JPH09131098A - 電気車の制御装置 - Google Patents

電気車の制御装置

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JPH09131098A
JPH09131098A JP7281287A JP28128795A JPH09131098A JP H09131098 A JPH09131098 A JP H09131098A JP 7281287 A JP7281287 A JP 7281287A JP 28128795 A JP28128795 A JP 28128795A JP H09131098 A JPH09131098 A JP H09131098A
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voltage
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Sanshiro Obara
三四郎 小原
Ryozo Masaki
良三 正木
Yusuke Takamoto
▲祐▼介 高本
Hidekazu Otsu
英一 大津
Hiroyuki Yamada
博之 山田
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Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Car Engineering Co Ltd
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/02—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit
    • B60L15/025—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit using field orientation; Vector control; Direct Torque Control [DTC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電気車用駆動装置は走行距離，加速性能の向上
から小型軽量化及び高効率化が必然的である。 【解決手段】電力変換装置のパワー素子の駆動信号を発
生する制御装置は、トルク指令値から前記交流電動機の
磁束を発生するためのｄ軸励磁電流指令値とそれと直交
するｑ軸トルク電流指令値を演算する電流指令発生手段
と、前記ｄ軸励磁電流指令値と前記ｑ軸トルク電流指令
値から交流電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を発生す
る電流制御手段と、前記交流電圧指令値からパワー素子
の駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを含み、前記
電流指令発生手段と電流制御手段は同一演算装置でディ
ジタル処理されるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気車の制御装置
に係り、特に電気車を駆動するための交流電動機に電力
を供給する電力変換装置用パワー素子の駆動信号をディ
ジタル化して制御する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気車の交流電動機を駆動する制
御装置は電動機として誘導電動機であれ、永久磁石を用
いた同期電動機であれ、電動機の電流をトルク電流Ｉｑ
と励磁電流Ｉｄに分解して制御するベクトル制御が実用
化されている。そのベクトル制御方式を用い、静特性や
過渡特性の制御性能の向上等を目的に、各種制御方式が
提案されている。例えば、特開平6−178575 号公報には
制御特性の向上から、励磁電流指令とトルク電流指令間
のタイミング制御することが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電気車を走行駆動する
ための電動機及び電力変換器を含む駆動装置は、バッテ
リーの一充電当たりの航続距離の向上要求から小型，軽
量化が必須である。このように小型，軽量化を図るため
には電動機そのものの高速化（例えば数１０００min-1
以上），電力変換器の高周波化（例えば数１００Ｈｚ以
上）が必要である。例えば上記した従来技術（特開平6
−178575 号公報）においても、交流電動機に電力を供
給する電力変換装置のパワー素子の駆動信号を発生する
制御装置の電動機電流制御はトルク電流，励磁電流の指
令値をマイコンで演算することが一般的であろうが、マ
イコン以外に論理回路やオペアンプ等を用いているため
多数の電子部品が必要となり、強いては制御装置の大型
化と重量化につながり所期の目標を達成することは難し
い。
【０００４】本発明は、電気車を駆動する交流電動機に
電力を供給する電力変換装置のパワー素子の駆動信号を
発生する制御装置の小型，軽量化した電気車の制御装置
を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は車両を駆動する
交流電動機に電力を供給する電力変換装置のパワー素子
の駆動信号を発生する制御装置において、前記交流電動
機が発生するべきトルク指令値から前記交流電動機の磁
束を発生するためのｄ軸励磁電流指令値とそれと直交す
るｑ軸トルク電流指令値を演算する電流指令発生手段
と、前記ｄ軸励磁電流指令値と前記ｑ軸トルク電流指令
値から交流電圧指令値を発生する電流制御手段と、前記
交流電圧指令値からパワー素子の駆動信号発生手段を設
け前記電流指令発生手段と電流制御手段は同一演算装置
でディジタル処理することにより達成される。
【０００６】本発明の好ましくは、前記電流制御手段
に、前記ｄ軸励磁電流指令値とｑ軸トルク電流指令値に
対する各々のフィードバック値を電動機電流から生成す
る３／２相変換手段と、前記ｄ軸励磁電流指令値と前記
ｄ軸励磁電流の偏差からｄ軸励磁電圧指令値を算出する
ｄ軸励磁電流制御手段，前記ｑ軸トルク電流指令値と前
記ｑ軸トルク電流の偏差からｑ軸トルク電圧指令値をそ
れぞれ算出するｑ軸トルク電流制御手段，前記ｄ軸励磁
電圧指令値とｑ軸トルク電圧指令値を交流電圧指令値に
変換する２相３相変換手段，さらに前記ｄ軸励磁電圧と
ｑ軸トルク電圧指令値を補正するｄ軸ｑ軸電圧補正手
段，前記交流電圧指令値を補正する交流電圧補正手段を
内蔵する。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づき説明する。
【０００８】図１及び図２において１は電気車の動力源
となる主バッテリー、２はＩＧＢＴ（Insulated Gate B
ipolar Transistor)等のパワー素子２１，２２を用いて
直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置、３は誘導
電動機や永久磁石型の同期電動機からなる交流電動機、
３１はその電動機３の電流を検出する電流検出器、４は
電動機３の回転数を検出するためのエンコーダである。
さらに、５は前記電力変換装置を制御する制御装置で電
気車のシフト位置，アクセル位置，ブレーキの踏み込み
量に応答する車両信号６０と電動機３の回転数信号７２
を入力してアクセル開度と回転数信号７２から電動機３
のトルク指令値６１を演算するトルク指令発生手段６
と、該トルク指令発生手段６からのトルク指令値６１と
エンコーダ４のパルスを計測するパルス計測手段１１の
情報とから算出した回転数をもとにベクトル制御演算を
行って電動機３のｄ軸励磁電流指令値Ｉｄ＊，ｑ軸トル
ク電流指令値Ｉｑ＊と一次角周波数ω１、さらに電流制
御手段８の補正電圧△Ｖｑ，ΔＶｄとデッドタイム補償
手段８７のためのトルク角δを出力する電流指令発生手
段７と、前記Ｉｄ＊,Ｉｑ＊を指令値にω１，トルク角
δ補正電圧，△Ｖｑ，ΔＶｄとＡ／Ｄ変換手段１０から
得た電動機電流をもとに交流電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ
＊，Ｖｗ＊を出力する電流制御手段８と、これら電圧指
令値をもとに電力変換装置２のパワー素子２１，２２を
ＰＷＭ（Pulse Width Moduration）動作させるためのの
駆動信号発生手段９（ＰＷＭ信号発生手段と言う）とか
ら構成されている。前記したＡ／Ｄ変換手段１０は電動
機３の電流をアナログ／ディジタル変換し、パルス計測
手段１１はエンコーダ４のパルス信号を計測すると共に
パルスの発生時点を計測するためのタイマも内蔵してい
る。
【０００９】制御装置５は例えば数値を演算する他に演
算装置にＡ／Ｄ変換器１０，パルス計測やタイマ等の周
辺処理装置等を内蔵したシングルチップマイクロコンピ
ュータ（以下、マイコンと略称する）を主構成要素とし
ている。したがって、図１に示す電流指令発生手段７
と、電流制御手段８との出力を一つの演算装置で演算
し、ＰＷＭ信号発生手段９の処理と、Ａ／Ｄ変換手段１
０の処理と、パルス計測手段１１の処理とをモジュール
化した周辺処理モジュールで処理する。
【００１０】トルク指令発生手段６は他のマイコンで処
理することを前提に以下説明する。トルク指令発生手段
６は車両信号６０のシフト信号をもとにアクセル開度と
電動機３の回転数信号６１ａから図２に示すような特性
でトルク指令値６１を発生する。図２はドライブレンジ
における特性で、トルク指令値６１の正側が力行動作，
負側が回生動作（斜線表示）である。
【００１１】マイコン等の演算装置で処理する電流指令
発生手段７と電流制御手段８の処理ブロック図を図３に
示す。
【００１２】まず、電流指令発生手段７を電動機３とし
て誘導電動機を用いた場合をもとに説明する。誘導電動
機の発生トルクＴｍを（１）式に示す。
【００１３】 Ｔｍ＝Ｋｔ・φ・Ｉｑ …（１） Ｉｑ*＝Ｋｔ・Ｔｍ＊／φ …（２） Ｉｄ＊＝φ／Ｌｍ …（３） ωｓ＝Ｋｓ・Ｉｑ＊／φ …（４） ω１＝ωｓ＋ωｒ …（５） ただし、Ｋｔ，Ｋｓは定数、Ｌｍは励磁インダクタンス
である。
【００１４】ｑ軸トルク電流Ｉｑ＊はＩｑ演算手段７０
で、（１）式のＴｍをトルク指令値Ｔｍ*として（２）
式から求める。ｄ軸励磁電流Ｉｄ*は磁束指令手段７１
からの二次磁束指令値φ＊とＩｄ演算手段７２ａで、
（３）式に示すように二次磁束値φと非線形特性を示す
Ｌｍから求める。ただし、二次磁束φは磁束指令値φ＊
からＩｄ演算手段７２ａで電動機３の二次磁気回路モデ
ルを考慮して求める。一次角周波数ω１は演算手段７３
で、（４）式のすべり角周波数ωｓとエンコーダ４の信
号をもとに速度演算処理７４で求めたωｒから（５）式
の演算を行って求める。
【００１５】なお、磁束指令手段７１は電動機３を各動
作点で高効率制御するための二次磁束指令値φ＊を出力
する。φ＊は図４に示すようにトルク指令値６１から求
め、さらに回転数ωｒによる補正を加えている。
【００１６】速度演算手段７４はパルス計測手段１１か
ら得たエンコーダ４の単位時間当たりのパルス信号Ｍと
そのパルス信号の計測時間Ｔから、（６）式のような演
算を行って求める。
【００１７】 ωｒ＝Ｋ｛Ｍ(n)−Ｍ(n-1)／Ｔ(n)−Ｔ(n-1)｝ …（６） ただし、Ｋは定数、（ｎ−１）は（ｎ）の１時点前の各
値を示す。
【００１８】上記のような処理を行って電流指令発生手
段７はＩｄ＊，Ｉｑ＊そしてω１を出力する。
【００１９】さらに、トルク角演算手段７５はｄ軸励磁
電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸トルク電流指令値Ｉｑ＊をもと
に（７）式に示すような演算を行って、デッドタイム補
償手段８７を行うためのトルク角δを算出する。
【００２０】 δ＝ｔａｎ−１（Ｉｑ＊／Ｉｄ＊） …（７） 次に、非干渉制御について説明する。電動機３内部のｄ
軸励磁電流Ｉｄは自軸のｄ軸励磁電圧Ｖｄと他軸のｑ軸
トルク電流Ｉｑに関係する電圧により、ｑ軸トルク電流
Ｉｑは自軸のｑ軸トルク電圧Ｖｑと他軸のｄ軸励磁電流
Ｉｄに関係する電圧により流れる。これら他軸の影響は
回転数に関係する一次角周波数ω１に依存する項であ
る。そこで制御性を向上させる他軸の影響をなくする必
要がある。そのために、（８)(９）式のような補正電圧
ΔＶｄ，ΔＶｑを電流制御手段８に出力する処理を非干
渉制御手段７７は実行する。
【００２１】 ΔＶｄ＝−ω１・Ｌ・Ｉｑ …（８） ΔＶｑ＝ω１・Ｌ・Ｉｄ＋ω１・φ …（９） ただし、Ｌは漏れインダクタンスである。
【００２２】次に、電流制御手段８について説明する。
８０１はｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、電動機電流ｉｕ，ｉ
ｖのＡ／Ｄ変換手段１０と３／２相変換手段８５を介し
て検出したｑ軸電流Ｉｑとから偏差を算出する加算手段
で、比例積分（ＰＩ）補償処理を行う補償制御手段（Ｉ
ｑ−ＡＣＲで表示）８０２とでｑ軸励磁電流制御手段を
構成している。
【００２３】また同様に８１１はｄ電流指令値Ｉｄ＊
と、電動機電流ｉｕ，ｉｖのＡ／Ｄ変換手段１０と３／
２相変換手段８５を介して検出したｄ軸電流Ｉｄとから
偏差を算出する加算手段で、比例積分（ＰＩ）補償処理
を行う補償制御手段（Ｉｄ−ＡＣＲで表示）８１２とで
ｄ軸励磁電流制御手段を構成している。前記補償制御手
段８０２，８１２はそれぞれｄ軸ｑ軸電圧指令値Ｖｄ
＊，Ｖｑ＊を出力する。このＶｄ＊，Ｖｑ＊に対してｄ
軸ｑ軸電圧補正手段８２は（８)(９）式の電圧補正を加
算手段８２１，８２２で（１０)(１１）式のように加え
て、非干渉制御処理を行い、新たなｄ軸ｑ軸電圧指令値
Ｖｄ１＊，Ｖｑ１＊を出力する。
【００２４】 ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊ ｄ軸励磁電流Ｉｄと Ｖｄ１＊＝Ｖｄ＊＋ΔＶｄ …（１０） Ｖｑ１＊＝Ｖｑ＊＋ΔＶｑ …（１１） このｄ軸ｑ軸電圧指令値Ｖｄ１＊，Ｖｑ１＊を２／３相
変換手段８３は３相の交流電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，
Ｖｗ＊に変換する。
【００２５】さらに、交流電圧補正手段８４は（１２)
(１３)(１４）式に示すように、交流電圧指令値Ｖｕ
＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をもとに電圧利用率向上手段８８に
より算出した補償電圧ＶＲ、トルク角δをもとにデッド
タイム補償手段８７で算出した補償電圧ＶＤｕ，ＶＤ
ｖ，ＶＤｗを加算手段８４０，８４１，８４２で新たな
交流電圧指令値Ｖｕ１＊，Ｖｖ１＊，Ｖｗ１＊をＰＷＭ
信号発生手段に ＶｕＲ＝Ｖｕ＊＋ＶＲ ， Ｖｕ１＊＝ＶｕＲ＋ＶＤｕ …（１２） ＶｖＲ＝Ｖｖ＊＋ＶＲ ， Ｖｖ１＊＝ＶｖＲ＋ＶＤｖ …（１３） ＶｗＲ＝Ｖｗ＊＋ＶＲ ， Ｖｗ１＊＝ＶｗＲ＋ＶＤｗ …（１４） 電圧利用率向上手段８８にて補正された電圧ＶｕＲ，Ｖ
ｖＲ，ＶｗＲを図５の破線に示す。この電圧利用率向上
方法には、例えば入力電圧の最大値と最小値の差の（−
１／２）を補正する方法などがある。電圧利用率向上手
段８８は電力変換装置２の出力電圧を向上させるために
必要な手段である。
【００２６】また、デッドタイム補償手段８７は図６に
示すように、トルク角δと交流電圧等の交流信号位相θ
を加算手段８８０で加算し、その位相をもとにテーブル
881でデッドタイム補償電圧ＶＤを各交流電圧の補償電
圧ＶＤｕ，ＶＤｖ，ＶＤｗを出力する。デッドタイム補
償手段８７はパワー素子の短絡防止用のデッドタイムに
よる電動機電流の歪を改善するために必要な手段であ
る。
【００２７】なお、２／３相変換手段８３，３／２相変
換手段８５に必要な位相角θはω１演算手段７３で算出
した一次角周波数ω１を位相演算手段８６で積分処理
し、その出力を位相補償手段８６１を介して前記２／３
相変換手段８３，３／２相変換手段８５に供給してい
る。
【００２８】この交流電圧指令値Ｖｕ１＊，Ｖｖ１＊，
Ｖｗ１＊をもとに周辺処理装置のＰＷＭ信号発生手段９
は内部で発生している三角波形の搬送波信号との比較動
作を行って、電力変換装置２のパワー素子を駆動するＰ
ＷＭ信号Ｕｐ，Ｗｎを発生する。
【００２９】また、電動機３が永久磁石型の同期電動機
の場合は、図１の破線で示すように磁極位置検出器（Ｐ
Ｓ）４０が必要である。この場合の電流指令発生手段
７，電流制御手段８の処理ブロック図を図７に示す。誘
導電動機の場合との大きな違いは２／３相，３／２相変
換手段８３，８５で必要な位相角θの算出方法である。
誘導電動機では、電流指令発生手段７から出力する一次
各周波数ω１を位相演算手段８６で積分動作を行って算
出する。図７に示す同期電動機では磁極位置検出器４０
からの信号ＰＵ，ＰＶ，ＰＷをマイコンの周辺処理モジ
ュールの一種であるレベル入力手段１２を介して得た信
号と、エンコーダ４からの回転角度信号をもとに直接位
相角θを算出する。したがって、図３のω１演算手段７
３は不要である。
【００３０】図１に示す各手段は図８に示すように一つ
のマイコン５０で処理する。ＰＷＭ信号発生手段など９
から１３までの手段はマイコン５０の周辺処理モジュー
ルで、電流指令発生手段７，電流制御手段８はＣＰＵ(C
entral Processing Unit）コアと呼ばれる数値演算を行
う演算装置で実行する。
【００３１】これら手段は図９に示すような周期で処理
する。ＰＷＭ信号発生手段９は内部で図９のＣＲに示す
ような三角波形の搬送波を発生し、電流制御手段８で算
出した交流電圧指令値Ｖｕ１＊，Ｖｖ１＊，Ｖｗ１＊と
の比較動作でＰＷＭ信号を発生する。したがって、電流
制御手段８の処理はパワー素子のスイッチング周期Ｔ
PWM、例えば、スイッチング周波数が１０ＫＨｚの場合
はＴPWM＝１００μｓ毎に電流制御手段の処理ｄｑＡＣ
Ｒを実行して、交流電圧指令値Ｖｕ１＊,Ｖｖ1＊，Ｖｗ
１＊を算出する必要がある。ｎ時点のｄｑＡＣＲ(ｎ)で
算出したＶｕ１＊（ｎ）をＰＷＭ信号発生手段９に設定
し、ＰＷＭ信号Ｕ(ｎ)を発生する。
【００３２】この電流制御手段８の処理を実行するため
に必要な電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊等を算出する電流指
令発生手段７の処理ＩＲＥＦ(ｎ)は８の処理後、一回の
処理をＩＲＥＦ１(ｎ)，ＩＲＥＦ２(ｎ)と行った具合に
分割して、電流制御手段８の処理周期より長い周期で実
行する。
【００３３】電流指令発生手段７は、図１に示すように
シフト信号等の車両信号から車両の運転性、すなわち運
転者の動特性に依存した周期、例えば、数１０ｍｓで実
行されるトルク指令発生手段６で算出したトルク指令値
７１を指令値に対して、目標トルク応答を達成するため
に数ｍｓ周期でよい。また、電動機側から見れば
【００３４】であるので、同期電動機の場合８極で、要
求最高回転数を１５７６０min-1 とするとＨｚ＝１５７
６０×８／１２０＝１０５０（Ｈｚ）となるので、一般
の商用周波数領域（５０Ｈｚ）を超えた１ＫＨｚ以上の
高周波制御となり、高周波インバータが用いられる。
【００３５】なお、マイコン５０の処理性能が向上した
場合には図１の破線で示すように演算装置７８でトルク
指令発生手段６も処理しても良い。
【００３６】以上述べたように本発明の制御装置の各手
段は電力変換装置２のスイッチング周期と運転者の動特
性に依存する周期に分割することにより、一つの演算装
置で処理可能となり電気車駆動用交流電動機に電力を供
給するための電力変換装置のパワー素子の駆動信号を発
生する制御装置を小型，軽量化できる。
【００３７】また電気車からみれば、車両を走行駆動す
るための電動機及び電力変換器を含む駆動装置は小型，
軽量になるためバッテリーの一充電当たりの航続距離の
向上につながり実用化に向けて一歩前進できる。
【００３８】
【発明の効果】本発明の制御装置の各手段は電力変換装
置２のスイッチング周期と運転者の動特性に依存する周
期に分割することにより、制御装置を一つの演算装置で
処理可能とし、電気車駆動用交流電動機に電力を供給す
る電力変換装置のパワー素子の駆動信号を発生する制御
装置を小型，軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気車の制御装置の構成図。
【図２】トルク指令発生手段６のトルク指令値特性を示
す図。
【図３】本発明の電気車の制御装置を構成するマイコン
内の処理構成図。
【図４】高効率制御を行うための磁束指令手段７２の二
次磁束指令値φ＊の特性図。
【図５】電流制御手段８内の電圧利用率向上手段８８の
動作説明図。
【図６】電流制御手段８内のデッドタイム補償手段８７
の動作説明図。
【図７】電動機３を永久磁石型同期電動機にした場合に
おける本発明の電気車の制御装置を構成するマイコン内
の処理構成図。
【図８】本発明の電気車の制御装置を構成するマイコン
のハードウエア構成図。
【図９】同一演算装置で処理する電流指令発生手段７と
電流制御手段８の処理タイムチャート。
【符号の説明】
６…トルク指令発生手段、７…電流指令発生手段、８…
電流制御手段、９…ＰＷＭ信号発生手段、７５…トルク
角演算手段、７６…非干渉制御手段、８２…ｄ軸ｑ軸電
圧補正手段、８３…２／３相変換手段、８４…交流電圧
補正手段、８５…３／２相変換手段、８６…位相演算手
段、８７…デッドタイム補償手段、８８…電圧利用率向
上手段、８０１，８０２…ｑ軸トルク電流制御手段、８
１１，８１２…ｄ軸励磁電流制御手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高本 ▲祐▼介 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大津 英一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 山田 博之 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】車両駆動用交流電動機と、車両の運転状態
    に応じて得られた出力信号をもとに発生した電力を前記
    電動機に供給する電力変換装置と、該電力変換装置のパ
    ワー素子の駆動信号を発生する制御装置と、前記電動機
    の回転数と車両の運転操作状態に応じて得られた出力信
    号から前記電動機が発生すべきトルクのトルク指令値を
    出力するトルク指令発生手段を備えた電気車の制御装置
    において、 前記制御装置は、トルク指令値から前記交流電動機の磁
    束を発生するためのｄ軸励磁電流指令値とそれと直交す
    るｑ軸トルク電流指令値を演算する電流指令発生手段
    と、前記ｄ軸励磁電流指令値と前記ｑ軸トルク電流指令
    値から交流電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を発生す
    る電流制御手段と、前記交流電圧指令値からパワー素子
    の駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを含み、前記
    電流指令発生手段と電流制御手段は同一演算装置でディ
    ジタル処理されることを特徴とする電気車の制御装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載において、電流制御手段は電
    流指令発生手段より早い周期で処理されることを特徴と
    する電気車の制御装置。
  3. 【請求項３】請求項１記載において、電流制御手段はｄ
    軸励磁電流指令値とｑ軸トルク電流指令値に対する各々
    のフィードバック値をモータ電流から生成するｄ軸ｑ軸
    電流を算出する３／２相変換手段と、前記ｄ軸励磁電流
    指令値と前記ｄ軸励磁電流の偏差からｄ軸励磁電圧指令
    値を算出するｄ軸励磁電流制御手段、前記ｑ軸トルク電
    流指令値と前記ｑ軸トルク電流の偏差からｑ軸トルク電
    圧指令値をそれぞれ算出するｑ軸トルク電流制御手段
    と、前記ｄ軸励磁電圧指令値とｑ軸トルク電圧指令値を
    交流電圧指令値に変換する２／３相変換手段と、前記ｄ
    軸励磁電圧値とｑ軸トルク電圧指令値を補正するｄ軸ｑ
    軸電圧補正手段と、前記交流電圧指令値を補正する交流
    電圧補正手段とを内蔵したことを特徴とする電気車の制
    御装置。
  4. 【請求項４】請求項２記載において、電流指令発生手段
    を電流制御手段の処理周期よりも遅い周期で、かつトル
    ク指令値に対する交流電動機の目標応答時定数の整数分
    の一の周期で処理することを特徴とする電気車の制御装
    置。
  5. 【請求項５】請求項２記載において、電流制御手段はパ
    ワー素子の駆動信号に同期あるいはその周期の整数倍も
    しくは整数分の一で処理されることを特徴とする電気車
    の制御装置。
  6. 【請求項６】請求項３記載において、２／３相変換手
    段，３／２相変換手段に必要な位相角θはω１演算手段
    で算出した一次角周波数ω１を位相演算手段で積分処理
    し、その出力を位相補償手段を介して求められ、供給さ
    れていることを特徴とする電気車の制御装置。
  7. 【請求項７】車両駆動用交流電動機と、車両の運転状態
    に応じて得られた出力信号をもとに発生した電力を前記
    電動機に供給する電力変換装置と、該電力変換装置のパ
    ワー素子の駆動信号を発生する制御装置と、前記電動機
    の回転数と車両の運転操作状態に応じて得られた出力信
    号から前記電動機が発生すべきトルクのトルク指令値を
    出力するトルク指令発生手段を備えた電気車の制御装置
    において、 前記交流電動機は同期電動機であって、１ＫＨｚ以上の
    高周波インバータで制御されることを特徴とする電気車
    用交流電動機。
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