JP6750971B2 - Auxiliary power control system - Google Patents

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Description

本発明は、電気車に搭載される補助電源制御システムに関するものである。
The present invention relates to auxiliary power supply control system that will be mounted in an electric vehicle.

補助電源装置は、集電装置から供給される直流電力を電力変換スイッチング素子で交流電力に変換し、該交流電力や、該交流電力を更に整流回路等で変換した直流電力を、電気車に搭載された電機機器に供給している。 The auxiliary power supply device converts direct current power supplied from the current collector into alternating current power by a power conversion switching element, and mounts the alternating current power or the direct current power obtained by further converting the alternating current power by a rectifier circuit or the like on an electric vehicle. Is supplied to the electrical equipment.

補助電源装置が電力を供給する電機機器には、車内照明、案内表示器、空調装置、空気圧縮機（コンプレッサー）などがある。車内照明や案内表示器などの機器では、電源起動後の消費電力の変動は少ない。 The electric equipment to which the auxiliary power supply device supplies electric power includes in-vehicle lighting, a guide display, an air conditioner, an air compressor (compressor) and the like. For devices such as in-vehicle lighting and guide displays, power consumption does not fluctuate after power is turned on.

一方、空気圧縮機は元空気ダメの空気圧を圧力センサで監視し、一定の圧力まで低下すると空気圧縮機が起動して、空気圧を上昇させる。また、空気圧が一定の圧力まで上昇すると、空気圧縮機は停止する。圧縮空気は、ドアの開閉動作や空気ブレーキを掛ける際などに使用される。そのため、運転中は絶えず、元空気ダメ内の空気圧が一定の圧力範囲になるよう、空気圧縮機は起動／停止を繰り返す。 On the other hand, the air compressor monitors the air pressure of the original air failure with a pressure sensor, and when the air pressure falls to a certain pressure, the air compressor is activated to increase the air pressure. Further, when the air pressure rises to a certain pressure, the air compressor stops. Compressed air is used when opening and closing a door or applying an air brake. Therefore, during operation, the air compressor is repeatedly started/stopped so that the air pressure in the original air useless is within a certain pressure range.

空気圧縮機は誘導電動機で駆動される誘導負荷のため、起動時に突入電流が流れ、補助電源装置の負荷は急変する。補助電源装置では、出力電圧、出力電流やインバータ電流を監視し、負荷の変動に対して出力電圧を一定とするようフィードバック制御を行っている。しかし、監視要素は負荷変動により変化するため、負荷変動が大きい場合、フィードバック制御により出力電圧を一定とするまでの数制御周期の間、出力電圧波形に歪みが生じてしまう。出力電圧波形の歪みは、補助電源装置の出力に接続された他の機器へ影響を与える。特に車内照明においては、ちらつきの原因となる。 Since the air compressor is an inductive load driven by an induction motor, an inrush current flows at the time of startup and the load of the auxiliary power supply device changes suddenly. In the auxiliary power supply device, the output voltage, the output current and the inverter current are monitored, and feedback control is performed so that the output voltage is constant with respect to a load change. However, since the monitoring element changes depending on the load fluctuation, when the load fluctuation is large, the output voltage waveform is distorted during several control cycles until the output voltage is kept constant by the feedback control. The distortion of the output voltage waveform affects other devices connected to the output of the auxiliary power supply device. Especially in interior lighting, it causes flicker.

そこで、ドアの開閉時に、補助電源装置に対する電圧指令値を変更し、補助電源装置が初期設定値よりも高い電圧を出力するように制御する車両制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Therefore, there is known a vehicle control device that controls a voltage command value for the auxiliary power supply device so that the auxiliary power supply device outputs a voltage higher than an initial setting value when the door is opened and closed (for example, Patent Document 1). reference).

特開２０１３−００５５４６号公報JP, 2013-005546, A

しかし、特許文献１に記載の発明では、ドアを開閉する際に補助電源装置に対する電圧指令値を高く設定するため、補助電源装置は定格よりも高い電圧を出力するおそれがある。 However, in the invention described in Patent Document 1, since the voltage command value for the auxiliary power supply device is set high when the door is opened and closed, the auxiliary power supply device may output a voltage higher than the rated value.

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、誘導負荷の起動時の突入電流による出力電圧波形の歪み及び車内照明のちらつきを、電圧指令値を変えることなく抑制することが可能な補助電源制御システムを提供することにある。
Purpose, inductive loads flicker distortion and the interior lighting of the output voltage waveform by startup inrush current, auxiliary power supply capable of suppressing without changing the voltage command value of the present invention has been made in view of such circumstances To provide a control system.

上記課題を解決するため、本発明に係る補助電源制御システムは、フィードバック制御により交流電力を生成する補助電源装置と、三相接触器と、補助継電器と、制御装置とを備える補助電源制御システムであって、前記制御装置は、誘導負荷を起動する際に、前記補助継電器に補助接点の投入を指示する補助接点投入信号を出力し、前記補助継電器は、前記補助接点投入信号が入力されると補助接点を投入し、前記三相接触器に主接点の投入を指示する主接点投入信号を出力するとともに、前記補助電源装置に誘導負荷の起動を通知する起動通知信号を出力し、前記三相接触器は、前記主接点投入信号が入力されると投入時間の経過後に主接点を投入し、前記補助電源装置を前記誘導負荷に接続し、前記補助電源装置は、前記起動通知信号が入力されると前記誘導負荷の起動を事前に検知し、フィードバック制御の制御ゲインを所定時間大きくすることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an auxiliary power supply control system according to the present invention is an auxiliary power supply control system including an auxiliary power supply device that generates AC power by feedback control, a three-phase contactor, an auxiliary relay, and a control device. Then, the control device outputs an auxiliary contact closing signal for instructing the auxiliary relay to close the auxiliary contact when the inductive load is started, and the auxiliary relay receives the auxiliary contact closing signal. The three-phase contactor is turned on and a main contact closing signal is output to the three-phase contactor to instruct the main contact to be turned on. The contactor closes the main contact after the closing time has elapsed when the main contact closing signal is input, connects the auxiliary power supply device to the inductive load, and the auxiliary power supply device receives the start notification signal. Then, the activation of the inductive load is detected in advance, and the control gain of the feedback control is increased for a predetermined time.

また、上記課題を解決するため、本発明に係る補助電源制御システムは、フィードバック制御により交流電力を生成する補助電源装置と、三相接触器と、補助継電器と、制御装置とを備える補助電源制御システムであって、前記制御装置は、誘導負荷を起動する際に、前記補助継電器に補助接点の投入を指示する補助接点投入信号を出力するとともに、前記補助電源装置に誘導負荷の起動を通知する起動通知信号を出力し、前記補助継電器は、前記補助接点投入信号が入力されると補助接点を投入し、前記三相接触器に主接点の投入を指示する主接点投入信号を出力し、前記三相接触器は、前記主接点投入信号が入力されると投入時間の経過後に主接点を投入し、前記補助電源装置を前記誘導負荷に接続し、前記補助電源装置は、前記起動通知信号が入力されると前記誘導負荷の起動を事前に検知し、フィードバック制御の制御ゲインを所定時間大きくすることを特徴とする。 Further, in order to solve the above problems, an auxiliary power supply control system according to the present invention includes an auxiliary power supply device that generates AC power by feedback control, a three-phase contactor, an auxiliary relay, and a control device. In the system, when starting the inductive load, the control device outputs an auxiliary contact closing signal for instructing the auxiliary relay to open the auxiliary contact and notifies the auxiliary power supply device of starting the inductive load. A start notification signal is output, the auxiliary relay turns on the auxiliary contact when the auxiliary contact closing signal is input, and outputs a main contact closing signal that instructs the three-phase contactor to close the main contact, The three-phase contactor, when the main contact closing signal is input, closes the main contact after the closing time elapses, connects the auxiliary power supply device to the inductive load, and the auxiliary power supply device receives the start notification signal. When input, the activation of the inductive load is detected in advance, and the control gain of feedback control is increased for a predetermined time.

また、上記課題を解決するため、本発明に係る補助電源制御システムは、フィードバック制御により交流電力を生成する補助電源装置と、三相接触器と、制御装置とを備える補助電源制御システムであって、前記制御装置は、誘導負荷を起動する際に、前記三相接触器に主接点の投入を指示する主接点投入信号を出力するとともに、前記補助電源装置に誘導負荷の起動を通知する起動通知信号を出力し、前記三相接触器は、前記主接点投入信号が入力されると投入時間の経過後に主接点を投入し、前記補助電源装置を前記誘導負荷に接続し、前記補助電源装置は、前記起動通知信号が入力されると前記誘導負荷の起動を事前に検知し、フィードバック制御の制御ゲインを所定時間大きくすることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an auxiliary power supply control system according to the present invention is an auxiliary power supply control system including an auxiliary power supply device that generates AC power by feedback control, a three-phase contactor, and a control device. When the inductive load is started, the control device outputs a main contact closing signal that instructs the three-phase contactor to close the main contact, and a start notification that notifies the auxiliary power supply device of the start of the inductive load. When the main contact closing signal is input, the three-phase contactor closes the main contact after the closing time elapses, connects the auxiliary power supply device to the inductive load, and the auxiliary power supply device outputs a signal. When the activation notification signal is input, activation of the inductive load is detected in advance, and the control gain of feedback control is increased for a predetermined time.

本発明によれば、誘導負荷の起動を事前に検知することができる。また、誘導負荷の起動時の突入電流による出力電圧波形の歪み及び車内照明のちらつきを、電圧指令値を変えることなく抑制することができる。 According to the present invention, the activation of the inductive load can be detected in advance. Further, it is possible to suppress the distortion of the output voltage waveform and the flicker of the interior lighting due to the inrush current at the time of starting the inductive load without changing the voltage command value.

本発明の第１の実施形態に係る補助電源制御システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the auxiliary power supply control system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る補助電源装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the auxiliary power supply device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 従来の補助電源装置の出力電圧波形のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the output voltage waveform of the conventional auxiliary power supply device. 本発明に係る補助電源装置の出力電圧波形のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the output voltage waveform of the auxiliary power supply device which concerns on this invention. 本発明の第２の実施形態に係る補助電源装置を搭載する電気車の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the electric vehicle carrying the auxiliary power supply device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る補助電源装置を搭載する電気車の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the electric vehicle carrying the auxiliary power supply device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る補助電源制御システム１の概略構成を示すブロック図である。図１に示す例では、補助電源制御システム１は、補助電源装置１１と、三相接触器１２と、補助継電器１３と、制御装置１４とを備える。 (First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an auxiliary power supply control system 1 according to the first embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 1, the auxiliary power supply control system 1 includes an auxiliary power supply device 11, a three-phase contactor 12, an auxiliary relay 13, and a control device 14.

補助電源装置１１は、フィードバック制御により交流電力を生成し、補助電源装置１１に接続される車内照明、案内表示器、空調装置、誘導負荷である空気圧縮機（コンプレッサー）などの各電機機器に出力する。図１では電機機器として空気圧縮機（誘導負荷）２０のみ示す。補助電源装置１１は、三相接触器１２を介して空気圧縮機２０と接続する。 The auxiliary power supply device 11 generates AC power by feedback control and outputs it to each electric device such as an interior lighting, a guide display, an air conditioner, an air compressor (compressor) that is an inductive load, which is connected to the auxiliary power supply device 11. To do. In FIG. 1, only an air compressor (inductive load) 20 is shown as an electric device. The auxiliary power supply device 11 is connected to the air compressor 20 via the three-phase contactor 12.

圧力センサ４０は、元空気ダメ３０の空気圧を検出し、検出した圧力を示す圧力情報を制御装置１４に出力する。 The pressure sensor 40 detects the air pressure of the original air useless 30 and outputs pressure information indicating the detected pressure to the control device 14.

制御装置１４は、圧力センサ４０により検出された圧力が所定の閾値よりも低くなると、補助継電器１３に補助接点１３２の投入を指示する補助接点投入信号を出力する。すなわち、コイル１３１に電圧を印加する。なお、本明細書において、信号を出力するとは、信号をアクティブにすることを意味し、信号を停止するとは、信号を非アクティブにすることを意味する。 When the pressure detected by the pressure sensor 40 becomes lower than a predetermined threshold value, the control device 14 outputs an auxiliary contact closing signal for instructing the auxiliary relay 13 to make the auxiliary contact 132. That is, a voltage is applied to the coil 131. In this specification, outputting a signal means activating a signal, and stopping a signal means deactivating a signal.

補助継電器１３は、補助接点投入信号が入力されてコイル１３１に電圧が印加されると、補助接点１３２を投入（オン）し、三相接触器１２に主接点１２２の投入を指示する主接点投入信号を出力するとともに、補助電源装置１１に誘導負荷の起動を通知する起動通知信号を出力する。すなわち、三相接触器１２のコイル１２１、及び補助電源装置１１に電圧を印加する。主接点投入信号と起動通知信号は同一の信号としてもよい。 When the auxiliary contact closing signal is input and the voltage is applied to the coil 131, the auxiliary relay 13 closes (turns on) the auxiliary contact 132 and instructs the three-phase contactor 12 to make the main contact 122. In addition to outputting the signal, the auxiliary power supply device 11 outputs a start notification signal for notifying the start of the inductive load. That is, a voltage is applied to the coil 121 of the three-phase contactor 12 and the auxiliary power supply device 11. The main contact closing signal and the start notification signal may be the same signal.

三相接触器１２は、主接点投入信号が入力されてコイル１２１に電圧が印加されると、投入時間の経過後に主接点１２２を投入し、補助電源装置１１により生成された三相交流電圧を空気圧縮機２０に印加する。 When the main contact closing signal is input and the voltage is applied to the coil 121, the three-phase contactor 12 closes the main contact 122 after the lapse of the closing time and outputs the three-phase AC voltage generated by the auxiliary power supply device 11. It is applied to the air compressor 20.

ここで、補助電源装置１１は補助継電器１３から起動通知信号が入力されることにより、三相接触器１２の主接点１２２が投入される前に、空気圧縮機２０を起動させようとしていることを検知することができる。 Here, the auxiliary power supply device 11 is about to start the air compressor 20 before the main contact 122 of the three-phase contactor 12 is turned on by receiving the start notification signal from the auxiliary relay 13. Can be detected.

空気圧縮機２０は、三相交流電圧が印加されると運転を開始する。すると、元空気ダメ３０の空気圧が上昇する。 The air compressor 20 starts operation when a three-phase AC voltage is applied. Then, the air pressure of the original air useless 30 increases.

制御装置１４は、圧力センサ４０により検出された圧力が所定の閾値以上になると、補助接点投入信号を停止する。すなわち、補助継電器１３のコイル１３１への電圧の印加を停止する。 The control device 14 stops the auxiliary contact closing signal when the pressure detected by the pressure sensor 40 becomes equal to or higher than a predetermined threshold value. That is, the application of the voltage to the coil 131 of the auxiliary relay 13 is stopped.

補助継電器１３は、コイル１３１への電圧の印加が停止されると、補助接点１３２を開放（オフ）し、主接点投入信号及び起動通知信号を停止する。すなわち、三相接触器１２のコイル１２１への電圧の印加を停止するとともに、補助電源装置１１への電圧の印加を停止する。 When the application of the voltage to the coil 131 is stopped, the auxiliary relay 13 opens (turns off) the auxiliary contact 132 and stops the main contact closing signal and the start notification signal. That is, the application of the voltage to the coil 121 of the three-phase contactor 12 is stopped, and the application of the voltage to the auxiliary power supply device 11 is stopped.

三相接触器１２は、主接点投入信号が停止されてコイル１２１への電圧の印加が停止されると、開極時間の経過後に主接点１２２を開放し、補助電源装置１１から空気圧縮機２０へ供給されていた三相交流電圧を遮断する。 When the main contact closing signal is stopped and the application of voltage to the coil 121 is stopped, the three-phase contactor 12 opens the main contact 122 after the contact opening time elapses, and the auxiliary power supply 11 causes the air compressor 20 to open. Shut off the three-phase AC voltage supplied to the.

ここで、補助電源装置１１は補助継電器１３から電圧の印加が停止されることにより、三相接触器１２の主接点１２２が開放される前に、空気圧縮機２０を停止させようとしていることを検知することができる。 Here, the auxiliary power supply device 11 tries to stop the air compressor 20 before the main contact 122 of the three-phase contactor 12 is opened by stopping the application of the voltage from the auxiliary relay 13. Can be detected.

空気圧縮機２０は、三相交流電圧の印加が停止されると、運転を停止する。すると、元空気ダメ３０の空気圧の上昇が停止する。 The air compressor 20 stops its operation when the application of the three-phase AC voltage is stopped. Then, the increase in the air pressure of the original air useless 30 stops.

次に、補助電源装置１１の動作について説明する。補助電源装置１１の出力に接続される負荷は、無負荷状態から最大負荷状態まで変化するため、無負荷状態から最大負荷状態まで安定した制御を行う必要がある。通常、フィードバック制御の制御ゲインの安定限界は、最大負荷状態に比べ無負荷状態で小さいため、無負荷状態において安定となる制御ゲインを選定する必要がある。しかし、無負荷状態で調整した制御ゲインは、負荷投入による負荷変動が大きくなると制御応答性が低下する。 Next, the operation of the auxiliary power supply device 11 will be described. Since the load connected to the output of the auxiliary power supply device 11 changes from the no-load state to the maximum load state, it is necessary to perform stable control from the no-load state to the maximum load state. Normally, the stability limit of the control gain of feedback control is smaller in the no-load state than in the maximum load state, so it is necessary to select a control gain that is stable in the no-load state. However, the control response of the control gain adjusted in the no-load state deteriorates when the load fluctuation due to the load application increases.

特に、空気圧縮機２０は誘導負荷であるため、起動時に突入電流が流れ、補助電源装置１１の負荷が急激に増大する。その結果、制御応答が追いつかずに出力電圧波形に歪が生じ、車内照明が一瞬ちらついてしまうことがある。一方、負荷が大きい場合は、無負荷状態に比べ制御ゲインを大きくしても、安定した制御を行うことが可能である。 In particular, since the air compressor 20 is an inductive load, a rush current flows at the time of start-up, and the load of the auxiliary power supply device 11 rapidly increases. As a result, the output voltage waveform may be distorted without catching up with the control response, and the interior lighting may flicker for a moment. On the other hand, when the load is large, stable control can be performed even if the control gain is increased as compared with the unloaded state.

そこで、補助電源装置１１は、起動通知信号が入力されると、事前にフィードバック制御の制御ゲインを大きい値に切り替える。これにより制御応答性を高め、出力電圧波形の歪みを低減することができる。 Therefore, when the activation notification signal is input, the auxiliary power supply device 11 switches the control gain of the feedback control to a large value in advance. Thereby, the control response can be improved and the distortion of the output voltage waveform can be reduced.

次に、補助電源装置の構成について説明する。図２は、補助電源装置１１の概略構成を示すブロック図である。図２に示す例では、補助電源装置１１は、減算部１１１（１１１−１，１１１−２）と、ゲイン切替指示部１１２と、切替部１１３と、ゲイン設定部１１４と、加算部１１５（１１５−１，１１５−２）と、二相三相変換部１１６と、電力変換器１１７と、三相二相変換部１１８とを備える。 Next, the configuration of the auxiliary power supply device will be described. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the auxiliary power supply device 11. In the example illustrated in FIG. 2, the auxiliary power supply device 11 includes a subtraction unit 111 (111-1, 111-2), a gain switching instruction unit 112, a switching unit 113, a gain setting unit 114, and an addition unit 115 (115). -1, 115-2), a two-phase/three-phase conversion unit 116, a power converter 117, and a three-phase/two-phase conversion unit 118.

減算部１１１−１は、ｄ軸指令値と、三相二相変換部１１８から入力されたｄ軸フィードバックｆｄとの誤差値ｅｄを求め、切替部１１３に出力する。減算部１１１−２は、ｑ軸指令値と、三相二相変換部１１８から入力されたｑ軸フィードバックｆｑとの誤差値ｅｑを求め、切替部１１３に出力する。 Subtraction unit 111-1, and the d-axis command value, an error value e d between the d-axis feedback f d which is input from the three-phase two-phase conversion unit 118 obtains, outputs to the switching unit 113. Subtraction unit 111-2, and the q-axis command value, the error value e q of the q-axis feedback f q inputted from the three-phase to two-phase conversion unit 118 obtains, outputs to the switching unit 113.

ゲイン切替指示部１１２は、起動通知信号が入力されると、切替部１１３に制御ゲインを切り替えるように指示するゲイン切替信号を出力する。ゲイン切替指示部１１２は、時素リレーを用いることにより、ゲイン切替信号を出力した後、所定時間（例えば、数十〜数百ｍｓｅｃ）が経過した時点で、起動通知信号の停止を待たずにゲイン切替信号を停止するようにしてもよい。 When the activation notification signal is input, the gain switching instruction unit 112 outputs a gain switching signal that instructs the switching unit 113 to switch the control gain. The gain switching instructing unit 112 uses the chronograph relay to output the gain switching signal, and after a predetermined time (for example, several tens to several hundreds msec) has elapsed, without waiting for the activation notification signal to stop. The gain switching signal may be stopped.

切替部１１３は、ゲイン切替指示部１１２からゲイン切替信号が入力されると、制御ゲインを所定時間大きくなるように切り替え、ゲイン切替信号が停止されると、制御ゲインを元に戻す。 When the gain switching signal is input from the gain switching instructing unit 112, the switching unit 113 switches the control gain so as to increase for a predetermined time, and when the gain switching signal is stopped, the control gain is restored.

ゲイン設定部１１４は、フィードバック制御の制御ゲインを設定する。例えばＰＩＤ制御を行う場合には、比例、積分、微分の制御ゲインがそれぞれ設定される。デフォルト状態ではそれぞれＫｐ１１，Ｋｐ１２，Ｋｉ１１，Ｋｉ１２，Ｋｄ１１，Ｋｄ１２が選択される。起動通知信号が入力されると、切替部１１３により、比例、積分、微分の制御ゲインがそれぞれＫｐ２１，Ｋｐ２２，Ｋｉ２１，Ｋｉ２２，Ｋｄ２１，Ｋｄ２２に切り替えられる。ここで、Ｋｐ２１＞Ｋｐ１１，Ｋｐ２２＞Ｋｐ１２，Ｋｉ２１＞Ｋｉ１１，Ｋｉ２２＞Ｋｉ１２，Ｋｄ２１＞Ｋｄ１１，Ｋｄ２２＞Ｋｄ１２である。なお、図中の表記「ｓ」はラプラス演算子である。 The gain setting unit 114 sets a control gain for feedback control. For example, when PID control is performed, proportional, integral, and derivative control gains are set. In the default state, K p11 , K p12 , K i11 , K i12 , K d11 , and K d12 are selected. When the activation notification signal is input, the switching unit 113 switches the proportional, integral, and derivative control gains to K p21 , K p22 , K i21 , K i22 , K d21 , and K d22 , respectively. Here, K p21 >K p11 , K p22 >K p12 , K i21 >K i11 , K i22 >K i12 , K d21 >K d11 , K d22 >K d12 . The notation "s" in the figure is a Laplace operator.

切替部１１３は、制御ゲインを切り替え後、ゲイン切替信号が停止されると、それぞれの制御ゲインをＫｐ１１，Ｋｐ１２，Ｋｉ１１，Ｋｉ１２，Ｋｄ１１，Ｋｄ１２に切り替え、デフォルト状態に戻す。 When the gain switching signal is stopped after switching the control gains, the switching unit 113 switches the control gains to K p11 , K p12 , K i11 , K i12 , K d11 , and K d12 , and restores the default state.

加算部１１５−１は、誤差値ｅｄに対して制御ゲインを用いて比例、積分、微分の演算を行った結果を加算し、二相三相変換部１１６に出力する。加算部１１５−２は、誤差値ｅｑに対して制御ゲインを用いて比例、積分、微分の演算を行った結果を加算し、二相三相変換部１１６に出力する。 Adding section 115-1 proportional using the control gain to the error value e d, integrating, and summing the results of calculation of the differential, and outputs the two-phase three-phase conversion unit 116. Adding section 115-2, proportional with the control gain to the error value e q, integrating, and summing the results of calculation of the differential, and outputs the two-phase three-phase conversion unit 116.

二相三相変換部１１６は、加算部１１５から入力された指令値を回転座標から静止座標に座標変換した後、位相差９０°の二相交流を位相差１２０°の三相交流に変換して電圧指令値を生成し、電力変換器１１７に出力する。 The two-phase/three-phase conversion unit 116 performs coordinate conversion of the command value input from the addition unit 115 from rotational coordinates to stationary coordinates, and then converts two-phase alternating current with a phase difference of 90° into three-phase alternating current with a phase difference of 120°. Generates a voltage command value and outputs the voltage command value to the power converter 117.

電力変換器１１７は、二相三相変換部１１６から入力された電圧指令値に基づいて、直流電力を三相交流電力に変換し、三相二相変換部１１８及び外部に出力する。 The power converter 117 converts DC power into three-phase AC power based on the voltage command value input from the two-phase/three-phase converter 116, and outputs the three-phase/two-phase converter 118 and the outside.

三相二相変換部１１８は、電力変換器１１７から入力された位相差１２０°の三相交流を位相差９０°の二相交流に変換した後、静止座標を回転座標に変換してｄ軸フィードバックｆｄ及びｑ軸フィードバックｆｑを生成し、減算部１１１に出力する。 The three-phase/two-phase conversion unit 118 converts the three-phase alternating current with the phase difference of 120° input from the power converter 117 into the two-phase alternating current with the phase difference of 90°, and then converts the stationary coordinates into the rotating coordinates to convert the d-axis. The feedback f d and the q-axis feedback f q are generated and output to the subtraction unit 111.

上述したように、本発明では、誘導負荷（空気圧縮機２０）の起動前に補助電源装置１１に起動通知信号が入力されるため、補助電源装置１１は誘導負荷の起動を事前に検知し、フィードバック制御の制御ゲインを所定時間大きくする。かかる構成により、誘導負荷の起動時の突入電流による出力電圧波形の歪み及び車内照明のちらつきを、電圧指令値を変えることなく抑制することができる。 As described above, in the present invention, since the activation notification signal is input to the auxiliary power supply device 11 before the activation of the inductive load (air compressor 20), the auxiliary power supply device 11 detects the activation of the inductive load in advance, The control gain of the feedback control is increased for a predetermined time. With this configuration, it is possible to suppress the distortion of the output voltage waveform and the flicker of the vehicle interior lighting due to the inrush current at the time of starting the inductive load without changing the voltage command value.

図３は、従来の補助電源装置の出力電圧波形のシミュレーション結果を示す図である。これは、無負荷から最大負荷の範囲で負荷変動が発生した場合に安定した制御を行える制御ゲインで、無負荷状態から最大負荷を投入した時の出力電圧波形であり、制御ゲインの切り替えは行っていない。負荷投入により、図中のＡ，Ｂに示すように出力電圧波形が定格値以下となるため、車内照明のちらつきの原因となる。 FIG. 3 is a diagram showing a simulation result of an output voltage waveform of the conventional auxiliary power supply device. This is a control gain that enables stable control when load fluctuations occur in the range from no load to maximum load.This is the output voltage waveform when the maximum load is applied from the no load state. Not not. When the load is turned on, the output voltage waveform becomes less than the rated value as shown by A and B in the figure, which causes flickering of the interior lighting.

図４は、本発明に係る補助電源装置の出力電圧波形のシミュレーション結果を示す図である。これは、負荷投入直前に制御ゲインを切り替えて、図３の制御ゲインよりも大きくした時の出力電圧波形である。この波形から、負荷変動時の応答性が向上し、負荷投入による出力波形の歪が図３と比較して早期に解消されていることが分かる。よって、車内照明のちらつきを抑制することができる。 FIG. 4 is a diagram showing a simulation result of an output voltage waveform of the auxiliary power supply device according to the present invention. This is the output voltage waveform when the control gain is switched to a value greater than the control gain shown in FIG. 3 immediately before the load is turned on. From this waveform, it can be seen that the responsiveness at the time of load change is improved and the distortion of the output waveform due to the load application is eliminated earlier than in FIG. Therefore, the flicker of the interior lighting can be suppressed.

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る補助電源制御システム２について説明する。図５は、補助電源制御システム２の概略構成を示す図である。図５に示す例では、補助電源制御システム２は、補助電源装置１１と、三相接触器１２と、補助継電器１３と、制御装置１４とを備える。以下、補助電源制御システム２が補助電源制御システム１と相違する点についてのみ説明する。 (Second embodiment)
Next, the auxiliary power supply control system 2 according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the auxiliary power supply control system 2. In the example shown in FIG. 5, the auxiliary power supply control system 2 includes an auxiliary power supply device 11, a three-phase contactor 12, an auxiliary relay 13, and a control device 14. Only the differences between the auxiliary power supply control system 2 and the auxiliary power supply control system 1 will be described below.

制御装置１４は、圧力センサ４０により検出された圧力が所定の閾値よりも低くなると、補助継電器１３に補助接点１３２の投入を指示する補助接点投入信号を出力するとともに、補助電源装置１１に誘導負荷の起動を通知する起動通知信号を出力する。すなわち、補助継電器１３のコイル１３１、及び補助電源装置１１に電圧を印加する。補助接点投入信号と起動通知信号は同一の信号としてもよい。 When the pressure detected by the pressure sensor 40 becomes lower than a predetermined threshold value, the control device 14 outputs an auxiliary contact closing signal for instructing the auxiliary relay 13 to open the auxiliary contact 132 and also causes the auxiliary power supply device 11 to generate an inductive load. A start notification signal for notifying the start of is output. That is, a voltage is applied to the coil 131 of the auxiliary relay 13 and the auxiliary power supply device 11. The auxiliary contact closing signal and the activation notification signal may be the same signal.

補助継電器１３は、補助接点投入信号が入力されてコイル１３１に電圧が印加されると、補助接点１３２を投入し、三相接触器１２に主接点１２２の投入を指示する主接点投入信号を出力する。 When the auxiliary contact closing signal is input and the voltage is applied to the coil 131, the auxiliary relay 13 closes the auxiliary contact 132 and outputs a main contact closing signal for instructing the three-phase contactor 12 to make the main contact 122. To do.

また制御装置１４は、圧力センサ４０により検出された圧力が所定の閾値以上になると、補助接点投入信号及び起動通知信号を停止する。すなわち、補助継電器１３のコイル１３１、及び補助電源装置１１への電圧の印加を停止する。 Further, the control device 14 stops the auxiliary contact closing signal and the activation notification signal when the pressure detected by the pressure sensor 40 becomes equal to or higher than a predetermined threshold value. That is, the voltage application to the coil 131 of the auxiliary relay 13 and the auxiliary power supply device 11 is stopped.

かかる構成により、第１の実施形態と同様に、誘導負荷の起動時の突入電流による出力電圧波形の歪み及び車内照明のちらつきを、電圧指令値を変えることなく抑制することができる。また、制御装置１４が補助電源装置１１に起動通知信号を直接出力するため、補助電源装置１１はより早く誘導負荷の起動を事前に検知することができる。 With this configuration, similarly to the first embodiment, it is possible to suppress the distortion of the output voltage waveform and the flicker of the vehicle interior lighting due to the inrush current at the time of starting the inductive load without changing the voltage command value. Further, since the control device 14 directly outputs the activation notification signal to the auxiliary power supply device 11, the auxiliary power supply device 11 can detect the activation of the inductive load earlier in advance.

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る補助電源制御システム３について説明する。図６は、補助電源制御システム３の概略構成を示す図である。図６に示す例では、補助電源制御システム３は、補助電源装置１１と、三相接触器１２と、制御装置１４とを備える。以下、補助電源制御システム３が補助電源制御システム１と相違する点についてのみ説明する。 (Third Embodiment)
Next, the auxiliary power supply control system 3 according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the auxiliary power supply control system 3. In the example shown in FIG. 6, the auxiliary power supply control system 3 includes an auxiliary power supply device 11, a three-phase contactor 12, and a control device 14. Only the differences between the auxiliary power supply control system 3 and the auxiliary power supply control system 1 will be described below.

補助電源制御システム３は、補助継電器を備えない。そのため、制御装置１４は、圧力センサ４０により検出された圧力が所定の閾値よりも低くなると、三相接触器１２に主接点１２２の投入を指示する主接点投入信号を出力するとともに、補助電源装置１１に誘導負荷の起動を通知する起動通知信号を出力する。すなわち、三相接触器１２のコイル１２１、及び補助電源装置１１に電圧を印加する。主接点投入信号と起動通知信号は同一の信号としてもよい。 The auxiliary power supply control system 3 does not include an auxiliary relay. Therefore, when the pressure detected by the pressure sensor 40 becomes lower than a predetermined threshold value, the control device 14 outputs a main contact closing signal for instructing the three-phase contactor 12 to make the main contact 122 and also the auxiliary power supply device. A start notification signal for notifying the start of the inductive load is output to 11. That is, a voltage is applied to the coil 121 of the three-phase contactor 12 and the auxiliary power supply device 11. The main contact closing signal and the start notification signal may be the same signal.

また制御装置１４は、圧力センサ４０により検出された圧力が所定の閾値以上になると、主接点投入信号及び起動通知信号を停止する。すなわち、三相接触器１２のコイル１２１、及び補助電源装置１１への電圧の印加を停止する。 Further, the control device 14 stops the main contact closing signal and the activation notification signal when the pressure detected by the pressure sensor 40 becomes equal to or higher than a predetermined threshold value. That is, the application of the voltage to the coil 121 of the three-phase contactor 12 and the auxiliary power supply device 11 is stopped.

かかる構成により、第１の実施形態と同様に、誘導負荷の起動時の突入電流による出力電圧波形の歪み及び車内照明のちらつきを、電圧指令値を変えることなく抑制することができる。また、三相接触器１２の主接点１２２の投入に必要な電流を制御装置１４から直接供給できる場合には、本実施形態に示すように補助継電器１３を省略することができ、コストを削減することができる。 With this configuration, similarly to the first embodiment, it is possible to suppress the distortion of the output voltage waveform and the flicker of the vehicle interior lighting due to the inrush current at the time of starting the inductive load without changing the voltage command value. Further, when the current necessary for closing the main contact 122 of the three-phase contactor 12 can be directly supplied from the control device 14, the auxiliary relay 13 can be omitted as shown in this embodiment, and the cost can be reduced. be able to.

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。 Although the above embodiments have been described as representative examples, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications and substitutions can be made within the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, it is possible to combine a plurality of constituent blocks described in the embodiment into one or divide one constituent block.

本発明は、誘導負荷に電力を供給する電気車に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for an electric vehicle that supplies electric power to an inductive load.

１，２，３ 補助電源制御システム
１１ 補助電源装置
１２ 三相接触器
１３ 補助継電器
１４ 制御装置
２０ 空気圧縮機（誘導負荷）
３０ 元空気ダメ
４０ 圧力センサ
１１１ 減算部
１１２ ゲイン切替指示部
１１３ 切替部
１１４ ゲイン設定部
１１５ 加算部
１１６ 二相三相変換部
１１７ 電力変換器
１１８ 三相二相変換部
１２１ コイル
１２２ 主接点
１３１ コイル
１３２ 補助接点 1, 2, 3 Auxiliary power supply control system 11 Auxiliary power supply device 12 Three-phase contactor 13 Auxiliary relay 14 Control device 20 Air compressor (inductive load)
30 original air failure 40 pressure sensor 111 subtraction unit 112 gain switching instruction unit 113 switching unit 114 gain setting unit 115 addition unit 116 two-phase three-phase conversion unit 117 power converter 118 three-phase two-phase conversion unit 121 coil 122 main contact 131 coil 132 auxiliary contact

Claims (3)

フィードバック制御により交流電力を生成する補助電源装置と、三相接触器と、補助継電器と、制御装置とを備える補助電源制御システムであって、
前記制御装置は、誘導負荷を起動する際に、前記補助継電器に補助接点の投入を指示する補助接点投入信号を出力し、
前記補助継電器は、前記補助接点投入信号が入力されると補助接点を投入し、前記三相接触器に主接点の投入を指示する主接点投入信号を出力するとともに、前記補助電源装置に誘導負荷の起動を通知する起動通知信号を出力し、
前記三相接触器は、前記主接点投入信号が入力されると投入時間の経過後に主接点を投入し、前記補助電源装置を前記誘導負荷に接続し、
前記補助電源装置は、前記起動通知信号が入力されると前記誘導負荷の起動を事前に検知し、フィードバック制御の制御ゲインを所定時間大きくする
ことを特徴とする補助電源制御システム。 An auxiliary power supply control system comprising an auxiliary power supply device for generating AC power by feedback control, a three-phase contactor, an auxiliary relay, and a control device,
When starting the inductive load, the control device outputs an auxiliary contact closing signal that instructs the auxiliary relay to open an auxiliary contact,
When the auxiliary relay closing signal is input, the auxiliary relay closes the auxiliary contact and outputs a main contact closing signal for instructing the three-phase contactor to close the main contact, and at the same time, an inductive load is applied to the auxiliary power supply device. It outputs the start notification signal that notifies the start of
The three-phase contactor, when the main contact closing signal is input, closes the main contact after the closing time elapses, connects the auxiliary power supply device to the inductive load,
The auxiliary power supply device detects the start of the inductive load in advance when the start notification signal is input, and increases the control gain of feedback control for a predetermined time. フィードバック制御により交流電力を生成する補助電源装置と、三相接触器と、補助継電器と、制御装置とを備える補助電源制御システムであって、
前記制御装置は、誘導負荷を起動する際に、前記補助継電器に補助接点の投入を指示する補助接点投入信号を出力するとともに、前記補助電源装置に誘導負荷の起動を通知する起動通知信号を出力し、
前記補助継電器は、前記補助接点投入信号が入力されると補助接点を投入し、前記三相接触器に主接点の投入を指示する主接点投入信号を出力し、
前記三相接触器は、前記主接点投入信号が入力されると投入時間の経過後に主接点を投入し、前記補助電源装置を前記誘導負荷に接続し、
前記補助電源装置は、前記起動通知信号が入力されると前記誘導負荷の起動を事前に検知し、フィードバック制御の制御ゲインを所定時間大きくする
ことを特徴とする補助電源制御システム。 An auxiliary power supply control system comprising an auxiliary power supply device for generating AC power by feedback control, a three-phase contactor, an auxiliary relay, and a control device,
When starting the inductive load, the control device outputs an auxiliary contact closing signal for instructing the auxiliary relay to open the auxiliary contact, and also outputs a start notification signal for notifying the auxiliary power supply device of the start of the inductive load. Then
The auxiliary relay turns on the auxiliary contact when the auxiliary contact closing signal is input, and outputs a main contact closing signal that instructs the three-phase contactor to close the main contact,
The three-phase contactor, when the main contact closing signal is input, closes the main contact after the closing time elapses, connects the auxiliary power supply device to the inductive load,
The auxiliary power supply device detects the start of the inductive load in advance when the start notification signal is input, and increases the control gain of feedback control for a predetermined time. フィードバック制御により交流電力を生成する補助電源装置と、三相接触器と、制御装置とを備える補助電源制御システムであって、
前記制御装置は、誘導負荷を起動する際に、前記三相接触器に主接点の投入を指示する主接点投入信号を出力するとともに、前記補助電源装置に誘導負荷の起動を通知する起動通知信号を出力し、
前記三相接触器は、前記主接点投入信号が入力されると投入時間の経過後に主接点を投入し、前記補助電源装置を前記誘導負荷に接続し、
前記補助電源装置は、前記起動通知信号が入力されると前記誘導負荷の起動を事前に検知し、フィードバック制御の制御ゲインを所定時間大きくする
ことを特徴とする補助電源制御システム。
An auxiliary power supply control system comprising an auxiliary power supply device for generating AC power by feedback control, a three-phase contactor, and a control device,
When starting the inductive load, the control device outputs a main contact closing signal that instructs the three-phase contactor to close the main contact, and a start notification signal that notifies the auxiliary power supply device of the start of the inductive load. And output
The three-phase contactor, when the main contact closing signal is input, closes the main contact after the closing time elapses, connects the auxiliary power supply device to the inductive load,
The auxiliary power supply device detects the start of the inductive load in advance when the start notification signal is input, and increases the control gain of feedback control for a predetermined time.
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