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JP2009261128A - Power conversion apparatus for vehicle and drive controller for vehicle - Google Patents

Power conversion apparatus for vehicle and drive controller for vehicle Download PDF

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JP2009261128A
JP2009261128A JP2008106861A JP2008106861A JP2009261128A JP 2009261128 A JP2009261128 A JP 2009261128A JP 2008106861 A JP2008106861 A JP 2008106861A JP 2008106861 A JP2008106861 A JP 2008106861A JP 2009261128 A JP2009261128 A JP 2009261128A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a power conversion apparatus for a vehicle, capable of stably releasing an inverter which is turned off due to overcurrent or overheating by disconnecting a path in which energy reversely flows by a chopper circuit when the inverter for performing weak field control is turned off due to detection of overcurrent or overheating. <P>SOLUTION: The power conversion apparatus includes: a chopper circuit 5 for receiving power from a power supply system to acquire a DC voltage via a reactor 4; a capacitor 8 connected to an output side of the chopper circuit 5; the inverter 7 for converting the DC voltage of the capacitor 8 into an AC voltage, supplying power to a permanent magnet electric power 9 and executing weak field control for permanent magnet electric motor 9; and an abnormal condition detector 109 for detecting abnormal conditions of the inverter 7 or the permanent magnet electric motor 9. When the abnormal condition detector 109 detects the abnormal conditions of the inverter 7 or the permanent magnet electric motor 9, the operation of the inverter 7 is stopped and the copper circuit 5 releases the part between the capacitor 9 and the power supply system. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、永久磁石電動機で駆動される車両を対象とし、特に高速運転時の電動機誘起電圧に対応可能な車両用電力変換装置及び車両用駆動制御装置に関する。   The present invention is directed to a vehicle driven by a permanent magnet motor, and more particularly to a vehicle power conversion device and a vehicle drive control device that can cope with a motor-induced voltage during high-speed operation.

従来の車両用駆動制御装置においては、例えばインバータと永久磁石電動機の間に設けた電流検出器によってインバータの出力電流に異常を検出した場合、永久磁石電動機とインバータ間に接続されている開閉器を遮断する(特許文献1参照)。   In a conventional vehicle drive control device, for example, when an abnormality is detected in the output current of an inverter by a current detector provided between the inverter and the permanent magnet motor, a switch connected between the permanent magnet motor and the inverter is provided. Block (see Patent Document 1).

特開2007−28852号公報(段落[0218]−[0232]、図58−図63)JP 2007-28852 A (paragraphs [0218]-[0232], FIGS. 58-63)

従来の車両用駆動制御装置では、インバータに異常が発生すると、永久磁石電動機とインバータ間に接続されている開閉器を遮断する。従って前記異常が発生する毎に開閉器の遮断・投入の動作が発生し、開閉器の動作寿命が制限されるという問題点があった。   In the conventional vehicle drive control device, when an abnormality occurs in the inverter, the switch connected between the permanent magnet motor and the inverter is shut off. Therefore, every time the abnormality occurs, a switch breaking / closing operation occurs, which limits the operating life of the switch.

この発明は、上述のような問題点を解消するためになされたもので、弱め界磁制御を行うインバータが過電流検出や過熱検出でオフしたときに、チョッパ回路によりエネルギーが逆流する経路を絶つことにより、過電流または過熱でオフしたインバータを安定して開放できる車両用電力変換装置及び車両用駆動制御装置を得ることを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and when the inverter that performs field weakening control is turned off by overcurrent detection or overheat detection, the chopper circuit cuts off the path through which energy flows backward. An object of the present invention is to obtain a vehicle power conversion device and a vehicle drive control device that can stably open an inverter that has been turned off due to overcurrent or overheating.

また、過電流または過熱を検出したときに、チョッパ回路を制御することにより、コンデンサの電圧を永久磁石電動機の電圧よりも高くすることに基づいて、車両加速運転継続により発生する永久磁石電動機の電圧上昇に対して、ブレーキトルクが発生せずに、安定した車両運転が継続できる車両用電力変換装置及び車両用駆動制御装置を得ることを目的とするものである。   Further, when overcurrent or overheat is detected, the voltage of the permanent magnet motor generated by continuing the vehicle acceleration operation based on controlling the chopper circuit to make the voltage of the capacitor higher than the voltage of the permanent magnet motor. An object of the present invention is to obtain a vehicular power conversion device and a vehicular drive control device that can continue a stable vehicle operation without generating a brake torque against an increase.

この発明に係わる車両用電力変換装置は、電源系統から受電しリアクトルを介して直流電圧を得るチョッパ回路と、前記チョッパ回路の出力側に接続されたコンデンサと、前記コンデンサの直流電圧を交流電圧に変換し、永久磁石電動機に電力を供給すると共に前記永久磁石電動機を弱め界磁制御するインバータと、前記インバータ又は前記永久磁石電動機の異常を検知する異常検出器とを備え、前記異常検出器が前記インバータ又は前記永久磁石電動機の異常を検出すると、前記インバータの動作を停止させると共に、前記チョッパ回路により前記コンデンサと前記電源系統間を開放するものである。   A power converter for a vehicle according to the present invention includes a chopper circuit that receives power from a power supply system and obtains a DC voltage via a reactor, a capacitor connected to an output side of the chopper circuit, and converts the DC voltage of the capacitor into an AC voltage. An inverter for converting and supplying electric power to the permanent magnet motor and weakening the permanent magnet motor for field control, and an abnormality detector for detecting an abnormality of the inverter or the permanent magnet motor, wherein the abnormality detector is the inverter or When the abnormality of the permanent magnet motor is detected, the operation of the inverter is stopped, and the capacitor and the power supply system are opened by the chopper circuit.

また、電源系統から受電しリアクトルを介して直流電圧を得るチョッパ回路と、前記チョッパ回路の出力側に接続されたコンデンサと、前記コンデンサの直流電圧を交流電圧に変換し、永久磁石電動機に電力を供給すると共に前記永久磁石電動機を弱め界磁制御するインバータと、前記インバータ又は前記永久磁石電動機の異常を検知する異常検出器とを備え、前記異常検出器が前記インバータ又は前記永久磁石電動機の異常を検出すると、前記インバータの動作を停止させると共に、前記チョッパ回路により前記コンデンサの電圧を前記永久磁石電動機が発生する電圧以上に制御するものである。   Also, a chopper circuit that receives power from the power supply system and obtains a DC voltage via a reactor, a capacitor connected to the output side of the chopper circuit, converts the DC voltage of the capacitor to an AC voltage, and supplies power to the permanent magnet motor. An inverter that weakens the permanent magnet motor and controls the field, and an abnormality detector that detects an abnormality of the inverter or the permanent magnet motor, and the abnormality detector detects an abnormality of the inverter or the permanent magnet motor. The operation of the inverter is stopped, and the voltage of the capacitor is controlled to be higher than the voltage generated by the permanent magnet motor by the chopper circuit.

この発明の車両用電力変換装置によれば、弱め界磁制御を行うインバータが過電流検出又は過熱検出でオフしたときに、チョッパ回路によりエネルギーが逆流する経路を絶つことにより、過電流または過熱でオフしたインバータを安定して開放できる。   According to the vehicle power conversion device of the present invention, when the inverter that performs field weakening control is turned off by overcurrent detection or overheat detection, the chopper circuit turns off the path through which the energy flows backward, thereby turning off by overcurrent or overheating. The inverter can be opened stably.

また、過電流又は過熱を検出したときに、チョッパ回路を制御することにより、コンデンサの電圧を永久磁石電動機の電圧よりも高くするため、車両加速運転継続により発生する永久磁石電動機の電圧上昇に対して、ブレーキトルクが発生せずに、安定した車両運転が継続できる。   Also, when overcurrent or overheat is detected, the voltage of the capacitor is made higher than the voltage of the permanent magnet motor by controlling the chopper circuit. Thus, stable vehicle operation can be continued without generating brake torque.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1である車両用駆動制御装置を示す構成図である。図1において、1は直流電力を供給する直流架線、2はパンタグラフ、3はレール、4はリアクトル、5は直流架線1(電源系統)から受電しリアクトル4を介して直流電圧を得るチョッパ回路、7はインバータ、9は永久磁石電動機(例えば、永久磁石同期電動機)、10〜12は開閉器である。チョッパ回路5は、スイッチS1及びスイッチS2より構成され、架線1の直流電圧を受電し、スイッチS2をオンすると直流架線1の電圧が、スイッチS2及びスイッチS2に逆並列接続されたダイオードを介してコンデンサ8に印加される。又はスイッチS2をオフしておきスイッチS1をオンオフすることにより、リアクトル4に電流エネルギーを蓄積・放出しながら、架線1の電圧よりも高い任意の直流電圧をインバータ7に供給する。なお、スイッチS1,S2は例えば、逆並列に接続されたダイオードを内蔵したIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)で構成する。また109はインバータ7と永久磁石電動機9間の各相の電流を検出するように設けられ、そのいずれかの相においてインバータ7又は永久磁石電動機9に流れる電流が過電流となることを検知する過電流検出器(異常検出器)である電流計、110は過電流検知時のインバータ制御器、111は過電流検知時のチョッパ制御器である。リアクトル4、チョッパ回路5、コンデンサ8、永久磁石電動機9に電力を供給するインバータ7、及び、電流計109で、車両用電力変換装置を構成する。
Embodiment 1.
1 is a block diagram showing a vehicle drive control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is a DC overhead line for supplying DC power, 2 is a pantograph, 3 is a rail, 4 is a reactor, 5 is a chopper circuit that receives power from the DC overhead line 1 (power supply system) and obtains a DC voltage via the reactor 4, 7 is an inverter, 9 is a permanent magnet motor (for example, a permanent magnet synchronous motor), and 10 to 12 are switches. The chopper circuit 5 includes a switch S1 and a switch S2. The chopper circuit 5 receives the DC voltage of the overhead line 1, and when the switch S2 is turned on, the voltage of the DC overhead line 1 is connected via a diode connected in reverse parallel to the switch S2 and the switch S2. Applied to the capacitor 8. Alternatively, the switch S2 is turned off and the switch S1 is turned on and off, whereby an arbitrary DC voltage higher than the voltage of the overhead wire 1 is supplied to the inverter 7 while accumulating and releasing current energy in the reactor 4. Note that the switches S1 and S2 are composed of, for example, an IGBT (insulated gate bipolar transistor) incorporating a diode connected in antiparallel. Reference numeral 109 is provided so as to detect the current of each phase between the inverter 7 and the permanent magnet motor 9, and an overcurrent that detects that the current flowing through the inverter 7 or the permanent magnet motor 9 in any of the phases becomes an overcurrent. An ammeter that is a current detector (abnormality detector), 110 is an inverter controller when overcurrent is detected, and 111 is a chopper controller when overcurrent is detected. The reactor 4, the chopper circuit 5, the capacitor 8, the inverter 7 that supplies power to the permanent magnet motor 9, and the ammeter 109 constitute a vehicle power converter.

図2は、実施の形態1である車両用駆動制御装置の動作を説明するタイミング図である。図2において、(a)は車両運転指令、(b)はインバータ運転指令、(c)はチョッパ回路5のスイッチS1の動作、(d)はチョッパ回路5のスイッチS2の動作、(e)はコンデンサ8の電圧及び永久磁石電動機9の電圧(永久磁石電動機9の端子間電圧)を模式的に示したものである。時刻t1までは加速運転指令が発令されており、周知の弱め界磁制御で永久磁石電動機9を運転し、永久磁石電動機9が発生する電圧をVm1に抑制する。このときコンデンサ8の電圧Vc1は、Vc1>Vm1の関係となり、スイッチS1はオフしスイッチS2はオンしているため、Vc1は直流架線1の電圧に概ね一致する。このため、Vm1がVc1を超えることが無く、永久磁石電動機9に所望のトルクを発生させることができる。   FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the vehicle drive control apparatus according to the first embodiment. 2, (a) is the vehicle operation command, (b) is the inverter operation command, (c) is the operation of the switch S1 of the chopper circuit 5, (d) is the operation of the switch S2 of the chopper circuit 5, and (e) is The voltage of the capacitor | condenser 8 and the voltage of the permanent magnet motor 9 (voltage between terminals of the permanent magnet motor 9) are shown typically. Until time t1, an acceleration operation command is issued, and the permanent magnet motor 9 is operated by well-known field weakening control, and the voltage generated by the permanent magnet motor 9 is suppressed to Vm1. At this time, the voltage Vc1 of the capacitor 8 has a relationship of Vc1> Vm1, and the switch S1 is turned off and the switch S2 is turned on, so that Vc1 substantially matches the voltage of the DC overhead wire 1. For this reason, Vm1 does not exceed Vc1, and a desired torque can be generated in the permanent magnet motor 9.

次に時刻t1にて加速から惰行運転に車両運転指令が発令されると、まずチョッパ回路5によりスイッチS2をオフしスイッチS1をオンオフして、コンデンサ8の電圧をVc1からVc2に上昇させる(時刻t2)。なおVc2はインバータ7による弱め界磁制御が消失したときの惰行運転により発生する永久磁石電動機の電圧Vm2に対して、Vc2>Vm2の関係となるように設定する。更に時刻t2にて電圧Vc2にコンデンサ8が上昇した後、時刻t3にてインバータ7をオフする。インバータ7のオフに伴い弱め界磁制御が消失するため、永久磁石電動機9の電圧がVm2に上昇するが、コンデンサ8の電圧はチョッパ回路5の動作によりVc2(>Vm2)に保持されるため、永久磁石電動機9からコンデンサ8の向きにエネルギーが逆流しない。従ってインバータ7が破損した時などの保護用にインバータ7と永久磁石電動機9の間に設けられた開閉器10〜12は、加速・減速運転から惰行運転への移行において常に投入しておけばよい。なお、図2では、加速運転から惰行運転に移行する場合のタイミング図を示すが、減速運転でも弱め界磁運転を実施しているので、減速運転から惰行運転に移行する場合のタイミング図も図2と同様である。   Next, when a vehicle operation command is issued from acceleration to coasting at time t1, the chopper circuit 5 first turns off the switch S2 and turns on / off the switch S1, thereby raising the voltage of the capacitor 8 from Vc1 to Vc2 (time). t2). Vc2 is set so that Vc2> Vm2 is satisfied with respect to voltage Vm2 of the permanent magnet motor generated by coasting operation when field weakening control by inverter 7 disappears. Further, after the capacitor 8 rises to the voltage Vc2 at time t2, the inverter 7 is turned off at time t3. Since the field weakening control disappears as the inverter 7 is turned off, the voltage of the permanent magnet motor 9 rises to Vm2, but the voltage of the capacitor 8 is held at Vc2 (> Vm2) by the operation of the chopper circuit 5, so that the permanent magnet Energy does not flow backward from the motor 9 to the capacitor 8. Therefore, the switches 10 to 12 provided between the inverter 7 and the permanent magnet motor 9 for protection when the inverter 7 is damaged may be always turned on in the transition from the acceleration / deceleration operation to the coasting operation. . In addition, in FIG. 2, although the timing diagram in the case of shifting from acceleration operation to coasting operation is shown, since the field-weakening operation is performed even in deceleration operation, the timing diagram in the case of shifting from deceleration operation to coasting operation is also illustrated. Same as 2.

このように惰行運転時において、コンデンサ8の電圧を永久磁石電動機9の電圧よりも高くなるように制御することで、永久磁石電動機9からコンデンサ8の向きにエネルギーが逆流しないため、惰行運転時も安定した運転が得られるという効果がある。また永久磁石電動機9の誘起電圧定数を高く設定できるため、より多くの励磁磁束が永久磁石により確立され、結果としてトルク発生に必要な電流が低減されるため、電力変換装置の損失が低減されるという効果がある。また加速・減速運転から惰行運転への移行において開閉器を常に投入しておけばよいため、不要な開閉器の投入・遮断の動作がなくなり、開閉器の寿命を長くできるという効果がある。またチョッパ回路5は既存のリアクトル4を利用してコンデンサ8の電圧制御を行うため、別途リアクトルを接続する必要が無く、小型・軽量な車両用駆動制御装置が得られるという効果がある。   Thus, during coasting operation, by controlling the voltage of the capacitor 8 to be higher than the voltage of the permanent magnet motor 9, energy does not flow backward from the permanent magnet motor 9 to the capacitor 8. There is an effect that a stable operation can be obtained. In addition, since the induced voltage constant of the permanent magnet motor 9 can be set high, more exciting magnetic flux is established by the permanent magnet, and as a result, the current required for torque generation is reduced, thereby reducing the loss of the power converter. There is an effect. Further, since it is sufficient to always turn on the switch in the transition from the acceleration / deceleration operation to the coasting operation, there is no need to turn on / off the unnecessary switch, and the life of the switch can be extended. Further, since the chopper circuit 5 controls the voltage of the capacitor 8 using the existing reactor 4, there is no need to separately connect a reactor, and there is an effect that a small and light vehicle drive control device can be obtained.

図3は実施の形態1である車両用駆動制御装置の動作を説明するタイミング図である。図3において、(a)は車両運転指令、(b)はインバータ運転指令、(c)はチョッパ回路5のスイッチS1の動作、(d)はチョッパ回路5のスイッチS2の動作、(e)はコンデンサ8の電圧及び永久磁石電動機9の電圧を模式的に示したものである。時刻t4までは惰行運転指令が発令されており、永久磁石電動機9が発生する電圧Vm2に対してVm2<Vc2となるようにコンデンサ8の電圧がチョッパ回路5により制御される。このため安定した惰行運転が得られる。   FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the vehicle drive control apparatus according to the first embodiment. 3, (a) is the vehicle operation command, (b) is the inverter operation command, (c) is the operation of the switch S1 of the chopper circuit 5, (d) is the operation of the switch S2 of the chopper circuit 5, and (e) is The voltage of the capacitor | condenser 8 and the voltage of the permanent magnet electric motor 9 are shown typically. Until time t4, a coasting operation command is issued, and the voltage of the capacitor 8 is controlled by the chopper circuit 5 so that Vm2 <Vc2 with respect to the voltage Vm2 generated by the permanent magnet motor 9. For this reason, stable coasting operation is obtained.

次に時刻t4にて惰行運転から加速に車両運転指令が発令されると、まずインバータ7を起動し弱め界磁制御運転を行う。これに伴い永久磁石電動機9の電圧はVm1に低下する(時刻t5)。時刻t5にてチョッパ回路5のS1のスイッチングを停止し、スイッチS2をオンとする。このときVc2(>Vc1)を初期状態として、コンデンサ8がリアクトル4を介して直流架線1に接続されることにより、コンデンサ8の電圧はVc2からVc1に戻る(時刻t6)。従ってVm1がVc1を超えることが無く、永久磁石電動機9に所望のトルクを発生させることができる。従って、前記惰行運転から加速に移行する過程において、開閉器10〜11は常に投入しておけばよい。同様に、前記惰行運転から減速に移行する過程において、開閉器10〜11は常に投入しておけばよい   Next, when a vehicle operation command is issued from coasting operation to acceleration at time t4, the inverter 7 is first activated to perform field-weakening control operation. Along with this, the voltage of the permanent magnet motor 9 decreases to Vm1 (time t5). At time t5, switching of S1 of the chopper circuit 5 is stopped, and the switch S2 is turned on. At this time, with Vc2 (> Vc1) as an initial state, the capacitor 8 is connected to the DC overhead line 1 via the reactor 4, whereby the voltage of the capacitor 8 returns from Vc2 to Vc1 (time t6). Therefore, Vm1 does not exceed Vc1, and a desired torque can be generated in the permanent magnet motor 9. Therefore, in the process of shifting from the coasting operation to the acceleration, the switches 10 to 11 are always turned on. Similarly, in the process of shifting from the coasting operation to the deceleration, the switches 10 to 11 should always be turned on.

このように惰行運転時においてコンデンサ8の電圧を永久磁石電動機9の電圧よりも高くなるように制御することで、永久磁石電動機9からコンデンサ8の向きにエネルギーが逆流しないため、惰行運転時も安定した運転が得られるという効果がある。また永久磁石電動機9の誘起電圧定数を高く設定できるため、より多くの励磁磁束が永久磁石により確立され、結果としてトルク発生に必要な電流が低減されるため、電力変換装置の損失が低減されるという効果がある。また惰行運転から加速・減速運転への移行において開閉器を常に投入しておけばよいため、不要な開閉器の投入・遮断の動作がなくなり、開閉器の寿命を長くできるという効果がある。またチョッパ回路5は既存のリアクトル4を利用してコンデンサ8の電圧制御を行うため、別途リアクトルを接続する必要が無く、小型・軽量な車両用駆動制御装置が得られるという効果がある。また加速時のコンデンサ8の電圧をVc2よりも低い電圧に設定するため、チョッパ回路5やインバータ7で発生するスイッチング損失やEMI(electro-magnetic interference)ノイズを低くできるという効果がある。   By controlling the voltage of the capacitor 8 so as to be higher than the voltage of the permanent magnet motor 9 during coasting operation in this way, energy does not flow backward from the permanent magnet motor 9 to the capacitor 8, and thus stable during coasting operation. There is an effect that can be obtained. In addition, since the induced voltage constant of the permanent magnet motor 9 can be set high, more exciting magnetic flux is established by the permanent magnet, and as a result, the current required for torque generation is reduced, thereby reducing the loss of the power converter. There is an effect. Further, since it is sufficient to always turn on the switch in the transition from coasting operation to acceleration / deceleration operation, there is no need to turn on / off the unnecessary switch, and there is an effect that the life of the switch can be extended. Further, since the chopper circuit 5 controls the voltage of the capacitor 8 using the existing reactor 4, there is no need to separately connect a reactor, and there is an effect that a small and light vehicle drive control device can be obtained. Further, since the voltage of the capacitor 8 during acceleration is set to a voltage lower than Vc2, there is an effect that switching loss and EMI (electro-magnetic interference) noise generated in the chopper circuit 5 and the inverter 7 can be reduced.

図4は実施の形態1である車両用駆動制御装置を示す構成図で、特にその制御構成を示している。図4において、102は永久磁石電動機9の励磁電流指令id*を与える自動弱め制御器、103はトルク指令τ*に従って永久磁石電動機9がトルクを発生するようにトルク電流指令iq*を発生するトルク電流指令発生器、101は励磁電流指令id*とトルク電流指令iq*に従ってインバータの出力電圧指令vinv*を発生して、永久磁石電動機9の電流を制御する電流制御器、104,120は切替器、105はローパスフィルタ、106は永久磁石電動機9の回転数又は回転角速度から、惰行運転時のコンデンサ電圧指令Vc2*を発生させる電圧指令発生器である。108は永久磁石電動機9の回転数や回転角速度を検出する回転検出器である。図4では、直流架線1、パンタグラフ2、レール3、リアクトル4、及び開閉器10〜12を省略して示している。なお、各図において、同一符号は同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。   FIG. 4 is a configuration diagram showing the vehicle drive control apparatus according to the first embodiment, and particularly shows its control configuration. In FIG. 4, 102 is an automatic weakening controller that gives an excitation current command id * of the permanent magnet motor 9, and 103 is a torque that generates a torque current command iq * so that the permanent magnet motor 9 generates torque according to the torque command τ *. A current command generator 101 is a current controller that generates an output voltage command vinv * of the inverter in accordance with an excitation current command id * and a torque current command iq * to control the current of the permanent magnet motor 9, and 104 and 120 are switches. , 105 is a low-pass filter, and 106 is a voltage command generator that generates a capacitor voltage command Vc2 * during coasting operation from the rotational speed or rotational angular velocity of the permanent magnet motor 9. Reference numeral 108 denotes a rotation detector that detects the rotation speed and rotation angular velocity of the permanent magnet motor 9. In FIG. 4, the DC overhead line 1, the pantograph 2, the rail 3, the reactor 4, and the switches 10 to 12 are omitted. In each figure, the same numerals indicate the same or corresponding parts, and the description thereof is omitted.

惰行運転が発令されていない場合(加速時又は減速時)は、切替器104の出力として、惰行運転時以外のコンデンサ8の電圧指令Vc1(加速時又は減速時のコンデンサ電圧指令、この場合Vc1は架線電圧を採用している。)が選択される。ローパスフィルタ105の出力としてVcfil*を得る。ローパスフィルタ105を接続することにより、電圧指令を切り替えるときのショックを低減する。また切替器120はオフとなり、チョッパ動作はしない(図2の時刻t1の前の状態である)。一方トルク電流指令発生器103にはトルク指令τ*が入力され、トルク電流に相当するトルク電流指令iq*を得る。また自動弱め制御器102にはインバータ出力電圧指令vinv*と電圧指令Vcfil*が入力され、公知の方法によりvinv*とVcfil*の大きさを比較して、vinv*の大きさがVcfil*におさまるように永久磁石電動機9の磁束方向の電流指令id*を得る。なお電流制御器101はid*とiq*からインバータ出力電圧指令vinv*を得る。   When coasting operation is not issued (acceleration or deceleration), the voltage command Vc1 of the capacitor 8 other than during coasting operation (capacitor voltage command during acceleration or deceleration, in this case Vc1) Adopting overhead voltage) is selected. Vcfil * is obtained as the output of the low-pass filter 105. By connecting the low-pass filter 105, the shock when switching the voltage command is reduced. Further, the switch 120 is turned off and the chopper operation is not performed (the state before time t1 in FIG. 2). On the other hand, a torque command τ * is input to the torque current command generator 103 to obtain a torque current command iq * corresponding to the torque current. Further, the inverter weakening controller 102 receives the inverter output voltage command vinv * and the voltage command Vcfil *, and compares the magnitudes of vinv * and Vcfil * by a known method so that the magnitude of vinv * falls within Vcfil *. Thus, the current command id * in the magnetic flux direction of the permanent magnet motor 9 is obtained. The current controller 101 obtains an inverter output voltage command vinv * from id * and iq *.

惰行運転が発令されると、切替器104の出力として惰行運転時のコンデンサ電圧指令Vc2*が選択される。また電圧指令発生器106にて、永久磁石電動機9の回転角速度ωrより永久磁石電動機9が発生する誘起電圧Vm2を演算し、Vc2*>Vm2となる惰行運転時のコンデンサ電圧指令Vc2*を得る。切替器120はオンとなりチョッパ回路5はコンデンサ8の電圧がVc2となるように制御する(その結果、図2の時刻t2となる)。なおコンデンサ8の電圧をVc2に一致させると、自動弱め制御器102にてid*をゼロに設定する(図2の時刻t3)。このとき惰行運転発令によりτ*がゼロであるからiq*もゼロとなる。   When coasting operation is issued, the capacitor voltage command Vc2 * during coasting operation is selected as the output of the switch 104. The voltage command generator 106 calculates an induced voltage Vm2 generated by the permanent magnet motor 9 from the rotational angular velocity ωr of the permanent magnet motor 9, and obtains a capacitor voltage command Vc2 * during coasting operation that satisfies Vc2 *> Vm2. The switch 120 is turned on, and the chopper circuit 5 controls the voltage of the capacitor 8 to be Vc2 (as a result, the time t2 in FIG. 2 is reached). When the voltage of the capacitor 8 is matched with Vc2, the automatic weakening controller 102 sets id * to zero (time t3 in FIG. 2). At this time, since τ * is zero by coasting operation issuance, iq * is also zero.

また惰行運転から加速又は減速運転が発令されると、自動弱め制御器102により永久磁石電動機9の誘起電圧をVm1まで下降させた後(図3の時刻t5)、切替器104にてVc1を選択する。ここではVc1>Vm1となるように設定する。次にトルク電流指令発生器103によりトルク電流指令iq*を与え、永久磁石電動機9を運転する。   When acceleration or deceleration operation is issued from coasting operation, after the induced voltage of the permanent magnet motor 9 is lowered to Vm1 by the automatic weakening controller 102 (time t5 in FIG. 3), Vc1 is selected by the switch 104. To do. Here, Vc1> Vm1 is set. Next, the torque current command generator 103 gives a torque current command iq *, and the permanent magnet motor 9 is operated.

前述により、実施の形態1では、次のように2とおりに、動作させるものである。
惰行運転時以外は、惰行運転時以外のコンデンサ電圧指令を切替器で選択し、チョッパ回路によりリアクトルとコンデンサを接続すると共に、その惰行運転時以外のコンデンサ電圧指令とインバータの出力電圧指令より自動弱め制御器が励磁電流指令を発生して、永久磁石電動機が発生する電圧を低下し、かつ、惰行運転開始時には、電圧指令発生器により発生させた惰行運転時のコンデンサ電圧指令を切替器で選択し、その惰行運転時のコンデンサ電圧指令に従ってチョッパ回路によりコンデンサの電圧を制御すると共に、自動弱め制御器が励磁電流指令をゼロとする。
As described above, in the first embodiment, the operation is performed in the following two ways.
When not in coasting operation, select the capacitor voltage command other than coasting operation with the switch, connect the reactor and the capacitor with the chopper circuit, and automatically weaken the capacitor voltage command and inverter output voltage command in other than coasting operation. When the controller generates an excitation current command, the voltage generated by the permanent magnet motor is reduced, and at the start of coasting operation, the capacitor voltage command for coasting operation generated by the voltage command generator is selected by the switch. The capacitor voltage is controlled by the chopper circuit in accordance with the capacitor voltage command during the coasting operation, and the automatic weakening controller sets the excitation current command to zero.

また、惰行運転時は、電圧指令発生器により発生させた惰行運転時のコンデンサ電圧指令を切替器で選択し、その惰行運転時のコンデンサ電圧指令に従ってチョッパ回路によりコンデンサの電圧を制御すると共に、惰行運転終了後は、惰行運転時以外のコンデンサ電圧指令を切替器で選択し、自動弱め制御器により永久磁石電動機の励磁電流指令を与える。   Also, during coasting operation, the capacitor voltage command during coasting operation generated by the voltage command generator is selected by the switch, and the capacitor voltage is controlled by the chopper circuit according to the capacitor voltage command during coasting operation, and coasting After the operation is completed, a capacitor voltage command other than during coasting operation is selected by the switch, and an excitation current command for the permanent magnet motor is given by the automatic weakening controller.

このように加速又は減速指令から惰行運転に移行する場合、及びその逆に移行する場合に、図4の制御構成により図2及び図3の電力変換装置の動作が達成される。また惰行運転時においてコンデンサ8の電圧を永久磁石電動機9の電圧よりも高くなるように制御することで、永久磁石電動機9からコンデンサ8の向きにエネルギーが逆流しないため、惰行運転時も安定した運転が得られるという効果がある。また永久磁石電動機9の誘起電圧定数を高く設定できるため、より多くの励磁磁束が永久磁石により確立され、結果としてトルク発生に必要な電流が低減されるため、電力変換装置の損失が低減されるという効果がある。   As described above, when shifting from the acceleration or deceleration command to the coasting operation and vice versa, the operation of the power conversion device of FIGS. 2 and 3 is achieved by the control configuration of FIG. Further, by controlling the voltage of the capacitor 8 to be higher than the voltage of the permanent magnet motor 9 during the coasting operation, energy does not flow backward from the permanent magnet motor 9 to the capacitor 8, so that stable operation is possible even during the coasting operation. Is effective. In addition, since the induced voltage constant of the permanent magnet motor 9 can be set high, more exciting magnetic flux is established by the permanent magnet, and as a result, the current required for torque generation is reduced, thereby reducing the loss of the power converter. There is an effect.

また加速・減速運転から惰行運転への移行、又はその逆の移行において開閉器を常に投入しておけばよいため、不要な開閉器の投入・遮断の動作がなくなり、開閉器の寿命を長くできるという効果がある。またチョッパ回路5は既存のリアクトル4を利用してコンデンサ8の電圧制御を行うため、別途リアクトルを接続する必要が無く、小型・軽量な車両用駆動制御装置が得られるという効果がある。また加速又は減速時のコンデンサ8の電圧をVc2よりも低い電圧に設定するため、チョッパ回路5やインバータ7で発生するスイッチング損失やEMIノイズを低くできるという効果がある。   Also, since it is sufficient to always turn on the switch during the transition from acceleration / deceleration operation to coasting operation, or vice versa, unnecessary switch on / off operations are eliminated, and the life of the switch can be extended. There is an effect. Further, since the chopper circuit 5 controls the voltage of the capacitor 8 using the existing reactor 4, there is no need to separately connect a reactor, and there is an effect that a small and light vehicle drive control device can be obtained. Further, since the voltage of the capacitor 8 during acceleration or deceleration is set to a voltage lower than Vc2, there is an effect that switching loss and EMI noise generated in the chopper circuit 5 and the inverter 7 can be reduced.

図5は実施の形態1である車両用駆動制御装置を示す構成図で、特にその制御構成を示している。図5において、107は励磁電流制御器であり、電圧指令発生器が励磁電流制御器107に置き換わった以外の構成については図4と同様である。惰行運転が発令されていない場合(加速時又は減速時)は、切替器104の出力として、惰行運転時以外のコンデンサ8の電圧指令Vc1(加速時又は減速時のコンデンサ電圧指令)が選択され、ローパスフィルタ105の出力としてVcfil*を得る。また切替器120はオフとなり、チョッパ動作はしない(図2の時刻t1の前である)。   FIG. 5 is a configuration diagram showing the vehicle drive control apparatus according to the first embodiment, and particularly shows its control configuration. In FIG. 5, reference numeral 107 denotes an excitation current controller, and the configuration is the same as that of FIG. 4 except that the voltage command generator is replaced with the excitation current controller 107. When coasting operation is not issued (during acceleration or deceleration), the voltage command Vc1 (capacitor voltage command during acceleration or deceleration) of the capacitor 8 other than during coasting operation is selected as the output of the switch 104, Vcfil * is obtained as the output of the low-pass filter 105. Further, the switch 120 is turned off and no chopper operation is performed (before time t1 in FIG. 2).

一方トルク電流指令発生器103にはトルク指令τ*が入力され、トルク電流に相当するトルク電流指令iq*を得る。また自動弱め制御器102にはインバータ出力電圧指令vinv*と電圧指令Vcfil*が入力され、公知の方法によりvinv*とVcfil*の大きさを比較して、vinv*の大きさがVcfil*におさまるように永久磁石電動機9の磁束方向の電流指令id*を得る。なお電流制御器101はid*とiq*からインバータ出力電圧指令vinv*を得る。   On the other hand, a torque command τ * is input to the torque current command generator 103 to obtain a torque current command iq * corresponding to the torque current. Further, the inverter weakening controller 102 receives the inverter output voltage command vinv * and the voltage command Vcfil *, and compares the magnitudes of vinv * and Vcfil * by a known method so that the magnitude of vinv * falls within Vcfil *. Thus, the current command id * in the magnetic flux direction of the permanent magnet motor 9 is obtained. The current controller 101 obtains an inverter output voltage command vinv * from id * and iq *.

惰行運転が発令されると、切替器104の出力として惰行運転時のコンデンサ電圧指令Vc2*が選択される。また励磁電流制御器107にて、励磁電流がゼロとなるようにコンデンサ8の電圧指令を上昇させVc2を得る。切替器120はオンとなりチョッパ回路5はコンデンサ8の電圧がVc2となるように制御する(その結果、図2の時刻t2となる)。このとき惰行運転発令によりτ*がゼロであるからiq*もゼロとなる。また惰行運転から加速又は減速運転が発令されると、自動弱め制御器102により永久磁石電動機9の誘起電圧をVm1まで下降させた後(図3で時刻t5)、切替器104にてVc1を選択する。ここではVc1>Vm1となるように設定する。次にトルク電流指令発生器103によりトルク電流指令iq*を与え、永久磁石電動機9を運転する。   When coasting operation is issued, the capacitor voltage command Vc2 * during coasting operation is selected as the output of the switch 104. Further, the excitation current controller 107 increases the voltage command of the capacitor 8 so that the excitation current becomes zero to obtain Vc2. The switch 120 is turned on, and the chopper circuit 5 controls the voltage of the capacitor 8 to be Vc2 (as a result, the time t2 in FIG. 2 is reached). At this time, since τ * is zero by coasting operation issuance, iq * is also zero. When acceleration or deceleration operation is issued from coasting operation, the automatic weakening controller 102 lowers the induced voltage of the permanent magnet motor 9 to Vm1 (time t5 in FIG. 3), and then selects Vc1 by the switch 104. To do. Here, Vc1> Vm1 is set. Next, the torque current command generator 103 gives a torque current command iq *, and the permanent magnet motor 9 is operated.

前述により、まとめると、実施の形態1では、次のように2とおりに、動作させるものである。
惰行運転時以外は、惰行運転時以外のコンデンサ電圧指令を切替器で選択し、チョッパ回路によりリアクトルとコンデンサを接続すると共に、その惰行運転時以外のコンデンサ電圧指令とインバータの出力電圧指令より自動弱め制御器が励磁電流指令を発生して、永久磁石電動機が発生する電圧を低下すると共に、惰行運転開始時には、励磁電流制御器の出力であるコンデンサ電圧指令を切替器で選択し、励磁電流制御器の出力であるコンデンサ電圧指令に従ってチョッパ回路により前記コンデンサの電圧を制御する。
In summary, the first embodiment operates in the following two ways.
When not in coasting operation, select the capacitor voltage command other than coasting operation with the switch, connect the reactor and the capacitor with the chopper circuit, and automatically weaken the capacitor voltage command and inverter output voltage command in other than coasting operation. The controller generates an excitation current command to reduce the voltage generated by the permanent magnet motor, and at the start of coasting operation, the capacitor voltage command, which is the output of the excitation current controller, is selected by the switch, and the excitation current controller The voltage of the capacitor is controlled by a chopper circuit in accordance with a capacitor voltage command that is an output of.

又、惰行運転時は、励磁電流制御器の出力であるコンデンサ電圧指令を切替器で選択し、励磁電流制御器の出力であるコンデンサ電圧指令に従ってチョッパ回路によりコンデンサの電圧を制御すると共に、惰行運転終了後は、惰行運転時以外のコンデンサ電圧指令を切替器で選択し、自動弱め制御器により永久磁石電動機の励磁電流指令を与える。   During coasting operation, the capacitor voltage command, which is the output of the excitation current controller, is selected by the switch, and the capacitor voltage is controlled by the chopper circuit in accordance with the capacitor voltage command, which is the output of the excitation current controller. After completion, the capacitor voltage command other than during coasting operation is selected by the switch, and the excitation current command for the permanent magnet motor is given by the automatic weakening controller.

このように加速又は減速指令から惰行運転に移行する場合、及びその逆に移行する場合に、図5の制御構成により図2及び図3の電力変換装置の動作が達成される。また励磁電流制御器107によりコンデンサ8の電圧Vc2が必要最小限に確保され、コンデンサ8、チョッパ回路5及びインバータ7に印加される直流電圧を必要最小限に低下でき、信頼性を更に向上できるという効果がある。また惰行運転時においてコンデンサ8の電圧を永久磁石電動機9の電圧よりも高くなるように制御することで、永久磁石電動機9からコンデンサ8の向きにエネルギーが逆流しないため、惰行運転時も安定した運転が得られるという効果がある。また永久磁石電動機9の誘起電圧定数を高く設定できるため、より多くの励磁磁束が永久磁石により確立され、結果としてトルク発生に必要な電流が低減されるため、電力変換装置の損失が低減されるという効果がある。   Thus, when shifting to the coasting operation from the acceleration or deceleration command and vice versa, the operation of the power conversion device of FIGS. 2 and 3 is achieved by the control configuration of FIG. Further, the excitation current controller 107 secures the voltage Vc2 of the capacitor 8 to the minimum necessary, and the DC voltage applied to the capacitor 8, the chopper circuit 5 and the inverter 7 can be reduced to the minimum necessary, and the reliability can be further improved. effective. Further, by controlling the voltage of the capacitor 8 to be higher than the voltage of the permanent magnet motor 9 during the coasting operation, energy does not flow backward from the permanent magnet motor 9 to the capacitor 8, so that stable operation is possible even during the coasting operation. Is effective. In addition, since the induced voltage constant of the permanent magnet motor 9 can be set high, more exciting magnetic flux is established by the permanent magnet, and as a result, the current required for torque generation is reduced, thereby reducing the loss of the power converter. There is an effect.

また加速・減速運転から惰行運転への移行、又はその逆の移行において開閉器を常に投入しておけばよいため、不要な開閉器の投入・遮断の動作がなくなり、開閉器の寿命を長くできるという効果がある。またチョッパ回路5は既存のリアクトル4を利用してコンデンサ8の電圧制御を行うため、別途リアクトルを接続する必要が無く、小型・軽量な車両用駆動制御装置が得られるという効果がある。また加速又は減速時のコンデンサ8の電圧をVc2よりも低い電圧に設定するため、チョッパ回路5やインバータ7で発生するスイッチング損失やEMIノイズを低くできるという効果がある。   Also, since it is sufficient to always turn on the switch during the transition from acceleration / deceleration operation to coasting operation, or vice versa, unnecessary switch on / off operations are eliminated, and the life of the switch can be extended. There is an effect. Further, since the chopper circuit 5 controls the voltage of the capacitor 8 using the existing reactor 4, there is no need to separately connect a reactor, and there is an effect that a small and light vehicle drive control device can be obtained. Further, since the voltage of the capacitor 8 during acceleration or deceleration is set to a voltage lower than Vc2, there is an effect that switching loss and EMI noise generated in the chopper circuit 5 and the inverter 7 can be reduced.

図6は実施の形態1における図1の車両用駆動制御装置の動作を説明するタイミング図である。図6において、(a)はトリップ信号、(b)はインバータ運転指令、(c)はチョッパ回路5のスイッチS1の動作、(d)はチョッパ回路5のスイッチS2の動作、(e)はコンデンサ8の電圧及び永久磁石電動機9の電圧を模式的に示したものである。   FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the vehicle drive control device of FIG. 1 in the first embodiment. 6, (a) is a trip signal, (b) is an inverter operation command, (c) is an operation of the switch S1 of the chopper circuit 5, (d) is an operation of the switch S2 of the chopper circuit 5, and (e) is a capacitor. 8 schematically shows the voltage of 8 and the voltage of the permanent magnet motor 9.

時刻t20までは例えば加速(又は減速)運転指令が発令されており、周知の弱め界磁制御で永久磁石電動機9を運転し、永久磁石電動機9が発生する電圧をVm1に抑制すると共に、コンデンサ8の電圧Vc1は直流架線1の電圧にほぼ等しく、Vc1>Vm1が保たれる。このため、Vm1がVc1を超えることが無く、永久磁石電動機9に電力を供給して所望のトルクを発生させることができる。   Until time t20, for example, an acceleration (or deceleration) operation command is issued, the permanent magnet motor 9 is operated by the well-known field weakening control, the voltage generated by the permanent magnet motor 9 is suppressed to Vm1, and the voltage of the capacitor 8 Vc1 is substantially equal to the voltage of the DC overhead line 1, and Vc1> Vm1 is maintained. For this reason, Vm1 does not exceed Vc1, and electric power can be supplied to the permanent magnet motor 9 to generate a desired torque.

次に時刻t20にて、インバータ7又は永久磁石電動機9に流れる電流に対して、過電流が流れこれを電流計109で検出すると、この過電流検出によりインバータ制御器110がインバータ7をオフ(オンオフ動作を停止)する。なお、このときの過電流とは、過電流を放置すると、機器(永久磁石電動機9又はインバータ7など)に異常が発生する電流で、速やかに遮断する必要のある電流である。インバータ7がオフすると、インバータ7による弱め界磁制御が消失し、高速惰行運転の場合には永久磁石電動機9の電圧Vm2がコンデンサ8の電圧Vc1を超える。この状態が継続すると永久磁石電動機9からコンデンサ8の向きにエネルギーが逆流し続ける。   Next, at time t20, an overcurrent flows with respect to the current flowing through the inverter 7 or the permanent magnet motor 9, and when this is detected by the ammeter 109, the inverter controller 110 turns off the inverter 7 by this overcurrent detection. Stop operation). The overcurrent at this time is a current that causes an abnormality in a device (such as the permanent magnet motor 9 or the inverter 7) if the overcurrent is left unattended, and is a current that needs to be promptly interrupted. When the inverter 7 is turned off, the field-weakening control by the inverter 7 disappears, and the voltage Vm2 of the permanent magnet motor 9 exceeds the voltage Vc1 of the capacitor 8 in the case of high-speed coasting operation. When this state continues, energy continues to flow backward from the permanent magnet motor 9 toward the capacitor 8.

これを回避するために、時刻t20において電流計109で過電流を検出すると、チョッパ制御器111でチョッパ回路5のスイッチS2をオフする。このときコンデンサ8の電圧Vc1は永久磁石電動機9側からの供給により、永久磁石電動機9の電圧Vm2に従って上昇するが、スイッチS2がオフのため直流架線1へのエネルギーの逆流は発生しない。つまり、チョッパ制御器111でチョッパ回路5のスイッチS2をオフすると、コンデンサ8と直流架線1間は開放され遮断される。従ってチョッパ回路5によりエネルギーが逆流する経路を絶つことにより、過電流でオフしたインバータ7を直流架線1に対して安定して開放できたことになる。   In order to avoid this, when an overcurrent is detected by the ammeter 109 at time t20, the chopper controller 111 turns off the switch S2 of the chopper circuit 5. At this time, the voltage Vc1 of the capacitor 8 increases in accordance with the voltage Vm2 of the permanent magnet motor 9 due to the supply from the permanent magnet motor 9, but no reverse flow of energy to the DC overhead line 1 occurs because the switch S2 is off. That is, when the switch S2 of the chopper circuit 5 is turned off by the chopper controller 111, the capacitor 8 and the DC overhead line 1 are opened and cut off. Therefore, by disconnecting the path through which the energy flows backward by the chopper circuit 5, the inverter 7 turned off by the overcurrent can be stably opened to the DC overhead wire 1.

このように弱め界磁制御を行うインバータ7が過電流検出でオフしたときに、チョッパ回路5によりエネルギーが逆流する経路を絶つことにより、コンデンサ8の電圧が電動機9の電圧に概ね一致し、ブレーキトルクが発生せずに、安定した車両運転を継続できるという効果がある。またインバータ7がオフ後に、永久磁石電動機9に流れる電流がゼロになってから、開閉器10〜12をオフすることにより、永久磁石電動機9とインバータ7を切離してもよい。   When the inverter 7 that performs field weakening control in this way is turned off by overcurrent detection, the chopper circuit 5 cuts off the path through which the energy flows backward, so that the voltage of the capacitor 8 substantially matches the voltage of the motor 9 and the brake torque is reduced. There is an effect that stable vehicle operation can be continued without occurrence. Further, after the inverter 7 is turned off, the permanent magnet motor 9 and the inverter 7 may be disconnected by turning off the switches 10 to 12 after the current flowing through the permanent magnet motor 9 becomes zero.

また図7に示すように、時刻t20で電流計109が過電流を検出し、インバータ7をオフし、チョッパ回路5のスイッチS2をオフすると共に、スイッチS1をチョッパ動作させることにより、コンデンサ8の電圧Vc2を永久磁石電動機9の電圧Vm2よりも高く制御できるため、車両加速運転継続により発生する永久磁石電動機9の電圧上昇に対して、ブレーキトルクが発生せずに、安定した車両運転が継続できるという効果がある。   As shown in FIG. 7, the ammeter 109 detects an overcurrent at time t20, turns off the inverter 7, turns off the switch S2 of the chopper circuit 5, and operates the switch S1 as a chopper. Since the voltage Vc2 can be controlled to be higher than the voltage Vm2 of the permanent magnet motor 9, a stable vehicle operation can be continued without generating a brake torque with respect to a voltage increase of the permanent magnet motor 9 generated by continuing the vehicle acceleration operation. There is an effect.

なお、実施の形態1では、インバータ7又は永久磁石電動機9の過電流を異常として検知したが、インバータ7又は永久磁石電動機9の温度を検出する温度計(異常検出器)を備え、インバータ7又は永久磁石電動機9の過熱を異常として検知してもよい。なお、このときの過熱とは、過熱を放置すると、機器に異常が発生する温度で、速やかにその原因を取り除く必要のある温度である。温度計で過熱を検出すると、インバータ制御器110がインバータ7をオフさせる。するとインバータ7による弱め界磁制御が消失し、高速惰行運転の場合には永久磁石電動機9の電圧Vm2がコンデンサ8の電圧Vc1を超える。この状態が継続すると永久磁石電動機9からコンデンサ8の向きにエネルギーが逆流し続ける。   In the first embodiment, the overcurrent of the inverter 7 or the permanent magnet motor 9 is detected as abnormal. However, the thermometer (abnormality detector) for detecting the temperature of the inverter 7 or the permanent magnet motor 9 is provided, and the inverter 7 or The overheating of the permanent magnet motor 9 may be detected as an abnormality. The overheating at this time is a temperature at which an abnormality occurs in the device if the overheating is left unattended, and is a temperature at which the cause needs to be quickly removed. When overheating is detected by the thermometer, the inverter controller 110 turns off the inverter 7. Then, the field weakening control by the inverter 7 disappears, and the voltage Vm2 of the permanent magnet motor 9 exceeds the voltage Vc1 of the capacitor 8 in the case of high-speed coasting operation. When this state continues, energy continues to flow backward from the permanent magnet motor 9 toward the capacitor 8.

これを回避するために、時刻t20において温度計で過熱を検出すると、チョッパ制御器111でチョッパ回路5のスイッチS2をオフする。スイッチS2をオフすると、コンデンサ8と直流架線1間は開放され遮断される。従ってチョッパ回路5により過電流でオフしたインバータ7を直流架線1に対して安定して開放できたことになる。このように弱め界磁制御を行うインバータ7が過電流検出でオフしたときに、チョッパ回路5によりエネルギーが逆流する経路を絶つことにより、コンデンサ8の電圧が電動機9の電圧に概ね一致し、ブレーキトルクが発生せずに、安定した車両運転が継続できるという効果がある。   To avoid this, when overheating is detected by the thermometer at time t20, the chopper controller 111 turns off the switch S2 of the chopper circuit 5. When the switch S2 is turned off, the capacitor 8 and the DC overhead line 1 are opened and disconnected. Therefore, the inverter 7 turned off by the chopper circuit 5 due to overcurrent can be stably opened to the DC overhead line 1. When the inverter 7 that performs field weakening control in this way is turned off by overcurrent detection, the chopper circuit 5 cuts off the path through which the energy flows backward, so that the voltage of the capacitor 8 substantially matches the voltage of the motor 9 and the brake torque is reduced. There is an effect that stable vehicle operation can be continued without occurrence.

また図7に示すように、時刻t20で温度計が過熱を検出し、インバータ7をオフし、チョッパ回路5のスイッチS2をオフすると共に、スイッチS1をチョッパ動作させることにより、コンデンサ8の電圧Vc2は永久磁石電動機9の電圧Vm2よりも高くなるように制御できるため、車両加速運転継続により発生する永久磁石電動機9の電圧上昇に対して、ブレーキトルクが発生せずに、安定した車両運転が継続できるという効果がある。   As shown in FIG. 7, the thermometer detects overheating at time t20, turns off the inverter 7, turns off the switch S2 of the chopper circuit 5, and operates the switch S1 as a chopper, whereby the voltage Vc2 of the capacitor 8 is obtained. Can be controlled to be higher than the voltage Vm2 of the permanent magnet electric motor 9, so that a stable vehicle operation can be continued without generating a brake torque with respect to a voltage increase of the permanent magnet electric motor 9 generated by continuing the vehicle acceleration operation. There is an effect that can be done.

なお、チョッパ回路5を構成するスイッチS1及びS2をIGBT(絶縁ゲート形バイポーラ素子)としているが、これらをFET(電界効果トランジスタ)等の他のスイッチや、シリコンのみならず、シリコンカーバイド・ガリウムナイトライドなどの他の材料によるスイッチで構成しても同様の効果が得られることは言うまでもない。   The switches S1 and S2 constituting the chopper circuit 5 are IGBTs (insulated gate bipolar elements). These are not only switches such as FETs (field effect transistors) and silicon carbide gallium nitride. It goes without saying that the same effect can be obtained even if it is constituted by a switch made of another material such as a ride.

実施の形態1である車両用駆動制御装置を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating a vehicle drive control device according to a first embodiment. FIG. 実施の形態1の車両用駆動制御装置の動作を説明するタイミング図である。FIG. 3 is a timing diagram for explaining the operation of the vehicle drive control apparatus of the first embodiment. 実施の形態1の車両用駆動制御装置の動作を説明するタイミング図である。FIG. 3 is a timing diagram for explaining the operation of the vehicle drive control apparatus of the first embodiment. 実施の形態1である車両用駆動制御装置を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating a vehicle drive control device according to a first embodiment. FIG. 実施の形態1である車両用駆動制御装置を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating a vehicle drive control device according to a first embodiment. FIG. この発明の実施の形態1における図1の車両用駆動制御装置の動作を説明するタイミング図である。FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the vehicle drive control device of FIG. 実施の形態1における図1の車両用駆動制御装置の動作を説明するタイミング図である。FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the vehicle drive control device of FIG. 1 in the first embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 直流架線 2 パンタグラフ
3 レール 4 リアクトル
5 チョッパ回路 7 インバータ
8 コンデンサ 9 永久磁石電動機
10〜12 開閉器 101 電流制御器
102 自動弱め制御器 103 トルク電流指令発生器
104 切替器 105 フィルタ
106 電圧指令発生器 107 励磁電流制御器
108 回転検出器 120 切替器
109 過電流検出器 110 インバータ制御器
111 チョッパ制御器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC overhead line 2 Pantograph 3 Rail 4 Reactor 5 Chopper circuit 7 Inverter 8 Capacitor 9 Permanent magnet motor 10-12 Switch 101 Current controller 102 Automatic weakening controller 103 Torque current command generator 104 Switcher 105 Filter 106 Voltage command generator 107 Excitation current controller 108 Rotation detector 120 Switch 109 109 Overcurrent detector 110 Inverter controller 111 Chopper controller

Claims (5)

電源系統から受電しリアクトルを介して直流電圧を得るチョッパ回路と、
前記チョッパ回路の出力側に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサの直流電圧を交流電圧に変換し、永久磁石電動機に電力を供給すると共に前記永久磁石電動機を弱め界磁制御するインバータと、
前記インバータ又は前記永久磁石電動機の異常を検知する異常検出器とを備え、
前記異常検出器が前記インバータ又は前記永久磁石電動機の異常を検出すると、前記インバータの動作を停止させると共に、前記チョッパ回路により前記コンデンサと前記電源系統間を開放することを特徴とする車両用電力変換装置。
A chopper circuit that receives power from the power supply system and obtains a DC voltage via the reactor;
A capacitor connected to the output side of the chopper circuit;
An inverter that converts the DC voltage of the capacitor into an AC voltage, supplies electric power to the permanent magnet motor, and weakens the permanent magnet motor to control the field;
An abnormality detector for detecting an abnormality of the inverter or the permanent magnet motor,
When the abnormality detector detects an abnormality of the inverter or the permanent magnet motor, the operation of the inverter is stopped and the capacitor and the power supply system are opened by the chopper circuit. apparatus.
電源系統から受電しリアクトルを介して直流電圧を得るチョッパ回路と、
前記チョッパ回路の出力側に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサの直流電圧を交流電圧に変換し、永久磁石電動機に電力を供給すると共に前記永久磁石電動機を弱め界磁制御するインバータと、
前記インバータ又は前記永久磁石電動機の異常を検知する異常検出器とを備え、
前記異常検出器が前記インバータ又は前記永久磁石電動機の異常を検出すると、前記インバータの動作を停止させると共に、前記チョッパ回路により前記コンデンサの電圧を前記永久磁石電動機が発生する電圧以上に制御することを特徴とする車両用電力変換装置。
A chopper circuit that receives power from the power supply system and obtains a DC voltage via the reactor;
A capacitor connected to the output side of the chopper circuit;
An inverter that converts the DC voltage of the capacitor into an AC voltage, supplies electric power to the permanent magnet motor, and weakens the permanent magnet motor to control the field;
An abnormality detector for detecting an abnormality of the inverter or the permanent magnet motor,
When the abnormality detector detects an abnormality of the inverter or the permanent magnet motor, the operation of the inverter is stopped, and the voltage of the capacitor is controlled by the chopper circuit to be higher than the voltage generated by the permanent magnet motor. A vehicular power conversion device.
前記異常検出器は前記インバータ又は前記永久磁石電動機の過電流を検出する電流計であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両用電力変換装置。   The vehicular power converter according to claim 1, wherein the abnormality detector is an ammeter that detects an overcurrent of the inverter or the permanent magnet motor. 前記異常検出器は前記インバータ又は前記永久磁石電動機の過熱を検出する温度計であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両用電力変換装置。   The vehicular power converter according to claim 1 or 2, wherein the abnormality detector is a thermometer that detects overheating of the inverter or the permanent magnet motor. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の車両用電力変換装置を備えた車両用駆動制御装置。   The vehicle drive control apparatus provided with the power converter device for vehicles of any one of Claims 1-4.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007166885A (en) * 2005-11-17 2007-06-28 Toshiba Corp Electric vehicle controller
JP2007202311A (en) * 2006-01-26 2007-08-09 Toyota Motor Corp Vehicular power supply device, and vehicle
JP2008086077A (en) * 2006-09-26 2008-04-10 Toshiba Corp Railroad vehicle drive control device
JP2009011029A (en) * 2007-06-26 2009-01-15 Hitachi Ltd Control device of electric vehicle, and electric vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007166885A (en) * 2005-11-17 2007-06-28 Toshiba Corp Electric vehicle controller
JP2007202311A (en) * 2006-01-26 2007-08-09 Toyota Motor Corp Vehicular power supply device, and vehicle
JP2008086077A (en) * 2006-09-26 2008-04-10 Toshiba Corp Railroad vehicle drive control device
JP2009011029A (en) * 2007-06-26 2009-01-15 Hitachi Ltd Control device of electric vehicle, and electric vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112109553A (en) * 2020-08-25 2020-12-22 南京理工大学 Protection method, device and system for back electromotive force of permanent magnet synchronous motor under coasting condition

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