JP2011139559A - Inverter control apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly detect an open phase without misdetection, concerning an inverter control apparatus which drives an AC motor. <P>SOLUTION: The inverter control apparatus has an inverter device, which drives at least one or more AC motors, a means, which gets a current value that flows in the AC motors, a converter which converts the coordinates of the current value flowing into the AC motors, and a generator which generates a voltage command and a frequency command to the inverter device, based on the current value obtained from the converter for coordinate conversion. It detects a frequency component double the frequency command to the inverter device from the current value obtained from the converter for coordinate conversion, and computes a current value to be used for detection of an open phase, and detects the open phase of the inverter device when the value is over the determination value. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、交流電動機を駆動するインバータ制御装置に関する。   The present invention relates to an inverter control device that drives an AC motor.

鉄道車両の分野では、インバータ装置に接続した交流電動機で車両を駆動する方式が広く用いられている。交流電動機やインバータ装置は車両を駆動する重要な機器であるため、過電圧や過電流から保護するためにさまざまな故障検知が実装されている。   In the field of railway vehicles, a system for driving a vehicle with an AC motor connected to an inverter device is widely used. Since AC motors and inverter devices are important devices for driving vehicles, various types of failure detection are implemented in order to protect them from overvoltage and overcurrent.

そのひとつに、インバータ装置と交流電動機間の配線が断線して起こる欠相の検知がある。欠相が発生すると、欠相していない相に電流が集中して交流電動機の焼損やインバータ装置が破壊してしまう。また、インバータ装置が破壊しない場合でも交流電動機に異常なトルク振動が発生するため、速やかに検知してインバータ装置を停止させることが必須となる。   One of them is detection of a phase failure caused by disconnection of the wiring between the inverter device and the AC motor. When phase loss occurs, current concentrates on the phase that is not phase-opened, causing burnout of the AC motor and destruction of the inverter device. Further, even if the inverter device is not destroyed, abnormal torque vibration occurs in the AC motor, so that it is essential to quickly detect and stop the inverter device.

これに対して、特許文献1では交流電動機に流入する電流を検出し、検出した電流値を交流電動機の磁束方向とそれに直交する方向に軸を持ち前記交流電動機内部の磁束と同期して回転する座標系上に座標変換して、磁束軸方向の電流値の変化率が判定値を超えたとき、欠相検知する方法が記載されている。   On the other hand, in Patent Document 1, a current flowing into an AC motor is detected, and the detected current value has a shaft in a direction perpendicular to the magnetic flux direction of the AC motor and rotates in synchronization with the magnetic flux inside the AC motor. A method is described in which a phase loss is detected when the rate of change in the current value in the direction of the magnetic flux axis exceeds a determination value after coordinate transformation on the coordinate system.

この方法により、欠相が発生したとき速やかに検知することができる。また、誤検知防止のため、磁束軸方向の電流値の変化率が判定値を超えた状態が所定の時間継続したとき欠相検知とする方法も記載されている。   By this method, it is possible to quickly detect when an open phase occurs. In addition, a method of detecting a phase failure when a state in which the rate of change of the current value in the direction of the magnetic flux axis exceeds the determination value continues for a predetermined time is also described to prevent erroneous detection.

特開2003−348898号公報JP 2003-348898 A

中野孝良著 交流モータのベクトル制御 日刊工業新聞社Takayoshi Nakano Vector control of AC motors Nikkan Kogyo Shimbun

しかしながら、前記特許文献1では、交流電動機の磁束軸方向の電流値を監視し、その変化率が判定値以上となったときに欠相を検知するが、電流の変化率が判定値以上となるような振動が発生すると欠相検知の条件に当てはまってしまうため、例えばソフトウェアの不良等による制御異常で発生する振動を欠相と誤検知してしまう可能性がある。   However, in Patent Document 1, the current value in the direction of the magnetic flux axis of the AC motor is monitored, and an open phase is detected when the rate of change becomes equal to or higher than the determination value. However, the rate of change in current becomes equal to or higher than the determination value. When such a vibration occurs, the condition for detecting the phase loss is satisfied. Therefore, for example, a vibration generated due to a control abnormality due to a software defect or the like may be erroneously detected as a phase loss.

本発明の目的は、交流電動機を駆動するインバータ制御装置において、誤検知することなく速やかに欠相を検知することである。   An object of the present invention is to quickly detect an open phase without erroneous detection in an inverter control device that drives an AC motor.

本発明のインバータ制御装置は、詳細は本発明の実施例で記載するが、欠相が発生すると、交流電動機の磁束方向の電流値とそれに直交する方向の電流値は、インバータ装置に対する周波数指令の2倍の周波数で振動する。そのため、その周波数成分に着目して欠相を検知することで、公知技術と同程度の検知時間で、より誤検知の少ない欠相検知が可能となる。   The inverter control device of the present invention will be described in detail in the embodiment of the present invention. However, when a phase loss occurs, the current value in the magnetic flux direction of the AC motor and the current value in the direction orthogonal thereto are determined by the frequency command for the inverter device. Vibrates at twice the frequency. Therefore, by detecting the phase loss by paying attention to the frequency component, it is possible to perform phase loss detection with fewer false detections in the same detection time as that of the known technology.

本発明によるインバータ制御装置は、少なくとも1台以上の交流電動機を駆動するインバータ装置と、交流電動機に流入する電流値を得る手段と、交流電動機に流入する電流値を座標変換する手段と、座標変換する手段から得られた電流値に基づいてインバータ装置に対する電圧指令および周波数指令を生成する手段を有し、座標変換する手段から得られた電流値から、インバータ装置に対する周波数指令の2倍の周波数成分を検出して欠相検知に用いる電流値を計算し、その値が判定値以上になったとき、インバータ装置の欠相を検知するものである。   An inverter control device according to the present invention includes an inverter device for driving at least one AC motor, a means for obtaining a current value flowing into the AC motor, a means for coordinate converting the current value flowing into the AC motor, and a coordinate conversion Having a means for generating a voltage command and a frequency command for the inverter device based on the current value obtained from the means for performing a frequency component that is twice the frequency command for the inverter device from the current value obtained from the means for coordinate conversion Is detected and the current value used for the phase loss detection is calculated, and when the value exceeds the determination value, the phase loss of the inverter device is detected.

本発明によれば、交流電動機を駆動するインバータ制御装置において、誤検知することなく速やかに欠相を検知できる。   According to the present invention, in the inverter control device that drives the AC motor, it is possible to quickly detect the phase loss without erroneous detection.

図1は本発明を適用した第1実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment to which the present invention is applied. 図2は欠相が発生した時のIu,Iv,Iwを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing Iu, Iv, and Iw when an open phase occurs. 図3は欠相が発生した時のId,Iqを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing Id and Iq when an open phase occurs. 図4は第1実施例におけるIeを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing Ie in the first embodiment. 図5は本発明を適用した第2実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment to which the present invention is applied. 図6は本発明を適用した第3実施例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a third embodiment to which the present invention is applied. 図7は欠相が発生した時のIdh,Iqhを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing Idh and Iqh when an open phase occurs. 図8は第3実施例におけるIeを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing Ie in the third embodiment. 図9は本発明を適用した第4実施例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a fourth embodiment to which the present invention is applied. 図10は本発明を適用した第5実施例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a fifth embodiment to which the present invention is applied. 図11は第5実施例の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of the fifth embodiment. 図12は本発明を適用した第6実施例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a sixth embodiment to which the present invention is applied.

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明のインバータ制御装置における第1実施例について図1から図4を用いて説明する。図1において、インバータ装置1は、直流電力を3相交流電力に変換して出力する。交流電動機2は、前記インバータ装置1から出力される前記3相交流電力を入力として、これを軸トルクに変換して出力する。図1では、交流電動機を1台として記載しているが1台のインバータ装置で複数台の交流電動機を駆動する構成でもよい。   A first embodiment of the inverter control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, an inverter device 1 converts DC power into three-phase AC power and outputs it. The AC motor 2 receives the three-phase AC power output from the inverter device 1 as an input, converts it into shaft torque, and outputs it. In FIG. 1, the AC motor is described as one unit, but a configuration in which a plurality of AC motors are driven by one inverter device may be used.

電流検出手段3は、前記交流電動機2に流入する電流Iu、Iv、Iwを検出する。座標変換手段4は、Iu、Iv、Iwを、前記交流電動機2の磁束方向の電流(以下、d軸電流という)Idと磁束に直交する方向の電流(以下、q軸電流という)Iqに座標変換する。   The current detection means 3 detects currents Iu, Iv and Iw flowing into the AC motor 2. The coordinate conversion means 4 coordinates Iu, Iv, and Iw into current in the magnetic flux direction of the AC motor 2 (hereinafter referred to as d-axis current) Id and current in a direction orthogonal to the magnetic flux (hereinafter referred to as q-axis current) Iq. Convert.

電流制御手段5は、IdとIqと、ここでは図示していないIdに対する指令値とIqに対する指令値と前記交流電動機2の回転速度情報と前記交流電動機2の抵抗値やインダクタンス値に基づいて、前記インバータ装置1に対するd軸方向の電圧指令Vdとq軸方向の電圧指令Vqと周波数指令Fiを出力する。交流電動機の制御方法の詳細は、例えば非特許文献1に記載されており公知の技術であるため省略する。フィルタ6以降の項番については後述する。   The current control means 5 is based on Id and Iq, a command value for Id (not shown here), a command value for Iq, rotational speed information of the AC motor 2, a resistance value and an inductance value of the AC motor 2, A voltage command Vd in the d-axis direction, a voltage command Vq in the q-axis direction, and a frequency command Fi are output to the inverter device 1. The details of the control method of the AC motor are described in Non-Patent Document 1, for example, and are omitted because they are known techniques. The item numbers after the filter 6 will be described later.

ここで、本発明における欠相検知の原理について説明する。図2は、前記交流電動機2に流入する電流Iu、Iv、Iwを図示している。横軸は時間を表しており、時刻Teにおいて、欠相が発生しIuが0になっている。   Here, the principle of phase loss detection in the present invention will be described. FIG. 2 illustrates currents Iu, Iv, and Iw flowing into the AC motor 2. The horizontal axis represents time. At time Te, an open phase occurs and Iu is zero.

交流電動機は構造上、Iu+Iv+Iw=0となる。この時、Iu、Iv、Iwはそれぞれ120度の位相差の正弦波で、周波数はインバータ装置に対する周波数指令Fiとなる。欠相発生後(時刻Te以後)は、周波数は欠相発生前と同じだがIvとIwが180度の位相差を持った正弦波となる。   The AC motor is structurally Iu + Iv + Iw = 0. At this time, Iu, Iv, and Iw are each a sine wave having a phase difference of 120 degrees, and the frequency is a frequency command Fi for the inverter device. After the phase loss occurs (after time Te), the frequency is the same as before the phase loss occurrence, but Iv and Iw are sine waves having a phase difference of 180 degrees.

このときのId、Iqを図示すると図3になる。欠相発生前はId、Iqとも直流量であるが、欠相発生後はId、IqのいずれもIu、Iv、Iwの2倍の周波数で振動する。   FIG. 3 shows Id and Iq at this time. Before phase loss occurs, both Id and Iq are DC amounts, but after phase loss occurs, both Id and Iq vibrate at twice the frequency of Iu, Iv, and Iw.

このことから、Id、Iqに含まれるインバータ装置に対する周波数指令Fiの2倍の交流成分に着目すれば欠相を検知することができる。   From this, it is possible to detect an open phase by paying attention to an AC component twice the frequency command Fi for the inverter device included in Id and Iq.

欠相検知の構成を再び図1を用いて説明する。フィルタ6とフィルタ7は、それぞれIdとIqに含まれるFiの2倍の交流成分を検出するハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタである。   The configuration of the phase loss detection will be described again with reference to FIG. The filter 6 and the filter 7 are high-pass filters or band-pass filters that detect AC components twice as large as Fi included in Id and Iq, respectively.

前述のように、欠相が発生するとIdとIqはFiの2倍の周波数で振動する。そのため、IdとIqに含まれるFiの2倍の周波数成分をそれぞれフィルタ6とフィルタ7で検出して欠相検知を行うことで誤検知を抑制することができる。   As described above, when phase loss occurs, Id and Iq vibrate at a frequency twice that of Fi. For this reason, erroneous detection can be suppressed by detecting the frequency component twice as high as Fi included in Id and Iq by the filters 6 and 7 and detecting phase loss.

絶対値演算手段8は、前記フィルタ6の出力であるIdの交流成分Idhの絶対値|Idh|を出力する。絶対値演算手段9は、前記フィルタ7の出力であるIqの交流成分Iqhの絶対値|Iqh|を出力する。加算器10は|Idh|と|Iqh|を加算して欠相検知に用いる電流値Ieを出力する。

Figure 2011139559
Ieを図示すると図4のようになる。欠相発生前のIeは0だが、欠相発生後はある大きさの値を示す。本発明のように、|Idh|と|Iqh|を加算して欠相検知に用いる電流値Ieとすることで、Ieはほぼ直流量となるため判定が容易になり、誤検知の可能性を低減できる。 The absolute value calculation means 8 outputs the absolute value | Idh | of the alternating current component Idh of Id that is the output of the filter 6. The absolute value calculation means 9 outputs the absolute value | Iqh | of the alternating current component Iqh of Iq that is the output of the filter 7. The adder 10 adds | Idh | and | Iqh | and outputs a current value Ie used for phase loss detection.
Figure 2011139559
Ie is illustrated in FIG. Ie before the occurrence of phase loss is 0, but shows a certain value after the occurrence of phase loss. As in the present invention, by adding | Idh | and | Iqh | to obtain the current value Ie used for the phase loss detection, Ie is almost a direct current amount, so that the determination becomes easy and the possibility of erroneous detection is increased. Can be reduced.

判定値設定手段11は、欠相検知の判定値Ie0を設定する。比較器12は、IeとIe0を比較してIeがIe0より大きければ第1の欠相検知信号Se1を出力する。   The determination value setting unit 11 sets a determination value Ie0 for phase loss detection. The comparator 12 compares Ie and Ie0 and outputs a first open phase detection signal Se1 if Ie is greater than Ie0.

本発明のインバータ制御装置における第2実施例について図5を用いて説明する。第1実施例と異なる点は、比較器12の出力段に遅延時素13を設けた点である。   A second embodiment of the inverter control device of the present invention will be described with reference to FIG. The difference from the first embodiment is that a delay time element 13 is provided at the output stage of the comparator 12.

前記遅延時素13は、前記比較器12の出力である第1の欠相検知信号Se1がある時間以上継続したら第2の欠相検知信号Se2を出力する。これにより、IeがIe0より大きい状態がある時間継続したとき欠相検知となるため、運転指令の変化や欠相以外の故障で発生した電流振動による誤検知を回避することができる。Se2を出力するまでの時間は欠相を誤検知しない程度に設定する。   The delay time element 13 outputs a second phase loss detection signal Se2 when the first phase loss detection signal Se1 output from the comparator 12 continues for a certain time. As a result, phase failure detection is performed when Ie is greater than Ie0 for a certain period of time, so that erroneous detection due to a change in operation command or current vibration caused by a failure other than phase failure can be avoided. The time until Se2 is output is set to such an extent that no phase loss is erroneously detected.

例えば、鉄道車両の場合、インバータ装置に対する周波数指令Fiは最大で250Hz程度である。そのため、欠相が発生したときにIdとIqには最大で500Hz程度の振動が発生する。   For example, in the case of a railway vehicle, the frequency command Fi for the inverter device is about 250 Hz at the maximum. Therefore, when an open phase occurs, vibrations of about 500 Hz at maximum occur in Id and Iq.

このことから、Se2を出力するまでの時間は、欠相発生時にIdとIqに発生する最大の振動周波数の1周期分(1/500=2ms)以上とするのが良い。   Therefore, it is preferable that the time until Se2 is output be equal to or longer than one period (1/500 = 2 ms) of the maximum vibration frequency generated in Id and Iq when phase loss occurs.

本発明のインバータ制御装置における第3実施例について図6から図8を用いて説明する。第1実施例と異なる点は、|Idh|と|Iqh|を加算して欠相検知に用いる電流値Ieとする代わりに、IdhとIqhの二乗平均値をIeとした点である。

Figure 2011139559
図6において、インバータ装置1は、直流電力を3相交流電力に変換して出力する。交流電動機2は、前記インバータ装置1から出力される前記3相交流電力を入力として、これを軸トルクに変換して出力する。図6では、交流電動機を1台として記載しているが1台のインバータ装置で複数台の交流電動機を駆動する構成でもよい。 A third embodiment of the inverter control device of the present invention will be described with reference to FIGS. The difference from the first embodiment is that, instead of adding | Idh | and | Iqh | to obtain the current value Ie used for phase loss detection, the root mean square value of Idh and Iqh is set to Ie.
Figure 2011139559
In FIG. 6, the inverter device 1 converts DC power into three-phase AC power and outputs it. The AC motor 2 receives the three-phase AC power output from the inverter device 1 as an input, converts it into shaft torque, and outputs it. In FIG. 6, the AC motor is described as one unit, but a configuration in which a plurality of AC motors are driven by one inverter device may be used.

電流検出手段3は、前記交流電動機2に流入する電流Iu、Iv、Iwを検出する。座標変換手段4は、Iu、Iv、Iwを、d軸電流Idとq軸電流Iqに座標変換する。   The current detection means 3 detects currents Iu, Iv and Iw flowing into the AC motor 2. The coordinate conversion means 4 performs coordinate conversion of Iu, Iv, and Iw into a d-axis current Id and a q-axis current Iq.

電流制御手段5は、IdとIqと、ここでは図示していないIdに対する指令値とIqに対する指令値と前記交流電動機2の回転速度情報と前記交流電動機2の抵抗値やインダクタンス値に基づいて、前記インバータ装置1対するd軸方向の電圧指令Vdとq軸方向の電圧指令Vqと周波数指令Fiを出力する。   The current control means 5 is based on Id and Iq, a command value for Id (not shown here), a command value for Iq, rotational speed information of the AC motor 2, a resistance value and an inductance value of the AC motor 2, A voltage command Vd in the d-axis direction, a voltage command Vq in the q-axis direction, and a frequency command Fi are output to the inverter device 1.

フィルタ6とフィルタ7は、それぞれIdとIqに含まれるFiの2倍の交流成分を検出するハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタである。二乗平均演算手段14は、前記フィルタ6の出力であるIdの交流成分Idhと前記フィルタ7の出力であるIqの交流成分Iqhの二乗平均値を求めて欠相検知に用いる電流値Ieを出力する。Idhを横軸としIqhを縦軸として図示すると図7のようになる。欠相が発生するとIdhとIqhはFiの2倍の周波数で回転する円を描く。よって、IdhとIqhの二乗平均値はこの円の半径に相当する。   The filter 6 and the filter 7 are high-pass filters or band-pass filters that detect AC components twice as large as Fi included in Id and Iq, respectively. The root mean square calculating means 14 obtains the root mean square value of the alternating current component Idh of Id that is the output of the filter 6 and the alternating current component Iqh of Iq that is the output of the filter 7 and outputs a current value Ie used for phase loss detection. . FIG. 7 shows Idh as a horizontal axis and Iqh as a vertical axis. When phase loss occurs, Idh and Iqh draw a circle that rotates at a frequency twice that of Fi. Therefore, the root mean square value of Idh and Iqh corresponds to the radius of this circle.

Ieを図示すると図8のようになる。第1実施例のIeと比較すると計算は複雑になるが、脈動が少なくなり欠相の誤検知を抑制する効果が期待できる。   Ie is illustrated in FIG. Compared with Ie of the first embodiment, the calculation is complicated, but the effect of suppressing the erroneous detection of the missing phase by reducing the pulsation can be expected.

判定値設定手段11は、欠相検知の判定値Ie0を設定する。比較器12は、IeとIe0を比較してIeがIe0より大きければ第1の欠相検知信号Se1を出力する。   The determination value setting unit 11 sets a determination value Ie0 for phase loss detection. The comparator 12 compares Ie and Ie0 and outputs a first open phase detection signal Se1 if Ie is greater than Ie0.

本発明のインバータ制御装置における第4実施例について図9を用いて説明する。第3実施例と異なる点は、比較器12の出力段に遅延時素13を設けた点である。   A fourth embodiment of the inverter control apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. The difference from the third embodiment is that a delay time element 13 is provided at the output stage of the comparator 12.

前記遅延時素13は、前記比較器12の出力である第1の欠相検知信号Se1がある時間以上継続したら第2の欠相検知信号Se2を出力する。これにより、IeがIe0より大きい状態がある時間継続したとき欠相検知となるため、運転指令の変化や欠相以外の故障で発生した電流振動による誤検知を回避することができる。Se2を出力するまでの時間は欠相を誤検知しない程度に設定する。   The delay time element 13 outputs a second phase loss detection signal Se2 when the first phase loss detection signal Se1 output from the comparator 12 continues for a certain time. As a result, phase failure detection is performed when Ie is greater than Ie0 for a certain period of time, so that erroneous detection due to a change in operation command or current vibration caused by a failure other than phase failure can be avoided. The time until Se2 is output is set to such an extent that no phase loss is erroneously detected.

例えば、鉄道車両の場合、インバータ装置に対する周波数指令Fiは最大で250Hz程度である。そのため、欠相が発生したときにIdとIqには最大で500Hz程度の振動が発生する。   For example, in the case of a railway vehicle, the frequency command Fi for the inverter device is about 250 Hz at the maximum. Therefore, when an open phase occurs, vibrations of about 500 Hz at maximum occur in Id and Iq.

このことから、Se2を出力するまでの時間は、欠相発生時にIdとIqに発生する最大の振動周波数の1周期分(1/500=2ms)以上とするのが良い。   Therefore, it is preferable that the time until Se2 is output be equal to or longer than one period (1/500 = 2 ms) of the maximum vibration frequency generated in Id and Iq when phase loss occurs.

本発明のインバータ制御装置における第5実施例について図10を用いて説明する。第1〜4実施例と異なる点は、フィルタ出力の交流成分の絶対値の輪|Idh|+|Iqh|、あるいは、IdhとIqhの二乗平均値を欠相検知に用いるのではなく、フィルタ出力の交流成分Idhと交流成分Iqhを直接、欠相検知に用いる点である。   A fifth embodiment of the inverter control apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. A difference from the first to fourth embodiments is that the absolute value of the alternating current component of the filter output | Idh | + | Iqh | or the root mean square value of Idh and Iqh is not used for the phase loss detection, but the filter output The AC component Idh and the AC component Iqh are directly used for phase loss detection.

図10において、フィルタ6の出力であるIdの交流成分Idhは、比較器17において、判定値設定手段15で設定された設定値Id0と比較され、比較器17は、交流成分Idhが設定値Id0よりも大きくなると、出力して、フリップフロップ19をオンに設定する。また、同様に、フィルタ7の出力であるIqの交流成分Iqhは、比較器18において、判定値設定手段16で設定された設定値Iq0と比較され、比較器18は、交流成分Iqhが設定値Iq0よりも大きくなると、出力して、フリップフロップ20をオンに設定する。   In FIG. 10, the AC component Idh of Id that is the output of the filter 6 is compared with the set value Id0 set by the determination value setting means 15 in the comparator 17, and the comparator 17 determines that the AC component Idh is the set value Id0. If it exceeds, output is performed, and the flip-flop 19 is set to ON. Similarly, the alternating current component Iqh of Iq that is the output of the filter 7 is compared with the set value Iq0 set by the determination value setting means 16 in the comparator 18, and the comparator 18 determines that the alternating current component Iqh is the set value. When it becomes larger than Iq0, an output is made and the flip-flop 20 is set to ON.

フリップフロップ19とフリップフロップ20の出力は論理積回路(AND回路)21に入力され、論理積回路(AND回路)21は欠相発生時に欠相検知信号を出力する。   The outputs of the flip-flop 19 and the flip-flop 20 are input to an AND circuit (AND circuit) 21. The AND circuit (AND circuit) 21 outputs an open phase detection signal when the open phase occurs.

図11は、欠相発生時に発生するIdとIqはFiの2倍の周波数成分をそれぞれフィルタ6とフィルタ7で検出したIdの交流成分Idhと交流成分Iqhと、判定値設定手段15、16で設定した設定値Id0、Iq0との関係を示している。   FIG. 11 shows that Id and Iq generated at the occurrence of phase loss are the AC component Idh and AC component Iqh of Id detected by the filter 6 and the filter 7, respectively, and the judgment value setting means 15 and 16 respectively. The relationship between the set values Id0 and Iq0 is shown.

交流成分Idh,Iqhが、設定値Id0,Iqoよりも大きくなると、比較器17,18を出力し、交流成分Idh,Iqhの双方が設定値Id0,Iqoよりも大きくなると、論理積回路(AND回路)21から欠相検知信号が出力される。論理積回路(AND回路)21を用いることにより、より確実に欠相検知を行うことができる。   When the AC components Idh and Iqh are larger than the set values Id0 and Iqo, the comparators 17 and 18 are output. When both of the AC components Idh and Iqh are larger than the set values Id0 and Iqh, a logical product circuit (AND circuit) ) 21 outputs an open phase detection signal. By using the AND circuit (AND circuit) 21, the phase loss detection can be performed more reliably.

本発明のインバータ制御装置における第6実施例について図12を用いて説明する。第1〜5実施例と異なる点は、フィルタ出力の交流成分の絶対値の輪|Idh|+|Iqh|、あるいは、IdhとIqhの二乗平均値を欠相検知に用いるのではなく、フィルタ出力の交流成分Idhと交流成分Iqhを直接、欠相検知に用いる点であり、第5実施例と異なる点は、論理積回路(AND回路)21の代わりに、論理和回路(OR回路)22を用いた点である。   A sixth embodiment of the inverter control apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. The difference from the first to fifth embodiments is that the absolute value of the alternating current component of the filter output | Idh | + | Iqh | or the root mean square value of Idh and Iqh is not used for phase loss detection, but the filter output Are different from the fifth embodiment in that an OR circuit (OR circuit) 22 is used in place of the AND circuit (AND circuit) 21. This is the point used.

図12において、フィルタ6の出力であるIdの交流成分Idhは、比較器17において、判定値設定手段15で設定された設定値Id0と比較され、比較器17は、交流成分Idhが設定値Id0よりも大きくなると、出力して、フリップフロップ19をオンに設定する。また、同様に、フィルタ7の出力であるIqの交流成分Iqhは、比較器18において、判定値設定手段16で設定された設定値Iq0と比較され、比較器18は、交流成分Iqhが設定値Iq0よりも大きくなると、出力して、フリップフロップ20をオンに設定する。   In FIG. 12, the AC component Idh of Id that is the output of the filter 6 is compared with the set value Id0 set by the determination value setting means 15 in the comparator 17, and the comparator 17 determines that the AC component Idh is the set value Id0. If it exceeds, output is performed, and the flip-flop 19 is set to ON. Similarly, the alternating current component Iqh of Iq that is the output of the filter 7 is compared with the set value Iq0 set by the determination value setting means 16 in the comparator 18, and the comparator 18 determines that the alternating current component Iqh is the set value. When it becomes larger than Iq0, an output is made and the flip-flop 20 is set to ON.

フリップフロップ19とフリップフロップ20の出力は論理和回路(OR回路)22に入力され、論理和回路(OR回路)22は、欠相発生時に欠相検知信号を出力する。   The outputs of the flip-flop 19 and the flip-flop 20 are input to an OR circuit (OR circuit) 22, and the OR circuit (OR circuit) 22 outputs a phase loss detection signal when phase loss occurs.

交流成分Idh,Iqhが、設定値Id0,Iqoよりも大きくなると、比較器17,18を出力し、交流成分Idh,Iqhの一方が設定値Id0,Iqoよりも大きくなると、論理和回路(OR回路)22から欠相検知信号が出力される。論理和(OR回路)22を用いることにより、より迅速に欠相検知を行うことができる。   When the AC components Idh and Iqh are larger than the set values Id0 and Iqo, the comparators 17 and 18 are output. When one of the AC components Idh and Iqh is larger than the set values Id0 and Iqh, an OR circuit (OR circuit) ) 22 outputs an open phase detection signal. By using the logical sum (OR circuit) 22, the phase loss detection can be performed more quickly.

本発明は、鉄道車両の分野に限らず、過電圧や過電流から交流電動機やインバータ装置の保護する故障検知は重要な機能である。本発明の欠相検知方法を用いることで、欠相を誤検知することなく速やかな検知が可能となるため、様々な分野への展開が期待できる。   The present invention is not limited to the field of railway vehicles, and failure detection that protects AC motors and inverter devices from overvoltage and overcurrent is an important function. By using the phase loss detection method of the present invention, rapid detection is possible without erroneous detection of phase loss, and therefore, development in various fields can be expected.

1 インバータ装置
2 交流電動機
3 電流検出手段
4 座標変換手段
5 電流制御手段
6 ハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタ
7 ハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタ
8 絶対値演算手段
9 絶対値演算手段
10 加算器
11 判定値設定手段
12 比較器
13 遅延時素
14 二乗平均演算手段
15 判定値設定手段
16 判定値設定手段
17 比較器
18 比較器
19 フリップフロップ
20 フリップフロップ
21 論理積回路(AND回路)
22 論理和回路(OR回路)
Fi 周波数指令
Vd d軸方向の電圧指令
Vq q軸方向の電圧指令
Iu,Iv,Iw 交流電動機に流入する交流電流
Id d軸方向の電流値
Iq q軸方向の電流値
Idh Idに含まれる交流成分
Iqh Iqに含まれる交流成分
Ie0 欠相検知の判定値
Ie 欠相検知に用いる電流値
Se1 第1の欠相検知信号
Se2 第2の欠相検知信号
Te 欠相が発生した時刻
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter apparatus 2 AC motor 3 Current detection means 4 Coordinate conversion means 5 Current control means 6 High pass filter or band pass filter 7 High pass filter or band pass filter 8 Absolute value calculation means 9 Absolute value calculation means 10 Adder 11 Determination value setting means DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Comparator 13 Delay time element 14 Mean square calculating means 15 Judgment value setting means 16 Judgment value setting means 17 Comparator 18 Comparator 19 Flip-flop 20 Flip-flop 21 AND circuit (AND circuit)
22 OR circuit (OR circuit)
Fi Frequency command Vd Voltage command in the d-axis direction Vq Voltage command in the q-axis direction Iu, Iv, Iw AC current flowing into the AC motor Id Current value in the d-axis direction Iq Current value in the q-axis direction Idh Id Alternating current component included in Iqh Iq Determination value for phase loss detection Ie Current value used for phase loss detection Se1 First phase loss detection signal Se2 Second phase loss detection signal Te Time when phase loss occurred

Claims (8)

少なくとも1台以上の交流電動機を駆動するインバータ装置と、前記交流電動機に流入する電流値を得る手段と、前記交流電動機に流入する電流値を座標変換する手段と、前記座標変換する手段から得られた電流値に基づいて前記インバータ装置に対する電圧指令および周波数指令を生成する手段とを有するインバータ制御装置において、
前記座標変換する手段から得られた電流値に含まれる交流成分を得る手段と、前記交流成分に基づいて前記インバータ装置の欠相検知に用いる電流値を得る手段と、欠相検知の判定値を得る手段とを有し、
前記欠相検知に用いる電流値が前記判定値以上になったとき、前記インバータ装置の欠相を検知することを特徴とするインバータ制御装置。
It is obtained from an inverter device for driving at least one AC motor, means for obtaining a current value flowing into the AC motor, means for converting the current value flowing into the AC motor, and means for converting the coordinate. In the inverter control device having means for generating a voltage command and a frequency command for the inverter device based on the current value,
Means for obtaining an AC component included in the current value obtained from the means for coordinate conversion, means for obtaining a current value used for phase loss detection of the inverter device based on the AC component, and determination value for phase loss detection And means for obtaining
An inverter control device that detects a phase failure of the inverter device when a current value used for the phase loss detection becomes equal to or greater than the determination value.
少なくとも1台以上の交流電動機を駆動するインバータ装置と、前記交流電動機に流入する電流値を得る手段と、前記交流電動機に流入する電流値を座標変換する手段と、前記座標変換する手段から得られた電流値に基づいて前記インバータ装置に対する電圧指令および周波数指令を生成する手段とを有するインバータ制御装置において、
前記座標変換する手段から得られた電流値に含まれる交流成分を得る手段と、前記交流成分に基づいて前記インバータ装置の欠相検知に用いる電流値を得る手段と、欠相検知の判定値を得る手段とを有し、
前記欠相検知に用いる電流値が前記判定値以上になった状態が所定の時間継続したとき、前記インバータ装置の欠相を検知することを特徴とするインバータ制御装置。
It is obtained from an inverter device for driving at least one AC motor, means for obtaining a current value flowing into the AC motor, means for converting the current value flowing into the AC motor, and means for converting the coordinate. In the inverter control device having means for generating a voltage command and a frequency command for the inverter device based on the current value,
Means for obtaining an AC component included in the current value obtained from the means for coordinate conversion, means for obtaining a current value used for phase loss detection of the inverter device based on the AC component, and determination value for phase loss detection And means for obtaining
An inverter control device that detects a phase failure of the inverter device when a state in which a current value used for the phase loss detection is equal to or greater than the determination value continues for a predetermined time.
請求項1または請求項2に記載のインバータ制御装置において、前記座標変換する手段は、前記交流電動機に流入する電流値を、前記交流電動機内部の磁束方向とそれに直交する方向に軸を持ち前記交流電動機内部の磁束と同期して回転する座標系上に変換することを特徴とするインバータ制御装置。   3. The inverter control device according to claim 1, wherein the coordinate converting means converts the current value flowing into the AC motor into a direction perpendicular to the magnetic flux direction inside the AC motor and the AC current. An inverter control device that converts into a coordinate system that rotates in synchronization with a magnetic flux inside an electric motor. 請求項3に記載のインバータ制御装置において、前記交流成分を得る手段は、前記座標変換する手段から得られた前記交流電動機内部の磁束方向の電流値に含まれる第1の交流成分と磁束に直交する方向の電流値に含まれる第2の交流成分を得ることを特徴とし、
前記インバータ装置の欠相検知に用いる電流値を得る手段は、第1の交流成分の絶対値と第2の交流成分の絶対値を加算して欠相検知に用いることを特徴とするインバータ制御装置。
4. The inverter control device according to claim 3, wherein the means for obtaining the alternating current component is orthogonal to the first alternating current component and the magnetic flux included in the current value in the magnetic flux direction inside the alternating current motor obtained from the coordinate converting means. Obtaining a second AC component included in the current value in the direction of
The means for obtaining a current value used for phase loss detection of the inverter device is used for phase loss detection by adding the absolute value of the first AC component and the absolute value of the second AC component. .
請求項3に記載のインバータ制御装置において、前記交流成分を得る手段は、前記座標変換する手段から得られた前記交流電動機の磁束方向の電流値に含まれる第1の交流成分と磁束に直交する方向の電流値に含まれる第2の交流成分を得ることを特徴とし、
前記インバータ装置の欠相検知に用いる電流値を得る手段は、第1の交流成分の絶対値と第2の交流成分の二乗平均値を欠相検知に用いることを特徴とするインバータ制御装置。
4. The inverter control apparatus according to claim 3, wherein the means for obtaining the alternating current component is orthogonal to the first alternating current component and the magnetic flux included in the current value in the magnetic flux direction of the alternating current motor obtained from the coordinate converting means. Obtaining a second AC component included in the current value of the direction,
The means for obtaining a current value used for phase loss detection of the inverter device uses an absolute value of the first AC component and a root mean square value of the second AC component for phase loss detection.
請求項1ないし請求項5のいずれかの請求項に記載のインバータ制御装置において、前記交流成分を得る手段は、前記インバータ装置に対する周波数指令の2倍の周波数成分を得ることができるハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタであることを特徴とするインバータ制御装置。   6. The inverter control device according to claim 1, wherein the means for obtaining the AC component is a high-pass filter or a band capable of obtaining a frequency component twice a frequency command for the inverter device. An inverter control device characterized by being a pass filter. 請求項3に記載のインバータ制御装置において、前記交流成分を得る手段は、前記座標変換する手段から得られた前記交流電動機内部の磁束方向の電流値に含まれる第1の交流成分と磁束に直交する方向の電流値に含まれる第2の交流成分を得ることを特徴とし、
前記インバータ装置の欠相検知に用いる手段は、第1の交流成分と第1の所定値を比較し、第2の交流成分と第2の所定値を比較し、前記第1の交流成分が前記第1の所定値よりも大きくなり、しかも、前記第2の交流成分が前記第2の所定値よりも大きくなった場合に、欠相検知信号を出力することを特徴とするインバータ制御装置。
4. The inverter control device according to claim 3, wherein the means for obtaining the alternating current component is orthogonal to the first alternating current component and the magnetic flux included in the current value in the magnetic flux direction inside the alternating current motor obtained from the coordinate converting means. Obtaining a second AC component included in the current value in the direction of
The means used for phase loss detection of the inverter device compares a first alternating current component with a first predetermined value, compares a second alternating current component with a second predetermined value, and the first alternating current component is An inverter control device that outputs an open phase detection signal when the second predetermined AC value is greater than the first predetermined value and the second AC component is greater than the second predetermined value.
請求項3に記載のインバータ制御装置において、前記交流成分を得る手段は、前記座標変換する手段から得られた前記交流電動機内部の磁束方向の電流値に含まれる第1の交流成分と磁束に直交する方向の電流値に含まれる第2の交流成分を得ることを特徴とし、
前記インバータ装置の欠相検知に用いる手段は、第1の交流成分と第1の所定値を比較し、第2の交流成分と第2の所定値を比較し、前記第1の交流成分が前記第1の所定値よりも大きくなり、あるいは、前記第2の交流成分が前記第2の所定値よりも大きくなった場合に、欠相検知信号を出力することを特徴とするインバータ制御装置。
4. The inverter control device according to claim 3, wherein the means for obtaining the alternating current component is orthogonal to the first alternating current component and the magnetic flux included in the current value in the magnetic flux direction inside the alternating current motor obtained from the coordinate converting means. Obtaining a second AC component included in the current value in the direction of
The means used for phase loss detection of the inverter device compares a first alternating current component with a first predetermined value, compares a second alternating current component with a second predetermined value, and the first alternating current component is An inverter control device that outputs an open phase detection signal when the first predetermined value is exceeded or the second alternating current component is larger than the second predetermined value.
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