WO2000019590A1 - Power converter - Google Patents

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WO2000019590A1
WO2000019590A1 PCT/JP1999/004292 JP9904292W WO0019590A1 WO 2000019590 A1 WO2000019590 A1 WO 2000019590A1 JP 9904292 W JP9904292 W JP 9904292W WO 0019590 A1 WO0019590 A1 WO 0019590A1
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WO
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main circuit
current
voltage
control device
detection means
Prior art date
Application number
PCT/JP1999/004292
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Kojima
Eiichi Toyota
Kiyoshi Nakata
Wataru Miyake
Mutsuhiro Terunuma
Masato Suzuki
Satoru Inarida
Original Assignee
Hitachi, Ltd.
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi, Ltd. filed Critical Hitachi, Ltd.
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Priority to JP2000572985A priority patent/JP3843422B2/en
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion 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
    • H02M7/53Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53873Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with digital control

Definitions

  • the present invention relates to a power converter for controlling current and voltage in an inverter / converter as control information, and more particularly to a power converter having a high noise level and a high noise level used in railway vehicles.
  • a power converter for controlling current and voltage in an inverter / converter as control information, and more particularly to a power converter having a high noise level and a high noise level used in railway vehicles.
  • FIGS. 22 and 23 Block diagrams of this conventional inverter device are shown in FIGS. 22 and 23 of the publication.
  • the output current and the DC voltage of the inverter are detected by the current sensor and the voltage sensor, and the detected signals are fed-packed to the control board 800 in the form of analog signals.
  • the analog signal thus fed back is converted into a digital signal by an AZD converter built in the microcomputer 801 in the control board, and is used as control information.
  • power converters for electric vehicles have a higher main circuit voltage than the general-purpose inverters, and therefore have a greater noise level due to switching. If control information is transferred as an analog signal in such a noisy environment, noise may occur. Also, in a control circuit arranged near the main circuit that is a source of noise, providing an analog circuit such as an AD converter circuit in the control circuit causes noise contamination. In order to prevent such noise contamination, it is conceivable to physically separate the control circuit from the main circuit that is the source of the noise.
  • an object of the present invention is to provide a power conversion device that achieves both noise resistance and downsizing even in an environment where the main circuit voltage is high and the noise level generated by the main circuit is large, such as an electric car. It is in. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a main circuit that converts direct current into alternating current or alternating current, a control device that controls the main circuit, and a plurality of detection units that detect current or voltage in the main circuit.
  • an AZD converter circuit (analog circuit) for A / D-converting the detected signal is not required in the control device, and the noise resistance can be increased.
  • the control device can be arranged near the main circuit, which is a source of noise, and the size of the entire power converter can be reduced.
  • FIG. 1 is a block diagram of a power conversion device (an inverter device for an electric vehicle) showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the motor current sensor unit in FIG.
  • FIG. 3 is a specific implementation configuration diagram of FIG.
  • FIG. 4 is a detailed configuration diagram of the control device in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing the contents of the detection data transmitted in FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram of a power converter (an inverter of an electric vehicle) showing a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram of a power conversion device (an inverter device of an electric vehicle) showing a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration of an inverter device of an electric vehicle that drives DC motor 6 by converting DC power into AC power.
  • the inverter device is connected to a main circuit 3 including a switching element (IGBT element) for converting the DC voltage V d into three-phase motor currents iu, iv, and iw, and a DC side of the main circuit 3,
  • a filter capacitor 4 that supplies DC power to the main circuit 3 and smoothes it, and generates a modulation factor based on an operation command from the driver's cab 5, a detected motor current, and a filter capacitor voltage, and generates the modulation factor.
  • the driver's cab 5 outputs operation commands such as power command, regenerative command, notch signal, and brake command. This operation command is transmitted to the control device 1 by the serial transmission cable 9C.
  • the AC motor 6 that drives the electric car is connected to the AC side of the main circuit 3. ing.
  • the main circuit 3 contains six IGBT elements, ie, two poles on each of the three phases XP and ⁇ of UVW, ie, two poles. Therefore, six gate signals b are sent from the gate drive 2 to the main circuit 3, and similarly, PWM pulse information a sent from the control device 1 to the gate drive 2 is sent via six signal lines.
  • a DC voltage sensor (PT) 7 for detecting the terminal voltage Vd of the filter capacitor 4 is provided, and on the AC side, the instantaneous values of the motor currents iu, iv, iw are detected.
  • a motor current sensor unit 8 is provided.
  • Each sensor 7, 8 is provided with input and output terminals as connection terminals for serial signal transmission.
  • the output connection terminal of the DC voltage sensor (PT) 7 and the input connection terminal of the motor current sensor unit 8 are connected by the serial transmission cable 9 A, and the output connection terminal of the sensor unit 8 is connected to the control device.
  • 1 input connection terminal is connected by serial transmission cable 9B.
  • the cab 5 and the DC voltage sensor (PT) 7 may be connected by a serial transmission cable.
  • Each sensor 7 and 8 has a function of converting the detected analog signal to a digital signal by the built-in A / D conversion function (because all sensors are connected by a continuous serial transmission cable). It has a serial interface function that arbitrates the access right of the serial signal line so that the sensor output does not collide, and time-divisionally serializes the AZD-converted digital signal and outputs it serially.
  • the arbitration method for the access right of the serial signal line and an operation example of the serial interface will be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the motor current sensor unit 8 in FIG.
  • the motor current sensor unit 8 includes current detection devices 81a to 811, which detect the instantaneous values of the motor currents iu, iv, and iw, respectively, and a frequency band for limiting the frequency band as pre-processing when performing AZD conversion.
  • Filter devices 82a to 82c, AZD converters 83a to 83c for converting analog signals to digital signals, and serial interface for AZD-converted data sequentially
  • Buffers 84a to 84c to temporarily wait for data to be sent to 85, and serial output by serially dividing the motor current value converted to a digital signal into time signals while arbitrating access rights to the serial signal line It consists of a serial interface 85 with the function of Although not shown, the serial interface 23 has a buffer for temporarily waiting a signal from the A / D converter 22.
  • the current detectors 8 1 a to 8 1 c make use of the Hall effect and are measured by passing the currents 11 11, i V, and i w detected in the rings 81 1 & to 81 1 (respectively.
  • the filter devices 82a to 82c are provided to limit the frequency band of the detected signal to less than half the sampling frequency of the AZD converters 83a to 83c.
  • serial transmission cables 9A and 9B are connected to the power line 91 and the ground line.
  • serial transmission cables 9A and 9B are connected to the motor current sensor unit 8 to supply necessary power in addition to signal wiring. The power is supplied from the control device 1.
  • the motor current sensor unit 8 not only converts the instantaneous value of the detected motor current into an AZD and sends it, but also performs a predetermined calculation (for example, an overcurrent detection operation). The data after applying the effective value calculation etc. may be sent.
  • the current detectors 8 1 a to 81 c in FIG. 2 are replaced with voltage detectors, and the voltage detector, filter, and AZD It is assumed that there is only one converter and one buffer, and the other configurations remain the same.
  • FIG. 3 shows a specific mounting configuration diagram (exploded perspective view) of the circuit configuration of FIG.
  • the control device 1, gate drive 2, and main circuit module 30 (including the main circuit 3) are housed in a case where the projected figure from above is almost the same.
  • the module 30 (including the main circuit 3), the cable drive 2, the controller 1, and the cover 10 of the controller 1 are arranged in this order.
  • concave portions are provided on the side surfaces of these devices, and these concave portions are combined with the convex portions of the filter capacitor 4 and the motor current sensor unit 8.
  • the control device 1, the gate drive 2, the main circuit module 30, and the sensors 7, 8 are shown separately, but they are integrated.
  • a printed board 11 mounted with a microcomputer for performing an inverter control device described in detail in FIG. 4 and an electro-optical conversion element for outputting a PWM pulse is mounted inside the control device 1. It is fixed in a state of being floated by a holder 12 from above. Ventilation holes 13 are provided on both sides of the control device 1 to cool the printing plate 11, and the printing plate 11 is placed near the center of the height of the ventilation port 13. ing. Two serial transmission cable connection terminals 14a and 14b are provided on the front of control unit 1. Although not shown, the PWM pulse information a is transmitted to the gate drive 2 on the bottom of the control device 1. An electro-optic conversion element (EZO) is installed.
  • EZO electro-optic conversion element
  • a printed circuit board 21 on which the gate circuit is mounted is fixed to the case of the gate drive 2 in a state of being lifted from the case of the gate drive 2 by the holder 22 similarly to the control device 1. I have. Also, an optical-electrical conversion element (OZE) 23 is installed to receive the PWM pulse information a. Although not shown, a gate signal connector for transmitting a gate signal b to the main circuit module 30 is attached to the bottom of the gate drive 2.
  • the optical / electrical conversion element (EZO) of the control device 1 and the optical / electrical conversion element (OZE) 23 of the gate drive 2 are provided with an optical fiber for electrical insulation between the two devices 1 and 2. They are connected by a fiber cable and transmit the PWM pulse information a by optical signals.
  • a gate signal connector 31 for receiving the re-gating signal b from the gate drive 2 and a DC signal from the filter capacitor 4 terminals 41 a and 41 b
  • DC voltage terminals 32 a and 32 b (for three phases) for receiving voltage V d and DC voltage V d stabilized by filter capacitor 4 are used for three-phase motor currents iu and iv , Iw, and a motor current terminal 33 (for three phases) for supplying motor currents iu, iv, and iw to the AC motor 6.
  • the main circuit 3 is composed of a total of six power semiconductor elements on the three-phase XP side and the ZN side, and connects the terminals of the P-side and N-side power semiconductor elements for each of the three phases (bus bar). According to 4, the motor current terminal 33 and the DC voltage terminals 32a and 32b are connected, and the motor current terminal 33 is connected to the motor current cable 301.
  • the main circuit 3 for the electric vehicle has a cooling device such as a fin. Holes are drilled in the bottom of the main circuit module 30 to attach them.
  • a DC voltage sensor (PT) 7 for measuring the terminal voltage Vd of the filter capacitor 4 is mounted on the upper portion of the filter capacitor 4.
  • the DC voltage sensor (PT) 7 does not necessarily need to be arranged above the filter capacitor 4, and may be below or beside the filter capacitor 4 as long as it is near the filter capacitor 4. The reason why the filter capacitor 4 is arranged near the main circuit module 30 is to shorten the wiring distance.
  • the DC voltage sensor (PT) 7 may be integrated with the filter capacitor 4 as an integral part, or may be fixed as a separate part by a screw or the like.
  • the DC voltage sensor (PT) 7 has two serial transmission cable terminals 71a and 71b, which are connected to the serial transmission cable connection terminals of another sensor (motor current sensor unit 8). Shall be.
  • the motor current sensor unit 8 passes through the three holes of the motor current sensor unit 8 through the cables 301 of the motor currents i u, i v, and i w, respectively.
  • the motor current sensor unit 8 has two serial transmission cable connection terminals 81a and 81b, each of which has a serial transmission cable connection terminal 71a of a DC voltage sensor (PT) 7 and a control device 1 Shall be connected to the serial transmission cable connection terminal 14b.
  • PT DC voltage sensor
  • the DC side and the AC side of the main circuit 3 are provided on the same side of the main circuit module 30.
  • the AC line 301 is provided from the filter capacitor 4 side of the main circuit module 30. Have been.
  • the current sensor unit 8 is arranged near the main circuit 3 (main circuit module 30), that is, near the root of the AC line 301 (main circuit 3 side). It is arranged between the sensor 4 and the main circuit module 30. Also, the gate signal The signal connector 31 is provided in the main circuit module 30 at a position opposite to the AC side of the main circuit 3 with the main circuit 3 interposed therebetween.
  • FIG. 4 is a detailed configuration diagram of the control device 1 in FIG. (I)
  • the control device 1 includes a serial interface 101a for converting a serial signal operation command and various protection signals transmitted from the cab 5 via the serial transmission cable 9C into parallel signal information.
  • Serial transmission cable
  • the control unit 102 includes storage devices 105a and 105a in which the control information of the parallel signal converted by the serial interfaces 101a and 101b is written.
  • the pulse output device 103 is a device that handles digital signals.
  • the CPU 106 refers to the storage device 105a and generates a torque command or a speed command control command from the power line, regenerative command, notch signal, brake command, etc. sent from the cab 5.
  • Control command generation unit 107 which generates a time series pattern of current command from the generated control command, and current reading which reads current by referring to storage device 105b. Section 109, the current command value generated by the current command generation section 108, and the current reading section 109.
  • the instantaneous current control unit 110 that controls the current based on the current detection value read from the current reading unit, and the speed that estimates the rotational speed of the motor from the current detection value read by the current reading unit 109.
  • the voltage calculated by the estimating unit 1 1 1, the phase calculating unit 1 1 2 that calculates the phase by integrating the motor rotation speed estimated by the speed estimating unit 1 1 1, and the instantaneous current control unit 1 1 0 It is composed of a modulation rate calculator 113 that calculates the remodulation rate from the pattern and the phase calculated by the phase calculator 112 and transmits the calculated modulation rate to the pulse output device 103.
  • the electro-optical conversion element (E ZO) unit 104 is composed of six electro-optical conversion elements (E ZO).
  • the pulse output device 103 is connected to these six electro-optical conversion elements (EZO).
  • control unit 102 is composed of a general-purpose CPU 106 and storage devices 105a and 105b, but this is not always necessary.
  • 02 may be configured by a one-chip LSI such as a gate array or ASIC.
  • Fig. 5 shows the structure of data transmitted on the serial transmission cable.
  • data of a serial bus structure called a frame is transmitted at a constant sampling cycle.
  • the serial transmission cables 9A and 9B are normally pulled up to the "H” level, but can be set to the "L” level for one bit period (this is called the start bit).
  • start bit the serial transmission cables 9A and 9B are normally pulled up to the "H” level, but can be set to the "L” level for one bit period (this is called the start bit).
  • start bit each sensor outputs data having a fixed data length onto the serial transmission cable 9 according to the order of the ID (identification number).
  • the ID setting may be fixedly provided with a dip switch for each sensor, or automatically detected by detecting the device connected on the serial transmission cable when the power is turned on. You can assign an ID.
  • the sensors 7 and 8 constantly monitor the state on the serial transmission cable 9 and wait for the "L" level (start bit).
  • the write current on the serial transmission cable 9 is given to the U-phase motor current of ID-0 for a certain period immediately after the end of the start bit, during which the A / D converted U-phase Outputs the instantaneous value of the motor current iu in a time-sharing manner.
  • the write right on the serial transmission cable 9 Since the write right on the serial transmission cable 9 is given only during the period, the instantaneous value of the AZD-converted V-phase motor current i V is output in a time-sharing manner.
  • the arbitration of writing on the serial transmission cable 9 is performed as described above, but the reading on the serial transmission cable can be freely performed.
  • the device 1 can also obtain control information by continuing to read data in the order of the sensor ID after the start bit.
  • the detected voltage or current in the main circuit is immediately converted to a digital signal and transmitted to the control device, which is at least a main function of the control device.
  • the control function that uses voltage or current as control information is digitized. Therefore, even if noise is affected during transmission between the sensor and the control device, the influence of noise on the control device can be reduced. Also, the noise resistance of the control device itself can be increased. As described above, by increasing the noise resistance, the control device and the transmission cable between the control device and the sensor can be arranged near the main circuit that is a source of the noise. Therefore, it is possible to reduce the number of wires and downsize the entire power converter. (In the present embodiment, all the control functions in the control device are digitized by transmitting the detected voltage and current as digital signals to the control device.)
  • control device since the control function using voltage or current as control information as described above can be digitized, the control device also has an effect of being resistant to thermal fluctuations (analog circuits are used). Vulnerable to thermal fluctuations).
  • a sensor for detecting current or voltage has a built-in AZD conversion function for converting a detected analog signal to a digital signal, digital transmission between the sensor and the control device is performed, and the control device is digitized. I have.
  • the power converter can be reduced without providing shields in the transmission cable connecting the sensor and the controller and the main circuit, since the influence of noise on the controller can be reduced. It also facilitates outfitting.
  • At least the control function that uses voltage or current as control information which is a main function of the control device, can be digitized, so that noise resistance can be increased. For this reason, by increasing the noise resistance of the control device, the control device can be arranged near the main circuit, which is a source of noise, and the cable between the devices can be shortened.
  • the heat generated in the main circuit is larger than that of a general-purpose inverter device, and the inverter device is operated in a cycle such as driving, coasting, and regenerating (in this case, the inverter). Since the equipment is operating at full power only during regenerative operation), large heat fluctuations occur in a relatively short cycle. Analog circuits are vulnerable to thermal fluctuations due to changes in characteristics such as resistance and capacitors depending on temperature.
  • the main circuit module 30 (including the main circuit 3), the gate drive 2, and the control device 1 are provided with concave portions on their side surfaces. And the projection of the filter capacitor 4 and the motor current sensor unit 8, so that the power converter can be made compact.
  • the three-phase motor current is collectively detected by the motor ⁇ current sensor unit 8 without providing a sensor for detecting each of the three-phase motor currents. This eliminates the need for a transmission cable between the control device and the sensor or a serial transmission cable connecting between the sensor and the sensor.
  • the transmission between the sensor and the control device is performed serially, the number of signal lines can be reduced.
  • the plurality of sensors have an AZD conversion function of converting a detected analog signal into a digital signal and a function of serially outputting the converted digital signal in a time-division manner. (Serial interface), and these multiple sensors and the control device are connected in series by a serial transmission cable. Can be greatly reduced. Also, since serial transmission is used, the number of signal lines can be significantly reduced as compared with parallel transmission. These reductions also have the advantage of facilitating wiring and connecting cables.
  • each sensor and control device in series with a serial transmission cable (control device is the end), it is easy to add sensors.
  • a new sensor may be added during testing to confirm control performance. Examples include vibration sensors for measuring ride comfort, sound level meters, temperature sensors in the main circuit, and air flow meters for cooling air in the control box.
  • vibration sensors for measuring ride comfort
  • sound level meters for measuring ride comfort
  • temperature sensors in the main circuit for measuring temperature
  • air flow meters for cooling air in the control box.
  • sensor information is taken into the control unit, it can be added to the end of the chain of serial connection of the existing sensor using a serial transmission cable, or it can be interrupted halfway. There is no need to provide a signal input section (connector) in the system.
  • the information of the above sensors can be easily transmitted on the vehicle using the on-vehicle monitoring function described in the preceding paragraph.
  • the distance of the entire transmission cable can be shortened and generated from the main circuit 3. Noise that is picked up by the transmission cable is reduced.
  • the filter device since the sensor has a built-in filter device, differences in the output and pressure level of various sensors can be dealt with on the sensor side. The hardware does not need to be changed. That is, conventionally, the filter device is built in the control device, and the filter device is converted or adjusted according to the output voltage of the sensor. However, in this embodiment, the filter device is provided with a filter. Since the device is built-in, it can be handled only by converting each sensor.
  • the DC side and the AC side of the main circuit 3 are provided on the same side of the main circuit module 30, and the AC line 301 is connected to the main circuit module 30. It is provided from the filter capacitor 4 side.
  • the high-voltage side wiring should be integrated by combining the connector that takes in the DC voltage from the filter capacitor and the connector that takes out the motor current (including the AC line 301) into one side of the main circuit module 30. (It is desirable to separate high-voltage wiring and low-voltage wiring from the viewpoint of insulation measures and noise measures).
  • the current sensor unit 8 is arranged near the main circuit 3 (close to the main circuit module 30 (close to the root of the AC line 301 on the main circuit 3 side). Therefore, there is no need to remove a part of the shield in the middle of the AC line 301.
  • the AC line In the case of high-voltage, large-current AC lines, the AC line is usually passed through a ferrite core. It is necessary to take measures against electromagnetic induction such as winding the shield of the AC line, etc. For this reason, it is necessary to remove some of the shield to mount the sensor on the AC line. It is not preferable to remove the part in order to prevent electromagnetic induction interference).
  • the current sensor unit 8 is disposed between the filter capacitor 4 and the main circuit module 30, the DC voltage sensor (PT) 7 To connect the current sensor unit 8 to Transmission cable 9 A can be wired short.
  • the gate signal connector 31 is located at a position opposite to the AC side of the main circuit 3 with the main circuit 3 interposed therebetween.
  • the three-phase gate signal and motor current wiring distance is shortened because the arrangement from the gate signal connector 31 to the semiconductor element (IGBT element) and the AC line outlet is arranged in a straight line.
  • the switching speed of the semiconductor device (IGBT device) can be increased.
  • the wiring of each phase does not cross each other, it is not affected by the switching of other phases.
  • a fiber cable is used for optical transmission of the PWM signal from the control device 1 to the gate drive 2, but the light emitting part and the light receiving part are opposed to each other. If optical transmission is performed directly, a fiber cable becomes unnecessary, and the inverter device can be made more compact.
  • FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention, in which a single control device and a main circuit convert DC power into AC power and drive the plurality of motors in an inverter device of an electric vehicle. An outline of the configuration is shown in the block diagram.
  • the inverter device according to the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment.
  • the difference from the first embodiment is that two motors 6a and 6b are driven by the main circuit 3 to detect the motor currents iul, ivl, iwl and iu2, iv2, iw2.
  • the DC voltage sensor (PT) 7, the sensor unit 8b, the sensor unit 8a, and the control device 1 are connected in series by serial transmission cables 9D to 9F.
  • Fig. 6 two motors are driven by one controller and main circuit. Although an example of operation is shown, in a normal electric vehicle, four or eight motors are often driven by one controller and main circuit. In the case of driving a plurality of motors in this way, a normal electric vehicle does not have a current sensor for each motor, and for example, the U-phase is connected to the main circuit 3 side from the point where the U-phase motor currents iu1 and iu2 are branched. In most cases, the same number of current sensors as in the case of a single motor can be used by arranging the same motor current sensors and using the same arrangement for the V and W phase motor currents.
  • the value detected by the motor current sensor is the sum of the motor currents of the plurality of motors. Even when estimating the rotation speed of the motor from the motor current, the value of the rotation speed of the plurality of motors is calculated. You can only get the average value. At this point, the rotation speed of the motor actually varies depending on the radius of the wheels connected to the motors and the road surface conditions, etc. Sometimes you want to get the maximum or minimum value. For this purpose, it is necessary to provide a current sensor for each motor. However, if a current sensor is provided for each motor, the number of motors X three-phase current sensors are required, and the same number of And the same number of transmission cables as the number of connection terminals and sensors.
  • the DC voltage sensor 7 and the motor current sensor units 8a and 8b include an AZD converter and a serial interface. Since the device 1 is connected in series by serial transmission cables 9D to 9F, the number of input terminals on the control device side is not increased, and the outfitting of the power conversion device is not complicated. Fine spin control is possible.
  • the three-phase motor Since a motor current sensor unit that detects current collectively is used, fine-grained sliding control can be performed simply by adding this motor current sensor according to the number of motors.
  • a sensor having a built-in A / D converter may be provided for each phase, and these sensors may be connected in series with a serial transmission cable.
  • Fig. 7 is a block diagram showing the outline of the configuration of an electric vehicle converter that converts AC power into DC power by a converter and supplies DC power to the inverter of an electric vehicle that drives the AC motor. It is shown in the figure.
  • the converter device in the present embodiment includes a main circuit 3C including a switching element (IGBT element) for rectifying the AC voltage V of the AC power supply 70 and converting it into a DC voltage Vd, and an AC voltage of the AC power supply.
  • v, the AC current i, and the terminal voltage V d of the filter capacitor 4 as control information generate an AC voltage command, convert it into PWM pulse information c, and output it to the gate drive 2C.
  • a gate drive 2C that converts the PWM pulse information c output from the control device IC into a gate signal d of a switching element in the main circuit 3C.
  • a single-phase AC power supply 70 and a reactor 71 for holding the AC voltage V of the AC power supply 70 are provided. Is provided with a filter capacitor 4 for holding the DC voltage Vd converted by the main circuit 3C.
  • AC voltage sensor (PT) 72 On the AC side of the main circuit 3C, there are an AC voltage sensor (PT) 72 that detects the (instantaneous value) of the AC voltage of the AC power supply 70, and an AC current that flows into the main circuit 3C from the reactor 71.
  • An AC current sensor (CT) 73 is provided to detect the instantaneous value of the current.
  • a DC voltage sensor (PT) 7 for detecting the terminal voltage Vd of the filter capacitor 4 is provided on the DC side.
  • AC voltage sensor (PT) 72, AC current sensor (CT) 73, AC current sensor (CT) 73, DC voltage sensor (PT) 7, and DC voltage sensor (PT) 7 and control device 1 C are connected in series via serial transmission cables 9G to 10I, respectively.
  • the sensors 72 and 73 have the same structure as that of FIG. 2 described in the first embodiment.
  • timing of the output from each sensor to the serial transmission cable 9 (9G to 9I) and the configuration of the data transmitted on the serial are also the first embodiment (Fig. 5). This is the same as that described in.
  • the present invention is applicable to a three-phase converter.
  • AC power supply Since the number of power supply lines increases to three, it is advisable to arrange AC voltage sensors and AC current sensors as necessary.
  • the configuration of the control device does not change except for the type and number of sensors, that is, the control device for the inverter device and the converter device can be shared.
  • each of the inverter device and the converter device has been described.
  • the inverter shown in FIG. 1 or FIG. 6 and the inverter shown in FIG. 7
  • the main circuit 3 and the main circuit 3 C are connected on the DC side to each other via a filter capacitor 4.
  • the DC voltage sensor (PT) 7 for detecting the filter capacitor voltage has two input connection terminals and two output connection terminals.
  • the sensor and the It forms part of a series body consisting of a controller and a serial transmission cable.
  • DC Two pressure sensors (PT) 7 for the converter and for the inverter may be provided, and in each of the inverter and the converter, the sensor and the control device may be connected in series by a serial transmission cable.
  • motor current AC current
  • instantaneous value of AC voltage Sending an instantaneous value means sampling and transmitting at a time interval sufficient to reproduce the waveform (at least 10 times the frequency of the original waveform).
  • the fundamental frequency is 50 to 60 Hz, so sampling is performed at 500 to 600 Hz or more, which is a time interval sufficient to reproduce the AC voltage waveform. Will be transferred.
  • the DC voltage Vd of the filter capacitor has a small time change compared to the motor currents iu, iv, iw of the inverter device, the AC current i of the AC power supply, and the AC voltage ⁇ . Therefore, it is not necessary to transfer the DC voltage V d of the filter capacitor at the same sampling period as the motor currents i u, i V, i w.
  • the DC amount with a small time change such as the DC voltage V d of the filter capacitor
  • the AC amount with a large time change such as the motor currents iu, iV, iw, the AC current i of the AC power supply, and the AC voltage V.
  • the importance of control is lower than that, and the AC amount is more susceptible to noise than the DC amount. Therefore, the AC amount such as the motor currents iu, iv, iw, etc. is taken in as a digital signal, but the DC voltage Vd is set to the AZD conversion function in the control device 1 as in the past, and the DC voltage Vd is A hybrid configuration, such as taking in analog signals as they are, is also possible.
  • control device 1 includes an analog circuit, but the main function of the control device 1 has little effect.
  • Industrial applicability it is possible to provide a power converter that is resistant to noise and that can be miniaturized in an environment where the main circuit voltage is high, such as a railway vehicle, and the noise level generated by the main circuit is large. Most suitable for conversion equipment. However, if noise resistance is required, it can be used in a wide range of fields other than railway vehicles (general-purpose inverters, electric vehicles, etc.).

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Abstract

A power converter comprising a main circuit for converting d.c. to a.c. or vice versa, a controller for controlling the main circuit, and a plurality of means for detecting current or voltage in the main circuit, the detected current or voltage being transmitted as control information to the controller, the power converter characterized in that the detecting means include A/D converting means for converting a detected analog signal to a digital signal and means for outputting the converted digital signal serially in time division, the detecting means are serially connected to the controller by a serial transmission cable in such a way that the controller is at the end. A detected signal is digitized by a detecting section and sent from the detecting section to the controller. Therefore, it is unnecessary for the controller to have an A/D converter circuit (analog circuit) for A/D-converting a detected signal, thereby enhancing the noise resistance. By thus enhancing the noise resistance of the controller, the controller can be disposed near the main circuit, which is a noise source, and the size of the entire power converter is reduced.

Description

明 細 書  Specification
電力変換装置 技術分野  Power conversion equipment Technical field
本発明は、 イ ンバ一タ · コ ンバータ における電流や電圧を制御情報と して制御する電力変換装置に係り 、 特に鉄道車両に用いられるよう な高 電圧でノ イズレベルが大きい電力変換装置に対応する技術に関する。 背景技術  The present invention relates to a power converter for controlling current and voltage in an inverter / converter as control information, and more particularly to a power converter having a high noise level and a high noise level used in railway vehicles. About technology. Background art
従来の技術は、 例えば特開平 6— 303778 号公報に記載されている。 こ の公報には、 汎用の誘導電動機を駆動するイ ンバータ装置の構成が記載 されている。 この従来のイ ンバ一タ装置のブロ ック図が同公報の第 2 2 図および第 2 3 図に示されている。 こ こで、 イ ンパータの出力電流およ び直流電圧は電流センサ及び電圧センサで検知され、 この検知された信 号は、 アナログ信号の状態で制御基盤 8 0 0 にフ ィ ー ドパック される。 このフ ィ ー ドバック されたアナログ信号は、 制御基盤内のマイ コ ン 80 1 に内蔵された A Z D変換器によ リ デジタル信号に変換され、 制御情報と して用いられる。  The prior art is described, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-303778. This publication describes the configuration of an inverter device for driving a general-purpose induction motor. Block diagrams of this conventional inverter device are shown in FIGS. 22 and 23 of the publication. Here, the output current and the DC voltage of the inverter are detected by the current sensor and the voltage sensor, and the detected signals are fed-packed to the control board 800 in the form of analog signals. The analog signal thus fed back is converted into a digital signal by an AZD converter built in the microcomputer 801 in the control board, and is used as control information.
しかし、 汎用のイ ンバ一タ装置に比べて電気車用の電力変換装置 (ィ ンバータあるいはコ ンバータ装置) は、 主回路電圧が高いため、 スイ ツ チングによるノ イズレペルが大きい。 このよ う なノ イズの大きな環境下 で制御情報をアナ口グ信号のま ま転送するとノィ.不'が混入する。 また、 ノイズの発生源である主回路の近く に配置される制御回路においては、 その制御回路内に A _ D変換器回路などのアナログ回路を備える ことは ノイズ混入を招く ことになる。 これらのノ イズ混入を防止するためには、 ノ イズの発生源である主回 路から制御回路を物理的に遠ざけて しま う ことが考え られる。 However, power converters (inverters or converters) for electric vehicles have a higher main circuit voltage than the general-purpose inverters, and therefore have a greater noise level due to switching. If control information is transferred as an analog signal in such a noisy environment, noise may occur. Also, in a control circuit arranged near the main circuit that is a source of noise, providing an analog circuit such as an AD converter circuit in the control circuit causes noise contamination. In order to prevent such noise contamination, it is conceivable to physically separate the control circuit from the main circuit that is the source of the noise.
しかし、 主回路と制御回路とを物理的に遠ざけて配置する ことは、 電 力変換装置の全体の大型化を招く 。 例えば、 電気車では、 車両内の設置 スペースに限り があるため、 電気車用の電力変換装置と しては、 大型化 は好ま し く ない。  However, arranging the main circuit and the control circuit physically apart from each other causes an increase in the overall size of the power converter. For example, electric vehicles have a limited installation space inside the vehicle, so it is not preferable to increase the size of electric power converters for electric vehicles.
そこで、 本発明の目的は、 電気車のよう に主回路電圧が高く 主回路が 発生するノ イ ズレベルが大きな環境下においても、 耐ノ イズ性と小型化 を両立させた電力変換装置を提供する ことにある。 発明の開示  Therefore, an object of the present invention is to provide a power conversion device that achieves both noise resistance and downsizing even in an environment where the main circuit voltage is high and the noise level generated by the main circuit is large, such as an electric car. It is in. Disclosure of the invention
本発明は、 直流を交流に変換、 又はその逆変換をする主回路と、 前記 主回路を制御する制御装置と、 前記主回路における電流又は電圧を検出 する複数の検出手段と備え、 前記検出された電圧又は電流を制御情報と して前記制御装置に送信する電力変換装置において、 前記複数の検出手 段は、 検出 したアナログ信号をデジタル信号に変換する A Z D変換手段 と前記変換されたデジタル信号を時分割にシリ アル出力する手段をそれ ぞれ備え、 前記複数の検出手段と前記制御装置を、 前記制御装置が末端 になるよ う にシリ アル伝送ケーブルで直列に接続したこと を特徴とする 検出された信号は検出部からデジタル化レて制御装置へ送信される。 そのため、 検出された信号を A / D変換する A Z D変換器回路 (アナ口 グ回路) を制御装置に設けなく て済み、 耐ノ イズ性を増すことができる このよ う に制御装置の耐ノ イズ性を増すことで、 ノ イ ズの発生源であ る主回路の近く に制御装置を配置する ことができ、 電力変換装置全体の 小型化を実現する ことができる。 図面の簡単な説明 The present invention provides a main circuit that converts direct current into alternating current or alternating current, a control device that controls the main circuit, and a plurality of detection units that detect current or voltage in the main circuit. A plurality of detecting means for converting the detected analog signal into a digital signal, and AZD converting means for converting the detected digital signal into a digital signal. Means for serially outputting in a time-division manner, wherein the plurality of detection means and the control device are connected in series by a serial transmission cable such that the control device is located at the end. The detected signal is digitized from the detection unit and transmitted to the control device. Therefore, an AZD converter circuit (analog circuit) for A / D-converting the detected signal is not required in the control device, and the noise resistance can be increased. By increasing the performance, the control device can be arranged near the main circuit, which is a source of noise, and the size of the entire power converter can be reduced. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
第 1 図は、 本発明の第 1 の実施例を示す電力変換装置 (電気車のイ ン バータ装置) のブロ ック図である。 第 2図は、 第 1 図におけるモ一タ電 流センサユニッ トの詳細構成図である。 第 3 図は、 第 1 図の具体的な実 装構成図である。 第 4図は、 第 1 図における制御装置の詳細構成図であ る。 第 5図は、 第 1 図において送信される検出データの内容を示す図で ある。 第 6 図は、 本発明の第 2の実施例を示す電力変換装置 (電気車の イ ンバータ装置) のブロ ック図である。 第 7図は、 本発明の第 3 の実施 例を示す電力変換装置 (電気車のイ ンバータ装置) のブロ ック図である , 発明を実施するための最良の形態  FIG. 1 is a block diagram of a power conversion device (an inverter device for an electric vehicle) showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the motor current sensor unit in FIG. FIG. 3 is a specific implementation configuration diagram of FIG. FIG. 4 is a detailed configuration diagram of the control device in FIG. FIG. 5 is a diagram showing the contents of the detection data transmitted in FIG. FIG. 6 is a block diagram of a power converter (an inverter of an electric vehicle) showing a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a block diagram of a power conversion device (an inverter device of an electric vehicle) showing a third embodiment of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明の実施例を図を用いて説明する。  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第 1 図は、 直流電力を交流電力に変換し、 交流モータ 6 を駆動する電 気車のイ ンバータ装置における構成の概要をブロ ック図で示している。 イ ンバ一タ装置は、 直流電圧 V d を三相のモータ電流 i u, i v, i wに変換するスイ ッチング素子 ( I G B T素子) 等からなる主回路 3 と、 主回路 3 の直流側に接続され、 主回路 3 に直流電源を供給し、 かつ 平滑化するフ ィルタコ ンデンサ 4 と、 運転台 5からの運転指令, 検出さ れたモータ電流, フ ィルタコ ンデンサ電圧に基づいて変調率を生成し、 それを P W Mパルス情報 a に変換してゲー ト ドライ ブ 2 に出力する制御 装置 1 と、 その P W M情報 a を主回路 3 内のスイ ッチング素子のゲー ト 信号 b に変換するゲー ト ドライ ブ 2 から構成される。 運転台 5 は、 カ行 • 回生指令, ノ ッチ信号, ブレーキ指令などの運転指令を出力する。 こ の運転指令は、 シリ アル伝送ケーブル 9 Cによって制御装置 1 に伝送さ れる。 電気車を駆動する交流モータ 6 は、 主回路 3 の交流側に接続され ている。 FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration of an inverter device of an electric vehicle that drives DC motor 6 by converting DC power into AC power. The inverter device is connected to a main circuit 3 including a switching element (IGBT element) for converting the DC voltage V d into three-phase motor currents iu, iv, and iw, and a DC side of the main circuit 3, A filter capacitor 4 that supplies DC power to the main circuit 3 and smoothes it, and generates a modulation factor based on an operation command from the driver's cab 5, a detected motor current, and a filter capacitor voltage, and generates the modulation factor. It is composed of a control device 1 that converts the PWM information a to the gate drive 2 and outputs it to the gate drive 2, and a gate drive 2 that converts the PWM information a into a gate signal b of the switching element in the main circuit 3. You. The driver's cab 5 outputs operation commands such as power command, regenerative command, notch signal, and brake command. This operation command is transmitted to the control device 1 by the serial transmission cable 9C. The AC motor 6 that drives the electric car is connected to the AC side of the main circuit 3. ing.
なお、 第 1 図では明示していないが、 主回路 3内には U V Wの各三相 分 X P · Ν側の 2極 = 6個の I G B T素子が内蔵されている。 このため、 ゲー ト ドライ ブ 2から主回路 3へ送るゲー ト信号 bは 6本、 同様に制御 装置 1 からゲー ト ドライ ブ 2へ送る PWMパルス情報 aも 6本の信号線 で送られる。  Although not explicitly shown in FIG. 1, the main circuit 3 contains six IGBT elements, ie, two poles on each of the three phases XP and Ν of UVW, ie, two poles. Therefore, six gate signals b are sent from the gate drive 2 to the main circuit 3, and similarly, PWM pulse information a sent from the control device 1 to the gate drive 2 is sent via six signal lines.
主回路 3の直流側には、 フ ィルタコ ンデンサ 4の端子電圧 V dを検出 する直流電圧センサ ( P T ) 7が設けられ、 交流側には、 モータ電流 i u , i v, i wの瞬時値を検出するモータ電流センサュニッ ト 8が設け られる。 各センサ 7, 8 には、 シリ アル信号伝送用の接続端子と して入 力用と出力用とが設けられている。 これによ り 、 直流電圧センサ(P T) 7の出力用接続端子とモータ電流センサュニッ ト 8の入力用接続端子は シリ アル伝送ケーブル 9 Aで接続され、 センサュニッ ト 8の出力用接続 端子と制御装置 1 の入力用接続端子はシリ アル伝送ケーブル 9 Bで接続 される。 このよ う に、 センサ 7, 8 と制御装置 1 は、 シリ アル伝送ケー ブル 9 A〜 9 Bを介して直列に接続される。  On the DC side of the main circuit 3, a DC voltage sensor (PT) 7 for detecting the terminal voltage Vd of the filter capacitor 4 is provided, and on the AC side, the instantaneous values of the motor currents iu, iv, iw are detected. A motor current sensor unit 8 is provided. Each sensor 7, 8 is provided with input and output terminals as connection terminals for serial signal transmission. As a result, the output connection terminal of the DC voltage sensor (PT) 7 and the input connection terminal of the motor current sensor unit 8 are connected by the serial transmission cable 9 A, and the output connection terminal of the sensor unit 8 is connected to the control device. 1 input connection terminal is connected by serial transmission cable 9B. Thus, the sensors 7, 8 and the control device 1 are connected in series via the serial transmission cables 9A to 9B.
なお、 運転台 5と直流電圧センサ ( P T ) 7 とをシリ アル伝送ケープ ルで接続しても良い。  The cab 5 and the DC voltage sensor (PT) 7 may be connected by a serial transmission cable.
なお、 各センサ 7, 8は、 検出 したアナログ信号を内蔵の A/D変換 機能によ リ デジタル信号に変換する機能と、 (すべてのセンサが一続き のシリ アル伝送ケーブルで接続されるため) センサの出力が衝突しない よ う シリ アル信号線のアクセス権を調停しながら、 AZD変換されたデ ジタル信号を時分割 してシ リ アル出力するシリ アルイ ンタ フ ェース機能 を備えている。 シリ アル信号線のアクセス権の調停方法及びシリ アルイ ンタフ ェースの動作例に関しては第 5図で説明する。 第 2図は、 第 1 図におけるモータ電流センサュニッ ト 8の詳細構成図 である。 Each sensor 7 and 8 has a function of converting the detected analog signal to a digital signal by the built-in A / D conversion function (because all sensors are connected by a continuous serial transmission cable). It has a serial interface function that arbitrates the access right of the serial signal line so that the sensor output does not collide, and time-divisionally serializes the AZD-converted digital signal and outputs it serially. The arbitration method for the access right of the serial signal line and an operation example of the serial interface will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the motor current sensor unit 8 in FIG.
モータ電流センサユニッ ト 8は、 モータ電流 i u, i v, i wの瞬時 値をそれぞれ検出する電流検出装置 8 1 a〜 8 1 じ と、 AZD変換する 際の前処理と して周波数帯域を制限するためのフ ィ ルタ装置 8 2 a〜 8 2 c と、 アナ口グ信号をデジタル信号に変換する AZD変換装置 83 a 〜 8 3 cと、 AZD変換されたデータ を順次シ リ アルイ ンタフェース The motor current sensor unit 8 includes current detection devices 81a to 811, which detect the instantaneous values of the motor currents iu, iv, and iw, respectively, and a frequency band for limiting the frequency band as pre-processing when performing AZD conversion. Filter devices 82a to 82c, AZD converters 83a to 83c for converting analog signals to digital signals, and serial interface for AZD-converted data sequentially
8 5に送るため、 データ を一次待機させるバッフ ァ 8 4 a〜 8 4 c と、 デジタル信号に変換されたモータ電流値をシリ アル信号線のアクセス権 を調停しながら時分割してシリ アル出力する機能を備えたシリ アルイ ン タフ エース 8 5から構成される。 なお、 図示してはいないが、 シリ アル イ ンタフェース 2 3 には、 A/D変換装置 2 2からの信号を一次待機さ せるバッフ ァ を有している。 Buffers 84a to 84c to temporarily wait for data to be sent to 85, and serial output by serially dividing the motor current value converted to a digital signal into time signals while arbitrating access rights to the serial signal line It consists of a serial interface 85 with the function of Although not shown, the serial interface 23 has a buffer for temporarily waiting a signal from the A / D converter 22.
電流検出装置 8 1 a〜 8 1 cは、 ホール効果を利用 したもので、 リ ン グ 8 1 1 &〜 8 1 1 ( の中に検出する電流 1 11, i V , i wをそれぞれ 通して測定する。 フ ィルタ装置 8 2 a〜 8 2 cは、 検出した信号の周波 数帯域を、 AZD変換装置 8 3 a〜 8 3 cのサンプリ ング周波数の半分 以下に制限するために設けている。  The current detectors 8 1 a to 8 1 c make use of the Hall effect and are measured by passing the currents 11 11, i V, and i w detected in the rings 81 1 & to 81 1 (respectively. The filter devices 82a to 82c are provided to limit the frequency band of the detected signal to less than half the sampling frequency of the AZD converters 83a to 83c.
ま た、 シリ アル伝送ケーブル 9 A, 9 Bは、 電源線 9 1 とアース線 The serial transmission cables 9A and 9B are connected to the power line 91 and the ground line.
9 2と信号線 9 3の 3本構成とする。 モータ電流センサュニッ ト 8にこ のシ リ アル伝送ケーブル 9 A, 9 Bを接続して信号の配線のほか、 必要 な電源を供給できるものとする。 なお、 電源は制御装置 1 から供給する ものとする。 9 and 3 signal lines. The serial transmission cables 9A and 9B are connected to the motor current sensor unit 8 to supply necessary power in addition to signal wiring. The power is supplied from the control device 1.
ま たモータ電流センサュニッ ト 8は、 検出 したモータ電流の瞬時値を AZD変換して送るだけでなく 、 所定の演算 (例えば、 過電流検知ゃ実 効値演算など) を施した後のデ一タ を送っても構わない。 The motor current sensor unit 8 not only converts the instantaneous value of the detected motor current into an AZD and sends it, but also performs a predetermined calculation (for example, an overcurrent detection operation). The data after applying the effective value calculation etc. may be sent.
直流電圧センサ ( P T ) 7 の詳細構成図は図示しないが、 第 2 図の電 流検出装置 8 1 a ~ 8 1 c が電圧検出装置に置き換わ り 、 電圧検出装置, フ ィルタ装置, A Z D変換器、 ノく ッフ ァが 1 つとなるのみで、 他の構成 は変わらないものとする。  Although the detailed configuration of the DC voltage sensor (PT) 7 is not shown, the current detectors 8 1 a to 81 c in FIG. 2 are replaced with voltage detectors, and the voltage detector, filter, and AZD It is assumed that there is only one converter and one buffer, and the other configurations remain the same.
第 3 図は、 第 1 図の回路構成における具体的な実装構成図 (分解斜視 図) を示す。  FIG. 3 shows a specific mounting configuration diagram (exploded perspective view) of the circuit configuration of FIG.
制御装置 1 , ゲー ト ドライ ブ 2 , 主回路モジュール 3 0 (主回路 3 を 含む) は、 上方からの投影図形がほぼ同じになるよ う なケースに納めら れており 、 下から順に主回路モジュール 3 0 (主回路 3 を含む) , ケ一 卜 ドライブ 2 , 制御装置 1 および制御装置 1 の蓋 1 0 の順に重ねて配置 されている。  The control device 1, gate drive 2, and main circuit module 30 (including the main circuit 3) are housed in a case where the projected figure from above is almost the same. The module 30 (including the main circuit 3), the cable drive 2, the controller 1, and the cover 10 of the controller 1 are arranged in this order.
さ らに、 これら装置の側面には凹部が設けてあ り 、 これら凹部と、 フ ィルタコ ンデンサ 4の凸部及びモータ電流センサュニッ ト 8 とが組み合 う よ う になっている。 なお、 図面では、 制御装置 1 , ゲー ト ドライ ブ 2, 主回路モジュール 3 0 , センサ 7, 8 を切り離して図示しているが、 こ れらは一体構成となっている。  Further, concave portions are provided on the side surfaces of these devices, and these concave portions are combined with the convex portions of the filter capacitor 4 and the motor current sensor unit 8. In the drawings, the control device 1, the gate drive 2, the main circuit module 30, and the sensors 7, 8 are shown separately, but they are integrated.
制御装置 1 の内部には、 第 4図で詳述するイ ンバ一タ制御装置を行う マイ コ ンや P W Mパルスを出力する電気 · 光変換素子などを実装したプ リ ン ト板 1 1 をケースからホールダ 1 2 によ り浮かせた状態で固定して いる。 制御装置 1 の両側面には、 プリ ン 卜板 1 1 を冷却するために通気 口 1 3 を設けており 、 ちゃう ど通気口 1 3 の高さの中央付近にプリ ン ト 板 1 1 を置いている。 制御装置 1 の前面にシリ アル伝送ケーブルの接続 端子 1 4 a, 1 4 b を 2個設けている。 なお、 図示していないが、 制御 装置 1 の底面には、 P W Mパルス情報 a をゲー ト ドライ ブ 2 に伝達する ための電気 · 光変換素子 ( EZO ) が取り付けられている。 Inside the control device 1, a printed board 11 mounted with a microcomputer for performing an inverter control device described in detail in FIG. 4 and an electro-optical conversion element for outputting a PWM pulse is mounted. It is fixed in a state of being floated by a holder 12 from above. Ventilation holes 13 are provided on both sides of the control device 1 to cool the printing plate 11, and the printing plate 11 is placed near the center of the height of the ventilation port 13. ing. Two serial transmission cable connection terminals 14a and 14b are provided on the front of control unit 1. Although not shown, the PWM pulse information a is transmitted to the gate drive 2 on the bottom of the control device 1. An electro-optic conversion element (EZO) is installed.
ゲー ト ドライ ブ 2の内部には、 ゲー ト回路を実装したプリ ン ト板 2 1 を制御装置 1 と同様にゲー ト ドライ ブ 2のケースからホールダ 2 2 によ リ浮かせた状態で固定している。 ま た制御装置 1 よ リ PWMパルス情報 aを受け取るために光 · 電気変換素子 ( OZE ) 2 3が取り付けられて いる。 なお、 図示していないが、 ゲー ト ドライ ブ 2の底面には、 ゲー ト 信号 b を主回路モジュール 3 0に伝達するためのゲー ト信号コネクタが 取り付けられている。  Inside the gate drive 2, a printed circuit board 21 on which the gate circuit is mounted is fixed to the case of the gate drive 2 in a state of being lifted from the case of the gate drive 2 by the holder 22 similarly to the control device 1. I have. Also, an optical-electrical conversion element (OZE) 23 is installed to receive the PWM pulse information a. Although not shown, a gate signal connector for transmitting a gate signal b to the main circuit module 30 is attached to the bottom of the gate drive 2.
制御装置 1 の電気 · 光変換素子 ( E ZO ) とゲー ト ドライ ブ 2の光 · 電気変換素子 ( OZE ) 2 3の間は、 両装置 1 , 2間の電気的絶縁のた めに光フ ァイバ一ケーブルで接続し、 光信号によ リ P WMパルス情報 a を伝送する仕組みになっている。  The optical / electrical conversion element (EZO) of the control device 1 and the optical / electrical conversion element (OZE) 23 of the gate drive 2 are provided with an optical fiber for electrical insulation between the two devices 1 and 2. They are connected by a fiber cable and transmit the PWM pulse information a by optical signals.
主回路モジュール 3 0の内部には、 ゲー ト ドライ ブ 2 よ リ ゲー ト信号 b を受け取るためのゲー ト信号コネクタ 3 1 と、 フ ィルタコ ンデンサ 4 (端子 4 1 a, 4 1 b ) よ り 直流電圧 V dを受け取るための直流電圧端 子 3 2 a, 3 2 b (三相分)と、 フ ィ ルタ コ ンデンサ 4によって安定化さ れた直流電圧 V dを三相のモータ電流 i u, i v, i wに変換する主回 路 3 と、 交流モータ 6 にモータ電流 i u, i v, i wを供給するための モータ電流端子 3 3 (三相分)が取り付けられている。 主回路 3は、 三相 X P側 ZN側の合計 6個の電力用半導体素子から構成され、 三相それぞ れ、 P側と N側の電力用半導体素子の端子を接続プレー ト (ブスバー) 3 4によ り 、 モータ電流端子 3 3および直流電圧端子 3 2 a , 3 2 bに 接続し、 さ らにモータ電流端子 3 3 にはモータ電流ケーブル 3 0 1 を接 続する。  Inside the main circuit module 30, a gate signal connector 31 for receiving the re-gating signal b from the gate drive 2 and a DC signal from the filter capacitor 4 (terminals 41 a and 41 b) DC voltage terminals 32 a and 32 b (for three phases) for receiving voltage V d and DC voltage V d stabilized by filter capacitor 4 are used for three-phase motor currents iu and iv , Iw, and a motor current terminal 33 (for three phases) for supplying motor currents iu, iv, and iw to the AC motor 6. The main circuit 3 is composed of a total of six power semiconductor elements on the three-phase XP side and the ZN side, and connects the terminals of the P-side and N-side power semiconductor elements for each of the three phases (bus bar). According to 4, the motor current terminal 33 and the DC voltage terminals 32a and 32b are connected, and the motor current terminal 33 is connected to the motor current cable 301.
なお、 図示していないが、 電気車用の主回路 3はフ ィ ンなどの冷却装 置が必要で、 それらを取り付けるために主回路モジュール 3 0の底面に は穴を開けている。 Although not shown, the main circuit 3 for the electric vehicle has a cooling device such as a fin. Holes are drilled in the bottom of the main circuit module 30 to attach them.
フ ィルタコ ンデンサ 4の上部には、 フ ィルタコ ンデンサ 4の端子電圧 V dを測定する直流電圧センサ ( P T ) 7が取り付けられている。 ただ し必ずしも直流電圧センサ ( P T ) 7 をフ ィルタ コ ンデンサ 4の上部に 配置する必要はなく 、 フ ィルタコ ンデンサ 4の近く にあれば、 下でも横 でも構わない。 なお、 フ ィルタ コ ンデンサ 4を主回路モジュール 3 0の 近く に配置するのは配線距離を短く するためである。 また、 直流電圧セ ンサ ( P T ) 7は、 フ ィルタ コ ンデンサ 4と一体の部品にま とめられて も、 別々の部品でネジゃビスなどによ って固定されても構わない。 直流 電圧センサ ( P T ) 7は、 シリ アル伝送ケーブル端子 7 1 a , 7 1 b を 2個備えてお り 、 他のセンサ (モータ電流センサユニッ ト 8 ) のシリ ア ル伝送ケーブル接続端子に接続するものとする。  A DC voltage sensor (PT) 7 for measuring the terminal voltage Vd of the filter capacitor 4 is mounted on the upper portion of the filter capacitor 4. However, the DC voltage sensor (PT) 7 does not necessarily need to be arranged above the filter capacitor 4, and may be below or beside the filter capacitor 4 as long as it is near the filter capacitor 4. The reason why the filter capacitor 4 is arranged near the main circuit module 30 is to shorten the wiring distance. Further, the DC voltage sensor (PT) 7 may be integrated with the filter capacitor 4 as an integral part, or may be fixed as a separate part by a screw or the like. The DC voltage sensor (PT) 7 has two serial transmission cable terminals 71a and 71b, which are connected to the serial transmission cable connection terminals of another sensor (motor current sensor unit 8). Shall be.
モータ電流センサュニッ ト 8は、 モータ電流センサュニッ ト 8の 3個 の穴の中をそれぞれモータ電流 i u, i v, i wのケーブル 3 0 1 を通 す。 モータ電流センサユニッ ト 8は、 シリ アル伝送ケーブルの接続端子 8 1 a , 8 1 b を 2個備えており 、 それぞれ直流電圧センサ ( P T ) 7 のシリ アル伝送ケーブル接続端子 7 1 aと制御装置 1 のシリ アル伝送ケ 一ブル接続端子 1 4 b に接続するものとする。  The motor current sensor unit 8 passes through the three holes of the motor current sensor unit 8 through the cables 301 of the motor currents i u, i v, and i w, respectively. The motor current sensor unit 8 has two serial transmission cable connection terminals 81a and 81b, each of which has a serial transmission cable connection terminal 71a of a DC voltage sensor (PT) 7 and a control device 1 Shall be connected to the serial transmission cable connection terminal 14b.
本実施例においては、 主回路 3の直流側と交流側を主回路モジュール 3 0の同じ側に設けられており 、 交流線 3 0 1 は、 主回路モジュール 3 0のフ ィルタコ ンデンサ 4側から設けられている。 ま た、 電流センサ ユニッ ト 8は、 主回路 3 (主回路モジュール 3 0 ) の近く に配置、 つま り 交流線 3 0 1 (主回路 3側) の根元付近に配置され、 フ ィルタ コ ンデ ンサ 4と主回路モジュール 3 0の間に配置されている。 ま た、 ゲー ト信 号コネクタ 3 1 は、 主回路 3 を挟んで、 主回路 3の交流側と反対の位置 で、 主回路モジュール 3 0に設けられている。 In this embodiment, the DC side and the AC side of the main circuit 3 are provided on the same side of the main circuit module 30.The AC line 301 is provided from the filter capacitor 4 side of the main circuit module 30. Have been. The current sensor unit 8 is arranged near the main circuit 3 (main circuit module 30), that is, near the root of the AC line 301 (main circuit 3 side). It is arranged between the sensor 4 and the main circuit module 30. Also, the gate signal The signal connector 31 is provided in the main circuit module 30 at a position opposite to the AC side of the main circuit 3 with the main circuit 3 interposed therebetween.
第 4図は、 第 1 図における制御装置 1 の詳細構成図である。 一 制御装置 1 は、 シリ アル伝送ケーブル 9 Cを介して運転台 5から伝え られるシリ アル信号の運転指令や各種保護信号を、 パラ レル信号の情報 に変換するシリ アルイ ンタフ ェース 1 0 1 aと、 シ リ アル伝送ケーブル FIG. 4 is a detailed configuration diagram of the control device 1 in FIG. (I) The control device 1 includes a serial interface 101a for converting a serial signal operation command and various protection signals transmitted from the cab 5 via the serial transmission cable 9C into parallel signal information. , Serial transmission cable
9 Bを介して各種センサ 7, 8から送られて く るフ ィ ルタコ ンデンサ電 圧 V dおよびモータ電流 i u, i V , i wの瞬時値のシリ アル信号を、 パラ レル信号の制御情報に変換するシリ アルイ ンタフ ェース 1 0 1 bと、 これらの制御情報に基づいて変調率演算を行う制御ュニッ ト 1 0 2と、 この生成された変調率から PWMパルス情報 aを生成するパルス出力装 置 1 0 3 と、 PWMパルス情報 aをゲー ト ドライ ブに出力するための電 気 ' 光変換素子 ( E ZO ) ュニッ ト 1 0 4から構成されている。 9 Converts the instantaneous serial signal of filter capacitor voltage Vd and motor current iu, iV, iw sent from various sensors 7 and 8 via B to parallel signal control information. Serial interface 101 b to perform the modulation rate calculation based on these pieces of control information, and a pulse output device 1 that generates PWM pulse information a from the generated modulation rate. 0 and an electrical / optical conversion element (EZO) unit 104 for outputting the PWM pulse information a to the gate drive.
制御ユニッ ト 1 0 2は、 シリ アルイ ンタフ ェース 1 0 1 a, 1 0 1 b によって変換されたパラ レル信号の制御情報が書込まれる記憶装置 105a, The control unit 102 includes storage devices 105a and 105a in which the control information of the parallel signal converted by the serial interfaces 101a and 101b is written.
1 0 5 b と、 記憶装置 1 0 5 a , 1 0 5 b よ り任意のタイ ミ ングで制御 情報を読み出して変調率演算処理を行う C P U 1 0 6 とから構成されて いる。 なお、 パルス出力装置 1 0 3はデジタル信号を取り扱う デバイス である。 It comprises a buffer 105 and a CPU 106 that reads out control information from the storage devices 105 a and 105 b at an arbitrary timing and performs a modulation factor calculation process. The pulse output device 103 is a device that handles digital signals.
C P U 1 0 6は、 記憶装置 1 0 5 aを参照し、 運転台 5 よ り送られた カ行 · 回生指令, ノ ッチ信号, ブレーキ指令などから トルク指令又は速 度指令の制御指令を生成する制御指令生成部 1 0 7 と、 生成された制御 指令よ り電流指令の時系列パターンを生成する電流指令生成部 1 0 8と、 記憶装置 1 0 5 b を参照して電流を読み出す電流読出部 1 0 9 と、 電流 指令生成部 1 0 8 によ り生成された電流指令値と、 電流読出部 1 0 9 に よ り読み出された電流検出値よ り電流制御を行う瞬時電流制御部 1 1 0 と、 電流読出部 1 0 9 によ り読み出された電流検出値よ り モータの回転 速度を推定する速度推定部 1 1 1 と、 速度推定部 1 1 1 によ り推定され たモータの回転速度を積分して位相を求める位相演算部 1 1 2と、 瞬時 電流制御部 1 1 0 によって求められた電圧パターンと位相演算部 1 1 2 によって求め られた位相よ リ変調率を演算し、 求めた変調率をパルス出 力装置 1 0 3 に送信する変調率演算部 1 1 3 よ り構成されている。 The CPU 106 refers to the storage device 105a and generates a torque command or a speed command control command from the power line, regenerative command, notch signal, brake command, etc. sent from the cab 5. Control command generation unit 107, which generates a time series pattern of current command from the generated control command, and current reading which reads current by referring to storage device 105b. Section 109, the current command value generated by the current command generation section 108, and the current reading section 109. The instantaneous current control unit 110 that controls the current based on the current detection value read from the current reading unit, and the speed that estimates the rotational speed of the motor from the current detection value read by the current reading unit 109. The voltage calculated by the estimating unit 1 1 1, the phase calculating unit 1 1 2 that calculates the phase by integrating the motor rotation speed estimated by the speed estimating unit 1 1 1, and the instantaneous current control unit 1 1 0 It is composed of a modulation rate calculator 113 that calculates the remodulation rate from the pattern and the phase calculated by the phase calculator 112 and transmits the calculated modulation rate to the pulse output device 103.
電気 · 光変換素子 ( E ZO ) ユニッ ト 1 0 4は、 6個の電気 ' 光変換 素子 ( E ZO ) から構成されている。 パルス出力装置 1 0 3は、 これら 6個の電気 · 光変換素子 ( EZO ) と接続されている。  The electro-optical conversion element (E ZO) unit 104 is composed of six electro-optical conversion elements (E ZO). The pulse output device 103 is connected to these six electro-optical conversion elements (EZO).
第 4図では、 制御ュニッ 卜 1 0 2 を汎用の C P U 1 0 6および記憶装 置 1 0 5 a , 1 0 5 bから構成したが、 必ずしも この構成にする必要は なく 、 例えば制御ュニッ 卜 1 0 2はゲー トアレイや A S I Cなどの 1チ ップ L S I で構成してもよい。  In FIG. 4, the control unit 102 is composed of a general-purpose CPU 106 and storage devices 105a and 105b, but this is not always necessary. 02 may be configured by a one-chip LSI such as a gate array or ASIC.
第 5図は、 シリ アル伝送ケーブル上で伝送されるデータの構成を示す。 シリ アル伝送ケーブル 9 A, 9 B上では、 一定のサンプリ ング周期ご とにフ レームと呼ばれるシリ アルバス構造のデータが送られる。 シリ ア ル伝送ケーブル 9 A, 9 B上は通常 " H " レペルにプルアップされてい るが、 1 ビッ ト期間 " L " レベルにセッ トする ことで ( これをスター ト ビッ トと呼ぶ) 1 フ レームの始ま り とする。 スター トビッ トの後、 各セ ンサは、 I D (識別番号) の順序に従って、 一定のデータ長からなるデ —タ をシリ アル伝送ケーブル 9上に出力する。 このよ う に して、 制御装 置 1 に送られるデータは、 第 5図に示したよ う な構成となる。 この図に おいては、 モータ電流センサユニッ ト 8に I D = 0 ~ 2 ( U相モータ電 流に I D = 0 , V相モータ電流に I D = 1, W相モータ電流に I D = 2 )、 直流電圧センサ 5に I D = 3が割り 当て られている。 Fig. 5 shows the structure of data transmitted on the serial transmission cable. On the serial transmission cables 9A and 9B, data of a serial bus structure called a frame is transmitted at a constant sampling cycle. The serial transmission cables 9A and 9B are normally pulled up to the "H" level, but can be set to the "L" level for one bit period (this is called the start bit). Start of frame. After the start bit, each sensor outputs data having a fixed data length onto the serial transmission cable 9 according to the order of the ID (identification number). In this way, the data sent to control device 1 has a configuration as shown in FIG. In this figure, ID = 0 to 2 for motor current sensor unit 8 (ID = 0 for U-phase motor current, ID = 1 for V-phase motor current, ID = 2 for W-phase motor current), ID = 3 is assigned to DC voltage sensor 5.
なお、 I Dの設定は、 各センサにディ ップスィ ッチを備えて固定的に 設定しても構わないし、 電源投入時にシ リ アル伝送ケーブル上に接続さ れているデバイスを検出 して自動的に I Dを割り 当てても構わない。 センサ 7 , 8は、 シリ アル伝送ケーブル 9上の状態を常に監視し" L " レベル (スター トビッ ト) になるのを待っている。 I D - 0の U相のモ ータ電流には、 スター トビッ ト終了後すぐにある一定期間だけシリ アル 伝送ケーブル 9上への書き込み権が与え られるので、 その間に A/D変 換した U相モータ電流 i uの瞬時値を時分割して出力する。 I D = 1 の V相のモータ電流には、 スター トビッ ト終了後、 I D = 0の U相のモー タ電流に対してシリ アル伝送ケーブル 9上への書き込み権が与え られた 後、 ある一定の期間だけシリ アル伝送ケーブル 9上の書き込み権が与え られるので、 その間に AZD変換した V相のモータ電流 i Vの瞬時値を 時分割して出力する。 I D = 2の W相のモータ電流には、 スター 卜ビッ ト終了後、 I D = 0および 1 の電流に対してシ リ アル伝送ケーブル 9上 への書き込み権が与え られた後、 ある一定の期間だけシ リ アル伝送ケー ブル 9上への書き込み権が与え られるので、 その間に AZD変換した W 相モータ電流 i wの瞬時値を時分割して出力する。 I D == 3の直流電圧 センサ 7は、 スター トビヅ 卜の終了後 I D = 0〜 2のモータ電流センサ ュニッ ト 8にシリ アル伝送ケーブル上への書き込み権が与え られた後、 ある一定の期間だけシ リ アル伝送ケーブル 9上への書き込み権が与え ら れるので、 その間に AZD変換した直流電圧値 V dの瞬時値を時分割し て出力する。 そ して、 各センサは、 再びスター トビッ トを待ち続ける。 なお、 シリ アル伝送ケーブル 9上への書き込みの調停は上記のよ う に 行う が、 シ リ アル伝送ケーブル上の読み出 しは自由にできるので、 制御 装置 1 はスター トビッ 卜の後、 センサ I Dの順にデータ を読み続ける こ とによ り 、 制御情報を得る こともできる。 Note that the ID setting may be fixedly provided with a dip switch for each sensor, or automatically detected by detecting the device connected on the serial transmission cable when the power is turned on. You can assign an ID. The sensors 7 and 8 constantly monitor the state on the serial transmission cable 9 and wait for the "L" level (start bit). The write current on the serial transmission cable 9 is given to the U-phase motor current of ID-0 for a certain period immediately after the end of the start bit, during which the A / D converted U-phase Outputs the instantaneous value of the motor current iu in a time-sharing manner. After the start bit, the V-phase motor current with ID = 1 is given a certain right after the write right on the serial transmission cable 9 is given to the U-phase motor current with ID = 0. Since the write right on the serial transmission cable 9 is given only during the period, the instantaneous value of the AZD-converted V-phase motor current i V is output in a time-sharing manner. For the W-phase motor current with ID = 2, after the start bit is completed, the write right on serial transmission cable 9 is given to the current with ID = 0 and 1 for a certain period of time. Only the write right on the serial transmission cable 9 is given, during which the AZD-converted instantaneous value of the W-phase motor current iw is output in a time-sharing manner. The DC voltage sensor 7 with ID == 3 is used only for a certain period after the start bit ends, after the write right to the serial transmission cable is given to the motor current sensor unit 8 with ID = 0 to 2 Since the right to write on the serial transmission cable 9 is given, the instantaneous value of the AZD-converted DC voltage value Vd is output in a time-sharing manner. Then, each sensor continues to wait for the start bit again. The arbitration of writing on the serial transmission cable 9 is performed as described above, but the reading on the serial transmission cable can be freely performed. The device 1 can also obtain control information by continuing to read data in the order of the sensor ID after the start bit.
以上、 本発明の第 1 の実施例によれば、 検出された主回路における電 圧又は電流を直ちにデジタル信号に変換して制御装置に送信し、 それに 伴い、 少なく とも制御装置の主たる機能である電圧又は電流を制御情報 と して用いる制御機能に関してはデジタル化と している。 そのため、 セ ンサと制御装置間の伝送中にノ イズの影響を受けても、 制御装置側への ノ イ ズの影響を少なく する ことができる。 また、 制御装置自身の耐ノ ィ ズ性も増すこ とができる。 このよ う に、 耐ノ イズ性を増すことで、 ノ ィ ズの発生源である主回路の近く に、 制御装置と この制御装置とセンサ間 の伝送ケーブルとを配置する ことができ、 伝送ケーブルの省線化と電力 変換装置全体の小型化を実現する ことができる。 (なお、 本実施例では、 検出された電圧及び電流をデジタル信号と して制御装置に送信する こと によ り 、 制御装置内の制御機能をすベてデジタル化している。 )  As described above, according to the first embodiment of the present invention, the detected voltage or current in the main circuit is immediately converted to a digital signal and transmitted to the control device, which is at least a main function of the control device. The control function that uses voltage or current as control information is digitized. Therefore, even if noise is affected during transmission between the sensor and the control device, the influence of noise on the control device can be reduced. Also, the noise resistance of the control device itself can be increased. As described above, by increasing the noise resistance, the control device and the transmission cable between the control device and the sensor can be arranged near the main circuit that is a source of the noise. Therefore, it is possible to reduce the number of wires and downsize the entire power converter. (In the present embodiment, all the control functions in the control device are digitized by transmitting the detected voltage and current as digital signals to the control device.)
ま た、 上述のよ う に電圧又は電流を制御情報と して用いる制御機能に 関 してはデジタル化が可能となるので、 制御装置が熱変動にも強く なる という効果も奏する (アナログ回路は熱変動に弱い) 。  In addition, since the control function using voltage or current as control information as described above can be digitized, the control device also has an effect of being resistant to thermal fluctuations (analog circuits are used). Vulnerable to thermal fluctuations).
と ころで、 鉄道車両の場合、 電力変換装置の主回路電圧が高く 、 スィ ツチングによる ノ イズレベルが大きいため、 通常、 センサと制御装置を 接続する信号線及び主回路にシール ドを設けている。 そのため、 電力変 換装置の艤装が面倒となり 、 ま た、 電力変換装置の大型化を招いていた。 本実施例は、 電流又は電圧を検出するセンサに、 検出 したアナログ信 号をデジタル信号に変換する A Z D変換機能を内蔵し、 センサと制御装 置間をデジタル伝送と し、 制御装置をデジタル化している。  However, in the case of railway vehicles, since the main circuit voltage of the power converter is high and the noise level due to switching is high, shields are usually provided on the signal line connecting the sensor and the control device and the main circuit. As a result, the installation of the power conversion device was troublesome, and the power conversion device was enlarged. In this embodiment, a sensor for detecting current or voltage has a built-in AZD conversion function for converting a detected analog signal to a digital signal, digital transmission between the sensor and the control device is performed, and the control device is digitized. I have.
そのため、 センサと制御装置間の伝送中に主回路からのノ イ ズの影響 を受けても、 制御装置側へのノ イズの影響を少な く する ことができるの で、 センサと制御装置を接続する伝送ケーブル及び主回路にシール ドを 設ける ことなく 、 電力変換装置の小型化及び艤装の容易を図る ことがで さる。 Therefore, the influence of noise from the main circuit during transmission between the sensor and the control device The power converter can be reduced without providing shields in the transmission cable connecting the sensor and the controller and the main circuit, since the influence of noise on the controller can be reduced. It also facilitates outfitting.
また、 鉄道車両の場合、 振動対策が重要である。 特に装置間を長いケ —ブルで接続する場合には、 ケーブルの振動を防ぐためにケーブルを固 定する必要があるほか、 ケ一ブルのコネクタの脱落を防ぐためにネジ止 めなどの対策が必要である。 このため、 装置間の距離が離れると、 ケー ブル及びケーブルの支持構造による容積が無視できないため、 イ ンバー タ装置 (又はコ ンバータ装置) 全体の大型化につながる。 ま た、 配線作 業の手間がかかるという問題点がある。  In the case of railway vehicles, measures against vibration are important. Especially when connecting the equipment with long cables, it is necessary to fix the cables to prevent the cable from vibrating and take measures such as screwing to prevent the cable connectors from dropping off. is there. For this reason, if the distance between the devices is large, the volume of the cables and the supporting structure of the cables cannot be ignored, which leads to an increase in the size of the inverter device (or the converter device) as a whole. In addition, there is a problem that wiring work is troublesome.
本実施例では、 少なく とも制御装置の主たる機能である電圧又は電流 を制御情報と して用いる制御機能に関してはデジタル化が可能となるの で、 耐ノ イズ性を増すことができる。 このため、 制御装置の耐ノ イズ性 を増すことで、 ノ イ ズの発生源である主回路の近く に制御装置を配置す る ことができ、 装置間のケーブルを短く できるので上記問題点を解決で さる。  In the present embodiment, at least the control function that uses voltage or current as control information, which is a main function of the control device, can be digitized, so that noise resistance can be increased. For this reason, by increasing the noise resistance of the control device, the control device can be arranged near the main circuit, which is a source of noise, and the cable between the devices can be shortened. A solution.
ま た同様に、 鉄道車両の場合、 汎用イ ンバータ装置に比べて主回路の 発熱量が大きいほか、 カ行 · 惰行 · 回生といったサイ クルでイ ンパータ 装置を動作させる ( このう ちイ ンバ一タ装置がフル稼働しているのは力 行 · 回生時のみ) ため、 比較的短いサイ クルで大きな熱変動が起こる。 温度によ って抵抗やコ ンデンサなどの特性変化があるため、 アナログ回 路は熱変動に弱い。  Similarly, in the case of a railway vehicle, the heat generated in the main circuit is larger than that of a general-purpose inverter device, and the inverter device is operated in a cycle such as driving, coasting, and regenerating (in this case, the inverter). Since the equipment is operating at full power only during regenerative operation), large heat fluctuations occur in a relatively short cycle. Analog circuits are vulnerable to thermal fluctuations due to changes in characteristics such as resistance and capacitors depending on temperature.
本実施例では、 少な く とも制御装置の主たる機能である、 電圧又は電 流を制御情報と して用いる制御機能に関してはデジタル化が可能となる ので、 熱変動に強く なる。 In the present embodiment, it is possible to digitize at least the control function that uses voltage or current as control information, which is the main function of the control device. Therefore, it is resistant to heat fluctuation.
また、 本発明の第 1 の実施例によれば、 主回路モジュール 3 0 (主回 路 3 を含む) 、 ゲー ト ドライ ブ 2 , 制御装置 1 の側面には凹部が設けて あ り 、 これら凹部と、 フ ィルタ コ ンデンサ 4の凸部とおよびモータ電流 センサュニッ ト 8 と組み合う よう になっているので、 電力変換装置をコ ンパク 卜にする ことが可能となる。  According to the first embodiment of the present invention, the main circuit module 30 (including the main circuit 3), the gate drive 2, and the control device 1 are provided with concave portions on their side surfaces. And the projection of the filter capacitor 4 and the motor current sensor unit 8, so that the power converter can be made compact.
また、 本発明の第 1 の実施例によれば、 三相のモータ電流をそれぞれ 検出するセンサを設けず、 モータ'鼋流センサュニッ ト 8 で三相のモータ 電流を一括して検出 しているので、 制御装置とセンサ間の伝送ケーブル 又はセンサ間を接続するシリ アル伝送ケーブルを不要とする ことができ る。  Further, according to the first embodiment of the present invention, the three-phase motor current is collectively detected by the motor 鼋 current sensor unit 8 without providing a sensor for detecting each of the three-phase motor currents. This eliminates the need for a transmission cable between the control device and the sensor or a serial transmission cable connecting between the sensor and the sensor.
また、 本発明の第 1 の実施例によれば、 センサと制御装置間の伝送を シリ アルで行っているため、 信号線の本数を削減する ことができる。 ま た、 本発明の第 1 の実施例によれば、 複数のセンサは、 検出 したァ ナログ信号をデジタル信号に変換する A Z D変換機能と変換されたデジ タル信号を時分割にシリ アル出力する機能 (シリ アルイ ンタ フ ェース) をそれぞれ備え、 これら複数のセンサと制御装置とをシリ アル伝送ケー ブルで直列に接続しているので、 各センサと制御装置にそれぞれ伝送線 を設ける ことに比べ伝送線を大幅に削減する ことができる。 ま た、 シリ アル伝送するため、 パラ レルで伝送する場合に比べ、 信号線の本数も大 幅に削減する ことができる。 これらの削減効果によ り 、 配線の取り 回し やケーブルの接続作業が容易になるといったメ リ ッ トも生まれる。 また、 複数センサと制御装置とをシ リ アル伝送ケーブルで直列に接続している ので、 センサの情報を入力する制御装置の入力用接続端子は 1 つで済み、 制御装置の小型化を図る ことができる。 ま た、 各センサ, 制御装置とをシリ アル伝送ケーブルで直列に接続す る (制御装置が端となる) ことによ り 、 試験時の対応が容易となる。 試 験時に車上でモータ電流や直流電圧などの各種センサ情報を観測するな どの用途で、 制御装置に入力するセンサ情報を車上に伝送したい場合が ある。 このよ う な場合、 従来のアナログ信号によるパラ レル接続の場合 はすべての信号配線に分岐を設け、 さ らに分岐した配線をすベて車上ま で配線する必要があった。 と ころが、 本実施例のよ う なシリ アル接続の 場合、 制御装置に入力する直前のシリ アル伝送ケーブルにはすべてのセ ンサの情報が含まれているので、 そこに信号を分岐する装置を設け、 1 本のシリ アル伝送ケーブルのみ車上まで導けば良い。 Further, according to the first embodiment of the present invention, since the transmission between the sensor and the control device is performed serially, the number of signal lines can be reduced. Further, according to the first embodiment of the present invention, the plurality of sensors have an AZD conversion function of converting a detected analog signal into a digital signal and a function of serially outputting the converted digital signal in a time-division manner. (Serial interface), and these multiple sensors and the control device are connected in series by a serial transmission cable. Can be greatly reduced. Also, since serial transmission is used, the number of signal lines can be significantly reduced as compared with parallel transmission. These reductions also have the advantage of facilitating wiring and connecting cables. In addition, since multiple sensors and the control device are connected in series with a serial transmission cable, only one input connection terminal is required for the control device that inputs sensor information, and the control device can be downsized. Can be. Also, by connecting each sensor and control device in series with a serial transmission cable (control device is the end), it is easy to respond during testing. In applications such as observing various types of sensor information such as motor current and DC voltage on a vehicle during a test, there are times when it is desired to transmit sensor information input to a control device to the vehicle. In such a case, in the case of the conventional parallel connection using analog signals, it is necessary to provide a branch in all signal wirings and to wire all the further branched wirings up to the vehicle. However, in the case of the serial connection as in the present embodiment, since the serial transmission cable immediately before input to the control device includes information of all sensors, the device for branching the signal there is used. And only one serial transmission cable needs to be led up to the vehicle.
ま た、 各センサ, 制御装置とをシリ アル伝送ケーブルで直列に接続す る (制御装置が端となる) ことによ り 、 センサの追加が容易となる。 制 御上必須の情報ではないが、 試験時に制御性能の確認のために新たにセ ンサを追加する ことがある。 例えば乗り心地測定のための振動センサ, 騒音計, 主回路の温度センサ, 制御装置箱の冷却風の風量計などがあげ られる。 このよう なセンサの情報を制御装置に取り込む場合、 既存のセ ンサのシリ アル伝送ケーブルによる直列接続のチエイ ンの末尾に追加す る、 あるいは途中に割り込めば良いので、 試験用のためだけに新たに信 号の入力部 (コネクタ ) を設ける必要はない。 ま た前段で挙げた車上モ ニタ機能を用いて上記センサの情報を容易に車上に伝送する ことができ る。  Also, by connecting each sensor and control device in series with a serial transmission cable (control device is the end), it is easy to add sensors. Although it is not essential information for control, a new sensor may be added during testing to confirm control performance. Examples include vibration sensors for measuring ride comfort, sound level meters, temperature sensors in the main circuit, and air flow meters for cooling air in the control box. When such sensor information is taken into the control unit, it can be added to the end of the chain of serial connection of the existing sensor using a serial transmission cable, or it can be interrupted halfway. There is no need to provide a signal input section (connector) in the system. Also, the information of the above sensors can be easily transmitted on the vehicle using the on-vehicle monitoring function described in the preceding paragraph.
ま た、 各センサ, 制御装置と をシリ アル伝送ケーブルで直列に接続す る (制御装置が端となる) ことによ り 、 伝送ケーブル全体の距離を短く する ことができ、 主回路 3 から発生するノイズを、 伝送ケーブルで拾う ことが少なく なる。 ま た、 本発明の第 1 の実施例によれば、 センサにフ ィ ルタ装置が内蔵 されているので、 各種センサの出力鼋圧レペルなどの差異もセンサ側で 対応できるため、 制御装置 1 のハー ドウェアは変更しないでよい。 つま リ 、 従来、 フ ィルタ装置は、 制御装置に内蔵されてお り 、 センサの出力 電圧に応じて、 このフ ィ ルタ装置を変換又は調整していたが、 本実施例 は、 センサにフ ィルタ装置が内蔵されているため、 センサごと変換する のみで対応できる。 In addition, by connecting each sensor and control device in series with a serial transmission cable (the control device is the end), the distance of the entire transmission cable can be shortened and generated from the main circuit 3. Noise that is picked up by the transmission cable is reduced. Also, according to the first embodiment of the present invention, since the sensor has a built-in filter device, differences in the output and pressure level of various sensors can be dealt with on the sensor side. The hardware does not need to be changed. That is, conventionally, the filter device is built in the control device, and the filter device is converted or adjusted according to the output voltage of the sensor. However, in this embodiment, the filter device is provided with a filter. Since the device is built-in, it can be handled only by converting each sensor.
ま た、 本発明の第 1 の実施例によれば、 主回路 3 の直流側と交流側を 主回路モジュール 3 0の同じ側に設けて、 交流線 3 0 1 は主回路モジュ ール 3 0 のフ ィルタコ ンデンサ 4側から設けている。 そのため、 主回路 モジュール 3 0 の片側にフ ィルタコ ンデンサからの直流電圧を取り込む コネクタ とモータ電流を取り 出すコネクタ (交流線 3 0 1 含む)をま とめ る ことで、 高電圧側配線をま とめる ことができる (絶縁対策及びノ イズ 対策の観点から、 高電圧配線と低電圧配線は分離する ことが望ま しい)。  Further, according to the first embodiment of the present invention, the DC side and the AC side of the main circuit 3 are provided on the same side of the main circuit module 30, and the AC line 301 is connected to the main circuit module 30. It is provided from the filter capacitor 4 side. For this reason, the high-voltage side wiring should be integrated by combining the connector that takes in the DC voltage from the filter capacitor and the connector that takes out the motor current (including the AC line 301) into one side of the main circuit module 30. (It is desirable to separate high-voltage wiring and low-voltage wiring from the viewpoint of insulation measures and noise measures).
ま た、 本発明の第 1 の実施例によれば、 電流センサユニッ ト 8 は、 主 回路 3 (主回路モジュール 3 0 の近く に配置 (交流線 3 0 1 の主回路 3 側の根元付近に配置) されるので、 交流線 3 0 1 の途中でシール ドを 1 部取り外すことがなく なる (高電圧 · 大電流の交流線には通常、 フ ェラ ィ 卜コアに交流線を通したり 、 あるいは交流線のシール ドを巻いたりす るなどの電磁誘導障害対策が必要となる。 このため交流線にセンサを取 り付けるためには、 シール ドを一部取り外す必要があるが、 シール ドを —部取り外すことは電磁誘導障害の対策上好ま し く ない) 。  Further, according to the first embodiment of the present invention, the current sensor unit 8 is arranged near the main circuit 3 (close to the main circuit module 30 (close to the root of the AC line 301 on the main circuit 3 side). Therefore, there is no need to remove a part of the shield in the middle of the AC line 301. (In the case of high-voltage, large-current AC lines, the AC line is usually passed through a ferrite core. It is necessary to take measures against electromagnetic induction such as winding the shield of the AC line, etc. For this reason, it is necessary to remove some of the shield to mount the sensor on the AC line. It is not preferable to remove the part in order to prevent electromagnetic induction interference).
ま た、 本発明の第 1 の実施例によれば、 電流センサュ二ッ ト 8 はフ ィ ルタ コ ンデンサ 4 と主回路モジュール 3 0 の間に配置されているので、 直流電圧センサ ( P T ) 7 と電流センサユニッ ト 8 を接続するシリ アル 伝送ケーブル 9 Aを短く 配線する ことができる。 Further, according to the first embodiment of the present invention, since the current sensor unit 8 is disposed between the filter capacitor 4 and the main circuit module 30, the DC voltage sensor (PT) 7 To connect the current sensor unit 8 to Transmission cable 9 A can be wired short.
ま た、 本発明の第 1 の実施例によれば、 ゲー ト信号コネクタ 3 1 は、 主回路 3 を挟んで、 主回路 3の交流側と反対の位置で、 主回路モジユ ー — ル 3 0 に設けられているので、 ゲー ト信号コネクタ 3 1 から半導体素子 ( I G B T素子), 交流線取り 出し口までの配置を直線状に配置され、 三 相のゲー ト信号やモータ電流の配線距離を短く でき、 半導体素子 ( IGBT 素子) のスイ ッチングの高速化を図る ことができる。 さ らに各相の配線 が互いに交差する ことはないため、 他相のスィ ツチングの影響も受けに く い。  Further, according to the first embodiment of the present invention, the gate signal connector 31 is located at a position opposite to the AC side of the main circuit 3 with the main circuit 3 interposed therebetween. The three-phase gate signal and motor current wiring distance is shortened because the arrangement from the gate signal connector 31 to the semiconductor element (IGBT element) and the AC line outlet is arranged in a straight line. As a result, the switching speed of the semiconductor device (IGBT device) can be increased. Furthermore, since the wiring of each phase does not cross each other, it is not affected by the switching of other phases.
なお、 本実施例の第 3図の実装構成において、 制御装置 1 からゲー ト ドライ ブ 2への PWM信号の光伝送にフ ァイバ一ケーブルを用いていた が、 光の発光部と受光部を対向させて直接光伝送すればフ ァイバーケー ブルは不要となり 、 イ ンバ一タ装置をよ リ コ ンパク 卜にできる。  In the mounting configuration shown in FIG. 3 of the present embodiment, a fiber cable is used for optical transmission of the PWM signal from the control device 1 to the gate drive 2, but the light emitting part and the light receiving part are opposed to each other. If optical transmission is performed directly, a fiber cable becomes unnecessary, and the inverter device can be made more compact.
第 6図は、 本発明の第 2の実施例であ り 、 1個の制御装置および主回 路にて直流電力を交流電力に変換し、 複数のモータ を駆動する電気車の イ ンバータ装置における構成の概要をブロ ック図で示している。  FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention, in which a single control device and a main circuit convert DC power into AC power and drive the plurality of motors in an inverter device of an electric vehicle. An outline of the configuration is shown in the block diagram.
本実施例におけるイ ンバータ装置は、 上記第 1 の実施例と同様な構成 である。  The inverter device according to the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment.
上記第 1 の実施例と異なる点は、 主回路 3によって 2個のモータ 6 a , 6 b を駆動し、 モータ電流 i u l , i v l, i w l および i u 2 , i v 2 , i w 2 を検出する 2個のモータ電流センサュニッ ト 8 a , 8 bが取り付 けられている ことである。 そ して、 直流電圧センサ ( P T ) 7 , センサ ユニッ ト 8 b , センサユニッ ト 8 a , 制御装置 1 は、 シリ アル伝送ケ一 ブル 9 D〜 9 Fで直列に接続されている。  The difference from the first embodiment is that two motors 6a and 6b are driven by the main circuit 3 to detect the motor currents iul, ivl, iwl and iu2, iv2, iw2. This means that the motor current sensor units 8a and 8b are installed. The DC voltage sensor (PT) 7, the sensor unit 8b, the sensor unit 8a, and the control device 1 are connected in series by serial transmission cables 9D to 9F.
第 6図では、 1個の制御装置および主回路によって 2個のモータ を駆 動する例を示しているが、 通常の電気車では 1 個の制御装置及び主回路 によって 4個あるいは 8個のモータ を駆動する こ とが多い。 このよ う に 複数のモータ を駆動する場合、 通常の電気車ではモータ別に電流センサ を設けず、 例えば、 U相のモータ電流 i u 1 と i u 2 に分岐する地点よ リ 主回路 3側に U相のモータ電流センサを配置し、 V, W相のモータ電 流も同様の配置とする ことで、 1 個のモータの場合と同数の電流センサ で済ませる場合がほとんどである。 このよ う な場合、 モータ電流センサ で検出する値は、 複数のモータのモータ電流の和であ り 、 モータ電流よ リ モータの回転速度を推定する場合においても、 複数のモータ の回転速 度の平均値しか得られない。 と ころで、 実際にはモータ に接続されてい る車輪半径および路面状況等によってモータの回転速度に差が生じるが、 きめ細やかな空転滑走制御のためには、 複数モータのモータ電流の平均 値よ り も最大値や最小値を得たい場合がある。 このためにはモータ毎に 電流センサを設ける必要があるが、 モータ毎に電流センサを設けた場合、 モータ個数 X三相の電流センサが必要とな り 、 制御装置側には電流セン サと同数の接続端子及びセンサと同数の伝送ケーブルが必要となる。 ま た、 対ノ イ ズ性のため、 伝送ケーブルと主回路にシール ドを設ける こと となる。 つま り 、 電力変換装置の艤装が煩雑となって しま う のである。 そのため、 従来は、 上述のよ う にセンサの個数を減ら していたのである。 本実施例では、 上記第 1 の実施例と同様に、 直流電圧センサ 7 , モー タ電流センサユニッ ト 8 a, 8 b は、 A Z D変換装置とシリ アルイ ンタ フ ェースを備えており 、 これらセンサと制御装置 1 はシリ アル伝送ケ一 ブル 9 D〜 9 Fで直列に接続されているので、 制御装置側に入力端子を 増やすことなく 、 ま た、 電力変換装置の艤装を煩雑とする ことな く 、 き め細やかな空転制御が可能となる。 ま た、 本実施例では、 三相のモータ 電流を一括して検出するモータ電流センサユニッ トを使用しているので、 このモータ電流センサをモータ個数に応じて追加するだけで、 きめ細や かな空転滑走制御を行う ことができる。 In Fig. 6, two motors are driven by one controller and main circuit. Although an example of operation is shown, in a normal electric vehicle, four or eight motors are often driven by one controller and main circuit. In the case of driving a plurality of motors in this way, a normal electric vehicle does not have a current sensor for each motor, and for example, the U-phase is connected to the main circuit 3 side from the point where the U-phase motor currents iu1 and iu2 are branched. In most cases, the same number of current sensors as in the case of a single motor can be used by arranging the same motor current sensors and using the same arrangement for the V and W phase motor currents. In such a case, the value detected by the motor current sensor is the sum of the motor currents of the plurality of motors. Even when estimating the rotation speed of the motor from the motor current, the value of the rotation speed of the plurality of motors is calculated. You can only get the average value. At this point, the rotation speed of the motor actually varies depending on the radius of the wheels connected to the motors and the road surface conditions, etc. Sometimes you want to get the maximum or minimum value. For this purpose, it is necessary to provide a current sensor for each motor. However, if a current sensor is provided for each motor, the number of motors X three-phase current sensors are required, and the same number of And the same number of transmission cables as the number of connection terminals and sensors. In addition, shields will be provided in the transmission cable and main circuit for noise immunity. In other words, the outfitting of the power conversion device becomes complicated. Therefore, conventionally, the number of sensors has been reduced as described above. In this embodiment, as in the first embodiment, the DC voltage sensor 7 and the motor current sensor units 8a and 8b include an AZD converter and a serial interface. Since the device 1 is connected in series by serial transmission cables 9D to 9F, the number of input terminals on the control device side is not increased, and the outfitting of the power conversion device is not complicated. Fine spin control is possible. In this embodiment, the three-phase motor Since a motor current sensor unit that detects current collectively is used, fine-grained sliding control can be performed simply by adding this motor current sensor according to the number of motors.
なお、 本実施例のよう にモータ電流センサユニッ トを用いずに、 A / D変換器を内蔵したセンサを各相毎に設けて、 これらセンサ間をシリ ア ル伝送ケーブルで直列に接続しても、 対ノ イズ性の向上に伴った主回路 及び伝送ケ一ブルへのシール ドの不要、 そ してシリ アル伝送することに よる伝送ケーブル及び信号線の削減の効果を有するので、 電力変換装置 の艤装が容易となる。 従って、 従来の電力変換装置に比べ、 比較的容易 にセンサを追加する ことが可能となり 、 きめ細やかな空転制御が可能と なる。  Instead of using a motor current sensor unit as in the present embodiment, a sensor having a built-in A / D converter may be provided for each phase, and these sensors may be connected in series with a serial transmission cable. In addition, there is no need to shield the main circuit and transmission cable due to the improvement of noise immunity, and the effect of reducing transmission cables and signal lines by serial transmission is achieved. Outfitting becomes easier. Therefore, a sensor can be added relatively easily as compared with a conventional power converter, and fine-grained spin control can be performed.
次に、 本発明の第 3 の実施例について説明する。  Next, a third embodiment of the present invention will be described.
第 7 図は、 交流電力をコ ンバータ によって直流電力に変換し、 交流モ ータ を駆動する電気車のイ ンバータ装置に直流電力を供給する電気車用 コ ンバータ装置における構成の概要をブロ ック図で示している。  Fig. 7 is a block diagram showing the outline of the configuration of an electric vehicle converter that converts AC power into DC power by a converter and supplies DC power to the inverter of an electric vehicle that drives the AC motor. It is shown in the figure.
本実施例におけるコ ンバータ装置は、 交流電源 7 0 の交流電圧 V を整 流して直流電圧 V d に変換するスイ ッチング素子 ( I G B T素子) 等か らなる主回路 3 Cと、 交流電源の交流電圧 v , 交流電流 i 、 及びフ ィル タコ ンデンサ 4の端子電圧 V d を制御情報と して、 交流電圧指令を生成 し、 それを P W Mパルス情報 c に変換してゲー ト ドライ ブ 2 Cに出力す る制御装置 I Cと、 この制御装置 I Cから出力された P W Mパルス情報 c を主回路 3 C内のスィ ツチング素子のゲー ト信号 d に変換するゲー ト ドライ ブ 2 Cから構成される。  The converter device in the present embodiment includes a main circuit 3C including a switching element (IGBT element) for rectifying the AC voltage V of the AC power supply 70 and converting it into a DC voltage Vd, and an AC voltage of the AC power supply. v, the AC current i, and the terminal voltage V d of the filter capacitor 4 as control information, generate an AC voltage command, convert it into PWM pulse information c, and output it to the gate drive 2C. And a gate drive 2C that converts the PWM pulse information c output from the control device IC into a gate signal d of a switching element in the main circuit 3C.
主回路 3 Cの交流側には、 単相交流電源 7 0 と、 この交流電源 7 0 の 交流電圧 V を保持する リ アク トル 7 1 が設けられ、 主回路 3 Cの直流側 には、 主回路 3 Cによ り変換された直流電圧 V dを保持するフ ィルタ コ ンデンサ 4が設けられている。 On the AC side of the main circuit 3 C, a single-phase AC power supply 70 and a reactor 71 for holding the AC voltage V of the AC power supply 70 are provided. Is provided with a filter capacitor 4 for holding the DC voltage Vd converted by the main circuit 3C.
なお、 図示していないが、 主回路 3 C内には二相分 X P · N側の 2極 = 4個の I G B T素子が内蔵されているものとする。 このため、 ゲー ト ドライ ブ 2 Cから主回路 3 Cへ送るゲ一 卜信号 dは 4本、 同様に制御装 置 1 Cからゲー ト ドライ ブ 2 Cへ送る PWMパルス情報 cも 4本の信号 線で送られる。  Although not shown, it is assumed that four IGBT elements having two poles on the XP and N sides for two phases are incorporated in the main circuit 3C. Therefore, four gate signals d are sent from the gate drive 2C to the main circuit 3C, and four PWM pulse information c are sent from the controller 1C to the gate drive 2C. Sent by line.
主回路 3 Cの交流側には、 交流電源 7 0の交流電圧マの (瞬時値) を 検出する交流電圧センサ ( P T ) 7 2と、 リ アク トル 7 1 から主回路 3 Cに流れ込む交流電流の瞬時値を検出する交流電流センサ ( C T ) 7 3が設けられている。 そ して、 直流側には、 フ ィルタ コ ンデンサ 4の 端子電圧 V dを検出する直流電圧センサ ( P T ) 7が設けられている。 交流電圧センサ ( P T ) 7 2と交流電流センサ ( C T ) 7 3, 交流電 流センサ ( C T ) 7 3 と直流電圧センサ ( P T ) 7、 さ らに直流電圧セ ンサ ( P T ) 7 と制御装置 1 Cは、 それぞれシリ アル伝送ケーブル 9 G ~ 1 0 I を介して直列に接続されている。  On the AC side of the main circuit 3C, there are an AC voltage sensor (PT) 72 that detects the (instantaneous value) of the AC voltage of the AC power supply 70, and an AC current that flows into the main circuit 3C from the reactor 71. An AC current sensor (CT) 73 is provided to detect the instantaneous value of the current. A DC voltage sensor (PT) 7 for detecting the terminal voltage Vd of the filter capacitor 4 is provided on the DC side. AC voltage sensor (PT) 72, AC current sensor (CT) 73, AC current sensor (CT) 73, DC voltage sensor (PT) 7, and DC voltage sensor (PT) 7 and control device 1 C are connected in series via serial transmission cables 9G to 10I, respectively.
なお、 センサ 7 2, 7 3は、 上記第一の実施例において説明 した第 2 図と同様の搆成である。  The sensors 72 and 73 have the same structure as that of FIG. 2 described in the first embodiment.
ま た、 第 7図に示したコ ンバータ装置の具体的な構成は、 第 3図で示 したものと同様である。  Further, the specific configuration of the converter device shown in FIG. 7 is the same as that shown in FIG.
ま た、 各センサからシリ アル伝送ケーブル 9 ( 9 G〜 9 I ) 上への出 力のタイ ミ ング及びシ リ アル上で伝送されるデータの構成も第一の実施 例 (第 5図) で説明 したものと同様である。  In addition, the timing of the output from each sensor to the serial transmission cable 9 (9G to 9I) and the configuration of the data transmitted on the serial are also the first embodiment (Fig. 5). This is the same as that described in.
なお、 本実施例においては、 単相のコ ンバータ装置を示したが、 三相 のコ ンバータ装置においても本発明は適用可能である。 交流電源側の電 力供給線が三本に増えるので、 交流電圧センサ, 交流電流センサを必要 に応じて配置するとよい。 Although a single-phase converter is shown in the present embodiment, the present invention is applicable to a three-phase converter. AC power supply Since the number of power supply lines increases to three, it is advisable to arrange AC voltage sensors and AC current sensors as necessary.
以上のよう に、 コ ンバータ装置においても、 本発明の第 3 の実施例の よ う な構成とする ことによ り 、 本発明の第 1 の実施例と同様な効果を奏 する ことができる。  As described above, also in the converter device, by adopting the configuration as in the third embodiment of the present invention, the same effects as in the first embodiment of the present invention can be obtained.
つま り 、 ノ イズに強い、 信号線の削減, 信号線数の削減 (例えば、 デ ジタル信号をパラレルに伝送する場合、 交流電圧 V +交流電流 i +直流 電圧 V d = 3種類の信号を、 例えば各 8 ピッ トで量子化すると して 3種 類 X 8 ビッ ト = 2 4本の信号線が必要であるが、 シリ アルで伝送すると、 交流電圧 v +交流電流 i +直流電圧 V d =計 3本の信号線で良い。 ) 、 試験時の対応が容易, センサの追加が容易, 各種センサの出力電圧レぺ ルもセンサ側で対応できる、 信号線と主回路にシール ドを設けなく て良 い、 艤装が容易などの効果を奏する ことができる。  In other words, it is noise-resistant, reduces the number of signal lines, and reduces the number of signal lines. (For example, when transmitting digital signals in parallel, three signals of AC voltage V + AC current i + DC voltage V d = For example, when quantizing at 8 bits each, three types of X8 bits = 24 four signal lines are required, but when transmitting serially, AC voltage v + AC current i + DC voltage V d = A total of three signal lines is sufficient.), Easy to handle during testing, Easy to add sensors, Output voltage levels of various sensors can be handled on the sensor side, No shield on signal lines and main circuit It is possible to achieve effects such as good and easy outfitting.
なお、 第 1 図と第 7 図を比較すると、 センサの種類や数が異なるだけ で、 制御装置の構成は変わらない、 つま リ イ ンバ一タ装置とコ ンバータ 装置の制御装置を共通化できる。  Comparing FIG. 1 with FIG. 7, the configuration of the control device does not change except for the type and number of sensors, that is, the control device for the inverter device and the converter device can be shared.
以上の実施例では、 イ ンバータ装置とコ ンバータ装置それぞれについ て説明したが、 交流電力が架線から供給される場合の電気車において、 第 1 図 (又は第 6 図) に示したイ ンバータ と第 7 図に示したコ ンバータ を接続して使用する ことが考えられる。 これは、 主回路 3 と主回路 3 C の互いに直流側をフ ィルタコ ンデンサ 4 を介して接続されてなる。 この と き、 フ ィルタ コ ンデンサ電圧を検出する直流電圧センサ ( P T ) 7 は 2つの入力用接続端子と 2つの出力用接続端子を有し、 イ ンバータ装置 とコ ンバータ装置の両方において、 センサと制御装置とシリ アル伝送ケ —ブルで構成された直列体の一部を形成する こととなる。 なお、 直流電 圧センサ ( P T ) 7 をコ ンバータ用とイ ンバータ用の 2 つを設けて、 ィ ンバータ , コ ンバータそれぞれにおいて、 センサと制御装置間をシリ ア ル伝送ケーブルで直列接続しても良い。 In the above embodiment, each of the inverter device and the converter device has been described. However, in an electric vehicle in which AC power is supplied from an overhead line, the inverter shown in FIG. 1 (or FIG. 6) and the inverter shown in FIG. 7 It is conceivable to connect the converter shown in the figure and use it. In this configuration, the main circuit 3 and the main circuit 3 C are connected on the DC side to each other via a filter capacitor 4. At this time, the DC voltage sensor (PT) 7 for detecting the filter capacitor voltage has two input connection terminals and two output connection terminals. In both the inverter device and the converter device, the sensor and the It forms part of a series body consisting of a controller and a serial transmission cable. In addition, DC Two pressure sensors (PT) 7 for the converter and for the inverter may be provided, and in each of the inverter and the converter, the sensor and the control device may be connected in series by a serial transmission cable.
本明細書中では、 モータ電流 (交流電流) や交流電圧の瞬時値という 言葉を使用 している。 瞬時値を送るとは、 波形を再現するのに十分な時 間間隔 (少なく とも原波形の 1 0倍以上の周波数) でサンプリ ングして 転送する ことを意味する。 例えば交流電圧の場合、 基本周波数は 5 0〜 6 0 H z であるから、 交流電圧波形を再現するのに十分な時間間隔であ る 5 0 0 - 6 0 0 H z以上でサンプリ ングされて転送される。  In this specification, the terms motor current (AC current) and instantaneous value of AC voltage are used. Sending an instantaneous value means sampling and transmitting at a time interval sufficient to reproduce the waveform (at least 10 times the frequency of the original waveform). For example, in the case of AC voltage, the fundamental frequency is 50 to 60 Hz, so sampling is performed at 500 to 600 Hz or more, which is a time interval sufficient to reproduce the AC voltage waveform. Will be transferred.
しかし、 フ ィルタコ ンデンサの直流電圧 V dは、 イ ンバータ装置のモ ータ電流 i u, i v , i w、 交流電源の交流電流 i 及び交流電圧 ν を比 ベて時間変化は小さい。 したがって、 フ ィルタコ ンデンサの直流電圧 V d を必ずしもモータ電流 i u, i V , i wなどと同 じサンプリ ング周 期で転送する必要はない。  However, the DC voltage Vd of the filter capacitor has a small time change compared to the motor currents iu, iv, iw of the inverter device, the AC current i of the AC power supply, and the AC voltage ν. Therefore, it is not necessary to transfer the DC voltage V d of the filter capacitor at the same sampling period as the motor currents i u, i V, i w.
さ らに、 フ ィルタ コ ンデンサの直流電圧 V d といった時間変化の小さ い直流量は、 モータ電流 i u, i V , i w、 交流電源の交流電流 i 及び 交流電圧 V といった時間変化の大きな交流量に比べて制御上の重要度が 低く 、 また、 交流量は直流量よ り ノ イズの影響を受けやすい。 したがつ て、 モータ電流 i u , i v , i w等の交流量は、 デジタル信号で取り入 れるが、 直流電圧 V d は従来と同様に制御装置 1 に A Z D変換機能を設 け、 直流電圧 V d をアナログ信号のま ま取り入れるといったハイ プリ ッ ドな構成も取り得る。 この場合、 制御装置 1 にアナログ回路が含まれる ことになるが、 制御装置 1 の主たる機能には影響が小さい。 産業上の利用可能性 本発明によれば、 鉄道車両のよう に主回路電圧が高く 主回路の発生す るノイズレベルの大きな環境下において、 ノイズに強く 小型化が可能な 電力変換装置を提供できるので、 鉄道車両の電力変換装置への適用が最 も適している。 しかし、 耐ノイズ性が要求されるものであれば、 鉄道車 両以外の幅広い分野 (汎用イ ンバータ · 電気自動車など) にも利用が可 能である。 In addition, the DC amount with a small time change, such as the DC voltage V d of the filter capacitor, is changed to the AC amount with a large time change, such as the motor currents iu, iV, iw, the AC current i of the AC power supply, and the AC voltage V. The importance of control is lower than that, and the AC amount is more susceptible to noise than the DC amount. Therefore, the AC amount such as the motor currents iu, iv, iw, etc. is taken in as a digital signal, but the DC voltage Vd is set to the AZD conversion function in the control device 1 as in the past, and the DC voltage Vd is A hybrid configuration, such as taking in analog signals as they are, is also possible. In this case, the control device 1 includes an analog circuit, but the main function of the control device 1 has little effect. Industrial applicability According to the present invention, it is possible to provide a power converter that is resistant to noise and that can be miniaturized in an environment where the main circuit voltage is high, such as a railway vehicle, and the noise level generated by the main circuit is large. Most suitable for conversion equipment. However, if noise resistance is required, it can be used in a wide range of fields other than railway vehicles (general-purpose inverters, electric vehicles, etc.).

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1 . 直流を交流に変換、 又はその逆変換をする主回路と、 前記主回路を 制御する制御装置と、 前記主回路における電流又は電圧を検出する複数 の検出手段と備え、 前記検出された電圧又は電流を制御情報と して前記 制御装置に送信する電力変換装置において、 前記複数の検出手段は、 検 出したアナ口グ信号をデジタル信号に変換する A Z D変換手段と前記変 換されたデジタル信号を時分割にシリ アル出力する手段をそれぞれ備え、 前記複数の検出手段と前記制御装置を、 前記制御装置が末端になるよ う にシ リ アル伝送ケーブルで直列に接続したこと を特徴とする電力変換装 置。  1. A main circuit that converts DC to AC or vice versa, a control device that controls the main circuit, and a plurality of detection units that detect current or voltage in the main circuit, and the detected voltage. Alternatively, in the power conversion device transmitting current as control information to the control device, the plurality of detection units include an AZD conversion unit configured to convert a detected analog signal into a digital signal, and the converted digital signal. A plurality of detection means and the control device are connected in series by a serial transmission cable such that the control device is located at an end. Conversion device.
2 . 直流を交流に変換、 又はその逆変換をする主回路と、 前記主回路に おける電流又は電圧を検出する複数の検出手段と、 入力用接続端子を有 し、 前記検出手段で検出された電圧又は電流を制御情報と して前記接続 端子を介して入力 し、 この入力された制御情報に基づいて、 前記主回路 を制御する制御装置を備えた電力変換装置において、  2. It has a main circuit for converting DC to AC or vice versa, a plurality of detecting means for detecting a current or a voltage in the main circuit, and an input connection terminal, which is detected by the detecting means. A voltage or current is input as control information via the connection terminal, and based on the input control information, a power converter including a control device for controlling the main circuit includes:
前記複数の検出手段は、 検出 したアナログ信号をデジタル信号に変換 する A Z D変換手段と前記変換されたデジタル信号を時分割にシリ アル 出力する手段と入力用接続端子と出力用接続端子をそれぞれ有し、 前記 検出手段の出力用接続端子と他の検出手段の入力用接続端子をシ リ アル 伝送ケーブルで接続して、 前記複数の検出手段を直列体に形成し、 この 直列体の一端の検出手段の出力用接続端子と前記制御装置の入力用接続 端子をシリ アル伝送ケーブルで接続したこと を特徴とする電力変換装置。 The plurality of detection units each include an AZD conversion unit that converts a detected analog signal into a digital signal, a unit that serially outputs the converted digital signal in a time-division manner, an input connection terminal, and an output connection terminal. An output connection terminal of the detection means and an input connection terminal of another detection means are connected by a serial transmission cable to form the plurality of detection means in series, and a detection means at one end of the series body. A power transmission device, wherein the output connection terminal of the control device and the input connection terminal of the control device are connected by a serial transmission cable.
3 . 直流を交流に変換、 又はその逆変換をする主回路と、 前記主回路に おける電流又は電圧を検出する複数の検出手段と、 入力用接続端子を有 し、 前記検出手段で検出された電圧又は電流を制御情報と して前記入力 用接続端子を介して入力 し、 この入力された制御情報に基づいて、 前記 主回路を制御する制御装置を備えた電力変換装置において、 3. It has a main circuit for converting DC to AC or vice versa, a plurality of detecting means for detecting a current or a voltage in the main circuit, and an input connection terminal, which is detected by the detecting means. Input the voltage or current as control information And a control device that controls the main circuit based on the input control information.
前記複数の検出手段は、 検出 したアナログ信号をデジタル信号に変換 する A Z D変換手段と、 前記変換されたデジタル信号を時分割にシリ ァ ル出力する手段を有し、 前記制御装置の入力用接続端子が 1 個になるよ う に、 前記複数の検出手段と前記制御装置間をシ リ アル伝送ケーブルで 接続したこと を特徴とする電力変換装置。  The plurality of detection units include an AZD conversion unit that converts a detected analog signal into a digital signal, and a unit that serially outputs the converted digital signal in a time-division manner, and an input connection terminal of the control device. The power conversion device, wherein the plurality of detection means and the control device are connected by a serial transmission cable so that the number of the detection devices becomes one.
4 . 直流を交流に変換、 又はその逆変換をする主回路と、 前記主回路に おける電流又は電圧を検出する N ( N≥ 2 ) 個の検出手段と、 入力用接 続端子を有し、 前記検出手段で検出された電圧又は電流を制御情報と し て前記入力用接続端子を介して入力 し、 この入力された制御情報に基づ いて、 前記主回路を制御する制御装置を備えた電力変換装置において、 前記 N ( N≥ 2 ) 個の検出手段は、 検出 したアナログ信号をデジタル 信号に変換する A Z D変換手段と、 前記変換されたデジタル信号をシリ アル送信する手段を有し、 前記制御装置の入力用接続端子が M ( 1 ≤ M ≤ N - 1 ) 個になるよ う に、 前記複数の検出手段と前記制御装置間をシ リ アル伝送ケーブルで接続したことを特徴とする電力変換装置。  4. It has a main circuit for converting DC to AC or vice versa, N (N≥2) detecting means for detecting current or voltage in the main circuit, and an input connection terminal, A voltage or current detected by the detection means is input as control information via the input connection terminal, and the control circuit controls the main circuit based on the input control information. In the conversion device, the N (N≥2) detection means includes: an AZD conversion means for converting a detected analog signal into a digital signal; and a means for serially transmitting the converted digital signal; A power conversion system, wherein the plurality of detection means and the control device are connected by a serial transmission cable so that the number of input connection terminals of the device is M (1 ≤ M ≤ N-1). apparatus.
5 . 直流を交流に変換する主回路を有し、 この主回路を格納する主回路 モジュールと、 前記主回路の交流側に接続された交流モータ と、 前記主 回路の直流側に接続されたフ ィルタコ ンデンサと、 前記主回路を制御す る制御装置を備えた電力変換装置において、  5. It has a main circuit for converting DC to AC, a main circuit module for storing the main circuit, an AC motor connected to the AC side of the main circuit, and a fan connected to the DC side of the main circuit. A power converter including a filter capacitor and a control device for controlling the main circuit;
前記主回路の直流側と交流側を、 前記主回路モジュールの同じ側に設 けたことを特徴とする電力変換装置。  A power converter, wherein a DC side and an AC side of the main circuit are provided on the same side of the main circuit module.
6 . 交流を直流に変換する主回路を有し、 この主回路を格納する主回路 モジュールと、 前記主回路の交流側に接続された交流電源と、 前記主回 路の直流側に接続されたフ ィルタコ ンデンサと、 前記主回路を制御する 制御装置を備えた電力変換装置において、 6. A main circuit module that has a main circuit for converting alternating current to direct current and stores the main circuit; an AC power supply connected to the AC side of the main circuit; A power converter comprising: a filter capacitor connected to a DC side of a road; and a control device for controlling the main circuit.
前記主回路の直流側と交流側を、 前記主回路モジュールの同じ側に設 けたこと を特徴とする電力変換装置。  A power converter, wherein a DC side and an AC side of the main circuit are provided on the same side of the main circuit module.
7 . 直流を交流に変換する主回路を有し、 この主回路を格納する主回路 モジュールと、 前記主回路の交流側に、 交流線を介して接続された交流 モータ と、 前記主回路の直流側に接続されたフ ィルタ コ ンデンサと、 前 記主回路を制御する制御装置を備えた電力変換装置において、  7. A main circuit module for storing a main circuit for converting DC to AC, an AC motor connected to an AC side of the main circuit via an AC line, and a DC for the main circuit. In the power converter equipped with the filter capacitor connected to the side and the control device for controlling the main circuit,
前記交流線は、 前記主回路モジュールのフ ィルタ コ ンデンサ側から設 けたことを特徴とする電力変換装置。  The power converter according to claim 1, wherein the AC line is provided from a filter capacitor side of the main circuit module.
8 . 交流を直流に変換する主回路を有し、 この主回路を格納する主回路 モジュールと、 前記主回路の交流側に、 交流線を介して接続された交流 電源と、 前記主回路の直流側に接続されたフ ィルタ コ ンデンサと、 前記 主回路を制御する制御装置を備えた電力変換装置において、  8. There is a main circuit that stores a main circuit that converts AC into DC, an AC power supply that is connected to an AC side of the main circuit via an AC line, and a DC that is connected to the main circuit. A filter capacitor connected to the side, and a power converter having a control device for controlling the main circuit,
前記交流線は、 前記主回路モジュールのフ ィルタ コ ンデンサ側から設 けたこと を特徴とする電力変換装置。  The power conversion device, wherein the AC line is provided from a filter capacitor side of the main circuit module.
9 . 直流を交流に変換、 又はその逆変換をする主回路を有し、 この主回 路を格納する主回路モジュールと、 前記主回路の直流側に接続されたフ ィルタコ ンデンサと、 前記主回路の交流側の電流を検出する電流検出手 段と、 前記フ ィ ルタ コ ンデンサの電圧を検出する電圧検出手段と、 前記 電流検出手段で検出された電流及び前記電圧検出手段で検出された電圧 を制御情報と して入力 し、 この入力された制御情報に基づいて、 前記主 回路を制御する制御装置を備えた電力変換装置において、  9. A main circuit module that has a main circuit that converts DC to AC or vice versa and stores the main circuit, a filter capacitor connected to the DC side of the main circuit, and the main circuit A current detection means for detecting a current on the AC side of the filter, voltage detection means for detecting a voltage of the filter capacitor, and a current detected by the current detection means and a voltage detected by the voltage detection means. In the power converter including a control device which is input as control information and controls the main circuit based on the input control information,
前記電流検出手段及び前記電圧検出手段は、 検出 したアナログ信号を デジタル信号に変換する A Z D変換手段と前記変換されたデジタル信号 を時分割にシリ アル出力する手段を有し、 前記電流検出手段と前記電圧 検出手段をシリ アル伝送ケーブルで直列に接続して直列体を形成し、 前 記電流検出手段又は前記電圧検出手段と前記制御装置をシリ アル伝送ケ 一ブルで接続し、 前記電流検出手段を前記フ ィルタ コ ンデンサと前記主 回路モジュールの間に設けたことを特徴とする電力変換装置。 The current detecting means and the voltage detecting means convert the detected analog signal into a digital signal; an AZD converting means; and the converted digital signal. A time-division serial output means, and the current detection means and the voltage detection means are connected in series with a serial transmission cable to form a series body, and the current detection means or the voltage detection means A power converter, wherein the control device is connected by a serial transmission cable, and the current detecting means is provided between the filter capacitor and the main circuit module.
1 0 . 直流を交流に変換する主回路と、 前記主回路の交流側に、 交流線 を介して接続された交流モータ と、 前記交流線に流れる電流を検出する 電流検出手段と、 前記電流検出手段で検出された電流を制御情報と して 入力 し、 この入力された制御情報に基づいて前記主回路を制御する制御 装置を備えた電力変換装置において、  10. A main circuit for converting DC to AC, an AC motor connected to the AC side of the main circuit via an AC line, current detecting means for detecting a current flowing in the AC line, and the current detection A power converter provided with a control device for inputting the current detected by the means as control information and controlling the main circuit based on the input control information;
前記電流検出手段を、 前記主回路側の前記交流線の根元付近に配置し たことを特徴とする電力変換装置。  The power conversion device, wherein the current detection means is arranged near a root of the AC line on the main circuit side.
1 1 . 交流を直流に変換する主回路と、 前記主回路の交流側に、 交流線 を介して接続された交流電源と、 前記交流線に流れる電流を検出する電 流検出手段と、 前記電流検出手段で検出された電流を制御情報と して入 力 し、 この入力された制御情報に基づいて前記主回路を制御する制御装 置を備えた電力変換装置において、  11. A main circuit for converting AC to DC, an AC power supply connected to an AC side of the main circuit via an AC line, current detecting means for detecting a current flowing in the AC line, and the current In a power converter including a control device that inputs the current detected by the detection means as control information and controls the main circuit based on the input control information,
前記電流検出手段を、 前記主回路側の前記交流線の根元付近に配置し たことを特徴とする電力変換装置。  The power conversion device, wherein the current detection means is arranged near a root of the AC line on the main circuit side.
1 2 . 直流を交流に変換、 又はその逆変換をする主回路を有し、 この主 回路を格納する主回路モジュールと、 前記主回路を制御するための PWM 情報を出力する制御装置と、 前記制御装置で出力された P W Mパルス情 報を入力 し、 この入力された P W Mパルス情報をゲー ト信号に変換して 前記主回路モジュールに伝達するゲー ト ドライ ブを備えた電力変換装置 において、 前記ゲー ト ドライ ブから伝達されるゲー ト信号を受け取るゲー ト信号 コネクタ を、 前記主回路を挟んで、 前記主回路の交流側と反対の位置で 前記主回路モジュールに設けたことを特徴とする電力変換装置。 12. A main circuit module that has a main circuit that converts DC to AC or vice versa, stores the main circuit, a control device that outputs PWM information for controlling the main circuit, In a power converter having a gate drive for inputting PWM pulse information output from a control device, converting the input PWM pulse information into a gate signal, and transmitting the gate signal to the main circuit module, A gate signal connector for receiving a gate signal transmitted from the gate drive is provided in the main circuit module at a position opposite to the AC side of the main circuit with the main circuit interposed therebetween. Power converter.
1 3 . 交流電源に接続され、 交流を直流に変換する第 1 の回路と、 前記 第 1 の回路の直流側にフ ィルタコ ンデンサを介して接続され、 直流を交 流に変換する第 2 の回路と、 前記第 2 の回路の交流側に接続された電気 車を駆動する交流モータ と、 前記第 1 の主回路の交流側の電流を検出す る第 1 の電流検出手段と、 前記第 1 の主回路の交流側の電圧を検出する 交流電圧検出手段と、 前記フ ィ ルタ コ ンデンサの電圧を検出するフ ィル タ コ ンデンサ電圧検出手段と、 前記第 2 の主回路の交流側の電流を検出 する第 2 の電流検出手段と、 前記第 1 の電流検出手段で検出された電流. 前記交流電圧検出手段で検出された電圧及び前記フ ィルタコ ンデンサ電 圧検出手段で検出された電圧に基づいて前記第 1 の主回路を制御する第 1 の制御装置と、 前記第 2 の電流検出手段で検出された電流および前記 フ ィ ルタ コ ンデンサ電圧検出手段で検出された電圧に基づいて前記第 2 の主回路を制御する第 2 の制御装置を備えた電気車用電力変換装置にお いて、 13. A first circuit that is connected to an AC power supply and converts AC to DC; and a second circuit that is connected to the DC side of the first circuit via a filter capacitor and converts DC to AC. An AC motor for driving an electric vehicle connected to the AC side of the second circuit; a first current detecting means for detecting a current on the AC side of the first main circuit; AC voltage detection means for detecting the voltage on the AC side of the main circuit; filter capacitor voltage detection means for detecting the voltage of the filter capacitor; and current on the AC side of the second main circuit. A second current detecting means for detecting, and a current detected by the first current detecting means. Based on a voltage detected by the AC voltage detecting means and a voltage detected by the filter capacitor voltage detecting means. A first control for controlling the first main circuit; And a second control device for controlling the second main circuit based on the current detected by the second current detection means and the voltage detected by the filter capacitor voltage detection means. In a power converter for electric vehicles,
前記それぞれの検出手段は、 検出 したアナログ信号をデジタル信号に 変換する Aノ D変換手段と前記変換されたデジタル信号を時分割にシリ アル出力する手段を有し、 前記第 1 の電流検出手段と前記交流電圧検出 手段と前記フ ィルタ コ ンデンサ電圧検出手段と前記第 1 の制御装置を、 前記第 1 の制御装置が末端になるよ う にシリ アル伝送ケーブルで直列に 接続し、 前記第 2 の電流検出手段と前記フ ィルタ コ ンデンサ電圧検出手 段と前記第 2 の制御装置を、 前記第 2 の検出手段が末端になるよ う にシ リ アル伝送ケーブルで接続したことを特徴とする電気車用電力変換装置  Each of the detection means includes an analog-to-digital conversion means for converting the detected analog signal into a digital signal, and a means for serially outputting the converted digital signal in a time-division manner. The AC voltage detecting means, the filter capacitor voltage detecting means, and the first control device are connected in series with a serial transmission cable so that the first control device is located at an end, and the second control device is connected to the second control device. An electric vehicle, wherein a current detecting means, the filter capacitor voltage detecting means, and the second control device are connected by a serial transmission cable such that the second detecting means is located at an end. Power converter
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