（１６）は、■式に基づいて、最大粘着係
数に相当するすべり周波数ｆｓｍａｘを求め、低位優先
部（１７）に出力する。従って、車輪の粘着係数に応じ
たすべり周波数ｆｓｍａににより、最適のすべり周波数
ｆｓ’が制限されるので、インバータ周波数ｆｉが必要
以上に大きくなることはない。

尚、上記実施例では、粘着リミッタ（１６）により、す
べり周波数Ｉｓ’を制限する方式を用いたが、粘着リミ
ッタ（１６）によりモータ電流パターンＩｐを制限して
も同様の効果を奏する。その場合、粘着リミッタ（１６
）は、最大粘着係数に相当する電流値を出力し、低位優
先部（１７）は、モータ電流パターンＩｐの入力端子Ｐ
、と、パターン変換部（１１）の入力側の点Ｐ２との間
に挿入されることになる。

し発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、複数台のモータのすべ
り周波数を、車輪の最大粘着係数に相当する所定値以下
にしたので、各モータに接続された車輪の径が異なって
いても、発生トルクの太きなモータに接続された車輪が
頻繁に空転又は滑走するのを防止し、走行安定性の高い
電気車制御方法が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を説明するためのブロック
図、第２図は従来の電気車制御方法を説明するための主
回路を一部回路図で示したブロック図、第３図は第２図
の制御部の具体的構成を示すブロック図である。 （５）・・・可変電圧可変周波数インバータ（６ａ）、
（６ｂ）・・・モータ（誘導電動機）ｆｉ・・・インバ
ータ周波数 ｆＭ・・・モータ回転周波数　ト・・・モータ電流ｆｓ
’・・・制御に用いられるすべり周波数ｆｓｍａｘ・・
・車輪の最大粘着係数に相当するすべり周波数（所定価
） 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）可変電圧可変周波数インバータにより複数台の車
   両駆動用誘導電動機を制御する電気車制御方法において
   、前記複数台の誘導電動機のすベり周波数又は電動器電
   流を、車輪の最大粘着係数に相当する所定値以下にした
   ことを特徴とする電気車制御方法。
2. （２）所定値が車輪の最大粘着係数に相当するすべり周
   波数であり、可変電圧可変周波数インバータのインバー
   タ周波数が、誘導電動機の回転周波数の最大値又は最小
   値と、前記所定値以下の周波数との加減算により生成さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気
   車制御方法。
3. （３）所定値が車輪の最大粘着係数に相当する電流値で
   あり、可変電圧可変周波数インバータのインバータ周波
   数が、誘導電動機の回転周波数の最大値又は最小値と、
   前記所定値以下の電流値に応じたすべり周波数との加減
   算により生成されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の電気車制御方法。