(57)【要約】【課題】低速、低トルク指令で電気車を制御するとき、周波数指令が０に停滞して電気車が加速できない場合がある。【解決手段】供給電圧と電流から誘導機の二次磁束を演算する磁束演算器、前記電流と前記二次磁束から演算速度を演算する速度演算器、磁束指令とトルク指令から磁束分電流指令とトルク分電流指令とすべり指令を演算する指令演算器、補正速度と前記すべり指令を入力し周波数指令を出力する加算器、前記周波数指令を入力し磁束位相角を出力する積分器、前記電流と前記磁束位相角を入力し磁束分電流とトルク分電流を出力する座標変換器、前記磁束分電流指令と前記磁束分電流と前記トルク分電流指令と前記トルク分電流を入力し電圧指令を出力する電流制御器、前記周波数指令と前記電流を入力し速度補正量を出力する速度補正量演算器、前記演算速度と前記速度補正量を入力し前記補正速度を出力する速度補正加算器とから構成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導機に供給される電圧と誘導機電流から前記誘導機の二次磁束を演算する磁束演算器、前記誘導機電流と前記二次磁束から演算速度を演算する速度演算器、磁束指令とトルク指令から磁束分電流指令とトルク分電流指令とすべり指令を演算する指令演算器、前記演算速度と前記すべり指令を入力し周波数指令を出力する加算器、前記周波数指令を入力し磁束位相角を出力する積分器、前記誘導機電流と前記磁束位相角を入力し磁束分電流とトルク分電流を出力する座標変換器、前記磁束分電流指令と前記磁束分電流と前記トルク分電流指令と前記トルク分電流を入力し電圧指令を出力する電流制御器、から構成される電気車制御装置において、
前記周波数指令と前記誘導機電流を入力し速度補正量を出力する速度補正量演算器、前記演算速度と前記速度補正量を入力し補正速度を出力する速度補正加算器を新たに追加し、前記演算速度の代わりに前記補正速度を前記加算器に入力することを特徴とする電気車制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気車制御装置に関するもので、低速、低トルクの電気車起動特性を改善するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、一従来例を示すブロック図であり、１は指令演算器、２は電流制御器、３はＰＷＭインバータ、４は電流検出器、５は誘導機、６は加算器、７は積分器、８は座標変換器、９は速度演算器、１０は磁束演算器である。以下、図２に従い動作を説明する。
【０００３】
指令演算器１は、磁束指令Φ＊とトルク指令τ＊を入力し、
ＩＤ＊＝Φ＊／Ｍ　　　　　　（１）
ＩＱ＊＝Ｌ２／Ｍ・τ＊／Φ＊　　　　　（２）
ωｓ＊＝Ｒ２／Ｌ２・ＩＱ＊／ＩＤ＊　　　　　（３）
から磁束分電流指令ＩＤ＊、トルク分電流指令ＩＱ＊、すべり指令ωｓ＊を出力する。ここで、Ｒ２は誘導機５の二次抵抗、Ｌ２は二次自己インダクタンス、Ｍは相互インダクタンスである。
【０００４】
電流制御器２は、磁束分電流指令ＩＤ＊、トルク分電流指令ＩＱ＊と、後出の磁束分電流ＩＤとトルク分電流ＩＱを入力し、ＩＤがＩＤ＊に、ＩＱがＩＱ＊に追従するような電圧指令ｖ＊を出力する。ＰＷＭインバータ３は、電圧指令ｖ＊を増幅し、誘導機５に電力を供給する。
【０００５】
電流検出器４は、誘導機電流ｉを検出する。磁束演算器１０は、誘導機電流ｉと電圧指令ｖ＊から、式（４）にて二次磁束Φ２を演算する。
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ここで、Ｒ１は誘導機５の一次抵抗、Ｌ１は一次自己インダクタンス、ＶｄはＰＷＭインバータ３に起因するデッドタイム補正量である。
【０００６】
速度演算器９は、誘導機電流ｉと二次磁束Φ２＝Φ２ａ＋ｊ・Φ２ｂから、
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にて、演算速度ωｍを演算する。
【０００７】
加算器６は、演算速度ωｍとすべり指令ωｓ＊を加算して、周波数指令ω１＊を出力する。積分器７は、周波数指令ω１＊を積分し、磁束位相角θｄを出力する。
【０００８】
座標変換器８は、誘導器電流ｉを３相２相変換後、磁束位相角θｄで回転する軸へ回転座標変換し、磁束分電流ＩＤ、トルク分電流ＩＱを出力する。磁束分電流ＩＤ、トルク分電流ＩＱは、前出の電流制御器２へ入力される。
【０００９】
以上の構成とすることにより、誘導機電流を直交する磁束分電流ＩＤ、トルク分電流ＩＱに分解でき、誘導機５の磁束とトルクを独立に、高速に制御することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
誘導機５のＲ１やＰＷＭインバータ３の素子に起因するＶｄ誤差の影響により、式（４）による二次磁束Φ２に誤差が現れる。Ｒ１誤差は、誘導機５の温度変化の影響で現れる。Ｖｄ誤差は、ＰＷＭインバータ３の素子のターンオフ時間やターンオン時間がコレクタ電流により変わることにより現れる。通常、コレクタ電流がある程度流れているときのターンオフ時間やターンオン時間を式（４）に用いるので、コレクタ電流０付近でＶｄ誤差が出て、二次磁束Φ２に誤差が現れる。ここで、コレクタ電流は、誘導機電流ｉと同じと考えて良い。
Ｒ１やＶｄ誤差の影響は、誘導機５の逆起電力が小さい極低域の周波数指令ω１＊で受け易い。さらに、極低域の周波数指令ω１＊であれば、誘導機電流ｉが０付近に滞在する時間が長くなり、Ｖｄ誤差が現れやすい。二次磁束Φ２に誤差が現れると、演算速度ωｍに誤差が現れる。
【００１１】
トルク指令τ＊が低く、すべり指令ωｓ＊が小さいとき、周波数指令ω１＊が０に停滞する現象が現れることがある。誘導機５の起動時、周波数指令ω１＊が低く、Ｒ１やＶｄ誤差の影響が多大となり、演算速度ωｍに誤差が出る。このときの演算速度ωｍの誤差が周波数指令ω１＊を低くする方向に現れると、周波数指令ω１＊を大きくすることができず、最悪の場合、周波数指令ω１＊が０となる。周波数指令ω１＊が０になると、誘導機５に直流電流が流れ、誘導機５が加速できない。さらに、誘導機５が加速しないので、周波数指令ω１＊が大きくならず、周波数指令ω１＊が０に停滞することもあり得る。
【００１２】
電気車においては、１ノッチのトルク指令が低く、Ｒ１の温度変動も激しいので、周波数指令ω１＊が０に停滞する現象も起き易いと思われる。このとき、電気車は加速しない。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために以下の手段を施す。
周波数指令ω１＊と誘導機電流ｉを入力し速度補正量ｄωを出力する速度補正量演算器１１、演算速度ωｍと速度補正量ｄωを入力し補正速度ωｍ１を出力する速度補正加算器１２を新たに追加し、演算速度ωｍの代わりに補正速度ωｍ１を加算器６に入力する。
【００１４】
以上の手段を施すことにより、周波数指令ω１＊が速度補正量ｄω分高くなるため、周波数指令ω１＊が０より高くでき、誘導機５にトルクが発生して、誘導機５が加速できる。誘導機５が加速すれば、周波数指令ω１＊が高くなっていき、Ｒ１やＶｄ誤差の影響を受け難くなる。すると、演算速度ωｍの誤差も小さくなり、周波数指令ω１＊が０に停滞する現象は出なくなる。
電気車が、１ノッチでも加速することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
ここでは、従来技術に対して追加変更した点のみを説明する。
図１は、本発明の一実施例を示すブロック図であり、１１は速度補正量演算器、１２は速度補正加算器である。
【００１６】
速度補正量演算器１１は、誘導機電流ｉと周波数指令ω１＊を入力し、速度補正量ｄωを出力する。速度補正量演算器１１では、周波数指令ω１＊が低く、誘導機電流ｉが０付近のとき、速度補正量ｄωに０以外の値を出す。正転加速ならばｄω＞０、逆転加速ならばｄω＜０の一定値とする。周波数指令ω１＊が高いか、誘導機電流ｉが０付近でないとき、ｄω＝０とする。
【００１７】
速度補正加算器１２は、演算速度ωｍと速度補正量ｄωを加えて、補正速度ωｍ１を出力する。速度補正加算器１２が出力した補正速度ωｍ１は、演算速度ωｍの代わりに加算器６に入力される。
【００１８】
以上の構成とすることにより、周波数指令ω１＊が低く、誘導機電流ｉが０付近という演算速度ωｍに誤差が出やすい領域において、速度補正量ｄωを０以外の値として、演算速度ωｍより補正速度ωｍ１を高くすることができる。すると、周波数指令ω１＊が０より高くでき、誘導機５にトルクが発生して、誘導機５が加速できる。誘導機５が加速すれば、周波数指令ω１＊が高くなっていき、Ｒ１やＶｄ誤差の影響を受け難くなる。すると、演算速度ωｍの誤差も小さくなり、周波数指令ω１＊が０に停滞する現象は出なくなる。
【００１９】
【発明の効果】
演算速度に速度補正量を加えることにより、周波数指令が０に停滞することなく、誘導機を加速させることができ、低速、低トルクの電気車起動特性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図２は、一従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　　指令演算器
２　　電流制御器
３　　ＰＷＭインバータ
４　　電流検出器
５　　誘導機
６　　加算器
７　　積分器
８　　座標変換器
９　　速度演算器
１０　磁束演算器
１１　速度補正量演算器
１２　速度補正加算器
Φ＊　　磁束指令
τ＊　トルク指令
ＩＤ＊　　磁束分電流指令
ＩＱ＊　　トルク分電流指令
ωｓ＊　　すべり指令
ω１＊　周波数指令
θｄ　　磁束位相角
ｉ　　誘導機電流
Φ２　　二次磁束
ωｍ　　演算速度
ＩＤ　　磁束分電流
ＩＱ　　トルク分電流
ｖ＊　　　電圧指令
ｄω　　速度補正量
ωｍ１　補正速度
【図１】
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【図２】
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