CN102668367B - 交流电动机的驱动控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种交流电动机的驱动控制装置，具备：逆变器（INV），具有被接通断开控制的多个开关元件，将直流电压变换成任意频率的交流电压，对交流电动机（6）进行驱动；电动机开路接触器（MMK），连接在所述逆变器（INV）和所述交流电动机（6）之间；开闭工作事先感测部（55），在主触点的接触或离开之前感测电动机开路接触器（MMK）的开闭工作，输出开闭工作事先感测信号；以及控制部（10A），其具有逆变器控制部（70），该逆变器控制部（70）对所述多个开关元件进行接通断开控制，对电动机开路接触器（MMK）进行开闭控制，并且基于所述开闭工作事先感测信号对所述逆变器（INV）进行控制。

Description

交流电动机的驱动控制装置
技术领域
本发明涉及一种交流电动机的驱动控制装置，其适于对搭载在电动车辆(electricvehicles)的永磁同步电动机进行驱动。
背景技术
与历来在各种领域中广泛使用的感应电动机相比较，已知永磁同步电动机是一种高效率的电动机，近年来正在研究作为用于汽车、电气列车的驱动的应用。在将多辆搭载有这样的交流电动机及电动机的驱动控制装置的车厢连结起来行驶的电动车辆中，在行驶中即使在一部分车厢的电动机用驱动控制装置发生故障，一部分电动机变得不能运转的情况下，通过其他正常的交流电动机的驱动控制装置和电动机也能够继续进行电动车辆的行驶。但是，与故障的交流电动机的驱动控制装置连接的电动机从车轮侧被持续驱动，因此对发生短路故障的交流电动机的驱动控制装置的故障部位(短路处)，持续流过电动机的感应电压引起的短路电流。
像这样，为了应对在电动车辆的行驶中对永磁同步电动机进行驱动控制的交流电动机的驱动控制装置内的逆变器发生故障的情况，例如在下述专利文献1中，公开了设置对逆变器和电动机之间进行电切断的电动机开路接触器(motor opening contactor)，使得电动机的感应电压不增大逆变器的损伤，在控制部检测出逆变器的故障的情况下，控制部对该接触器进行开路控制，使逆变器和电动机电切断的方法。
此外，作为开路接触器，在下述专利文献2中，公开了具有高切断性能的真空触点式的接触器。进而，公开了通过在上述接触器的上游侧和下游侧设置铁氧体(ferrites)，从而限制真空接触器闭合时的触点间的前期弧(pre-arc)现象、闭合浪涌电压的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-182105号公报；
专利文献2：日本特开2008-79496号公报。
发明内容
发明要解决的问题
通常，电动机开路接触器设计为在无电压条件下进行开闭，采用在使逆变器栅极关断(gate-off)后使向接触器的闭合指令为关，或者在逆变器栅极关断的状态下使向接触器的闭合指令为开的序列。可是，在接触器误工作的情况下(对接触器的控制线的断线、其它未预料到的原因导致的误工作)，接触器有可能与上述闭合指令相反地进行工作。特别是当在逆变器栅极导通(gate-on)时使接触器接通时，可能产生真空触点特有的闭合浪涌(浪涌电压)。作为真空触点的特征，与其它的气体中触点、油中触点相比，具有到达高频域(数百kHz)的切断性能。在使施加有电压的真空触点进行闭合工作时，伴随着触点间距离的缩小产生绝缘破坏，产生前期弧而流过高频电流，通过真空中的急速的绝缘恢复力而切断前期弧，产生伴随切断的恢复电压。通过该恢复电压的上升，在触点进行机械式接触之前，再次反复进行绝缘破坏、高频电流的切断这一过程。这样产生的浪涌电压有时达到数kV～数十kV，存在破坏电动机、驱动控制装置内部的部件的绝缘的情况，因此需要将浪涌电压值抑制得较低。
在上述专利文献2中，为了抑制浪涌而使用铁氧体磁心，对3相的真空触点的各相分别在真空触点的上游侧和下游侧的两方的导体周围配置。可是，在交流电动机的驱动控制装置内，每1台电动机需要配置6个铁氧体磁心的空间，在每1辆电力机车搭载有4～6台电动机的情况下，在对其进行驱动控制的驱动控制装置内相当于配置共计24～36个的铁氧体磁心，因此驱动装置大型化。这样的驱动控制装置的大型化、重量增加成为使装置的制造成本、行驶时的能量效率恶化的要因。进而，可以预想通电电流的高频成分导致在铁氧体磁心表面感应出的涡电流引起的磁心的过热也是课题。
本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于获得一种交流电动机的驱动控制装置，能够避免伴随电动机开路接触器的开闭的有害开闭浪涌的产生。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，实现目的，本发明的交流电动机的驱动控制装置，其特征在于，具备：逆变器，具有被接通断开控制的多个开关元件，将直流电压变换成任意频率的交流电压，对交流电动机进行驱动；电动机侧开闭部，连接在所述逆变器和所述交流电动机之间；开闭工作事先感测部，在主触点的接触或离开之前感测所述电动机侧开闭部的开闭工作，输出开闭工作事先感测信号；以及控制部，其具有逆变器控制部，该逆变器控制部对所述多个开关元件进行接通断开控制，对所述电动机侧开闭部进行开闭控制，并且基于所述开闭工作事先感测信号对所述逆变器进行控制。
发明的效果
根据本发明，在逆变器进行工作的期间，在电动机开路接触器由于某种原因而误工作的情况下，在电动机开路接触器切断或接通电流之前，事先感测电动机开路接触器的工作(开闭工作(接触或离开))，以不对所述电动机开闭部的所述主触点间施加所述逆变器的接通断开电压(脉冲状地变化的电压)的方式对所述逆变器进行控制，因此发挥能够避免伴随电动机开路接触器的开闭的有害的开闭浪涌的产生的效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1或2的交流电动机的驱动控制装置及与其连接的关联设备的结构例的图。
图2是表示本发明的实施方式1的逆变器的结构例的图。
图3是用于说明进行图1所示的电动机开路接触器MMK的开闭操作的MMK操作部的图。
图4是表示触点被闭合的电动机开路接触器MMK及MMK操作部的图。
图5是表示真空触点式接触器的截断浪涌波形的图表。
图6是表示交流电路和逆变器电路的截断电流值的差异的实测图表。
图7是说明作为电动机开路接触器的真空触点式接触器的闭合/断开工作的图。
图8是对图3所示的线圈的电位差进行监测的开闭工作事先感测部的结构例。
图9是对图3所示的线圈的励磁电流进行监测的开闭工作事先感测部的结构例。
图10是表示本发明的实施方式1的控制部的结构例的图。
图11是表示本发明的实施方式1的工作的时序列图。
图12是对电磁铁等的位移进行监测的开闭工作事先感测部的结构例。
图13是表示本发明的实施方式2的控制部的结构例的图。
图14是表示本发明的实施方式2的工作的时序列图。
具体实施方式
以下，基于附图详细地说明本发明涉及的交流电动机的驱动控制装置的实施方式。再有，本发明并不被该实施方式限定。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1或2的交流电动机的驱动控制装置100及与其连接的关联设备的结构例的图。具体地，图1中示出与架空线相接并接收功率的集电装置1，与轨道2相接并驱动电动车辆的车轮3，交流电动机的驱动控制装置100，以及交流电动机6。图1所示的交流电动机的驱动控制装置100构成为，作为主要结构具有：作为电源侧开闭部的电源开路接触器LB，从所述集电装置1接收功率，进行电源侧的主电路的开闭；逆变器INV，进行将经由正侧导体P、负侧导体N接收的直流功率向交流功率的功率变换；电容器FC，两端连接于正侧导体P和负侧导体N；逆变器侧U相导体UI、逆变器侧V相导体VI、逆变器侧W相导体WI，将在逆变器INV变换的交流功率向负载传递；作为电动机侧开闭部的电动机开路接触器MMK，能够切断逆变器INV的输出；MMK操作部200，对所述电动机开路接触器MMK进行开闭操作；以及控制部10A，主要控制逆变器INV、电动机开路接触器MMK。所述交流电动机6经由电动机侧U相导体UM、电动机侧V相导体VM、电动机侧W相导体WM与所述驱动控制装置100连接。
图2是表示逆变器INV的结构例的图。如图2所示，其由所谓三相2电平逆变器电路构成，由包括连接在正侧导体P的作为正侧桥臂的开关元件的U相上桥臂元件UP、V相上桥臂元件VP、W相上桥臂元件WP、和连接在负侧导体N的作为负侧桥臂的开关元件的U相下桥臂元件UN、V相下桥臂元件VN、W相下桥臂元件WN这6个开关元件的桥式电路构成，是在各个相的上桥臂元件和下桥臂元件的连接点连接有逆变器侧U相导体UI、逆变器侧V相导体VI、逆变器侧W相导体WI的结构。各个开关元件如图2所图示的那样，以IGBT元件和反并联连接的二极管元件构成。再有，逆变器INV的结构优选是电压型PMW逆变器。也可以是3电平逆变器电路等的多电平逆变器电路，开关元件也可以用IGBT元件以外的元件来构成。各开关元件基于从后述的控制部10A输出的栅极信号GS而分别被接通断开控制(开关控制)。再有，虽然没有图示，但通过控制部10A或控制部10A的上位的未图示的系统控制部，电源开路接触器LB被开路/闭合(断开/接通)。再有，栅极信号GS可以是对各元件UP～WN的个别的接通断开信号的代表例，也可以是使各元件UP～WN的接通断开控制一并控制为接通或断开状态的信号。
在图1中，电动机开路接触器MMK是能够切断交流电流的接触器，连接在逆变器INV和交流电动机6之间。交流电流在电流波形的每半个周期产生电流零点，因此在该电流零点切断电流。
图3是用于说明进行图1所示的电动机开路接触器MMK的开闭操作的MMK操作部的图，图4是表示触点被闭合的电动机开路接触器MMK及MMK操作部的图。电动机开路接触器MMK由在内部具有可动触点64和固定触点63对的消弧室62和用于对该可动触点64进行开闭操作的操作用电磁铁构成。当来自控制部10A的开闭指令MKC变为开时，开路接触器MMK的操作用电磁铁的线圈60被励磁，吸引可动铁片61，由此与其卡合的可动触点64被向上方驱动，结果，如图4所示那样触点被闭合，导体UM(或VM、WM)与导体UI(或VI、WI)连接，逆变器INV和交流电动机6被电连接。另一方面，在图4中，开路弹簧65被压缩，当开闭指令MKC变为关时，向线圈60的励磁消失，可动铁片61的吸引力降低，由此通过开路弹簧65的负载，可动触点64被向下方驱动，触点开路，主触点断开并且逆变器INV和交流电动机6被电切断。
再有，图3和图4所示的开路接触器MMK示出了单相结构图，但也能够通过并列配置3个相同结构来构成3相器。电磁铁可以对各相个别地配备，也可以进行机械式连结来用1台电磁铁对3相触点一起进行驱动。此外，图3、图4的结构是一个例子，即使为了使电动机开路接触器(以下仅称为“接触器”)MMK的外形紧凑而变更线圈60、消弧室62的配置(布局)，本质的功能也不变化。此外，图3和图4示出了常励式的接触器的情况，但也可以是具有保持闭合状态的闩锁式(latch type)的接触器。在该情况下，可以采用设置用于解除闩锁的开路线圈，通过对开路线圈进行励磁从而进行开路工作的结构。是在接触器MMK的后级，经由电动机侧U相导体UM、电动机侧V相导体VM、电动机侧W相导体WM连接有交流电动机6，通过使与交流电动机6机械式结合的车轮3旋转从而驱动电动车辆的结构。再有，交流电动机6如上述那样假定是永磁同步电动机，但在将永磁铁内置于转子的电动机以外，本发明也是有效的(例如感应电动机等)。
可是，在与真空触点相关的开闭浪涌中存在闭合浪涌和开路浪涌这2种。开路浪涌如图5所示，是通过在切断交流电流时不在电流零点切断，而在电流零点前急速切断(＝截断)电流而产生的现象。这时产生的浪涌电压的大小Vs已知以来表示。在这里，Ic是截断电流值，L是电路的电感分量，C是电路的电容分量。也就是说，如果截断电流值Ic小的话，意味着产生的截断浪涌也小，不会成为问题。已知该截断电流值Ic依赖于真空触点的触点材料，在通常的真空触点式的开路接触器中，由于选择了适当的触点材料，所以截断电流值Ic小，因此浪涌电压Vs不是成为问题的电平。
可是，通常的真空型的开路接触器被设想为在中电压级别(3.3kV～33kV)的配变电系统中的交流电路(商用频率的正弦波交流电源构成的电路，以下仅示为交流电路)中应用，所以没有设想以逆变器控制的交流电路(以下称为“逆变器电路”)来进行设计。
图6是表示交流电路和逆变器电路的截断电流值Ic的差异的实测图表。该实测图表是发明者们实施的实验结果，根据图6的结果，新发现与交流电路的截断电流值Ic相比，逆变器电路的截断电流值Ic增加到4倍左右。逆变器电路通过对图2所示的多个开关元件(UP、VP、WP、UN、VN、WN)高速地进行开关(接通/断开切换)从而生成交流输出，新判明了该接通断开切换影响截断电流值Ic的增加。
也就是说，在逆变器电路中，伴随开关工作对真空触点间的电压叠加脉冲状地变化的电压，由此真空触点间的电弧变得不稳定，产生截断。因此在本发明的实施方式1中，如图1所示，其特征在于设置特殊结构的控制部10A，事先预测接触器MMK的未预料的工作，控制逆变器INV的开关工作。
如图1所示，控制部10A构成为包括：判断部(不一致判断部)40，用于判断接触器MMK的开闭工作和开闭指令MKC的不一致，以及栅极信号控制部30，用于控制栅极信号，从位于控制部10A的上位的外部系统控制部(未图示)被输入基本栅极信号GC、基本接触器闭合指令(以下仅称为“闭合指令”)MKC0、开闭工作事先感测信号(以下仅称为“事先感测信号”)MCO。再有，判断部40和栅极信号控制部30作为对多个开关元件进行接通断开控制的逆变器控制部70而发挥功能。
再有，基本栅极信号GC为了使电动车辆加减速而根据交流电动机6的转矩被生成，或为了控制旋转数而通过矢量控制等的手法被生成，是成为对内置于逆变器INV的开关元件的接通断开指令的信号。此外，闭合指令MKC0同样是从控制部10A的上位的未图示的系统控制部输入的信号，是为了在交流电动机6运转中使接触器MMK接通，在停止交流电动机6的运转的情况下或在逆变器INV产生故障的情况等下使接触器MMK断开而输入到控制部10A的信号。
接着，针对包含上述的判断部40和栅极信号控制部30的控制部10A，在以下说明详细结构例和工作。
图10是表示本发明的实施方式1的控制部10A的结构例的图。控制部10A构成为作为主要的结构具有：判断部40和栅极信号控制部30A。
首先，针对判断部40进行说明。判断部40以信号调整电路41、异或逻辑(XOR)电路42、以及闩锁电路43构成，被输入闭合指令MKC0和接触器MMK的事先感测信号MCO。事先感测信号MCO在信号调整电路41被变换为逻辑电路的电压电平(H电平和L电平)，作为信号SIG输出，闭合指令MKC0和异或逻辑输出作为信号GOF而输出。信号调整电路41是通常的限制电路或二值化电路即可，由于是通常熟知的电路，所以省略其细节。
在以下说明这样构成的判断部40的工作。在闭合指令MKC0是H(开)、且表示开闭工作的事先检测的信号SIG为H(开)的情况下，由于没有产生不一致，所以XOR输出为L。此外，即使均为L(关)，因为没有产生不一致，所以XOR输出为L。可是，当尽管闭合指令MKC0为H，而信号SIG变为L(关)时，从XOR输出不一致信号(H)，在闩锁电路43保持的信号GOF变为H，向栅极信号控制部30A输出。当然，在闭合指令MKC0为L且信号SIG为H的情况下，信号GOF也输出H。再有，一旦在表示不一致的信号GOF从L变为H的情况下，不一致信号作为错误输出ERR向上位的系统控制部输出。
接着，针对栅极信号控制部30A进行说明。栅极信号控制部30A以逻辑反转电路31和AND电路32构成，是被输入信号GOF和基本栅极信号GC、输出栅极信号GS的结构。在以下说明这样构成的栅极信号控制部30A的工作。在表示不一致的信号GOF为L的情况下，基本栅极信号GC直接作为栅极信号GS对逆变器INV输出。可是，在信号GOF从L变为H的情况下，栅极信号GS变为L(关)，将逆变器INV的全部开关元件的开关工作(接通断开工作)控制成断开状态。再有，基本栅极信号GC、栅极信号GS可以是对各元件UP～WN的个别的接通断开信号的代表例，也可以是使各元件UP～WN的接通断开控制一并控制为接通或断开状态的信号。
接着，针对实施方式1的工作进行说明。例如，在接触器MMK中存在某种故障、例如线圈60的断线、继电器52的故障、控制电源51的消失等的情况下，由于向线圈60的励磁电流消失，所以如图4所示，向可动铁片61的吸引力消失，结果，接触器MMK的主触点开路。
图7是说明作为接触器MMK的真空触点式接触器的闭合/开路工作的图。在时刻PC1对操作线圈施加电压，对线圈供给励磁电流。线圈电流由于绕组的电感的影响而以有限的倾斜上升。当达到某个励磁电流电平时，操作电磁铁开始可动铁片61的吸引工作，在时刻C接触器MMK的主触点接触。接着，当由于某种故障在时刻PO1控制电源消失时，线圈间的施加电压降低，结果，励磁电流消失，电磁铁进行开路工作，由此在时刻O主触点分离。
图8是对图3所示的线圈的电位差进行监测的开闭工作事先感测部的结构例，图9是对图3所示的线圈的励磁电流进行监测的开闭工作事先感测部的结构例。在图8中，开闭工作事先感测部(以下仅称为“事先感测部”)55A是分压电路，变换到能够输入控制部10A的电压电平。一般的控制电源51是AC100V或110V、DC100V等，作为向控制部的输入电压，有5V、12V等。当然，事先感测部55A与信号调整电路41等的其它电路、系统整体化，包含在它们中也可。
在这里，如上述那样，在尽管向接触器MMK输出闭合指令MKC0，但由于故障而进行开路工作的情况下，由于线圈60的电位差下降，所以在主触点开路的时刻O之前的时刻PO1能够检测出开路工作。由于电压降低是以是否低于图7所示的阈值电压TH1来进行判断，所以通过在信号调整电路41中适当地选择阈值电压TH1，从而能够避免控制电压的变动导致的误检测，并且正确地事先感测接触器MMK的开路工作。
在图1所示的判定部40中，判断图8所示的事先感测部55A感测到的线圈施加电压信号(＝开闭工作事先感测信号)MCO与闭合指令MKC0的差异。当检测出线圈施加电压信号MCO与闭合指令MKC0的差异时，输出用于栅极关断的信号GOF，交给栅极信号控制部30。
图11是表示本发明的实施方式1的工作的时序列图。如图11所示，通过信号SIG在时刻PO变为L，从而表示指令不一致的信号GOF在时刻T1变为H，当输入到栅极信号控制部30时，来自上位控制系统的基本栅极信号GC为关，将逆变器INV的开关元件全部控制成断开状态。再有，构成为到该切断为止在图7的时刻O以前完成。时刻PO1和时刻O的时间差是20～50ms左右，因此作为处理时间是充分的。因此，通过将逆变器INV的开关元件控制成断开，从而在不对主触点间叠加脉冲状地变化的电压的状态下使接触器MMK开路，因此具有能够避免伴随截断的有害的开路浪涌的产生的效果。
在图8中，对接触器MMK的线圈60的两端电压进行监测，但如图9所示，也可以通过作为开闭工作事先感测部的电流检测器55B对线圈60的励磁电流本身进行监测。根据接触器MMK的励磁电流的控制手法，存在为了抑制闭合保持状态下的励磁电流的功耗，在闭合保持状态下抑制励磁电流的情况。在该情况下，如图7所示，将阈值电流TH2设定为保持电流以下即可。在该情况下，能够事先在时刻PO2检测开路接触器MMK的开路工作。再有，时刻PO2和时刻O的时间差通常是20～50ms左右，因此作为处理时间是充分的。
此外，在图8、图9中，示出了作为开闭工作事先感测部对电磁铁线圈60的操作电路进行监测的例子，但也可以监测电磁铁等(电磁铁的铁心、以下所示的机构部分)的位移。
图12是对电磁铁等的位移进行监测的开闭工作事先感测部的结构例。图12是将电磁铁部放大了的图，示出了对可动铁片61、与可动铁片61连动的未图示的杆的位移进行感测的距离传感器。在这里，作为开闭工作事先感测部示出了涡电流式的近距离传感器55C，该近距离传感器55C仅在可动铁片61接近时以及杆接近时输出事先感测信号MCO，通过调整传感器的位置，如图7所示，如果在电磁铁位移的闭合位置附近TH3C设定阈值的话，能够在主触点闭合的时刻C之前的时刻PC3检测闭合工作，此外，如果在电磁铁位移的开路位置附近TH3O设定阈值的话，能够在主触点开路的时刻O之前的时刻PO3检测开路工作。当然，作为检测电磁铁等的位移的单元，使用通常所知的以三角测量法读取激光的反射光的类型的行程传感器，或与运动部机械式连结的可变电阻式的行程传感器也是同样的。也可以利用其他的单元。
再有，以上针对主触点的开路工作的事先感测进行了记载，但针对主触点的闭合工作，当然也能够以完全相同的考虑方式同样地发挥功能。像这样，控制部10A在主触点的开闭(接触或离开)之前感测电动机开路接触器MMK的开闭工作，以至少在电动机开路接触器MMK切断或接通向交流电动机6的电流的定时，不对电动机开路接触器MMK的主触点间叠加脉冲状地变化的电压的方式对逆变器INV进行控制。
接着，在以下说明这样构成的情况下的效果。通常，接触器MMK设计为在逆变器INV停止的无电压状态下进行开闭，但在接触器MMK存在某种故障，例如在线圈60的断线、控制电源51的消失等的情况下，在逆变器INV工作中接触器MMK开路。实施方式1的交流电动机的驱动控制装置100在接触器MMK的主触点(63，64)分离之前对其进行事先感测，并且将逆变器INV的开关元件全部控制成断开状态，所以能够回避有害的开路浪涌的产生。再有，在逆变器INV故障的情况下，由于逆变器停止，所以即使进行开路工作也不产生有害的浪涌。因此，能够避免有害的浪涌对系统的不良影响，因此能够获得可靠性高的交流电动机的驱动控制装置。此外，即使在逆变器INV工作中使接触器MMK误闭合的情况下，通过事先感测接触器MMK的闭合工作，从而将逆变器INV的开关元件全部控制成断开状态，因此不对主触点间叠加脉冲状地变化的电压，能避免伴随截断的有害的闭合浪涌的产生。
此外，根据实施方式1的交流电动机的驱动控制装置100，由于不需要像以往那样配置许多铁氧体磁心、浪涌吸收体，所以能够使交流电动机的驱动控制装置自身紧凑且轻量化，具有制造成本的降低、提高电动车辆的运行时的能量效率的优点。
实施方式2
图13是表示本发明的实施方式2的控制部10B的结构例的图，图14是表示本发明的实施方式2的工作的时序列图。如图13所示，在实施方式2的结构中，与实施方式1在栅极信号控制部30B的内部结构不同。以下，仅说明与实施方式1不同的部分。
首先，说明栅极信号控制部30B的结构。栅极信号控制部30B构成为具有：单触发电路34和D型双稳态触发电路33。从判断工作的不一致的判断部40输出的信号GOF输入到单触发电路34，单触发电路34的输出和从控制部10B的上位的未图示的系统控制部输入的基本栅极信号GC被输入到D型双稳态触发电路33。
在以下说明这样构成的栅极信号控制部30B的工作。从判断部40输出的表示不一致的信号GOF在单触发电路34作为预先设定的固定时间宽度的脉冲波形被输入到D型双稳态触发电路33中。因此，在表示不一致的信号GOF从L变为H之后，在单触发电路设定的固定时间的期间，输出保持了基本栅极信号GC的状态的栅极信号GS(H的话保持H，L的话保持H)。
例如如图14所示，在基本栅极信号GC是被PWM调制的栅极信号的情况下，当信号SIG在时刻PO变为L时，在从时刻T1到T2的期间，PWM调制被遮蔽，各开关元件(UP、VP、WP、UN、VN、WN)的开关被控制为保持接通(或断开)的状态。在单触发电路34决定的遮蔽时间优选设定为比到接触器MMK的主触点的接触或离开为止的时间长，优选是大约50～150ms左右。再有，在实施方式1、2表示的控制部10A、10B的功能中，判断部40内置于接触器MMK中也可，对配置场所没有限制。
接着，在以下说明这样构成的情况下的效果。实施方式2的交流电动机的驱动控制装置100在逆变器INV进行工作的期间，在接触器MMK由于某种原因而误工作的情况下，在接触器MMK的主触点(63、64)开闭(接触或离开)之前对其进行事先感测，将逆变器INV的各开关元件(UP、VP、WP、UN、VN、WN)的开关控制为保持接通(或断开)的状态，因此能够使主触点间的电压为固定，不会对主触点间叠加脉冲状地变化的电压，能够避免伴随接触器MMK的截断的有害的开闭浪涌的产生。
此外，根据实施方式2的交流电动机的驱动控制装置100，由于不需要像以往那样配置许多铁氧体磁心、浪涌吸收体，所以能够使交流电动机的驱动控制装置自身紧凑且轻量化，具有提高电动车辆的运行时的能量效率的优点。
实施方式3
如实施方式2中所示那样，当暂时保持开关工作的接通或断开状态时，对交流电动机施加与电动机的旋转不同步的电压，有可能产生过电流、转矩冲击。因此在实施方式3中，逆变器控制部70在从时刻T1到T2的期间，将逆变器INV的开关状态控制成零电压矢量状态(上桥臂侧开关元件UP、VP、WP的组全部为接通且下桥臂侧的UN、VN、WN的组全部为断开状态，或者与其相反的状态)。再有，优选在时刻T2以后将全部开关元件控制成断开。
在以上的结构的情况下，不仅能够获得与实施方式2同样的效果，而且因为能够在时刻T1到T2之间使施加到交流电动机的电压为零，所以具有能够抑制转矩冲击、过电流的效果。
再有，在实施方式1～3中示出的结构是实施本发明的一个方式，也可以删除一部分的结构要素，或追加其他公知的要素。例如即使不设置判断部40也能够实施本发明。具体地，具备逆变器控制单元即可，该逆变器控制单元对逆变器INV的开关元件进行控制，使得在基于来自事先感测部55A～C的主触点的事先感测信号MCO对主触点的开闭(接触或离开)进行预测的情况下，至少在电动机侧开闭部切断向上述交流电动机的电流的定时，不对接触器MMK的主触点间叠加脉冲状地变化的电压。
产业上的利用可能性
如上所述，本发明能够应用于搭载在电动车辆的交流电动机的驱动控制装置，特别作为能够避免伴随电动机开路接触器的开闭的有害的开闭浪涌的产生的发明是有用的。
附图标记说明
1 集电装置；
2 轨道；
3 车轮；
6 交流电动机；
10A、10B 控制部；
30、30A、30B 栅极信号控制部；
31 逻辑反转电路；
32 AND电路；
33 D型双稳态触发电路；
34 单触发电路；
40 判断部(不一致判断部)；
41 信号调整电路；
42 异或逻辑(XOR)电路；
43 闩锁电路；
51 控制电源；
52 继电器；
55A、55B、55C 开闭工作事先感测部；
60 开路接触器的操作线圈；
61 可动铁片；
62 消弧室；
63 固定触点；
64 可动触点；
65 开路弹簧；
70 逆变器控制部；
100 驱动控制装置；
200 MMK 操作部；
ERR 错误输出；
FC 电容器；
GC 基本栅极信号；
GOF 表示不一致的信号；
GS 栅极信号；
Ic 截断电流值；
INV 逆变器；
LB 电源开路接触器；
MCO 开闭工作事先感测信号，线圈施加电压信号；
MKC 开闭指令；
MKC0 基本接触器闭合指令；
MMK 电动机开路接触器；
N 负侧导体；
P 正侧导体；
SIG 开闭工作事先检测信号；
TH1 阈值电压；
TH2 阈值电流；
TH3C 闭合位置附近；
TH3O 开路位置附近；
UI 逆变器侧U相导体；
UM 电动机侧U相导体；
UNU 相下桥臂元件；
UPU 相上桥臂元件；
VI 逆变器侧V相导体；
VM 电动机侧V相导体；
VNV 相下桥臂元件；
VPV 相上桥臂元件；
WI 逆变器侧W相导体；
WM 电动机侧W相导体；
WNW 相下桥臂元件；
WPW 相上桥臂元件。

Claims (13)

1.一种交流电动机的驱动控制装置，其特征在于，具备：
逆变器，具有被接通断开控制的多个开关元件，将直流电压变换成任意频率的交流电压，对交流电动机进行驱动；
电动机侧开闭部，连接在所述逆变器和所述交流电动机之间；
开闭工作事先感测部，在所述电动机侧开闭部的主触点的接触或离开之前感测所述电动机侧开闭部的开闭工作，输出开闭工作事先感测信号；以及
控制部，对所述多个开关元件进行接通断开控制，基于所述开闭工作事先感测信号输出使所述逆变器的开关元件全部为断开状态的栅极信号。
2.一种交流电动机的驱动控制装置，其特征在于，具备：
逆变器，具有被接通断开控制的多个开关元件，将直流电压变换成任意频率的交流电压，对交流电动机进行驱动；
电动机侧开闭部，连接在所述逆变器和所述交流电动机之间；
开闭工作事先感测部，在所述电动机侧开闭部的主触点的接触或离开之前感测所述电动机侧开闭部的开闭工作，输出开闭工作事先感测信号；以及
控制部，对所述多个开关元件进行接通断开控制，所述控制部具有不一致判断部，该不一致判断部判断所述开闭工作事先感测信号和所述电动机侧开闭部的开闭指令的差异，
所述控制部在所述不一致判断部判断为不一致时，控制所述逆变器。
3.一种交流电动机的驱动控制装置，其特征在于，具备：
逆变器，具有被接通断开控制的多个开关元件，将直流电压变换成任意频率的交流电压，对交流电动机进行驱动；
电动机侧开闭部，连接在所述逆变器和所述交流电动机之间；
开闭工作事先感测部，在所述电动机侧开闭部的主触点的接触或离开之前感测所述电动机侧开闭部的开闭工作，输出开闭工作事先感测信号；以及
控制部，对所述多个开关元件进行接通断开控制，基于所述开闭工作事先感测信号以不对所述电动机侧开闭部的主触点间叠加脉冲状地变化的电压的方式控制所述逆变器，并且在规定时间后将所述多个开关元件全部控制为断开。
4.一种交流电动机的驱动控制装置，其特征在于，具备：
逆变器，具有被接通断开控制的多个开关元件，将直流电压变换成任意频率的交流电压，对交流电动机进行驱动；
电动机侧开闭部，连接在所述逆变器和所述交流电动机之间；
开闭工作事先感测部，基于向操作电磁铁的施加电压、所述操作电磁铁的励磁电流或所述电动机侧开闭部的可动部的位移量，在所述电动机侧开闭部的主触点的接触或离开之前感测所述电动机侧开闭部的开闭工作，输出开闭工作事先感测信号，其中，所述操作电磁铁对所述电动机侧开闭部的可动触点进行开闭操作；以及
控制部，对所述多个开关元件进行接通断开控制，基于所述开闭工作事先感测信号对所述逆变器进行控制。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的交流电动机的驱动控制装置，其特征在于，
所述控制部控制所述逆变器，使得在所述电动机侧开闭部将流向所述交流电动机的电流切断或接通的定时，不对所述电动机侧开闭部的主触点间叠加脉冲状地变化的电压。
6.根据权利要求1～4的任一项所述的交流电动机的驱动控制装置，其特征在于，
所述控制部控制所述逆变器，使得在电动机侧开闭部将流向所述交流电动机的电流切断或接通的定时，使所述电动机侧开闭部的主触点间的电压为固定。
7.根据权利要求1、3或4所述的交流电动机的驱动控制装置，其特征在于，
所述控制部具备：不一致判断部，对所述开闭工作事先感测信号与所述电动机侧开闭部的开闭指令的差异进行判断。
8.根据权利要求2、3或4所述的交流电动机的驱动控制装置，其特征在于，
所述控制部基于所述开闭工作事先感测信号，输出使所述逆变器的开关元件全部为断开状态的栅极信号。
9.根据权利要求1～4的任一项所述的交流电动机的驱动控制装置，其特征在于，
所述控制部基于所述开闭工作事先感测信号，输出以规定的状态保持所述逆变器的开关元件的开关的栅极信号。
10.根据权利要求1～4的任一项所述的交流电动机的驱动控制装置，其特征在于，
所述控制部基于所述开闭工作事先感测信号，输出使所述逆变器的输出为零电压矢量状态的栅极信号。
11.根据权利要求1～3的任一项所述的交流电动机的驱动控制装置，其特征在于，
所述开闭工作事先感测部根据向操作电磁铁的施加电压，感测所述电动机侧开闭部的开闭工作，所述操作电磁铁对所述电动机侧开闭部的可动触点进行开闭操作。
12.根据权利要求1～3的任一项所述的交流电动机的驱动控制装置，其特征在于，
所述开闭工作事先感测部根据操作电磁铁的励磁电流，感测所述电动机侧开闭部的开闭工作，所述操作电磁铁对所述电动机侧开闭部的可动触点进行开闭操作。
13.根据权利要求1～3的任一项所述的交流电动机的驱动控制装置，其特征在于，
所述开闭工作事先感测部根据所述电动机侧开闭部的可动部的位移量，感测所述电动机侧开闭部的开闭工作。
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