JP6643062B2 - Electric car control device - Google Patents
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Description
本発明は、電気車を駆動する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 that drives an electric vehicle.
電気車(車両)を駆動する電動機を制御する電気車制御装置の一例として、演算により電動機の回転速度を求めて、電動機のトルク制御を行う電気車制御装置が特許文献1に開示されている。このような電気車制御装置によれば、速度センサを用いずに、トルク指令Tqrに従って電動機を制御することができる。電動機のトルクが車両の車輪軸に伝えられることにより、車両を加減速させることができる。 As an example of an electric vehicle control device that controls an electric motor that drives an electric vehicle (vehicle), Patent Document 1 discloses an electric vehicle control device that determines the rotational speed of the electric motor by calculation and controls the torque of the electric motor. According to such an electric vehicle control device, the electric motor can be controlled according to the torque command Tqr without using the speed sensor. By transmitting the torque of the electric motor to the wheel shaft of the vehicle, the vehicle can be accelerated or decelerated.
図6は、上述したような、演算により電動機の回転速度を求めて電動機の制御を行う電気車制御装置の構成例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of an electric vehicle control device that controls the electric motor by calculating the rotational speed of the electric motor by calculation as described above.
図6に示す電気車制御装置10は、電力変換器11と、電流検出器12と、速度演算部13と、すべり周波数指令生成部14aと、加算器15と、電流指令生成部16aと、トルク制御部17aとを備える。
The electric
トルク指令Tqrと磁束指令Ifrとが、すべり周波数指令生成部14aおよび電流指令生成部16aに入力される。
The torque command Tqr and the magnetic flux command Ifr are input to the slip
電力変換器11は、トルク制御部17aから出力された、電動機1への出力電圧を指示する電圧指令V*を増幅し、増幅した電圧指令V*に応じた電圧vを電動機1に印加する。
電流検出器12は、電動機1に流れる電流iを検出し、検出結果を速度演算部13およびトルク制御部17aに出力する。
The
速度演算部13は、トルク制御部17aから出力された電圧指令V*と電流検出器12により検出された電流iとに基づき、以下の式(1)〜(5)を用いて、電動機1の回転速度(演算速度ωmc)を演算する。
Based on the voltage command V * output from the
ここで、R1,R2はそれぞれ電動機1の一次抵抗、二次抵抗であり、L1,L2はそれぞれ電動機1の一次自己インダクタンス、二次自己インダクタンスである。また、FAおよびFBは、式(1)で求められる誘導機磁束φのa軸成分およびb軸成分である。なお、電圧指令V*の代わりに、電動機1に印加する電圧vを用いてもよい。 Here, R1 and R2 are the primary resistance and the secondary resistance of the motor 1, respectively, and L1 and L2 are the primary self-inductance and the secondary self-inductance of the motor 1, respectively. FA and FB are the a-axis component and the b-axis component of the magnetic flux φ of the induction machine determined by Expression (1). Note that a voltage v applied to the electric motor 1 may be used instead of the voltage command V * .
速度演算部13は、演算した演算速度ωmcを加算器15に出力する。
The
すべり周波数指令生成部14aは、トルク指令Tqrと磁束指令Ifrとに基づき、以下の式(6)を用いてすべり周波数指令ωsrを生成し、加算器15に出力する。
The slip
加算器15は、速度演算部13から出力された演算速度ωmcとすべり周波数指令生成部14aから出力されたすべり周波数指令ωsrとを加算して、電動機1に印加する電圧の周波数を指示する周波数指令ωiを生成し、トルク制御部17aに出力する。
The
電流指令生成部16aは、トルク指令Tqrと磁束指令Ifrとに基づき、以下の式(7)および式(8)を用いて、電動機1の磁束を磁束指令Ifrに従って制御するために電動機1に流す電流を指示する磁束分電流指令Id、および、電動機1のトルクをトルク指令Tqrに従って制御するために電動機1に流す電流を指示するトルク分電流指令Iqを生成し、トルク制御部17aに出力する。
Based on the torque command Tqr and the magnetic flux command Ifr, the current
トルク制御部17aは、電流指令生成部16aから出力された磁束分電流指令Idおよびトルク分電流指令Iqと、電流検出器12により検出された電流iと、加算器15から出力された周波数指令ωiとに基づき電圧指令V*を生成し、電力変換器11および速度演算部13に出力する。
The
図6に示す電気車制御装置10においては、電動機1の温度変動により一次抵抗R1が変動すると、式(1)を用いて求められる誘導機磁束φの誤差が生じ、その結果、演算速度ωmcにも誤差が生じる。特に、低速走行時には、誘導機磁束φや演算速度ωmcに大きな誤差が生じやすい。演算速度ωmcに誤差が生じると、電動機1のトルクをトルク指令Tqrに従って制御することができなくなる。その結果、車両を想定通りに加減速させることができず、車両の低速走行時(停止時を含む)に、所望の進行方向に対して車両が逆方向に移動してしまうことがある。
In the electric
なお、電動機1の正転時には周波数指令ωiを正値で下限制限し、電動機1の逆転時には、周波数指令ωiを負値で上限制限した制限周波数指令ωiLを用いて電圧指令V*を生成することも考えられる。制限周波数指令ωiLを用いて電圧指令V*を生成することで、演算速度ωmcに誤差が生じても、電動機1の回転方向指令と逆方向のトルクを電動機1に出力させる電圧指令V*が生成されることが無くなるため、所望の進行方向に対して車両が逆方向に移動することを抑制することができる。 When the motor 1 is rotating forward, the frequency command ωi is limited to a lower limit by a positive value, and when the motor 1 is rotating backward, a voltage command V * is generated using a limited frequency command ωiL in which the frequency command ωi is limited to an upper limit by a negative value. Is also conceivable. By generating the voltage command V * using the limited frequency command ωiL, even if an error occurs in the calculation speed ωmc, the voltage command V * that causes the motor 1 to output a torque in a direction opposite to the rotation direction command of the motor 1 is generated. Since it is not performed, it is possible to suppress the vehicle from moving in the opposite direction to the desired traveling direction.
しかしながら、周波数指令ωiの周波数制限を行った場合、電動機1を停止または極低速から起動した際、制限周波数指令ωiL分のすべりが電動機1に発生する。電動機1に発生したすべりがすべり周波数指令ωsrより大きいと、電動機1のトルクがトルク指令Tqrより低下してしまう。 However, when the frequency of the frequency command ωi is limited, when the motor 1 is stopped or started from an extremely low speed, a slip corresponding to the limited frequency command ωiL occurs in the motor 1. If the slip generated in the electric motor 1 is larger than the slip frequency command ωsr, the torque of the electric motor 1 will be lower than the torque command Tqr.
電動機1のトルクがトルク指令Tqrより低下すると、登り勾配で電動機1を駆動した際に、電動機1のトルクによる電気車の推進力が登り勾配による重力に負け、電気車が後退してしまうことがある。 When the torque of the electric motor 1 is lower than the torque command Tqr, when the electric motor 1 is driven on the uphill gradient, the propulsive force of the electric vehicle due to the torque of the electric motor 1 loses the gravity caused by the upward gradient, and the electric vehicle may retreat. is there.
本発明の目的は、上述した課題を解決し、登り勾配での起動時にも、電気車の後退を防ぐことができる電気車制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide an electric vehicle control device that can prevent the electric vehicle from moving backward even when the electric vehicle is started uphill.
上記課題を解決するため、本発明に係る電気車制御装置は、電気車を駆動する電動機を制御する電気車制御装置であって、前記電動機に流れる電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器により検出された電流と前記電動機への出力電圧を指示する電圧指令とに基づき前記電動機の回転速度を演算する速度演算部と、前記電動機のすべり周波数指令を生成するすべり周波数指令生成部と、前記速度演算部により演算された回転速度と前記すべり周波数指令生成部により生成されたすべり周波数指令とを加算した周波数指令を生成する加算器と、前記電動機の回転方向に応じて、前記加算器により生成された周波数指令を周波数制限した制限周波数指令を生成する周波数制限部と、磁束指令を減衰させた減衰磁束指令を生成する磁束指令減衰部と、トルク指令と前記磁束指令減衰部により生成された減衰磁束指令とに基づき、磁束分電流指令およびトルク分電流指令を生成する電流指令生成部と、前記電流検出器により検出された電流と、前記周波数制限部により生成された制限周波数指令と、前記電流指令生成部により生成された磁束分電流指令およびトルク分電流指令とに基づき、前記電圧指令を生成するトルク制御部と、を備え、前記磁束指令減衰部は、前記制限周波数指令と前記トルク指令とに基づき、前記減衰磁束指令を生成する。 In order to solve the above problems, an electric vehicle control device according to the present invention is an electric vehicle control device that controls an electric motor that drives an electric vehicle, comprising: a current detector that detects a current flowing through the electric motor; A speed calculation unit that calculates a rotation speed of the motor based on a current detected by a motor and a voltage command that indicates an output voltage to the motor, a slip frequency command generation unit that generates a slip frequency command of the motor, An adder that generates a frequency command obtained by adding the rotation speed calculated by the speed calculation unit and the slip frequency command generated by the slip frequency command generation unit, and the adder according to the rotation direction of the electric motor. A frequency limiter that generates a limited frequency command by frequency-limiting the generated frequency command, and a magnetic flux command attenuation that generates an attenuated magnetic flux command that attenuates the magnetic flux command Based on a torque command and an attenuated magnetic flux command generated by the magnetic flux command attenuating unit, a current command generating unit that generates a magnetic flux component current command and a torque component current command, and a current detected by the current detector, A limiting frequency command generated by the frequency limiting unit, and a torque control unit that generates the voltage command based on a magnetic flux component current command and a torque component current command generated by the current command generating unit , flux command damping unit, based on said torque command and the limiting frequency command, that generates said attenuating magnetic flux command.
また、本発明に係る電気車制御装置において、前記周波数制限部は、前記電動機の正転時には、前記周波数指令に示される周波数が正の第1の閾値以下である場合に、前記周波数指令を正値で下限制限し、前記電動機の逆転時には、前記周波数指令に示される周波数が負の第2の閾値以上である場合に、前記周波数指令を負値で上限制限して前記制限周波数指令を生成し、前記磁束指令減衰部は、前記周波数制限部により前記周波数指令が周波数制限されている場合には、前記磁束指令を減衰させて前記減衰磁束指令を生成し、前記周波数指令が周波数制限されていない場合には、前記磁束指令を前記減衰磁束指令とすることが望ましい。 Further, in the electric vehicle control device according to the present invention, the frequency limiter may correct the frequency command when the frequency indicated by the frequency command is equal to or less than a first positive threshold value when the electric motor rotates forward. When the frequency indicated by the frequency command is greater than or equal to a negative second threshold, the upper limit of the frequency command is limited to a negative value to generate the limited frequency command when the motor rotates in the reverse direction. The magnetic flux command attenuating section, when the frequency command is frequency-limited by the frequency limiting section, generates the attenuated magnetic flux command by attenuating the magnetic flux command, and the frequency command is not frequency-limited. In this case, it is desirable that the magnetic flux command be the damping magnetic flux command.
また、本発明に係る電気車制御装置において、前記減衰磁束指令をIfrDとし、前記電動機の二次抵抗をR2とし、前記トルク指令をTqrとし、前記制限周波数指令をωiLとすると、前記磁束指令減衰部は、以下の式
IfrD=√(R2*Tqr/ωiL)
に基づき、前記減衰磁束指令を生成することが望ましい。
In the electric vehicle control device according to the present invention, when the damping magnetic flux command is IfrD, the secondary resistance of the electric motor is R2, the torque command is Tqr, and the limiting frequency command is ωiL, the magnetic flux command damping is performed. The part is the following formula
IfrD = √ (R2 * Tqr / ωiL)
It is desirable to generate the damping magnetic flux command based on the following .
本発明に係る電気車制御装置によれば、登り勾配での起動時にも、電気車の後退を防ぐことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the electric vehicle control apparatus which concerns on this invention, even at the time of starting on an ascending slope, retreat of an electric vehicle can be prevented.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電気車制御装置100の構成例を示す図である。図1において、図6と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an electric
図1に示す電気車制御装置100は、図6に示す電気車制御装置10と比較して、周波数制限部110および磁束指令減衰部120を追加した点と、すべり周波数指令生成部14a、電流指令生成部16a、トルク制御部17aをそれぞれ、すべり周波数指令生成部14、電流指令生成部16、トルク制御部17に変更した点とが異なる。
The electric
トルク指令Tqrは、すべり周波数指令生成部14および電流指令生成部16に入力される。また、磁束指令Ifrは、磁束指令減衰部120に入力される。
The torque command Tqr is input to the slip
周波数制限部110は、電動機1の回転方向に応じて、加算器15から出力された周波数指令ωiを周波数制限した制限周波数指令ωiLを生成し、トルク制御部17に出力する。
The
図2は、周波数制限部110の構成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the
図2に示す周波数制限部110は、下限制限部111と、上限制限部112と、切替器113とを備える。
The
周波数指令ωiは、下限制限部111および上限制限部112に入力される。
Frequency command ωi is input to lower limit limiting section 111 and upper
下限制限部111は、周波数指令ωiに示される周波数が所定の周波数ωi1(>0)以下である場合には、正値aを制限周波数ωiL_Fとして切替器113に出力し、周波数指令ωiに示される周波数が所定の周波数ωi1より大きい場合には、周波数指令ωiに示される周波数を制限周波数ωiL_Fとして切替器113出力する。すなわち、下限制限部111は、周波数指令ωiを正値aで下限制限して、制限周波数ωiL_Fとして切替器113に出力する。なお、周波数ωi1は、電動機1の正転時に車両が低速走行(停止を含む)するような値である。
When the frequency indicated by the frequency command ωi is equal to or lower than the predetermined frequency ωi1 (> 0), the lower limit limiting unit 111 outputs the positive value a to the
上限制限部112は、周波数指令ωiに示される周波数が所定の周波数ωi2(<0)より小さい場合には、周波数指令ωiに示される周波数を制限周波数ωiL_Rとして切替器113に出力し、周波数指令ωiに示される周波数が所定の周波数ωi2以上である場合には、負値bを制限周波数ωiL_Rとして切替器113に出力する。すなわち、上限制限部112は、周波数指令ωiを負値bで上限制限して、制限周波数ωiL_Rとして切替器113に出力する。なお、周波数ωi2は、電動機1の逆転時に車両が低速走行(停止を含む)するような値である。
When the frequency indicated by the frequency command ωi is smaller than the predetermined frequency ωi2 (<0), the upper
切替器113は、電動機1の回転方向を示す回転方向指令FRが入力され、入力された回転方向指令FRに基づき、電動機1の正転時には、下限制限部111から出力された制限周波数ωiL_Fを制限周波数指令ωiLとして出力し、電動機1の逆転時には、上限制限部112から出力された制限周波数ωiL_Rを制限周波数指令ωiLとしてトルク制御部17に出力する。なお、切替器113は、加速/減速指令とトルク指令Tqrの符号とを用いて切替を行ってもよい。
The
したがって、周波数制限部110は、電動機1の正転時には、周波数指令ωiに示される周波数が正の周波数ωi1(第1の閾値)以上の場合に、周波数指令ωiを正値aで下限制限し、電動機1の逆転時には、周波数指令ωiに示される周波数が負の周波数ωi2以下の場合に、周波数指令ωiを負値bで上限制限した制限周波数指令ωiLを生成し、トルク制御部17に出力する。
Therefore, when the frequency indicated by the frequency command ωi is equal to or higher than the positive frequency ωi1 (first threshold) during the forward rotation of the electric motor 1, the
図1を再び参照すると、磁束指令減衰部120は、磁束指令Ifrを減衰させた(磁束指令Ifrに示される磁束よりも小さい磁束を示す)減衰磁束指令IfrDを生成し、すべり周波数指令生成部14および電流指令生成部16に出力する。
Referring again to FIG. 1, the magnetic
すべり周波数指令生成部14は、トルク指令Tqrと磁束指令減衰部120から出力された減衰磁束指令IfrDとに基づき、以下の式(9)を用いて、すべり周波数指令ωsrを生成し、加算器15に出力する。
The slip
電流指令生成部16は、トルク指令Tqrと磁束指令減衰部120から出力された減衰磁束指令IfrDとに基づき、以下の式(10)および式(11)を用いて磁束分電流指令Idおよびトルク分電流指令Iqを生成する。
Based on the torque command Tqr and the attenuated magnetic flux command IfrD output from the magnetic flux
上述したように、減衰磁束指令IfrDは磁束指令Ifrを減衰させたものである。したがって、減衰磁束指令IfrDに基づいて生成されるトルク分電流指令Iqは、磁束指令Ifrに基づいて生成されるトルク分電流指令Iq(図6)よりも大きい。 As described above, the damped magnetic flux command IfrD is obtained by attenuating the magnetic flux command Ifr. Therefore, torque current command Iq generated based on damping magnetic flux command IfrD is larger than torque current command Iq (FIG. 6) generated based on magnetic flux command Ifr.
トルク制御部17は、電流指令生成部16から出力された磁束分電流指令Idおよびトルク分電流指令Iqと、電流検出器12により検出された電流iと、周波数制限部110から出力された制限周波数指令ωiLとに基づき電圧指令V*を生成し、電力変換器11および速度演算部13に出力する。
The torque control unit 17 includes a magnetic flux component current command Id and a torque component current command Iq output from the current
上述したように、電動機1の正転時には、制限周波数指令ωiLに示される周波数は、正値a以上、すなわち、常に正値である。また、電動機1の逆転時には、制限周波数指令ωiLに示される周波数は、負値b以下、すなわち、常に負値となる。したがって、電動機1の回転方向が回転方向指令FRに示される方向と反対方向となることがない。そのため、演算速度ωmcに誤差が生じたとしても、回転方向指令FRと逆方向のトルクを電動機1に出力させる電圧指令V*が生成されることが無くなるので、所望の進行方向に対して車両が逆方向に移動することを抑制することができる。 As described above, when the motor 1 is rotating forward, the frequency indicated by the limit frequency command ωiL is equal to or higher than the positive value a, that is, is always a positive value. Also, when the motor 1 rotates in the reverse direction, the frequency indicated by the limit frequency command ωiL is equal to or less than the negative value b, that is, always a negative value. Therefore, the rotation direction of the electric motor 1 does not become opposite to the direction indicated by the rotation direction command FR. Therefore, even if an error occurs in the calculation speed ωmc, the voltage command V * for causing the electric motor 1 to output the torque in the reverse direction to the rotation direction command FR is not generated, and the vehicle moves in the desired traveling direction. Moving in the opposite direction can be suppressed.
また、本実施形態においては、減衰磁束指令IfrDに基づいて生成されるトルク分電流指令Iqを生成し、そのトルク分電流指令Iqを用いて電圧指令V*を生成する。そのため、磁束指令Ifrをそのまま用いるよりも、電動機1に流れる電流は大きくなり、電動機1のトルクが増加する。したがって、周波数制限部110に起因するトルクの低下を緩和し、登り勾配での起動時にも、電気車の後退を防ぐことができる。
In the present embodiment, a torque current command Iq generated based on the damping magnetic flux command IfrD is generated, and a voltage command V * is generated using the torque current command Iq. Therefore, the current flowing through the electric motor 1 becomes larger than when the magnetic flux command Ifr is used as it is, and the torque of the electric motor 1 increases. Therefore, it is possible to mitigate a decrease in torque caused by the
このように本実施形態によれば、電気車制御装置100は、電動機1に流れる電流iを検出する電流検出器12と、検出された電流iと電圧指令V*とに基づき電動機1の演算速度ωmcを演算する速度演算部13と、すべり周波数指令ωsrを生成するすべり周波数指令生成部14と、演算速度ωmcと周波数指令ωsrとを加算した周波数指令ωiを生成する加算器15と、電動機1の回転方向に応じて、周波数指令ωiを周波数制限した制限周波数指令ωiLを生成する周波数制限部110と、磁束指令Ifrを減衰させた減衰磁束指令IfrDを生成する磁束指令減衰部120と、トルク指令Tqrと減衰磁束指令IfrDとに基づき、磁束分電流指令Idおよびトルク分電流指令Iqを生成する電流指令生成部16と、検出された電流iと、制限周波数指令ωiLと、磁束分電流指令Idおよびトルク分電流指令Iqとに基づき、電圧指令V*を生成するトルク制御部17と、を備える。
As described above, according to the present embodiment, the electric
磁束指令Ifrを減衰させた減衰磁束指令IfrDに基づきトルク分電流指令Iqを生成し、そのトルク分電流指令Iqを用いて電圧指令V*を生成することで、磁束指令Ifrをそのまま用いるよりも、電動機1に流れる電流は大きくなり、電動機1のトルクが増加する。したがって、周波数制限部110に起因するトルクの低下を緩和し、登り勾配での起動時にも、電気車の後退を防ぐことができる。
By generating a torque component current command Iq based on the attenuated magnetic flux command IfrD obtained by attenuating the magnetic flux command Ifr, and generating the voltage command V * using the torque component current command Iq, the magnetic flux command Ifr can be used as it is. The current flowing through the motor 1 increases, and the torque of the motor 1 increases. Therefore, it is possible to mitigate a decrease in torque caused by the
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態に係る電気車制御装置100Aの構成例を示す図である。図3において、図1と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an electric
図3に示す電気車制御装置100Aは、図1に示す電気車制御装置100と比較して、周波数制限部110、磁束指令減衰部120をそれぞれ、周波数制限部110A、磁束指令減衰部120Aに変更した点が異なる。
The electric
周波数制限部110Aは、周波数指令ωiの周波数制限(上限制限または下限制限)が行われているか否かを示す信号LmtStを磁束指令減衰部120Aに出力する。以下では、周波数制限部110Aは、周波数指令ωiの周波数制限が行われている状態(ωiL≠ωi)では、信号LmtSt=ONとし、周波数指令ωiの周波数制限が行われていない状態(ωiL=ωi)では、信号LmtSt=OFFとする。
図4は、周波数制限部110Aの構成例を示す図である。図4において、図2と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。 FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the frequency limiting unit 110A. 4, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
図4に示す周波数制限部110Aは、図2に示す周波数制限部110と比較して、比較器114を追加した点が異なる。
The
比較器114は、周波数指令ωiと制限周波数指令ωiLとが入力され、入力された周波数指令ωiと制限周波数指令ωiLとを比較する。そして、比較器114は、周波数指令ωiと制限周波数指令ωiLとが一致する場合には、周波数指令ωiの周波数制限が行われていない状態であると判定し、信号LmtSt=OFFとする。また、比較器114は、周波数指令ωiと制限周波数指令ωiLとが一致しない場合には、周波数指令ωiの周波数制限が行われている状態であると判定し、信号LmtSt=ONとする。
The
図3を再び参照すると、磁束指令減衰部120Aは、信号LmtSt=ONである場合には、磁束指令Ifrを減衰させて減衰磁束指令IfrDを生成して出力する。一方、磁束指令減衰部120Aは、信号LmtSt=OFFである場合には、磁束指令Ifrをそのまま減衰磁束指令IfrDとして出力する。
Referring again to FIG. 3, when the signal LmtSt = ON, the magnetic flux
このように本実施形態によれば、電気車制御装置100Aは、周波数制限部110Aにより周波数指令ωiの周波数制限が行われている場合には、磁束指令Ifrを減衰させて減衰磁束指令IfrDを生成し、周波数制限部110Aにより周波数指令ωiの周波数制限が行われていない場合には、磁束指令Ifrを減衰磁束指令IfrDとする磁束指令減衰部120Aを備える。
As described above, according to the present embodiment, when the frequency limit of the frequency command ωi is performed by the
そのため、電動機1が加速して周波数指令ωiの制限が不要となると、減衰磁束指令IfrDが磁束指令Ifrと等しくなるので、トルク指令Tqrに従って電動機1のトルクを制御することができる。 Therefore, when the motor 1 accelerates and the restriction of the frequency command ωi becomes unnecessary, the damping magnetic flux command IfrD becomes equal to the magnetic flux command Ifr, and thus the torque of the motor 1 can be controlled according to the torque command Tqr.
(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態に係る電気車制御装置100Bの構成例を示す図である。図5において、図3と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of an electric
図5に示す電気車制御装置100Bは、図3に示す電気車制御装置100Aと比較して、周波数制限部110A、磁束指令減衰部120Aをそれぞれ、周波数制限部110B、磁束指令減衰部120Bに変更した点が異なる。
The electric
周波数制限部110Bは、信号LmtStに加えて、制限周波数指令ωiLを磁束指令減衰部120Bに出力する。
The
磁束指令減衰部120Bは、トルク指令Tqrが入力され、入力されたトルク指令Tqrと周波数制限部110Bから出力された制限周波数指令ωiLとに基づき、以下の式(12)を用いて、減衰磁束量IfrD0を演算する。
The magnetic flux command attenuating unit 120B receives the torque command Tqr, and based on the input torque command Tqr and the limited frequency command ωiL output from the
磁束指令減衰部120Bは、信号LmtSt=ONである場合には、演算した減衰磁束量IfrD0を減衰磁束指令IfrDとして電流指令生成部16に出力する。一方、磁束指令減衰部120Bは、信号LmtSt=OFFである場合には、磁束指令Ifrをそのまま減衰磁束指令IfrDとする。
When the signal LmtSt = ON, the magnetic flux command attenuator 120B outputs the calculated attenuation magnetic flux amount IfrD0 to the
このように本実施形態によれば、電気車制御装置100Bは、制限周波数指令ωiLとトルク指令Tqrとに基づき、減衰磁束指令IfrDを生成する磁束指令減衰部120Bを備える。
As described above, according to the present embodiment, the electric
そのため、すべり周波数指令ωsrを電動機1の実すべりに合わせ、トルク指令Tqrに近いトルクが出力されるような、磁束分電流指令Idおよびトルク分電流指令Iqを生成することができる。 Therefore, the magnetic flux component current command Id and the torque component current command Iq can be generated such that the slip frequency command ωsr is matched with the actual slip of the electric motor 1 and a torque close to the torque command Tqr is output.
なお、第1の実施形態において、磁束指令減衰部120が、式(12)を用いて減衰磁束量IfrD0を求め、求めた減衰磁束量IfrD0を減衰磁束指令IfrDとして電流指令生成部16に出力してもよい。
In the first embodiment, the magnetic
本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 Although the present invention has been described with reference to the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations or modifications are included in the scope of the present invention. For example, functions included in each block and the like can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of blocks can be combined into one or divided.
1 電動機
11 電力変換器
12 電流検出器
13 速度演算部
14 すべり周波数指令生成部
15 加算器
16 電流指令生成部
17 トルク制御部
100,100A,110B 電気車制御装置
110,110A,110B 周波数制限部
111 下限制限部
112 上限制限部
113 切替器
114 比較器
120,120A,120B 磁束指令減衰部
Reference Signs List 1
Claims (3)
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器により検出された電流と前記電動機への出力電圧を指示する電圧指令とに基づき前記電動機の回転速度を演算する速度演算部と、
前記電動機のすべり周波数指令を生成するすべり周波数指令生成部と、
前記速度演算部により演算された回転速度と前記すべり周波数指令生成部により生成されたすべり周波数指令とを加算した周波数指令を生成する加算器と、
前記電動機の回転方向に応じて、前記加算器により生成された周波数指令を周波数制限した制限周波数指令を生成する周波数制限部と、
磁束指令を減衰させた減衰磁束指令を生成する磁束指令減衰部と、
トルク指令と前記磁束指令減衰部により生成された減衰磁束指令とに基づき、磁束分電流指令およびトルク分電流指令を生成する電流指令生成部と、
前記電流検出器により検出された電流と、前記周波数制限部により生成された制限周波数指令と、前記電流指令生成部により生成された磁束分電流指令およびトルク分電流指令とに基づき、前記電圧指令を生成するトルク制御部と、
を備え、
前記磁束指令減衰部は、前記制限周波数指令と前記トルク指令とに基づき、前記減衰磁束指令を生成することを特徴とする電気車制御装置。 An electric vehicle control device that controls an electric motor that drives an electric vehicle,
A current detector for detecting a current flowing through the motor,
A speed calculation unit that calculates the rotation speed of the motor based on the current detected by the current detector and a voltage command that indicates an output voltage to the motor;
A slip frequency command generation unit that generates a slip frequency command of the motor,
An adder that generates a frequency command obtained by adding the rotation speed calculated by the speed calculation unit and the slip frequency command generated by the slip frequency command generation unit;
According to the rotation direction of the electric motor, a frequency limiting unit that generates a limited frequency command frequency-limited the frequency command generated by the adder,
A magnetic flux command attenuating unit that generates an attenuated magnetic flux command by attenuating the magnetic flux command;
A current command generating unit that generates a magnetic flux component current command and a torque component current command based on a torque command and an attenuated magnetic flux command generated by the magnetic flux command attenuating unit;
Based on the current detected by the current detector, the limited frequency command generated by the frequency limiter, and the magnetic flux component current command and the torque component current command generated by the current command generator, the voltage command A torque control unit to generate;
Equipped with a,
The magnetic flux command damping unit, based on said limit frequency command and said torque command, the damping flux electric vehicle control device according to claim that you generate command.
前記周波数制限部は、前記電動機の正転時には、前記周波数指令に示される周波数が正の第1の閾値以下である場合に、前記周波数指令を正値で下限制限し、前記電動機の逆転時には、前記周波数指令に示される周波数が負の第2の閾値以上である場合に、前記周波数指令を負値で上限制限して前記制限周波数指令を生成し、
前記磁束指令減衰部は、前記周波数制限部により前記周波数指令が周波数制限されている場合には、前記磁束指令を減衰させて前記減衰磁束指令を生成し、前記周波数指令が周波数制限されていない場合には、前記磁束指令を前記減衰磁束指令とすることを特徴とする電気車制御装置。 The electric vehicle control device according to claim 1,
The frequency limiting unit, when the motor is rotating forward, when the frequency indicated by the frequency command is equal to or less than a positive first threshold, the frequency command is limited to a lower limit with a positive value, and when the motor is rotating in reverse, When the frequency indicated by the frequency command is equal to or greater than a negative second threshold, the frequency command is generated by limiting the upper limit of the frequency command to a negative value to generate the limited frequency command,
The magnetic flux command attenuator generates the attenuated magnetic flux command by attenuating the magnetic flux command when the frequency command is frequency-limited by the frequency limiter, and the frequency command is not frequency-limited. , Wherein the magnetic flux command is the damped magnetic flux command.
前記減衰磁束指令をIfrDとし、前記電動機の二次抵抗をR2とし、前記トルク指令をTqrとし、前記制限周波数指令をωiLとすると、前記磁束指令減衰部は、以下の式 Assuming that the damping magnetic flux command is IfrD, the secondary resistance of the electric motor is R2, the torque command is Tqr, and the limiting frequency command is ωiL, the magnetic flux command attenuating unit is represented by the following equation:
IfrD=√(R2*Tqr/ωiL) IfrD = √ (R2 * Tqr / ωiL)
に基づき、前記減衰磁束指令を生成することを特徴とする電気車制御装置。 An electric vehicle control device that generates the damping magnetic flux command based on the following.
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