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電動機制御方法及び電動機制御装置 コモンズ

国内特許コード P110006162
掲載日 2011年12月19日
出願番号 特願2008-085774
公開番号 特開2009-240123
登録番号 特許第4945493号
出願日 平成20年3月28日(2008.3.28)
公開日 平成21年10月15日(2009.10.15)
登録日 平成24年3月9日(2012.3.9)
発明者
  • 山下 道寛
出願人
  • 公益財団法人鉄道総合技術研究所
発明の名称 電動機制御方法及び電動機制御装置 コモンズ
発明の概要

【課題】空転滑走発生時のトルクのアンバランスを抑制するための新たな技術を提案すること。
【解決手段】主電動機信号切替部220は、現在の走行状態が力行であれば、進行方向最後方軸である第2軸を基準軸として、第2軸の電動機電流及び回転子角周波数をもとに磁束成分電流フィードバック値Iと、トルク成分電流フィードバック値Iと、電動機の回転子角周波数ωとを算出する。現在の走行状態が制動であれば、主電動機信号切替部200は、進行方向最前方軸である第1軸を基準軸として、第1軸の電動機電流及び回転子角周波数をもとに磁束成分電流フィードバック値Iと、トルク成分電流フィードバック値Iと、電動機の回転子角周波数ωとを算出する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


電気車の電動機の制御として、給電ラインに並列接続された複数の電動機を一括してベクトル制御する技術が知られている。複数電動機の一括制御では、各電動機の回転子速度(回転子角周波数でもよい。)やインバータ出力電流のフィードバック値をもとに制御されるのが一般的であった。これは、粘着走行時(平常時)には、各電動機の回転子速度や流入電流はほぼ同じ値を取り、各電動機トルクはほぼ同値となるためである。



また、電動機が並列接続された給電ラインの給電電流(インバータ出力電流)は、各電動機の流入電流の合計でなる。従って、粘着走行時(平常時)においては、各電動機の電流は略均等であるが、空転/滑走時には各電動機の負荷がアンバランスになる。具体的に説明する。ベクトル制御においては、インバータ出力電流である給電電流すなわち総電流ベクトルIを制御対象として、振幅(ベクトルIの長さ)、及び磁束成分とトルク成分とが制御される。例えば1C2M制御であれば、2台の電動機に入力される電流ベクトルは、総電流ベクトルIの約1/2ずつであり、磁束成分及びトルク成分の値はそれぞれの電動機間で略同値である。しかし、一方の電動機で空転又は滑走(以下包括的に「空転滑走」という。)が発生すると、その一方の電動機の負荷トルクが減少する。すると、減少した負荷トルク分のトルクを下げるように空転滑走した電動機のトルク成分電流が減少する。このトルク成分電流の減少分は、空転滑走していない電動機の増加分として配分される。総電流ベクトルIが一定に制御されているためである。



この現象を放置した場合、空転滑走していない電動機に過度のトルクがかかり、空転滑走が誘発されて、全軸空転滑走に至る可能性がある。かかる問題は例えば特許文献1にも記載されている通りである。



そして、トルクのアンバランスに対応する制御としては例えば特許文献2に記載された技術が知られている。この特許文献2の技術は、インバータ出力電流(給電ラインの給電電流)をフィードバックし、トルクのアンバランスが発生した場合にはトルク指令を引き下げて、一括制御している全ての電動機のトルクを下げるものである。

【特許文献1】特開2002-112404号公報

【特許文献2】特開平10-80190号公報

産業上の利用分野


本発明は、給電ラインに並列接続された電気車を駆動するn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御により一括制御する電動機制御方法等に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
インバータからの給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御により一括制御する電動機制御方法であって、
制御対象のn軸のうちの進行方向最後方の軸以外の所定軸を空転監視軸として当該軸の空転発生を検出する空転検出ステップを含み、
力行時に、前記空転検出ステップによる検出がなされない場合には、n軸それぞれの電動機電流又は前記インバータの出力電流と、n軸それぞれの電動機の回転子角周波数又は代表軸の電動機の回転子角周波数とを用いて前記一括制御を行い、前記空転検出ステップによる検出がなされた場合には、前記進行方向最後方の軸の電動機電流及び回転子角周波数を用いて前記一括制御を行う、
電動機制御方法。

【請求項2】
インバータからの給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御により一括制御する電動機制御方法であって、
制御対象のn軸のうちの進行方向最前方の軸以外の所定軸を滑走監視軸として当該軸の滑走発生を検出する滑走検出ステップを含み、
制動時に、前記滑走検出ステップによる検出がなされない場合には、n軸それぞれの電動機電流又は前記インバータの出力電流と、n軸それぞれの電動機の回転子角周波数又は代表軸の電動機の回転子角周波数とを用いて前記一括制御を行い、前記滑走検出ステップによる検出がなされた場合には、前記進行方向最前方の軸の電動機電流及び回転子角周波数を用いて前記一括制御を行う、
電動機制御方法。

【請求項3】
インバータからの給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御により一括制御する電動機制御装置であって、
制御対象のn軸それぞれの電動機電流を検出する電流検出手段と、
n軸それぞれの回転子角周波数を検出する角周波数検出手段と、
n軸のうちの進行方向最後方の軸以外の所定軸を空転監視軸として当該軸の空転発生を検出する空転検出手段と、
力行時に、前記空転検出手段による検出がなされない場合には、n軸それぞれの電動機電流又は前記インバータの出力電流と、n軸それぞれの電動機の回転子角周波数又は代表軸の電動機の回転子角周波数とを用いて前記一括制御を行い、前記空転検出手段による検出がなされた場合には、前記進行方向最後方の軸の電動機電流及び回転子角周波数用いて前記一括制御を行う力行時一括制御手段と、
を備えた電動機制御装置。

【請求項4】
インバータからの給電ラインに並列接続された電動車車両内或いは台車内のn軸(n≧2)それぞれの電動機をベクトル制御により一括制御する電動機制御装置であって、
制御対象のn軸それぞれの電動機電流を検出する電流検出手段と、
n軸それぞれの回転子角周波数を検出する角周波数検出手段と、
n軸のうちの進行方向最前方の軸以外の所定軸を滑走監視軸として当該軸の滑走発生を検出する滑走検出手段と、
制動時に、前記滑走検出手段による検出がなされない場合には、n軸それぞれの電動機電流又は前記インバータの出力電流と、n軸それぞれの電動機の回転子角周波数又は代表軸の電動機の回転子角周波数とを用いて前記一括制御を行い、前記滑走検出手段による検出がなされた場合には、前記進行方向最前方の軸の電動機電流及び回転子角周波数用いて前記一括制御を行う制動時一括制御手段と、
を備えた電動機制御装置。
産業区分
  • 鉄道
  • 発電、電動
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008085774thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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