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JPH04200203A - Control method for voltage type vvvf inverter - Google Patents

Control method for voltage type vvvf inverter

Info

Publication number
JPH04200203A
JPH04200203A JP2325561A JP32556190A JPH04200203A JP H04200203 A JPH04200203 A JP H04200203A JP 2325561 A JP2325561 A JP 2325561A JP 32556190 A JP32556190 A JP 32556190A JP H04200203 A JPH04200203 A JP H04200203A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inverter
voltage
unit
phase difference
inverters
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2325561A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Numano
沼野 稔夫
Yoshihiko Sato
芳彦 佐藤
Yoshio Maekawa
義雄 前川
Shigenori Kinoshita
木下 繁則
Kenichi Okamoto
研一 岡本
Michio Iwabori
道雄 岩堀
Naoto Yoshinori
直人 義則
Haruki Yoshikawa
春樹 吉川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
East Japan Railway Co
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
East Japan Railway Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, East Japan Railway Co filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2325561A priority Critical patent/JPH04200203A/en
Publication of JPH04200203A publication Critical patent/JPH04200203A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (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、例えば直流電気車駆動のために用いて好適な
電圧形VVVF (旬変電圧可変周波数)インバータの
制御方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of controlling a voltage type VVVF (Variable Voltage Variable Frequency) inverter suitable for use, for example, in driving a DC electric vehicle.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

出願人は、先に直流入力側で直列接続された電圧形イン
バータを提案している。第5図はかがる提案済み方式を
示す概要図である。
The applicant has previously proposed voltage source inverters connected in series on the DC input side. FIG. 5 is a schematic diagram showing Kagaru's proposed method.

同図において、1は電車線、2はレール、3は入力フィ
ルタリアクトルである。この入力フィルタリアクトル3
の電源側には通常開閉器などが接続されるが、ここでは
特に関係がないので、図示は省略する。41.42はイ
ンハータユニソトでユニットインバータ411,421
および入力コンデンサ412,422などからなり、ユ
ニットインバータ411,421には負荷としての車両
駆動用電動機51.52が接続されている。
In the figure, 1 is an overhead contact line, 2 is a rail, and 3 is an input filter reactor. This input filter reactor 3
Normally, a switch or the like is connected to the power supply side of the switch, but it is not particularly relevant here, so its illustration is omitted. 41.42 is inverter unit inverter 411,421
and input capacitors 412, 422, etc., and a vehicle drive motor 51, 52 as a load is connected to the unit inverters 411, 421.

第6図は第5図の動作を説明するだめのタイムチャート
である。
FIG. 6 is a time chart for explaining the operation of FIG. 5.

同図において、Sはユニ7)インバータ411゜421
の制御信号でその周波数はf□であり、ここでは両イン
バータを同一の制御信号にて制御するものとしている。
In the same figure, S is Uni7) Inverter 411°421
The frequency of the control signal is f□, and here it is assumed that both inverters are controlled by the same control signal.

1411+  i4□、はユニットインバータの入力電
流波形である。v412+  v4□2は入力コンデン
サの電圧波形で、それぞれ6f、の周波数のりプルを含
んでいる。直列接続されたインバータの入力電圧波形は
V 412とv4□2とを合成したものとして表わされ
、e、で示す如き波形となる。
1411+i4□ is the input current waveform of the unit inverter. v412+v4□2 are voltage waveforms of the input capacitor, each including a frequency ripple of 6f. The input voltage waveform of the inverters connected in series is expressed as a combination of V412 and v4□2, and has a waveform as shown by e.

ここに両インバータは同相の制御信号で制御するので、
入力端子リプルも同相となり、インバータユニットのそ
れの2倍となる。
Since both inverters are controlled by the same phase control signal,
The input terminal ripple is also in the same phase and is twice that of the inverter unit.

ところで、このようなインバータにて直流電気車を駆動
する場合、インバータ入力側の電圧リプルによる交流電
流が電車線や軌道回路に流れるが、この交流電流は軌道
回路信号への影響の関係から各周波数に応した制限値が
あり、これを入力フィルタリアクトルにより制限するよ
うにしている。
By the way, when driving a DC electric car with such an inverter, an alternating current due to voltage ripple on the inverter input side flows through the overhead contact line and track circuit, but this alternating current has different frequencies at each frequency due to its influence on the track circuit signal. There is a limit value corresponding to this, and this is limited by the input filter reactor.

また、軌道回路信号の周波数としてはf、、1/2fs
(f、は商用電源周波数で50Hzまたは60Hz )
を用いていることから、f、、=50Hzの場合、イン
バータ周波数が4.17Hzのときのりプル周波数は2
5Hz、8.33Hzのときのそれは50Hz となる
。したがって、リアクトルの値は4.17,8.33H
zのときに軌道回路等へ影響を与えないような値に選ば
れる。つまり、インバータ電車の場合はりプル周波数が
変化するため、チョッパ電車の場合に比べてリアクトル
は約2倍のインダクタンスとなり、重量も大きくなる。
Also, the frequency of the track circuit signal is f, 1/2fs
(f is the commercial power frequency of 50Hz or 60Hz)
Therefore, when f, , = 50Hz, the pull frequency is 2 when the inverter frequency is 4.17Hz.
When it is 5Hz and 8.33Hz, it becomes 50Hz. Therefore, the reactor value is 4.17, 8.33H
The value is selected so that it does not affect the track circuit etc. when z. In other words, in the case of an inverter electric train, the pull frequency changes, so the inductance of the reactor is about twice that of a chopper electric train, and the weight is also larger.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

このように、従来のインバータ電車ではこの入力フィル
タリアクトルの重量がインバータシステム全体に占める
割合が大きく、このためその軽量化が望まれている。
As described above, in conventional inverter electric trains, the weight of this input filter reactor occupies a large proportion of the entire inverter system, and therefore it is desired to reduce its weight.

したがって、本発明の課題は入力コンデンサのりプル電
圧を低減し、入力フィルタリアクトルの小容量化、小形
化を図ることにある。
Therefore, an object of the present invention is to reduce the ripple voltage of the input capacitor and to reduce the capacitance and size of the input filter reactor.

[課題を解決するための手段] 個別に制御されて負荷を駆動する電圧形ユニットインバ
ータを2つずつ組にして複数組をその直流入力側で直列
接続してなる電圧形VVVFインバータに対し、前記組
を構成する各ユニットインバータを制御するだめの制御
信号に互いに位相差を持たせて制御する。
[Means for Solving the Problem] The above-mentioned method is applied to a voltage-type VVVF inverter formed by connecting two or more sets of voltage-type unit inverters that are individually controlled to drive a load in series on their DC input sides. Control signals for controlling each unit inverter constituting the group are controlled by giving a phase difference to each other.

[作用]・ 直列接続された各インバータのPWM・制御は全く独立
に行なうことができることに着目し、各インバータ間で
PWM制御の制御信号間に位相差を持たせることにより
、各入力コンデンサのりプル電圧にも位相差が生しるよ
うにし、リプル電圧を互いに打ち消し合うようにする。
[Function] Focusing on the fact that the PWM/control of each inverter connected in series can be performed completely independently, by creating a phase difference between the control signals of PWM control between each inverter, the ripple pull of each input capacitor is reduced. A phase difference is also created in the voltage, so that the ripple voltages cancel each other out.

これにより、直列接続されたインバータの合成リプル電
圧が大幅に低減される。
This significantly reduces the combined ripple voltage of the series-connected inverters.

C実施例) 第1図は本発明の詳細な説明するための説明図である。Example C) FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the present invention in detail.

なお、ここで使用するインバータシステムは第5図と同
しである。
Note that the inverter system used here is the same as that shown in FIG.

第1図において、Slはユニットインバータ411の制
御信号、S2はユニットインバータ421の制御信号で
、これらの間には例えば30°の位相差をつける。制御
信号に30°の位相差をつけると、6fi成分の電圧リ
プルは両インバータ間では180°の位相差となって互
いに打ち消し合い、合成入力電圧e、にはリプル電圧は
生じない。なお、30’でリプル低減量は最大となるが
、適宜な値を選べばそれに応じてリプル電圧を低減する
ことができる。
In FIG. 1, Sl is a control signal for the unit inverter 411, and S2 is a control signal for the unit inverter 421, with a phase difference of, for example, 30° between them. When a 30° phase difference is added to the control signal, the voltage ripple of the 6fi component becomes a 180° phase difference between both inverters, canceling each other out, and no ripple voltage occurs in the composite input voltage e. Note that the ripple reduction amount is maximum at 30', but if an appropriate value is selected, the ripple voltage can be reduced accordingly.

ところで、直列接続インバータにて直流電気車を駆動す
る場合、各ユニットインバータに接続される車輪径は互
いに異なるのが普通である。このため、上記の如く制御
信号に位相差を持たせてインバータをスタートさせても
、時間の経過に伴ってこの位相差にも変化が生して来る
。第2図はその様子を示すもので、同一位相でスタート
させた例で示している。これは、1=0で同相でスター
トしても、車輪径差によってインバータ周波数にずれが
生じ、ここではt=TでΔθの位相差が生した例である
。したがって、その対策方法について以下に説明する。
By the way, when a DC electric vehicle is driven by series-connected inverters, the diameters of the wheels connected to each unit inverter are usually different from each other. Therefore, even if the inverter is started with a phase difference in the control signal as described above, this phase difference will also change over time. FIG. 2 shows this situation, and shows an example in which the signals are started at the same phase. This is an example in which even if the inverters start with the same phase when 1=0, a shift occurs in the inverter frequency due to the wheel diameter difference, and here a phase difference of Δθ occurs at t=T. Therefore, the countermeasure method will be explained below.

第3図は直流電気車システムの概要図である。FIG. 3 is a schematic diagram of the DC electric vehicle system.

同図において、100は電車で4つの車輪811.81
2,821,822にて駆動される。車輪811は電動
機711にて駆動され、同様に812は712.821
は721,822は722にてそれぞれ駆動される。6
は4台の電動機を駆動するユニットインバータを収納し
たインバータシステムである。車輪と電動機は、電車1
00の前後に2組に分かれた台車91と92に取りつけ
られている。なお、同−台車内の車輪径は台車間よりも
厳しく管理されるのが普通である。
In the same figure, 100 is a train with four wheels 811.81
2,821,822. Wheel 811 is driven by electric motor 711, and similarly wheel 812 is driven by 712.821.
721 and 822 are driven by 722, respectively. 6
is an inverter system containing unit inverters that drive four electric motors. Wheels and electric motor are train 1
It is attached to carts 91 and 92, which are divided into two groups, before and after 00. Note that the diameter of wheels within the same bogie is usually controlled more strictly than between the bogies.

第4図に第3図のインバータシステムの具体例を示す。FIG. 4 shows a specific example of the inverter system shown in FIG. 3.

同図の611,612,621,622がユニットイン
バータで、613,614,623.624は入力コン
デンサである。そして、ここでは同−台車内の電動機を
駆動するインバータ611と612間でリプル電圧を打
ち消せるような位相差を持たせて運転し、同じくインバ
ータ621と622間にも所定の位相差を持たせて運転
する。
In the figure, 611, 612, 621, and 622 are unit inverters, and 613, 614, 623, and 624 are input capacitors. Here, the inverters 611 and 612 that drive the electric motor in the same truck are operated with a phase difference that can cancel the ripple voltage, and the inverters 621 and 622 are also operated with a predetermined phase difference. drive.

したがって、同−台車内の車輪径差が少なければ、イン
バータ周波数が8Hz近くでの位相差ずれも少なく、大
きな問題とはならない。これに対し、車輪径差が問題と
なる場合は、車輪径補正機能を付加すれば、この問題も
解消されることになる。
Therefore, if the difference in wheel diameter within the same truck is small, the phase difference shift when the inverter frequency is near 8 Hz will be small and will not pose a major problem. On the other hand, if the wheel diameter difference becomes a problem, adding a wheel diameter correction function will solve this problem.

なお、上記では電圧形インバータとして電圧形PWMイ
ンバータを用いた例で説明したが、本発明は電圧形方形
波インバータについても同様にして適用することができ
る。
Note that although the above example uses a voltage-type PWM inverter as the voltage-type inverter, the present invention can be similarly applied to a voltage-type square wave inverter.

また、以上では主として直流電気車システムに適用する
場合について説明したが、本発明はこれと同様のシステ
ム一般に適用することができる。
Moreover, although the case where the present invention is mainly applied to a DC electric vehicle system has been described above, the present invention can be applied to general systems similar to this.

〔発明の効果] 本発明によれば、直列接続されたインバータ間で位相差
運転をするようにしたので、 1)インバータの入力コンデンサの合成電圧リプルが低
減する。
[Effects of the Invention] According to the present invention, phase difference operation is performed between the inverters connected in series, so that: 1) The combined voltage ripple of the input capacitor of the inverter is reduced.

11)電圧リプルが減少するので、入力フィルタリアク
トルのインダクタンスを低減できる。
11) Since the voltage ripple is reduced, the inductance of the input filter reactor can be reduced.

ij)電車線および軌道回路を流れる高調波電流が減少
する。
ij) Harmonic currents flowing through overhead contact lines and track circuits are reduced.

などの利点が得られる。Benefits such as:

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の詳細な説明するためのタイムチャート
、第2図は電車の車輪径誤差を説明するための波形図、
第3図は直流電気車システムを示す概要図、第4図は第
3図のインバータシステムの具体例を示すブロック図、
第5図は提案済み方式を示す概要図、第6図はその動作
を説明するための波形図である。 符号説明 1・・・電車線、2・・・レール、3・・・入力フィル
タリアクトル、6・・・インバータシステム、41.4
2・・・インバータユニット、51,52,711〜7
22・・・電動機、91.92・・・台車、100・・
・電車、411.421,611〜622・・・ユニッ
トインバータ、412,422,613〜624・・・
入力コンデンサ、811〜822・・・車輪。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 第 1 囚 d @2  図 第3図 第 4 図 2 レール 葛5図 2し−ル %6 図
Fig. 1 is a time chart for explaining the present invention in detail, Fig. 2 is a waveform chart for explaining the wheel diameter error of a train,
Fig. 3 is a schematic diagram showing a DC electric vehicle system, Fig. 4 is a block diagram showing a specific example of the inverter system shown in Fig. 3,
FIG. 5 is a schematic diagram showing the proposed method, and FIG. 6 is a waveform diagram for explaining its operation. Symbol explanation 1... Electric contact line, 2... Rail, 3... Input filter reactor, 6... Inverter system, 41.4
2... Inverter unit, 51, 52, 711-7
22...Electric motor, 91.92...Dolly, 100...
・Train, 411.421,611~622...Unit inverter, 412,422,613~624...
Input capacitors, 811-822...wheels. Agent Patent Attorney Akio Namiki No. 1 Prisoner d @2 Figure 3 Figure 4 Figure 2 Rail Kuzu 5 Figure 2 Shi-ru%6 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)個別に制御されて負荷を駆動する電圧形ユニットイ
ンバータを2つずつ組にして複数組をその直流入力側で
直列接続してなる電圧形VVVFインバータに対し、前
記組を構成する各ユニットインバータを制御するための
制御信号に互いに位相差を持たせて制御することを特徴
とする電圧形VVVFインバータの制御方法。 2)前記位相差をユニットインバータの入力側基本周波
数の6倍の周波数成分を低減し得る位相差とすることを
特徴とする請求項1)に記載の電圧形VVVFインバー
タの制御方法。
[Scope of Claims] 1) For a voltage-type VVVF inverter formed by connecting two or more voltage-type unit inverters in series on their DC input sides, each pair of voltage-type unit inverters that are individually controlled to drive a load, A method for controlling a voltage type VVVF inverter, characterized in that control signals for controlling each unit inverter constituting the unit are controlled by giving a phase difference to each other. 2) The method for controlling a voltage source VVVF inverter according to claim 1, wherein the phase difference is a phase difference that can reduce a frequency component six times as high as the fundamental frequency on the input side of the unit inverter.
JP2325561A 1990-11-29 1990-11-29 Control method for voltage type vvvf inverter Pending JPH04200203A (en)

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JP (1) JPH04200203A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010063288A (en) * 2008-09-04 2010-03-18 Toshiba Corp Power supply for vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010063288A (en) * 2008-09-04 2010-03-18 Toshiba Corp Power supply for vehicle

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