JP4190127B2

JP4190127B2 - Electric vehicle control device

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Publication number: JP4190127B2
Application number: JP2000060521A
Authority: JP
Inventors: 見琢磨逸; 田伸一戸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2020-03-06
Also published as: JP2001251702A; JP4194646B2; JP2008245521A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台の主電力変換器により可変電圧可変周波数制御された交流電力を電気車駆動用交流モータに供給すると共に、補助電力変換器により定電圧定周波数制御された交流電力を電気車補助機器に供給する電気車制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の電気車制御装置の構成を示す回路図である。この図において、架線１からの直流電力はパンタグラフ２により集電されるようになっている。パンタグラフ２には、高速度遮断器３ａ、充電抵抗５ａが並列接続された単位スイッチ４ａ、単位スイッチ４ｂ、フィルタリアクトル６ａを介して主電力変換器であるインバータ８Ａが接続されており、更に、単位スイッチ４ａ，４ｂの接続点からは、単位スイッチ４ｃ及びフィルタリアクトル６ｂを介して主電力変換器であるインバータ８Ｂが接続されている。パンタグラフ２には、また、高速度遮断器３ｂ、充電抵抗５ｂが並列接続された単位スイッチ４ｄ、フィルタリアクトル６ｃ、切換用単位スイッチ７ｂ、を介して補助電力変換器であるインバータ８Ｃが接続されている。なお、フィルタリアクトル６ｂの他端側とフィルタリアクトル６ｃ及び切換用単位スイッチ７ｂの接続点との間には切換用単位スイッチ７ａが設けられている。
【０００３】
インバータ８Ａの出力側には電気車駆動用の誘導モータＩＭ1，ＩＭ2が接続されており、インバータ８Ｂの出力側には切換用単位スイッチ７ｃを介して電気車駆動用の誘導モータＩＭ3，ＩＭ4が接続されている。また、インバータ８Ｃの出力側には、切換用単位スイッチ７ｅ及びトランス９を介して電気車補助機器等（空調機器、照明機器等）の負荷１０が接続されている。そして、インバータ８Ｂの出力端子とトランス９の１次側との間には切換用単位スイッチ７ｄが接続されている。
【０００４】
インバータ８Ａ，８Ｂ，８Ｃに対する制御は、それぞれインバータ制御装置５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃが行うようになっている。インバータ制御装置５１Ａは、ＶＶＶＦ制御部５２Ａ及びＰＷＭ制御部５３Ａを有している。ＶＶＶＦ制御部５２Ａは、トルク指令Ｔ1*、モータ電流Ｉ1、ロータ周波数ｆr1、及びフィルタコンデンサ電圧Ｖ1の入力に基づいてＶＶＶＦ制御（可変電圧可変周波数制御）を行い、ＰＷＭ制御部５３ＡはＶＶＶＦ制御部５２Ａからの入力に基づいてＰＷＭ制御を行い、ゲート信号Ｇ1をインバータ８Ａに出力するようになっている。
【０００５】
インバータ制御装置５１Ｂは、ＶＶＶＦ制御部５２Ｂ及びＰＷＭ制御部５３Ｂ1と、ＣＶＣＦ制御部５４Ｂ及びＰＷＭ制御部５３Ｂ2と、これら２つのＰＷＭ制御部５３Ｂ1，５３Ｂ2からの出力の切換を行う制御切換器５５とを有しており、この制御切換器５５からゲート信号Ｇ2がインバータ８Ｂに出力されるようになっている。そして、ＶＶＶＦ制御部５２Ｂは、トルク指令Ｔ2*、モータ電流Ｉ2、ロータ周波数ｆr2、及びフィルタコンデンサ電圧Ｖ2の入力に基づいてＶＶＶＦ制御を行い、一方、ＣＶＣＦ制御部５４Ｂは、フィルタコンデンサ電圧Ｖ2、出力電圧ＶO、及び出力電圧指令ＶO*の入力に基づいてＣＶＣＦ制御（定電圧定周波数制御）を行うようになっている。また、制御切換器５５は、外部からのＶＶＶＦ指令又はＣＶＣＦ指令に基づいて２つのＰＷＭ制御部５３Ｂ1，５３Ｂ2の出力の切換を行うようになっている。
【０００６】
インバータ制御装置５１Ｃは、ＣＶＣＦ制御部５４Ｃ及びＰＷＭ制御部５３Ｃを有している。ＣＶＣＦ制御部５４Ｃは、フィルタコンデンサ電圧Ｖ3、出力電圧ＶO、及び出力電圧指令ＶO*の入力に基づいてＣＶＣＦ制御を行い、ＰＷＭ制御部５３ＣはＣＶＣＦ制御部５４Ｃからの入力に基づいてＰＷＭ制御を行い、ゲート信号Ｇ3をインバータ８Ｃに出力するようになっている。
【０００７】
なお、上記のようにＶＶＶＦ制御されるインバータ８Ａ，８Ｂ、及びＣＶＣＦ制御されるインバータ８Ｃには、ＧＴＯサイリスタやＩＧＢＴ等の自己消弧型半導体素子が用いられており、これらにより３相ブリッジ回路が構成され、任意のタイミングで導通・非導通状態が制御されて直流電力から交流電力への変換が行われている。
【０００８】
次に、図６の動作につき説明する。通常の運転状態では、高速度遮断器３ａ，３ｂ、単位スイッチ４ａ〜４ｄ、切換用単位スイッチ７ｂ，７ｃ，７ｅはオンとなっており、切換用単位スイッチ７ａ，７ｄがオフとなっている。したがって、インバータ８Ａは誘導モータＩＭ1，ＩＭ2に対し、また、インバータ８Ｂは誘導モータＩＭ3，ＩＭ4に対してそれぞれ可変電圧可変周波数制御された交流電力を供給し、更にインバータ８Ｃは負荷１０に対して定電圧定周波数制御された交流電力を供給している。そして、インバータ制御装置５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは、それぞれインバータ８Ａ，８Ｂ，８Ｃに対してゲート信号Ｇ1〜Ｇ3を出力している。このとき、インバータ制御装置５１Ｂ内では制御切換器５５にＶＶＶＦ指令が入力されており、ＰＷＭ制御部５３Ｂ1からの出力信号がゲート信号Ｇ2としてインバータ８Ｂに出力されている。
【０００９】
上記のように通常運転が行われている間に、インバータ８Ｃに異常（例えば、スイッチング素子の焼損等）が発生し、この異常が検出されたとすると、インバータ制御装置５１Ｃからのゲート信号Ｇ3の出力が停止されると共に、切換用単位スイッチ７ｂ，７ｅがオフとなりインバータ８Ｃの運転が停止される。
【００１０】
インバータ８Ｃの運転停止により空調機器及び照明機器等の負荷１０に対する電力供給が遮断された状態となるが、このような状態では乗客へのサービスを行うことができなくなり営業上運転を継続できなくなる。そこで、単位スイッチ４ｃがオフ、切換用単位スイッチ７ａがオンになって、インバータ８Ｂの入力経路がそれまでのインバータ８Ｃの入力経路に切り換わる。また、切換用単位スイッチ７Ｃがオフ、切換用単位スイッチ７ｄがオンとなり、それまで誘導モータＩＭ3，ＩＭ4に供給されていたインバータ８Ｂからの電力が負荷１０に切り換えられるようになる。
【００１１】
このとき、それまで制御切換器５５に入力されていたＶＶＶＦ指令はＣＶＣＦ指令に切り換わり、ＶＶＶＦ制御部５２Ｂ及びＰＷＭ制御部５３Ｂ1が運転を停止すると共に、ＣＶＣＦ制御部５４Ｂ及びＰＷＭ制御部５３Ｂ2が運転を開始する。そして、ＰＷＭ制御部５３Ｂ2からの出力信号がゲート信号Ｇ2としてインバータ８Ｂに出力される。
【００１２】
ここで、インバータ制御装置５１ＢがＶＶＶＦ制御系としてのＶＶＶＦ制御部５２Ｂ及びＰＷＭ制御部５３Ｂ1の他に、ＣＶＣＦ制御系としてのＣＶＣＦ制御部５４Ｂ及びＰＷＭ制御部５３Ｂ2を有しているのは次の理由によるものである。すなわち、電圧及び周波数を固定すればＶＶＶＦ制御部５２ＢによってもＣＶＣＦ制御を行うことは一応可能ではあるが、電気車における負荷１０には蛍光灯やトルクリップルを有するコンプレッサ等の種々の機器が含まれており、これらの機器のオンオフや外乱に対しては必ずしも安定且つ迅速な制御を期待することができない。そこで、負荷１０のバックアップ用としてＣＶＣＦ制御系を別個に設け、専用の電圧制御を行うようにすることで、電気車の負荷１０に対して安定且つ迅速な制御を確保するようにしたものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、インバータ８Ｃの故障によって電力供給が遮断されていた負荷１０は、今度はインバータ８Ｂから定電圧定周波数制御された交流電力の供給を受けるようになり、再び稼働を開始することができる。
【００１４】
しかし、従来装置の構成は、ＶＶＶＦ制御専用のインバータ制御装置５１Ａ、ＶＶＶＦ及びＣＶＣＦの双方の制御が可能なインバータ制御装置５１Ｂ、及びＣＶＣＦ制御専用のインバータ制御装置５１Ｃの合計３種類のインバータ制御装置を使用した構成となっている。そのため、故障時の予備品を考慮する場合も３種類のものが必要となるなど、製造上もメインテナンス上も不利なものとなっていた。
【００１５】
また、インバータ制御装置５１Ｂについては、ＶＶＶＦ制御系及びＣＶＣＦ制御系の双方の機器と、これらの機器間の切換を行う制御切換器５５を搭載しなければならないために必然的に大型化してしまい、スペース上も不利なものとなっていた。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、製造上及びメインテナンス上、更にはスペース上も有利な電気車制御装置を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明は、架線からの直流電力を交流電力に変換して、これを電気車駆動用の交流モータに出力する複数台の主電力変換器と、前記主電力変換器から出力される交流電力を可変電圧可変周波数制御する複数台の主電力変換器制御装置と、架線からの直流電力を交流電力に変換して、これを電気車補助機器に出力する補助電力変換器と、前記補助電力変換器から出力される交流電力を定電圧定周波数制御する補助電力変換器制御装置と、を備え、前記補助電力変換器が故障した場合に、この補助電力変換器に代わって前記複数台の主電力変換器のうち予め設定されたいずれかの主電力変換器が、定電圧定周波数制御された交流電力を前記電気車補助機器に出力する、電気車制御装置において、前記主電力変換器制御装置及び補助電力変換器制御装置は、互いに構成が同一のものであって、いずれも記憶手段及び制御処理部を内部に有する電力変換器制御部を有すると共に、この電力変換器制御部に対して、可変電圧可変周波数制御又は定電圧定周波数制御のうちのいずれの制御をいずれの変換器に行わせるかについての制御指令を出力する制御指令出力部を有しており、更に、前記記憶手段には可変電圧可変周波数制御手段及び定電圧定周波数制御手段が保持されており、前記電力変換器制御部は、前記制御指令出力部からの制御指令に基づき、前記記憶手段に保持されている可変電圧可変周波数制御手段又は定電圧定周波数制御手段のいずれかを前記制御処理部にインストール可能なものであり、通常運転中の主電力変換器制御装置では、その電力変換器制御部が制御処理部にインストールされている可変電圧可変周波数制御手段により可変電圧可変周波数制御を行うと共に、通常運転中の補助電力変換器制御装置では、その電力変換器制御部が制御処理部にインストールされている定電圧定周波数制御手段により定電圧定周波数制御を行い、しかも、前記補助電力変換器が故障した場合には、前記複数台のうち予め設定されたいずれかの主電力変換器制御装置の前記制御指令出力部が、それまで出力していた可変電圧可変周波数制御指令に代えて定電圧定周波数制御指令を出力し、これに基づきその主電力変換器制御装置の電力変換器制御部は前記記憶手段に保持されている定電圧定周波数制御手段を制御処理部にインストールし、このインストールした定電圧定周波数制御手段により定電圧定周波数制御を行う、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記主電力変換器及び前記主電力変換器制御装置により主電力変換ユニットを形成すると共に、前記補助電力変換器及び前記補助電力変換器制御装置により補助電力変換ユニットを形成し、しかも、この主電力変換ユニットと前記補助電力変換ユニットとは互いに同一の構成を有するものである、ことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。但し、図６と同様の構成要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。図１は、第１の実施形態の構成図である。この図において、インバータ８Ａ〜８Ｃは、互いに同一構成を有するインバータ制御装置１１Ａ〜１１Ｃにより制御されるようになっている。インバータ８Ａの制御を行うインバータ制御装置１１Ａは、制御指令出力部１２Ａ、インバータ制御部１３Ａ、及びＰＷＭ制御部１４Ａを有している。そして、制御指令出力部１２Ａは、「インバータ１」の指令信号を入力するとＶＶＶＦ制御指令をインバータ制御部１３Ａに出力し、これによりインバータ制御部１３Ａは、トルク指令Ｔ1*、モータ電流Ｉ1、ロータ周波数ｆr1、フィルタコンデンサ電圧Ｖ1の入力に基づいてＶＶＶＦ制御を行うようになっている。
【００２１】
インバータ８Ｂの制御を行うインバータ制御部１３Ｂは、制御指令出力部１２Ｂ、インバータ制御部１３Ｂ、及びＰＷＭ制御部１４Ｂを有している。そして、制御指令出力部１２Ｂは、「インバータ２」の指令信号を入力し且つ「ＶＶＶＦ」又は「ＣＶＣＦ」のいずれかの指令信号を入力すると、ＶＶＶＦ制御指令又はＣＶＣＦ制御指令をインバータ制御部１３Ａに出力するようになっている。制御指令出力部１２Ｂは、通常運転中、「ＶＶＶＦ」の指令信号の入力に基づきＶＶＶＦ制御指令を出力しており、したがって、インバータ制御部１３Ｂは、通常運転中、トルク指令Ｔ2*、モータ電流Ｉ2、ロータ周波数ｆr2、及びフィルタコンデンサ電圧Ｖ2の入力に基づいてＶＶＶＦ制御を行っている。
【００２２】
インバータ８Ｃの制御を行うインバータ制御装置１１Ｃは、制御指令出力部１２Ｃ、インバータ制御部１３Ｃ、及びＰＷＭ制御部１４Ｃを有している。そして、制御指令出力部１２Ｃは、「インバータ３」の指令信号を入力するとＣＶＣＦ制御指令をインバータ制御部１３Ｃに出力し、これによりインバータ制御部１３Ｃは、フィルタコンデンサ電圧Ｖ3、出力電圧ＶO、出力電圧指令ＶO*の入力に基づいてＣＶＣＦ制御を行うようになっている。
【００２３】
図２は、図１におけるインバータ制御部１３Ｂが内部に有する可変電圧可変周波数制御手段１５及び定電圧定周波数制御手段１８の構成を示すブロック図である。なお、図２はインバータ制御装置１１Ｂを代表例として図示したものであり、インバータ制御装置１１Ａ，１１Ｃも同様の構成を有している。
【００２４】
インバータ制御部１３Ｂは、内部に記憶手段を有しており、この記憶手段に可変電圧可変周波数制御手段１５及び定電圧定周波数制御手段１８を保持している。そして、必要に応じて可変電圧可変周波数制御手段１５又は定電圧定周波数制御手段１８のいずれかを制御処理部にインストールできるようになっている。
【００２５】
図２に図示するように、可変電圧可変周波数制御手段１５は電流制御回路１６及びＶＶＶＦ制御回路１７を有している。電流制御回路１６は、トルク指令Ｔ2*及びモータ電流Ｉ2の入力に基づいて電流制御信号を出力し、ＶＶＶＦ制御回路１７は、この電流制御信号とロータ周波数ｆr2及びフィルタコンデンサ電圧Ｖ2との入力に基づいてＶＶＶＦ制御信号を出力するようになっている。
【００２６】
また、定電圧定周波数制御手段１８は電圧制御回路１９及びＣＶＣＦ制御回路２０を有している。電圧制御回路１９は、出力電圧指令ＶO*及び出力電圧ＶOの入力に基づいて電圧制御信号を出力し、ＣＶＣＦ制御回路２０は、この電圧制御信号とフィルタコンデンサ電圧Ｖ3との入力に基づいてＣＶＣＦ制御信号を出力するようになっている。
【００２７】
次に、上記のように構成される第１の実施形態の動作につき説明する。図６の従来装置において説明したように、通常の運転状態では、高速度遮断器３ａ，３ｂ、単位スイッチ４ａ〜４ｄ、切換用単位スイッチ７ｂ，７ｃ，７ｅはオンとなっており、切換用単位スイッチ７ａ，７ｄがオフとなっている。したがって、インバータ８Ａは誘導モータＩＭ1，ＩＭ2に対し、また、インバータ８Ｂは誘導モータＩＭ3，ＩＭ4に対してそれぞれ可変電圧可変周波数制御された交流電力を供給し、更にインバータ８Ｃは負荷１０に対して定電圧定周波数制御された交流電力を供給している。そして、インバータ制御装置１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、それぞれインバータ８Ａ，８Ｂ，８Ｃに対してゲート信号Ｇ1〜Ｇ3を出力している。このとき、インバータ制御装置１１Ｂ内では制御指令出力部１２Ｂに「インバータ２」及び「ＶＶＶＦ」の指令信号が入力されており、ＶＶＶＦ制御指令をインバータ制御部１３Ｂに出力している。したがって、インバータ制御部１３Ｂでは、図２に示した可変電圧可変周波数制御手段１５がトルク指令Ｔ2*、モータ電流Ｉ2、ロータ周波数ｆr2、及びフィルタコンデンサ電圧Ｖ2を入力し、ＶＶＶＦ制御をおこなっており、このＶＶＶＦ制御に基づくゲート信号Ｇ2をインバータ８Ｂに出力している。
【００２８】
上記のように通常運転が行われている間に、インバータ８Ｃに異常（例えば、スイッチング素子の焼損等）が発生し、この異常が検出されたとすると、インバータ制御装置１１Ｃからのゲート信号Ｇ3の出力が停止されると共に、切換用単位スイッチ７ｂ，７ｅがオフとなりインバータ８Ｃの運転が停止される。
【００２９】
次いで、単位スイッチ４ｃがオフ、切換用単位スイッチ７ａがオンになって、インバータ８Ｂの入力経路がそれまでのインバータ８Ｃの入力経路に切り換わる。また、切換用単位スイッチ７Ｃがオフ、切換用単位スイッチ７ｄがオンとなり、それまで誘導モータＩＭ3，ＩＭ4に供給されていたインバータ８Ｂからの電力が負荷１０に切り換えられるようになる。このとき、それまで制御指令出力部１２Ｂに入力されていた「ＶＶＶＦ」の指令信号はＣＶＣＦ指令に切り換わる。これにより、制御指令出力部１２Ｂでは、それまでの可変電圧可変周波数制御手段１５の動作が終了され、今度は定電圧定周波数制御手段１８がインストールされる。そして、定電圧定周波数制御手段１８の電圧制御回路１９は出力電圧指令ＶO*及び出力電圧ＶOの入力に基づいて電圧制御信号を出力し、ＣＶＣＦ制御回路２０は、この電圧制御信号及びフィルタコンデンサ電圧Ｖ3の入力に基づいてＣＶＣＦ制御信号をＰＷＭ制御部１４Ｂに出力する。ＰＷＭ制御部１４Ｂは、このＣＶＣＦ制御信号に基づきＰＷＭ制御を行い、ゲート信号Ｇ2をインバータ８Ｂに出力する。これにより、インバータ８Ｃの故障によって電力供給が遮断されていた負荷１０は、今度はインバータ８Ｂから定電圧定周波数制御された交流電力の供給を受けるようになり、再び稼働を開始することができる。なお、ＣＶＣＦ制御の場合は、制御対象が種々の補助機器であり、制御の高速応答性が要求されるために、制御サンプリング時間をＶＶＶＦ制御の場合の２分の１以下に可変できるようになっている。
【００３０】
上記した図１の構成におけるインバータ制御装置１１Ａ〜１１Ｃは、いずれも同一構成のものである。すなわち、図６の従来装置では３種類のインバータ制御装置を使用した構成となっていたが、この図１では１種類のみのインバータ制御装置を使用した構成となっている。したがって、製造時にもメインテナンス時にも１種類のインバータ制御装置のみを対象とすればよくなるので、製造上もメインテナンス上も非常に有利なものとなる。また、従来装置では、インバータ制御装置５１Ａ，５１Ｂに比べてインバータ制御装置５１Ｂのみが突出して大きなものであったため、スペース的な条件が限定されてしまい設計自由度が小さくならざるを得なかったが、この図１の構成ではインバータ制御装置１１Ａ〜１１Ｃが全て同じ大きさとなるために設計の自由度が大幅に大きなものとなっている。
【００３１】
図３は、本発明の第２の実施形態の構成図である。但し、図面の簡略化のため、図１における高速度遮断器３ａ，３ｂ、単位スイッチ４ａ〜４ｄ、充電抵抗５ａ，５ｂ、フィルタリアクトル６ａ〜６ｃ等の図示は省略してある。図３において、インバータユニット２１Ａはインバータ８Ａ及びインバータ制御装置１１Ａにより構成されている。同様に、インバータユニット２１Ｂはインバータ８Ｂ及びインバータ制御装置１１Ｂにより構成され、インバータユニット２１Ｃはインバータ８Ｃ及びインバータ制御装置１１Ｃにより構成されている。そして、インバータ８Ｂの入力側及び出力側にはそれぞれ切換スイッチ２２ａ，２２ｃが設けられており、インバータ８Ｃの入力側及び出力側にはそれぞれ切換スイッチ２２ｂ，２２ｄが設けられている。
【００３２】
このように、インバータとインバータ制御装置とを組み合わせ、インバータユニットとして一体化することにより、システムとしての冗長性部位を明確にすることができ、また、客先が管理する機器の種類を、これまでのインバータ及びインバータ制御装置の２種類から１種類とすることができる。さらに、インバータすなわち主回路部とインバータ制御装置とを一体化することにより、万一故障が発生した場合でも、故障部位を容易に推定することができ、したがって、故障部位の準備と復旧時間を短縮することができるようになる。
【００３３】
図４は、図３におけるインバータ制御装置１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ内における制御指令出力部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの入力信号と出力信号の対応関係についての説明図である。制御指令出力部１２Ａの「ＳＵ１」及び「ＶＶＶＦモード」の入力端子には論理信号が入力されるようになっており、制御指令出力部１２Ａは、これら両端子に論理信号が入力され且つ「ＣＶＣＦモード」の入力端子に論理信号が入力されていないことを条件にインバータ制御部１３ＡにＶＶＶＦ指令を出力するようになっている。
【００３４】
また、制御指令出力部１２Ｂは、ＶＶＶＦモードにおいては、「ＳＵ１」及び「ＶＶＶＦモード」の入力端子に論理信号が入力されるようになっており、制御指令出力部１２Ｂは、これら両端子に論理信号が入力され且つ「ＣＶＣＦモード」の入力端子に論理信号が入力されていないことを条件にインバータ制御部１３ＢにＶＶＶＦ指令を出力するようになっている。そして、ＣＶＣＦモードにおいては、「ＳＵ２」及び「ＣＶＣＦ」の入力端子に論理信号が入力されるようになっており、制御指令出力部１２Ｂは、これら両端子に論理信号が入力され且つ「ＶＶＶＦモード」の入力端子に論理信号が入力されていないことを条件にインバータ制御部１３ＢにＣＶＣＦ指令を出力するようになっている。
【００３５】
更に、制御指令出力部１２Ｃの「ＳＵ２」及び「ＣＶＣＦモード」の入力端子には論理信号が入力されるようになっており、制御指令出力部１２Ｃは、これら両端子に論理信号が入力され且つ「ＶＶＶＦモード」の入力端子に論理信号が入力されていないことを条件にインバータ制御部１３ＣにＣＶＣＦ指令を出力するようになっている。
【００３６】
切換指令部２３は、通常時には制御指令出力部１２Ｂの「ＶＶＶＦモード」入力端子に対して論理信号を出力し、切換時すなわち異常時には「ＣＶＣＦモード」入力端子に対して論理信号を出力するものである。切換指令部２３は、また、通常時には制御指令出力部１２Ｃの「ＣＶＣＦモード」入力端子に対して論理信号を出力し、切換時にはこの論理信号の出力を停止するものである。この切換指令部２３は、図３におけるインバータユニット２１Ｂ又は２１Ｃのいずれかに設けられるものである。そして、図３における切換スイッチ２２ａ〜２２ｄは、この切換指令部２３の出力状態に応じて動作するようになっている。
【００３７】
図５は、上述したインバータユニット２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの各入力条件と各起動条件との関係を整理して示した図表である。
【００３８】
次に、図３及び図４に示した本発明の第２の実施形態の動作につき説明する。通常の運転状態では、図３における切換スイッチ２２ａ〜２２ｄの接点位置は図示の状態となっており、インバータ８Ｂからの交流電力は誘導モータＩＭ3，ＩＭ4に供給され、また、インバータ８Ｃからの交流電力はトランス９を介して負荷１０に供給されている。このとき、図４における制御指令出力部１２Ｂには、その「ＳＵ１」入力端子に論理信号が入力されている。また、切換指令部２３の切換接点位置は通常時の「Ｖ」位置であり、切換指令部２３からは制御指令出力部１２Ｂの「ＶＶＶＦモード」入力端子に論理信号が出力されると共に、制御指令出力部１２Ｃの「ＣＶＣＦモード」入力端子に論理信号が出力されている。したがって、制御指令出力部１２Ｂは、インバータ制御部１３Ｂに対してＶＶＶＦ指令を出力し、制御指令出力部１２Ｃはインバータ制御部１３Ｃに対してＣＶＣＦ指令を出力している状態となっている。
【００３９】
このように通常運転が行われている間に、インバータ８Ｃに異常が発生し、この異常が検出されたとすると、切換指令部２３の切換接点位置は通常時の「Ｖ」位置から切換時の「Ｓ」位置に切り換わり、切換指令部２３からは制御指令出力部１２Ｂの「ＣＶＣＦモード」入力端子に論理信号が出力されると共に、それまで制御指令出力部１２Ｃの「ＣＶＣＦモード」入力端子に出力されていた論理信号の出力が停止される。したがって、制御指令出力部１２Ｂは、インバータ制御部１３Ｂに対してＣＶＣＦ指令を出力し、制御指令出力部１２Ｃはインバータ制御部１３Ｃに対して何らの指令を出力しない状態となる。
【００４０】
また、このとき図３における切換スイッチ２２ａの接点はａ側からｂ側に切り換わると共に、切換スイッチ２２ｂの接点はｂ側からａ側に切り換わる。すなわち、インバータ８Ｂにはインバータ８Ｃと同様の経路で直流電力が入力される。そして、切換スイッチ２２ｃの接点もａ側からｂ側に切り換わると共に、切換スイッチ２２ｄの接点もｂ側からａ側に切り換わる。したがって、インバータ８Ｂからの交流電力はトランス９を介して負荷１０に供給されることになる。
【００４１】
なお、図５の図表に示したように、各ユニットの起動条件は、ユニット認識コード用入力端子及び制御モード用入力端子の双方に論理信号が入力されたという条件の他に、他方の制御モードの入力端子に論理信号が入力されていないという条件を加重して、ＶＶＶＦモード及びＣＶＣＦモード間のインタロックを取るようにしている。したがって、制御指令出力部１２Ａ〜１２Ｃの入力側の信号線に断線等の事故が発生したとしても誤った起動動作が行われるのを防止することができ、安全性を向上させることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、主電力変換器制御装置及び補助電力変換器制御装置が、いずれも可変電圧可変周波数制御手段及び定電圧定周波数制御手段の双方を有する構成となっているので、製造上及びメインテナンス上、更にはスペース上も有利な電気車制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成図。
【図２】図１におけるインバータ制御部１３Ｂが内部に有する可変電圧可変周波数制御手段１５及び定電圧定周波数制御手段１８の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第２の実施形態の構成図。
【図４】図３におけるインバータ制御装置１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ内における制御指令出力部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの入力信号と出力信号の対応関係についての説明図。
【図５】図３におけるインバータユニット２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの各入力条件と各起動条件との関係を整理して示した図表。
【図６】従来の電気車制御装置の構成を示す回路図。
【符号の説明】
１架線
２パンタグラフ
３ａ，３ｂ高速度遮断器
４ａ〜４ｄ単位スイッチ
５ａ，５ｂ充電抵抗
６ａ〜６ｃフィルタリアクトル
７ａ〜７ｅ切換用単位スイッチ
８Ａ，８Ｂインバータ（主電力変換器）
８Ｃインバータ（補助電力変換器）
９トランス
１０負荷
１１Ａ，１１Ｂインバータ制御装置（主電力変換器制御装置）
１１Ｃインバータ制御装置（補助電力変換器制御装置）
１２Ａ〜１２Ｃ制御指令出力部
１３Ａ〜１３Ｃインバータ制御部
１４Ａ〜１４ＣＰＷＭ制御部
１５可変電圧可変周波数制御手段
１６電流制御回路
１７ＶＶＶＦ制御回路
１８定電圧定周波数制御手段
１９電圧制御回路
２０ＣＶＣＦ制御回路
２１Ａ，２１Ｂインバータユニット（主電力変換ユニット）
２１Ｃ（補助電力変換ユニット）
２２ａ〜２２ｄ切換スイッチ
２３切換指令部
ＩＭ1〜ＩＭ4 誘導モータ（電気車駆動用の交流モータ）
Ｔ1*，Ｔ2* トルク指令
Ｉ1，Ｉ2 モータ電流
ｆr1，ｆr2 ロータ周波数
Ｖ1〜Ｖ3 フィルタコンデンサ電圧
ＶO 出力電圧
ＶO* 出力電圧指令[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention supplies AC power, which is variable voltage and variable frequency controlled by a plurality of main power converters, to an AC motor for driving an electric vehicle, and AC power that is constant voltage and constant frequency controlled by an auxiliary power converter. The present invention relates to an electric vehicle control device supplied to auxiliary equipment.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional electric vehicle control device. In this figure, DC power from the overhead line 1 is collected by a pantograph 2. The pantograph 2 is connected to an inverter 8A as a main power converter through a high speed circuit breaker 3a, a unit switch 4a to which a charging resistor 5a is connected in parallel, a unit switch 4b, and a filter reactor 6a. From the connection point of the switches 4a and 4b, an inverter 8B as a main power converter is connected via a unit switch 4c and a filter reactor 6b. The pantograph 2 is also connected to an inverter 8C, which is an auxiliary power converter, via a high speed circuit breaker 3b, a unit switch 4d to which a charging resistor 5b is connected in parallel, a filter reactor 6c, and a switching unit switch 7b. Yes. A switching unit switch 7a is provided between the other end of the filter reactor 6b and a connection point between the filter reactor 6c and the switching unit switch 7b.
[0003]
Induction motors IM1 and IM2 for driving an electric vehicle are connected to the output side of the inverter 8A, and induction motors IM3 and IM4 for driving an electric vehicle are connected to the output side of the inverter 8B via a switching unit switch 7c. Has been. Further, a load 10 of an electric vehicle auxiliary device or the like (air conditioning device, lighting device, or the like) is connected to the output side of the inverter 8C through a switching unit switch 7e and a transformer 9. A switching unit switch 7d is connected between the output terminal of the inverter 8B and the primary side of the transformer 9.
[0004]
Controls for the inverters 8A, 8B, and 8C are performed by the inverter control devices 51A, 51B, and 51C, respectively. The inverter control device 51A includes a VVVF control unit 52A and a PWM control unit 53A. The VVVF control unit 52A performs VVVF control (variable voltage variable frequency control) based on the input of the torque command T1 *, the motor current I1, the rotor frequency fr1, and the filter capacitor voltage V1, and the PWM control unit 53A includes the VVVF control unit 52A. PWM control is performed on the basis of the input from and the gate signal G1 is output to the inverter 8A.
[0005]
The inverter control device 51B includes a VVVF control unit 52B and a PWM control unit 53B1, a CVCF control unit 54B and a PWM control unit 53B2, and a control switch 55 for switching outputs from the two PWM control units 53B1 and 53B2. The gate signal G2 is output from the control switch 55 to the inverter 8B. The VVVF control unit 52B performs VVVF control based on the input of the torque command T2 *, the motor current I2, the rotor frequency fr2, and the filter capacitor voltage V2, while the CVCF control unit 54B outputs the filter capacitor voltage V2 and the output. CVCF control (constant voltage constant frequency control) is performed based on the input of the voltage VO and the output voltage command VO *. The control switching unit 55 switches the outputs of the two PWM control units 53B1 and 53B2 based on an external VVVF command or CVCF command.
[0006]
The inverter control device 51C includes a CVCF control unit 54C and a PWM control unit 53C. The CVCF control unit 54C performs CVCF control based on the input of the filter capacitor voltage V3, the output voltage VO, and the output voltage command VO *, and the PWM control unit 53C performs PWM control based on the input from the CVCF control unit 54C. The gate signal G3 is output to the inverter 8C.
[0007]
In addition, as described above, the inverters 8A and 8B controlled by VVVF and the inverter 8C controlled by CVCF use self-extinguishing semiconductor elements such as GTO thyristors and IGBTs. It is configured, and the conduction / non-conduction state is controlled at an arbitrary timing, and conversion from DC power to AC power is performed.
[0008]
Next, the operation of FIG. 6 will be described. In a normal operation state, the high-speed circuit breakers 3a and 3b, the unit switches 4a to 4d, the switching unit switches 7b, 7c, and 7e are turned on, and the switching unit switches 7a and 7d are turned off. Therefore, the inverter 8A supplies AC power with variable voltage and variable frequency control to the induction motors IM1 and IM2, and the inverter 8B supplies to the induction motors IM3 and IM4, respectively. AC power with constant voltage control is supplied. The inverter control devices 51A, 51B, and 51C output gate signals G1 to G3 to the inverters 8A, 8B, and 8C, respectively. At this time, in the inverter control device 51B, the VVVF command is input to the control switch 55, and the output signal from the PWM control unit 53B1 is output to the inverter 8B as the gate signal G2.
[0009]
If an abnormality (for example, burning of the switching element) occurs in the inverter 8C during normal operation as described above, and this abnormality is detected, the output of the gate signal G3 from the inverter control device 51C Is switched off, and the switching unit switches 7b and 7e are turned off to stop the operation of the inverter 8C.
[0010]
Although the power supply to the load 10 such as the air conditioner and the lighting device is cut off due to the stop of the operation of the inverter 8C, the service to the passenger cannot be performed in such a state, and the business operation cannot be continued. Therefore, the unit switch 4c is turned off and the switching unit switch 7a is turned on, so that the input path of the inverter 8B is switched to the input path of the inverter 8C. Further, the switching unit switch 7C is turned off and the switching unit switch 7d is turned on, so that the electric power from the inverter 8B that has been supplied to the induction motors IM3 and IM4 is switched to the load 10.
[0011]
At this time, the VVVF command that has been input to the control switching device 55 is switched to the CVCF command, and the VVVF control unit 52B and the PWM control unit 53B1 stop operation, and the CVCF control unit 54B and the PWM control unit 53B2 operate. To start. Then, the output signal from the PWM control unit 53B2 is output to the inverter 8B as the gate signal G2.
[0012]
Here, the inverter control device 51B has the CVCF control unit 54B and the PWM control unit 53B2 as the CVCF control system in addition to the VVVF control unit 52B and the PWM control unit 53B1 as the VVVF control system for the following reason. Is due to. That is, if the voltage and frequency are fixed, it is possible to perform CVCF control by the VVVF control unit 52B. However, the load 10 in the electric vehicle includes various devices such as a fluorescent lamp and a compressor having torque ripple. Therefore, it is not always possible to expect stable and quick control with respect to on / off and disturbance of these devices. Therefore, a separate CVCF control system is provided for backup of the load 10 and dedicated voltage control is performed to ensure stable and quick control over the load 10 of the electric vehicle. .
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the load 10 whose power supply has been interrupted due to the failure of the inverter 8C is now supplied with AC power controlled by the constant voltage and constant frequency from the inverter 8B, and may start operating again. it can.
[0014]
However, the configuration of the conventional device includes three types of inverter control devices: an inverter control device 51A dedicated to VVVF control, an inverter control device 51B capable of controlling both VVVF and CVCF, and an inverter control device 51C dedicated to CVCF control. It is the configuration used. For this reason, when considering a spare part at the time of failure, three types of parts are required, which is disadvantageous in terms of manufacturing and maintenance.
[0015]
Further, the inverter control device 51B inevitably increases in size because it has to be equipped with both VVVF control system and CVCF control system devices and a control switch 55 for switching between these devices. The space was also a disadvantage.
[0016]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electric vehicle control device that is advantageous in manufacturing, maintenance, and space.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that a plurality of main power converters that convert DC power from an overhead wire into AC power and output the AC power to an AC motor for driving an electric vehicle. A plurality of main power converter control devices for variable voltage variable frequency control of the AC power output from the main power converter, and the DC power from the overhead line is converted into AC power, which is converted into an electric vehicle auxiliary device. And an auxiliary power converter controller for controlling the AC power output from the auxiliary power converter at a constant voltage and constant frequency, and when the auxiliary power converter fails, In place of the auxiliary power converter, any one of the plurality of main power converters, which is set in advance, outputs AC power controlled at a constant voltage and constant frequency to the electric vehicle auxiliary device. In car control equipment The main power converter control device and the auxiliary power converter control device have the same configuration, and both have a power converter control unit having a storage means and a control processing unit therein, and this power conversion A control command output unit for outputting a control command as to which converter is to perform which of variable voltage variable frequency control or constant voltage constant frequency control to the controller control unit, Further, the storage means holds a variable voltage variable frequency control means and a constant voltage constant frequency control means, and the power converter control unit stores in the storage means based on a control command from the control command output unit. Either the held variable voltage variable frequency control means or constant voltage constant frequency control means can be installed in the control processing unit, and the main power converter control device during normal operation is installed. Then, the power converter control unit performs variable voltage variable frequency control by the variable voltage variable frequency control means installed in the control processing unit, and the auxiliary power converter control device during normal operation uses the power converter control. When the unit performs constant voltage constant frequency control by means of constant voltage constant frequency control means installed in the control processing unit, and the auxiliary power converter fails, one of the plurality of units set in advance The control command output unit of the main power converter control device outputs a constant voltage constant frequency control command instead of the variable voltage variable frequency control command that has been output so far, and based on this, the main power converter control device The power converter control unit of the system installs the constant voltage constant frequency control means stored in the storage means in the control processing unit, and installs the installed constant voltage constant frequency control unit. The constant-voltage constant-frequency control by the control means, It is characterized by that.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a main power conversion unit is formed by the main power converter and the main power converter controller, and the auxiliary power converter and the auxiliary power converter are formed. An auxiliary power conversion unit is formed by the control device, and the main power conversion unit and the auxiliary power conversion unit are Have the same configuration It is what has.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the same components as those in FIG. FIG. 1 is a configuration diagram of the first embodiment. In this figure, inverters 8A to 8C are controlled by inverter control devices 11A to 11C having the same configuration. The inverter control device 11A that controls the inverter 8A includes a control command output unit 12A, an inverter control unit 13A, and a PWM control unit 14A. Then, the control command output unit 12A outputs a VVVF control command to the inverter control unit 13A when the command signal of “inverter 1” is input, and the inverter control unit 13A thereby outputs the torque command T1 *, the motor current I1, the rotor frequency. VVVF control is performed based on the input of fr1 and filter capacitor voltage V1.
[0021]
The inverter control unit 13B that controls the inverter 8B includes a control command output unit 12B, an inverter control unit 13B, and a PWM control unit 14B. Then, the control command output unit 12B inputs the command signal of “inverter 2” and inputs the command signal of “VVVF” or “CVCF”, and sends the VVVF control command or the CVCF control command to the inverter control unit 13A. It is designed to output. The control command output unit 12B outputs a VVVF control command based on the input of the command signal of “VVVF” during normal operation. Therefore, the inverter control unit 13B performs torque command T2 *, motor current I2 during normal operation. VVVF control is performed based on the inputs of the rotor frequency fr2 and the filter capacitor voltage V2.
[0022]
The inverter control device 11C that controls the inverter 8C includes a control command output unit 12C, an inverter control unit 13C, and a PWM control unit 14C. Then, the control command output unit 12C outputs a CVCF control command to the inverter control unit 13C when the command signal of the “inverter 3” is input, and the inverter control unit 13C thereby outputs the filter capacitor voltage V3, the output voltage VO, and the output voltage. CVCF control is performed based on the input of the command VO *.
[0023]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the variable voltage variable frequency control means 15 and the constant voltage constant frequency control means 18 provided in the inverter control unit 13B in FIG. FIG. 2 shows the inverter control device 11B as a representative example, and the inverter control devices 11A and 11C have the same configuration.
[0024]
The inverter control unit 13B has storage means inside, and holds the variable voltage variable frequency control means 15 and the constant voltage constant frequency control means 18 in this storage means. Then, if necessary, either the variable voltage variable frequency control means 15 or the constant voltage constant frequency control means 18 can be installed in the control processing unit.
[0025]
As shown in FIG. 2, the variable voltage variable frequency control means 15 has a current control circuit 16 and a VVVF control circuit 17. The current control circuit 16 outputs a current control signal based on the input of the torque command T2 * and the motor current I2, and the VVVF control circuit 17 based on the input of this current control signal, the rotor frequency fr2 and the filter capacitor voltage V2. The VVVF control signal is output.
[0026]
The constant voltage constant frequency control means 18 has a voltage control circuit 19 and a CVCF control circuit 20. The voltage control circuit 19 outputs a voltage control signal based on the input of the output voltage command VO * and the output voltage VO, and the CVCF control circuit 20 controls the CVCF based on the input of the voltage control signal and the filter capacitor voltage V3. A signal is output.
[0027]
Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described. As described in the conventional apparatus of FIG. 6, in the normal operation state, the high-speed circuit breakers 3a and 3b, the unit switches 4a to 4d, and the switching unit switches 7b, 7c, and 7e are turned on. The switches 7a and 7d are off. Therefore, the inverter 8A supplies AC power with variable voltage and variable frequency control to the induction motors IM1 and IM2, and the inverter 8B supplies to the induction motors IM3 and IM4, respectively. AC power with constant voltage control is supplied. The inverter control devices 11A, 11B, and 11C output gate signals G1 to G3 to the inverters 8A, 8B, and 8C, respectively. At this time, in the inverter control device 11B, the “inverter 2” and “VVVF” command signals are input to the control command output unit 12B, and the VVVF control command is output to the inverter control unit 13B. Therefore, in the inverter control unit 13B, the variable voltage variable frequency control means 15 shown in FIG. 2 inputs the torque command T2 *, the motor current I2, the rotor frequency fr2, and the filter capacitor voltage V2, and performs VVVF control. A gate signal G2 based on the VVVF control is output to the inverter 8B.
[0028]
If an abnormality (for example, burning of the switching element) occurs in the inverter 8C during normal operation as described above, and this abnormality is detected, the output of the gate signal G3 from the inverter control device 11C Is switched off, and the switching unit switches 7b and 7e are turned off to stop the operation of the inverter 8C.
[0029]
Next, the unit switch 4c is turned off and the switching unit switch 7a is turned on, so that the input path of the inverter 8B is switched to the input path of the inverter 8C. Further, the switching unit switch 7C is turned off and the switching unit switch 7d is turned on, so that the electric power from the inverter 8B that has been supplied to the induction motors IM3 and IM4 is switched to the load 10. At this time, the command signal of “VVVF” that has been input to the control command output unit 12B until then is switched to the CVCF command. Thereby, in the control command output part 12B, the operation | movement of the variable voltage variable frequency control means 15 until then is complete | finished, and the constant voltage constant frequency control means 18 is installed this time. The voltage control circuit 19 of the constant voltage constant frequency control means 18 outputs a voltage control signal based on the input of the output voltage command VO * and the output voltage VO, and the CVCF control circuit 20 outputs the voltage control signal and the filter capacitor voltage. Based on the input of V3, a CVCF control signal is output to the PWM controller 14B. The PWM control unit 14B performs PWM control based on the CVCF control signal and outputs a gate signal G2 to the inverter 8B. As a result, the load 10 whose power supply has been cut off due to the failure of the inverter 8C is now supplied with AC power controlled at a constant voltage and a constant frequency from the inverter 8B, and can start operating again. In the case of CVCF control, the control target is various auxiliary devices, and high-speed control response is required, so that the control sampling time can be varied to less than half that of VVVF control. ing.
[0030]
The inverter control devices 11A to 11C in the configuration of FIG. 1 described above have the same configuration. That is, the conventional apparatus of FIG. 6 has a configuration using three types of inverter control devices, but in FIG. 1, only one type of inverter control device is used. Therefore, since only one type of inverter control device needs to be targeted at the time of manufacturing and maintenance, it is very advantageous in terms of both manufacturing and maintenance. In the conventional device, only the inverter control device 51B protrudes and is larger than the inverter control devices 51A and 51B. Therefore, the space condition is limited, and the degree of freedom in design has to be reduced. In the configuration of FIG. 1, the inverter control devices 11A to 11C are all the same size, so that the degree of freedom in design is greatly increased.
[0031]
FIG. 3 is a configuration diagram of the second embodiment of the present invention. However, in order to simplify the drawing, the high-speed circuit breakers 3a and 3b, the unit switches 4a to 4d, the charging resistors 5a and 5b, the filter reactors 6a to 6c, etc. in FIG. 1 are omitted. In FIG. 3, the inverter unit 21A includes an inverter 8A and an inverter control device 11A. Similarly, the inverter unit 21B is configured by the inverter 8B and the inverter control device 11B, and the inverter unit 21C is configured by the inverter 8C and the inverter control device 11C. Further, selector switches 22a and 22c are provided on the input side and output side of the inverter 8B, respectively, and selector switches 22b and 22d are provided on the input side and output side of the inverter 8C, respectively.
[0032]
In this way, by combining the inverter and inverter control device and integrating them as an inverter unit, the redundant part of the system can be clarified, and the type of equipment managed by the customer has been The inverter and the inverter control device can be changed from two types to one type. In addition, by integrating the inverter, that is, the main circuit unit and the inverter control device, even if a failure occurs, it is possible to easily estimate the failure part, thus shortening the preparation and recovery time of the failure part Will be able to.
[0033]
FIG. 4 is an explanatory diagram of a correspondence relationship between input signals and output signals of the control command output units 12A, 12B, and 12C in the inverter control devices 11A, 11B, and 11C in FIG. Logic signals are input to the input terminals of “SU1” and “VVVF mode” of the control command output unit 12A, and the control command output unit 12A receives the logic signals at both of these terminals and outputs “CVCF”. A VVVF command is output to the inverter control unit 13A on condition that a logic signal is not input to the input terminal of “mode”.
[0034]
Further, in the VVVF mode, the control command output unit 12B is configured such that logic signals are input to the input terminals of “SU1” and “VVVF mode”. A VVVF command is output to the inverter control unit 13B on condition that a signal is input and a logic signal is not input to the input terminal of the “CVCF mode”. In the CVCF mode, logic signals are input to the input terminals of “SU2” and “CVCF”, and the control command output unit 12B receives the logic signals in both terminals and operates in the “VVVF mode”. The CVCF command is output to the inverter control unit 13B on the condition that no logic signal is input to the input terminal.
[0035]
Further, logic signals are input to the input terminals of “SU2” and “CVCF mode” of the control command output unit 12C, and the control command output unit 12C receives logic signals from both of these terminals. A CVCF command is output to the inverter control unit 13C on the condition that no logic signal is input to the input terminal of the “VVVF mode”.
[0036]
The switching command unit 23 normally outputs a logic signal to the “VVVF mode” input terminal of the control command output unit 12B, and outputs a logic signal to the “CVCF mode” input terminal at the time of switching, that is, when there is an abnormality. is there. The switching command unit 23 also outputs a logic signal to the “CVCF mode” input terminal of the control command output unit 12C during normal operation, and stops outputting this logic signal during switching. The switching command unit 23 In FIG. It is provided in either the inverter unit 21B or 21C. The changeover switches 22a to 22d in FIG. 3 operate according to the output state of the changeover command unit 23.
[0037]
FIG. 5 is a chart in which the relationship between each input condition and each start condition of the inverter units 21A, 21B, and 21C described above is organized.
[0038]
Next, the operation of the second embodiment of the present invention shown in FIGS. 3 and 4 will be described. In the normal operation state, the contact positions of the changeover switches 22a to 22d in FIG. 3 are in the illustrated state, and AC power from the inverter 8B is supplied to the induction motors IM3 and IM4, and AC power from the inverter 8C. Is supplied to the load 10 via the transformer 9. At this time, a logic signal is input to the “SU1” input terminal of the control command output unit 12B in FIG. The switching contact position of the switching command section 23 is a normal “V” position, and the switching command section 23 outputs a logic signal to the “VVVF mode” input terminal of the control command output section 12B, and at the same time, the control command. A logic signal is output to the “CVCF mode” input terminal of the output unit 12C. Therefore, the control command output unit 12B outputs a VVVF command to the inverter control unit 13B, and the control command output unit 12C outputs a CVCF command to the inverter control unit 13C.
[0039]
If an abnormality occurs in the inverter 8C during the normal operation in this way and this abnormality is detected, the switching contact position of the switching command unit 23 is changed from the “V” position at the normal time to “ The switching command unit 23 outputs a logic signal to the “CVCF mode” input terminal of the control command output unit 12B and outputs to the “CVCF mode” input terminal of the control command output unit 12C until then. The output of the logic signal that has been performed is stopped. Therefore, the control command output unit 12B outputs a CVCF command to the inverter control unit 13B, and the control command output unit 12C does not output any command to the inverter control unit 13C.
[0040]
At this time, the contact of the changeover switch 22a in FIG. 3 is switched from the a side to the b side, and the contact of the changeover switch 22b is switched from the b side to the a side. That is, DC power is input to the inverter 8B through the same path as the inverter 8C. The contact of the changeover switch 22c is also switched from the a side to the b side, and the contact of the changeover switch 22d is also switched from the b side to the a side. Therefore, AC power from the inverter 8B is supplied to the load 10 via the transformer 9.
[0041]
As shown in the chart of FIG. 5, the activation conditions of each unit include the other control mode in addition to the condition that a logic signal is input to both the unit recognition code input terminal and the control mode input terminal. The condition that no logic signal is input to the input terminal is weighted, and an interlock between the VVVF mode and the CVCF mode is taken. Therefore, even if an accident such as a disconnection occurs in the signal lines on the input side of the control command output units 12A to 12C, it is possible to prevent an erroneous start operation from being performed, and to improve safety.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, each of the main power converter control device and the auxiliary power converter control device has both the variable voltage variable frequency control means and the constant voltage constant frequency control means. Therefore, an electric vehicle control device that is advantageous in terms of manufacturing, maintenance, and space can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the configuration of a variable voltage variable frequency control means 15 and a constant voltage constant frequency control means 18 that are internally provided in the inverter control unit 13B in FIG. 1;
FIG. 3 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention.
4 is an explanatory diagram of a correspondence relationship between input signals and output signals of control command output units 12A, 12B, and 12C in the inverter control devices 11A, 11B, and 11C in FIG. 3;
FIG. 5 is a chart showing the relationship between each input condition and each start condition of the inverter units 21A, 21B, and 21C in FIG.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional electric vehicle control device.
[Explanation of symbols]
1 overhead line
2 Pantograph
3a, 3b High speed circuit breaker
4a-4d Unit switch
5a, 5b Charging resistance
6a-6c Filter reactor
Unit switch for switching 7a to 7e
8A, 8B inverter (main power converter)
8C inverter (auxiliary power converter)
9 transformer
10 Load
11A, 11B Inverter control device (main power converter control device)
11C Inverter control device (auxiliary power converter control device)
12A-12C Control command output unit
13A-13C Inverter controller
14A-14C PWM controller
15 Variable voltage variable frequency control means
16 Current control circuit
17 VVVF control circuit
18 Constant voltage constant frequency control means
19 Voltage control circuit
20 CVCF control circuit
21A, 21B Inverter unit (main power conversion unit)
21C (Auxiliary power conversion unit)
22a-22d changeover switch
23 Switching command section
IM1-IM4 induction motor (AC motor for driving electric cars)
T1 *, T2 * Torque command
I1, I2 Motor current
fr1, fr2 Rotor frequency
V1 ~ V3 Filter capacitor voltage
VO output voltage
VO * Output voltage command

Claims

A plurality of main power converters that convert DC power from the overhead wire into AC power and output this to an AC motor for driving an electric vehicle;
A plurality of main power converter control devices for variable voltage variable frequency control of AC power output from the main power converter;
An auxiliary power converter that converts direct current power from the overhead wire into alternating current power and outputs this to the electric vehicle auxiliary equipment;
Auxiliary power converter control device for constant voltage constant frequency control of AC power output from the auxiliary power converter;
When the auxiliary power converter fails, any one of the plurality of main power converters set in advance instead of the auxiliary power converter is controlled by constant voltage constant frequency control. In the electric vehicle control device that outputs the AC power that has been generated to the electric vehicle auxiliary device,
The main power converter control device and the auxiliary power converter control device have the same configuration, and both have a power converter control unit having a storage means and a control processing unit therein, and this power conversion A control command output unit for outputting a control command as to which converter is to perform which of variable voltage variable frequency control or constant voltage constant frequency control to the controller control unit,
Further, the storage means holds a variable voltage variable frequency control means and a constant voltage constant frequency control means, and the power converter control unit stores in the storage means based on a control command from the control command output unit. Either the held variable voltage variable frequency control means or constant voltage constant frequency control means can be installed in the control processing unit,
In the main power converter control device during normal operation, the power converter control unit performs variable voltage variable frequency control by the variable voltage variable frequency control means installed in the control processing unit, and auxiliary power conversion during normal operation. In the controller control device, the power converter control unit performs constant voltage constant frequency control by the constant voltage constant frequency control means installed in the control processing unit,
Moreover, when the auxiliary power converter fails, the control command output unit of any one of the plurality of main power converter control devices set in advance outputs the variable voltage variable frequency that has been output so far. A constant voltage constant frequency control command is output instead of the control command, and based on this, the power converter control unit of the main power converter control device controls the constant voltage constant frequency control unit held in the storage unit as a control processing unit. Installed in this, constant voltage constant frequency control by this installed constant voltage constant frequency control means,
An electric vehicle control device characterized by that.

The main power converter and the main power converter control device form a main power conversion unit, and the auxiliary power converter and the auxiliary power converter control device form an auxiliary power conversion unit. The conversion unit and the auxiliary power conversion unit have the same configuration.
The electric vehicle control device according to claim 1.