JP6450507B2 - Electric brake unit - Google Patents
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Description
この発明は、改良された電気ブレーキユニット関する。 The present invention relates to an improved electric brake unit.
交流電動機をインバータで駆動する場合、電動機を急減速させる必要がある用途においては、電動機の回生エネルギーを処理する必要がある。入力が交流電源で電源容量が大きい場合は、所謂回生コンバータを用いて電動機の減速時の回生エネルギーを交流電源に回生することが考えられるが、この場合は回生コンバータが必要となる。従ってインバータの直流部に抵抗器とスイッチング素子の直列回路で構成される制動抵抗回路を設け、この制動抵抗回路に消費される電力を制御して電気ブレーキとして動作させることが行われていた（例えば特許文献１参照。）。 When an AC motor is driven by an inverter, it is necessary to process the regenerative energy of the motor in applications where the motor needs to be decelerated rapidly. When the input is an AC power supply and the power supply capacity is large, it is conceivable to use a so-called regenerative converter to regenerate the regenerative energy when the motor is decelerated to the AC power supply. In this case, the regenerative converter is required. Accordingly, a braking resistor circuit composed of a series circuit of a resistor and a switching element is provided in the DC part of the inverter, and the electric power consumed by the braking resistor circuit is controlled to operate as an electric brake (for example, (See Patent Document 1).
特許文献１に示された電気ブレーキは、制動容量が比較的小さい場合には有効であるが、制動容量が大きい場合にはスイッチング素子を並列に使用するなどの対策が必要となり、電気ブレーキユニットとして装置が大型化するという問題があった。本発明は上記問題点に鑑みて為されたもので、大容量の制動電力を消費でき、且つ装置を比較的小型に構成することが可能な電気ブレーキユニットを提供することを目的とする。 The electric brake shown in Patent Document 1 is effective when the braking capacity is relatively small, but when the braking capacity is large, measures such as using switching elements in parallel are necessary. There was a problem that the apparatus was enlarged. The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an electric brake unit that can consume a large amount of braking power and that can be configured to be relatively small.
上記目的を達成するために、本発明の電気ブレーキユニットは、入力が直流母線に接続され、３相交流を出力する第１のインバータと、前記第１のインバータの出力に負荷として接続された３相の制動用抵抗器と、前記制動用抵抗器の入力電流を検出する電流検出器と、前記直流母線の電圧を検出する電圧検出器と、前記第１のインバータを制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、与えられた周波数基準から基準位相角を作成する角度発生器と、前記電流検出器で検出された３相電流を、前記基準位相角によって２軸のｄ軸電流帰還及びｑ軸電流帰還に変換する３相ｄｑ変換器と、前記前記直流母線の電圧が所定の閾値を超えたとき、ｑ軸電流基準を出力する電圧制御器と、前記ｑ軸電流基準と前記ｑ軸電流帰還との差分が最小となるように制御してｑ軸電圧基準を出力する電流制御器と、前記ｑ軸電圧基準と与えられたｄ軸電圧基準を、前記基準位相角によって３相の電圧基準に変換するｄｑ３相変換器と、前記３相の電圧基準をＰＷＭ制御して前記第１のインバータのゲート制御信号を得るＰＷＭ制御器とを有し、前記直流母線の電圧が所定の閾値を超えないように前記第１のインバータの出力電流を制御することによって、前記直流母線に接続された機器の回生電力を吸収するようにしたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, an electric brake unit according to the present invention has an input connected to a DC bus, a first inverter that outputs a three-phase AC, and a load connected to the output of the first inverter as a load. A phase braking resistor; a current detector for detecting an input current of the braking resistor; a voltage detector for detecting a voltage of the DC bus; and a control means for controlling the first inverter. The control means includes an angle generator for creating a reference phase angle from a given frequency reference, and a three-phase current detected by the current detector, and a biaxial d-axis current feedback and a three-phase current detected by the reference phase angle. a three-phase dq converter for converting to q-axis current feedback, a voltage controller for outputting a q-axis current reference when the voltage of the DC bus exceeds a predetermined threshold, the q-axis current reference and the q-axis The difference from current feedback is minimized. A q-phase voltage reference that outputs a q-axis voltage reference and a dq three-phase converter that converts the q-axis voltage reference and a given d-axis voltage reference into a three-phase voltage reference according to the reference phase angle; And a PWM controller that obtains a gate control signal of the first inverter by PWM controlling the three-phase voltage reference, and the first inverter so that the voltage of the DC bus does not exceed a predetermined threshold value. By controlling the output current, the regenerative power of the equipment connected to the DC bus is absorbed.
この発明によれば、大容量の制動電力を消費でき、且つ装置を比較的小型に構成することが可能な電気ブレーキユニットを提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an electric brake unit that can consume a large amount of braking power and that can be configured to be relatively small.
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
以下、本発明の実施例１に係る電気ブレーキユニットを、図１を参照して説明する。 Hereinafter, an electric brake unit according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
電気ブレーキユニット１は直流発電機２が供給するＤＣ（直流）母線に接続されている。直流発電機２は例えばディーゼルエンジンによって駆動されている。そしてＤＣ母線にはインバータ３を介して交流電動機４が接続されている。交流電動機４は急減速を行う運転モードがあり、その場合は交流電動機４が発電機となってインバータ３を介してＤＣ母線に電力が回生される。 The electric brake unit 1 is connected to a DC (direct current) bus that is supplied by the direct current generator 2. The DC generator 2 is driven by, for example, a diesel engine. An AC motor 4 is connected to the DC bus via an inverter 3. The AC motor 4 has an operation mode in which rapid deceleration is performed. In this case, the AC motor 4 serves as a generator, and electric power is regenerated to the DC bus via the inverter 3.
電気ブレーキユニット１は、ＤＣ母線からの直流を３相交流に変換するインバータ５と、この３相の交流出力に接続された３相の制動用抵抗器６と、制動用抵抗器６の入力電流を検出する電流検出器７と、入力の直流電圧を検出する電圧検出器８と、インバータ５を制御する制御部１０とで構成されている。図示を省略するが、３相の制動用抵抗器６は通常スター結線されている。 The electric brake unit 1 includes an inverter 5 that converts a direct current from a DC bus into a three-phase alternating current, a three-phase braking resistor 6 connected to the three-phase alternating current output, and an input current of the braking resistor 6 Current detector 7 for detecting the voltage, voltage detector 8 for detecting the input DC voltage, and control unit 10 for controlling inverter 5. Although not shown, the three-phase braking resistor 6 is normally star-connected.
次に制御部１０の内部構成について説明する。与えられた直流電圧指令Ｖdc*は、電圧検出器９で検出された直流電圧Ｖdcと比較され、Ｖdc−Ｖdc*がＰＩ制御器である電圧制御器１１に与えられる。電圧制御器１１は、入力である上記差分が正のとき、この差分が最小となるように調節してｑ軸電流基準Ｉq*を出力する。このｑ軸電流基準Ｉq*は、後述する３相ｄｑ変換回路１５の出力であるｑ軸電流帰還Ｉqと比較され、その差分が電流制御器１２に与えられる。電流制御器１２は、この差分が最小となるように調節してｑ軸電圧基準Ｅq*を出力する。電流制御器１２は、通常ｑ軸だけでなくｄ軸の制御も行うように構成されているのが普通であるが、この図１の実施例においては電流制御器１２のｄ軸の入力には０を与える。従って、電流制御器１２のｄ軸の出力であるｄ軸電圧基準Ｅd*は０となる。尚、上述したように電流制御器１２はｑ軸とｄ軸の２つの制御器から成るが、簡単のため１台として図示している。 Next, the internal configuration of the control unit 10 will be described. The given DC voltage command Vdc * is compared with the DC voltage Vdc detected by the voltage detector 9, and Vdc-Vdc * is given to the voltage controller 11 which is a PI controller. When the difference that is an input is positive, the voltage controller 11 adjusts the difference to be minimum and outputs the q-axis current reference Iq *. The q-axis current reference Iq * is compared with a q-axis current feedback Iq that is an output of a three-phase dq conversion circuit 15 described later, and the difference is given to the current controller 12. The current controller 12 outputs the q-axis voltage reference Eq * by adjusting the difference so as to be minimum. Normally, the current controller 12 is usually configured to control not only the q axis but also the d axis. In the embodiment of FIG. Give 0. Accordingly, the d-axis voltage reference Ed * that is the d-axis output of the current controller 12 is zero. As described above, the current controller 12 includes two controllers, q-axis and d-axis, but is illustrated as one unit for simplicity.
電圧基準Ｅq*及びＥd*は、ｄｑ３相変換器１３に与えられる。ｄｑ３相変換器１３において、角度発生器１６の出力であるθを基準位相として２軸の電圧基準Ｅq*及びＥd*を３相の電圧基準Ｖu*。Ｖv*、Ｖw*に変換する。この相の電圧基準Ｖu*。Ｖv*、Ｖw*をＰＷＭ回路１４に入力することによって、ＰＷＭ回路１３は、３相の電圧基準Ｖu*。Ｖv*、Ｖw*をインバータ５が出力するためのゲートパルスをインバータ５に与える。 The voltage references Eq * and Ed * are provided to the dq three-phase converter 13. In the dq three-phase converter 13, the biaxial voltage reference Eq * and Ed * are used as a three-phase voltage reference Vu * with θ as an output of the angle generator 16 as a reference phase. Convert to Vv *, Vw *. Voltage reference Vu * for this phase. By inputting Vv * and Vw * to the PWM circuit 14, the PWM circuit 13 becomes the three-phase voltage reference Vu *. A gate pulse for the inverter 5 to output Vv * and Vw * is given to the inverter 5.
一方、電流検出器７で検出された３相電流は３相ｄｑ変換回路１５に与えられる。そして、角度発生器１６の出力であるθを基準位相として、３相ｄｑ変換回路１５は、与えられた３相電流を２軸変換してｑ軸電流帰還Ｉq及びｄ軸電流帰還Ｉdを得る。 On the other hand, the three-phase current detected by the current detector 7 is given to the three-phase dq conversion circuit 15. Then, using the output θ of the angle generator 16 as a reference phase, the three-phase dq conversion circuit 15 biaxially converts the given three-phase current to obtain a q-axis current feedback Iq and a d-axis current feedback Id.
ここで角度発生器１６には出力周波数基準ｆ*が与えられる。出力周波数基準ｆ*は一定であり、例えば商用電源の周波数とする。角度発生器２５は与えられた周波数から１周期内の時間経過に応じた回転座標の基準位相角θを作成する。 Here, the angle generator 16 is given an output frequency reference f *. The output frequency reference f * is constant, for example, the frequency of the commercial power source. The angle generator 25 creates a reference phase angle θ of the rotation coordinate corresponding to the time passage within one period from the given frequency.
以上の構成における動作を説明する。インバータ３が力行運転している場合には、電気ブレーキユニット１は動作しないように直流電圧基準Ｖdc*を設定する。すなわち、直流電圧基準Ｖdc*は、直流発電機２の定格出力電圧より若干高めに設定する。そして、交流電動機４が急減速し、インバータ３が回生運転する場合を考える。この回生エネルギーが少ないときは、ＤＣ母線の直流電圧は上昇しないが、回生エネルギーが増大していくと、このエネルギーを直流発電機２で吸収することが困難となって、ＤＣ母線電圧が上昇し、直流電圧基準Ｖdc*を超える。このとき、上述したようにインバータ５が３相電圧を出力することによって直流電圧の帰還ループとｑ軸電流の帰還ループが動作し、制動用抵抗器６に３相電流Ｉu、Ｉv、Ｉwが流れ、ここで電力が消費され、ＤＣ母線電圧の上昇を抑制する。ここで、電圧制御器１１は制御上のオフセット電圧ΔＶが存在するが上記制御が有効に動作すれば直流電圧Ｖdcは直流電圧基準Ｖdc*にオフセット電圧ΔＶを加算した閾値を超えることはない。この制御を常に有効に動作させるには、ＤＣ母線に接続される機器の最大の回生電力に応じてインバータ５及び制動用抵抗器６の容量を選定すれば良いことは明らかである。 The operation in the above configuration will be described. When the inverter 3 is in a power running operation, the DC voltage reference Vdc * is set so that the electric brake unit 1 does not operate. That is, the DC voltage reference Vdc * is set slightly higher than the rated output voltage of the DC generator 2. Consider a case where the AC motor 4 is decelerated suddenly and the inverter 3 performs a regenerative operation. When this regenerative energy is low, the DC voltage of the DC bus does not increase. However, as the regenerative energy increases, it becomes difficult to absorb this energy by the DC generator 2, and the DC bus voltage increases. The DC voltage reference Vdc * is exceeded. At this time, as described above, when the inverter 5 outputs the three-phase voltage, the DC voltage feedback loop and the q-axis current feedback loop operate, and the three-phase currents Iu, Iv, and Iw flow through the braking resistor 6. Here, power is consumed, and the rise of the DC bus voltage is suppressed. Here, the voltage controller 11 has an offset voltage ΔV for control. However, if the above control operates effectively, the DC voltage Vdc does not exceed the threshold value obtained by adding the offset voltage ΔV to the DC voltage reference Vdc *. It is obvious that the capacity of the inverter 5 and the braking resistor 6 should be selected according to the maximum regenerative power of the equipment connected to the DC bus in order to make this control always effective.
以上の実施例１によれば、直流抵抗によるブレーキユニットに比べて少ない電流容量のインバータと制動抵抗器を用いることができる。直流抵抗の場合の電流容量をＩdcとしたとき、この実施例１によれば、（２／３）Ｉdc以下とすることが可能となる。また、インバータ５及び制御部１０については、標準の汎用インバータを流用することができるので、経済的にも有利となるばかりではなく、出力周波数を一定とすれば、低周波領域での電流制限などを行う必要がなくなる。 According to the first embodiment described above, it is possible to use an inverter and a braking resistor having a smaller current capacity than a brake unit using a DC resistance. When the current capacity in the case of the direct current resistance is Idc, according to the first embodiment, it is possible to set it to (2/3) Idc or less. In addition, as the inverter 5 and the control unit 10, a standard general-purpose inverter can be used, which is not only economically advantageous, but if the output frequency is constant, current limitation in a low frequency region, etc. There is no need to do.
この図１に示す実施例１においては、２軸電流制御による手法を示したが、ｄ軸電流帰還Ｉdが０となる状態においてはｑ軸電流帰還Ｉqはインバータ５の出力電流Ｉと等価であるので、簡単に電流検出器７で検出した出力電流Ｉそのものを制御する手法であっても本願は成立する。その場合は電圧制御器１１の出力を出力電流基準Ｉ*とし、電流制御器１２の出力で周波数ｆ*の３相電圧を得るようにする。図１の実施例においては、インバータ５の負荷である制動用抵抗器６は抵抗分のみであるので、インバータ５の出力電圧位相にｑ軸が一致するように基準位相角θを設定すれば、ｄ軸電流帰還Ｉdは０となり、ｑ軸電流帰還Ｉqはインバータ５の出力電流Ｉと等しくなる。逆に、ｄ軸電流帰還Ｉdが０となるように基準位相角θを制御してｑ軸電流帰還Ｉqとインバータ５の出力電流Ｉとを等しくすることも可能である。 In the first embodiment shown in FIG. 1, the method based on the biaxial current control is shown. However, when the d axis current feedback Id is 0, the q axis current feedback Iq is equivalent to the output current I of the inverter 5. Therefore, the present application is established even with a method of simply controlling the output current I itself detected by the current detector 7. In this case, the output of the voltage controller 11 is set as an output current reference I *, and a three-phase voltage having a frequency f * is obtained from the output of the current controller 12. In the embodiment of FIG. 1, the braking resistor 6 that is a load of the inverter 5 is only a resistance component, so if the reference phase angle θ is set so that the q axis coincides with the output voltage phase of the inverter 5, The d-axis current feedback Id is 0, and the q-axis current feedback Iq is equal to the output current I of the inverter 5. Conversely, the q-axis current feedback Iq and the output current I of the inverter 5 can be made equal by controlling the reference phase angle θ so that the d-axis current feedback Id becomes zero.
また、後述するように負荷にリアクトルを加えた場合は負荷に力率角が生じる。この場合には予め分かっている負荷の力率角に応じて基準位相角θを適切に選定すれば、図１におけるｑ軸電流帰還Ｉqを、出力電流Ｉのうちの有効電流とすることができる。制動用抵抗器６で消費される電力はこの有効電流の２乗に比例するので、ｑ軸電流帰還Ｉqを有効電流とするのは合理的と言うことができる。 As will be described later, when a reactor is added to the load, a power factor angle is generated in the load. In this case, if the reference phase angle θ is appropriately selected according to the power factor angle of the load that is known in advance, the q-axis current feedback Iq in FIG. . Since the power consumed by the braking resistor 6 is proportional to the square of the effective current, it can be said that it is reasonable to use the q-axis current feedback Iq as the effective current.
図２は本発明の実施例２に係る電気ブレーキユニットの回路構成図である。この実施例２の各部について、図１の本発明の実施例１に係る電気ブレーキユニットの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例２が実施例１と異なる点は、制動用抵抗器の入力側にＡＣリアクトル２０を直列に挿入した点である。 FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an electric brake unit according to Embodiment 2 of the present invention. The same parts of the second embodiment as those of the electric brake unit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in that an AC reactor 20 is inserted in series on the input side of the braking resistor.
インバータ５の出力電圧波形は、ＰＷＭ回路１３のキャリア周波数などにもよるが、通常は急峻な立ち上がりを持つ矩形波である。従ってその負荷である制動用抵抗器６が抵抗分のみの場合は、電流Ｉu、Ｉv、Ｉwも同様に急峻な波形となる。これに対しこの実施例２のように適切なインダクタンスを有するＡＣリアクトル２０を負荷に直列に挿入することによって電流波形をより滑らかにし、ピーク電流を低減させると共に急峻に変化する電流によるノイズの発生を抑制し、また、３相ｄｑ変換回路１５の誤動作を防止することが可能となる。 Although the output voltage waveform of the inverter 5 depends on the carrier frequency of the PWM circuit 13 or the like, it is usually a rectangular wave having a steep rise. Therefore, when the braking resistor 6 that is the load is only the resistance component, the currents Iu, Iv, and Iw also have steep waveforms. On the other hand, by inserting an AC reactor 20 having an appropriate inductance in series with the load as in the second embodiment, the current waveform is made smoother, the peak current is reduced, and the generation of noise due to a rapidly changing current is generated. It is possible to prevent the malfunction of the three-phase dq conversion circuit 15.
図３は本発明の実施例３に係る電気ブレーキユニットの回路構成図である。この実施例３の各部について、図１の本発明の実施例１に係る電気ブレーキユニットの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例３が実施例１と異なる点は、電流検出器７の出力側にフィルタ１７を設け、このフィルタ１７の出力を３相ｄｑ変換回路１５に与える構成とした点である。 FIG. 3 is a circuit configuration diagram of an electric brake unit according to Embodiment 3 of the present invention. In the parts of the third embodiment, the same parts as those of the electric brake unit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. The third embodiment is different from the first embodiment in that a filter 17 is provided on the output side of the current detector 7 and the output of the filter 17 is provided to the three-phase dq conversion circuit 15.
フィルタ１７はローパスフィルタであり、高周波であるＰＷＭ周波数成分（例えば２ｋＨｚ）をカットして電流波形を正弦波に近づける。これにより、３相ｄｑ変換回路１５の誤動作を防止することが可能となる。この実施例３と上記の実施例２を組み合わせれば、実施例２におけるＡＣリアクトル２０を小さくすることも可能となる。 The filter 17 is a low-pass filter, and cuts off a high-frequency PWM frequency component (for example, 2 kHz) to make the current waveform close to a sine wave. As a result, malfunction of the three-phase dq conversion circuit 15 can be prevented. By combining the third embodiment and the second embodiment, the AC reactor 20 in the second embodiment can be reduced.
図４は本発明の実施例４に係る電気ブレーキユニットの回路構成図である。この実施例４の各部について、図１の本発明の実施例１に係る電気ブレーキユニットの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例４が実施例１と異なる点は、制動用抵抗器の入力側に開閉器２１を設けると共に開閉器２２を設け、開閉器２２を介して交流電動機３０を駆動可能な構成とした点、これに伴い、ｄｑ３相変換器１３の入力側に切替器１８を設け、交流電動機３０をインバータ５の出力で駆動するときは、周波数基準ｆ*を入力とする電圧発生器１９で作成した電圧基準をｄｑ３相変換器１３に与える構成とした点、また交流電動機３０を通常駆動するための交流電源３１と開閉器３２を図示した点である。 FIG. 4 is a circuit configuration diagram of an electric brake unit according to Embodiment 4 of the present invention. In the parts of the fourth embodiment, the same parts as those of the electric brake unit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that a switch 21 is provided on the input side of the braking resistor and a switch 22 is provided so that the AC motor 30 can be driven via the switch 22. Accordingly, when the switch 18 is provided on the input side of the dq three-phase converter 13 and the AC motor 30 is driven by the output of the inverter 5, the voltage generated by the voltage generator 19 having the frequency reference f * as an input. This is a point in which a reference is provided to the dq three-phase converter 13 and an AC power source 31 and a switch 32 for normally driving the AC motor 30 are illustrated.
図４においてインバータ３によって交流電動機４が力行運転しているときには、インバータ５は何ら動作していない。従ってインバータ３の運転スケジュールが予め分かっている場合には、インバータ３が回生運転とならない期間に限り、インバータ５を交流電動機３０の可変速駆動用に使用することが可能である。 In FIG. 4, when the AC motor 4 is in a power running operation by the inverter 3, the inverter 5 is not operating at all. Therefore, when the operation schedule of the inverter 3 is known in advance, the inverter 5 can be used for variable speed driving of the AC motor 30 only during a period when the inverter 3 is not in a regenerative operation.
具体的には、常時は交流電源３１から開閉器３２を介して駆動されていた交流電動機３０は、上記期間において、開閉器３２及び２１を開放し、開閉器２２を投入することによって、インバータ５の出力で交流電動機３０を可変速駆動する。このとき、切替器１８を切替えることによって、ｄｑ３相変換器１３に与えていた電圧基準を、周波数基準ｆ*に応じた電圧基準に切り替える。切り替える電圧基準は、ｑ軸電圧基準Ｅq*であってもｄ軸電圧基準Ｅd*であっても良い。このようにすれば、周波数基準ｆ*を調整することによって交流電動機３０をオープンループで可変速駆動することが可能となる。例えば、インバータ３あるいは交流電動機４を冷却するためのファンなどに交流電動機３０を用いれば、インバータ３あるいは交流電動機４が低負荷で運転しているとき、周波数基準ｆ*を低下させて交流電動機３０を所謂省エネルギー運転することが可能となる。尚、この場合の応用はファンに限定することなく、すくなくともインバータ３及び交流電動機４の一方を冷却するための動力源として交流電源３１を用いれば良い。 Specifically, the AC motor 30 that is normally driven from the AC power supply 31 via the switch 32 opens the switches 32 and 21 and turns on the switch 22 during the above period, whereby the inverter 5 The AC motor 30 is driven at a variable speed with the output of. At this time, by switching the switch 18, the voltage reference given to the dq three-phase converter 13 is switched to a voltage reference corresponding to the frequency reference f *. The voltage reference to be switched may be the q-axis voltage reference Eq * or the d-axis voltage reference Ed *. In this way, the AC motor 30 can be driven at a variable speed in an open loop by adjusting the frequency reference f *. For example, if the AC motor 30 is used as a fan or the like for cooling the inverter 3 or the AC motor 4, when the inverter 3 or the AC motor 4 is operating at a low load, the frequency reference f * is lowered to reduce the AC motor 30. It is possible to perform so-called energy-saving operation. Note that the application in this case is not limited to the fan, and the AC power supply 31 may be used as a power source for cooling at least one of the inverter 3 and the AC motor 4.
以上、いくつかの実施例について説明したが、これらの実施例は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments have been described above, these embodiments are presented as examples, and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
例えば、ＤＣ母線に直流電力を供給する直流電源は、必ずしも直流発電機である必要はなく、例えば交流電源を整流器で直流に変換するものであっても良い。 For example, the DC power supply that supplies DC power to the DC bus does not necessarily need to be a DC generator. For example, the AC power supply may be converted to DC by a rectifier.
また、図１において電流検出器７は３相の電流を検出するものとして図示してあるが、何れかの２相を検出し、他の１相は演算で求める構成としても良い。 In FIG. 1, the current detector 7 is illustrated as detecting a three-phase current, but may be configured to detect any two phases and obtain the other one by calculation.
また、図１においてＤＣ母線に接続される機器は、インバータ３で駆動される交流電動機４としたが、このような駆動系が複数台あっても良く、更に、インバータを用いず、チョッパ等で直流電動機が駆動されるものであっても良い。すなわち、回生電力が生ずるような機器が接続されていれば良い。 Moreover, although the apparatus connected to the DC bus in FIG. 1 is the AC motor 4 driven by the inverter 3, there may be a plurality of such drive systems, and further, a chopper or the like is used without using an inverter. A DC motor may be driven. That is, it is only necessary to connect a device that generates regenerative power.
また、請求項４において交流電動機３０を駆動するときのインバータ５の制御をオープンループとしたが、センサレスベクトル制御等の制御を行っても良い。 Further, although the control of the inverter 5 when driving the AC motor 30 in the fourth aspect is an open loop, control such as sensorless vector control may be performed.
また、実施例１において、負荷の力率角に応じて基準位相角θを設定すれば、ｑ軸電流帰還Ｉqを有効電流とすることができると説明したが、インバータ５の出力電圧を検出し、この出力電圧と電流検出器７で検出される出力電流の位相差から負荷の力率角を検出することも可能である。 Further, in the first embodiment, it has been described that the q-axis current feedback Iq can be an effective current if the reference phase angle θ is set according to the power factor angle of the load. However, the output voltage of the inverter 5 is detected. The load power factor angle can be detected from the phase difference between the output voltage and the output current detected by the current detector 7.
１ 電気ブレーキユニット
２ 直流発電機
３ インバータ
４ 交流電動機
５ インバータ
６ 制動用抵抗器
７ 電流検出器
８ 電圧検出器
９ 電圧検出器
１０ 制御部
１１ 電圧制御器
１２ 電流制御器
１３ ｄｑ３相変換器
１４ ＰＷＭ制御器
１５ ３相ｄｑ変換器
１５ 位相検出器
１６ 角度発生器
１７ フィルタ
１８ 切替器
１９ 電圧発生器
２０ ＡＣリアクトル
２１、２２、３２ 開閉器
３０ 交流電動機
３１ 交流電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric brake unit 2 DC generator 3 Inverter 4 AC motor 5 Inverter 6 Braking resistor 7 Current detector 8 Voltage detector 9 Voltage detector 10 Control part 11 Voltage controller 12 Current controller 13 dq three-phase converter 14 PWM Controller 15 Three-phase dq converter 15 Phase detector 16 Angle generator 17 Filter 18 Switch 19 Voltage generator 20 AC reactor 21, 22, 32 Switch 30 AC motor 31 AC power supply
Claims (7)
前記第１のインバータの出力に負荷として接続された３相の制動用抵抗器と、
前記制動用抵抗器の入力電流を検出する電流検出器と、
前記直流母線の電圧を検出する電圧検出器と、
前記第１のインバータを制御する制御手段と
を具備し、
前記制御手段は、
与えられた周波数基準から基準位相角を作成する角度発生器と、
前記電流検出器で検出された３相電流を、前記基準位相角によって２軸のｄ軸電流帰還及びｑ軸電流帰還に変換する３相ｄｑ変換器と、前記前記直流母線の電圧が所定の閾値を超えたとき、ｑ軸電流基準を出力する電圧制御器と、前記ｑ軸電流基準と前記ｑ軸電流帰還との差分が最小となるように制御してｑ軸電圧基準を出力する電流制御器と、
前記ｑ軸電圧基準と与えられたｄ軸電圧基準を、前記基準位相角によって３相の電圧基準に変換するｄｑ３相変換器と、前記３相の電圧基準をＰＷＭ制御して前記第１のインバータのゲート制御信号を得るＰＷＭ制御器と
を有し、
前記直流母線の電圧が所定の閾値を超えないように前記第１のインバータの出力電流を制御することによって、前記直流母線に接続された機器の回生電力を吸収するようにしたことを特徴とする電気ブレーキユニット。 A first inverter having an input connected to a DC bus and outputting a three-phase AC;
A three-phase braking resistor connected as a load to the output of the first inverter;
A current detector for detecting an input current of the braking resistor;
A voltage detector for detecting the voltage of the DC bus;
Control means for controlling the first inverter,
The control means includes
An angle generator that creates a reference phase angle from a given frequency reference;
A three-phase dq converter that converts a three-phase current detected by the current detector into a two-axis d-axis current feedback and a q-axis current feedback according to the reference phase angle; and the voltage of the DC bus is a predetermined threshold value A voltage controller that outputs a q-axis current reference, and a current controller that outputs a q-axis voltage reference by controlling so that the difference between the q-axis current reference and the q-axis current feedback is minimized. When,
A dq three-phase converter for converting the q-axis voltage reference and a given d-axis voltage reference into a three-phase voltage reference according to the reference phase angle; and the first inverter by PWM-controlling the three-phase voltage reference PWM controller for obtaining a gate control signal of
Have
The regenerative power of the equipment connected to the DC bus is absorbed by controlling the output current of the first inverter so that the voltage of the DC bus does not exceed a predetermined threshold value. Electric brake unit.
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