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零相電流制御機能付きPWM変換器の制御装置 新技術説明会

国内特許コード P07A011608
整理番号 /NO33144
掲載日 2007年11月22日
出願番号 特願2001-036737
公開番号 特開2002-238263
登録番号 特許第3797879号
出願日 平成13年2月14日(2001.2.14)
公開日 平成14年8月23日(2002.8.23)
登録日 平成18年4月28日(2006.4.28)
発明者
  • 村井 敏昭
  • 山本 貴光
  • 長谷川 均
  • 塩田 剛
  • 田中 孝佳
  • 佐野 尚
出願人
  • 公益財団法人鉄道総合技術研究所
  • 東洋電機製造株式会社
発明の名称 零相電流制御機能付きPWM変換器の制御装置 新技術説明会
発明の概要 【課題】 多相負荷(電源)に流れる零相電流を制御できるようにし、例えば磁気浮上式鉄道等において、集電コイルにより磁気ダンピングを実現したり、推進コイルにより吸引力を得ることができるようにすること。
【解決手段】 PWM変換器1を、共通直流部2を有する相数と同一数の単相PWM変換器31~33で構成し、単相PWM変換器をそれぞれ絶縁された単相負荷に接続する。そして、零相電流指令値Io* と実零相電流値あるいは零相電圧降下分に基づき零相電圧指令値Vo* を生成し、該零相電圧指令値Vo* と各相の単相負荷を制御する電圧指令値Vmu* 、Vmv* 、Vmw* とを加算して、各単相PWM変換器の電圧指令値Vcu* 、Vcv* 、Vcw* を求め、各単相PWM変換器31~33をPWM制御する。
従来技術、競合技術の概要


磁気浮上式鉄道等における誘導式磁気浮上方式は、磁気ダンピングが小さいことが指摘されており、車両振動により乗り心地が低下するというという問題が提起されている。
そこで、非接触で車上への電力を供給するための集電コイルの各相に同一極性の値がバランスした電流(本発明ではこの各相に流れる電力の授受に関係しない電流の多相平均値を零相電流と呼ぶこととする)を流して磁気ダンピングを実現することにより、振動を抑制し乗り心地を改善する提案なされている(例えば、「誘導集電装置を利用したアクティブ磁気ダンパ」、村井敏昭他、電気学会論文誌D、119巻11号、平成11年参照)。
集電電力を発生する集電コイルのU、V、W相に、例えば図5に示すような、車両振動速度に応じた低周波の電流Iou,Iov,Iow(周波数は集電コイルに発生する電圧の周波数の数十分の1程度)を重畳することによりダンピング力を発生することができ、この電流を制御すれば、専用のダンピングコイルを設けることなく振動の抑制を図ることができると期待される。



また、磁気浮上車両等における常電導リニアモータの主回路においては、従来、推進力を得るためのコイルおよびそれに通電するための推進用のインバータと、吸引力を得るためのコイルおよびそれに通電するための吸引用のインバータをそれぞれ設け、推進力と吸引力を制御していた。
しかし、上記制御においても、推進力を得るためのコイルに上記零相電流を通電すれば、このコイルにより吸引力も得ることができ、推進力を得るためのコイルと吸引力を得るためのコイル、および、これらに通電するためのインバータをそれぞれ設けることなく、一つのコイルと一台のインバータにより推進力と吸引力の制御を実現することができるものと期待される。
従来においては、上記集電コイルからの電力の供給や、推進力や吸引力を得るためのコイルへの通電に使用されるコンバータやインバータの制御装置において、上記零相電流を制御できるものは実現されていなかった。

産業上の利用分野


本発明は、磁気浮上式鉄道等において使用される非接触で車上に電力を供給するための集電コイルからの電力の供給や、あるいは、上記鉄道等において推進力と吸引力を得るためのコイルへの通電等に適用される零相電流制御機能付きPWM変換器の制御装置に関し、特に、相数と同一数の単相PWM変換器から構成されるPWM変換器に零相電流制御機能を付加し、ダンピング力の制御や吸引力の制御等を実現することができるPWM変換器の制御装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
絶縁された多相負荷より電力を授受するための共通直流部を有し、多相の相数と同一数の単相PWM変換器よりなる零相電流制御機能付きPWM変換器の制御装置であって、
上記制御装置は、多相各相実電流値を検出する検出手段と、
上記検出手段により検出された多相各相実電流値の和から零相実電流値を出力する零相実電流出力手段と、
上記零相実電流値と、零相電流指令値とを一致させるための零相電圧指令値を出力する零相電圧指令手段と、
前記多相負荷を制御するための多相各相の第1の電圧指令値と、上記零相電圧指令値とを加算して、前記単相PWM変換器の各相の第2の電圧指令値を出力する電圧指令手段と、
上記第2の電圧指令値により、単相PWM変換器の各相の出力電圧を制御する手段とを備えた
ことを特徴とする零相電流制御機能付きPWM変換器の制御装置。

【請求項2】
前記零相電圧指令手段は、
前記零相電流指令値と前記零相実電流値との偏差を増幅し、前記零相電圧指令値を出力する手段から構成される
ことを特徴とする請求項1の零相電流制御機能付きPWM変換器の制御装置。

【請求項3】
前記零相電圧指令手段は、
前記零相電流指令値と前記零相実電流値との偏差を増幅する増幅手段と、
前記零相電流指令値と前記多相負荷の各相の抵抗分との積と、前記零相電流指令値の微分値と前記多相負荷の各相のインダクタンス分との積との加算値を求める加算手段と、
上記増幅手段と上記加算手段の出力を加算して前記零相電圧指令値を出力する手段とから構成される
ことを特徴とする請求項1の零相電流制御機能付きPWM変換器の制御装置。

【請求項4】
絶縁された多相負荷より電力を授受するための共通直流部を有し、多相の相数と同一数の単相PWM変換器よりなる零相電流制御機能付きPWM変換器の制御装置であって、
上記制御装置は、零相電流指令値と前記多相負荷の各相の抵抗分との積と、上記零相電流指令値の微分値と前記各相負荷の各相のインダクタンス分との積を加算して零相電圧指令値を出力する零相電圧指令手段と、
前記多相負荷を制御するための多相各相の第1の電圧指令値と、上記零相電圧指令値とを加算して、前記単相PWM変換器の各相の第2の電圧指令値を出力する電圧指令手段と、
上記第2の電圧指令値により、前記単相PWM変換器の各相の出力電圧を制御する手段とを備えた
ことを特徴とする零相電流制御機能付きPWM変換器の制御装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2001036737thum.jpg
出願権利状態 登録
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