JPS6338960B2 - - Google Patents
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- JPS6338960B2 JPS6338960B2 JP55136382A JP13638280A JPS6338960B2 JP S6338960 B2 JPS6338960 B2 JP S6338960B2 JP 55136382 A JP55136382 A JP 55136382A JP 13638280 A JP13638280 A JP 13638280A JP S6338960 B2 JPS6338960 B2 JP S6338960B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- poles
- induction motor
- speed
- vehicle
- current
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
- H02P25/18—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring with arrangements for switching the windings, e.g. with mechanical switches or relays
- H02P25/20—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring with arrangements for switching the windings, e.g. with mechanical switches or relays for pole-changing
-
- 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
- B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
- B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using AC induction motors
- B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using AC induction motors fed from DC supply lines
- B60L9/22—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using AC induction motors fed from DC supply lines polyphase motors
-
- 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
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/26—Rail vehicles
-
- 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
- B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
- B60L2220/10—Electrical machine types
- B60L2220/12—Induction machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、極数の切換可能な誘導電動機の極
数を、車両の速度と誘導電動機に印加される電圧
及び誘導電動機の電流から適正な状態で運転可能
な極数に切換えるようにした誘導電動機を用いた
動力車両制御装置に関する。
数を、車両の速度と誘導電動機に印加される電圧
及び誘導電動機の電流から適正な状態で運転可能
な極数に切換えるようにした誘導電動機を用いた
動力車両制御装置に関する。
誘導電動機を車両の駆動用電動機（以下モータ
という。）として使用する場合、モータの使用状
態は、車両の運転状態によつて著しく変動するた
め、回転数や出力の制御によつて色々な方法が講
じられている。一般的にはモータの出力を制御す
るために、そのモータの現回転数、即ち車両の速
度を検出し、この検出値に基いて、そのモータが
その回転数附近で現在必要とされる出力を出すに
最も適切なすべり率となる周波数を電源装置から
給電する方式が広く採られている。しかし、この
ような方式によつて全速度域を運転した場合に
は、特定の速度範囲では、たとえすべり率を適切
に制御してもモータの効率が低下したり、低回転
域においては、トルク変動が生じたり又、更に制
御すべき速度域が広大となつた場合には、電源装
置における周波数制御の範囲が拡大することにな
つて装置が複雑になつたり、電源装置自体の効率
が低下するなどの問題が発生する欠点があつた。
という。）として使用する場合、モータの使用状
態は、車両の運転状態によつて著しく変動するた
め、回転数や出力の制御によつて色々な方法が講
じられている。一般的にはモータの出力を制御す
るために、そのモータの現回転数、即ち車両の速
度を検出し、この検出値に基いて、そのモータが
その回転数附近で現在必要とされる出力を出すに
最も適切なすべり率となる周波数を電源装置から
給電する方式が広く採られている。しかし、この
ような方式によつて全速度域を運転した場合に
は、特定の速度範囲では、たとえすべり率を適切
に制御してもモータの効率が低下したり、低回転
域においては、トルク変動が生じたり又、更に制
御すべき速度域が広大となつた場合には、電源装
置における周波数制御の範囲が拡大することにな
つて装置が複雑になつたり、電源装置自体の効率
が低下するなどの問題が発生する欠点があつた。
上記のような欠点を解消するため、一般の車両
ではモータの特性に応じて、速度が低い範囲に於
いては、周波数の制御を行うことをせず、周波数
を一定とし電圧の変化によつてモータの出力を制
御することが広く行われている。しかし、このよ
うな方法によれば、トルク変動の防止や、電源装
置の技術的な問題は除去されたとしても、モータ
効率の面から不都合な面があるだけでなく、公知
の手段による回生ブレーキを使用するに際して
も、この速度域での使用は困難な場合があつた。
もちろん、かような速度域に於いて車両が走行す
る割合の低い場合、例えば特別急行列車であつて
停車駅が特に少なく連続高速運転されるものなど
については、さほど問題がないが、一般の車両は
広い速度域で運転される場合が多く、かつ、起
動・停止が頻繁であるため、関連業界に於いては
これらの問題の改善が望まれていた。
ではモータの特性に応じて、速度が低い範囲に於
いては、周波数の制御を行うことをせず、周波数
を一定とし電圧の変化によつてモータの出力を制
御することが広く行われている。しかし、このよ
うな方法によれば、トルク変動の防止や、電源装
置の技術的な問題は除去されたとしても、モータ
効率の面から不都合な面があるだけでなく、公知
の手段による回生ブレーキを使用するに際して
も、この速度域での使用は困難な場合があつた。
もちろん、かような速度域に於いて車両が走行す
る割合の低い場合、例えば特別急行列車であつて
停車駅が特に少なく連続高速運転されるものなど
については、さほど問題がないが、一般の車両は
広い速度域で運転される場合が多く、かつ、起
動・停止が頻繁であるため、関連業界に於いては
これらの問題の改善が望まれていた。
誘導電動機に於いては、予め内部の極数を変換
する方法を備え、これによつて同一周波数電源に
於いても、電動機の定速回転数を変換することが
出来ることは広く知られているが、本発明の特徴
は、この方法を利用して同一の車両についてモー
タの極数を車両の走行する速度域によつて周波数
の制御方法等を参酌し、電源及びモータに最も適
した極数に切換えるようにした誘導電動機を用い
た動力車両制御装置を提供する。
する方法を備え、これによつて同一周波数電源に
於いても、電動機の定速回転数を変換することが
出来ることは広く知られているが、本発明の特徴
は、この方法を利用して同一の車両についてモー
タの極数を車両の走行する速度域によつて周波数
の制御方法等を参酌し、電源及びモータに最も適
した極数に切換えるようにした誘導電動機を用い
た動力車両制御装置を提供する。
以下、図に基づいて説明する。第１図におい
て、１は各車両への給電を行う給電線、２は集電
を行う集電装置、３は誘導電動機を駆動するため
の可変電圧可変周波数式インバータ（以下
VVVFという）の主回路部、４は極数の切換可
能な誘導電動機（以下IMという）、５は誘導電動
機４及び車両の状態を基にVVVF３及びIM４を
制御するVVVFα演算制御部、６はIM４の制御
電圧を測定する変成器（以下PT）、７はIM４の
制御電流を計測する変流器（以下CT）、８はIM
４の回転数及び車両速度を検出する速度発電機
（以下TG）、９はIM４に交流電源を印加する事に
より固定子から発生する回転磁界の極数を切換え
るために固定子巻線の接続替えを行う極数切換回
路、１０はIM４への給電線（この例では３相を
示す）、１１はPT６、CT７及びTG８の入力信
号の状態に応じ、あらかじめ決められたプログラ
ムに従つて、演算処理を行う中央演算処理装置
（以下CPUという）、１２はあらかじめ決められ
たプログラムを内蔵し、演算時等必要に応じ一時
的に書き込んだり出来るメモリ回路、１３は演算
及び制御を行うに当り、必要な計時制御及び基準
クロツクを発生するタイマ回路、１４，１５，１
６は各検出器、６，７，８で検出された電流、電
圧及び回転数をCPU１１がデジタル的に処理で
きるように変換する電流、電圧及び回転数検出回
路、１７は極数切換回路９への極数切換指令を出
力する極数切換制御指令出力回路、１８，１９，
２０はVVVF３へ夫々指令を出すパターン周波
数、パターン電流及びパターン電圧発生回路で、
CPU１１が演算処理したデジタル量をアナログ
量に変換する変換機能を備えている。パターン周
波数発生回路１８で発生されるパターン周波数
は、PT６，CT７及びTG８で得られる電圧、電
流及び回転数から、最適な効率が得られるように
IM４のすべり率が演算されることにより決めら
れる。又、ある速度域になり、IM４の効率を低
下した事を持つてIM４の極数の切換が行われる。
次に、第２図及び第３図によつてIM４の極数切
換について説明を行う。第２図は、３相で１次巻
線の接続を変更して、回転磁界の極数を４極と２
極に変換する例を示したもので、第２図ａは、各
巻線に電流を直列に通電して４極に、第２図ｂは
電流を並列に流すことにより２極に切換えたもの
である。
て、１は各車両への給電を行う給電線、２は集電
を行う集電装置、３は誘導電動機を駆動するため
の可変電圧可変周波数式インバータ（以下
VVVFという）の主回路部、４は極数の切換可
能な誘導電動機（以下IMという）、５は誘導電動
機４及び車両の状態を基にVVVF３及びIM４を
制御するVVVFα演算制御部、６はIM４の制御
電圧を測定する変成器（以下PT）、７はIM４の
制御電流を計測する変流器（以下CT）、８はIM
４の回転数及び車両速度を検出する速度発電機
（以下TG）、９はIM４に交流電源を印加する事に
より固定子から発生する回転磁界の極数を切換え
るために固定子巻線の接続替えを行う極数切換回
路、１０はIM４への給電線（この例では３相を
示す）、１１はPT６、CT７及びTG８の入力信
号の状態に応じ、あらかじめ決められたプログラ
ムに従つて、演算処理を行う中央演算処理装置
（以下CPUという）、１２はあらかじめ決められ
たプログラムを内蔵し、演算時等必要に応じ一時
的に書き込んだり出来るメモリ回路、１３は演算
及び制御を行うに当り、必要な計時制御及び基準
クロツクを発生するタイマ回路、１４，１５，１
６は各検出器、６，７，８で検出された電流、電
圧及び回転数をCPU１１がデジタル的に処理で
きるように変換する電流、電圧及び回転数検出回
路、１７は極数切換回路９への極数切換指令を出
力する極数切換制御指令出力回路、１８，１９，
２０はVVVF３へ夫々指令を出すパターン周波
数、パターン電流及びパターン電圧発生回路で、
CPU１１が演算処理したデジタル量をアナログ
量に変換する変換機能を備えている。パターン周
波数発生回路１８で発生されるパターン周波数
は、PT６，CT７及びTG８で得られる電圧、電
流及び回転数から、最適な効率が得られるように
IM４のすべり率が演算されることにより決めら
れる。又、ある速度域になり、IM４の効率を低
下した事を持つてIM４の極数の切換が行われる。
次に、第２図及び第３図によつてIM４の極数切
換について説明を行う。第２図は、３相で１次巻
線の接続を変更して、回転磁界の極数を４極と２
極に変換する例を示したもので、第２図ａは、各
巻線に電流を直列に通電して４極に、第２図ｂは
電流を並列に流すことにより２極に切換えたもの
である。
第３図は第２図中の１相分の巻線を、極数切換
のための切換回路の一例を示したもので、ixは一
相分の電源、ｘ１〜ｘ４は固定子の巻線、Ｓは直
列回路を構成するスイツチ、Ｐ，Ｇは並列回路を
構成するスイツチで、直列時はスイツチＳを“オ
ン”、スイツチＰ，Ｇを“オフ”、又並列時は直列
時の逆となるように接続される。
のための切換回路の一例を示したもので、ixは一
相分の電源、ｘ１〜ｘ４は固定子の巻線、Ｓは直
列回路を構成するスイツチ、Ｐ，Ｇは並列回路を
構成するスイツチで、直列時はスイツチＳを“オ
ン”、スイツチＰ，Ｇを“オフ”、又並列時は直列
時の逆となるように接続される。
第４図は、極数切換制御時の特性を説明する特
性図で、横軸に時間（ｔ）、縦軸に車両速度
（Ｎ）、及びインパータ周波数（ｆ）を示してい
る。
性図で、横軸に時間（ｔ）、縦軸に車両速度
（Ｎ）、及びインパータ周波数（ｆ）を示してい
る。
Ｘ点が極数切換点であり、このＸ点は、インバ
ータの能力、IMの効率等から決められる。極数
を例えば４極から２極に変換すると回転数が２倍
となるため、第４図のように周波数を下げる必要
があると共に、トルクも低下するため、これらを
補償しスムースな切換を行うように第１図に示す
PT６，CT７，及びTG８の入力信号状態にもと
づいて演算され、その結果パターン周波数、パタ
ーン電流が出力される。尚第３図で極数の切換に
ついては、開放渡りで説明したが、一担電流がし
や断されるためトルク変化が大きく、乗り心地上
も好ましくない。
ータの能力、IMの効率等から決められる。極数
を例えば４極から２極に変換すると回転数が２倍
となるため、第４図のように周波数を下げる必要
があると共に、トルクも低下するため、これらを
補償しスムースな切換を行うように第１図に示す
PT６，CT７，及びTG８の入力信号状態にもと
づいて演算され、その結果パターン周波数、パタ
ーン電流が出力される。尚第３図で極数の切換に
ついては、開放渡りで説明したが、一担電流がし
や断されるためトルク変化が大きく、乗り心地上
も好ましくない。
第５図に一相分を例にとり、橋絡渡り方式を示
す。この橋絡渡り方式のシーケンスは第６図の通
りで、各スイツチは電流をしや断する事がなく、
スイツチのメンテナンス上も好ましく完全開放で
ないため乗り心地も改善される。
す。この橋絡渡り方式のシーケンスは第６図の通
りで、各スイツチは電流をしや断する事がなく、
スイツチのメンテナンス上も好ましく完全開放で
ないため乗り心地も改善される。
以上、極数変換方式として、巻線の直並列切換
方式について述べたが、各極数ごとに別巻線を持
つ方式でも効果は同じである。
方式について述べたが、各極数ごとに別巻線を持
つ方式でも効果は同じである。
又、走行中ある速度域以上に達し、効率が低下
した事を持つて切換を行う事について述べたが、
国鉄所有のDE10形デイーゼル機関車のように、
操車場の入換用に低速高トルク車として使用する
時と、営業線上で高速で運転する場合、各々高効
率になる域で使用するようその時の用途に応じ、
走行前の停車時もしくは走行中のダ行時に極数を
変換しても上記実施例と同様の効果を期待でき
る。
した事を持つて切換を行う事について述べたが、
国鉄所有のDE10形デイーゼル機関車のように、
操車場の入換用に低速高トルク車として使用する
時と、営業線上で高速で運転する場合、各々高効
率になる域で使用するようその時の用途に応じ、
走行前の停車時もしくは走行中のダ行時に極数を
変換しても上記実施例と同様の効果を期待でき
る。
さらに上記実施例では、IMの極数変換と、イ
ンバータ周波数制御の組合せにより急激なトルク
変化を軽減する事について述べたが、インバータ
周波数は一定にし、極数変換のみ行う方式でも上
記実施例と同様の効果を期待できる。
ンバータ周波数制御の組合せにより急激なトルク
変化を軽減する事について述べたが、インバータ
周波数は一定にし、極数変換のみ行う方式でも上
記実施例と同様の効果を期待できる。
尚、VVVF式インバータに限らず、可変周波
数式インバータ（VF式）でも良い。又、実施例
は架線給電方式について述べたが、デイーゼル発
電機やバツテリ等を電源とする内燃車でも良く、
給電方式は、直流に限らず交流時にはサイクロコ
ンバータについても適用が可能である。
数式インバータ（VF式）でも良い。又、実施例
は架線給電方式について述べたが、デイーゼル発
電機やバツテリ等を電源とする内燃車でも良く、
給電方式は、直流に限らず交流時にはサイクロコ
ンバータについても適用が可能である。
この発明によれば、極数の切換可能な駆動用誘
導電動機の極数を車両の速度と誘導電動機に印加
される電圧及び誘導電動機の電流から適正な状態
で運転可能な極数に切換えるように構成すること
によつて、駆動用誘導電動機の効率を向上する。
導電動機の極数を車両の速度と誘導電動機に印加
される電圧及び誘導電動機の電流から適正な状態
で運転可能な極数に切換えるように構成すること
によつて、駆動用誘導電動機の効率を向上する。
第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成
図、第２図ａ，ｂは極数の切換を説明する回路
図、第３図は界磁巻線の切換回路図、第４図は極
数切換時の特性を示す曲線図、第５図は極数切換
の説明図、第６図は第５図の動作順序図である。
図において、４は誘導電動機、６，１４は電圧検
出器、７，１５は電流検出器、１２は極数記憶装
置、８，１６は速度検出器、９は極数切換器、１
７は極数指令器である。なお各図中同一符号は同
一又は相当部分を示す。
図、第２図ａ，ｂは極数の切換を説明する回路
図、第３図は界磁巻線の切換回路図、第４図は極
数切換時の特性を示す曲線図、第５図は極数切換
の説明図、第６図は第５図の動作順序図である。
図において、４は誘導電動機、６，１４は電圧検
出器、７，１５は電流検出器、１２は極数記憶装
置、８，１６は速度検出器、９は極数切換器、１
７は極数指令器である。なお各図中同一符号は同
一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 極数切換の可能な車両駆動用の誘導電動機に
印加される電圧を検出する電圧検出器と、上記誘
導電動機に供給される電流を検出する電流検出器
と、上記車両の速度を検出する速度検出器と、車
両の速度と上記誘導電動機の電圧及び電流に対応
する適正状態で運転可能な上記誘導電動機の極数
を記憶した極数記憶装置と、上記電圧検出器と電
流検出器及び速度検出器の検出値をそれぞれ入力
し、これらの検出値に対応する適正状態で運転可
能な上記誘導電動機の極数を上記極数記憶装置に
記憶したデータに基づいて算出する演算処理装置
と、この演算処理装置の出力に基づいて上記誘導
電動機の極数切換を指令する極数指令器と、この
極数指令器の指令に基づいて上記誘導電動機の極
数を切換える極数切換器とを備えた誘導電動機を
用いた動力車両制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55136382A JPS5762795A (en) | 1980-09-30 | 1980-09-30 | Power vehicle controller employing induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55136382A JPS5762795A (en) | 1980-09-30 | 1980-09-30 | Power vehicle controller employing induction motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5762795A JPS5762795A (en) | 1982-04-15 |
| JPS6338960B2 true JPS6338960B2 (ja) | 1988-08-02 |
Family
ID=15173840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55136382A Granted JPS5762795A (en) | 1980-09-30 | 1980-09-30 | Power vehicle controller employing induction motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5762795A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0632722Y2 (ja) * | 1988-01-22 | 1994-08-24 | トヨタ自動車株式会社 | 電気自動車用極数切替え誘導電動機 |
| JP2020072631A (ja) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | 株式会社日立製作所 | モータ駆動装置及び方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4928929A (ja) * | 1972-07-18 | 1974-03-14 | ||
| JPS55125005A (en) * | 1979-03-22 | 1980-09-26 | Hitachi Ltd | Electric rolling stock controlling device |
-
1980
- 1980-09-30 JP JP55136382A patent/JPS5762795A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5762795A (en) | 1982-04-15 |
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