JP2732853B2 - リニアモータ電気車制御装置 - Google Patents
リニアモータ電気車制御装置Info
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- JP2732853B2 JP2732853B2 JP63098348A JP9834888A JP2732853B2 JP 2732853 B2 JP2732853 B2 JP 2732853B2 JP 63098348 A JP63098348 A JP 63098348A JP 9834888 A JP9834888 A JP 9834888A JP 2732853 B2 JP2732853 B2 JP 2732853B2
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- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、誘導型リニアモータ推進による電気車の制
御装置に係り、特に、比較的早い速度で運行されるリニ
アモータ電気車に好適な制御装置に関する。
御装置に係り、特に、比較的早い速度で運行されるリニ
アモータ電気車に好適な制御装置に関する。
［従来の技術］ 従来の技術では、電気車推進用のリニアモータにおい
ても、そのリニアモータ駆動用のインバータについて
は、通常の誘導電動機と同じようにして、インバータの
出力電圧と滑り周波数を制御していた。
ても、そのリニアモータ駆動用のインバータについて
は、通常の誘導電動機と同じようにして、インバータの
出力電圧と滑り周波数を制御していた。
すなわち、従来技術では、インバータの出力電圧と周
波数の関係については、第２図のように、PWM領域（可
変電圧領域）では、インバータ出力電圧を周波数に比例
して、ほぼ直線的に変化させ、他方、滑り周波数は、第
３図に示すように、PWM領域では所定値に一定に保ち、
全電圧領域では、インバータ周波数に応じて変化させる
ようにし、これにより、リニアモータを定トルク、定出
力制御するようにしていた。
波数の関係については、第２図のように、PWM領域（可
変電圧領域）では、インバータ出力電圧を周波数に比例
して、ほぼ直線的に変化させ、他方、滑り周波数は、第
３図に示すように、PWM領域では所定値に一定に保ち、
全電圧領域では、インバータ周波数に応じて変化させる
ようにし、これにより、リニアモータを定トルク、定出
力制御するようにしていた。
なお、この種の装置として関連するものとしては、例
えば、 電気学会技術報告（II部）、第251号 電気車の制御方式専門委員会（昭62年）；“電気車
の交流電動機駆動・インバータ制御方式",第28頁、5.2
図 の開示を挙げることができる。
えば、 電気学会技術報告（II部）、第251号 電気車の制御方式専門委員会（昭62年）；“電気車
の交流電動機駆動・インバータ制御方式",第28頁、5.2
図 の開示を挙げることができる。
［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、比較的高速で運行される電気車の駆
動にリニアモータを適用した場合での、リニアモータの
推力特性の変化について配慮がされておらず、電気車に
必要な、所定の推力特性保持の点で問題があつた。
動にリニアモータを適用した場合での、リニアモータの
推力特性の変化について配慮がされておらず、電気車に
必要な、所定の推力特性保持の点で問題があつた。
すなわち、リニアモータ推進方式の電気車では、例え
ば第７図に示すように、電気車20の台車の下方にリニア
モータの一次導体（電機子）21を取付け、これが、軌道
面に設置されているリニアモータの二次導体22に作用し
て、必要な推力を得るようになつているものであるが、
このとき、電気車の走行速度が上昇して、一次導体21と
二次導体22の相対速度が大きくなると、すべり周波数が
一定であるにもかかわらず、推力が低下してしまうので
ある。これは、一次導体と二次導体の相対速度が大きく
なると、一次導体で発生した磁力線が二次導体に達し、
これにより二次導体から磁力線が発生して一次導体に作
用して推力となる前に、一次導体と二次導体の相対位置
が変化し、一次導体の端部での推力が低下してしまう、
いわゆる端部効果のためである。なお、第７図で、23は
レール、24は車輪、そして25は車軸である。
ば第７図に示すように、電気車20の台車の下方にリニア
モータの一次導体（電機子）21を取付け、これが、軌道
面に設置されているリニアモータの二次導体22に作用し
て、必要な推力を得るようになつているものであるが、
このとき、電気車の走行速度が上昇して、一次導体21と
二次導体22の相対速度が大きくなると、すべり周波数が
一定であるにもかかわらず、推力が低下してしまうので
ある。これは、一次導体と二次導体の相対速度が大きく
なると、一次導体で発生した磁力線が二次導体に達し、
これにより二次導体から磁力線が発生して一次導体に作
用して推力となる前に、一次導体と二次導体の相対位置
が変化し、一次導体の端部での推力が低下してしまう、
いわゆる端部効果のためである。なお、第７図で、23は
レール、24は車輪、そして25は車軸である。
本発明の目的は、電気車推進用のリニアモータを制御
して、常に充分な推力特性を与え、高速度での運行に際
しても、必要とする走行特性が容易に保たれるようにし
た、リニアモータ電気車制御装置を提供することにあ
る。
して、常に充分な推力特性を与え、高速度での運行に際
しても、必要とする走行特性が容易に保たれるようにし
た、リニアモータ電気車制御装置を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段］ 上記目的は、リニアモータ駆動用のインバータを、そ
れが上記したPWM領域にあるとき、その出力であるイン
バータ周波数と出力電圧との比を一定に保つのではな
く、インバータ周波数の上昇に応じて大きくしてゆくよ
うに制御することにより、或いは、インバータ周波数の
増加に伴つてすべり周波数も増加させてゆくように制御
することにより達成される。
れが上記したPWM領域にあるとき、その出力であるイン
バータ周波数と出力電圧との比を一定に保つのではな
く、インバータ周波数の上昇に応じて大きくしてゆくよ
うに制御することにより、或いは、インバータ周波数の
増加に伴つてすべり周波数も増加させてゆくように制御
することにより達成される。
［作用］ 上記のように制御することにより、PWM領域では、電
気車の速度が上昇してゆくにつれ、リニアモータの推力
が増加してゆくように作用することになり、端部効果に
よる推力の低下が補われ、所定の推力特性の維持が可能
になる。
気車の速度が上昇してゆくにつれ、リニアモータの推力
が増加してゆくように作用することになり、端部効果に
よる推力の低下が補われ、所定の推力特性の維持が可能
になる。
［実施例］ 以下、本発明によるリニアモータ電気車制御装置につ
いて、図示の実施例により詳細に説明する。
いて、図示の実施例により詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例で、本発明を、４個の一次
導体1A,1B,1C,1Dからなるリニアモータ１を可変電圧可
変周波数インバータ２で駆動し、電気車を推進させる方
式のものに適用した場合を示しており、インバータ２
は、架線３からパンタグラフ４、フイルタリアクトル
５、それにフイルタコンデンサ６を介して直流電力を取
入れ、これを可変電圧可変周波数の３相交流電力に交換
してリニアモータ１に供給し、電気車を推進させるよう
になつている。なお、これらの一次導体1A,1B,1C,1D
は、第６図の一次導体21に対応する。
導体1A,1B,1C,1Dからなるリニアモータ１を可変電圧可
変周波数インバータ２で駆動し、電気車を推進させる方
式のものに適用した場合を示しており、インバータ２
は、架線３からパンタグラフ４、フイルタリアクトル
５、それにフイルタコンデンサ６を介して直流電力を取
入れ、これを可変電圧可変周波数の３相交流電力に交換
してリニアモータ１に供給し、電気車を推進させるよう
になつている。なお、これらの一次導体1A,1B,1C,1D
は、第６図の一次導体21に対応する。
インバータ２はPWM変調装置７により制御され、直流
電力を可変電圧可変周波数の３相交流電力に変換してリ
ニアモータ１に供給するが、このため、PWM変調装置７
は以下の通りの動作を行なう。
電力を可変電圧可変周波数の３相交流電力に変換してリ
ニアモータ１に供給するが、このため、PWM変調装置７
は以下の通りの動作を行なう。
電気車の車輪24（第７図）にはパルスジエネレータ８
が取付けてあり、これにより電気車の速度に対応した周
波数ｆのパルスを取出し、Ｆ−Ｖ変換器９で速度信号ｖ
を得る。
が取付けてあり、これにより電気車の速度に対応した周
波数ｆのパルスを取出し、Ｆ−Ｖ変換器９で速度信号ｖ
を得る。
この速度信号ｖは加算器10に入力され、すべり周波数
制御装置11から供給される、すべり周波数fsに対応した
電圧信号を加算（力行時）、または減算（回生時）して
インバータ周波数信号finVとなり、周波数制御装置12に
供給される。
制御装置11から供給される、すべり周波数fsに対応した
電圧信号を加算（力行時）、または減算（回生時）して
インバータ周波数信号finVとなり、周波数制御装置12に
供給される。
周波数制御装置12は、このインバータ周波数信号finV
をPWM変調装置７と電圧制御装置13に供給する。また、
これにより、電圧制御装置13は、このインバータ周波数
信号finVと、内部に持つ電圧パターンとを比較し、イン
バータ出力電圧信号vinVを出力してPWM変調装置７に供
給する。
をPWM変調装置７と電圧制御装置13に供給する。また、
これにより、電圧制御装置13は、このインバータ周波数
信号finVと、内部に持つ電圧パターンとを比較し、イン
バータ出力電圧信号vinVを出力してPWM変調装置７に供
給する。
この結果、PWM変調装置７は、これらのインバータ周
波数信号finVとインバータ出力電圧信号vinVとにより所
定のPWM制御信号を作成し、それをインバータ２に供給
して、必要とするインバータ周波数FinVとインバータ出
力電圧VinVを有する３相交流電力を、このインバータ２
から出力させ、リニアモータ１を駆動し、電気車を推進
させるのである。
波数信号finVとインバータ出力電圧信号vinVとにより所
定のPWM制御信号を作成し、それをインバータ２に供給
して、必要とするインバータ周波数FinVとインバータ出
力電圧VinVを有する３相交流電力を、このインバータ２
から出力させ、リニアモータ１を駆動し、電気車を推進
させるのである。
すべり周波数制御装置11は、主管制御器（図示してい
ない）からの力行指令、又は回生指令に応じて所定のす
べり周波数信号fsを出力し、リニアモータ１に所定の推
進力が発生するように制御するが、このとき、電気車が
所定の速度以下のときには定推力（定トルク）、それ以
上の速度のときには定出力となるように制御する必要が
あり、このため、上記したように、従来技術では、イン
バータ周波数finVとインバータ出力電圧vinVとの関係が
第２図の特性を示すように、そして、インバータ周波数
finVとすべり周波数fsとの関係が第３図の特性となるよ
うに、それぞれ制御していたのであるが、リニアモータ
には端部効果があるため、このままではPWM領域で正し
い定推力特性が得られない。
ない）からの力行指令、又は回生指令に応じて所定のす
べり周波数信号fsを出力し、リニアモータ１に所定の推
進力が発生するように制御するが、このとき、電気車が
所定の速度以下のときには定推力（定トルク）、それ以
上の速度のときには定出力となるように制御する必要が
あり、このため、上記したように、従来技術では、イン
バータ周波数finVとインバータ出力電圧vinVとの関係が
第２図の特性を示すように、そして、インバータ周波数
finVとすべり周波数fsとの関係が第３図の特性となるよ
うに、それぞれ制御していたのであるが、リニアモータ
には端部効果があるため、このままではPWM領域で正し
い定推力特性が得られない。
第４図はリニアモータの端部特性の一例を示したもの
で、この図から明らかなように、PWM領域でも定推力が
保たれず、約20Km/h以上では著しい低下を生じている。
で、この図から明らかなように、PWM領域でも定推力が
保たれず、約20Km/h以上では著しい低下を生じている。
そこで、本発明の一実施例では、電圧制御装置13に非
直線制御機能をもたせ、PWM領域でのインバータ周波数f
inVに対するインバータ出力電圧vinVの比を、第２図に
示すような直線特性から外し、第５図に示すように、イ
ンバータ周波数finVの増加割合よりもインバータ出力電
圧vinVの増加割合の方が大となるように構成してある。
直線制御機能をもたせ、PWM領域でのインバータ周波数f
inVに対するインバータ出力電圧vinVの比を、第２図に
示すような直線特性から外し、第５図に示すように、イ
ンバータ周波数finVの増加割合よりもインバータ出力電
圧vinVの増加割合の方が大となるように構成してある。
周知のように、誘導電動機型のリニアモータの推力は
（finV/vinV）の値に比例するから、この実施例によれ
ば、PWM領域でインバータ周波数finVが大きくなるにつ
れ、推力が増加してゆくように作用し、結果として端部
効果による推力の低下が補償され、定推力特性を与える
ことができる。
（finV/vinV）の値に比例するから、この実施例によれ
ば、PWM領域でインバータ周波数finVが大きくなるにつ
れ、推力が増加してゆくように作用し、結果として端部
効果による推力の低下が補償され、定推力特性を与える
ことができる。
なお、このとき、周波数制御装置12は、入力された信
号をそのまま出力するようになつており、従つて、この
ときには、インバータ周波数finVに対するすべり周波数
fsの特性は第３図のように、すなわち従来例と同じにな
るようにしてある。
号をそのまま出力するようになつており、従つて、この
ときには、インバータ周波数finVに対するすべり周波数
fsの特性は第３図のように、すなわち従来例と同じにな
るようにしてある。
次に、本発明の他の一実施例では、周波数制御装置12
に、入力されたインバータ周波数finVと出力されるイン
バータ周波数finVとの間に、１以上の比例定数をもつ比
例関係を与える機能を付与し、これによりPWM変調装置
７に入力されるインバータ周波数finVとすべり周波数fs
との間に第６図の特性が与えられるようにしたものであ
る。なお、このとき、電圧制御装置13に供給されるイン
バータ周波数finVは加減算器10からの信号のままとなつ
ており、その特性も第２図の従来例と同じに保たれてい
る。
に、入力されたインバータ周波数finVと出力されるイン
バータ周波数finVとの間に、１以上の比例定数をもつ比
例関係を与える機能を付与し、これによりPWM変調装置
７に入力されるインバータ周波数finVとすべり周波数fs
との間に第６図の特性が与えられるようにしたものであ
る。なお、このとき、電圧制御装置13に供給されるイン
バータ周波数finVは加減算器10からの信号のままとなつ
ており、その特性も第２図の従来例と同じに保たれてい
る。
周知のように、リニアモータの推力は、すべり周波数
fsの大きさに比例するから、この実施例によつても、PW
M領域では、インバータ周波数finVの増加に伴つてリニ
アモータ１の推力も増加してゆくようにされ、端部効果
による推力低下が補償され、定推力特性を与えることが
できる。
fsの大きさに比例するから、この実施例によつても、PW
M領域では、インバータ周波数finVの増加に伴つてリニ
アモータ１の推力も増加してゆくようにされ、端部効果
による推力低下が補償され、定推力特性を与えることが
できる。
なお、以上の実施例において、電圧制御装置13に与え
るべき非直線制御機能については、適用すべきリニアモ
ータの端部効果による推力低下に合わせて、それの補償
に必要な特性を選択するようにしてやればよい。
るべき非直線制御機能については、適用すべきリニアモ
ータの端部効果による推力低下に合わせて、それの補償
に必要な特性を選択するようにしてやればよい。
また、上記実施例において、周波数制御装置12に付与
すべき比例関係特性についても同様で、同じく使用すべ
きリニアモータ１の特性に合わせ、端部効果による推力
低下の補償が得られるように定めてやればよい。
すべき比例関係特性についても同様で、同じく使用すべ
きリニアモータ１の特性に合わせ、端部効果による推力
低下の補償が得られるように定めてやればよい。
［発明の効果］ 本発明によれば、誘導電動機型リニアモータを用いた
電気車の走行特性を充分に改善できる効果がある。
電気車の走行特性を充分に改善できる効果がある。
第１図は本発明によるリニアモータ電気車制御装置の一
実施例を示すブロツク図、第２図及び第３図は従来技術
における制御特性図、第４図はリニアモータにおける端
部効果の一例を示す特性図、第５図及び第６図は本発明
の実施例における制御特性図、第７図はリニアモータ電
気車の一例を示す説明図である。 １……リニアモータ、1A,1B,1C,1D……リニアモータの
一次導体、２……可変電圧可変周波数インバータ、７…
…PWM変調装置、８……パルスジエネレータ、９……Ｆ
−Ｖ変換器、10……加減算器、11……すべり周波数制御
装置、12……周波数制御装置、13……電圧制御装置。
実施例を示すブロツク図、第２図及び第３図は従来技術
における制御特性図、第４図はリニアモータにおける端
部効果の一例を示す特性図、第５図及び第６図は本発明
の実施例における制御特性図、第７図はリニアモータ電
気車の一例を示す説明図である。 １……リニアモータ、1A,1B,1C,1D……リニアモータの
一次導体、２……可変電圧可変周波数インバータ、７…
…PWM変調装置、８……パルスジエネレータ、９……Ｆ
−Ｖ変換器、10……加減算器、11……すべり周波数制御
装置、12……周波数制御装置、13……電圧制御装置。
Claims (2)
- 【請求項１】可変電圧可変周波数型インバータを備え、
推進力発生用の誘導型リニアモータを可変電圧領域と全
電圧領域とに分けて制御する方式のリニアモータ推進に
よる電気車制御装置において、上記インバータの出力電
圧に対する周波数の特性を線形から非線形に変化させる
制御手段を設け、上記リニアモータが上記可変電圧領域
にあるときは、その端子電圧と周波数の比が、周波数の
増加に応じて大きくなつてゆくように構成したことを特
徴とするリニアモータ電気車制御装置。 - 【請求項２】可変電圧可変周波数型インバータを備え、
推進力発生用の誘導型リニアモータを可変電圧領域と全
電圧領域とに分けて制御する方式のリニアモータ推進に
よる電気車制御装置において、上記インバータの出力周
波数に対する上記リニアモータの滑り周波数の関係を変
化させる制御手段を設け、上記リニアモータが上記可変
電圧領域にあるときは、その端子電圧の周波数に比例し
て上記滑り周波数が変化してゆくように構成したことを
特徴とするリニアモータ電気車制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63098348A JP2732853B2 (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | リニアモータ電気車制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63098348A JP2732853B2 (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | リニアモータ電気車制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01270706A JPH01270706A (ja) | 1989-10-30 |
| JP2732853B2 true JP2732853B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=14217397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63098348A Expired - Fee Related JP2732853B2 (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | リニアモータ電気車制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2732853B2 (ja) |
-
1988
- 1988-04-22 JP JP63098348A patent/JP2732853B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01270706A (ja) | 1989-10-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |