VVVF制御における再粘着制御性能向上の歩み

摘要

電気鉄道車両の主電動機として誘導電動機を使用することは、インバータが発明されたことにより、究極の主電動機として長年考えられてきたものである。 1960年代になってインバータ試作機関車が登場したが、半導体技術が十分発達しておらず、広まることはなかった。その後ドイツ圏にて従来のサイリスタを用いたインバータで電気式ディーゼル機関車が試作され、徐々にインバータ制御電気車が広がっていった。1980年代後半になると大容量GTOサイリズタが登場し、日本でもインバータ制御電車が導入され始め、急速に普及した。日本ではごく短期間に普及した印象が強いが、ドイツ圏では1960年代未からの長い開発の歴史を背負っている。 その歴史の中で今日の基本的な主回路構成が決まってきた。 例えば信号波と搬送波の比較によるPWM波形発生、電圧形インバータ、交流電車のDCリンク回路、PWMコンバータなどである。 これらはみな1980年代半ばまでに欧州で定着していた技術である。 一方インバータ制御車輛の再粘着制御については、いろいろ研究はあってもこのような明確な結論は1980年代後半までに出ていない。 つまりインバータ制御車の再粘着制御については、インバータ制御車で経験の長い欧州とまだ始めたばかりの日本であまり差はなかったのである。インバータ制御車が使用されるにつれ、従来の直流電動機を使用した車両とは異なる粘着制御上の難しさがわかってきて、工夫がなされ、日欧それぞれに発展し、今日にいたっている。 現在は一定の完成期にあるとも、途半ばともいえよう。 再粘着制御の発展を制御の切り口から考察してみる。