JP2000078744A - 車両用主電動機の保護装置 - Google Patents
車両用主電動機の保護装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータの回転周波数をとり入れ、精度の高い
モータの温度上昇の演算を行ない、モータの焼損を防止
することにある。 【解決手段】 モータ４に流れる電流を入力するトルク
分電流検出手段７の出力信号を入力して電流の二乗の値
を得る掛算手段２２と、モータの回転周波数により変化
するモータの放熱時定数に見合う放熱テーブルを有する
函数発生手段２７と、掛算手段と函数発生手段の出力信
号の両者を加算して積分する積分手段２６と、前記両者
の出力信号をパルスにより所定間隔でオンオフするパル
ス発生手段２１と、積分手段の出力信号と予め設定され
た温度設定値とを比較して警報出力２９を発生するコン
パレータ２８を具備する。ここで、コンパレータは、温
度上昇の所定の限度値を高、低の２段階設け、低い限度
値に達した時は回生モードをカットし、高い限度値に達
した時はＶＶＶＦインバータの運転を停止させる。
モータの温度上昇の演算を行ない、モータの焼損を防止
することにある。 【解決手段】 モータ４に流れる電流を入力するトルク
分電流検出手段７の出力信号を入力して電流の二乗の値
を得る掛算手段２２と、モータの回転周波数により変化
するモータの放熱時定数に見合う放熱テーブルを有する
函数発生手段２７と、掛算手段と函数発生手段の出力信
号の両者を加算して積分する積分手段２６と、前記両者
の出力信号をパルスにより所定間隔でオンオフするパル
ス発生手段２１と、積分手段の出力信号と予め設定され
た温度設定値とを比較して警報出力２９を発生するコン
パレータ２８を具備する。ここで、コンパレータは、温
度上昇の所定の限度値を高、低の２段階設け、低い限度
値に達した時は回生モードをカットし、高い限度値に達
した時はＶＶＶＦインバータの運転を停止させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用主電動機の
保護装置に係り、特に、鉄道車両用の主電動機を熱的に
保護する技術に関する。
保護装置に係り、特に、鉄道車両用の主電動機を熱的に
保護する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の技術として、図２に示す特開平
９−２９４３２９号公報に記載の保護装置が挙げられ
る。この公報によれば、誘導電動機に流れるトルク分電
流から演算した温度上昇データと、誘導電動機の放熱時
定数に見合う放熱テーブルを有する函数発生器からの放
熱データを加算して、誘導電動機の温度上昇値を得る。
ＶＶＶＦインバータ制御の場合、モータ電流はその指令
値に合うように制御されるから、（１）式の計算式でモ
ータ電流の指令値を基準に計算しても温度上昇値はほぼ
実際の値になる。
９−２９４３２９号公報に記載の保護装置が挙げられ
る。この公報によれば、誘導電動機に流れるトルク分電
流から演算した温度上昇データと、誘導電動機の放熱時
定数に見合う放熱テーブルを有する函数発生器からの放
熱データを加算して、誘導電動機の温度上昇値を得る。
ＶＶＶＦインバータ制御の場合、モータ電流はその指令
値に合うように制御されるから、（１）式の計算式でモ
ータ電流の指令値を基準に計算しても温度上昇値はほぼ
実際の値になる。
【数１】 温度上昇限度値より若干低い第１の限度値及び若干高い
温度上昇限度値そのものの第２の限度値と、計算によっ
て算出された値とを比較し、第１の限度値を越えた場
合、回生打ち切りとし、第２の限度値を越えた場合、イ
ンバータを停止させる。以上のような内容から、前記公
報に記載の保護装置は、次のように構成される。直流を
交流に変換するＶＶＶＦインバータ２によって駆動する
誘導電動機４と、この誘導電動機４に流れる電流を検出
する電流検出器３と、この電流検出器３からの信号を入
力するトルク分電流検出器７と、誘導電動機４の回転周
波数ＦMを検出する回転検出器５と、運転指令ａ及び他
の制御信号指令ｂを入力するトルク演算器６と、トルク
分電流検出器７の出力信号とトルク演算器の出力信号を
入力する加算器８と、回転検出器５の出力信号と加算器
８の出力信号をアンプ９を介して入力する周波数加算器
１０と、この周波数加算器１０の出力するインバータ周
波数指令信号ｆｉを入力してインバータ２の電圧変調率
Ａを算出する函数発生器１１と、インバータ周波数指令
信号ｆｉと電圧変調率Ａの両者を入力し、その出力信号
をインバータ２とトルク分電流検出器７に与えるゲート
信号発生器１２からなり、誘導電動機の制御を行う車両
用主電動機において、トルク分電流検出器７の出力信号
とパルス発生器２１の出力信号の両者を入力して電流の
二乗の値を得る掛算器２２と、この掛算器２２の出力信
号及び誘導電動機の放熱時定数に見合う放熱テーブルを
有する函数発生器２７の出力信号の両者を加算する加算
器２５と、その偏差を積分する積分器２６と、掛算器２
２の出力信号と放熱用の函数発生器２７の出力信号をパ
ルスにより所定間隔でスイッチ２３，２４を用いてオン
オフするパルス発生器２１と、積分器２６の出力信号と
予め設定された温度設定値ｃとを比較して警報出力２９
を発生せしめるコンパレータ２８とを設け、また、コン
パレータ２８においては、温度上昇の所定の限度値を
高、低の２段階設け、低い限度値に達した時は回生モー
ドをカットしてカ行モードのみの運転とすると共に、ブ
レーキ時は機械ブレーキとし、高い限度値に達した時は
ＶＶＶＦインバータの運転を停止させる。
温度上昇限度値そのものの第２の限度値と、計算によっ
て算出された値とを比較し、第１の限度値を越えた場
合、回生打ち切りとし、第２の限度値を越えた場合、イ
ンバータを停止させる。以上のような内容から、前記公
報に記載の保護装置は、次のように構成される。直流を
交流に変換するＶＶＶＦインバータ２によって駆動する
誘導電動機４と、この誘導電動機４に流れる電流を検出
する電流検出器３と、この電流検出器３からの信号を入
力するトルク分電流検出器７と、誘導電動機４の回転周
波数ＦMを検出する回転検出器５と、運転指令ａ及び他
の制御信号指令ｂを入力するトルク演算器６と、トルク
分電流検出器７の出力信号とトルク演算器の出力信号を
入力する加算器８と、回転検出器５の出力信号と加算器
８の出力信号をアンプ９を介して入力する周波数加算器
１０と、この周波数加算器１０の出力するインバータ周
波数指令信号ｆｉを入力してインバータ２の電圧変調率
Ａを算出する函数発生器１１と、インバータ周波数指令
信号ｆｉと電圧変調率Ａの両者を入力し、その出力信号
をインバータ２とトルク分電流検出器７に与えるゲート
信号発生器１２からなり、誘導電動機の制御を行う車両
用主電動機において、トルク分電流検出器７の出力信号
とパルス発生器２１の出力信号の両者を入力して電流の
二乗の値を得る掛算器２２と、この掛算器２２の出力信
号及び誘導電動機の放熱時定数に見合う放熱テーブルを
有する函数発生器２７の出力信号の両者を加算する加算
器２５と、その偏差を積分する積分器２６と、掛算器２
２の出力信号と放熱用の函数発生器２７の出力信号をパ
ルスにより所定間隔でスイッチ２３，２４を用いてオン
オフするパルス発生器２１と、積分器２６の出力信号と
予め設定された温度設定値ｃとを比較して警報出力２９
を発生せしめるコンパレータ２８とを設け、また、コン
パレータ２８においては、温度上昇の所定の限度値を
高、低の２段階設け、低い限度値に達した時は回生モー
ドをカットしてカ行モードのみの運転とすると共に、ブ
レーキ時は機械ブレーキとし、高い限度値に達した時は
ＶＶＶＦインバータの運転を停止させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した図２に示す保
護装置では、誘導電動機の放熱データを発生する函数発
生器２７には、誘導電動機の回転周波数の情報は入力さ
れておらず、函数発生器２７が出力する放熱データは、
誘導電動機の回転周波数と無関係なものとなっている。
しかし、実際の誘導電動機の放熱時定数は回転周波数と
共に変化し、例えば図３に示すように、回転周波数の
０．４乗程度に反比例した特性を示すのが一般的であ
る。このことから、放熱データを発生する函数発生器２
７に回転周波数が考慮されていないと、誘導発電機の回
転周波数が変化したときに、実際の誘導発電機の放熱時
定数の変化が函数発生器の出力する放熱データに反映さ
れず、精度の高い誘導発電機の温度上昇値の演算が望め
ない、という問題点がある。また、従来、鉄道車両用の
主電動機は、走行する路線、駅間距離、速度制限、車両
重量などから走行シミュレーションを行ない、熱容量を
決定していたが、編成中の他の機器の故障等が原因で、
等価的に電流が増加するケースを想定するため、熱容量
は広い範囲の温度の余裕をとることになり、主電動機全
体が大きくなる、という欠点がある。
護装置では、誘導電動機の放熱データを発生する函数発
生器２７には、誘導電動機の回転周波数の情報は入力さ
れておらず、函数発生器２７が出力する放熱データは、
誘導電動機の回転周波数と無関係なものとなっている。
しかし、実際の誘導電動機の放熱時定数は回転周波数と
共に変化し、例えば図３に示すように、回転周波数の
０．４乗程度に反比例した特性を示すのが一般的であ
る。このことから、放熱データを発生する函数発生器２
７に回転周波数が考慮されていないと、誘導発電機の回
転周波数が変化したときに、実際の誘導発電機の放熱時
定数の変化が函数発生器の出力する放熱データに反映さ
れず、精度の高い誘導発電機の温度上昇値の演算が望め
ない、という問題点がある。また、従来、鉄道車両用の
主電動機は、走行する路線、駅間距離、速度制限、車両
重量などから走行シミュレーションを行ない、熱容量を
決定していたが、編成中の他の機器の故障等が原因で、
等価的に電流が増加するケースを想定するため、熱容量
は広い範囲の温度の余裕をとることになり、主電動機全
体が大きくなる、という欠点がある。
【０００４】本発明の課題は、上述した点に鑑み、誘導
発電機の回転周波数をとり入れて精度の高い誘導電動機
の温度上昇の演算を行ない、温度上昇の限度値を越える
前に回生モードを停止し、また、ＶＶＶＦインバータの
運転を停止させ、誘導電動機の焼損を防止することにあ
る。
発電機の回転周波数をとり入れて精度の高い誘導電動機
の温度上昇の演算を行ない、温度上昇の限度値を越える
前に回生モードを停止し、また、ＶＶＶＦインバータの
運転を停止させ、誘導電動機の焼損を防止することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、誘導電動機
に流れる電流を入力するトルク分電流検出手段の出力信
号を入力して電流の二乗の値を得る掛算手段と、前記電
動機の回転周波数を入力し、前記電動機の回転周波数に
より変化する前記電動機の放熱時定数に見合う放熱テー
ブルを有する函数発生手段と、掛算手段と函数発生手段
の出力信号の両者を加算して、その偏差を積分する積分
手段と、前記両者の出力信号をパルスにより所定間隔で
オンオフするパルス発生手段と、積分手段の出力信号と
予め設定された温度設定値とを比較して警報出力を発生
するコンパレータを具備することによって、解決され
る。ここで、コンパレータは、温度上昇の所定の限度値
を高、低の２段階設け、低い限度値に達した時は回生モ
ードをカットしてカ行モードのみの運転とすると共に、
ブレーキ時は機械ブレーキとし、高い限度値に達した時
はＶＶＶＦインバータの運転を停止させる。
に流れる電流を入力するトルク分電流検出手段の出力信
号を入力して電流の二乗の値を得る掛算手段と、前記電
動機の回転周波数を入力し、前記電動機の回転周波数に
より変化する前記電動機の放熱時定数に見合う放熱テー
ブルを有する函数発生手段と、掛算手段と函数発生手段
の出力信号の両者を加算して、その偏差を積分する積分
手段と、前記両者の出力信号をパルスにより所定間隔で
オンオフするパルス発生手段と、積分手段の出力信号と
予め設定された温度設定値とを比較して警報出力を発生
するコンパレータを具備することによって、解決され
る。ここで、コンパレータは、温度上昇の所定の限度値
を高、低の２段階設け、低い限度値に達した時は回生モ
ードをカットしてカ行モードのみの運転とすると共に、
ブレーキ時は機械ブレーキとし、高い限度値に達した時
はＶＶＶＦインバータの運転を停止させる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す
全体構成のブロック図である。図１において、ＶＶＶＦ
インバータ制御は、直流主電源１を電源とし、インバー
タ２で誘導電動機４を制御する。本実施形態は、誘導電
動機４に流れる電流を検出する電流検出器３と、この電
流検出器３からの信号を入力するトルク分電流検出器７
と、誘導電動機４の回転周波数ＦMを検出する回転検出
器５と、運転指令ａ及び他の制御信号指令ｂを入力する
トルク演算器６と、トルク分電流検出器７の出力信号と
トルク演算器６の出力信号を入力する加算器８と、回転
検出器５の出力信号と加算器８の出力信号をアンプ９を
介して入力する周波数加算器１０と、この周波数加算器
１０の出力するインバータ周波数指令信号ｆｉを入力し
てインバータ２の電圧変調率Ａを算出する函数発生器１
１と、インバータ周波数指令信号ｆｉと電圧変調率Ａの
両者を入力し、その出力信号をインバータ２とトルク分
電流検出器７に与えるゲート信号発生器１２と、トルク
分電流検出器７の出力信号とパルス発生器２１の出力信
号の両者を入力して電流の二乗の値を得る掛算器２２
と、回転検出器５の出力信号が入力され、誘導電動機４
の回転周波数に見合う放熱テーブルを有し、積分器２６
の出力を入力し、それに見合う放熱値を出力する放熱用
の函数発生器２７と、掛算器２２の出力信号及び放熱用
の函数発生器２７の出力信号との両者を加算してその偏
差を積分する積分器２６と、掛算器２２の出力信号と放
熱用の函数発生器２７の出力信号をパルスにより所定間
隔でスイッチ２３，２４を用いてオンオフするパルス発
生器２１と、積分器２６の出力信号と予め設定された温
度設定値ｃとを比較して警報出力２９を発生せしめるコ
ンパレータ２８とから構成される。
基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す
全体構成のブロック図である。図１において、ＶＶＶＦ
インバータ制御は、直流主電源１を電源とし、インバー
タ２で誘導電動機４を制御する。本実施形態は、誘導電
動機４に流れる電流を検出する電流検出器３と、この電
流検出器３からの信号を入力するトルク分電流検出器７
と、誘導電動機４の回転周波数ＦMを検出する回転検出
器５と、運転指令ａ及び他の制御信号指令ｂを入力する
トルク演算器６と、トルク分電流検出器７の出力信号と
トルク演算器６の出力信号を入力する加算器８と、回転
検出器５の出力信号と加算器８の出力信号をアンプ９を
介して入力する周波数加算器１０と、この周波数加算器
１０の出力するインバータ周波数指令信号ｆｉを入力し
てインバータ２の電圧変調率Ａを算出する函数発生器１
１と、インバータ周波数指令信号ｆｉと電圧変調率Ａの
両者を入力し、その出力信号をインバータ２とトルク分
電流検出器７に与えるゲート信号発生器１２と、トルク
分電流検出器７の出力信号とパルス発生器２１の出力信
号の両者を入力して電流の二乗の値を得る掛算器２２
と、回転検出器５の出力信号が入力され、誘導電動機４
の回転周波数に見合う放熱テーブルを有し、積分器２６
の出力を入力し、それに見合う放熱値を出力する放熱用
の函数発生器２７と、掛算器２２の出力信号及び放熱用
の函数発生器２７の出力信号との両者を加算してその偏
差を積分する積分器２６と、掛算器２２の出力信号と放
熱用の函数発生器２７の出力信号をパルスにより所定間
隔でスイッチ２３，２４を用いてオンオフするパルス発
生器２１と、積分器２６の出力信号と予め設定された温
度設定値ｃとを比較して警報出力２９を発生せしめるコ
ンパレータ２８とから構成される。
【０００７】運転指令ａ及び他の制御信号ｂとから、ト
ルク指令としてトルク分電流指令Ｉｐをトルク演算器６
から出力する。トルク分電流指令Ｉｐとトルク分電流検
出器７の出力であるトルク分電流Ｉｉを加算器８で加算
し、その和をアンプ９で利得位相補償し、スベリ周波数
ｆｓを出力する。一方、誘導電動機４の回転周波数ＦM
を回転検出器５で検出し、回転周波数ＦMとスベリ周波
数ｆｓを加算器１０で加算し、インバータ周波数指令ｆ
ｉを出力する。そして、このインバータ周波数指令ｆｉ
を函数発生器１１とゲート信号発生器１２に与える。函
数発生器１１は入力信号のインバータ周波数指令ｆｉに
基づいてインバータ２の電圧変調率Ａをゲート信号発生
器１２へ出力する。インバータ２は電力スイッチング素
子によって構成した周知の２レベルのインバータである
が、本発明の要旨とするところではないので、その説明
を省略する。ゲート信号発生器１２は、入力信号のイン
バータ周波数指令ｆｉと電圧変調率Ａとから、直流主電
源１の直流電源から誘導電動機４へ励磁用交流電力をイ
ンバータ２で発生すべくその構成素子である電力スイッ
チング素子を制御する。従って、インバータ２の交流出
力位相はゲート信号発生器１２の管理下にある。また、
ゲート信号発生器１２では３相２相変換手法による位相
信号Ｓｉｎφｄ，−Ｃｏｓφｄを求めており、この位相
信号をトルク分電流検出器７に出力する。トルク分電流
検出器７では、前記位相信号と電流検出器３で検出する
交流電流の瞬時値とからトルク分電流−Ｉｉを出力す
る。トルク分電流−Ｉｉは電流検出器３で検出したＵ，
Ｖ相電流の瞬時値Ｉｕ，Ｉｖ値から、３相・２相変換し
た電流Ｉｄ，Ｉｑを求め、この電流Ｉｄ，Ｉｑと、前記
位相信号Ｓｉｎφｄと、３相２相変換時の等電力に換算
する係数Ｋとから、
ルク指令としてトルク分電流指令Ｉｐをトルク演算器６
から出力する。トルク分電流指令Ｉｐとトルク分電流検
出器７の出力であるトルク分電流Ｉｉを加算器８で加算
し、その和をアンプ９で利得位相補償し、スベリ周波数
ｆｓを出力する。一方、誘導電動機４の回転周波数ＦM
を回転検出器５で検出し、回転周波数ＦMとスベリ周波
数ｆｓを加算器１０で加算し、インバータ周波数指令ｆ
ｉを出力する。そして、このインバータ周波数指令ｆｉ
を函数発生器１１とゲート信号発生器１２に与える。函
数発生器１１は入力信号のインバータ周波数指令ｆｉに
基づいてインバータ２の電圧変調率Ａをゲート信号発生
器１２へ出力する。インバータ２は電力スイッチング素
子によって構成した周知の２レベルのインバータである
が、本発明の要旨とするところではないので、その説明
を省略する。ゲート信号発生器１２は、入力信号のイン
バータ周波数指令ｆｉと電圧変調率Ａとから、直流主電
源１の直流電源から誘導電動機４へ励磁用交流電力をイ
ンバータ２で発生すべくその構成素子である電力スイッ
チング素子を制御する。従って、インバータ２の交流出
力位相はゲート信号発生器１２の管理下にある。また、
ゲート信号発生器１２では３相２相変換手法による位相
信号Ｓｉｎφｄ，−Ｃｏｓφｄを求めており、この位相
信号をトルク分電流検出器７に出力する。トルク分電流
検出器７では、前記位相信号と電流検出器３で検出する
交流電流の瞬時値とからトルク分電流−Ｉｉを出力す
る。トルク分電流−Ｉｉは電流検出器３で検出したＵ，
Ｖ相電流の瞬時値Ｉｕ，Ｉｖ値から、３相・２相変換し
た電流Ｉｄ，Ｉｑを求め、この電流Ｉｄ，Ｉｑと、前記
位相信号Ｓｉｎφｄと、３相２相変換時の等電力に換算
する係数Ｋとから、
【数２】 として求められる。この式を展開すると、
【数３】 となり、Ｃｏｓ（φｕ−θ）は力率であり、Ｉｉは直流
で出力される。上述により、ＶＶＶＦ制御により誘導電
動機は速度制御される。
で出力される。上述により、ＶＶＶＦ制御により誘導電
動機は速度制御される。
【０００８】ところで、トルク分電流Ｉｉの演算を実施
するサンプリング時間毎にパルス発生器２１よりパルス
を発生し、スイッチ２３，２４をオンする。掛算器２２
は、トルク分電流Ｉｉを掛算し、Ｉｉ2値を得る。この
出力はスイッチ２３がオンする毎に加算器２５に加わ
る。加算器２５の出力は積分器２６に与えられ、この積
分器２６の出力上昇の時定数は誘導電動機４の熱時定数
に合わせる。函数発生器２７は、回転検出器５の出力信
号が入力され、誘導電動機４の回転周波数に見合う放熱
テーブルに基づいて積分器２６の出力に見合う放熱値を
出力する。この放熱データをスイッチ２４を介して加算
器２５に与える。これにより、積分器２６には、トルク
分電流Ｉｉによる上昇データと、函数発生器２７よりの
放熱データとが加わり、誘導電動機４の温度上昇値と等
価な信号が積分器２６より出力される。この出力をコン
パレータ２８により温度設定値ｃと比較し、警報出力２
９を出力する。この場合、コンパレータ２８において
は、温度上昇の所定の限度値を高、低の２段階設け、低
い限度値に達した時は回生モードをカットしてカ行モー
ドのみの運転とすると共に、ブレーキ時は機械ブレーキ
とし、高い限度値に達した時はＶＶＶＦインバータ２の
運転を停止させる。なお、この警報出力２９は、トルク
演算器６に与え、トルク分電流指令出力Ｉｐを引き下げ
ても良いし、また、運転士に警報を出力しても良い。
するサンプリング時間毎にパルス発生器２１よりパルス
を発生し、スイッチ２３，２４をオンする。掛算器２２
は、トルク分電流Ｉｉを掛算し、Ｉｉ2値を得る。この
出力はスイッチ２３がオンする毎に加算器２５に加わ
る。加算器２５の出力は積分器２６に与えられ、この積
分器２６の出力上昇の時定数は誘導電動機４の熱時定数
に合わせる。函数発生器２７は、回転検出器５の出力信
号が入力され、誘導電動機４の回転周波数に見合う放熱
テーブルに基づいて積分器２６の出力に見合う放熱値を
出力する。この放熱データをスイッチ２４を介して加算
器２５に与える。これにより、積分器２６には、トルク
分電流Ｉｉによる上昇データと、函数発生器２７よりの
放熱データとが加わり、誘導電動機４の温度上昇値と等
価な信号が積分器２６より出力される。この出力をコン
パレータ２８により温度設定値ｃと比較し、警報出力２
９を出力する。この場合、コンパレータ２８において
は、温度上昇の所定の限度値を高、低の２段階設け、低
い限度値に達した時は回生モードをカットしてカ行モー
ドのみの運転とすると共に、ブレーキ時は機械ブレーキ
とし、高い限度値に達した時はＶＶＶＦインバータ２の
運転を停止させる。なお、この警報出力２９は、トルク
演算器６に与え、トルク分電流指令出力Ｉｐを引き下げ
ても良いし、また、運転士に警報を出力しても良い。
【０００９】ここで、本実施形態の特徴とする放熱テー
ブルを有する放熱用の函数発生器２７において、誘導電
動機４の放熱時定数に誘導電動機４の回転周波数を考慮
した計算式を（４）式に示す。ここでは、巻線の放熱時
定数は回転周波数と共に変化し、例えば図３に示すよう
に、回転周波数の０．４乗程度に反比例する特性を用い
た。なお、ロータに流れる電流は、一般に、入力電圧に
対して位相差（Φ）をもつが、入力電流に力率をかけた
ものに比例する。この入力電流に力率をかけたものをト
ルク分電流と称している。したがって、このトルク分電
流をもとに温度を演算すると、ロータの温度上昇を想定
することができる。
ブルを有する放熱用の函数発生器２７において、誘導電
動機４の放熱時定数に誘導電動機４の回転周波数を考慮
した計算式を（４）式に示す。ここでは、巻線の放熱時
定数は回転周波数と共に変化し、例えば図３に示すよう
に、回転周波数の０．４乗程度に反比例する特性を用い
た。なお、ロータに流れる電流は、一般に、入力電圧に
対して位相差（Φ）をもつが、入力電流に力率をかけた
ものに比例する。この入力電流に力率をかけたものをト
ルク分電流と称している。したがって、このトルク分電
流をもとに温度を演算すると、ロータの温度上昇を想定
することができる。
【数４】 誘導電動機の回転と発熱の関係をみると、誘導電動機
の回転が高速になると、飽和温度が下がり（それ程高温
にならない）、温度変化が早くなる、という現象があ
る。については、飽和温度を決める要素「Ｔｆ×（Ｉ
／ＩO）2」の項に、また、については、熱時定数の要
素「−Δｔ／Ｔ1」の項に、それぞれ誘導電動機の回転
周波数情報すなわち「（Ｆ／ＦO）0・4」を加味するこ
とが必要になる。（４）式は、このような観点から成立
する計算式である。
の回転が高速になると、飽和温度が下がり（それ程高温
にならない）、温度変化が早くなる、という現象があ
る。については、飽和温度を決める要素「Ｔｆ×（Ｉ
／ＩO）2」の項に、また、については、熱時定数の要
素「−Δｔ／Ｔ1」の項に、それぞれ誘導電動機の回転
周波数情報すなわち「（Ｆ／ＦO）0・4」を加味するこ
とが必要になる。（４）式は、このような観点から成立
する計算式である。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電気車のモータを運転する際、モータの回転周波数をと
り入れ、モータの温度上昇を高い精度でモニターできる
ので、モータの焼損等の事故を防止することができる。
また、精度の高いモータの温度上昇のモニターにより、
事故となりそうな場合は、回生ブレーキをカットし、ま
たは、ＶＶＶＦインバータの運転を停止させ、未然に事
故を防ぐことができる。また、モータの温度上昇の演算
をモータの回転周波数をとり入れて行なうので、できる
ので、精度の高いモータの温度上昇の演算が可能にな
り、広い範囲の温度の余裕をとる必要がなくなり、車両
用主電動機全体を小型化することができる。
電気車のモータを運転する際、モータの回転周波数をと
り入れ、モータの温度上昇を高い精度でモニターできる
ので、モータの焼損等の事故を防止することができる。
また、精度の高いモータの温度上昇のモニターにより、
事故となりそうな場合は、回生ブレーキをカットし、ま
たは、ＶＶＶＦインバータの運転を停止させ、未然に事
故を防ぐことができる。また、モータの温度上昇の演算
をモータの回転周波数をとり入れて行なうので、できる
ので、精度の高いモータの温度上昇の演算が可能にな
り、広い範囲の温度の余裕をとる必要がなくなり、車両
用主電動機全体を小型化することができる。
【図１】本発明の車両用主電動機の保護装置の一実施形
態を示す全体ブロック図
態を示す全体ブロック図
【図２】従来例を示す車両用主電動機の保護装置
【図３】誘導電動機の回転周波数と放熱時定数の関係を
示したグラフ
示したグラフ
【符号の説明】 １…直流主電源、２…ＶＶＶＦインバータ、３…電流検
出器、４…誘導電動機、５…回転検出器、６…トルク演
算器、７…トルク分電流検出器、８…加算器、９…増巾
器、１０…周波数加算器、１１…関数発生器、１２…ゲ
ート信号発生器、２１…パルス発生器、２２…掛算器、
２３…スイッチ、２４…スイッチ、２５…加算器、２６
…積分器、２７…函数発生器、２８…コンパレータ、２
９…警報出力
出器、４…誘導電動機、５…回転検出器、６…トルク演
算器、７…トルク分電流検出器、８…加算器、９…増巾
器、１０…周波数加算器、１１…関数発生器、１２…ゲ
ート信号発生器、２１…パルス発生器、２２…掛算器、
２３…スイッチ、２４…スイッチ、２５…加算器、２６
…積分器、２７…函数発生器、２８…コンパレータ、２
９…警報出力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺澤 清 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内 Ｆターム(参考） 5G044 AA01 AA07 AC02 AE01 AE03 CA11 CB01 CC01 CE03 5H115 PG01 PU09 PV09 QI04 QI07 QN06 QN09 QN23 RB24 TB01 TO05 TO12 TR04 TU12 TZ04 TZ07 5H576 AA01 BB06 DD02 DD04 EE03 EE09 GG02 GG04 JJ22 LL01 LL22 LL30 MM06
Claims (2)
- 【請求項１】 直流を交流に変換するＶＶＶＦインバー
タによって駆動する誘導電動機と、前記電動機に流れる
電流を入力するトルク分電流検出手段と、トルク分電流
指令を入力して求めたインバータ周波数指令に基づいて
前記インバータを制御するゲート信号発生手段を有し、
前記電動機の制御を行う車両用主電動機において、 前記トルク分電流検出手段の出力信号を入力して電流の
二乗の値を得る掛算手段と、前記電動機の回転周波数を
入力し、前記電動機の回転周波数により変化する前記電
動機の放熱時定数に見合う放熱テーブルを有する函数発
生手段と、前記掛算手段と前記函数発生手段の出力信号
の両者を加算して、その偏差を積分する積分手段と、前
記両者の出力信号をパルスにより所定間隔でオンオフす
るパルス発生手段と、前記積分手段の出力信号と予め設
定された温度設定値とを比較して警報出力を発生するコ
ンパレータを具備することを特徴とする車両用主電動機
の保護装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記コンパレータ
は、温度上昇の所定の限度値を高、低の２段階設け、低
い限度値に達した時は回生モードをカットしてカ行モー
ドのみの運転とすると共に、ブレーキ時は機械ブレーキ
とし、高い限度値に達した時はＶＶＶＦインバータの運
転を停止させることを特徴とする車両用主電動機の保護
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26240098A JP3840627B2 (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 車両用主電動機の保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26240098A JP3840627B2 (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 車両用主電動機の保護装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000078744A true JP2000078744A (ja) | 2000-03-14 |
| JP3840627B2 JP3840627B2 (ja) | 2006-11-01 |
Family
ID=17375257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26240098A Expired - Lifetime JP3840627B2 (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 車両用主電動機の保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3840627B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006048062A1 (de) * | 2004-11-04 | 2006-05-11 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren und vorrichtung zum temperaturschutz für mindestens einen antrieb in einem fahrzeug |
| US7106017B2 (en) | 2001-02-14 | 2006-09-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Motor control device |
| KR100666812B1 (ko) * | 2004-01-28 | 2007-01-09 | 미츠비시덴키 가부시키가이샤 | 모터 제어 장치 |
| JP2007068280A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Honda Motor Co Ltd | ブラシレスｄｃモータの制御装置 |
| JP2007185025A (ja) * | 2006-01-05 | 2007-07-19 | Hitachi Ltd | インバータ制御装置 |
| JP2008167600A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Toyota Motor Corp | 電動車両 |
| JP2008543270A (ja) * | 2005-06-08 | 2008-11-27 | ジーメンス ヴィディーオー オートモーティヴ アクチエンゲゼルシャフト | ブラシレスｄｃモータの制御装置およびブラシレスｄｃモータの制御方法 |
| WO2011080822A1 (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | 三菱電機株式会社 | 電気車の電力変換装置 |
| JP2013135520A (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Toshiba Corp | 電気車の制御装置 |
| JP2020167779A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | 株式会社豊田中央研究所 | 誘導モータのロータ温度推定器及びロータ温度推定システム |
-
1998
- 1998-09-01 JP JP26240098A patent/JP3840627B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7106017B2 (en) | 2001-02-14 | 2006-09-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Motor control device |
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| JP2007068280A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Honda Motor Co Ltd | ブラシレスｄｃモータの制御装置 |
| JP4642606B2 (ja) * | 2005-08-30 | 2011-03-02 | 本田技研工業株式会社 | ブラシレスｄｃモータの制御装置 |
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| WO2011080822A1 (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | 三菱電機株式会社 | 電気車の電力変換装置 |
| US8712618B2 (en) | 2009-12-28 | 2014-04-29 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device for electric vehicle |
| JP2013135520A (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Toshiba Corp | 電気車の制御装置 |
| JP2020167779A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | 株式会社豊田中央研究所 | 誘導モータのロータ温度推定器及びロータ温度推定システム |
| JP7257845B2 (ja) | 2019-03-28 | 2023-04-14 | 株式会社豊田中央研究所 | 誘導モータのロータ温度推定器及びロータ温度推定システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3840627B2 (ja) | 2006-11-01 |
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