JPH0458242B2 - - Google Patents
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- JPH0458242B2 JPH0458242B2 JP15869186A JP15869186A JPH0458242B2 JP H0458242 B2 JPH0458242 B2 JP H0458242B2 JP 15869186 A JP15869186 A JP 15869186A JP 15869186 A JP15869186 A JP 15869186A JP H0458242 B2 JPH0458242 B2 JP H0458242B2
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- speed
- speed detector
- difference
- induction motor
- phase induction
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電気車用走行制御装置、特に複数台の
主誘導電動機を1台の可変電圧・可変周波数イン
バータ(以下、VVVFインバータと称す)によ
り駆動する電気車の制御装置の改良に関するもの
である。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a running control device for an electric vehicle, in particular, a system for controlling a plurality of main induction motors using a single variable voltage/variable frequency inverter (hereinafter referred to as a VVVF inverter). This invention relates to an improvement of a control device for an electric vehicle to be driven.
従来電気車駆動電動機には、制御の容易な直流
電動機が用いられていたが、フラツシユオーバ事
故を絶無とできぬこと、整流子や、刷子保守が弱
点であることなどにより、最近3相誘導電動機に
切替える意向が強い。
Conventionally, easy-to-control DC motors have been used for electric vehicle drive motors, but three-phase induction motors have recently been used due to the inability to eliminate flashover accidents and the weak points of commutator and brush maintenance. There is a strong intention to switch to electric motors.
3相誘導電動機は、同期速度以下で力行トル
ク、同期速度以上ではブレーキトルクを生ずる。 A three-phase induction motor produces power running torque below synchronous speed and braking torque above synchronous speed.
このためVVVFインバータの出力周波数は、
電気車速度、すなわち3相誘導電動機の回転数を
検知し、その回転数に適した値にする。 Therefore, the output frequency of the VVVF inverter is
The speed of the electric vehicle, that is, the number of rotations of the three-phase induction motor, is detected and set to a value appropriate for that number of rotations.
複数の3相誘導電動機を1台のVVVFインバ
ータで駆動する場合、複数台の3相誘導電動機の
いずれの回転数を使うかについては、定説がな
く、いたずらに装置を複雑にしている。本発明は
VVVFインバータと3相誘導電動機の特徴、電
気車固有の特徴に着目し、簡潔にして信頼度の高
く性能のよい電気車制御装置を提供せんとするも
のである。 When multiple three-phase induction motors are driven by one VVVF inverter, there is no established theory as to which rotational speed of the multiple three-phase induction motors should be used, which unnecessarily complicates the device. The present invention
Focusing on the characteristics of the VVVF inverter and three-phase induction motor, as well as the characteristics unique to electric vehicles, we aim to provide a simple, highly reliable, and high-performance electric vehicle control device.
一般に3相誘導電動機は、その回転数を滑りS
で示し、滑りSとトルクTの関係は第2図の如く
示される。滑りS=0は、同期速度であり、
VVVFインバータのインバータ周波数をfとし
たとき、3相誘導電動機の回転数をN(rpm)、3
相誘導電動機の極数をPとすれば下記式(1)で表わ
される。 In general, a three-phase induction motor has a sliding speed of S
The relationship between slip S and torque T is shown in FIG. Slip S=0 is the synchronous speed,
When the inverter frequency of the VVVF inverter is f, the rotation speed of the three-phase induction motor is N (rpm), 3
If the number of poles of the phase induction motor is P, it is expressed by the following formula (1).
N=120f/P ……(1)
電気車のインバータ制御では、所要の加速トル
クが生ずるよう、それぞれの瞬間において車両速
度すなわち3相誘導電動機の回転数より若干高い
同期速度になるインバータ周波数で3相誘導電動
機は駆動されている。例えば第2図でトルクAを
出すための滑りはS1である。複数台の3相誘導電
動機を1台のVVVFインバータで駆動している
場合、同一の車両速度、同一車輪径であつても、
車輪とレール間で空転があると、たとえば4台の
電動機でもスリツプは同一にならず、トルクも
A,B,C,Dの如くなる。 N=120f/P...(1) In the inverter control of an electric vehicle, in order to generate the required acceleration torque, the inverter frequency is set at a synchronous speed slightly higher than the vehicle speed, that is, the rotational speed of the three-phase induction motor, at each instant. The phase induction motor is being driven. For example, in Figure 2, the slip to produce torque A is S 1 . When multiple three-phase induction motors are driven by one VVVF inverter, even if the vehicle speed is the same and the wheel diameter is the same,
If there is slippage between the wheels and the rail, the slips will not be the same even with four electric motors, and the torques will be A, B, C, D, etc.
このため、VVVFインバータのインバータ周
波数を変化させる場合に、車両速度あるいは3相
誘導電動機の回転数を検出する場合、全電動機の
回転数の平均値を用いたり、最少値を用いたりし
ている。あるいはまた付属車に速度検出器をつけ
ている例もある。 For this reason, when changing the inverter frequency of the VVVF inverter and detecting the vehicle speed or the rotation speed of the three-phase induction motor, the average value or the minimum value of the rotation speed of all electric motors is used. There are also cases where attached vehicles are equipped with speed detectors.
前述の如く、車両速度の検知をどのようにすべ
きかについては従来の直流電気車で空転検知のた
めに車両速度を検知するのと同じ考え方で車両速
度を検知している。
As mentioned above, the method of detecting the vehicle speed is based on the same concept as that used in conventional DC electric vehicles to detect vehicle slippage.
しかし、VVVFインバータ駆動システムでは、
つねに車両速度を検知しながら周波数を変化させ
ている違いがある。車両速度が同一で、空転がな
くても、車輪径の僅かな違いによつて、3相誘導
電動機の回転数にも僅かな違いを生ずる。これを
第3図に示している。第3図においては横軸を回
転数N、縦軸をトルクで示してある。3相誘導電
動機は分巻特性であるので、車輪径差によるトル
ク差は比較的大きい。 However, in VVVF inverter drive system,
The difference is that the frequency is changed while constantly detecting the vehicle speed. Even if the vehicle speed is the same and there is no idling, a slight difference in wheel diameter will cause a slight difference in the rotational speed of the three-phase induction motor. This is shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents the rotational speed N, and the vertical axis represents the torque. Since the three-phase induction motor has shunt-winding characteristics, the torque difference due to the difference in wheel diameter is relatively large.
第3図は横軸を回転数としているが、複数台の
電動機を1台のVVVFインバータで運転してい
るため、与えられている周波数は同一すなわち同
期速度も同一で、これをN0で表わしており、第
2図における滑りS=0が第3図の回転数N0に
相当する。車輪径を、ある範囲内に管理すること
は実施されている。各軸に対する車両速度は各軸
同一であるから、空転がなければ回転数の大小
は、車輪径の大小に逆比例するから、回転数より
車輪径差を補償して、各軸の速度差を知ることが
できる。しかし、もともと速度差を知つて制御し
たいのは空転時のトルク引下げなどであり、空転
があるという前提のもとでは、回転数から車輪径
差を知ることは矛循している。これを解決するた
め、惰行中の回転数差を記憶し車輪径差補償する
ことがある。しかし、VVVFインバータによる
3相誘導電動機駆動では、空転検知のために車輪
径差補償するのは殆んど無意味である。 In Figure 3, the horizontal axis represents the rotation speed, but since multiple motors are operated by one VVVF inverter, the given frequencies are the same, that is, the synchronous speeds are also the same, and this is expressed as N 0 . The slip S=0 in FIG. 2 corresponds to the rotational speed N 0 in FIG. 3. Wheel diameters are managed within a certain range. Since the vehicle speed for each axle is the same for each axle, the size of the rotation speed is inversely proportional to the size of the wheel diameter if there is no slippage. Therefore, by compensating for the difference in wheel diameter rather than the rotation speed, You can know. However, what we originally want to control by knowing the speed difference is to reduce the torque when the vehicle is idling, and it is contradictory to know the wheel diameter difference from the rotation speed, assuming that there is idling. To solve this problem, the rotational speed difference during coasting may be stored to compensate for the wheel diameter difference. However, when driving a three-phase induction motor using a VVVF inverter, it is almost meaningless to compensate for the wheel diameter difference to detect slippage.
なぜなら、上述の如くトルク差を大きくせぬた
め、車輪径差を小さく管理するため、もともと車
輪径差が小さいことと、第2図に示した如く3相
誘導電動機の分巻特性によつて、僅かの空転によ
る滑りSの減少でトルクは大きく変化し、差速検
知式の空転検知をする必要は少ない。それにもか
かわらず多数の回転数検知器を用い、保守性悪
く、演算処理も複雑である。 This is because, as mentioned above, in order to keep the torque difference small and to manage the wheel diameter difference small, the wheel diameter difference is originally small, and as shown in Figure 2, due to the shunt characteristics of the three-phase induction motor, A decrease in slip S caused by a slight slip causes a large change in torque, and there is little need to perform slip detection using differential speed detection. Nevertheless, it uses a large number of rotation speed detectors, is difficult to maintain, and requires complicated calculation processing.
本発明は、VVVFインバータ駆動の場合、主
誘導電動機の同期速度が、主誘導電動機の回転数
の増加と共に徐々に増加されること、そのため主
誘導電動機の運転速度(回転数)と同期速度(回
転数)は数パーセントしか違わないこと、電気車
の車輪径差、微小空転しながらの加速などの現象
に着目してなされたものである。
The present invention provides that, in the case of VVVF inverter drive, the synchronous speed of the main induction motor is gradually increased as the rotational speed of the main induction motor increases, so that the operating speed (rotational speed) and synchronous speed (rotational speed) of the main induction motor This was done by focusing on phenomena such as the fact that the numbers (numbers) differ by only a few percent, the difference in wheel diameter of electric cars, and acceleration while slightly idling.
すなわちVVVFインバータ運転時トルク制御
のために変えられる出力電圧と、周波数のうち、
少くとも周波数の指令値は、各車輪の平均値をと
つても、最低値をとつてみても殆んど差のない値
になつてしまうのである。従つて、速度検出は全
軸検知の必要はなく、故障検知のために必要な最
少数たとえば2軸に限つて行なえばよい。2軸検
知したときも平均値や、最大、最少を用いること
なく、確率的にもつとも粘着しやすい軸(これは
車体設計が決り、進行方向、力行、ブレーキの違
いでほぼ決り、選択しうるものである)を走行条
件に従つて選び出して使うことがよい。これは前
述したように車輪径差による差速度と、空転によ
る差速度とが同程度になつてしまうことから、あ
らかじめ、軸を規定して速度検出することにし、
指令速度を指令する方が、合理的である。 In other words, among the output voltage and frequency that can be changed for torque control during VVVF inverter operation,
At least the frequency command value ends up being a value with almost no difference between the average value and the minimum value for each wheel. Therefore, speed detection does not need to be performed on all axes, but only on the minimum number of axes, for example, two axes, necessary for failure detection. Even when two axes are detected, we do not use the average value, maximum, or minimum, but rather the axis that is likely to stick even if it is probabilistic (this is determined by the vehicle body design, and is almost determined by the direction of travel, power running, and braking, and can be selected) ) should be selected and used according to the driving conditions. This is because, as mentioned above, the difference in speed due to the difference in wheel diameter and the difference in speed due to wheel slipping are about the same, so we decided to specify the axle in advance and detect the speed.
It is more rational to issue a command speed.
そこで本発明は、複数台の主誘導電動機を1台
のVVVFインバータにより駆動する電気車にお
いて、電動機回転速度検出器を2台以上設け、該
回転速度検知器の出力を相互比較し故障検知し、
故障検知時は健全な検知器出力を使用するほか、
健全な検知器が複数台あるときは車両の運転指令
状態に応じて、検知器出力の一つのみを選択して
使用するようにしたものである。 Therefore, the present invention provides an electric vehicle in which a plurality of main induction motors are driven by one VVVF inverter, in which two or more motor rotation speed detectors are provided, and the outputs of the rotation speed detectors are compared with each other to detect a failure.
In addition to using a healthy detector output when detecting a failure,
When there are a plurality of healthy detectors, only one of the detector outputs is selected and used depending on the driving command state of the vehicle.
第1図のフローチヤートは、本発明の一実施例
を示す回転速度検出器の出力選択のソフトウエア
システム構成図である。PG1,PG2は回転速度検
出器を示す。たとえば1台のVVVFインバータ
で8台の主誘導電動機を一括制御するシステムに
おいて、第2軸と第3軸に設けた電動機回転数検
知用パルス発生器をPG1,PG2とする。第2軸、
第3軸を選ぶのは、一般に先頭軸より空転、滑走
しにくいからである。パルス発生器PG1,PG2の
出力パルス列を比較するなどの方法で両パルス発
生器が健全か、故障かの判別をする。故障には
種々あり、ここでは故障検知方法の詳細は省略す
る。
The flowchart in FIG. 1 is a configuration diagram of a software system for selecting the output of a rotational speed detector, showing one embodiment of the present invention. PG 1 and PG 2 indicate rotation speed detectors. For example, in a system in which eight main induction motors are collectively controlled by one VVVF inverter, the motor rotation speed detection pulse generators provided on the second and third axes are designated as PG 1 and PG 2 . second axis,
The third axis is chosen because it is generally less prone to slipping and skidding than the leading axis. By comparing the output pulse trains of pulse generators PG 1 and PG 2 , it is determined whether both pulse generators are healthy or malfunctioning. There are various types of failures, and details of failure detection methods will be omitted here.
次に、電気車用走行制御の速度検出器選択手段
Xについて説明する。 Next, the speed detector selection means X for electric vehicle travel control will be explained.
第1図において、ステツプ1でパルス発生器
PG1,PG2の比較をしその結果、ステツプ2、ス
テツプ3で健全なパルス発生器出力を選択してい
る。両パルス発生器共健全であれば、走行条件に
よる選択をステツプ4〜ステツプ6にて行ない、
より空転、滑走しにくい軸のパルス発生器出力を
選択する。第1図の例では、第2軸が第3軸より
力行、前進およびブレーキ後進では軸重が大きく
なるような台車、車体の構造である例で、設計的
に選択された例である。 In Figure 1, in step 1 the pulse generator
PG 1 and PG 2 are compared, and as a result, a healthy pulse generator output is selected in step 2 and step 3. If both pulse generators are healthy, select according to running conditions in steps 4 to 6.
Select the pulse generator output of the shaft that is less likely to slip or skid. In the example shown in FIG. 1, the structure of the truck and car body is such that the second axis has a greater axle load than the third axis during power running, forward movement, and reverse movement under braking, and this is an example selected for design reasons.
VVVFシステムでは、主誘導電動機に好まし
く、しかも騒音低下のため、PWM(パルス幅変
調)制御が電圧制御に用いられるのが一般的であ
り、サイリスタの点弧位相を正しく制御せねばな
らない。これらの制御において、シーケンス制御
を始め、このPWM制御もマイクロコンピユータ
によるデイジタル制御されることが一般化しつつ
ある。最近のマイクロコンピユータの性能は優秀
であるが、インバータ周波数が高周波化すると、
その演算時間は決して余裕のあるものではない。
従つてVVVFインバータシステムに必須の速度
検出部を合理的に構成し、速度検出のための演算
時間の極少化をはかることは、必要なことで、本
発明によつて、平均値算出や、最高、最少値算出
などの無駄が防がれ、より高周波化、よりよい精
度のPWM制御が達成できる。
In VVVF systems, PWM (pulse width modulation) control is generally used for voltage control because it is preferable for the main induction motor and reduces noise, and the firing phase of the thyristor must be controlled correctly. In these controls, it is becoming common for sequence control and PWM control to be digitally controlled by microcomputers. The performance of recent microcomputers is excellent, but as the inverter frequency increases,
The computation time is by no means sufficient.
Therefore, it is necessary to rationally configure the speed detection unit essential to the VVVF inverter system and minimize the calculation time for speed detection. , wasteful calculations such as minimum value calculations are prevented, and higher frequency and more accurate PWM control can be achieved.
当然、パルス発生器数の減少による製作費や艤
装費低減、機器数減による保守低減効果も大き
い。 Naturally, the reduction in the number of pulse generators reduces manufacturing and outfitting costs, and the reduction in the number of devices also reduces maintenance.
第1図は本発明の一実施例を示す回転速度検知
器の出力選択のソフトウエアシステム構成図、第
2図および第3図は主誘導電動機の速度−トルク
曲線図で、第2図は滑りで、第3図は回転数で速
度を示した図である。
PG1,PG2……回転速度検知器。X……速度検
出器選択手段。
Fig. 1 is a software system configuration diagram for output selection of a rotational speed detector showing an embodiment of the present invention, Figs. 2 and 3 are speed-torque curve diagrams of the main induction motor, and Fig. 2 shows the slip FIG. 3 is a diagram showing speed in terms of rotational speed. PG 1 , PG 2 ...Rotation speed detector. X...Speed detector selection means.
Claims (1)
有する電気車用走行制御装置であつて、 電気車は、複数台の主誘導電動機を1台の可変
電圧・可変周波数インバータにより運転して走行
制御されるものであり、 速度検出器は2台以上であり、 速度検出器選択手段Xは、各速度検出器の出力
信号を入力して、その出力信号を相互比較して故
障を検知し、速度検出器の故障検知時には健全な
速度検出器を選択し、故障非検知時には運転状態
に応じてあらかじめ定められている速度検出器を
選択して使用するものである 電気車用走行制御装置。[Claims] 1. A speed detector and a speed detector selection means X,
A traveling control device for an electric vehicle, which has a plurality of main induction motors operated by one variable voltage/variable frequency inverter to control the traveling of the electric vehicle, and two or more speed detectors. The speed detector selection means X inputs the output signals of each speed detector, compares the output signals with each other to detect a failure, and selects a healthy speed detector when a failure is detected in a speed detector. However, when a failure is not detected, a predetermined speed detector is selected and used according to the driving condition.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15869186A JPS6315601A (en) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | Vehicle controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15869186A JPS6315601A (en) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | Vehicle controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6315601A JPS6315601A (en) | 1988-01-22 |
| JPH0458242B2 true JPH0458242B2 (en) | 1992-09-17 |
Family
ID=15677245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15869186A Granted JPS6315601A (en) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | Vehicle controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6315601A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5833180B2 (en) * | 2014-05-21 | 2015-12-16 | Ntn株式会社 | Control device for electric vehicle |
-
1986
- 1986-07-08 JP JP15869186A patent/JPS6315601A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6315601A (en) | 1988-01-22 |
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Legal Events
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