JP7237145B2 - 制御装置および制御システム - Google Patents
制御装置および制御システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7237145B2 JP7237145B2 JP2021508588A JP2021508588A JP7237145B2 JP 7237145 B2 JP7237145 B2 JP 7237145B2 JP 2021508588 A JP2021508588 A JP 2021508588A JP 2021508588 A JP2021508588 A JP 2021508588A JP 7237145 B2 JP7237145 B2 JP 7237145B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- command
- power conversion
- unit
- communication unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
電気鉄道車両には、架線を通して変電所から供給された電力を三相交流電力に変換し、三相交流電力を電動機に供給する電力変換装置が搭載されるものがある。この電力変換装置を例にして、電力変換装置を制御する制御装置および制御システムについて実施の形態1で説明する。
制御システム1はさらに、指令装置10と制御装置20とを接続する高速シリアル回線5を備える。高速シリアル回線5は、イーサネット(登録商標)規格に準拠した伝送線であって、シリアル通信を可能とする伝送線であればよい。
また制御システム1は、制御装置20とセンサ4とを接続する第1パラレル回線6を備える。さらに制御システム1は、制御装置20と電力変換装置2とを接続する第2パラレル回線7を備える。第1パラレル回線6および第2パラレル回線7は、パラレル伝送を可能とする伝送線から構成される。
指令送信部12は、高速シリアル回線5を介して、後述する制御装置20の第1通信部21に接続されている。また指令送信部12は、制御指令を制御装置20の第1通信部21に送る。
測定値取得部24は、第1パラレル回線6を介して、センサ4に接続されている。また測定値取得部24は、センサ4からセンサ信号を取得し、センサ信号が示す各相の電流の測定値を演算部22に送る。
演算部22は、制御指令と各相の電流の測定値とに応じて、電力変換装置2の出力を制御指令に応じた目標値に近づけるためのゲート信号を生成する。
第2通信部23は、第2パラレル回線7を介して、電力変換装置2に接続されている。また第2通信部23は、ゲート信号を電力変換装置2の各相のスイッチング素子に送る。
さらに好ましくは、制御装置20は、センサ4に隣接して配置されればよい。具体的には、センサ4から測定値取得部24へのセンサ信号の伝送中に、センサ信号に重畳するノイズの影響が十分に小さくなる程度に、制御装置20はセンサ4に隣接して配置されることが好ましい。
運転指令が力行指令を含む場合、指令生成部11は、力行指令に応じた目標値を出力するように電力変換装置2の稼動を指示する制御指令を指令送信部12に送る。また運転指令がブレーキ指令を含む場合、指令生成部11は、電力変換装置2の停止を指示する制御指令を指令送信部12に送る。
制御指令が、力行指令に応じた目標値を出力するように電力変換装置2の稼動を指示する場合、演算部22は、力行指令に応じて磁束電流指令Id*とトルク電流指令Iq*とを生成する。なお演算部22は、力行指令が示す目標加速度と、磁束電流指令およびトルク電流指令との対応関係を予め保持している。そして、演算部22は、センサ信号が示す各相電流の測定値を三相二相変換して得られる励磁電流Idを磁束電流指令Id*に近づけ、センサ信号が示す各相電流の測定値を三相二相変換して得られるトルク電流Iqをトルク電流指令Iq*に近づけるように、電圧指令Vd*,Vq*を算出する。さらに演算部22は、電圧指令Vd*,Vq*の回転座標変換と二相三相変換をしてU相、V相、W相のそれぞれの電圧指令を算出する。そして、演算部22は、U相、V相、W相のそれぞれの電圧指令と三角波キャリア信号との比較に基づき、各相のスイッチング素子に対するゲート信号を生成し、第2通信部23に送る。
高速シリアル回線5を介した通信の信頼度を高めるため、制御システム1は、複数の高速シリアル回線5を備えてもよい。制御システム1が指令装置10と制御装置20とを接続する複数の高速シリアル回線5を備える構成について、実施の形態2で説明する。図3に示すように、制御システム1は、指令装置10と制御装置20とを接続する2本の高速シリアル回線5a,5bを備える。高速シリアル回線5aを介した通信に異常が生じた場合、指令装置10と制御装置20とは、高速シリアル回線5bを介して通信を行う。
指令生成部11の動作は、実施の形態1と同様である。ただし、指令生成部11を構成するCPU31は、生成した制御指令を、システムバス37を介して、FPGA34に含まれる切替部38に送る。切替部38は、CPU31から制御指令を取得すると、UDP/IPコア35aに送る。UDP/IPコア35aは、制御指令からイーサネットパケットを生成し、PHYチップ36aに送る。PHYチップ36aは、イーサネットパケットから通信信号を生成し、通信信号を高速シリアル回線5aに送出する。
PHYチップ36aは、高速シリアル回線5aを介して通信信号を受信すると、通信信号からイーサネットパケットを生成し、UDP/IPコア35aに送る。UDP/IPコア35aは、PHYチップ36aが生成したイーサネットパケットから判別結果を取り出し、切替部38に送る。切替部38は、判別結果を受信した場合、CPU31から取得した制御指令を、UDP/IPコア35aに送ることを継続する。
切替部38は、判別結果を受信していない期間が、定められた期間以上であるか否かを判別する。切替部38は、判別結果を受信していない期間が、定められた期間以上になると判別した場合、CPU31から取得した制御指令を、UDP/IPコア35aに送ることを停止する。そして、切替部38は、CPU31から取得した制御指令を、UDP/IPコア35bに送る。UDP/IPコア35bは、制御指令からイーサネットパケットを生成し、PHYチップ36bに送る。PHYチップ36bは、イーサネットパケットから通信信号を生成し、通信信号を高速シリアル回線5bに送出する。
指令装置10が制御指令を送る制御装置20の数は1つに限られず、複数でもよい。図5に示すように、実施の形態3に係る制御システム1は、1つの指令装置10と、2つの制御装置20a,20bとを備える。制御装置20aは、指令装置10から取得した制御指令と電力変換装置2aが出力する各相の電流を測定するセンサ4aから取得した各相の電流の測定値とに応じて、電力変換装置2aのスイッチング素子を制御する。制御装置20bは、指令装置10から取得した制御指令と電力変換装置2bが出力する各相の電流を測定するセンサ4bから取得した各相の電流の測定値とに応じて、電力変換装置2bのスイッチング素子を制御する。
制御装置20a,20bの構成および動作は、実施の形態1に係る制御装置20と同様である。具体的には、制御装置20aは、第1通信部21aと、演算部22aと、第2通信部23aと、測定値取得部24aと、を備える。また実施の形態2に係る制御装置20aは、第1通信部21bと、演算部22bと、第2通信部23bと、測定値取得部24bと、を備える。
さらに好ましくは、制御装置20aは、センサ4aに隣接して配置されればよい。具体的には、センサ4aから測定値取得部24aへのセンサ信号の伝送中に、センサ信号に重畳するノイズの影響が十分に小さくなる程度に、制御装置20aはセンサ4aに隣接して配置されることが好ましい。
さらに好ましくは、制御装置20bは、センサ4bに隣接して配置されればよい。具体的には、センサ4bから測定値取得部24bへのセンサ信号の伝送中に、センサ信号に重畳するノイズの影響が十分に小さくなる程度に、制御装置20bはセンサ4bに隣接して配置されることが好ましい。
図6に示すように、指令送信部12は、FPGA34に含まれるUDP/IPコア35a,35bと、PHYチップ36a,36bとで実現される。UDP/IPコア35a,35bはそれぞれ、PHYチップ36a,36bに接続されている。PHYチップ36a,36bはそれぞれ、高速シリアル回線5a,5bを介して、第1通信部21a,21bのそれぞれが有するPHYチップ43に接続されている。
指令生成部11の動作は、実施の形態1と同様である。ただし、指令生成部11を構成するCPU31は、生成した制御指令を、システムバス37を介して、FPGA34に含まれるUDP/IPコア35a,35bのそれぞれに送る。
指令送信部12は、制御指令を、高速シリアル回線5a,5bのそれぞれを介して、制御装置20a,20bのそれぞれが有する第1通信部21a,21bに送る。
またUDP/IPコア35bは、制御指令からイーサネットパケットを生成し、PHYチップ36bに送る。PHYチップ36bは、イーサネットパケットから通信信号を生成し、通信信号を高速シリアル回線5bに送出する。
制御装置20aの測定値取得部24a、演算部22a、および第2通信部23aの動作は、実施の形態1と同様である。実施の形態1と同様に生成されたゲート信号が電力変換装置2aのスイッチング素子に送られ、スイッチング素子がオンまたはオフになる。
制御装置20bの測定値取得部24b、演算部22b、および第2通信部23bの動作は、実施の形態1と同様である。実施の形態1と同様に生成されたゲート信号が電力変換装置2bのスイッチング素子に送られ、スイッチング素子がオンまたはオフになる。
実施の形態3に係る制御システム1において、制御装置20a,20bは互いに、電力変換装置2a,2bの故障の有無を通知してもよい。図9に示す実施の形態4に係る制御装置20aは、実施の形態3に係る制御装置20aの構成に加えて、電力変換装置2aの故障の有無を判別する故障判別部25aをさらに備える。また制御装置20bは、実施の形態3に係る制御装置20bの構成に加えて、電力変換装置2bの故障の有無を判別する故障判別部25bをさらに備える。制御システム1は、実施の形態3に係る制御システム1の構成に加えて、制御装置20a,20bを接続する高速シリアル回線8をさらに備える。好ましくは、高速シリアル回線8は、イーサネット規格に準拠した伝送線であって、シリアル通信を可能とする伝送線であればよい。
制御装置20a,20bの構成について、実施の形態3と異なる点を中心に説明する。第1通信部21aは、高速シリアル回線5aを介して、指令装置10から制御指令を受信すると、制御指令を演算部22aに送る。また第1通信部21aは後述の故障判別部25aの判別結果を、制御装置20bの第1通信部21bに送信する。さらに第1通信部21aは、制御装置20bの故障判別部25bの判別結果を、第1通信部21bから受信する。
具体的には、電力変換装置2a,2bのいずれの故障も生じていない間は、演算部22aは、実施の形態1-3と同様に、ゲート信号を生成する。また故障判別部25aの判別結果が、電力変換装置2aの故障が生じていることを示している場合、演算部22aは、電力変換装置2aを停止させるゲート信号を生成する。さらに故障判別部25aの判別結果が、電力変換装置2aの故障が生じていないことを示していて、かつ、故障判別部25bの判別結果が、電力変換装置2bの故障が生じていることを示している場合、演算部22aは、電力変換装置2aの出力を増大させるゲート信号を生成する。
具体的には、電力変換装置2a,2bのいずれの故障も生じていない間は、演算部22a,22bはそれぞれ、実施の形態1-3と同様に、ゲート信号を生成する。また故障判別部25bの判別結果が、電力変換装置2bの故障が生じていることを示している場合、演算部22bは、電力変換装置2bを停止させるゲート信号を生成する。さらに故障判別部25bの判別結果が、電力変換装置2bの故障が生じていないことを示していて、かつ、故障判別部25aの判別結果が、電力変換装置2aの故障が生じていることを示している場合、演算部22bは、電力変換装置2bの出力を増大させるゲート信号を生成する。
図10に示すように、制御装置20aの第1通信部21aは、FPGA41に含まれるUDP/IPコア42a,42cと、PHYチップ43a,43cとで実現される。UDP/IPコア42a,42cはそれぞれ、PHYチップ43a,43cに接続されている。また故障判別部25aは、FPGA41に含まれる故障判別回路51で実現される。
第1通信部21aは、指令装置10から制御指令を受信すると、実施の形態1-3と同様に、演算部22aに送る。
また第1通信部21aは、故障判別部25aから判別結果を取得すると、高速シリアル回線8を介してシリアル伝送を行って、判別結果を第1通信部21bに送る。具体的には、UDP/IPコア42cは、判別結果を含むイーサネットパケットを生成し、PHYチップ43cに送る。PHYチップ43cは、判別結果を含むイーサネットパケットから通信信号を生成し、通信信号を高速シリアル回線8に送出する。
センサ4,4a,4bは、電力変換装置2,2a,2bが出力する各相の電流に限られず、電力変換装置2,2a,2bが出力する直流電流、電力変換装置2,2a,2bの出力端子間の電圧、各相の電圧等を測定してもよい。
Claims (10)
- 制御指令に応じて電力変換装置を制御する制御装置であって、
前記電力変換装置の運転または停止の指示を含む前記制御指令を受信する第1通信部と、
前記第1通信部が受信した前記制御指令に応じて、前記電力変換装置を制御する信号を生成する演算部と、
前記信号を前記電力変換装置に送信する第2通信部と、
制御する前記電力変換装置の故障が生じているか否かを判別する故障判別部と、
を備え、
前記電力変換装置に隣接して配置され、
前記第1通信部は、前記故障判別部の判別結果を他の前記制御装置に送信し、前記他の制御装置から前記他の制御装置が制御する前記電力変換装置の故障が生じているか否かの判別結果を受信し、
前記第1通信部は、イーサネット規格のMAC(Media Access Control:媒体アクセス制御)層、IP(Internet Protocol:インターネットプロトコル)層およびUDP(User Datagram Protocol:ユーザデータグラムプロトコル)層の通信を行うUDP/IPコアと、物理層の通信を行うPHY(Physical layer:物理層)チップと、を有し、
前記UDP/IPコアは、FPGA(Field Programmable Gate Array)に実装される、
制御装置。 - 前記電力変換装置の出力端子から出力される電流を測定するセンサから前記電流の測定値を取得する測定値取得部をさらに備え、
前記演算部は、前記第1通信部が受信した前記制御指令と前記測定値取得部が取得した前記電流の測定値とに応じて、前記信号を生成する、
請求項1に記載の制御装置。 - 前記測定値取得部と前記センサとは、第1パラレル回線を介して接続される、
請求項2に記載の制御装置。 - 前記第1通信部には高速シリアル回線が接続され、
前記第1通信部は、前記高速シリアル回線を介して、前記制御指令を受信する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記第1通信部には、複数の前記高速シリアル回線が接続され、
前記第1通信部は、前記複数の高速シリアル回線のいずれかを用いて前記制御指令を受信し、
前記制御指令の受信に用いた前記高速シリアル回線の故障が生じているか否かを判別する判別部をさらに備え、
前記判別部で前記制御指令の受信に用いた前記高速シリアル回線の故障が生じていると判別された場合、前記第1通信部は、前記複数の高速シリアル回線の内、他の高速シリアル回線を用いて制御指令を受信する、
請求項4に記載の制御装置。 - 前記第1通信部には、他の高速シリアル回線が接続され、
前記第1通信部は、前記他の高速シリアル回線を介して、前記故障判別部の判別結果を前記他の制御装置に送信し、前記他の制御装置から前記他の制御装置が制御する前記電力変換装置の故障が生じているか否かの判別結果を受信する、
請求項4または5に記載の制御装置。 - 前記第2通信部と前記電力変換装置とは第2パラレル回線によって接続され、
前記第2通信部は、前記第2パラレル回線を介して、前記信号を前記電力変換装置に送信する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の制御装置。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の制御装置である複数の制御装置と、
前記制御装置ごとに前記制御指令を生成し、前記制御装置のそれぞれに前記制御指令を送信する指令装置と、
を備え、
前記制御装置のそれぞれが有する前記第1通信部は、前記故障判別部の判別結果を互いに送受信する、
制御システム。 - それぞれが対応する前記制御装置と、前記指令装置とを接続する互いに独立した複数の高速シリアル回線をさらに備える、
請求項8に記載の制御システム。 - 前記複数の制御装置を接続する他の高速シリアル回線をさらに備え、
前記制御装置のそれぞれが有する前記第1通信部は、前記他の高速シリアル回線を介して、前記故障判別部の判別結果を互いに送受信する、
請求項9に記載の制御システム。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/013548 WO2020194649A1 (ja) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | 制御装置および制御システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020194649A1 JPWO2020194649A1 (ja) | 2021-12-09 |
JP7237145B2 true JP7237145B2 (ja) | 2023-03-10 |
Family
ID=72610199
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021508588A Active JP7237145B2 (ja) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | 制御装置および制御システム |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7237145B2 (ja) |
WO (1) | WO2020194649A1 (ja) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000074786A (ja) | 1998-09-03 | 2000-03-14 | Nissan Motor Co Ltd | 電気車用組電池制御装置 |
JP2003243016A (ja) | 2002-02-13 | 2003-08-29 | Ebara Ballard Corp | 燃料電池発電システム |
JP2006042557A (ja) | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
JP2008500797A (ja) | 2004-05-27 | 2008-01-10 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 1つまたは複数のソーラーインバータを有する光発電設備 |
JP2015130746A (ja) | 2014-01-07 | 2015-07-16 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置およびその制御方法 |
JP2017225210A (ja) | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 株式会社明電舎 | Δς形ad変換器 |
JP2018050172A (ja) | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 富士通株式会社 | 情報処理装置、演算処理装置、及び情報処理装置の制御方法 |
WO2018158935A1 (ja) | 2017-03-03 | 2018-09-07 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置、および通信方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3104808B2 (ja) * | 1991-12-12 | 2000-10-30 | 株式会社東芝 | 電気車制御装置 |
JPH06351105A (ja) * | 1993-06-04 | 1994-12-22 | Toshiba Corp | 電気車制御装置及び電気車制御方法 |
JP3332810B2 (ja) * | 1997-07-15 | 2002-10-07 | 株式会社日立製作所 | インバータ制御装置 |
-
2019
- 2019-03-28 WO PCT/JP2019/013548 patent/WO2020194649A1/ja active Application Filing
- 2019-03-28 JP JP2021508588A patent/JP7237145B2/ja active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000074786A (ja) | 1998-09-03 | 2000-03-14 | Nissan Motor Co Ltd | 電気車用組電池制御装置 |
JP2003243016A (ja) | 2002-02-13 | 2003-08-29 | Ebara Ballard Corp | 燃料電池発電システム |
JP2008500797A (ja) | 2004-05-27 | 2008-01-10 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 1つまたは複数のソーラーインバータを有する光発電設備 |
JP2006042557A (ja) | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
JP2015130746A (ja) | 2014-01-07 | 2015-07-16 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置およびその制御方法 |
JP2017225210A (ja) | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 株式会社明電舎 | Δς形ad変換器 |
JP2018050172A (ja) | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 富士通株式会社 | 情報処理装置、演算処理装置、及び情報処理装置の制御方法 |
WO2018158935A1 (ja) | 2017-03-03 | 2018-09-07 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置、および通信方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2020194649A1 (ja) | 2021-12-09 |
WO2020194649A1 (ja) | 2020-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9577424B2 (en) | Parallel motor drive disable verification system and method | |
US9692345B2 (en) | Motor drive device | |
US20170250644A1 (en) | Motor control device including torque command limit unit | |
CN108621862B (zh) | 电驱动控制系统、电动汽车和电驱动控制方法 | |
US11285992B2 (en) | Rotating electric machine control device | |
JP2015091168A (ja) | 交流電動機の制御装置 | |
CN101534084A (zh) | 电机系统的dc总线冗余放电 | |
US20130049670A1 (en) | Integrated servo system | |
WO2019059292A1 (ja) | 駆動電源装置 | |
US9300231B2 (en) | Output control apparatus of a motor and method for controlling a controller of the same | |
JP2013051745A (ja) | 電力変換装置 | |
JP7237145B2 (ja) | 制御装置および制御システム | |
US20170369061A1 (en) | In-vehicle electric motor control device | |
WO2008154958A1 (en) | A control system for controlling at least one industrial robot | |
JP6156784B1 (ja) | インバータ装置及びインバータ装置の制御方法 | |
US11159116B2 (en) | Motor control device and motor control system | |
JP2003023800A (ja) | モータ制御装置及びモータの制御方法 | |
JPH10155201A (ja) | 車両用電力変換器の制御装置 | |
EP4195492A1 (en) | Motor control system and motor control method | |
JPH06165515A (ja) | インバータ | |
WO2011162328A1 (ja) | モータ制動装置、および、モータ制御方法 | |
FI3776098T3 (fi) | Järjestelmä ja menetelmä järjestelmän käyttämiseksi | |
JP2020115713A (ja) | モータ制御装置 | |
JP6287566B2 (ja) | 交流電動機の制御装置 | |
JP2015033188A (ja) | 誘導電動機の駆動システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210730 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210730 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220927 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221122 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230131 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230228 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7237145 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |