JPH09215102A - 電気車の制御装置及び制御方法 - Google Patents
電気車の制御装置及び制御方法Info
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- JPH09215102A JPH09215102A JP8023766A JP2376696A JPH09215102A JP H09215102 A JPH09215102 A JP H09215102A JP 8023766 A JP8023766 A JP 8023766A JP 2376696 A JP2376696 A JP 2376696A JP H09215102 A JPH09215102 A JP H09215102A
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- current
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Abstract
(57)【要約】
【課題】電気車を駆動させないで電解コンデンサにおけ
る充電電荷を効率良く放出できる電気車制御装置を提供
する。 【解決手段】直流電力を平滑化するための電解コンデン
サ１８が、バッテリ１０に並列に接続され、ＰＳＭ制御
手段２０が、キースイッチオン時にトルク指令Ｔと磁極
位置検出手段２４及びエンコーダ２６の検出値及び電動
機電流に基づいてインバータ１４の複数のスイッチング
素子をオンオフ制御し、キースイッチオフ時にＰＳＭ制
御手段を停止させる際、インバータのゲートをオフ、メ
インコンタクタ１２をオフとする電気車の制御装置にお
いて、電解コンデンサの電荷を放電する際、磁極位置検
出手段により検出された誘起電圧位相に対して非同期に
フリーラン状態で、かつ定電流制御された電気車両を駆
動しない程度の大きさの交流電流により、電解コンデン
サの電荷を永久磁石型同期電動機１６の巻線に放電し、
巻線のインピーダンスで消費させる。
る充電電荷を効率良く放出できる電気車制御装置を提供
する。 【解決手段】直流電力を平滑化するための電解コンデン
サ１８が、バッテリ１０に並列に接続され、ＰＳＭ制御
手段２０が、キースイッチオン時にトルク指令Ｔと磁極
位置検出手段２４及びエンコーダ２６の検出値及び電動
機電流に基づいてインバータ１４の複数のスイッチング
素子をオンオフ制御し、キースイッチオフ時にＰＳＭ制
御手段を停止させる際、インバータのゲートをオフ、メ
インコンタクタ１２をオフとする電気車の制御装置にお
いて、電解コンデンサの電荷を放電する際、磁極位置検
出手段により検出された誘起電圧位相に対して非同期に
フリーラン状態で、かつ定電流制御された電気車両を駆
動しない程度の大きさの交流電流により、電解コンデン
サの電荷を永久磁石型同期電動機１６の巻線に放電し、
巻線のインピーダンスで消費させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はバッテリからの直
流電力を所定の交流電力に変換し電気車駆動用の永久磁
石型同期電動機に供給する電気車の制御装置及び制御方
法に係り、特に電解コンデンサに蓄積された電荷の放電
を制御する電気車の制御装置及び制御方法に関する。
流電力を所定の交流電力に変換し電気車駆動用の永久磁
石型同期電動機に供給する電気車の制御装置及び制御方
法に係り、特に電解コンデンサに蓄積された電荷の放電
を制御する電気車の制御装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気車の電動機としては、一般に交流誘
導電動機が採用されており、バッテリからの直流電力を
インバータにより交流電力に変換するとともに、このイ
ンバータを高速でしかも高精度に制御するため、ベクト
ル制御する方式が広く用いられている。
導電動機が採用されており、バッテリからの直流電力を
インバータにより交流電力に変換するとともに、このイ
ンバータを高速でしかも高精度に制御するため、ベクト
ル制御する方式が広く用いられている。
【０００３】電気車の走行が終了し、イグニッションキ
ーをオフした場合には、これに連動してメインコンタク
タがオフになる。この状態において、バッテリからの電
力供給は切断され、誘導電動機の駆動も停止されるが、
電解コンデンサにはその静電容量に応じた電荷が蓄積さ
れている。そこで、この蓄積されている電荷を消費する
必要がある。
ーをオフした場合には、これに連動してメインコンタク
タがオフになる。この状態において、バッテリからの電
力供給は切断され、誘導電動機の駆動も停止されるが、
電解コンデンサにはその静電容量に応じた電荷が蓄積さ
れている。そこで、この蓄積されている電荷を消費する
必要がある。
【０００４】これは、電解コンデンサの電荷が残留して
いる状態で、ＰＳＭ制御手段の電源がオフされると、通
常は逆バイアスされているスイッチング素子の入力がＰ
ＳＭ制御手段のダウンにより過渡的に無制御状態とな
り、逆バイアスがなくなってスイッチング素子がオンし
てしまい短絡電流が流れ、スイッチング素子が破壊され
る恐れがあるためである。
いる状態で、ＰＳＭ制御手段の電源がオフされると、通
常は逆バイアスされているスイッチング素子の入力がＰ
ＳＭ制御手段のダウンにより過渡的に無制御状態とな
り、逆バイアスがなくなってスイッチング素子がオンし
てしまい短絡電流が流れ、スイッチング素子が破壊され
る恐れがあるためである。
【０００５】この電解コンデンサに蓄積されている電荷
を放電消費するために、例えば特開平２−２６９４０３
号公報に記載されたような、電解コンデンサの電荷を電
動機巻線に放電し巻線のインピーダンスで消費させる電
荷放出方法が知られている。
を放電消費するために、例えば特開平２−２６９４０３
号公報に記載されたような、電解コンデンサの電荷を電
動機巻線に放電し巻線のインピーダンスで消費させる電
荷放出方法が知られている。
【０００６】一方、電気車の電動機として、低速低トル
ク領域で誘導電動機に比べて高効率化が可能な永久磁石
型同期電動機の開発も進んでいる。この永久磁石型同期
電動機を駆動源とする電気車においても、電解コンデン
サに蓄積されている電荷を放電消費する必要があるが、
電動機のタイプが異なるため、上記公知例の方式は適用
できない。
ク領域で誘導電動機に比べて高効率化が可能な永久磁石
型同期電動機の開発も進んでいる。この永久磁石型同期
電動機を駆動源とする電気車においても、電解コンデン
サに蓄積されている電荷を放電消費する必要があるが、
電動機のタイプが異なるため、上記公知例の方式は適用
できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
問題点を解決し、永久磁石型同期電動機を駆動源とする
電気車において、電気車を駆動させないで電解コンデン
サにおける充電電荷を効率良く放出できる電気車制御装
置及び制御方法を提供することを目的とする。
問題点を解決し、永久磁石型同期電動機を駆動源とする
電気車において、電気車を駆動させないで電解コンデン
サにおける充電電荷を効率良く放出できる電気車制御装
置及び制御方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、メイン
コンタクタを介してバッテリに接続されたインバータ
と、該インバータにより前記バッテリからの直流電流を
交流電力に変換して供給される電気車駆動用の永久磁石
型同期電動機と、前記メインコンタクタと前記インバー
タの間で前記インバータに並列に接続された直流電力を
平滑化するための電解コンデンサと、前記インバータの
複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＳＭ制御
手段とを備え、前記ＰＳＭ制御手段は、キースイッチオ
ン時にトルク指令Ｔと磁極位置検出手段、エンコーダの
検出値及び電動機電流に基づいて前記インバータの複数
のスイッチング素子をオンオフ制御し、前記キースイッ
チオフ時に前記ＰＳＭ制御手段を停止させる際、前記イ
ンバータのゲートをオフ、前記メインコンタクタをオフ
とする電気車の制御装置において、前記ＰＳＭ制御手段
の停止に伴なう前記電解コンデンサの電荷を放電させる
際、前記磁極位置検出手段により検出された前記永久磁
石型同期電動機の誘起電圧位相に対して非同期にフリー
ラン状態で、かつ電気車両を駆動しない程度の大きさの
定電流制御された交流電流により、前記電解コンデンサ
の電荷を前記永久磁石型同期電動機の巻線に放電し、前
記巻線のインピーダンスで消費させることにある。
コンタクタを介してバッテリに接続されたインバータ
と、該インバータにより前記バッテリからの直流電流を
交流電力に変換して供給される電気車駆動用の永久磁石
型同期電動機と、前記メインコンタクタと前記インバー
タの間で前記インバータに並列に接続された直流電力を
平滑化するための電解コンデンサと、前記インバータの
複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＳＭ制御
手段とを備え、前記ＰＳＭ制御手段は、キースイッチオ
ン時にトルク指令Ｔと磁極位置検出手段、エンコーダの
検出値及び電動機電流に基づいて前記インバータの複数
のスイッチング素子をオンオフ制御し、前記キースイッ
チオフ時に前記ＰＳＭ制御手段を停止させる際、前記イ
ンバータのゲートをオフ、前記メインコンタクタをオフ
とする電気車の制御装置において、前記ＰＳＭ制御手段
の停止に伴なう前記電解コンデンサの電荷を放電させる
際、前記磁極位置検出手段により検出された前記永久磁
石型同期電動機の誘起電圧位相に対して非同期にフリー
ラン状態で、かつ電気車両を駆動しない程度の大きさの
定電流制御された交流電流により、前記電解コンデンサ
の電荷を前記永久磁石型同期電動機の巻線に放電し、前
記巻線のインピーダンスで消費させることにある。
【０００９】本発明の他の特徴は、電気車の制御方法に
おいて、前記ＰＳＭ制御手段の停止に伴なう前記電解コ
ンデンサの電荷を放電させる際、前記磁極位置検出手段
により検出された前記永久磁石型同期電動機の誘起電圧
位相に対して非同期にフリーラン状態で、かつ電気車両
を駆動しない程度の大きさの定電流制御された交流電流
により、前記電解コンデンサの電荷を前記永久磁石型同
期電動機の巻線に放電し、前記巻線のインピーダンスで
消費させることにある。
おいて、前記ＰＳＭ制御手段の停止に伴なう前記電解コ
ンデンサの電荷を放電させる際、前記磁極位置検出手段
により検出された前記永久磁石型同期電動機の誘起電圧
位相に対して非同期にフリーラン状態で、かつ電気車両
を駆動しない程度の大きさの定電流制御された交流電流
により、前記電解コンデンサの電荷を前記永久磁石型同
期電動機の巻線に放電し、前記巻線のインピーダンスで
消費させることにある。
【００１０】本発明によれば、前記電解コンデンサの電
荷を放電させる際、前記磁極位置検出手段により検出さ
れた誘起電圧位相に対して非同期にフリーラン状態で、
かつ定電流制御された交流電流により、前記永久磁石型
同期電動機の巻線に放電し、前記巻線のインピーダンス
で消費させるので、電気車両を駆動しないで電解コンデ
ンサの電荷を放電できる。このように、電解コンデンサ
の電荷を放電消費することにより、スイッチング素子が
破壊されるなどの悪影響を防止できる。
荷を放電させる際、前記磁極位置検出手段により検出さ
れた誘起電圧位相に対して非同期にフリーラン状態で、
かつ定電流制御された交流電流により、前記永久磁石型
同期電動機の巻線に放電し、前記巻線のインピーダンス
で消費させるので、電気車両を駆動しないで電解コンデ
ンサの電荷を放電できる。このように、電解コンデンサ
の電荷を放電消費することにより、スイッチング素子が
破壊されるなどの悪影響を防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明に係る電気自動車
用電力変換器の一実施例について、図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の一実施例における電気自動車の
システム構成を示す回路図である。図において、バッテ
リ１０はメインコンタクタ１２を介してインバータ１４
に接続されている。メインコンタクタ１２は、キースィ
ッチ１３により開閉制御される。インバータ１４は、バ
ッテリ１０からの直流電流を交流電力に変換して電気車
駆動用の永久磁石型同期電動機１６に供給するものであ
る。メインコンタクタ１２とインバータ１４の間には、
直流電力を平滑化するための電解コンデンサ１８がバッ
テリ１０に並列に接続されている。インバータ１４は複
数のスイッチング素子を有しており、これらのスイッチ
ング素子はＰＳＭ制御手段２０によりオンオフ制御され
る。
用電力変換器の一実施例について、図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の一実施例における電気自動車の
システム構成を示す回路図である。図において、バッテ
リ１０はメインコンタクタ１２を介してインバータ１４
に接続されている。メインコンタクタ１２は、キースィ
ッチ１３により開閉制御される。インバータ１４は、バ
ッテリ１０からの直流電流を交流電力に変換して電気車
駆動用の永久磁石型同期電動機１６に供給するものであ
る。メインコンタクタ１２とインバータ１４の間には、
直流電力を平滑化するための電解コンデンサ１８がバッ
テリ１０に並列に接続されている。インバータ１４は複
数のスイッチング素子を有しており、これらのスイッチ
ング素子はＰＳＭ制御手段２０によりオンオフ制御され
る。
【００１２】トルク指令発生手段２２は、アクセル指令
変換手段２３に基づいて力行時及び回生時、それぞれア
クセル開度に対応したトルク指令τM*を生成し、このト
ルク指令τM*がＰＳＭ制御手段２０に送られる。
変換手段２３に基づいて力行時及び回生時、それぞれア
クセル開度に対応したトルク指令τM*を生成し、このト
ルク指令τM*がＰＳＭ制御手段２０に送られる。
【００１３】永久磁石型同期電動機１６の磁極位置は磁
極位置検出手段２４で、永久磁石型同期電動機１６の回
転角度はエンコーダ２６で、また、電動機電流は電流検
出器１５で検出され、これらの検出値はＰＳＭ制御手段
２０に送られる。
極位置検出手段２４で、永久磁石型同期電動機１６の回
転角度はエンコーダ２６で、また、電動機電流は電流検
出器１５で検出され、これらの検出値はＰＳＭ制御手段
２０に送られる。
【００１４】ＰＳＭ制御手段２０は、電流検出器１５、
磁極位置検出手段２４及びエンコーダ２６の各検出値
と、トルク指令発生手段２２から送られてきたトルク指
令τM*を基に、インバータ１４のスイッチング素子のオ
ンオフを制御する。２８は電気自動車の変速機、３０は
タイヤである。
磁極位置検出手段２４及びエンコーダ２６の各検出値
と、トルク指令発生手段２２から送られてきたトルク指
令τM*を基に、インバータ１４のスイッチング素子のオ
ンオフを制御する。２８は電気自動車の変速機、３０は
タイヤである。
【００１５】図２に、ＰＳＭ制御手段２０の内部処理の
ブロック図を示す。まず、ＰＳＭ制御手段２０は、ｉ
ｄ、ｉｑ検出器２０２、ｉｄ、ｉｑ電流制御手段２０
４、２／３相変換手段２０６、ＰＷＭ制御手段２０８及
び位相演算手段２１０を備えている。また、速度演算手
段２１２、コンデンサ放電用のスイッチ手段２１４、２
１６を備えている。通常、スイッチ手段２１４は位相演
算手段２１０をエンコーダ２６に接続し、スイッチ手段
２１６は位相演算手段２１０を磁極位置検出手段２４に
接続している。電解コンデンサを放電する際、スイッチ
手段の入力を切替え時、スイッチ手段２１４は位相演算
手段２１０をＦＣＫ（クロック源）２１５に接続し、ス
イッチ手段２１６は位相演算手段２１０をアース２１
７、すなわち磁極位置検出手段２４の信号を取り込まな
い処理を行う。ＰＳＭ制御手段２０はさらに、高効率制
御テーブル２２２、Ｉｑ制御手段２２４及びＩｄ制御手
段２２６を備えている。
ブロック図を示す。まず、ＰＳＭ制御手段２０は、ｉ
ｄ、ｉｑ検出器２０２、ｉｄ、ｉｑ電流制御手段２０
４、２／３相変換手段２０６、ＰＷＭ制御手段２０８及
び位相演算手段２１０を備えている。また、速度演算手
段２１２、コンデンサ放電用のスイッチ手段２１４、２
１６を備えている。通常、スイッチ手段２１４は位相演
算手段２１０をエンコーダ２６に接続し、スイッチ手段
２１６は位相演算手段２１０を磁極位置検出手段２４に
接続している。電解コンデンサを放電する際、スイッチ
手段の入力を切替え時、スイッチ手段２１４は位相演算
手段２１０をＦＣＫ（クロック源）２１５に接続し、ス
イッチ手段２１６は位相演算手段２１０をアース２１
７、すなわち磁極位置検出手段２４の信号を取り込まな
い処理を行う。ＰＳＭ制御手段２０はさらに、高効率制
御テーブル２２２、Ｉｑ制御手段２２４及びＩｄ制御手
段２２６を備えている。
【００１６】トルク指令発生手段２２は、運転者の操作
によるアクセル開度とモータ回転数によりＰＳＭ制御手
段２０の目標トルク指令τＭ*を発生する。
によるアクセル開度とモータ回転数によりＰＳＭ制御手
段２０の目標トルク指令τＭ*を発生する。
【００１７】ＰＳＭ制御手段２０において、トルク分電
流に相当するｑ軸電流の指令値Ｉｑ*は、トルク指令値
τＭ*をもとに算出するためのＩｑ制御手段２２４で算
出する。一方、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ*は、トルク指令
値τＭ*とエンコーダ２６からのパルス信号から速度演
算手段２１２で演算した回転数をもとに、損失最小とな
るＩｄ*を得るための高効率制御テーブル２２２とＩｄ
制御手段２２６を介して算出する。このようにして、Ｐ
ＳＭ制御手段２０は、高効率制御に必要な電流指令値Ｉ
ｑ*，Ｉｄ*を算出する。
流に相当するｑ軸電流の指令値Ｉｑ*は、トルク指令値
τＭ*をもとに算出するためのＩｑ制御手段２２４で算
出する。一方、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ*は、トルク指令
値τＭ*とエンコーダ２６からのパルス信号から速度演
算手段２１２で演算した回転数をもとに、損失最小とな
るＩｄ*を得るための高効率制御テーブル２２２とＩｄ
制御手段２２６を介して算出する。このようにして、Ｐ
ＳＭ制御手段２０は、高効率制御に必要な電流指令値Ｉ
ｑ*，Ｉｄ*を算出する。
【００１８】ＩｄＩｑ検出手段２０２は、検出器１５で
検出した電動機電流の３相交流電流について３相／２相
の座標変換してｄ、ｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑを処理し算出す
る。これらの検出値と指令値Ｉｑ*，Ｉｄ*をもとにＩｄ
Ｉｑ電流制御手段２０４は、比例あるいは比例積分電流
制御処理を行い、電圧指令値Ｖｑ*，Ｖｄ*を算出する。
検出した電動機電流の３相交流電流について３相／２相
の座標変換してｄ、ｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑを処理し算出す
る。これらの検出値と指令値Ｉｑ*，Ｉｄ*をもとにＩｄ
Ｉｑ電流制御手段２０４は、比例あるいは比例積分電流
制御処理を行い、電圧指令値Ｖｑ*，Ｖｄ*を算出する。
【００１９】さらに、２／３相変換手段２０６におい
て、２相／３相の座標変換して３相交流電圧指令値ＶＵ
*，ＶＶ*，ＶＷ*を算出する。ＰＷＭ制御手段２０はこ
の電圧指令値ＶＵ*，ＶＶ*，ＶＷ*から三角波信号の搬
送波信号との比較処理を行って、インバータ１４のＰＷ
Ｍ信号を発生し、インバータ１４を駆動する。このよう
にして電動機１６にＰＷＭ制御された電圧を印加するこ
とにより、電動機電流を電流指令値Ｉｑ*，Ｉｄ*に制御
する。
て、２相／３相の座標変換して３相交流電圧指令値ＶＵ
*，ＶＶ*，ＶＷ*を算出する。ＰＷＭ制御手段２０はこ
の電圧指令値ＶＵ*，ＶＶ*，ＶＷ*から三角波信号の搬
送波信号との比較処理を行って、インバータ１４のＰＷ
Ｍ信号を発生し、インバータ１４を駆動する。このよう
にして電動機１６にＰＷＭ制御された電圧を印加するこ
とにより、電動機電流を電流指令値Ｉｑ*，Ｉｄ*に制御
する。
【００２０】なお、２／３相変換処理２０６、ＩｄＩｑ
検出手段２０２の座標変換処理で使用する位相角θ１，
θ２は、位相演算手段２１０において、電動機１６の誘
起電圧と同位相の信号を出力する磁極位置検出器２４、
回転角度信号（パルス信号）を出力するエンコーダ２６
の各出力から算出する。
検出手段２０２の座標変換処理で使用する位相角θ１，
θ２は、位相演算手段２１０において、電動機１６の誘
起電圧と同位相の信号を出力する磁極位置検出器２４、
回転角度信号（パルス信号）を出力するエンコーダ２６
の各出力から算出する。
【００２１】この磁極位置検出器２４の出力信号とエン
コーダ２６の出力信号の位相関係を図３に示す。エンコ
ーダ２６のパルス信号を累積した位相演算手段２１０の
位相信号は、図３の鋸波状信号に示すように磁極位置信
号により、電動機１６の誘起電圧と同期される。
コーダ２６の出力信号の位相関係を図３に示す。エンコ
ーダ２６のパルス信号を累積した位相演算手段２１０の
位相信号は、図３の鋸波状信号に示すように磁極位置信
号により、電動機１６の誘起電圧と同期される。
【００２２】このような処理を行って、電動機１６はト
ルク指令値τＭ*のトルクで、かつ損失最小の高効率で
制御される。
ルク指令値τＭ*のトルクで、かつ損失最小の高効率で
制御される。
【００２３】そのときの電動機１６のベクトル図を図４
に示す。高効率点を得るためのＩｑ*，Ｉｄ*により最適
な進み角β（β＝ｔａｎ−１（Ｉｑ*／Ｉｄ*））で制御
される。なお、進み角βの基準点は図３に示すｔ０時点
であり、このｔ０時点で制御されている交流電圧Ｖｕ*
を破線で示す。
に示す。高効率点を得るためのＩｑ*，Ｉｄ*により最適
な進み角β（β＝ｔａｎ−１（Ｉｑ*／Ｉｄ*））で制御
される。なお、進み角βの基準点は図３に示すｔ０時点
であり、このｔ０時点で制御されている交流電圧Ｖｕ*
を破線で示す。
【００２４】電動機１６の出力トルクは（１）式で示さ
れる。
れる。
【００２５】 τＭ＝Ｐｎ［｛Ｅ０＋（１−ρ）ＬｄＩｄ｝Ｉｑ］……（１） ただし、Ｐｎは定数、ρはＬｑとＬｄの比、Ｅ０は誘起
電圧である。
電圧である。
【００２６】（１）式において、右辺第１項は同期トル
ク、第２項はリアクタンストルクと呼ばれている。
ク、第２項はリアクタンストルクと呼ばれている。
【００２７】これらのトルクを電動機への印加電圧一定
とした場合の、進み角βを横軸としたトルク特性を図５
に示す。同期トルク及びリアクタンストルクの和が発生
トルクτＭである。このように（１）式のρが１よりも
大きい逆突極特性をもつ同期電動機は進み角βが４５度
付近で最大トルクを発生するので、この角度以上で制御
される。このような動作で電気自動車は駆動される。
とした場合の、進み角βを横軸としたトルク特性を図５
に示す。同期トルク及びリアクタンストルクの和が発生
トルクτＭである。このように（１）式のρが１よりも
大きい逆突極特性をもつ同期電動機は進み角βが４５度
付近で最大トルクを発生するので、この角度以上で制御
される。このような動作で電気自動車は駆動される。
【００２８】電気自動車の走行が終了し、イグニッショ
ンキー１３をオフした場合には、これに連動してメイン
コンタクタ１２がオフになる。この状態において、バッ
テリ１０からの電力供給は切断され、永久磁石型同期電
動機１６の駆動も停止されるが、電解コンデンサ１８に
はその静電容量に応じた電荷が蓄積されている。そこ
で、この蓄積されている電荷を消費する必要がある。
ンキー１３をオフした場合には、これに連動してメイン
コンタクタ１２がオフになる。この状態において、バッ
テリ１０からの電力供給は切断され、永久磁石型同期電
動機１６の駆動も停止されるが、電解コンデンサ１８に
はその静電容量に応じた電荷が蓄積されている。そこ
で、この蓄積されている電荷を消費する必要がある。
【００２９】これは、コンデンサ１８の電荷が残留して
いる状態で、ＰＳＭ制御手段２０の電源がオフされる
と、通常は逆バイアスされているスイッチング素子１４
の入力がＰＳＭ制御手段２０のダウンにより過渡的に無
制御状態となり、逆バイアスがなくなってスイッチング
素子１４がオンしてしまい短絡電流が流れ、スイッチン
グ素子１４が破壊される恐れがあるからである。
いる状態で、ＰＳＭ制御手段２０の電源がオフされる
と、通常は逆バイアスされているスイッチング素子１４
の入力がＰＳＭ制御手段２０のダウンにより過渡的に無
制御状態となり、逆バイアスがなくなってスイッチング
素子１４がオンしてしまい短絡電流が流れ、スイッチン
グ素子１４が破壊される恐れがあるからである。
【００３０】この電解コンデンサ１８の放電方法とし
て、本発明では、コンデンサ放電用のスイッチ手段２１
４をＦＣＫ（クロック源）２１５に接続して、エンコー
ダの角度信号を取込まないようにする。また、スイッチ
手段２１６の信号源としてアース２１７に接続すなわち
磁極位置検出器２４の位相同期信号を取込まないように
する。
て、本発明では、コンデンサ放電用のスイッチ手段２１
４をＦＣＫ（クロック源）２１５に接続して、エンコー
ダの角度信号を取込まないようにする。また、スイッチ
手段２１６の信号源としてアース２１７に接続すなわち
磁極位置検出器２４の位相同期信号を取込まないように
する。
【００３１】このように、スイッチ手段２１４をエンコ
ーダ２６からＦＣＫ（クロック源）２１５に切り替え接
続することにより、磁極位置より検出された電動機の誘
起電圧位相に対して非同期にフリーラン状態でＩｑ*，
Ｉｄ*に見合った電動機電流Ｉ１（≒√（Ｉｑ*2＋Ｉｄ*
2））を、ＩｄＩｑ電流制御手段２０４で構成したｄｑ
軸電流制御系の動作により、定電流で流すことにより、
電解コンデンサの電荷を放電する。
ーダ２６からＦＣＫ（クロック源）２１５に切り替え接
続することにより、磁極位置より検出された電動機の誘
起電圧位相に対して非同期にフリーラン状態でＩｑ*，
Ｉｄ*に見合った電動機電流Ｉ１（≒√（Ｉｑ*2＋Ｉｄ*
2））を、ＩｄＩｑ電流制御手段２０４で構成したｄｑ
軸電流制御系の動作により、定電流で流すことにより、
電解コンデンサの電荷を放電する。
【００３２】図６に、放電動作時の電流と電解コンデン
サ１８の電圧Ｖcを示す。電動機電流の周波数ｆ１は、
ＦＣＫ２１５の周波数ｆＦとしたとき（２）式で示され
る。 ｆ１＝ｆＦ／３６０………（２） （２）式で示される周波数ｆ１の交流電流を流すことに
より、図５の位相角がフリーラン状態となり、周波数ｆ
１の発生トルクが生ずることになる。この発生トルクの
周波数ｆ１は車両の固有周波数（約１０Ｈｚ）よりも大
きく選ぶ必要がある。
サ１８の電圧Ｖcを示す。電動機電流の周波数ｆ１は、
ＦＣＫ２１５の周波数ｆＦとしたとき（２）式で示され
る。 ｆ１＝ｆＦ／３６０………（２） （２）式で示される周波数ｆ１の交流電流を流すことに
より、図５の位相角がフリーラン状態となり、周波数ｆ
１の発生トルクが生ずることになる。この発生トルクの
周波数ｆ１は車両の固有周波数（約１０Ｈｚ）よりも大
きく選ぶ必要がある。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、永久磁石型同期電動機
を駆動源とする電気車において、電気車を駆動させない
で、電解コンデンサの電荷をＰＳＭ巻線に効率良く放電
するにより、電解コンデンサに蓄積されている電荷を放
電消費し、スイッチング素子が破壊されるなどの悪影響
を防止できる。
を駆動源とする電気車において、電気車を駆動させない
で、電解コンデンサの電荷をＰＳＭ巻線に効率良く放電
するにより、電解コンデンサに蓄積されている電荷を放
電消費し、スイッチング素子が破壊されるなどの悪影響
を防止できる。
【図１】本発明の一実施例におけるシステム構成を示す
回路図である。
回路図である。
【図２】図１のＰＳＭ制御手段の詳細構成を示す図であ
る。
る。
【図３】図２の磁極位置検出器の出力信号とエンコーダ
の出力信号の位相関係を示す図である。
の出力信号の位相関係を示す図である。
【図４】通常走行時のベクトル図を示すものである。
【図５】通常走行時の発生トルクの状態を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明におけるキースイッチオフ時の電解コン
デンサの放電方法を示す図である。
デンサの放電方法を示す図である。
１０…バッテリ、１２…メインコンタクタ、１４…イン
バータ、１６…永久磁石型同期電動機１、１８…平滑コ
ンデンサ、２０…ＰＳＭ制御手段
バータ、１６…永久磁石型同期電動機１、１８…平滑コ
ンデンサ、２０…ＰＳＭ制御手段
Claims (4)
- 【請求項１】メインコンタクタを介してバッテリに接続
されたインバータと、該インバータにより前記バッテリ
からの直流電流を交流電力に変換して供給される電気車
駆動用の永久磁石型同期電動機と、前記メインコンタク
タと前記インバータの間で前記インバータに並列に接続
された直流電力を平滑化するための電解コンデンサと、
前記インバータの複数のスイッチング素子をオンオフ制
御するＰＳＭ制御手段とを備え、前記ＰＳＭ制御手段
は、キースイッチオン時にトルク指令Ｔと磁極位置検出
手段、エンコーダの検出値及び電動機電流に基づいて前
記インバータの複数のスイッチング素子をオンオフ制御
し、前記キースイッチオフ時に前記ＰＳＭ制御手段を停
止させる際、前記インバータのゲートをオフ、前記メイ
ンコンタクタをオフとする電気車の制御装置において、 前記電解コンデンサの電荷を放電させる際、前記磁極位
置検出手段により検出された前記永久磁石型同期電動機
の誘起電圧位相に対して非同期にフリーラン状態で、か
つ電気車両を駆動しない程度の大きさの定電流制御され
た交流電流により、前記電解コンデンサの電荷を前記永
久磁石型同期電動機の巻線に放電し、前記巻線のインピ
ーダンスで消費させることを特徴とする電気車の制御装
置。 - 【請求項２】請求項１記載の電気車の制御装置におい
て、前記ＰＳＭ制御手段は、 トルク指令値をもとにトルク分電流に相当するｑ軸電流
の指令値Ｉｑ*を算出するＩｑ制御手段と、 前記トルク指令値と前記電動機の回転数をもとに、損失
最小となるｄ軸電流の指令値Ｉｄ*を得るための高効率
制御テーブル及びＩｄ制御手段と、 前記電動機電流の３相交流電流をもとに３相／２相の座
標変換してｄ、ｑ軸電流指令Ｉｄ，Ｉｑを算出するＩｄ
Ｉｑ検出手段と、 前記Ｉｑ制御手段、Ｉｄ制御手段及び前記ＩｄＩｑ検出
手段の各検出値及び指令値をもとに比例あるいは比例積
分電流制御処理を行い、電圧指令値Ｖｑ*，Ｖｄ*を算出
するＩｄＩｑ電流制御手段と、 該ＩｄＩｑ電流制御手段の出力を２相／３相の座標変換
して３相交流電圧指令値ＶＵ*，ＶＶ*，ＶＷ*を算出
し、前記インバータ駆動用のＰＷＭ制御手段に供給する
２／３相変換手段と、 前記３相／２相変換及び前記２／３相変換の座標変換処
理で使用する位相角を、前記電動機の誘起電圧と同位相
の信号を出力する磁極位置検出器及び前記エンコーダの
各出力から算出する位相演算手段と、 前記電解コンデンサの電荷を放電する際に、前記磁極位
置検出器及び前記エンコーダからの前記位相演算手段へ
の信号供給を停止し、前記エンコーダに代えて所定周期
のクロック源からの信号を前記位相演算手段へ切り替え
供給するためのスイッチ手段とを設けたことを特徴とす
る電気車の制御装置。 - 【請求項３】メインコンタクタを介してバッテリに接続
されたインバータと、該インバータにより前記バッテリ
からの直流電流を交流電力に変換して供給される電気車
駆動用の永久磁石型同期電動機と、前記メインコンタク
タと前記インバータの間で前記インバータに並列に接続
された直流電力を平滑化するための電解コンデンサと、
前記インバータの複数のスイッチング素子をオンオフ制
御するＰＳＭ制御手段とを備え、前記ＰＳＭ制御手段に
より、キースイッチオン時にトルク指令と磁極位置検出
手段、エンコーダの検出値及び電動機電流に基づいて前
記インバータの複数のスイッチング素子をオンオフ制御
し、前記キースイッチオフ時に前記ＰＳＭ制御手段を停
止させる際、前記インバータのゲートをオフ、前記メイ
ンコンタクタをオフとする電気車の制御方法において、 前記電解コンデンサの電荷を放電させる際、前記磁極位
置検出手段により検出された前記永久磁石型同期電動機
の誘起電圧位相に対して非同期にフリーラン状態で、か
つ電気車両を駆動しない程度の大きさの定電流制御され
た交流電流により、前記電解コンデンサの電荷を前記永
久磁石型同期電動機の巻線に放電し、前記巻線のインピ
ーダンスで消費させることを特徴とする電気車の制御方
法。 - 【請求項４】請求項３記載の電気車の制御方法におい
て、 前記ＰＳＭ制御手段により、トルク指令値をもとにトル
ク分電流に相当するｑ軸電流の指令値Ｉｑ*を算出し、 前記トルク指令値と前記電動機の回転数をもとに、損失
最小となるｄ軸電流の指令値Ｉｄ*を求め、 前記電動機電流の３相交流電流をもとに３相／２相の座
標変換してｄ、ｑ軸電流指令Ｉｄ，Ｉｑを検出し、 前記各検出値及び指令値をもとに比例あるいは比例積分
電流制御処理を行い、電圧指令値Ｖｑ*，Ｖｄ*を算出
し、 電圧指令値Ｖｑ*，Ｖｄ*をを２相／３相の座標変換して
３相交流電圧指令値ＶＵ*，ＶＶ*，ＶＷ*を算出し、前
記インバータ駆動用のＰＷＭ制御手段に供給するととも
に、 電気車の走行時、前記３相／２相変換処理及び前記２／
３相変換処理で使用する位相角を、前記電動機の誘起電
圧と同位相の信号を出力する磁極位置検出器及び前記エ
ンコーダの各出力から算出し、 前記電解コンデンサの電荷を放電させる際、前記位相演
算のための前記磁極位置及び前記エンコーダの信号供給
を停止し、前記エンコーダに代えて所定周期のクロック
源からの信号を前記位相演算のために用い、前記磁極位
置より検出された前記電動機の誘起電圧位相に対して非
同期にフリーラン状態で前記指令値Ｉｑ*，Ｉｄ*に見合
った電動機電流を流し、前記電解コンデンサの放電を行
うことを特徴とする電気車の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8023766A JPH09215102A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 電気車の制御装置及び制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8023766A JPH09215102A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 電気車の制御装置及び制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09215102A true JPH09215102A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=12119475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8023766A Pending JPH09215102A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 電気車の制御装置及び制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09215102A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7057361B2 (en) | 2002-06-05 | 2006-06-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Inverter control device and electric vehicle thereof |
| US7728557B2 (en) | 2003-10-10 | 2010-06-01 | Aisin Aw Co., Ltd. | Electric discharge controller, electric discharge control method and its program |
| US9114698B2 (en) | 2011-08-30 | 2015-08-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus and control method for vehicle |
| WO2016079791A1 (ja) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | 株式会社安川電機 | モータ制御装置及びモータ制御方法 |
| CN110299888A (zh) * | 2018-03-22 | 2019-10-01 | 株式会社京滨 | 放电控制装置 |
-
1996
- 1996-02-09 JP JP8023766A patent/JPH09215102A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7057361B2 (en) | 2002-06-05 | 2006-06-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Inverter control device and electric vehicle thereof |
| US7728557B2 (en) | 2003-10-10 | 2010-06-01 | Aisin Aw Co., Ltd. | Electric discharge controller, electric discharge control method and its program |
| US9114698B2 (en) | 2011-08-30 | 2015-08-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus and control method for vehicle |
| WO2016079791A1 (ja) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | 株式会社安川電機 | モータ制御装置及びモータ制御方法 |
| CN110299888A (zh) * | 2018-03-22 | 2019-10-01 | 株式会社京滨 | 放电控制装置 |
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