JP2000060200A - インバータ制御車両の制御装置 - Google Patents
インバータ制御車両の制御装置Info
- Publication number
- JP2000060200A JP2000060200A JP10225623A JP22562398A JP2000060200A JP 2000060200 A JP2000060200 A JP 2000060200A JP 10225623 A JP10225623 A JP 10225623A JP 22562398 A JP22562398 A JP 22562398A JP 2000060200 A JP2000060200 A JP 2000060200A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- command
- inverter
- torque current
- acceleration command
- acceleration
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、ベクトル制御を完全な速度セ
ンサレスで行うインバータ制御車両の制御装置を提供す
る。 【解決手段】車両駆動用誘導電動機を駆動するインバー
タをトルク電流指令及び励磁電流指令よりベクトル制御
するベクトル制御手段と、インバータの出力電流のトル
ク電流成分を検出する手段と、トルク電流指令とトルク
電流検出値の偏差に基づいて第１の加速度指令を発生す
る手段と、インバータの運転開始時に第２の加速度指令
を発生する初期速度確立手段と、第１の加速度指令と第
２の加速度指令に基づいて、ベクトル制御手段に与える
電動機の回転周波数指令を発生する手段とを備え、初期
速度確立手段における第２の加速度指令は、運転開始
後、トルク電流検出値の大きさに基づいてその発生を停
止する機能を有する。
ンサレスで行うインバータ制御車両の制御装置を提供す
る。 【解決手段】車両駆動用誘導電動機を駆動するインバー
タをトルク電流指令及び励磁電流指令よりベクトル制御
するベクトル制御手段と、インバータの出力電流のトル
ク電流成分を検出する手段と、トルク電流指令とトルク
電流検出値の偏差に基づいて第１の加速度指令を発生す
る手段と、インバータの運転開始時に第２の加速度指令
を発生する初期速度確立手段と、第１の加速度指令と第
２の加速度指令に基づいて、ベクトル制御手段に与える
電動機の回転周波数指令を発生する手段とを備え、初期
速度確立手段における第２の加速度指令は、運転開始
後、トルク電流検出値の大きさに基づいてその発生を停
止する機能を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ制御車
両の制御装置に係り、特にインバータで制御する誘導電
動機の回転周波数を直接的に検出せずに（速度センサレ
ス）インバータをベクトル制御する技術に関する。
両の制御装置に係り、特にインバータで制御する誘導電
動機の回転周波数を直接的に検出せずに（速度センサレ
ス）インバータをベクトル制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両駆動用誘導電動機をインバータで駆
動するインバータ制御車両で、インバータの出力電圧Ｖ
と出力周波数Ｆの比（Ｖ／Ｆ）を制御する方式（以下、
Ｖ／Ｆ制御方式と称す）において、基本的には誘導電動
機の回転周波数を用いずに、つまり速度センサレスで、
インバータの出力周波数指令を作成する方式が、特開平
8−80082号（特願平6−208357 号）公報「電気車の制御
装置」に開示されている。
動するインバータ制御車両で、インバータの出力電圧Ｖ
と出力周波数Ｆの比（Ｖ／Ｆ）を制御する方式（以下、
Ｖ／Ｆ制御方式と称す）において、基本的には誘導電動
機の回転周波数を用いずに、つまり速度センサレスで、
インバータの出力周波数指令を作成する方式が、特開平
8−80082号（特願平6−208357 号）公報「電気車の制御
装置」に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記の公報には、Ｖ／
Ｆ制御方式において、速度センサレスでインバータ出力
周波数指令を作成する方式が主として記載されている
が、ベクトル制御方式においても適用できることも可能
であると補足的に記載されている。しかし、いずれにし
ても、インバータ運転開始時のインバータ出力周波数指
令の初期値設定には、誘導電動機の回転周波数をセンサ
で検出した値に基づいて行うことから、完全な速度セン
サレスの制御方式とは言えない。
Ｆ制御方式において、速度センサレスでインバータ出力
周波数指令を作成する方式が主として記載されている
が、ベクトル制御方式においても適用できることも可能
であると補足的に記載されている。しかし、いずれにし
ても、インバータ運転開始時のインバータ出力周波数指
令の初期値設定には、誘導電動機の回転周波数をセンサ
で検出した値に基づいて行うことから、完全な速度セン
サレスの制御方式とは言えない。
【０００４】本発明の目的は、インバータ制御車両の制
御装置において、ベクトル制御方式を行う上で必要であ
った電動機の速度センサを一切を排除することにあり、
これにより構成の簡素化および耐環境性の向上を図るこ
とにある。
御装置において、ベクトル制御方式を行う上で必要であ
った電動機の速度センサを一切を排除することにあり、
これにより構成の簡素化および耐環境性の向上を図るこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、車両駆
動用誘導電動機を駆動するインバータと、このインバー
タをベクトル制御するベクトル制御手段と、このベクト
ル制御手段に与えるトルク電流指令及び励磁電流指令を
発生する手段と、前記インバータの出力電流のトルク電
流成分を検出する手段と、前記トルク電流指令と前記ト
ルク電流検出値の偏差に基づいて第１の加速度指令を発
生する手段と、前記インバータの運転開始時に第２の加
速度指令を発生する初期速度確立手段と、前記第１の加
速度指令と前記第２の加速度指令に基づいて、前記ベク
トル制御手段に与える前記電動機の回転周波数指令を発
生する手段とを備え、前記初期速度確立手段における前
記第２の加速度指令は、運転開始後、前記トルク電流検
出値の大きさに基づいてその発生を停止する機能を有す
ることにより達成される。
動用誘導電動機を駆動するインバータと、このインバー
タをベクトル制御するベクトル制御手段と、このベクト
ル制御手段に与えるトルク電流指令及び励磁電流指令を
発生する手段と、前記インバータの出力電流のトルク電
流成分を検出する手段と、前記トルク電流指令と前記ト
ルク電流検出値の偏差に基づいて第１の加速度指令を発
生する手段と、前記インバータの運転開始時に第２の加
速度指令を発生する初期速度確立手段と、前記第１の加
速度指令と前記第２の加速度指令に基づいて、前記ベク
トル制御手段に与える前記電動機の回転周波数指令を発
生する手段とを備え、前記初期速度確立手段における前
記第２の加速度指令は、運転開始後、前記トルク電流検
出値の大きさに基づいてその発生を停止する機能を有す
ることにより達成される。
【０００６】本発明の構成によれば、誘導電動機の回転
周波数指令は、インバータの運転開始時には主に第２の
加速度指令に基づいて、またインバータの通常運転時に
は第１の加速度指令に基づいて作成される。すなわち、
誘導電動機の回転周波数指令は完全に速度センサレスで
作成される。そして、第１の加速度指令は、インバータ
出力電流のトルク電流成分がトルク電流指令となるよう
に制御され、トルク電流指令に対応したものとなるの
で、車両はトルク電流指令相当のトルクで加速される。
周波数指令は、インバータの運転開始時には主に第２の
加速度指令に基づいて、またインバータの通常運転時に
は第１の加速度指令に基づいて作成される。すなわち、
誘導電動機の回転周波数指令は完全に速度センサレスで
作成される。そして、第１の加速度指令は、インバータ
出力電流のトルク電流成分がトルク電流指令となるよう
に制御され、トルク電流指令に対応したものとなるの
で、車両はトルク電流指令相当のトルクで加速される。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例を示す
インバータ制御車両の制御装置の構成である。１は直流
架線、２は架線１から供給される直流電力を３相交流電
力に変換するＰＷＭ（パルス幅変調）インバータ、３は
インバータ２で駆動される車両駆動用誘導電動機であ
る。４はインバータ２の出力電流のトルク電流成分及び
励磁電流成分のトルク電流指令Ｉqp及び励磁電流指令Ｉ
dpを発生する手段で、インバータの運転開始時にはトル
ク電流指令Ｉqpは励磁電流指令Ｉdpより所定時間だけ遅
れて発生させる。５１はインバータ２の３相の出力電流
の瞬時値検出器（図中ではこの検出器を簡略して１相分
しかつけていないが２相又は３相分設ける）で、この電
流検出値を５２のｄｑ座標変換器でトルク電流成分Ｉｑ
に変換する。
インバータ制御車両の制御装置の構成である。１は直流
架線、２は架線１から供給される直流電力を３相交流電
力に変換するＰＷＭ（パルス幅変調）インバータ、３は
インバータ２で駆動される車両駆動用誘導電動機であ
る。４はインバータ２の出力電流のトルク電流成分及び
励磁電流成分のトルク電流指令Ｉqp及び励磁電流指令Ｉ
dpを発生する手段で、インバータの運転開始時にはトル
ク電流指令Ｉqpは励磁電流指令Ｉdpより所定時間だけ遅
れて発生させる。５１はインバータ２の３相の出力電流
の瞬時値検出器（図中ではこの検出器を簡略して１相分
しかつけていないが２相又は３相分設ける）で、この電
流検出値を５２のｄｑ座標変換器でトルク電流成分Ｉｑ
に変換する。
【０００８】６は、トルク電流指令Ｉqpからトルク電流
検出値Ｉｑを減算器６１で減算し、その電流偏差に基づ
いて、電流制御器６２により、誘導電動機３の回転加速
度の指令αｃ（以下、第１の加速度指令αｃと称す）を
発生する手段である。
検出値Ｉｑを減算器６１で減算し、その電流偏差に基づ
いて、電流制御器６２により、誘導電動機３の回転加速
度の指令αｃ（以下、第１の加速度指令αｃと称す）を
発生する手段である。
【０００９】７は、誘導電動機３の回転周波数指令Ｆrc
を発生する手段である。この手段では、第１の加速度指
令αｃと後述する初期速度確立手段８の出力の加速度指
令αｏを加算器７１で加算し、その加算結果を積分演算
器７２で積分演算して、回転周波数指令Ｆrcを出力す
る。
を発生する手段である。この手段では、第１の加速度指
令αｃと後述する初期速度確立手段８の出力の加速度指
令αｏを加算器７１で加算し、その加算結果を積分演算
器７２で積分演算して、回転周波数指令Ｆrcを出力す
る。
【００１０】８は初期速度確立手段で、インバータの運
転開始および停止時に加速度指令の初期値として所定値
αｏを発生する。この手段における詳細な構成は後述図
２を用いて説明する ９はベクトル制御手段である。この手段では、トルク電
流指令Ｉqpと励磁電流指令Ｉdp及び回転周波数指令Ｆrc
を受けて、インバータ２の出力周波数指令Ｆinとインバ
ータ２の出力電圧指令Ｖｍ及びこのＶｍの位相指令θを
出力する。
転開始および停止時に加速度指令の初期値として所定値
αｏを発生する。この手段における詳細な構成は後述図
２を用いて説明する ９はベクトル制御手段である。この手段では、トルク電
流指令Ｉqpと励磁電流指令Ｉdp及び回転周波数指令Ｆrc
を受けて、インバータ２の出力周波数指令Ｆinとインバ
ータ２の出力電圧指令Ｖｍ及びこのＶｍの位相指令θを
出力する。
【００１１】１０はＰＷＭ制御手段である。この手段で
は、インバータ２の出力周波数指令Ｆinとインバータ２
の出力電圧指令Ｖｍ及びこのＶｍの位相指令θを受け
て、インバータ２を構成するスイッチング素子（図示し
ていない）が所定の動作を行うような信号を出力する。
は、インバータ２の出力周波数指令Ｆinとインバータ２
の出力電圧指令Ｖｍ及びこのＶｍの位相指令θを受け
て、インバータ２を構成するスイッチング素子（図示し
ていない）が所定の動作を行うような信号を出力する。
【００１２】図２は、上記初期速度確立手段８における
機能，構成を詳述したもので、インバータ運転開始時と
停止時では初期値の与える加速度指令αｏの出力に違い
を有する。
機能，構成を詳述したもので、インバータ運転開始時と
停止時では初期値の与える加速度指令αｏの出力に違い
を有する。
【００１３】まず、インバータ運転開始時における制御
構成について説明する。立ち上げ加速度器８１ａは、予
め定めた所定値の第２の加速度指令αouを発生する。ト
ルク電流検出値判別器８１ｃは、絶対値器８１ｂにより
検出したトルク電流成分Ｉｑの絶対値を求め、その絶対
値と所定値Ｉqrとを比較し、Ｉｑ＜Ｉqrの時に１を、Ｉ
ｑ≧Ｉqrの時に０を出力する。トルク電流指令判別器８
１ｄは、トルク電流指令Ｉqpを受けて、Ｉqp＝０の時に
１を、Ｉqp≠０の時に０を出力する。励磁電流指令判別
器８１ｆは、励磁電流指令Ｉdpを受けて、インバータ２
の運転／停止を判断し、Ｉdp＞０つまりインバータ運転
時に１を、Ｉdp＝０つまりインバータ停止時に０を出力
する。そして、トルク電流検出値判別器８１ｃとトルク
電流指令判別器８１ｄと励磁電流指令判別器８１ｆの出
力を乗算器８１ｅで乗算し、さらにその乗算結果と第２
の加速度指令αouを乗算器８１ｇで乗算する。
構成について説明する。立ち上げ加速度器８１ａは、予
め定めた所定値の第２の加速度指令αouを発生する。ト
ルク電流検出値判別器８１ｃは、絶対値器８１ｂにより
検出したトルク電流成分Ｉｑの絶対値を求め、その絶対
値と所定値Ｉqrとを比較し、Ｉｑ＜Ｉqrの時に１を、Ｉ
ｑ≧Ｉqrの時に０を出力する。トルク電流指令判別器８
１ｄは、トルク電流指令Ｉqpを受けて、Ｉqp＝０の時に
１を、Ｉqp≠０の時に０を出力する。励磁電流指令判別
器８１ｆは、励磁電流指令Ｉdpを受けて、インバータ２
の運転／停止を判断し、Ｉdp＞０つまりインバータ運転
時に１を、Ｉdp＝０つまりインバータ停止時に０を出力
する。そして、トルク電流検出値判別器８１ｃとトルク
電流指令判別器８１ｄと励磁電流指令判別器８１ｆの出
力を乗算器８１ｅで乗算し、さらにその乗算結果と第２
の加速度指令αouを乗算器８１ｇで乗算する。
【００１４】すなわち、インバータ運転開始時において
立ち上げ加速度器からの指令αouが、加速度指令の初期
値αｏとして出力される条件は、励磁電流指令Ｉdp＞
０，トルク電流指令Ｉqp＝０，トルク電流成分検出値Ｉ
ｑの絶対値が所定値以下という３者のＡＮＤ条件で決定
される。また、その設定された初期値は上記３者のうち
いずれかでも条件が満足されなかったとき解除されるこ
とになる。
立ち上げ加速度器からの指令αouが、加速度指令の初期
値αｏとして出力される条件は、励磁電流指令Ｉdp＞
０，トルク電流指令Ｉqp＝０，トルク電流成分検出値Ｉ
ｑの絶対値が所定値以下という３者のＡＮＤ条件で決定
される。また、その設定された初期値は上記３者のうち
いずれかでも条件が満足されなかったとき解除されるこ
とになる。
【００１５】次に、インバータ運転停止時における制御
構成について説明する。立ち下げ加速度器８２ａは予め
定めた所定値の第３の加速度指令αodを発生する。回転
周波数指令判別器８２ｂは、回転周波数指令Ｆrcを受け
て、Ｆrc≦０の時に０を、Ｆrc＞０の時に１を出力す
る。励磁電流指令判別器８２ｃは、励磁電流指令Ｉdpを
受けて、インバータ２の運転／停止を判断し、Ｉdp＞０
つまりインバータ運転時に０を、Ｉdp＝０つまりインバ
ータ停止時に１を出力する。そして、第３の加速度指令
αodと回転周波数指令判別器８２ｂの出力と励磁電流指
令判別器８２ｃの出力を乗算器８２ｄで乗算する。さら
に、この乗算器８２ｄと乗算器８１ｇの出力を加算器８
３で加算して、加速度指令αｏを出力する。
構成について説明する。立ち下げ加速度器８２ａは予め
定めた所定値の第３の加速度指令αodを発生する。回転
周波数指令判別器８２ｂは、回転周波数指令Ｆrcを受け
て、Ｆrc≦０の時に０を、Ｆrc＞０の時に１を出力す
る。励磁電流指令判別器８２ｃは、励磁電流指令Ｉdpを
受けて、インバータ２の運転／停止を判断し、Ｉdp＞０
つまりインバータ運転時に０を、Ｉdp＝０つまりインバ
ータ停止時に１を出力する。そして、第３の加速度指令
αodと回転周波数指令判別器８２ｂの出力と励磁電流指
令判別器８２ｃの出力を乗算器８２ｄで乗算する。さら
に、この乗算器８２ｄと乗算器８１ｇの出力を加算器８
３で加算して、加速度指令αｏを出力する。
【００１６】すなわち、インバータ運転停止時において
立ち下げ加速度器からの指令αodが、加速度指令の初期
値αｏとして出力される条件は、回転周波数指令Ｆrc＞
０と励磁電流指令Ｉdp＝０のＡＮＤ条件で決定される。
また、その設定された初期値は上記２者のうちいずれか
でも条件が満足されなかったとき解除されることにな
る。
立ち下げ加速度器からの指令αodが、加速度指令の初期
値αｏとして出力される条件は、回転周波数指令Ｆrc＞
０と励磁電流指令Ｉdp＝０のＡＮＤ条件で決定される。
また、その設定された初期値は上記２者のうちいずれか
でも条件が満足されなかったとき解除されることにな
る。
【００１７】図３及び図４は、図１，図２における本発
明の実施例における基本動作の説明図である。図３は、
インバータ２の運転開始時における誘導電動機３の回転
周波数Ｆｒの初期値が低速の場合（Ｂ−１）と高速の場
合（Ｂ−２）について示す。図３（Ａ）は、インバータ
２の運転開始時にはトルク電流指令Ｉqpは励磁電流指令
Ｉdpより所定時間tqs 遅らせて立ち上げることを示して
いる。
明の実施例における基本動作の説明図である。図３は、
インバータ２の運転開始時における誘導電動機３の回転
周波数Ｆｒの初期値が低速の場合（Ｂ−１）と高速の場
合（Ｂ−２）について示す。図３（Ａ）は、インバータ
２の運転開始時にはトルク電流指令Ｉqpは励磁電流指令
Ｉdpより所定時間tqs 遅らせて立ち上げることを示して
いる。
【００１８】インバータ２が運転開始すると、初期速度
確立手段８の乗算器８２ｄの出力は０で、乗算器８１ｅ
の出力は１となり、第２の加速度指令αouが加速度指令
αｏとして出力される。回転周波数指令Ｆrcは、積分演
算回路７２より加速度指令αｏを積分した値となるので
増加し、誘導電動機３の回転周波数Ｆｒが低速の場合、
その回転周波数指令Ｆrcは、図３の（Ｂ−１）のように
増加して直ちに誘導電動機３の回転周波数Ｆｒより大き
く、つまりすべり周波数が大きくなり、これに応じてト
ルク電流Ｉｑ（検出値）も増加する。そして、トルク電
流Ｉｑ（検出値）が所定値Ｉqrより大きくなると（図３
の時間ｔ＝ｔ１）、初期速度確立手段８のトルク電流検
出値判別器８１ｃの出力が０となり、加速度指令αｏを
０として回転周波数指令Ｆrcの増加を停止する。その後
は、電流制御器６２によりトルク電流Ｉｑ（検出値）は
トルク電流指令値Ｉqpとなるように第１の加速度指令α
ｃが出力され、その値を積分した回転周波数指令Ｆrcは
図３の（Ｂ−１）のようになる。ここで回転周波数指令
Ｆrcは、トルク電流指令Ｉqpが発生されるまでは減少す
るがＩqpの増加と共にＦrcは、電動機の実際の回転周波
数Ｆｒに近づき、通常運転モードでは回転周波数指令Ｆ
rcは電流制御器６２の出力の第１の加速度指令αｃのみ
を積分した値が出力される。
確立手段８の乗算器８２ｄの出力は０で、乗算器８１ｅ
の出力は１となり、第２の加速度指令αouが加速度指令
αｏとして出力される。回転周波数指令Ｆrcは、積分演
算回路７２より加速度指令αｏを積分した値となるので
増加し、誘導電動機３の回転周波数Ｆｒが低速の場合、
その回転周波数指令Ｆrcは、図３の（Ｂ−１）のように
増加して直ちに誘導電動機３の回転周波数Ｆｒより大き
く、つまりすべり周波数が大きくなり、これに応じてト
ルク電流Ｉｑ（検出値）も増加する。そして、トルク電
流Ｉｑ（検出値）が所定値Ｉqrより大きくなると（図３
の時間ｔ＝ｔ１）、初期速度確立手段８のトルク電流検
出値判別器８１ｃの出力が０となり、加速度指令αｏを
０として回転周波数指令Ｆrcの増加を停止する。その後
は、電流制御器６２によりトルク電流Ｉｑ（検出値）は
トルク電流指令値Ｉqpとなるように第１の加速度指令α
ｃが出力され、その値を積分した回転周波数指令Ｆrcは
図３の（Ｂ−１）のようになる。ここで回転周波数指令
Ｆrcは、トルク電流指令Ｉqpが発生されるまでは減少す
るがＩqpの増加と共にＦrcは、電動機の実際の回転周波
数Ｆｒに近づき、通常運転モードでは回転周波数指令Ｆ
rcは電流制御器６２の出力の第１の加速度指令αｃのみ
を積分した値が出力される。
【００１９】また、インバータ２の運転開始時、誘導電
動機３の回転周波数Ｆｒの初期値が高速の場合、図３
(Ｂ−２)のように加速度指令αｏにより回転周波数指令
Ｆrcが増加していきＦｒに近づく。しかし、Ｆrc＜Ｆｒ
ではすべり周波数が負になるため、トルク電流Ｉｑ（検
出値）も負となり電流制御器６２からの加速度指令αｃ
も負となるので、Ｆrcはαｏよりαｃが減算された加速
度指令を積分したものとなる。次に、トルク電流指令Ｉ
qpが時間tqs で立ち上げを開始すると、初期速度確立手
段８のトルク電流指令判別器８１ｄの出力が０となり、
加速度指令αｏも０となる。その後、定常状態まで、回
転周波数指令Ｆrcは電流制御器６２により出力である第
１の加速度指令αｃを積分した信号から生成され、Ｆrc
は実際の回転周波数Ｆｒとなることがわかる。
動機３の回転周波数Ｆｒの初期値が高速の場合、図３
(Ｂ−２)のように加速度指令αｏにより回転周波数指令
Ｆrcが増加していきＦｒに近づく。しかし、Ｆrc＜Ｆｒ
ではすべり周波数が負になるため、トルク電流Ｉｑ（検
出値）も負となり電流制御器６２からの加速度指令αｃ
も負となるので、Ｆrcはαｏよりαｃが減算された加速
度指令を積分したものとなる。次に、トルク電流指令Ｉ
qpが時間tqs で立ち上げを開始すると、初期速度確立手
段８のトルク電流指令判別器８１ｄの出力が０となり、
加速度指令αｏも０となる。その後、定常状態まで、回
転周波数指令Ｆrcは電流制御器６２により出力である第
１の加速度指令αｃを積分した信号から生成され、Ｆrc
は実際の回転周波数Ｆｒとなることがわかる。
【００２０】これは、通常モードでは、第１の加速度指
令αｃはトルク電流指令Ｉqpに対応したものとなり、車
両はトルク電流指令Ｉqp相当のトルクで加速されるため
である。
令αｃはトルク電流指令Ｉqpに対応したものとなり、車
両はトルク電流指令Ｉqp相当のトルクで加速されるため
である。
【００２１】ところで、電気車の運転モードには、イン
バータ２を運転−停止−運転、すなわち力行−楕行−再
力行を繰り返すものがある。図４は、そのモードにおけ
るインバータの制御状態量の動作波形を示す。図４
（Ａ）は、トルク電流指令Ｉqpと励磁電流指令Ｉdpであ
る。ここで両指令は力行から楕行に入る時すなわちイン
バータ２の運転を停止する時は両指令をほぼ同じように
絞っていき、楕行から再力行に入る時、すなわちインバ
ータ２の停止から再運転する時には図３（Ａ）でも示し
たと同じようにＩqpはＩdpより遅らせて立ち上げる。
バータ２を運転−停止−運転、すなわち力行−楕行−再
力行を繰り返すものがある。図４は、そのモードにおけ
るインバータの制御状態量の動作波形を示す。図４
（Ａ）は、トルク電流指令Ｉqpと励磁電流指令Ｉdpであ
る。ここで両指令は力行から楕行に入る時すなわちイン
バータ２の運転を停止する時は両指令をほぼ同じように
絞っていき、楕行から再力行に入る時、すなわちインバ
ータ２の停止から再運転する時には図３（Ａ）でも示し
たと同じようにＩqpはＩdpより遅らせて立ち上げる。
【００２２】図４（Ｂ）は上記運転状態におけるトルク
電流成分検出値Ｉｑ，電動機の回転周波数Ｆｒ及び回転
周波数指令Ｆrcの動作波形を示す。
電流成分検出値Ｉｑ，電動機の回転周波数Ｆｒ及び回転
周波数指令Ｆrcの動作波形を示す。
【００２３】楕行から再力行に入る時、インバータを停
止してからの楕行状態における電動機の実際に近い回転
周波数を推定しておけば安定な制御ができる。それを行
うのが、図２の初期速度確定手段の制御ブロック８２
ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ及び８３である。インバー
タを停止し楕行に入った時点では、Ｉqp，Ｉｑは０とな
るため上記制御ブロックを設けないと停止時点の回転周
波数指令Ｆrcを保持し続けることになる。そこで実際の
回転周波数ＦｒにＦrcを近づけるように立ち下げ加速度
器８２ａからの第３の加速度指令αodをＦrc及びＩdpに
応じて加速度指令αｏの初期値として出力する。それは
図２を見るように、楕行に入るまえのインバータ停止時
の回転周波数指令は、Ｆrc＞０であり、回転周波数指令
判別器82ｂの出力が１、及びＩdp＝０なのでブロック８
２ｃの出力が１となることにより動作される。ここで、
第３の加速度指令αodを走行抵抗，勾配等を考慮して設
定すれば、再びインバータ２の運転を開始するときの回
転周波数指令ＦrcはＦｒに追従し精度良いものとなる。
インバータ２が停止中において推定される回転周波数指
令Ｆrcの精度が良くなれば、前述のようなインバータ２
の運転開始時の動作（回路）を省略することができる。
止してからの楕行状態における電動機の実際に近い回転
周波数を推定しておけば安定な制御ができる。それを行
うのが、図２の初期速度確定手段の制御ブロック８２
ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ及び８３である。インバー
タを停止し楕行に入った時点では、Ｉqp，Ｉｑは０とな
るため上記制御ブロックを設けないと停止時点の回転周
波数指令Ｆrcを保持し続けることになる。そこで実際の
回転周波数ＦｒにＦrcを近づけるように立ち下げ加速度
器８２ａからの第３の加速度指令αodをＦrc及びＩdpに
応じて加速度指令αｏの初期値として出力する。それは
図２を見るように、楕行に入るまえのインバータ停止時
の回転周波数指令は、Ｆrc＞０であり、回転周波数指令
判別器82ｂの出力が１、及びＩdp＝０なのでブロック８
２ｃの出力が１となることにより動作される。ここで、
第３の加速度指令αodを走行抵抗，勾配等を考慮して設
定すれば、再びインバータ２の運転を開始するときの回
転周波数指令ＦrcはＦｒに追従し精度良いものとなる。
インバータ２が停止中において推定される回転周波数指
令Ｆrcの精度が良くなれば、前述のようなインバータ２
の運転開始時の動作（回路）を省略することができる。
【００２４】なお、以上の説明では、トルク電流指令Ｉ
qpが励磁電流指令Ｉdpより所定時間tqs だけ遅れて発生
する場合について述べたが、初期速度確立手段８のトル
ク電流検出値判別器８１ｃの出力が０になった時点で、
トルク電流指令Ｉqpを発生するようにしてもよい。この
場合、初期速度確立手段８のトルク電流指令判別器８１
ｄは不要で、またトルク電流検出値判別器８１ｃの出力
が０になったことを電流指令発生手段４に帰還する必要
がある。
qpが励磁電流指令Ｉdpより所定時間tqs だけ遅れて発生
する場合について述べたが、初期速度確立手段８のトル
ク電流検出値判別器８１ｃの出力が０になった時点で、
トルク電流指令Ｉqpを発生するようにしてもよい。この
場合、初期速度確立手段８のトルク電流指令判別器８１
ｄは不要で、またトルク電流検出値判別器８１ｃの出力
が０になったことを電流指令発生手段４に帰還する必要
がある。
【００２５】以上のように、図１の実施例によれば、回
転周波数指令Ｆrcは、インバータ２の運転開始時におい
て、初期速度確立手段８により誘導電動機３の回転周波
数Ｆｒ近傍に確立され、その後、電流制御器６２を通じ
て制御される。すなわち、完全な速度センサレスでベク
トル制御が行え、且つ車両をトルク電流指令Ｉqp相当の
トルクで加速できるという効果がある。
転周波数指令Ｆrcは、インバータ２の運転開始時におい
て、初期速度確立手段８により誘導電動機３の回転周波
数Ｆｒ近傍に確立され、その後、電流制御器６２を通じ
て制御される。すなわち、完全な速度センサレスでベク
トル制御が行え、且つ車両をトルク電流指令Ｉqp相当の
トルクで加速できるという効果がある。
【００２６】なお、加速度指令発生手段６は、図５のよ
うに、トルク電流指令Ｉqpと励磁電流指令Ｉdpを乗算器
６３で乗算して、その結果に係数を掛けて演算する基準
加速度器６４で基準加速度αｓに変換し、このαｓに、
電流制御器６２の出力αcoを加算器６５で加算して、加
速度指令αｃを発生するように構成してもよい。この場
合、電流制御器６２の電流偏差分を調整するに留まり、
電流制御器６２の負担が軽減するという効果がある。
うに、トルク電流指令Ｉqpと励磁電流指令Ｉdpを乗算器
６３で乗算して、その結果に係数を掛けて演算する基準
加速度器６４で基準加速度αｓに変換し、このαｓに、
電流制御器６２の出力αcoを加算器６５で加算して、加
速度指令αｃを発生するように構成してもよい。この場
合、電流制御器６２の電流偏差分を調整するに留まり、
電流制御器６２の負担が軽減するという効果がある。
【００２７】また、回転周波数指令発生手段７は、図６
のように、加速度指令αｃを電流抑制器７３を介して、
この出力Ｆrsを、積分演算器７２の出力Ｆrco に加算器
７４で加算して、回転周波数指令Ｆrcを発生するように
構成してもよい。この場合、周波数制御つまり電流制御
の応答性が高められるという効果がある。
のように、加速度指令αｃを電流抑制器７３を介して、
この出力Ｆrsを、積分演算器７２の出力Ｆrco に加算器
７４で加算して、回転周波数指令Ｆrcを発生するように
構成してもよい。この場合、周波数制御つまり電流制御
の応答性が高められるという効果がある。
【００２８】図７は本発明の他の実施例を示す回路構成
であって、図１に示す実施例と異なるところは次のこと
を付加したことである。すなわち、トルク電流指令Ｉqp
と励磁電流指令Ｉdpより実効値演算器１１０で実効値電
流指令Ｉmpを作成し、またトルク電流検出値Ｉｑと励磁
電流検出値Ｉｄより実効値演算器１１１で実効値電流検
出値Ｉｍを求める。そして、実効値電流指令Ｉmpから実
効値電流検出値Ｉｍを減算器１１２で減算して電圧制御
器１１３に与え、この電圧制御器１１３の出力をベクト
ル制御手段９の出力のインバータ出力電圧指令Ｖｍに加
算器１１４で加算して、インバータ出力電圧指令Ｖｍ*
を作成するようにしたことである。他は図１と同様であ
る。
であって、図１に示す実施例と異なるところは次のこと
を付加したことである。すなわち、トルク電流指令Ｉqp
と励磁電流指令Ｉdpより実効値演算器１１０で実効値電
流指令Ｉmpを作成し、またトルク電流検出値Ｉｑと励磁
電流検出値Ｉｄより実効値演算器１１１で実効値電流検
出値Ｉｍを求める。そして、実効値電流指令Ｉmpから実
効値電流検出値Ｉｍを減算器１１２で減算して電圧制御
器１１３に与え、この電圧制御器１１３の出力をベクト
ル制御手段９の出力のインバータ出力電圧指令Ｖｍに加
算器１１４で加算して、インバータ出力電圧指令Ｖｍ*
を作成するようにしたことである。他は図１と同様であ
る。
【００２９】図７の実施例によれば、ベクトル制御手段
９の演算において、誘導電動機３の実回路定数とベクト
ル制御用定数のパラメータの誤差、特に一次抵抗の誤差
があっても、その誤差の影響を受ける実効値電流Ｉｍが
その指令Ｉmpとなるように制御される。その結果、図１
の実施例の効果に加えて、一次抵抗の誤差がトルク等に
及ぼす影響が大きい低速時での制御精度の向上が図れる
という効果を得ることができる。
９の演算において、誘導電動機３の実回路定数とベクト
ル制御用定数のパラメータの誤差、特に一次抵抗の誤差
があっても、その誤差の影響を受ける実効値電流Ｉｍが
その指令Ｉmpとなるように制御される。その結果、図１
の実施例の効果に加えて、一次抵抗の誤差がトルク等に
及ぼす影響が大きい低速時での制御精度の向上が図れる
という効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、ベクトル制御方式を行
う上で必要であった電動機の速度センサを一切を排除す
ることができるので、インバータ制御車両の制御装置に
おける構成の簡素化および耐環境性の向上を図ることが
できるという効果がある。
う上で必要であった電動機の速度センサを一切を排除す
ることができるので、インバータ制御車両の制御装置に
おける構成の簡素化および耐環境性の向上を図ることが
できるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す回路構成図。
【図２】図１の初期速度確立手段８の回路構成例。
【図３】図１の基本動作説明図。
【図４】図１の基本動作説明図。
【図５】図１の加速度指令発生手段６の他の回路構成
例。
例。
【図６】図１の回転周波数指令発生手段７の他の回路構
成例。
成例。
【図７】本発明の他の実施例を示す回路構成図。
１…直流架線、２…ＰＷＭインバータ、３…車両駆動用
誘導電動機、４…電流指令発生手段、６…加速度指令発
生手段、７…回転周波数指令発生手段、８…初期速度確
立手段、９…ベクトル制御手段、１０…ＰＷＭ制御手
段。
誘導電動機、４…電流指令発生手段、６…加速度指令発
生手段、７…回転周波数指令発生手段、８…初期速度確
立手段、９…ベクトル制御手段、１０…ＰＷＭ制御手
段。
Claims (7)
- 【請求項１】車両駆動用誘導電動機を駆動するインバー
タと、このインバータをベクトル制御するベクトル制御
手段と、このベクトル制御手段に与えるトルク電流指令
及び励磁電流指令を発生する手段と、前記インバータの
出力電流のトルク電流成分を検出する手段と、前記トル
ク電流指令と前記トルク電流検出値の偏差に基づいて第
１の加速度指令を発生する手段と、前記インバータの運
転開始時に第２の加速度指令を発生する初期速度確立手
段と、前記第１の加速度指令と前記第２の加速度指令に
基づいて、前記ベクトル制御手段に与える前記電動機の
回転周波数指令を発生する手段とを備え、前記初期速度
確立手段は、前記インバータの運転を開始後、前記トル
ク電流検出値の大きさに基づいて前記第２の加速度指令
の発生を停止する機能を有することを特徴とするインバ
ータ制御車両の制御装置。 - 【請求項２】車両駆動用誘導電動機を駆動するインバー
タと、このインバータをベクトル制御するベクトル制御
手段と、このベクトル制御手段に与えるトルク電流指令
及び励磁電流指令を発生する手段と、前記インバータの
出力電流のトルク電流成分を検出する手段と、前記トル
ク電流指令と前記トルク電流検出値の偏差に基づいて第
１の加速度指令を発生する手段と、前記インバータの停
止時に第３の加速度指令を発生する初期速度確立手段
と、前記第１の加速度指令と前記第３の加速度指令に基
づいて、前記ベクトル制御手段に与える前記電動機の回
転周波数指令を発生する手段とを備え、前記初期速度確
立手段は、前記インバータの運転を停止後、前記回転周
波数指令に基づいて前記第３の加速度指令の発生を停止
する機能を有することを特徴とするインバータ制御車両
の制御装置。 - 【請求項３】車両駆動用誘導電動機を駆動するインバー
タと、このインバータをベクトル制御するベクトル制御
手段と、このベクトル制御手段に与えるトルク電流指令
及び励磁電流指令を発生する手段と、前記インバータの
出力電流のトルク電流成分を検出する手段と、前記トル
ク電流指令と前記トルク電流検出値の偏差に基づいて第
１の加速度指令を発生する手段と、前記インバータの運
転開始時には第２の加速度指令を発生し、また前記イン
バータの停止時には第３の加速度指令を発生する初期速
度確立手段と、前記第１の加速度指令と前記第２の加速
度指令及び前記第３の加速度指令に基づいて、前記ベク
トル制御手段に与える前記電動機の回転周波数指令を発
生する手段とを備え、前記初期速度確立手段は、前記イ
ンバータの運転を開始後、前記トルク電流検出値の大き
さに基づいて前記第２の加速度指令の発生を停止し、ま
た前記インバータの運転を停止後、前記回転周波数指令
に基づいて前記第３の加速度指令の発生を停止する機能
を有することを特徴とするインバータ制御車両の制御装
置。 - 【請求項４】請求項１または請求項３において、前記電
流指令手段は、前記トルク電流指令を励磁電流指令より
所定時間だけ遅れて発生させ、前記初期速度確立手段
は、前記トルク電流指令が発生するまでの前記所定時間
だけ前記第２の加速度指令を発生させる機能を有するこ
とを特徴とするインバータ制御車両の制御装置。 - 【請求項５】請求項１または請求項３において、前記電
流指令手段は、励磁電流指令を最初に発生させ、前記ト
ルク電流指令を前記第２の加速度指令が０になってから
発生させる機能を有することを特徴とするインバータ制
御車両の制御装置。 - 【請求項６】車両駆動用誘導電動機を駆動するインバー
タの出力を、該電動機に対応する励磁電流成分，トルク
電流成分及び回転周波数に基づくベクトル制御手段によ
り制御するインバータ制御車両の制御装置において、 前記インバータの出力電流より検出したトルク電流成分
がその指令値になるように加速度指令を発生する手段
と、該加速度指令を積分して前記ベクトル制御手段に与
える前記回転周波数の指令を出力する手段を備え、前記
インバータの運転開始時に前記積分の初期値として所定
値を少なくとも前記検出されたトルク電流成分若しくは
その指令に基づいて設定及び解除することを特徴とする
インバータ制御車両の制御装置。 - 【請求項７】車両駆動用誘導電動機を駆動するインバー
タの出力を、該電動機に対応する励磁電流成分，トルク
電流成分及び回転周波数に基づくベクトル制御手段によ
り制御するインバータ制御車両の制御装置において、 前記インバータの出力電流より検出したトルク電流成分
がその指令値になるように加速度指令を発生する手段
と、該加速度指令を積分して前記ベクトル制御手段に与
える前記回転周波数の指令を出力する手段を備え、前記
インバータの運転停止時に前記積分の初期値として所定
値を少なくとも前記回転周波数指令の大きさに基づいて
設定及び解除することを特徴とするインバータ制御車両
の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22562398A JP3793907B2 (ja) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | インバータ制御車両の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22562398A JP3793907B2 (ja) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | インバータ制御車両の制御装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000060200A true JP2000060200A (ja) | 2000-02-25 |
| JP2000060200A5 JP2000060200A5 (ja) | 2005-02-10 |
| JP3793907B2 JP3793907B2 (ja) | 2006-07-05 |
Family
ID=16832219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22562398A Expired - Lifetime JP3793907B2 (ja) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | インバータ制御車両の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3793907B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003009600A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-10 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電気車制御装置 |
| KR20210000152A (ko) * | 2019-06-24 | 2021-01-04 | 엘지전자 주식회사 | 인버터형 센서리스 모터의 제어 장치 및 방법 |
-
1998
- 1998-08-10 JP JP22562398A patent/JP3793907B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003009600A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-10 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電気車制御装置 |
| KR20210000152A (ko) * | 2019-06-24 | 2021-01-04 | 엘지전자 주식회사 | 인버터형 센서리스 모터의 제어 장치 및 방법 |
| KR102288428B1 (ko) * | 2019-06-24 | 2021-08-10 | 엘지전자 주식회사 | 인버터형 센서리스 모터의 제어 장치 및 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3793907B2 (ja) | 2006-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7800323B2 (en) | Method and device for estimating the speed of an electric motor | |
| US4767976A (en) | Control system for PWM inverter | |
| US5731669A (en) | Control apparatus for electric vehicle | |
| JP3289567B2 (ja) | インバータ内部蓄電手段の放電装置 | |
| US6344725B2 (en) | Method and apparatus for controlling a synchronous motor | |
| CN100365927C (zh) | 永磁同步电动机的控制装置及模块 | |
| US7719226B2 (en) | Highly responsive permanent magnet motor controller | |
| US20080315824A1 (en) | Induction motor drive unit, motor drive system, and elevating system | |
| WO2005093943A1 (ja) | 永久磁石式同期モータの制御装置 | |
| EP2099125A2 (en) | Systems and methods involving dynamic closed loop motor control and flux weakening | |
| JP5392532B2 (ja) | 誘導電動機の制御装置 | |
| JPH0993999A (ja) | サーボモータの電流制御方法 | |
| EP4207584A1 (en) | Method for controlling motor, and motor system | |
| KR20060009199A (ko) | 무정류자 모터의 속도 제어 장치 및 방법 | |
| JPH1066385A (ja) | インバータの制御装置 | |
| JP4154798B2 (ja) | 交流電動機の制御方法 | |
| JP3793907B2 (ja) | インバータ制御車両の制御装置 | |
| JP2005124366A (ja) | 電気車制御装置 | |
| CN114629408A (zh) | 马达驱动方法 | |
| JP3538667B2 (ja) | インバータ制御車両の制御装置 | |
| JP3425438B2 (ja) | 誘導電動機の駆動装置 | |
| JP2004129459A (ja) | 速度指令制御部及び電動車輌の速度制御装置 | |
| JP4120503B2 (ja) | 誘導電動機の制御方法 | |
| WO2018185877A1 (ja) | モータ制御装置 | |
| JP3678374B2 (ja) | 電気車制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040213 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040308 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040308 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040324 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051109 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051206 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060206 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060328 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060329 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090421 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100421 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110421 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120421 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120421 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130421 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140421 Year of fee payment: 8 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |