JPS635981B2 - - Google Patents
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- JPS635981B2 JPS635981B2 JP58068559A JP6855983A JPS635981B2 JP S635981 B2 JPS635981 B2 JP S635981B2 JP 58068559 A JP58068559 A JP 58068559A JP 6855983 A JP6855983 A JP 6855983A JP S635981 B2 JPS635981 B2 JP S635981B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- energy
- conversion circuit
- induction machine
- reference value
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R11/00—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、例えば電車線の電力に余裕のあると
きにフライホイールにエネルギーを蓄えておき、
電力不足のときに蓄えたエネルギーを放出する場
合などに使用するエネルギー蓄勢制御装置に関す
る。
きにフライホイールにエネルギーを蓄えておき、
電力不足のときに蓄えたエネルギーを放出する場
合などに使用するエネルギー蓄勢制御装置に関す
る。
この種の従来装置の一例を第1図により説明す
る。図において、1は電車線などの直流き電回
路、2は接地線、3は開閉器、4はスイツチング
素子としてゲートターンオフサイリスタなどが使
用される電力変換回路、5は誘導機、6はフライ
ホイールである。
る。図において、1は電車線などの直流き電回
路、2は接地線、3は開閉器、4はスイツチング
素子としてゲートターンオフサイリスタなどが使
用される電力変換回路、5は誘導機、6はフライ
ホイールである。
次に動作について説明する。回生制動を行なつ
ている車両からの回生電力が余剰になつたり、力
行車両の数が少なく電源電力に余裕があるときに
は、これらの余剰直流電力は直流き電回路1から
変換回路4に供給され、交流電力に変換されて誘
導機5に与えられ、誘導機5及びフライホイール
6の蓄熱エネルギーとなる。このとき誘導機5は
電動機として動作する。
ている車両からの回生電力が余剰になつたり、力
行車両の数が少なく電源電力に余裕があるときに
は、これらの余剰直流電力は直流き電回路1から
変換回路4に供給され、交流電力に変換されて誘
導機5に与えられ、誘導機5及びフライホイール
6の蓄熱エネルギーとなる。このとき誘導機5は
電動機として動作する。
一方、ラツシユ時など力行車両が多く、多量の
電力が要求されるときは、これらに蓄勢された運
動エネルギーを放出し、誘導機5は発電機として
動作して電力変換回路4により直流電力に変換し
て架線電圧降下を補償する。
電力が要求されるときは、これらに蓄勢された運
動エネルギーを放出し、誘導機5は発電機として
動作して電力変換回路4により直流電力に変換し
て架線電圧降下を補償する。
第2図は誘導機5と変換回路4の動作を説明す
る図で、aは誘導機5が電動機として動作するエ
ネルギー蓄勢時の電動機の動作点を示す図であ
る。この場合、変換回路4は電動機の周波数より
高い周波数で運転され、電動機はスリツプSAで
運転されて動作点Aに相当するトルクで加速され
る。
る図で、aは誘導機5が電動機として動作するエ
ネルギー蓄勢時の電動機の動作点を示す図であ
る。この場合、変換回路4は電動機の周波数より
高い周波数で運転され、電動機はスリツプSAで
運転されて動作点Aに相当するトルクで加速され
る。
第2図bは誘導機5が発電機として作動される
エネルギー放勢時の発電機の動作点を示す図で、
電力変換回路4は発電機の周波数よりも低い周波
数で運転され、発電機はスリツプSBで運転され
て動作点Bに相当するトルクで減速される。
エネルギー放勢時の発電機の動作点を示す図で、
電力変換回路4は発電機の周波数よりも低い周波
数で運転され、発電機はスリツプSBで運転され
て動作点Bに相当するトルクで減速される。
第3図は誘導機5とフライホイール6の運転モ
ードを示す一例である。いま、誘導機5とフライ
ホイール6の全GD2を11.280〔Kgm2〕とすると、
回転数が2.300〔γpm〕から3.300〔γpm〕に達する
までに蓄勢できるエネルギーは86〔MJ〕=24
〔kwh〕となる。このエネルギーは3.000〔kw〕の
電気量を30秒間供給するエネルギーである。誘導
機5の極数を2極に選ぶと、変換回路4の周波数
は2.300〔γpm〕のとき38.3〔Hz〕、3.300〔γpm〕の
とき55〔Hz〕である。
ードを示す一例である。いま、誘導機5とフライ
ホイール6の全GD2を11.280〔Kgm2〕とすると、
回転数が2.300〔γpm〕から3.300〔γpm〕に達する
までに蓄勢できるエネルギーは86〔MJ〕=24
〔kwh〕となる。このエネルギーは3.000〔kw〕の
電気量を30秒間供給するエネルギーである。誘導
機5の極数を2極に選ぶと、変換回路4の周波数
は2.300〔γpm〕のとき38.3〔Hz〕、3.300〔γpm〕の
とき55〔Hz〕である。
直流き電回路1の直流電圧が1.500〔V〕のと
き、誘導機5の交流電圧は、0.78×1.500〔V〕=
1.170〔V〕となる。
き、誘導機5の交流電圧は、0.78×1.500〔V〕=
1.170〔V〕となる。
誘導機5がエネルギー蓄勢時に電動機として動
作するとき、電動機は0回転から加速されるが、
このとき電力変換回路4は高周波変調制御により
制御され、その出力電圧は電動機の回転数にほぼ
比例して変化する。電動機の回転数が2.300
(γpm〕から3.300〔γpm〕に加速する間でエネル
ギーが蓄勢されるが、このとき誘導機の電圧はほ
ぼ一定に保たれる。即ち、定出力で運転される。
逆に、回転数が3.300〔γpm〕から2.300〔γpm〕に
減速する間がエネルギー放勢領域として使われ、
誘導機の電圧はこのときもほぼ一定に保たれる。
回転数が2.300〔γpm〕から3.300〔γpm〕の領域で
は、変換回路4の出力波形は6パルス電圧インバ
ータの矩形波電圧となる。
作するとき、電動機は0回転から加速されるが、
このとき電力変換回路4は高周波変調制御により
制御され、その出力電圧は電動機の回転数にほぼ
比例して変化する。電動機の回転数が2.300
(γpm〕から3.300〔γpm〕に加速する間でエネル
ギーが蓄勢されるが、このとき誘導機の電圧はほ
ぼ一定に保たれる。即ち、定出力で運転される。
逆に、回転数が3.300〔γpm〕から2.300〔γpm〕に
減速する間がエネルギー放勢領域として使われ、
誘導機の電圧はこのときもほぼ一定に保たれる。
回転数が2.300〔γpm〕から3.300〔γpm〕の領域で
は、変換回路4の出力波形は6パルス電圧インバ
ータの矩形波電圧となる。
このように従来装置では、エネルギーの蓄勢と
放勢が共に同一電力量でなされていた。また、変
換回路4は3.000〔kw〕30〔sec〕定格のものが必
要であり、電力変換回路4を構成するゲートター
ンオフサイリスタなどのスイツチング素子として
容量が大きいものが必要であるという欠点があつ
た。
放勢が共に同一電力量でなされていた。また、変
換回路4は3.000〔kw〕30〔sec〕定格のものが必
要であり、電力変換回路4を構成するゲートター
ンオフサイリスタなどのスイツチング素子として
容量が大きいものが必要であるという欠点があつ
た。
本発明は上記従来装置の欠点を除去するもの
で、電力変換回路に使用されるゲートターンオフ
サイリスタなどのスイツチング素子の容量を低減
することを目的とするもので、その構成は、エネ
ルギー蓄勢電力基準値設定手段と、該基準値より
も大きい基準値であるエネルギー放勢電力基準値
設定手段と、各々設定された電力基準値が変換電
力となるように該電力変換回路の半導体スイツチ
ング素子を制御する手段を有することを特徴とす
るものである。
で、電力変換回路に使用されるゲートターンオフ
サイリスタなどのスイツチング素子の容量を低減
することを目的とするもので、その構成は、エネ
ルギー蓄勢電力基準値設定手段と、該基準値より
も大きい基準値であるエネルギー放勢電力基準値
設定手段と、各々設定された電力基準値が変換電
力となるように該電力変換回路の半導体スイツチ
ング素子を制御する手段を有することを特徴とす
るものである。
以下、本発明の一実施例を第4図により説明す
る。図において、1〜6は第1図と同一構成要素
である。11はリアクトル、12はコンデンサで
電力変換回路4の出力フイルタを構成する。13
〜18はゲートターンオフサイリスタ(以下
GTOと称す)、19〜24はダイオードで電力変
換回路4を構成する。25は直流電流検出器、2
6は直流電圧検出器、27は乗算器で、その出力
は変換回路4の変換電力に相当する。28はエネ
ルギー蓄勢電力基準値設定手段、29はエネルギ
ー放勢電力基準値設定手段で蓄勢電力基準値は放
勢電力基準値に比べて小さく設定される。例え
ば、放勢電力3.000〔kw〕に対して蓄勢電力は
1.000〔kw〕以下に設定される。30はエネルギ
ー蓄勢時に蓄勢電力基準値をセツトするスイツ
チ、31はエネルギー放勢時に放勢電力基準値を
セツトするスイツチ、32は電力コントローラで
その出力は誘導機5の要求すべり周波数△にに
相当する。33は速度検出器で、誘導機5の運転
周波数oを出力し、これと要求すべり周波数△
が加算され、o+△=sが周波数コントロー
ラから出力される。35は発振器で周波数コント
ローラ34の出力に相当するsの周波数を発生
し、この周波数に従つてゲートパルス発生器36
からゲートパルスを発生し、GTO13〜18を
作動させる。
る。図において、1〜6は第1図と同一構成要素
である。11はリアクトル、12はコンデンサで
電力変換回路4の出力フイルタを構成する。13
〜18はゲートターンオフサイリスタ(以下
GTOと称す)、19〜24はダイオードで電力変
換回路4を構成する。25は直流電流検出器、2
6は直流電圧検出器、27は乗算器で、その出力
は変換回路4の変換電力に相当する。28はエネ
ルギー蓄勢電力基準値設定手段、29はエネルギ
ー放勢電力基準値設定手段で蓄勢電力基準値は放
勢電力基準値に比べて小さく設定される。例え
ば、放勢電力3.000〔kw〕に対して蓄勢電力は
1.000〔kw〕以下に設定される。30はエネルギ
ー蓄勢時に蓄勢電力基準値をセツトするスイツ
チ、31はエネルギー放勢時に放勢電力基準値を
セツトするスイツチ、32は電力コントローラで
その出力は誘導機5の要求すべり周波数△にに
相当する。33は速度検出器で、誘導機5の運転
周波数oを出力し、これと要求すべり周波数△
が加算され、o+△=sが周波数コントロー
ラから出力される。35は発振器で周波数コント
ローラ34の出力に相当するsの周波数を発生
し、この周波数に従つてゲートパルス発生器36
からゲートパルスを発生し、GTO13〜18を
作動させる。
次に本発明の動作を第5,6図により説明す
る。第5図Aはエネルギー蓄勢運転時の動作波図
で、電動機となる誘導機5に与えられる相電圧は
電力変換回路4からの6パルスインバータ矩形波
電圧となりa、電動機電流bは位相角φだけ相電
圧aよりも遅れる。このとき、GTO13〜18
にほとんどの電流が流れるc、ダイオード19〜
24に流れる電流は少ない。
る。第5図Aはエネルギー蓄勢運転時の動作波図
で、電動機となる誘導機5に与えられる相電圧は
電力変換回路4からの6パルスインバータ矩形波
電圧となりa、電動機電流bは位相角φだけ相電
圧aよりも遅れる。このとき、GTO13〜18
にほとんどの電流が流れるc、ダイオード19〜
24に流れる電流は少ない。
第5図Bはエネルギー放勢時の動作波形図で、
発電機となる誘導機5の発電電圧aに対して発電
機電流は位相角φ遅れるが、このφは90゜よりも
大きく、180゜に近い値となるb。
発電機となる誘導機5の発電電圧aに対して発電
機電流は位相角φ遅れるが、このφは90゜よりも
大きく、180゜に近い値となるb。
このため、発電機電流の大部分はダイオード1
9〜24へ流れd、GTO13〜18に流れる電
流は少ないc。
9〜24へ流れd、GTO13〜18に流れる電
流は少ないc。
いま、誘導機電流をIo、誘導機力率をcosφと
すると、GTO13〜18に流れる電流IF、およ
びダイオード19〜24に流れる電流IRはそれぞ
れ次式で表わされる。
すると、GTO13〜18に流れる電流IF、およ
びダイオード19〜24に流れる電流IRはそれぞ
れ次式で表わされる。
第6図は誘導機5の力率に対するGTO13〜
18とダイオード19〜24の電流IF,IRの電流
分担の関係を示す図である。エネルギー蓄勢時の
電動機の力率を90%とすると、GTO13〜18
には95%の電動機電流が、ダイオード19〜24
には残りの5%の電動機電流が流れる。逆にエネ
ルギー放勢時の発電機の力率を90%とすると、ダ
イオード19〜24には95%の発電機電流が、
GTO13〜18には残りの5%の発電機電流が
流れる。
18とダイオード19〜24の電流IF,IRの電流
分担の関係を示す図である。エネルギー蓄勢時の
電動機の力率を90%とすると、GTO13〜18
には95%の電動機電流が、ダイオード19〜24
には残りの5%の電動機電流が流れる。逆にエネ
ルギー放勢時の発電機の力率を90%とすると、ダ
イオード19〜24には95%の発電機電流が、
GTO13〜18には残りの5%の発電機電流が
流れる。
本発明はこの関係に着目し、エネルギー蓄勢時
にGTOに流れる電流を大幅に抑えることにより、
要求されるGTOの容量を小さくするものである。
にGTOに流れる電流を大幅に抑えることにより、
要求されるGTOの容量を小さくするものである。
いま、エネルギー放勢時に3.000〔kw〕(1.500
〔V〕),2.000〔A〕)のエネルギーが要求されると
し、エネルギー放勢時の発電機力率を90%とする
と、発電機電流の基本波電流実効値は、 2.000/1.35×0.9=1.646〔A〕 となる。GTOに流れる電流IFは、 1.646×0.45×0.05=37〔A〕 ダイオードに流れる電流IRは 1.646×0.45×0.95=704〔A〕 となる。このように、GTOに要求される電流定
格は37〔A〕でよいことになる。ところが、エネ
ルギー蓄勢時に3.000〔kw〕のエネルギーを蓄勢
するとGTOは704〔A〕の電流を負担しなければ
ならない。そこで、エネルギー蓄勢時は1.000
〔kw〕のエネルギーを蓄勢するようにすれば、
GTOに流れる電流は1/3の234〔A〕になり、それ
だけGTOの電流定格が小さくなる。
〔V〕),2.000〔A〕)のエネルギーが要求されると
し、エネルギー放勢時の発電機力率を90%とする
と、発電機電流の基本波電流実効値は、 2.000/1.35×0.9=1.646〔A〕 となる。GTOに流れる電流IFは、 1.646×0.45×0.05=37〔A〕 ダイオードに流れる電流IRは 1.646×0.45×0.95=704〔A〕 となる。このように、GTOに要求される電流定
格は37〔A〕でよいことになる。ところが、エネ
ルギー蓄勢時に3.000〔kw〕のエネルギーを蓄勢
するとGTOは704〔A〕の電流を負担しなければ
ならない。そこで、エネルギー蓄勢時は1.000
〔kw〕のエネルギーを蓄勢するようにすれば、
GTOに流れる電流は1/3の234〔A〕になり、それ
だけGTOの電流定格が小さくなる。
そこで、本発明では第4図に示すように、エネ
ルギー蓄勢電力基準値28、エネルギー放勢電力
基準値29を設定し、それらの基準値を蓄勢電力
基準値28は1.000〔kw〕、放勢電力基準値29は
3.000〔kw〕に設定する。そしてエネルギー蓄勢
時はスイツチ30を閉じ、1.000〔kw〕の基準値
と、乗算器27の出力(電力変換回路4の実際の
変換電力)とから誘導機5の要求すべり周波数△
を電力コントローラ32で演算する。この値△
と誘導機5の実際の運転周波数oとが周波数
コントローラ34で加算されて、その加算周波数
sにしたがつて電力変換回路4のGTOが制御さ
れ、誘導機5とフライホイール6には、直流き電
回路1から1.000〔kw〕のエネルギーが蓄えられ
る。
ルギー蓄勢電力基準値28、エネルギー放勢電力
基準値29を設定し、それらの基準値を蓄勢電力
基準値28は1.000〔kw〕、放勢電力基準値29は
3.000〔kw〕に設定する。そしてエネルギー蓄勢
時はスイツチ30を閉じ、1.000〔kw〕の基準値
と、乗算器27の出力(電力変換回路4の実際の
変換電力)とから誘導機5の要求すべり周波数△
を電力コントローラ32で演算する。この値△
と誘導機5の実際の運転周波数oとが周波数
コントローラ34で加算されて、その加算周波数
sにしたがつて電力変換回路4のGTOが制御さ
れ、誘導機5とフライホイール6には、直流き電
回路1から1.000〔kw〕のエネルギーが蓄えられ
る。
一方、エネルギー放勢時はスイツチ31が閉じ
られ、3.000〔kw〕の放勢電力基準値がセツトさ
れ、この信号と乗算器27の出力(電力変換回路
4の実際の変換電力)とから誘導機5の要求すべ
り周波数△を電力コントローラ32で演算され
る。以下エネルギー放勢時と同様に、周波数コン
トローラを介して運転周波数sが決定され、電力
変換回路4のGTOが制御される。そして、フラ
イホイール6に蓄えられた運動エネルギーが発電
機(誘導機5)を回転させ、電力変換回路4によ
り直流電力に変換されて直流き電回路1へ放出さ
れる。したがつて、エネルギー蓄勢時には放勢時
よりも電力変換回路における変換電力が小さいか
ら、変換回路の半導体スイツチング素子に流れる
電流が小さくなる。その結果、半導体スイツチン
グ素子として容量の小さいものが使用できる。
られ、3.000〔kw〕の放勢電力基準値がセツトさ
れ、この信号と乗算器27の出力(電力変換回路
4の実際の変換電力)とから誘導機5の要求すべ
り周波数△を電力コントローラ32で演算され
る。以下エネルギー放勢時と同様に、周波数コン
トローラを介して運転周波数sが決定され、電力
変換回路4のGTOが制御される。そして、フラ
イホイール6に蓄えられた運動エネルギーが発電
機(誘導機5)を回転させ、電力変換回路4によ
り直流電力に変換されて直流き電回路1へ放出さ
れる。したがつて、エネルギー蓄勢時には放勢時
よりも電力変換回路における変換電力が小さいか
ら、変換回路の半導体スイツチング素子に流れる
電流が小さくなる。その結果、半導体スイツチン
グ素子として容量の小さいものが使用できる。
エネルギー蓄勢時の変換電力は放勢時に比べて
小さくなる。放勢エネルギーと同一のエネルギー
を蓄勢するには、蓄勢時は放熱時よりも蓄勢時間
が長くなり、電力変換回路の作動時間も長くなる
が、エネルギー蓄勢効果をそこねるものではな
い。
小さくなる。放勢エネルギーと同一のエネルギー
を蓄勢するには、蓄勢時は放熱時よりも蓄勢時間
が長くなり、電力変換回路の作動時間も長くなる
が、エネルギー蓄勢効果をそこねるものではな
い。
以上説明したように、本発明は、エネルギー蓄
勢電力を放勢電力よりも小さくなるように電力変
換回路の半導体スイツチング素子を制御するか
ら、エネルギー蓄勢時に半導体スイツチング素子
に流れる電流が小さくなり、それだけ容量の小さ
な半導体スイツチング素子が変換回路に使用でき
ると共に、そのゲート駆動回路の定格も低減でき
るという効果がある。
勢電力を放勢電力よりも小さくなるように電力変
換回路の半導体スイツチング素子を制御するか
ら、エネルギー蓄勢時に半導体スイツチング素子
に流れる電流が小さくなり、それだけ容量の小さ
な半導体スイツチング素子が変換回路に使用でき
ると共に、そのゲート駆動回路の定格も低減でき
るという効果がある。
第1図は従来のエネルギー蓄勢装置を示す回路
図、第2,3図は第1図の動作説明図、第4図は
本発明の一実施例の回路図、第5,6図は本発明
の動作説明図である。 1……直流き電回路、4……電力変換回路、5
……誘導機、6……フライホイール、25……直
流電流検出器、26……直流電圧検出器、28…
…エネルギー蓄勢電力基準設定手段、29……エ
ネルギー放勢電力基準設定手段、34……加算
器、36……ゲートパルス発生器、なお、図中、
同一符号は同一又は相当部分を示す。
図、第2,3図は第1図の動作説明図、第4図は
本発明の一実施例の回路図、第5,6図は本発明
の動作説明図である。 1……直流き電回路、4……電力変換回路、5
……誘導機、6……フライホイール、25……直
流電流検出器、26……直流電圧検出器、28…
…エネルギー蓄勢電力基準設定手段、29……エ
ネルギー放勢電力基準設定手段、34……加算
器、36……ゲートパルス発生器、なお、図中、
同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 1 半導体スイツチング素子とダイオードを逆並
列接続したものをブリツジ結線した電力変換回路
の一端に、直流電源回路を、他端にフライホイー
ルを連結した誘導機を接続したエネルギー蓄勢装
置において、エネルギー蓄勢電力基準値設定手段
と該基準値よりも大きい基準値であるエネルギー
放勢電力基準値設定手段と、各々設定された電力
基準値が変換電力となるように該電力変換回路の
半導体スイツチング素子を制御する手段を有する
エネルギー蓄勢制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58068559A JPS59194643A (ja) | 1983-04-18 | 1983-04-18 | エネルギ−蓄勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58068559A JPS59194643A (ja) | 1983-04-18 | 1983-04-18 | エネルギ−蓄勢制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59194643A JPS59194643A (ja) | 1984-11-05 |
| JPS635981B2 true JPS635981B2 (ja) | 1988-02-06 |
Family
ID=13377236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58068559A Granted JPS59194643A (ja) | 1983-04-18 | 1983-04-18 | エネルギ−蓄勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59194643A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11377447B2 (en) | 2017-06-20 | 2022-07-05 | Madrigal Pharmaceuticals, Inc. | Targeted therapeutics |
| US11491145B2 (en) | 2017-06-20 | 2022-11-08 | Madrigal Pharmaceuticals, Inc. | Combination therapies comprising targeted therapeutics |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6346791B2 (ja) * | 2014-05-26 | 2018-06-20 | サンケン電気株式会社 | 電力平準化装置 |
-
1983
- 1983-04-18 JP JP58068559A patent/JPS59194643A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11377447B2 (en) | 2017-06-20 | 2022-07-05 | Madrigal Pharmaceuticals, Inc. | Targeted therapeutics |
| US11491145B2 (en) | 2017-06-20 | 2022-11-08 | Madrigal Pharmaceuticals, Inc. | Combination therapies comprising targeted therapeutics |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59194643A (ja) | 1984-11-05 |
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