專利名稱：電車控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電車控制裝置，特別涉及一種具有檢測(cè)出由逆變器裝置向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)提供交流電的電動(dòng)機(jī)線的斷線的功能的電車控制裝置。
背景技術(shù)：
在過去的電車控制裝置的缺相檢測(cè)方式中，取得逆變器裝置輸出的3相交流電的各相電流的平均值為Iu、Iv、Iw，求出將這些各相電流的平均值再平均后的值為Io＝(Iu+Iv+Iw)/3，當(dāng)各相電流的平均值和其再平均的值之差|Iu-Io|、|Iv-Io|、|Iw-Io|超過基準(zhǔn)值時(shí)，則檢測(cè)出缺相。
專利文獻(xiàn)1特開平6-245301號(hào)公報(bào)在上述這樣的電車控制裝置中，當(dāng)是矢量控制的用1臺(tái)逆變器裝置將多臺(tái)、例如4臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)連接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)時(shí)，存在的問題是，不能檢測(cè)出4臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)內(nèi)僅有1臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的1相斷線的狀態(tài)。這是由于，通過用矢量控制來高速地控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電流，所以即使1臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的1相斷線，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)4臺(tái)程度的各相平均電流也不會(huì)改變。因此，|Iu-Io|、|Iv-Io|、|Iw-Io|不會(huì)超過基準(zhǔn)值。
本發(fā)明是為了解決相關(guān)問題而提出的，目的在于得到一種電車控制裝置，該電車控制裝置在矢量控制的用1臺(tái)逆變器裝置將多臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)連接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)中，也能夠檢測(cè)出只有1臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的1相斷線了的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用逆變器裝置對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行矢量控制的電車控制裝置，該電車控制裝置具有計(jì)算上述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的q軸電流I1q、d軸電流I1d、q軸電壓指令E1qr、d軸電壓指令E1dr以及逆變器角頻率ωinv的矢量控制部；根據(jù)上述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的q軸電流I1q、上述d軸電流I1d、上述q軸電壓指令E1qr、上述d軸電壓指令E1dr以及上述逆變器角頻率ωinv、計(jì)算上述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩計(jì)算部；根據(jù)用上述轉(zhuǎn)矩計(jì)算部計(jì)算得到的轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果、由預(yù)先設(shè)定了的時(shí)間寬度中的轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果的最大值和最小值而計(jì)算轉(zhuǎn)矩變化幅度的轉(zhuǎn)矩變化幅度計(jì)算部；以及將由上述轉(zhuǎn)矩變化幅度計(jì)算部計(jì)算得到的上述轉(zhuǎn)矩變化幅度和預(yù)先設(shè)定了的轉(zhuǎn)矩變化幅度基準(zhǔn)值相比、當(dāng)上述轉(zhuǎn)矩變化幅度超過了上述轉(zhuǎn)矩變化幅度基準(zhǔn)值時(shí)輸出斷線檢測(cè)信號(hào)的比較器。
如果采用本發(fā)明，則由于根據(jù)利用矢量控制部得到的上述q軸電流I1q、上述d軸電流I1d、上述q軸電壓指令E1qr、上述d軸電壓指令E1dr以及上述逆變器角頻率ωinv，計(jì)算上述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，注意到該轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果在矢量控制的用1臺(tái)逆變器裝置將多臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)連接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)中，當(dāng)只有1臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的1相斷線時(shí)將發(fā)生的變化，從而將轉(zhuǎn)矩變化幅度和轉(zhuǎn)矩變化基準(zhǔn)值相比較而檢測(cè)到斷線，所以在矢量控制的用1臺(tái)逆變器裝置將多臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)連接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)中，能夠檢測(cè)到只有1臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的1相斷線的狀態(tài)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的電車控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的電車控制裝置中的正常時(shí)的各相電流和轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果波形的說明圖。
圖3是在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的電車控制裝置中的1臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的W相斷線了的狀態(tài)下的各相電流和轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果波形。
圖4是在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的電車控制裝置中、表示1臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的W相斷線了的狀態(tài)的說明圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1中的電車控制裝置圖。如圖1所示，逆變器裝置1與4臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3a、3b、3c、3d連接。這4臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3a、3b、3c、3d為并聯(lián)連接，并用1臺(tái)逆變器裝置1來進(jìn)行矢量控制。逆變器裝置1與矢量控制部2連接，逆變器裝置1利用由矢量控制部2輸出的門信號(hào)，通過控制設(shè)置在逆變器裝置1的內(nèi)部的開關(guān)元件(省略圖示)的開關(guān)動(dòng)作，從而向與逆變器裝置1并聯(lián)連接的4臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3a、3b、3c、3d供電。用相電流檢測(cè)用CT4a、4b、4c檢測(cè)出由逆變器裝置1輸出的各相電流Iu、Iv、Iw，再輸入到矢量控制部2中。在用矢量控制部2實(shí)施的矢量控制計(jì)算的過程中所得到的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的q軸電流I1q、d軸電流I1d、q軸電壓指令E1qr、d軸電壓指令E1dr以及逆變器角頻率ωinv由矢量控制部2輸入到轉(zhuǎn)矩計(jì)算部5中。在轉(zhuǎn)矩計(jì)算部5中根據(jù)輸入了的這些值計(jì)算出轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果Tqca1。用轉(zhuǎn)矩計(jì)算部5計(jì)算出的該轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果Tqca1輸入轉(zhuǎn)矩變化幅度計(jì)算部6。由轉(zhuǎn)矩變化幅度計(jì)算部6計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩變化幅度ΔTqca1輸入比較器7中。在比較器7中，將預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)矩變化幅度基準(zhǔn)值ΔTqref和轉(zhuǎn)矩變化幅度ΔTqca1相比較，并根據(jù)比較結(jié)果，將斷線檢測(cè)信號(hào)輸入到轉(zhuǎn)矩控制部2中。
接著來說明其動(dòng)作。在轉(zhuǎn)矩計(jì)算部5中，根據(jù)由矢量控制部2輸入了的q軸電流I1q、d軸電流I1d、q軸電壓指令E1qr、d軸電壓指令E1dr以及逆變器角頻率ωinv，并通過實(shí)施以下的(式1)～(式5)的計(jì)算，從而求得轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果Tqca1。
感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的d軸和q軸一次磁通Φ1d、Φ1q的計(jì)算Φ1d＝(E1qr-R1·I1q-sΦIq)/ωinv (式1)Φ1q＝(-E11dr+R1·I1d-sΦId)/ωinv(式2)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的d軸和q軸二次電流I2d、I2q的計(jì)算I2d＝(Φ1d-L1·I1d)/M (式3)I2q＝(Φ1q-L1·I1q)/M (式4)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩Tqca1的計(jì)算Tqca1＝pM(I1q·I2d-I1d·I2q) (式5)這里，R1表示感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的一次電阻，s表示微分算子，L1表示感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的一次自感，M表示感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的互感，p表示感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)。另外，因?yàn)橄襁@樣利用(式1)～(式5)來計(jì)算，所以能夠在短時(shí)間內(nèi)計(jì)算出正確的轉(zhuǎn)矩。
在圖2中，表示與逆變器裝置1并聯(lián)連接的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3a、3b、3c、3d之間的各相布線在無斷線的正常狀態(tài)下的各相電流Iu、Iv、Iw和轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果Tqca1的波形例子。在轉(zhuǎn)矩變化幅度計(jì)算部6中，求得設(shè)定好的時(shí)間寬度Tw(相當(dāng)于圖2的Tw1、Tw2、Tw3)中的轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果Tqca1的最大值和最小值，并計(jì)算時(shí)間寬度Tw內(nèi)的轉(zhuǎn)矩變化幅度ΔTqca1。例如，假定圖2的Tw1內(nèi)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果的最大值為Tqmax，Tw1內(nèi)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果的最小值為Tqmin，則Tw1內(nèi)的轉(zhuǎn)矩變化幅度用ΔTqca1＝Tqmax-Tqmin來計(jì)算。
用轉(zhuǎn)矩變化幅度計(jì)算部6計(jì)算得到的轉(zhuǎn)矩變化幅度ΔTqca1在比較器7中與轉(zhuǎn)矩變化幅度基準(zhǔn)值ΔTqref相比，根據(jù)下面邏輯表輸出斷線檢測(cè)信號(hào)。


在圖2的狀態(tài)下，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩變化幅度ΔTqca1比轉(zhuǎn)矩變化幅度基準(zhǔn)值ΔTqref小，如上述邏輯表所示，斷線檢測(cè)信號(hào)為“0”，因此從矢量控制部2向逆變器裝置1輸入由矢量控制結(jié)果決定的門信號(hào)。
但是，在圖1的結(jié)構(gòu)中，例如如圖4所示，來說明關(guān)于與逆變器裝置1并聯(lián)連接的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3a、3b、3c、3d之間的各相布線內(nèi)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3a的W相的1線發(fā)生斷線的情況。在圖3中，表示該情況下的各相電流Iu、Iv、Iw和轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果Tqca1的波形例。
如圖3所知，雖然各相電流Iu、Iv、Iw的波形與圖2中所示的正常時(shí)的波形幾乎沒有變化，但是轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果Tqca1以各相電流的頻率的2倍頻率變化。另外，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩變化幅度ΔTqca1的絕對(duì)值比轉(zhuǎn)矩變化幅度基準(zhǔn)值ΔTqref要大，所以如上述邏輯表所示，斷線檢測(cè)信號(hào)則為“1”。在矢量控制部2中，如果輸入斷線檢測(cè)信號(hào)“1”，則停止門信號(hào)，停止從逆變器裝置1向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3a、3b、3c、3d供電。
另外，關(guān)于矢量控制部2、轉(zhuǎn)矩計(jì)算部5、轉(zhuǎn)矩變化幅度計(jì)算部6和比較器7的處理，通常利用微型計(jì)算機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器等來進(jìn)行數(shù)字計(jì)算。
如上所述，如果采用本發(fā)明，則由于根據(jù)由矢量控制部得到的上述q軸電流I1q、上述d軸電流I1d、上述q軸電壓指令E1qr、上述d軸電壓指令E1dr以及上述逆變器角頻率ωinv，計(jì)算上述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，注意到該轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果在矢量控制的用1臺(tái)逆變器裝置將多臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)連接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)中，當(dāng)只有1臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的1相斷線時(shí)將發(fā)生變化，將轉(zhuǎn)矩變化幅度和轉(zhuǎn)矩變化基準(zhǔn)值相比而檢測(cè)斷線，所以在矢量控制的用1臺(tái)逆變器裝置將多臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)連接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)中，也能夠檢測(cè)當(dāng)只有1臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的1相斷線的狀態(tài)。
另外，如果采用本發(fā)明，則因?yàn)榧词故菦]有門信號(hào)的狀態(tài)和逆變器裝置輸出為斷線狀態(tài)，轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果也有很大的變化，所以也能夠檢測(cè)出這些異常。
另外，在上述說明中，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù)是以4臺(tái)來說明，但是不僅限于該情況，1臺(tái)、2臺(tái)、4臺(tái)、5臺(tái)、6臺(tái)或者其它的情況都可以。另外，在圖1和圖4中各相電流檢測(cè)用CT為檢測(cè)3相用的，但是不僅限于該情況，也可以是檢測(cè)2相用的，例如也可以是僅用于檢測(cè)Iu和Iv的4a和4b。這時(shí)Iw用矢量控制部2根據(jù)Iw＝-(Iu+Iv)來計(jì)算。
另外，計(jì)算轉(zhuǎn)矩變化幅度時(shí)的時(shí)間寬度Tw，如果為適當(dāng)?shù)臅r(shí)間寬度，則什么值都可以，且也可以如下述那樣來決定。如圖3可知，轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果Tqca1的變化頻率為相電流頻率的2倍?？紤]到這樣的情況，將計(jì)算轉(zhuǎn)矩變化幅度時(shí)的時(shí)間寬度Tw設(shè)定為計(jì)算時(shí)的相電流周期的1/2以上。如果使用該設(shè)定，則因?yàn)闀r(shí)間寬度Tw必定為轉(zhuǎn)矩變化周期以上，所以能夠正確地計(jì)算轉(zhuǎn)矩變化幅度ΔTqca1。
權(quán)利要求
1.一種電車控制裝置，其特征在于，是一種用逆變器裝置來對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行矢量控制的電車控制裝置，具有計(jì)算所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的q軸電流I1q、d軸電流I1d、q軸電壓指令E1qr、d軸電壓指令E1dr以及逆變器角頻率ωinv的矢量控制部；根據(jù)所述q軸電流I1q、所述d軸電流I1d、所述q軸電壓指令E1qr、所述d軸電壓指令E1dr以及所述逆變器角頻率ωinv、計(jì)算所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩計(jì)算部；根據(jù)用所述轉(zhuǎn)矩計(jì)算部計(jì)算得到的轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果、由預(yù)先設(shè)定了的時(shí)間寬度中的轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果的最大值和最小值而計(jì)算轉(zhuǎn)矩變化幅度的轉(zhuǎn)矩變化幅度計(jì)算部；以及將由所述轉(zhuǎn)矩變化幅度計(jì)算部計(jì)算得到的所述轉(zhuǎn)矩變化幅度和預(yù)先設(shè)定了的轉(zhuǎn)矩變化幅度基準(zhǔn)值相比、當(dāng)所述轉(zhuǎn)矩變化幅度超過了所述轉(zhuǎn)矩變化幅度基準(zhǔn)值時(shí)輸出斷線檢測(cè)信號(hào)的比較器。
2.如權(quán)利要求1中所述的電車控制裝置，其特征在于，將所述轉(zhuǎn)矩變化幅度計(jì)算部中預(yù)先設(shè)定好的所述時(shí)間寬度設(shè)定為相電流周期的1/2以上。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的電車控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩計(jì)算部采用所述q軸電流I1q、所述d軸電流I1d、所述q軸電壓指令E1qr、所述d軸電壓指令E1dr以及所述逆變器角頻率ωinv，計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的d軸與q軸一次磁通和d軸與q軸二次電流，從而根據(jù)該d軸與q軸一次磁通和該d軸與q軸二次電流來計(jì)算所述轉(zhuǎn)矩。
全文摘要
本發(fā)明目的在于得到一種電車控制裝置，該電車控制裝置在矢量控制的用1臺(tái)逆變器裝置將多臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)連接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)中，也能夠檢測(cè)出只有1臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的1相斷線的狀態(tài)。與本發(fā)明相關(guān)的電車控制裝置具有根據(jù)由矢量控制部(2)得到的q軸電流I1q、d軸電流I1d、q軸電壓指令E1qr、d軸電壓指令E1dr以及逆變器角頻率ωinv來計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩計(jì)算部(5)；根據(jù)該轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果、由預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間寬度中的轉(zhuǎn)矩計(jì)算結(jié)果的最大值和最小值來計(jì)算轉(zhuǎn)矩變化幅度的轉(zhuǎn)矩變化幅度計(jì)算部(6)；以及當(dāng)該轉(zhuǎn)矩變化幅度超過轉(zhuǎn)矩變化幅度基準(zhǔn)值時(shí)輸出斷線檢測(cè)信號(hào)的比較器(7)。
文檔編號(hào)B60L3/00GK101091119SQ20058004525
公開日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2005年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月1日
發(fā)明者丸山高央, 根來秀人 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社