JP2012114974A - Control apparatus for electric vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive control apparatus for electric vehicle, capable of suppressing overcurrents and temperature rises of an inverter when an estimated rotor position is deviated from a true position.SOLUTION: The control apparatus for electric vehicle includes: a power converter 3 that converts a direct current into an alternating current with any frequency to drive a synchronous motor 4; a speed calculation section 67 that estimates a rotational speed of the synchronous motor 4 by calculation; control sections 61-64 which control an output voltage of the power converter 3 based on the rotational speed estimated by an input torque command and the speed calculation section 67; a failure determination section 73 that determines whether the rotational speed estimated by the speed calculation section 67 is an abnormal value and outputs a signal indicating that an abnormality has been detected in the control sections 61-64.

Description

本発明は、速度センサあるいは回転位置センサを用いずに電動機を制御する電気車制御装置に関する。   The present invention relates to an electric vehicle control device that controls an electric motor without using a speed sensor or a rotational position sensor.

電気車制御装置において、同期電動機を駆動制御するために、同期電動機の磁極位置(回転子位置)を検出器にて検出する電気車制御装置が知られている。このような従来の電気車制御装置では、同期電動機の回転子位置検出用センサやその配線が必要で電気車が高価なものになる。またその保守を行う必要があり手間がかかるという問題がある。このような問題を回避するために、同期電動機内の永久磁石回転子の磁気突極性を利用し、回転子位置検出用センサを用いずに同期電動機を制御する電気車制御装置が種々提案されている。このような従来例においては、同期電動機の複数の固定巻線のうち、2相間に生じる線間電圧を観測し、同期電動機の回転速度と回転子位置を推定するものがある。   In an electric vehicle control device, an electric vehicle control device is known in which a magnetic pole position (rotor position) of the synchronous motor is detected by a detector in order to drive and control the synchronous motor. In such a conventional electric vehicle control device, a rotor position detection sensor for the synchronous motor and its wiring are required, and the electric vehicle becomes expensive. In addition, there is a problem that it is necessary to perform the maintenance and takes time. In order to avoid such a problem, various electric vehicle control devices that use the magnetic saliency of the permanent magnet rotor in the synchronous motor and control the synchronous motor without using the rotor position detection sensor have been proposed. Yes. In such a conventional example, among the plurality of fixed windings of a synchronous motor, there is one that observes a line voltage generated between two phases and estimates a rotational speed and a rotor position of the synchronous motor.

上記従来例では、線間電圧の正確な検出が必要となり、回転速度が低い領域では線間電圧が小さいため、検出誤差により位置推定を失敗し、過電流やそれに伴う温度上昇等を生じることある。このような状態を維持する場合、回転子位置が目標とする位置に収束することもあるが、その場合、過渡的に大きなトルク変動が生じて乗り心地が劣化する等、電気車制御装置として望ましいものではない。   In the above conventional example, accurate detection of the line voltage is required, and the line voltage is small in the region where the rotation speed is low. Therefore, the position estimation may fail due to a detection error, resulting in overcurrent and accompanying temperature increase. . When such a state is maintained, the rotor position may converge to a target position, but in that case, it is desirable as an electric vehicle control device, for example, a large torque fluctuation occurs transiently and riding comfort deteriorates. It is not a thing.

他の従来例の構成を図8に示す。図8において、1は電圧電源としての架線から電力を受電するパンタグラフ、2は直流電圧を平滑する平滑コンデンサ、3は直流電圧を可変電圧可変周波数(VVVF)の交流電圧に変換するインバータ、4は負荷装置である主電動機、5はインバータ出力電流を検出する電流検出器である。   The configuration of another conventional example is shown in FIG. In FIG. 8, 1 is a pantograph for receiving power from an overhead line as a voltage power source, 2 is a smoothing capacitor for smoothing DC voltage, 3 is an inverter for converting DC voltage into AC voltage of variable voltage variable frequency (VVVF), 4 A main motor 5 serving as a load device is a current detector that detects an inverter output current.

また6はインバータ3の制御回路であり、この制御回路は電流指令作成部61、電流制御部62、座標変換部63、PWM制御部64、座標変換部65、積分器66、速度演算部67で構成される。   Reference numeral 6 denotes a control circuit for the inverter 3. The control circuit includes a current command generation unit 61, a current control unit 62, a coordinate conversion unit 63, a PWM control unit 64, a coordinate conversion unit 65, an integrator 66, and a speed calculation unit 67. Composed.

電流指令作成部61は、運転台のマスコン等からトルク指令を入力し、電流制御部62にトルク電流指令IqRef、磁束電流指令IdRefを出力する。電流制御部62は、座標変換部65より入力されるトルク電流Iq、磁束電流Idと、電流指令作成部61より入力される電流指令IqRef、磁束電流指令IdRefから、q軸電圧VqPI、d軸電圧VdPIを演算し、座標変換部63に出力する。ここで、q軸電圧VqPI、d軸電圧VdPIは、実測値であるトルク電流Iq、磁束電流Idに基づいて算出された電圧値であるので、実際に発生している電圧とすることができる。   The current command creation unit 61 inputs a torque command from a mascot of the cab, and outputs a torque current command IqRef and a magnetic flux current command IdRef to the current control unit 62. The current control unit 62 generates a q-axis voltage VqPI and a d-axis voltage from the torque current Iq and magnetic flux current Id input from the coordinate conversion unit 65 and the current command IqRef and magnetic flux current command IdRef input from the current command creation unit 61. VdPI is calculated and output to the coordinate conversion unit 63. Here, since the q-axis voltage VqPI and the d-axis voltage VdPI are voltage values calculated based on the actually measured torque current Iq and magnetic flux current Id, they can be actually generated voltages.

座標変換部63は、積分器66から出力される位相θ(推定回転子位置)に基づいて、電流制御部62から入力されるq軸電圧VqPI、d軸電圧VdPIから電圧指令Vu,Vv,Vwを演算し、PWM制御部64に出力する。PWM制御部64は、座標変換部63より入力される電圧指令Vu,Vv,Vwからゲート信号を生成しインバータ3のゲートに出力する。   Based on the phase θ (estimated rotor position) output from the integrator 66, the coordinate conversion unit 63 generates a voltage command Vu, Vv, Vw from the q-axis voltage VqPI and the d-axis voltage VdPI input from the current control unit 62. Is output to the PWM control unit 64. The PWM control unit 64 generates a gate signal from the voltage commands Vu, Vv, and Vw input from the coordinate conversion unit 63 and outputs the gate signal to the gate of the inverter 3.

座標変換部65は、電流検出器5で検出された電流値Iu,Iwを、積分器66から入力される位相θに基づいて、トルク電流Iq、磁束電流Idに変換し速度演算部67に出力する。速度演算部67は、電流制御部62から入力されるq軸電圧VqPI、d軸電圧VdPIと、座標変換部65から入力されるトルク電流Iq、磁束電流Idから、電動機4の推定角速度ω1を演算し積分器66に出力する。積分器66は速度演算部67から入力される角速度ω1を積分し位相θを出力する。尚、この位相θは運転初期においては誤差が大きいが、運転している間に速度演算部67による速度推定が行われることで、真の値に収束する。   The coordinate conversion unit 65 converts the current values Iu and Iw detected by the current detector 5 into a torque current Iq and a magnetic flux current Id based on the phase θ input from the integrator 66 and outputs the torque current Iq and the magnetic flux current Id to the speed calculation unit 67. To do. The speed calculation unit 67 calculates the estimated angular velocity ω1 of the electric motor 4 from the q-axis voltage VqPI and d-axis voltage VdPI input from the current control unit 62 and the torque current Iq and magnetic flux current Id input from the coordinate conversion unit 65. Output to the integrator 66. The integrator 66 integrates the angular velocity ω1 input from the velocity calculation unit 67 and outputs a phase θ. The phase θ has a large error in the initial stage of operation, but converges to a true value by performing speed estimation by the speed calculation unit 67 during operation.

特開2006−217754号公報JP 2006-217754 A

上記に述べたような回転子位置センサを用いずに電動機を制御する電気車制御装置では、推定(演算)した回転子位置が真の回転子位置と一致することが不可欠である。この推定された回転子位置が真の回転子位置と異なっている場合には、所定トルク性能が得られない問題が生じる。また制御方式にもよるがトルク変動による乗り心地の劣化、過電流やそれに伴う温度上昇等が生じる場合がある。   In the electric vehicle control apparatus that controls the electric motor without using the rotor position sensor as described above, it is essential that the estimated (calculated) rotor position matches the true rotor position. When the estimated rotor position is different from the true rotor position, there arises a problem that the predetermined torque performance cannot be obtained. Further, although depending on the control method, there are cases where deterioration of ride comfort due to torque fluctuation, overcurrent, and accompanying temperature increase, and the like occur.

本発明は、回転子位置センサを用いずにVVVFインバータにより電動機を制御する電気車制御装置において、推定回転子位置が真の位置と異なった場合に、過電流や温度上昇を抑制し、計画した車両の加減速度と実際の加減速度との差異を低減して車両推力の低下を抑制することが可能な電気車の駆動制御装置を提供することを目的とする。   In the electric vehicle control apparatus that controls the electric motor by the VVVF inverter without using the rotor position sensor, the present invention is designed to suppress overcurrent and temperature rise when the estimated rotor position is different from the true position. It is an object of the present invention to provide an electric vehicle drive control device capable of reducing a difference between a vehicle acceleration / deceleration and an actual acceleration / deceleration to suppress a decrease in vehicle thrust.

本発明の一実施形態に係る電気車制御装置は、直流を任意周波数の交流に変換し、電動機を駆動する電力変換器と、電動機の回転速度を演算により推定する速度演算手段と、入力されるトルク指令及び前記速度演算手段により推定された前記回転速度に基づいて、前記電力変換器の出力電圧を制御する制御手段と、前記速度演算手段により推定された回転速度が異常な値となったことを判別し、前記制御手段に異常が検出されたことを示す信号を出力する異常判別手段とを具備する。   An electric vehicle control device according to an embodiment of the present invention receives a power converter that converts a direct current into an alternating current of an arbitrary frequency and drives an electric motor, and a speed calculation means that estimates a rotational speed of the electric motor by calculation. Based on the torque command and the rotation speed estimated by the speed calculation means, the control means for controlling the output voltage of the power converter, and the rotation speed estimated by the speed calculation means is an abnormal value. And an abnormality determination means for outputting a signal indicating that an abnormality has been detected in the control means.

第1の実施形態の電気車制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the electric vehicle control apparatus of 1st Embodiment. 速度演算部で演算された角速度ω1が真の値に一致している時のベクトル図。FIG. 6 is a vector diagram when the angular velocity ω1 calculated by the velocity calculation unit matches a true value. 図1の速度推定部の構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the structural example of the speed estimation part of FIG. 第2の実施形態の電気車制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the electric vehicle control apparatus of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の電気車制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the electric vehicle control apparatus of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の電気車制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the electric vehicle control apparatus of 4th Embodiment. 第5の実施形態の電気車制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the electric vehicle control apparatus of 5th Embodiment. 従来例の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a prior art example.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係る電気車制御装置の概略構成を示すブロック図である。図8と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明は割愛する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the electric vehicle control apparatus according to the first embodiment. The same components as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図1において、68は乗算器、69a、69bは加算器、70は減算器、71は絶対値を演算する絶対値演算器、72は入力された値と所定値を比較する比較器である。速度演算部67は、q軸電圧VqPI及びd軸電圧VdPIと、トルク電流Iq及び磁束電流Idに基づいて、電動機4の推定角速度ω1を演算すると共に、q軸電圧指令VqCRef及びd軸電圧指令VdCRefを出力する。尚、電流指令作成部61、電流制御部62、座標変換部63、PWM制御部64、座標変換部65、積分器66は、外部より入力されるトルク指令及び速度演算部67により推定された回転角速度を含む情報に基づいて、電力変換器3を制御する制御手段として機能する。   In FIG. 1, 68 is a multiplier, 69a and 69b are adders, 70 is a subtractor, 71 is an absolute value calculator that calculates an absolute value, and 72 is a comparator that compares an input value with a predetermined value. The speed calculation unit 67 calculates the estimated angular velocity ω1 of the electric motor 4 based on the q-axis voltage VqPI and the d-axis voltage VdPI, the torque current Iq, and the magnetic flux current Id, and the q-axis voltage command VqCRef and the d-axis voltage command VdCRef. Is output. The current command generator 61, the current controller 62, the coordinate converter 63, the PWM controller 64, the coordinate converter 65, and the integrator 66 are rotations estimated by the torque command and speed calculator 67 input from the outside. It functions as a control means for controlling the power converter 3 based on information including the angular velocity.

以下、本実施形態の動作について詳細に説明する。図2は速度演算部67で演算された角速度ω1が真の値(実際値)に一致している時のベクトル図である。このとき、実際の電圧ベクトルVと電圧指令値が示す電圧ベクトルVcは一致している。従って、d軸電圧VdPIとd軸電圧指令値VdRefは等しく、q軸電圧VqPIとq軸電圧指令値VqRefは等しい。また、実際の電流ベクトルIと電流指令が示す電流ベクトルIcは一致している。従って、磁束電流Idと磁束電流指令IdRefは等しく、トルク電流Iqとトルク電流指令IqRefは等しい。   Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described in detail. FIG. 2 is a vector diagram when the angular velocity ω <b> 1 calculated by the velocity calculation unit 67 matches the true value (actual value). At this time, the actual voltage vector V matches the voltage vector Vc indicated by the voltage command value. Accordingly, the d-axis voltage VdPI and the d-axis voltage command value VdRef are equal, and the q-axis voltage VqPI and the q-axis voltage command value VqRef are equal. In addition, the actual current vector I and the current vector Ic indicated by the current command match. Therefore, the magnetic flux current Id and the magnetic flux current command IdRef are equal, and the torque current Iq and the torque current command IqRef are equal.

実際のモータ出力POWERは電圧電流方程式により次式で得られる。   The actual motor output POWER is obtained by the following equation using the voltage-current equation.

POWER=VdPI×Id+Iq×VqPI (1)
一方、インバータ制御回路6が制御しようとしているモータ出力、すなわちモータ出力指令POWEREMFは、次式で得られる。
POWER = VdPI × Id + Iq × VqPI (1)
On the other hand, the motor output to be controlled by the inverter control circuit 6, that is, the motor output command POWEREMF is obtained by the following equation.

VdCRef=R1×IdRef−ω1×Lq×IqRef (2)
VqCRef=R1×IqRef−ω1×Ld×IdRef+ω1×Φ (3)
POWEREMF=VdCRef×IdRef
+IqRef×VqCRef (4)
ここで
R1 :モータ抵抗値
Ld :d軸モータ漏れインダクタンス
Lq :q軸モータ漏れインダクタンス
ω1 :インバータ周波数
Φ :磁束
速度演算部67は、式(2)、式(3)を演算し、加算器69aは式(4)を演算する。推定回転子位置が真の値と一致している場合、式(1)のPOWERと式(4)のPOWEREMFは一致し、次の関係が得られる。
VdCRef = R1 × IdRef−ω1 × Lq × IqRef (2)
VqCRef = R1 × IqRef−ω1 × Ld × IdRef + ω1 × Φ (3)
POWEREMF = VdCRef × IdRef
+ IqRef × VqCRef (4)
Here, R1: motor resistance value Ld: d-axis motor leakage inductance Lq: q-axis motor leakage inductance ω1: inverter frequency Φ: magnetic flux The speed calculation unit 67 calculates Expressions (2) and (3), and adds an adder 69a. Computes equation (4). When the estimated rotor position matches the true value, POWER in Equation (1) and POWEREMF in Equation (4) match, and the following relationship is obtained.

VdPI×Id+Iq×VqPI=VdCRef×IdRef
+IqRef×VqCRef (5)
従って、両辺の差は以下のようにゼロとなる。
VdPI × Id + Iq × VqPI = VdCRef × IdRef
+ IqRef × VqCRef (5)
Therefore, the difference between both sides becomes zero as follows.

VdPI×Id+Iq×VqPI−VdCRef×IdRef
−IqRef×VqCRef=0 (6)
減算器70は上式(6)を演算する。一方、推定回転子位置が真の値と一致してない場合、上式(5)は次式(7)のようになり、上式(6)はゼロではない値となる。この値をPOWER_D1とする。
VdPI × Id + Iq × VqPI−VdCRef × IdRef
−IqRef × VqCRef = 0 (6)
The subtractor 70 calculates the above equation (6). On the other hand, when the estimated rotor position does not match the true value, the above equation (5) becomes the following equation (7), and the above equation (6) becomes a non-zero value. This value is set to POWER_D1.

VdPI×Id+Iq×VqPI≠VdCRef×IdRef
+IqRef×VqCRef (7)
ABS71はPOWER_D1の絶対値POWER_D2を生成する。比較部72は、このPOWER_D2が所定設定値POWER_D_SETを超え場合、推定回転子位置が真の値と異なっている判断し、異常フラグPOWER_Dとして“H”を出力する。尚、乗算器68、加算器69a、69b、減算器70、ABS71、比較部72は、速度演算部67により推定された角速度ω1が異常な値となったことを判別する異常判別手段として機能する。
VdPI × Id + Iq × VqPI ≠ VdCRef × IdRef
+ IqRef × VqCRef (7)
The ABS 71 generates an absolute value POWER_D2 of POWER_D1. When this POWER_D2 exceeds the predetermined set value POWER_D_SET, the comparison unit 72 determines that the estimated rotor position is different from the true value, and outputs “H” as the abnormality flag POWER_D. The multiplier 68, the adders 69a and 69b, the subtractor 70, the ABS 71, and the comparison unit 72 function as an abnormality determination unit that determines that the angular velocity ω1 estimated by the speed calculation unit 67 is an abnormal value. .

上述のように、モータ出力の実際値とモータ出力指令を比較することで、推定回転子位置が真の値と異なっているか容易に判断することができる。   As described above, it is possible to easily determine whether the estimated rotor position is different from the true value by comparing the actual motor output value with the motor output command.

(第2の実施形態)
図3は、第2の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the second embodiment.

本実施形態は図1の第1の実施形態と比べ、回転子位置の異常判断方法が異なる。特許第3719910号には、同期電動機等の電気的突極性を持つ電動機の回転子位置推定方法の1つが開示されている。この文献では、モータにトルクを発生させるために供給する交流電力に、該交流の周波数より高い周波数の電圧ないしは電流を重畳させ、その結果得られる電流又は電圧のうち、印加した高周波と同じ周波数の成分の波形を抽出・解析し、回転子位置を推定する。   This embodiment is different from the first embodiment of FIG. 1 in the method for determining abnormality of the rotor position. Japanese Patent No. 3719910 discloses one method for estimating the rotor position of an electric motor having electrical saliency such as a synchronous motor. In this document, a voltage or current having a frequency higher than the frequency of the AC is superimposed on the AC power supplied to generate torque in the motor, and the current or voltage obtained as a result has the same frequency as the applied high frequency. Extract and analyze the component waveforms to estimate the rotor position.

図4は上記特許第3719910号で示された回転子位置推定手段に対応する速度演算部67の構成を示すブロック図である。図4において、評価指標Hdcがゼロになるように比例積分(PI)制御し、推定角速度ω1が生成される。評価指標Hdcがゼロにならない場合、ω1は真の値と異なっている。   FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the speed calculation unit 67 corresponding to the rotor position estimation means disclosed in the above-mentioned Japanese Patent No. 3719910. In FIG. 4, proportional integral (PI) control is performed so that the evaluation index Hdc becomes zero, and an estimated angular velocity ω1 is generated. When the evaluation index Hdc does not become zero, ω1 is different from the true value.

図3において、ABS71は評価指標Hdcの絶対値Hdc1を生成する。比較部72は、この絶対値Hdc1が所定値HYOd_D_SETを超えた場合、推定速度異常と判断し、異常フラグHY0Cd_Dとして“H”を出力する。尚、ABS71、比較部72は、速度演算部67により推定された角速度ω1が異常な値となったことを判別する異常判別手段として機能する。   In FIG. 3, the ABS 71 generates an absolute value Hdc1 of the evaluation index Hdc. When the absolute value Hdc1 exceeds the predetermined value HYOd_D_SET, the comparison unit 72 determines that the estimated speed is abnormal and outputs “H” as the abnormality flag HY0Cd_D. The ABS 71 and the comparison unit 72 function as an abnormality determination unit that determines that the angular velocity ω1 estimated by the velocity calculation unit 67 is an abnormal value.

本実施形態においても第1の実施形態と同様に推定回転子位置が真の値と異なっているか容易に判断することができる。   Also in this embodiment, it is possible to easily determine whether the estimated rotor position is different from the true value as in the first embodiment.

(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the third embodiment of the present invention.

図1の第1の実施形態とは、回転子位置の異常判断方法が異なる。本実施形態の動作について図5を参照して説明する。モータに誘起されるq軸誘起電圧Eqは電圧電流方程式に基づいて次式にて得られる。   The rotor position abnormality determination method is different from the first embodiment of FIG. The operation of this embodiment will be described with reference to FIG. The q-axis induced voltage Eq induced in the motor is obtained by the following equation based on the voltage-current equation.

Eq=VqPI−R×Iq−ω×Ld×Id (8)
一方、インバータ制御回路6が制御しようとしているq軸誘起電圧指令EqRefは次式にて得られる。
Eq = VqPI−R × Iq−ω × Ld × Id (8)
On the other hand, the q-axis induced voltage command EqRef to be controlled by the inverter control circuit 6 is obtained by the following equation.

EqRef=VqCRef
−R×IqRef−ω1×Ld×IdRef (9)
ここで、
Eq :q軸誘起電圧
EqRef :q軸誘起電圧指令
VqPI :q軸電圧
VqCRef :q軸電圧指令
R :モータ抵抗値
Iq :トルク電流
IqRef :トルク電流指令
Id :磁束電流
Id :磁束電流指令
Ld :d軸モータ漏れインダクタンス
ω1 :推定角速度
減算器70は上記q軸誘起電圧Eqを出力し、減算器80は上記q軸誘起電圧指令EqRefを出力する。
EqRef = VqCRef
−R × IqRef−ω1 × Ld × IdRef (9)
here,
Eq: q-axis induced voltage EqRef: q-axis induced voltage command VqPI: q-axis voltage VqCRef: q-axis voltage command R: motor resistance value Iq: torque current IqRef: torque current command Id: magnetic flux current Id: magnetic flux current command Ld: d Shaft motor leakage inductance ω1: Estimated angular velocity The subtractor 70 outputs the q-axis induced voltage Eq, and the subtractor 80 outputs the q-axis induced voltage command EqRef.

推定回転子位置θが真の値と一致している場合、式(8)、式(9)は一致し、次式に示す関係が得られる。   When the estimated rotor position θ matches the true value, the equations (8) and (9) match, and the relationship shown in the following equation is obtained.

VqPI−R×Iq+ω×Ld×Id =
VqCRef−R×IqRef+ω1×Ld×IdRef (10)
従って、両辺の差分はゼロとなる。
VqPI-R × Iq + ω × Ld × Id =
VqCRef−R × IqRef + ω1 × Ld × IdRef (10)
Therefore, the difference between both sides is zero.

VqPI−R×Iq+ω×Ld×Id
−VqCRef+R×IqRef−ω1×Ld×IdRef=0 (11)
一方、推定回転子位置θが真の値と一致してない場合、式(10)の両辺は次式のように一致せず、式(11)はゼロでない値となる。この値をEq1とする。
VqPI-R × Iq + ω × Ld × Id
−VqCRef + R × IqRef−ω1 × Ld × IdRef = 0 (11)
On the other hand, when the estimated rotor position θ does not coincide with the true value, both sides of the equation (10) do not coincide as in the following equation, and the equation (11) is a non-zero value. This value is defined as Eq1.

VqPI−R×Iq+ω×Ld×Id ≠ VqCRef−R×IqRef+ω1×Ld×IdRef (12)
減算器81は「Eq−EqRef」を演算し、Eq1を出力する。ABS71はEq1の絶対値Eq2を生成する。比較部72は、このEq2が所定設定値Eq_D_SETを超え場合、推定回転子位置が真の値と異なったと判断し、異常フラグEq_Dとして“H”を出力する。尚、乗算器68、加算器69、減算器70、80、81、ABS71、比較部72は、速度演算部67により推定された角速度ω1が異常な値となったことを判別する異常判別手段として機能する。
VqPI−R × Iq + ω × Ld × Id ≠ VqCRef−R × IqRef + ω1 × Ld × IdRef (12)
The subtractor 81 calculates “Eq−EqRef” and outputs Eq1. The ABS 71 generates an absolute value Eq2 of Eq1. When this Eq2 exceeds the predetermined set value Eq_D_SET, the comparison unit 72 determines that the estimated rotor position is different from the true value, and outputs “H” as the abnormality flag Eq_D. The multiplier 68, the adder 69, the subtracters 70, 80, 81, the ABS 71, and the comparison unit 72 serve as abnormality determination means for determining that the angular velocity ω1 estimated by the velocity calculation unit 67 has become an abnormal value. Function.

上述のように、モータに誘起される誘起電圧と誘起電圧指令を比較することで、推定回転子位置θが真の値と異なっているか容易に判断することができる。   As described above, it is possible to easily determine whether or not the estimated rotor position θ is different from the true value by comparing the induced voltage induced in the motor with the induced voltage command.

(第4の実施形態)
図6は、第4の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the fourth embodiment.

図1の第1の実施形態とは、電気車制御装置1台に複数台のインバータ装置を備えたことが異なる。図6は電気車制御装置1台に第1のインバータ制御回路6aと第2のインバータ制御回路6bの2台のインバータ制御回路を備えた例を示したものである。ここで、各モータが駆動する車輪の回転速度は同一とする。 This embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that one electric vehicle control device includes a plurality of inverter devices. FIG. 6 shows an example in which two inverter control circuits of a first inverter control circuit 6a and a second inverter control circuit 6b are provided in one electric vehicle control device. Here, the rotational speeds of the wheels driven by the motors are the same.

減算器70は、第1のインバータ制御回路6aの速度演算部で算出されるω1_1と第2のインバータ制御回路6bの速度演算部で演算されるω1_2の差分を演算し、FR_D1として出力する。ABS71はFR_D1の絶対値FR_D2を生成する。比較部72は、このFR_D2が所定設定値FR_D_SETを超え場合、推定回転子位置が真の値と異なったと判断し、異常フラグFR_Dとして“H”を出力する。尚、減算器70、ABS71、比較部72は、速度演算部により推定された角速度ω1が異常な値となったことを判別する異常判別手段として機能する。   The subtractor 70 calculates the difference between ω1_1 calculated by the speed calculation unit of the first inverter control circuit 6a and ω1_2 calculated by the speed calculation unit of the second inverter control circuit 6b, and outputs it as FR_D1. The ABS 71 generates an absolute value FR_D2 of FR_D1. When this FR_D2 exceeds the predetermined set value FR_D_SET, the comparison unit 72 determines that the estimated rotor position is different from the true value, and outputs “H” as the abnormality flag FR_D. The subtractor 70, the ABS 71, and the comparison unit 72 function as an abnormality determination unit that determines that the angular velocity ω1 estimated by the speed calculation unit is an abnormal value.

上述のように、第1のインバータ制御回路と第2のインバータ制御回路で、モータ回転速度を比較することで、推定回転子位置が真の値と異なっているか容易に判断することができる。   As described above, by comparing the motor rotation speed between the first inverter control circuit and the second inverter control circuit, it can be easily determined whether the estimated rotor position is different from the true value.

また、3台以上のインバータ制御回路を備えている場合も同様であり、それぞれのモータ回転速度を比較することで、異常かどうかを判断することができる。   The same applies to the case where three or more inverter control circuits are provided, and it is possible to determine whether or not there is an abnormality by comparing the motor rotation speeds.

(第5の実施形態)
図7は第5の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of the fifth embodiment.

図7において第1〜第4の実施形態で記載した、回転子位置の異常検出方法で算出した異常フラグをOR回路73で論理和FED_Dを算出し反転回路74に入力する。反転回路74はFED_Dを反転して/FED_Dとし、AND回路75に出力する。AND回路75ではPWM制御部から出力されたゲート信号と、/FED_D信号の論理積を演算し、最終的なゲート信号とする。推定回転子位置θの異常が検出されると、AND回路75の出力ゲート信号は全て“L”となり、車両は惰性走行する。その後、インバータ3は再起動され、正常な回転子位置が求められる。   The OR flag 73 is used to calculate the logical sum FED_D of the abnormality flag calculated by the rotor position abnormality detection method described in the first to fourth embodiments in FIG. The inversion circuit 74 inverts FED_D to / FED_D, and outputs it to the AND circuit 75. The AND circuit 75 calculates the logical product of the gate signal output from the PWM control unit and the / FED_D signal to obtain a final gate signal. When an abnormality in the estimated rotor position θ is detected, all the output gate signals of the AND circuit 75 are “L”, and the vehicle travels inertially. Thereafter, the inverter 3 is restarted, and a normal rotor position is obtained.

尚、モータ4の回転開始時は、推定回転子位置θの誤差が大きく、異常が検出されることがある。そのような場合は、モータ4とインバータ3の間に設けられる相間電圧センサの出力波形から回転速度概略値を得る。この回転速度概略値をモータ4の回転開始時の制御に適用することで、回転子位置θの異常検出を回避できる。   When the rotation of the motor 4 is started, an error in the estimated rotor position θ is large and an abnormality may be detected. In such a case, the approximate rotational speed value is obtained from the output waveform of the interphase voltage sensor provided between the motor 4 and the inverter 3. By applying this approximate rotational speed value to the control at the start of rotation of the motor 4, detection of an abnormality in the rotor position θ can be avoided.

上述のように少なくとも1つの実施形態によれば、回転子位置の異常検知にて、ゲート信号をオフすることで、過電流や温度上昇を抑制し、計画した車両の加減速度と実際の加減速度との差異を低減して車両推力の低下を抑制することが可能な電気車の駆動制御装置及び方法が提供される。   As described above, according to at least one embodiment, by detecting the abnormality of the rotor position, the gate signal is turned off to suppress overcurrent and temperature rise, and the planned vehicle acceleration / deceleration and the actual acceleration / deceleration An electric vehicle drive control apparatus and method capable of reducing the difference from the above and suppressing a decrease in vehicle thrust are provided.

以上の説明はこの発明の実施形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができるものである。例えば、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を構成できる。   The above description is an embodiment of the present invention, and does not limit the apparatus and method of the present invention, and various modifications can be easily implemented. For example, various inventions can be configured by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment.

1…パンタグラフ、2…平滑コンデンサ、3…インバータ、4…電動機、6…インバータ制御回路、61…電流指令作成部、62…電流制御部、63、65…座標制御部、64…PWM制御部、66…積分部、67…速度演算部、68…乗算器、69…加算器、70…減算器、71…絶対値演算器、72…比較器、73…論理和回路、74…反転回路、75…論理積回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pantograph, 2 ... Smoothing capacitor, 3 ... Inverter, 4 ... Electric motor, 6 ... Inverter control circuit, 61 ... Current command preparation part, 62 ... Current control part, 63, 65 ... Coordinate control part, 64 ... PWM control part, 66 ... Integral unit, 67 ... Speed calculating unit, 68 ... Multiplier, 69 ... Adder, 70 ... Subtractor, 71 ... Absolute value calculating unit, 72 ... Comparator, 73 ... OR circuit, 74 ... Inverting circuit, 75 ... AND circuit.

Claims (6)

直流を任意周波数の交流に変換し、電動機を駆動する電力変換器と、
前記電力変換器が変換した交流により駆動される電動機の回転速度を演算により推定する速度演算手段と、
外部より入力されるトルク指令及び前記速度演算手段により推定された回転速度を含む情報に基づいて、前記電力変換器を制御する制御手段と、
前記速度演算手段により推定された回転速度が異常な値となったことを判別し、前記制御手段に異常が検出されたことを示す信号を出力する異常判別手段と、
を具備する電気車制御装置。
A power converter that converts direct current into alternating current at an arbitrary frequency and drives an electric motor;
A speed calculation means for estimating a rotation speed of an electric motor driven by alternating current converted by the power converter;
Control means for controlling the power converter based on information including a torque command input from the outside and information including the rotational speed estimated by the speed calculation means;
An abnormality determining means for determining that the rotational speed estimated by the speed calculating means is an abnormal value, and outputting a signal indicating that an abnormality is detected in the control means;
An electric vehicle control device comprising:
前記異常判別手段は、電動機出力と制御上の電動機出力指令との差分に基づいて、前記推定された回転速度が異常な値となったことを判別する請求項1記載の電気車制御装置。   The electric vehicle control device according to claim 1, wherein the abnormality determination unit determines that the estimated rotation speed is an abnormal value based on a difference between an electric motor output and a control motor output command. 前記異常判別手段は、前記推定された回転速度の評価指標に基づいて、前記推定された回転速度が異常な値となったことを判別する請求項1記載の電気車制御装置。   The electric vehicle control device according to claim 1, wherein the abnormality determination unit determines that the estimated rotation speed is an abnormal value based on the estimated evaluation index of the rotation speed. 前記異常判別手段は、前記電動機に発生する誘起電圧と、制御上の誘起電圧指令との差分に基づいて、前記推定された回転速度が異常な値となったことを判別する請求項1記載の電気車制御装置。   The said abnormality determination means determines whether the said estimated rotational speed became an abnormal value based on the difference of the induced voltage which generate | occur | produces in the said electric motor, and the induced voltage command on control. Electric vehicle control device. 第2の電動機と、前記第2の電動機の回転速度を推定する第2の速度演算手段と、前記第2の電動機を駆動する第2の電力変換器と、前記第2の電力変換器を制御する第2の制御部を具備し、
前記異常判別手段は、前記第1の速度演算手段により推定された回転速度と、前記第2の速度演算手段により推定された回転速度の差速度に基づいて、前記第1及び第2の速度演算手段の一方により推定された回転速度が異常な値となったことを判別する請求項1記載の電気車制御装置。
Controlling the second electric motor, second speed calculating means for estimating the rotational speed of the second electric motor, a second power converter for driving the second motor, and the second power converter A second control unit,
The abnormality determining unit is configured to calculate the first and second speeds based on a difference speed between the rotation speed estimated by the first speed calculation unit and the rotation speed estimated by the second speed calculation unit. 2. The electric vehicle control device according to claim 1, wherein it is determined that the rotational speed estimated by one of the means is an abnormal value.
前記推定された回転速度が前記判別手段により異常な値となったことが判別された場合、前記制御手段は、前記電力変換器を停止させ及び前記電力変換器を再起動させる請求項1乃至5のうち1項記載の電気車制御装置。   The control means stops the power converter and restarts the power converter when it is determined by the determination means that the estimated rotation speed has become an abnormal value. The electric vehicle control device according to claim 1.
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