JPS62196002A - チヨツパ制御方式 - Google Patents
チヨツパ制御方式Info
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
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- H02P7/29—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation
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- 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
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、車両等を駆動するチョッパ装置の制御方式に
係り、特に車輪の空転、滑走を防止するに好適な制御方
式に関する。
係り、特に車輪の空転、滑走を防止するに好適な制御方
式に関する。
従来、車両用チョッパ装置は、所望のケン引力を得るた
めの定電流制御を行っていたが、車輪の空転、滑走が発
生した場合、一方では電流を一定すなわちトルクを一定
にしようと働き、一方では、空転滑走を防ぐべく電流を
下げようとし、その両者の板ばさみから十分な空転滑走
防止策が得られておらず、粘着力限界での加減速度が得
られず、その状態に限界があった。
めの定電流制御を行っていたが、車輪の空転、滑走が発
生した場合、一方では電流を一定すなわちトルクを一定
にしようと働き、一方では、空転滑走を防ぐべく電流を
下げようとし、その両者の板ばさみから十分な空転滑走
防止策が得られておらず、粘着力限界での加減速度が得
られず、その状態に限界があった。
本発明は、分巻モータの場合、それが持っている分巻特
性、すなわち、速度変化に対する強度の依存性を生かす
電圧制御と、緩慢な電流制御を組み合せることによって
空転、滑走に即応するチョッパ装置を提供することにあ
る。
性、すなわち、速度変化に対する強度の依存性を生かす
電圧制御と、緩慢な電流制御を組み合せることによって
空転、滑走に即応するチョッパ装置を提供することにあ
る。
モータ、特に分巻モータを制御する場合、その電圧は界
磁一定の場合、速度に比例し、それは通常一定の加減速
度の場合、その変化は緩慢で積分制御が最も好適である
。しかしながら、ここには変動要因として架線電圧の変
動があり、その変動に即応してその影響を相殺する制御
がなされ、結果として１強い定電流性を持たせ、その定
電流性が空転滑走制御を行う上で大きな障害となってい
杵 た。そこで本発明は、まず架風電圧の変動に対して強靭
な電圧制御方式を提供し、架線電圧依存性を少なくした
後、その電圧制御部に緩慢な指令を与えることにより、
空転、滑走時の分巻特性を顕著にし、さらに、空転、滑
走速度差によってその電圧を調節することにより、高い
再粘着性を得るものである。
磁一定の場合、速度に比例し、それは通常一定の加減速
度の場合、その変化は緩慢で積分制御が最も好適である
。しかしながら、ここには変動要因として架線電圧の変
動があり、その変動に即応してその影響を相殺する制御
がなされ、結果として１強い定電流性を持たせ、その定
電流性が空転滑走制御を行う上で大きな障害となってい
杵 た。そこで本発明は、まず架風電圧の変動に対して強靭
な電圧制御方式を提供し、架線電圧依存性を少なくした
後、その電圧制御部に緩慢な指令を与えることにより、
空転、滑走時の分巻特性を顕著にし、さらに、空転、滑
走速度差によってその電圧を調節することにより、高い
再粘着性を得るものである。
この前者の電圧制御においては、もち論、フィードバッ
ク制御による方法も実現対象としているが、さらに有効
な手段として、次の方法による。
ク制御による方法も実現対象としているが、さらに有効
な手段として、次の方法による。
普通チョッパスイッチの通流率は、直接電流帰還制御の
結果が与えられるが、その方式では、電源電圧に比例し
てその出力電圧が変化する。それを防止するには、その
通流率を決定する際、所望の電圧を電源電圧で除するこ
とによって所望の通流率を得ることが出来る。このよう
にすることによって結果として電源電圧に依存しないス
イッチ通流率制御が実現出来る。一方、制御されるモー
タは速度及び加減速度の変化が緩慢であり、電圧制御の
入力指令はそれに十分な変化率しか要求されず、また、
そうすることによって空転、滑走に対して、敏感に電流
が変化すること（分巻特性）によって自動的にそれ以上
の空転、滑走を抑制する効果がある。さらに積極的に空
転、滑走を検知し、それを止める、すなわち再粘着させ
る制御も容易となる。
結果が与えられるが、その方式では、電源電圧に比例し
てその出力電圧が変化する。それを防止するには、その
通流率を決定する際、所望の電圧を電源電圧で除するこ
とによって所望の通流率を得ることが出来る。このよう
にすることによって結果として電源電圧に依存しないス
イッチ通流率制御が実現出来る。一方、制御されるモー
タは速度及び加減速度の変化が緩慢であり、電圧制御の
入力指令はそれに十分な変化率しか要求されず、また、
そうすることによって空転、滑走に対して、敏感に電流
が変化すること（分巻特性）によって自動的にそれ以上
の空転、滑走を抑制する効果がある。さらに積極的に空
転、滑走を検知し、それを止める、すなわち再粘着させ
る制御も容易となる。
以下、本発明の詳細な説明する。第１図は、チョッパお
よびモータを含んだ駆動系全体を示したもので、１はチ
ョッパスイッチ、２はフライホイールダイオード、３は
モータ電機子、４は界磁巻線、５はゲート制御部、６は
モータ速度検出器、７は列車速度検出器で、空転滑走が
同時に発生しない場合は、他のモータ速度でも良い。
よびモータを含んだ駆動系全体を示したもので、１はチ
ョッパスイッチ、２はフライホイールダイオード、３は
モータ電機子、４は界磁巻線、５はゲート制御部、６は
モータ速度検出器、７は列車速度検出器で、空転滑走が
同時に発生しない場合は、他のモータ速度でも良い。
ここで、ゲート制御部５は、モータ電流の平均値工、を
検出し、それが指令値ＩＰとなるように帰還制御を行う
が、さらに、モータ速度Ｎ１、列車速度ＮＴ、電源電圧
ｖしを検出して、安定な制御を実現するものである。
検出し、それが指令値ＩＰとなるように帰還制御を行う
が、さらに、モータ速度Ｎ１、列車速度ＮＴ、電源電圧
ｖしを検出して、安定な制御を実現するものである。
第２図は、チョッパの原理を示したもので、チョッピン
グ周期をＴとしたとき、その通流率θによってＴ・θの
時間通率し、結果として、電源電圧Ｖｃ、に対してθ・
Ｖｔ、の出力電圧ｖ１を得るものである。また第３図は
、モータ電流１．の電圧Ｖ。
グ周期をＴとしたとき、その通流率θによってＴ・θの
時間通率し、結果として、電源電圧Ｖｃ、に対してθ・
Ｖｔ、の出力電圧ｖ１を得るものである。また第３図は
、モータ電流１．の電圧Ｖ。
速度Ｎ１に対する依存性を示したもので、速度、電圧の
変化に対して強い依存性を持っている（分差特性）、こ
のような分巻モータの場合、モータに加える電圧を一定
にすれば、モータの定速性が得られるため、空転滑走に
対してそれを抑制する働きがある。したがってモータに
加える電圧をモータの加速度に見合った程度の変化率に
しておけば、極めてスムーズな制御が実現出来る。
変化に対して強い依存性を持っている（分差特性）、こ
のような分巻モータの場合、モータに加える電圧を一定
にすれば、モータの定速性が得られるため、空転滑走に
対してそれを抑制する働きがある。したがってモータに
加える電圧をモータの加速度に見合った程度の変化率に
しておけば、極めてスムーズな制御が実現出来る。
第４図は従来一般的な制御の方法を伝達関数をもとにし
たブロック図で示したもので、一般には、指令値電流パ
ターンＩｐとモータ電流の差をもとに微分、積分、比例
制御を行い、チョッパ通流率θを決定する。この方法に
よればモータに加わる電圧Ｖ、はＶ、＝θＶｔ、となり
、電源電圧ｖしに依存する。そのために、帰還制御ゲイ
ンＧを大きく、かつ微分制御なども入れることによって
制御の応答を高め、電圧変動に対して電流変動が小さく
なるように系の伝達関数を決定している。ところがこの
ような方法では、第５図に示すように空転が発生した場
合、それでも電流を一定に保とうとするために、電流が
あまり減少せず、結果としてモータは大空転を発生して
しまう。
たブロック図で示したもので、一般には、指令値電流パ
ターンＩｐとモータ電流の差をもとに微分、積分、比例
制御を行い、チョッパ通流率θを決定する。この方法に
よればモータに加わる電圧Ｖ、はＶ、＝θＶｔ、となり
、電源電圧ｖしに依存する。そのために、帰還制御ゲイ
ンＧを大きく、かつ微分制御なども入れることによって
制御の応答を高め、電圧変動に対して電流変動が小さく
なるように系の伝達関数を決定している。ところがこの
ような方法では、第５図に示すように空転が発生した場
合、それでも電流を一定に保とうとするために、電流が
あまり減少せず、結果としてモータは大空転を発生して
しまう。
そのために、第６図は、電源電圧ＶＬの影響を無くすた
めに、通流率θを決定する際、所望の電圧Ｖｃ を帰還
制御で決定し、そのＶｃを電源電圧ＶＬで除することに
よって求めるものである。第６図の５３はそのための除
算部で、第８図のようにして実現することが出来る。第
８図において、５３１はカウンタ、５３２は電圧周波数
のパルスを発生する。一方カウンタ５３１にはチョッピ
ング周期の最初に所望のモータ電圧に対する指令電圧Ｖ
ｃに比例した数値をプリセットし、５３２の出力パルス
でカウントダウンし、その値が０になるまでチョッパス
イッチを○ＮＬ、Ｏとなった時点でオフとするもので、
その間の時間が通流時間で周期Ｔで除したものが通流率
Ｏとなる。この場合、電源電圧ｖしの変動に対して、θ
は変化し、結果としてその積ｖし・θは一定となる。す
なわち、指令電圧Ｖｃに対して、第８図の回路によって
θを決定することにより、モータ電圧Ｖ、は■、＝Ｖｃ
となる。ただし、このような理想的な電圧制御を行う
と、電源側から見た全体の負荷インピーダンスに負性抵
抗性が現われ電源フィルタと共振し発振するため、カ行
すなわち加速制御の場合は、５３２の電圧周波数変換器
あるいは電圧検出器に若干の遅れ要素を持たせる必要が
あり、それは単純に一次遅れ関数で良い。
めに、通流率θを決定する際、所望の電圧Ｖｃ を帰還
制御で決定し、そのＶｃを電源電圧ＶＬで除することに
よって求めるものである。第６図の５３はそのための除
算部で、第８図のようにして実現することが出来る。第
８図において、５３１はカウンタ、５３２は電圧周波数
のパルスを発生する。一方カウンタ５３１にはチョッピ
ング周期の最初に所望のモータ電圧に対する指令電圧Ｖ
ｃに比例した数値をプリセットし、５３２の出力パルス
でカウントダウンし、その値が０になるまでチョッパス
イッチを○ＮＬ、Ｏとなった時点でオフとするもので、
その間の時間が通流時間で周期Ｔで除したものが通流率
Ｏとなる。この場合、電源電圧ｖしの変動に対して、θ
は変化し、結果としてその積ｖし・θは一定となる。す
なわち、指令電圧Ｖｃに対して、第８図の回路によって
θを決定することにより、モータ電圧Ｖ、は■、＝Ｖｃ
となる。ただし、このような理想的な電圧制御を行う
と、電源側から見た全体の負荷インピーダンスに負性抵
抗性が現われ電源フィルタと共振し発振するため、カ行
すなわち加速制御の場合は、５３２の電圧周波数変換器
あるいは電圧検出器に若干の遅れ要素を持たせる必要が
あり、それは単純に一次遅れ関数で良い。
なお、この電圧制御は第８図の回路に限ることなく等価
な動作をするもの、あるいは電圧帰還形のフィードバッ
ク制御によっても実現することは出来る。
な動作をするもの、あるいは電圧帰還形のフィードバッ
ク制御によっても実現することは出来る。
以上の構成において、電圧制御部５３に与える電圧指令
Ｖｃは、電源電圧変動に対する応答性が不要となった分
だけ、緩慢な特性で良い。これは第７図のブロック図で
与えられる。
Ｖｃは、電源電圧変動に対する応答性が不要となった分
だけ、緩慢な特性で良い。これは第７図のブロック図で
与えられる。
第７図は、ゲート制御部５の一実施例を示したもので、
５１は偏差演算、５２１はその出力のリミッタ、５２３
は積分演算、５２６は空転滑走速度検出、５２４はその
制御伝達関数、５２２は、その帰還演算の機能を示す。
５１は偏差演算、５２１はその出力のリミッタ、５２３
は積分演算、５２６は空転滑走速度検出、５２４はその
制御伝達関数、５２２は、その帰還演算の機能を示す。
ここで５２３の積分演算は、モータ電圧ｖｌＩの変化は
モータ速度の変化が緩慢であることから、指令電流工、
とモータ電流１１の偏差の積分で良く、かつ、モータの
加速度も上限値が最大加速度で規定されているので、積
分要素５２３に入れる前に５３３の変化率が最大加速度
に見合った値に制限するリミッタ５２１によって、必要
以上のＶｃ変化を制限するものである。さらに、空転の
検出を行い、その空転量に応じて指令電圧を制御するこ
とによって、空転に対する再粘着制御を実現することが
出来る。
モータ速度の変化が緩慢であることから、指令電流工、
とモータ電流１１の偏差の積分で良く、かつ、モータの
加速度も上限値が最大加速度で規定されているので、積
分要素５２３に入れる前に５３３の変化率が最大加速度
に見合った値に制限するリミッタ５２１によって、必要
以上のＶｃ変化を制限するものである。さらに、空転の
検出を行い、その空転量に応じて指令電圧を制御するこ
とによって、空転に対する再粘着制御を実現することが
出来る。
以上はカ行すなわち加速のみについて述べたが回生すな
わち、減速の場合も主回路であるチョッパスイッチとモ
ータの関係が変る程度で、カ行の場合と大差はなく、同
様に制御可能である。
わち、減速の場合も主回路であるチョッパスイッチとモ
ータの関係が変る程度で、カ行の場合と大差はなく、同
様に制御可能である。
なお、本実施例においては、モータがすでに高速に回転
している状態から、カ行する場合には、積分動作によっ
て、チョッパ電圧がモータ電圧以上になって電流が流れ
出すまでに長い時間を必要とするが、この問題は、カ行
開始時点において、すでにモータが発生している電圧を
初期値として積分するか、あるいは、電流がある値以上
となるまではリミッタ５２１の作用を停止させる等の処
理を行えば良い。
している状態から、カ行する場合には、積分動作によっ
て、チョッパ電圧がモータ電圧以上になって電流が流れ
出すまでに長い時間を必要とするが、この問題は、カ行
開始時点において、すでにモータが発生している電圧を
初期値として積分するか、あるいは、電流がある値以上
となるまではリミッタ５２１の作用を停止させる等の処
理を行えば良い。
本発明によれば、電源電圧の変動に対して安定な制御が
実現出来るとともに、車輪の空転滑走に対しても大きな
空転、滑走を発生させずかつ、早期に再粘着させること
が出来、粘着限界に近い加速特性を実現することが出来
、結果として車両性能を向上し、輸送力の向上、省エネ
ルギ効果を高めることが出来る。
実現出来るとともに、車輪の空転滑走に対しても大きな
空転、滑走を発生させずかつ、早期に再粘着させること
が出来、粘着限界に近い加速特性を実現することが出来
、結果として車両性能を向上し、輸送力の向上、省エネ
ルギ効果を高めることが出来る。
第１図は本発明によるチョッパ駆動系の全体構成図、第
２図はチョッパの動作原理図、第３図は分巻モータの特
性図、第４図は従来の制御プロツり図、第５図はその特
性図、第６図は本発明の制御対象を含む制御ブロック図
、第７図は本発明の制御ブロックの詳細図、第８図は本
発明の１部の回路構成図、第９図はその動作特性を示す
図である。１・・・チョッパスイッチ、２・・・フライ
ホイールダイオード、３・・・モータ電機子、４・・・
界磁巻線、５・・・ゲート制御部、６・・・モータ速度
検出器、７・・・列車速度検出器、５３・・・電圧制御
部、５２・・・電流制御部、５５・・・モータ電機子伝
達関数、５６・・・車両伝達関数、５２１・・・誤差リ
ミッタ、５２４・・・空代理人 弁理士 小川勝馬’く
し２ 第 １ 図 ％ ２ 口 を 第 ３ 図 第 ４ 図 垢 ５１２１ 冨 Ｋ 図 ’４ ７ 図
２図はチョッパの動作原理図、第３図は分巻モータの特
性図、第４図は従来の制御プロツり図、第５図はその特
性図、第６図は本発明の制御対象を含む制御ブロック図
、第７図は本発明の制御ブロックの詳細図、第８図は本
発明の１部の回路構成図、第９図はその動作特性を示す
図である。１・・・チョッパスイッチ、２・・・フライ
ホイールダイオード、３・・・モータ電機子、４・・・
界磁巻線、５・・・ゲート制御部、６・・・モータ速度
検出器、７・・・列車速度検出器、５３・・・電圧制御
部、５２・・・電流制御部、５５・・・モータ電機子伝
達関数、５６・・・車両伝達関数、５２１・・・誤差リ
ミッタ、５２４・・・空代理人 弁理士 小川勝馬’く
し２ 第 １ 図 ％ ２ 口 を 第 ３ 図 第 ４ 図 垢 ５１２１ 冨 Ｋ 図 ’４ ７ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、車両用モータ等を駆動するチョッパ装置において、
モータに供給するチョッパスイッチ出力電圧の平均値を
指示する第１の手段と、該第１の手段により与えられる
所望出力電圧に比例した電圧指令値によつて、前記出力
電圧平均値が該電圧指令値に比例するように制御する第
２の手段を具備し、第１の手段により所望のモータ電流
を指令する電流値と、モータ電流の偏差に応じて前記電
圧指令値を算出し、該電圧指令値によつてモータに加え
る出力電圧を第２の手段により制御し、所望のモータ電
流となるように制御することを特徴とするチョッパ制御
方式。 ２、前記第１の手段は、電源電圧の変動に対してチョッ
パスイッチの通流率として、電圧指令値を電源電圧検出
値で除した値を出力することを特徴とする第１項のチョ
ッパ制御方式。 ３、前記第１の手段の出力である電圧指令値が電流指令
値とモータ電流値の偏差の積分値の項を含みかつ、該偏
差を積分する際に、該偏差の所定の上限値により制限さ
れた値を積分することを特徴とする第１項のチョッパ制
御方式。 ４、前記第２の手段は、モータ速度および、列車速度の
速度差すなわち空転滑走速度を算出し、該速度差の関数
を前記上限値制限後の電流偏差より減じたものを積分す
ることおよび、第１の手段の出力を減ずることの少なく
とも一方の演算をおこなうことを特徴とする第１項のチ
ョッパ制御方式。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61035140A JPS62196002A (ja) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | チヨツパ制御方式 |
| US07/015,749 US4752723A (en) | 1986-02-21 | 1987-02-17 | Chopper control system |
| DE19873705329 DE3705329A1 (de) | 1986-02-21 | 1987-02-19 | Zerhackersteuervorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61035140A JPS62196002A (ja) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | チヨツパ制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62196002A true JPS62196002A (ja) | 1987-08-29 |
Family
ID=12433605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61035140A Pending JPS62196002A (ja) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | チヨツパ制御方式 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4752723A (ja) |
| JP (1) | JPS62196002A (ja) |
| DE (1) | DE3705329A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023141057A (ja) * | 2022-03-23 | 2023-10-05 | 株式会社 日立パワーデバイス | モータ制御方法、モータ制御回路、モータ制御回路及びインバータを備えたモータ制御装置 |
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-
1987
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- 1987-02-19 DE DE19873705329 patent/DE3705329A1/de active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023141057A (ja) * | 2022-03-23 | 2023-10-05 | 株式会社 日立パワーデバイス | モータ制御方法、モータ制御回路、モータ制御回路及びインバータを備えたモータ制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4752723A (en) | 1988-06-21 |
| DE3705329C2 (ja) | 1990-04-19 |
| DE3705329A1 (de) | 1987-08-27 |
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