JP2015050854A - Electrical vehicle controller - Google Patents
Electrical vehicle controller Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015050854A JP2015050854A JP2013181703A JP2013181703A JP2015050854A JP 2015050854 A JP2015050854 A JP 2015050854A JP 2013181703 A JP2013181703 A JP 2013181703A JP 2013181703 A JP2013181703 A JP 2013181703A JP 2015050854 A JP2015050854 A JP 2015050854A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vvvf inverter
- capacitor
- permanent magnet
- magnet synchronous
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明の実施形態は、電気車制御装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an electric vehicle control apparatus.
一般に永久磁石同期電動機(PMSM:Permanent Magnet Synchronous Motor)は、誘導電動機と比較して、エネルギを効率的に利用することが可能であり、発熱が少ないことから軽量化することが容易である。そのため、近年、永久磁石同期電動機に対する需要が高まっている。 In general, a permanent magnet synchronous motor (PMSM) can use energy more efficiently than an induction motor, and can easily be reduced in weight because it generates less heat. Therefore, in recent years, the demand for permanent magnet synchronous motors has increased.
このような永久磁石同期電動機では、それぞれの永久磁石同期電動機の回転子の回転に合わせてVVVFインバータから電圧を与えて制御する必要があるため、各永久磁石同期電動機に対応する個別の制御が必要である。そのため、永久磁石同期電動機の各1台に専用のVVVFインバータが配置されている(例えば、特許文献1参照)。 In such a permanent magnet synchronous motor, since it is necessary to control by applying a voltage from the VVVF inverter according to the rotation of the rotor of each permanent magnet synchronous motor, individual control corresponding to each permanent magnet synchronous motor is required. It is. For this reason, a dedicated VVVF inverter is disposed for each permanent magnet synchronous motor (see, for example, Patent Document 1).
また、永久磁石同期電動機を駆動する4台のインバータを一台の冷却器に取り付ける構成とすることで装置全体の小型化を可能とする技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, a technology is disclosed that enables downsizing of the entire apparatus by adopting a configuration in which four inverters that drive a permanent magnet synchronous motor are attached to one cooler (see, for example, Patent Document 2).
ところで、インバータが何らかの要因で故障して、インバータの出力電圧が制御できなくなった場合でも、車両内に備えられた他の電動機を駆動することにより車両が走行し、または他の動力車によって牽引されて車両が走行すると、故障したインバータに接続された電動機も車輪の回転と共に回転する。 By the way, even if the inverter breaks down for some reason and the output voltage of the inverter becomes uncontrollable, the vehicle travels by driving another electric motor provided in the vehicle or is pulled by another power vehicle. When the vehicle travels, the electric motor connected to the failed inverter also rotates with the rotation of the wheels.
このときにも電動機から誘起電圧が発生するためインバータの端子間にモータから誘起電圧が印加され、主回路のインバータの直流側に設けられたコンデンサなどの構成要素に誘起電圧、即ちIGBTモジュール内に備えられたダイオードによって全波整流された電圧が印加される。車両が高速走行し電動機の回転数が高くなると、定格以上の電圧が継続して印加されることで、例えば、フィルタコンデンサの破損、放電抵抗の焼損などが発生する。 At this time, since an induced voltage is generated from the motor, the induced voltage is applied from the motor between the terminals of the inverter, and the induced voltage, that is, in the IGBT module, is applied to components such as a capacitor provided on the DC side of the inverter of the main circuit. A full-wave rectified voltage is applied by the provided diode. When the vehicle travels at a high speed and the number of revolutions of the electric motor increases, for example, damage to the filter capacitor, burnout of the discharge resistance, and the like occur due to continuous application of a voltage exceeding the rating.
このため、従来では電動機の誘起電圧がインバータに加圧されないように、インバータと電動機を電気的に開放する3相の接触器が設けられていた。この3相の接触器はそれぞれの電動機とインバータ間に設ける必要があるため、例えば、4in1のVVVFインバータには4台の3相負荷接触器を設ける必要がある。この3相の接触器の存在が永久磁石同期電動機を駆動するインバータの外形の増大を招き、またコストを増大させる要因となっていた。 For this reason, conventionally, a three-phase contactor that electrically opens the inverter and the motor is provided so that the induced voltage of the motor is not pressurized by the inverter. Since this three-phase contactor needs to be provided between each motor and the inverter, for example, a four-in-1 VVVF inverter needs to be provided with four three-phase load contactors. The presence of the three-phase contactor has led to an increase in the outer shape of the inverter that drives the permanent magnet synchronous motor, and has been a factor that increases the cost.
本願は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、永久磁石同期電動機を駆動する装置全体の小型化を可能とする電気車制御装置を提供することを目的とする。 The present application has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an electric vehicle control device that enables downsizing of the entire device that drives a permanent magnet synchronous motor.
上記課題を解決するための本発明の実施の形態によれば、供給される直流電力から永久磁石同期電動機を駆動するための交流電力を生成するVVVFインバータと、前記VVVFインバータの直流側に設けられるコンデンサとを有し、前記コンデンサは、前記永久磁石同期電動機が最高回転数で回転したときに発生する電動機の誘起電圧がVVVFインバータのフライホイールダイオードによって全波整流されて加圧される電圧以上の定格電圧を備える電気車制御装置が提供される。 According to an embodiment of the present invention for solving the above-described problem, a VVVF inverter that generates AC power for driving a permanent magnet synchronous motor from supplied DC power, and a DC side of the VVVF inverter are provided. And the capacitor has an induced voltage of the motor that is generated when the permanent magnet synchronous motor rotates at the maximum rotation speed is equal to or higher than a voltage that is full-wave rectified and pressurized by the flywheel diode of the VVVF inverter. An electric vehicle control device having a rated voltage is provided.
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施形態の電気車制御装置の構成を示す図である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the electric vehicle control device according to the first embodiment.
架線や第3軌条等の電源からの直流電力は、集電装置4を介して電気車制御装置100に供給される。電気車制御装置100は、供給された直流電力をインバータユニット1によって3相の交流電力に変換して永久磁石同期電動機2を駆動する。
DC power from a power source such as an overhead wire or a third rail is supplied to the electric
集電装置4から供給された直流の架線電力は、高速遮断器5に入力される。高速遮断器5の後段において架線電力は2つの電力線に分岐される。一方の電力線は、直列に接続された開放接触器(LB1)8、充電抵抗器7、及びフィルタリアクトル9を介して次段に供給される。ここで、充電抵抗器7と並列に充電抵抗短絡用接触器(LB2)6が接続されている。他方の電力線は、架線電圧検知器(DCPT)19を介して、次段に供給され、また接地端である車輪12に接続する。
The DC overhead power supplied from the current collector 4 is input to the high-speed circuit breaker 5. In the subsequent stage of the high-speed circuit breaker 5, the overhead line power is branched into two power lines. One power line is supplied to the next stage through an open contactor (LB1) 8, a charging resistor 7, and a
フィルタリアクトル9の後段には、直流側コアが設けられている。直流側コアは、直流電力に含まれるノイズを除去するための回路素子である。なお、この直流側コアは必須の回路素子ではなく、直流電力に含まれるノイズが少ない場合には設けられていなくても良い。
A DC side core is provided at the subsequent stage of the
直流側コアの後段(フィルタリアクトル9が設けられる側と反対側)には、過電圧抑制回路14が設けられている。過電圧抑制回路14には、過電圧抑制抵抗器10と過電圧抑制用スイッチング素子11が直列に接続されている。これらは、それぞれ過電圧を放電して抑制するための抵抗器およびサイリスタである。
An overvoltage suppression circuit 14 is provided at the subsequent stage of the DC side core (the side opposite to the side where the
過電圧抑制回路14の後段には、直流フィルタコンデンサ13とフィルタコンデンサ電圧検知器(DCPT)20が設けられている。直流フィルタコンデンサ13は、架線電圧に対応する定格1800Vのメインのフィルタコンデンサであり、そのキャパシタンスは5000μF程度である。 A DC filter capacitor 13 and a filter capacitor voltage detector (DCPT) 20 are provided following the overvoltage suppression circuit 14. The DC filter capacitor 13 is a main filter capacitor with a rating of 1800 V corresponding to the overhead line voltage, and its capacitance is about 5000 μF.
直流フィルタコンデンサ13の後段には、電力線に直列にフィルタコンデンサ開放接触器(LB3)15が設けられている。フィルタコンデンサ開放接触器(LB3)15は、インバータの保護動作時に、主回路を架線側とインバータユニット側とを電気的に切断する。 A filter capacitor open contactor (LB3) 15 is provided in the subsequent stage of the DC filter capacitor 13 in series with the power line. The filter capacitor open contactor (LB3) 15 electrically disconnects the main circuit from the overhead line side and the inverter unit side during the protective operation of the inverter.
フィルタコンデンサ開放接触器(LB3)15の後段(インバータユニット側)には、直流電圧検知器(DCPT)21が接続される。更にその後段には、放電抵抗17と放電抵抗投入スイッチ18が直列に接続して設けられている。放電抵抗投入スイッチ18は、ノーマルクローズ接点(非通電時に閉となり、通電時に開となる接点)で構成され、フィルタコンデンサ開放接触器(LB3)15が開放されたとき、制御電源がオフになったときに放電抵抗17を回路に接続する。
A DC voltage detector (DCPT) 21 is connected to the subsequent stage (inverter unit side) of the filter capacitor open contactor (LB3) 15. Further, a discharge resistor 17 and a discharge
そして放電抵抗17と放電抵抗投入スイッチ18の後段に、IGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16とインバータユニット1とが設けられている。IGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16は、定格2500Vのコンデンサであり、そのキャパシタンスは1000μF程度である。
An IGBT semiconductor element switching surge absorbing capacitor 16 and the
インバータユニット1は、4in1のインバータであり、4台のVVVFインバータ21a、21b、21c、21dが並列に接続されて設けられている。それぞれのVVVFインバータ21a、21b、21c、21dの交流側には永久磁石同期電動機2a、2b、2c、2dが接続されている。なお、それぞれのVVVFインバータ21a、21b、21c、21dの3相線上には電流センサ34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g、34hが設けられている。
The
なお、図1に示すように電気車制御装置100は、統括制御部110を備えている。統括制御部110は、上述の主回路の動作を統括して制御する。
As shown in FIG. 1, the electric
次に、第1の実施の形態の電気車制御装置100における従来の電気車制御装置と異なる構成について説明する。
Next, a configuration different from the conventional electric vehicle control device in the electric
第1の実施の形態の電気車制御装置100では、インバータと電動機を電気的に開放する4台の3相の接触器が設けられていない。この接触器は、上述のように、電動機の誘起電圧がインバータに加圧されないように装置を保護するためのものである。4台の3相の接触器を設けないことに伴い、インバータの保護、作業者の安全を図るなどのため、第1の実施の形態の電気車制御装置100は、次のように構成されている。
In the electric
(1)従来の電気車制御装置では、フィルタコンデンサを1系統備えていたが、第1の実施の形態では、直流フィルタ回路用の直流フィルタコンデンサ13とIGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16の2系統を備えている。 (1) In the conventional electric vehicle control apparatus, one filter capacitor is provided, but in the first embodiment, the DC filter capacitor 13 for the DC filter circuit and the IGBT semiconductor element switching surge absorbing capacitor 16 are used. Has a system.
(2)第1の実施の形態では、主回路中にフィルタコンデンサ開放接触器15を備え、インバータの保護動作発生時に開閉するように動作させる。
(2) In the first embodiment, a filter capacitor
(3)放電抵抗17と放電抵抗投入スイッチ18とを備え、所定のタイミングで放電抵抗投入スイッチ18を動作させてコンデンサに蓄積した電荷を放電して、作業者の安全を確保する。
(3) The discharge resistor 17 and the discharge
[起動時の動作]
続いて、第1の実施の形態の電気車制御装置100の起動時の動作について説明する。
[Operation at startup]
Next, an operation at the time of starting the electric
電気車制御装置100の起動動作が開始されると、高速遮断器5、開放接触器(LB1)8が接続され、集電装置4から直流電力が高速遮断器5、開放接触器(LB1)8、充電抵抗器7を介して供給される。このとき、フィルタコンデンサ開放接触器15は接続されているため、直流フィルタコンデンサ13とIGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16には直流電流が流れ充電が行われる。なお、このとき過電圧抑制用スイッチング素子11、放電抵抗投入スイッチ18は開放されているため直流電力が両コンデンサから放電されることはない。
When the start-up operation of the electric
直流フィルタコンデンサ13、及びIGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16に十分な電荷が蓄積されたことが、フィルタコンデンサ電圧検知器(DCPT)20、及び直流電圧検知器(DCPT)21によって検知されたときは、充電抵抗短絡用接触器6が投入される。集電装置4からの直流電力は、高速遮断器5、充電抵抗短絡用接触器6、開放接触器8、フィルタリアクトル9とフィルタコンデンサ開放接触器15を通って、インバータユニット1に供給される。
When it is detected by the filter capacitor voltage detector (DCPT) 20 and the DC voltage detector (DCPT) 21 that sufficient charge has been accumulated in the DC filter capacitor 13 and the IGBT semiconductor element switching surge absorbing capacitor 16. The charging resistor short-
インバータユニット1に直流電力が供給されると、VVVFインバータ21a、21b、21c、21dに送られた直流電力は、IGBT半導体素子のスイッチング動作によって交流電力に変換される。変換された交流電力は、永久磁石同期電動機2a、2b、2c、2dに供給され、永久磁石同期電動機2の駆動が開始される。
When DC power is supplied to the
[インバータ非動作時の動作:重故障、無加圧回送時など]
次に、第1の実施の形態の電気車制御装置100のVVVFインバータが非動作時における動作について説明する。なお、非動作状態にあるVVVFインバータは、インバータユニット1内の少なくとも1台のVVVFインバータである。従って、以下ではVVVFインバータを特定せずに説明する。
[Operation when the inverter is not operating: Serious failure, no-pressurization, etc.]
Next, the operation when the VVVF inverter of the electric
電気車が走行していてVVVFインバータが非動作状態にある場合としては、例えば、VVVFインバータが故障して動作できないとき(例えば、重故障時)、あるいはVVVFインバータに供給する制御電源がオフされているため動作できない場合(例えば、牽引による無加圧回送時)である。このVVVFインバータが非動作状態にあることは、例えば、統括制御部110が判断することができる。
For example, when the electric vehicle is running and the VVVF inverter is in a non-operating state, for example, when the VVVF inverter fails and cannot operate (for example, at the time of a serious failure), or the control power supplied to the VVVF inverter is turned off. Therefore, it is a case where it cannot operate (for example, at the time of non-pressurized forwarding by traction). For example, the
VVVFインバータが非動作状態にあると判断したときは、統括制御部110は、フィルタコンデンサ開放接触器15を開放(オフ)する。またフィルタコンデンサ開放接触器15は制御電源がオフされているときは開放(オフ)されている。従って、他の車両によって車両が牽引されて走行することで、VVVFインバータに接続されている永久磁石同期電動機2a,2b,2c,2dが回転したときには、IGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16には、永久磁石同期電動機から発生する誘起電圧がVVVFインバータのフライホイールダイオードにより全波整流されて加圧される。一方、フィルタコンデンサ開放接触器15がオフ状態にあるため直流フィルタコンデンサ13には全波整流された電圧は加圧されない。
When determining that the VVVF inverter is in a non-operating state, the
ここで、上述のように従来の電気車制御装置では、フィルタコンデンサを1系統備えていたが、第1の実施の形態では、直流フィルタ回路用の直流フィルタコンデンサ13とIGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16の2系統を備えている。そして、従来のフィルタコンデンサは定格1800Vであり、そのキャパシタンスは6000μF程度である。第1の実施の形態では、直流フィルタコンデンサ13は、架線電圧に対応する定格1800Vのメインのフィルタコンデンサであり、そのキャパシタンスは5000μFである。IGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16は、定格2500Vのコンデンサであり、そのキャパシタンスは1000μFである。これらのコンデンサの設定方法について説明する。 Here, as described above, the conventional electric vehicle control apparatus includes one system of the filter capacitor, but in the first embodiment, the DC filter capacitor 13 for the DC filter circuit and the IGBT semiconductor element switching surge absorption Two systems of capacitors 16 are provided. The conventional filter capacitor has a rating of 1800 V, and its capacitance is about 6000 μF. In the first embodiment, the DC filter capacitor 13 is a main filter capacitor having a rating of 1800 V corresponding to the overhead line voltage, and its capacitance is 5000 μF. The IGBT semiconductor element switching surge absorbing capacitor 16 is a capacitor having a rating of 2500 V, and its capacitance is 1000 μF. A method for setting these capacitors will be described.
第1の実施の形態では、フィルタコンデンサ開放接触器15を設けることで、直流フィルタコンデンサ13には、主として架線電圧が加圧されるように構成している。従って、直流フィルタコンデンサ13の定格電圧は架線で発生するサージ電圧などに耐えられる電圧である1800Vに設定する。ここで、定格電圧とは、両端に連続して印加することができる電圧の最大許容値のことである。
In the first embodiment, by providing the filter capacitor
また、フィルタコンデンサ開放接触器15を設けることで、主として永久磁石同期電動機2からの全波整流電圧はIGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16にのみ作用する。従って、IGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16には、永久磁石同期電動機2が最高回転で回転したときに発生する電動機端子間電圧を全波整流したときに発生する電圧に耐えられる定格電圧2500Vを使用する。
Further, by providing the filter capacitor
なお、IGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16のコンデンサ容量は、IGBT半導体素子スイッチングサージを吸収するためのコンデンサ(相コン)容量として経験値的に使用されている1000μFとした。そして、直流フィルタコンデンサ13の容量は、従来のフィルタコンデンサ容量6000μFから1000μFを除いた5000μFと設定した。 The capacitor capacity of the IGBT semiconductor element switching surge absorbing capacitor 16 is set to 1000 μF which is empirically used as a capacitor (phase capacitor) capacity for absorbing the IGBT semiconductor element switching surge. The capacity of the DC filter capacitor 13 was set to 5000 μF obtained by removing 1000 μF from the conventional filter capacitor capacity of 6000 μF.
ここで、従来のフィルタコンデンサ(6000μF)の定格を1800V→2500Vと増加する場合と、第1の実施の形態のように直流フィルタコンデンサ13(5000μF、定格1800V)とIGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16(1000μF、定格2500V)の2つに分割する場合とのサイズの増減について述べる。 Here, when the rating of the conventional filter capacitor (6000 μF) is increased from 1800 V to 2500 V, the DC filter capacitor 13 (5000 μF, rating 1800 V) and the IGBT semiconductor element switching surge absorbing capacitor as in the first embodiment The increase / decrease in the size when dividing into 16 (1000 μF, rated 2500 V) will be described.
一般に容量の小さいコンデンサの定格電圧は高く、容量の大きいコンデンサの定格電圧は低い。そのため、容量が6000μFと大きく、従ってサイズも大きいフィルタコンデンサの定格を1800→2500Vに増加するよりも、容量が1000μFと小さく、従ってサイズも小さいIGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16の定格を2500Vとすることが、サイズの増加を抑制することができるため有利である。 In general, a capacitor having a small capacity has a high rated voltage, and a capacitor having a large capacity has a low rated voltage. Therefore, the rating of the IGBT semiconductor element switching surge absorbing capacitor 16 having a small capacitance of 1000 μF and thus a small size is 2500 V, rather than increasing the rating of the filter capacitor having a large capacitance of 6000 μF and therefore a large size from 1800 to 2500 V. This is advantageous because an increase in size can be suppressed.
さらに、4台の3相負荷接触器を省略することによるサイズ低下が実現可能であるため、全体として電気車制御装置100のサイズを大きく低減することができる。
Further, since the size reduction by omitting the four three-phase load contactors can be realized, the size of the electric
図1において、VVVFインバータが非動作状態にあると判断したときは、さらに放電抵抗投入スイッチ18は閉じられて、IGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16の両端に放電抵抗17が接続される。また制御電源がオフしているときは、放電抵抗投入スイッチ18は、ノーマルクローズの接触器を用いるため閉じている。そのため、無加圧回送時には放電抵抗投入スイッチ18は閉じた状態となる。車両が走行中はIGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16には充電と放電の両方の現象が発生するが、車両が停止した際には放電抵抗17を通してIGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16に蓄積された電荷が放電される。従って、作業者の安全を図ることができる。
In FIG. 1, when it is determined that the VVVF inverter is in a non-operating state, the discharge
なお、車両が走行し、永久磁石同期電動機2が回転している間は永久磁石同期電動機2の端子間に発生する誘起電圧がVVVFインバータのフライホイールダイオードを通して全波整流され、その直流電圧がIGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16及び放電抵抗17に加圧され続ける。この電動機で発生する誘起電圧によって放電抵抗17に電流が流れるため、電動機にとっては電力回生ブレーキモードとなりブレーキ力が発生する。 While the vehicle is running and the permanent magnet synchronous motor 2 is rotating, the induced voltage generated between the terminals of the permanent magnet synchronous motor 2 is full-wave rectified through the flywheel diode of the VVVF inverter, and the DC voltage is the IGBT. The semiconductor element switching surge absorbing capacitor 16 and the discharge resistor 17 are continuously pressurized. Since an electric current flows through the discharge resistor 17 due to the induced voltage generated in the electric motor, the electric motor is in an electric power regenerative braking mode and a braking force is generated.
しかし、放電抵抗17は100kΩ程度の比較的高抵抗を用いている。従って、放電抵抗17に流れる電流は小さく、この放電抵抗17で発生する損失も小さい。例えば、永久磁石同期電動機2で発生する誘起電圧のVVVFインバータのフライホイールダイオードによる全波整流電圧が2500V程度であったとすると、放電抵抗17で発生する損失は、2500V^2/100kΩ=62.5Wである。永久磁石同期電動機2の最大定格が100kW以上であるため、放電抵抗17で発生する損失は、永久磁石同期電動機2の最大定格に対して1/1000以下である。従って、この電流によって永久磁石同期電動機2で発生するブレーキ力は問題にならないほど小さい。 However, the discharge resistor 17 uses a relatively high resistance of about 100 kΩ. Therefore, the current flowing through the discharge resistor 17 is small, and the loss generated in the discharge resistor 17 is also small. For example, if the full-wave rectified voltage generated by the flywheel diode of the VVVF inverter of the induced voltage generated in the permanent magnet synchronous motor 2 is about 2500 V, the loss generated in the discharge resistor 17 is 2500 V ^ 2/100 kΩ = 62.5 W It is. Since the maximum rating of the permanent magnet synchronous motor 2 is 100 kW or more, the loss generated in the discharge resistor 17 is 1/1000 or less than the maximum rating of the permanent magnet synchronous motor 2. Therefore, the braking force generated in the permanent magnet synchronous motor 2 by this current is so small that it does not matter.
ここで、放電抵抗17で発生する損失は、上述の例に限られず、永久磁石同期電動機2の最大定格に対して1/100以下であれば問題ないと判断できるが、抵抗の選定に際しては、損失のみではなく、抵抗の外形、放電時間も考慮することが必要である。 Here, the loss generated in the discharge resistor 17 is not limited to the above example, and it can be determined that there is no problem as long as it is 1/100 or less with respect to the maximum rating of the permanent magnet synchronous motor 2. It is necessary to consider not only the loss but also the external shape of the resistor and the discharge time.
図2は、第1の実施の形態の電気車制御装置の放電抵抗の選定方法を説明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining a method for selecting a discharge resistance of the electric vehicle control apparatus according to the first embodiment.
図2に示す座標系の横軸は放電抵抗17の抵抗値を示し、縦軸は放電抵抗17の外形サイズ、及び放電時間を示している。 The horizontal axis of the coordinate system shown in FIG. 2 indicates the resistance value of the discharge resistor 17, and the vertical axis indicates the outer size of the discharge resistor 17 and the discharge time.
曲線Aは抵抗値と外形サイズとの関係を表している。抵抗値が大きくなるほど外形サイズは小さくなる。外形サイズが小さいほうが望ましいため、例えば閾値THA以下の外形サイズが望ましい。ここで、閾値THAとしては、例えば、従来の過電圧抑制抵抗器(OVRe)のサイズの1/2と設定することができる。 A curve A represents the relationship between the resistance value and the outer size. As the resistance value increases, the outer size decreases. Since a smaller outer size is desirable, for example, an outer size that is equal to or smaller than the threshold value THA is desirable. Here, the threshold value THA can be set to, for example, ½ of the size of the conventional overvoltage suppression resistor (OVRe).
曲線Bは抵抗値と放電時間との関係を表している。抵抗値が小さくなるほど放電時間は短くなる。放電時間が短いほうが望ましいため、例えば閾値THB以下の放電時間が望ましい。ここで、閾値THBとしては、例えば、放電時間=5分と設定することができる。 A curve B represents a relationship between the resistance value and the discharge time. As the resistance value decreases, the discharge time decreases. Since a shorter discharge time is desirable, for example, a discharge time that is equal to or less than the threshold THB is desirable. Here, as the threshold value THB, for example, discharge time = 5 minutes can be set.
図2では、これら2つの条件を満足する抵抗値としてR1〜R2の範囲を示している。上述の放電抵抗17の抵抗値=100KΩは、図2に示す関係から求めたR1〜R2の区間に存在する値である。 In FIG. 2, ranges of R1 to R2 are shown as resistance values that satisfy these two conditions. The resistance value = 100 KΩ of the discharge resistor 17 described above is a value existing in the section of R1 to R2 obtained from the relationship shown in FIG.
[VVVFインバータ一時停止時の動作:軽故障]
次に、第1の実施の形態の電気車制御装置100のVVVFインバータの一時停止時における動作について説明する。なお、一時停止状態にあるVVVFインバータは、インバータユニット1内の少なくとも1台のVVVFインバータである。従って、以下ではVVVFインバータを特定せずに説明する。
[Operation when VVVF inverter is temporarily stopped: minor failure]
Next, the operation | movement at the time of the temporary stop of the VVVF inverter of the electric
電気車が走行中にVVVFインバータが一時停止状態となる場合としては、例えば、主回路の過電圧発生、永久磁石同期電動機2の空転などの原因によるインバータ制御動作異常などが該当する。これらの異常が発生した場合であっても、再起動することにより復旧することができるため、一時的な異常(軽故障)として把握する。なお、これらの異常が発生したことは、統括制御部110で検知することができる。
Examples of the case where the VVVF inverter is temporarily stopped while the electric vehicle is traveling include an abnormality in inverter control operation due to the occurrence of overvoltage in the main circuit, idling of the permanent magnet synchronous motor 2, and the like. Even if these abnormalities occur, they can be recovered by restarting them, so that they are recognized as temporary abnormalities (minor failures). Note that the occurrence of these abnormalities can be detected by the
軽故障が発生して一時的にVVVFインバータが動作を停止するときの動きについて説明する。 The operation when the VVVF inverter temporarily stops operating due to a minor failure will be described.
例えば、直流フィルタコンデンサ13の電圧値が過電圧検知レベル以上となった場合、統括制御部110は、フィルタコンデンサ電圧検知器(DCPT)20を介して当該異常の発生を検知する。統括制御部110は、VVVFインバータのIGBT動作のためのゲート信号をオフしてVVVFインバータを停止する。そして統括制御部110は、フィルタコンデンサ開放接触器15を開放して、直流フィルタコンデンサ13を電気的にVVVFインバータから切り離す。この結果、永久磁石同期電動機2からの誘起電圧の全波整流値が直流フィルタコンデンサ13に加圧されることがない。
For example, when the voltage value of the DC filter capacitor 13 becomes equal to or higher than the overvoltage detection level, the
なお、このとき放電抵抗投入スイッチ18は開放状態を維持する。放電抵抗投入スイッチ18を接続状態として放電抵抗17を回路と接続させるのは、継続的に故障したVVVFインバータを車両のシステムから電気的に開放する場合、及び車両の制御電源をオフしてVVVFインバータを継続的に動作させない場合に限られる。放電抵抗17を回路と接続する目的は、VVVFインバータが動作しない状態で車両が他の動力車の駆動によって走行し、永久磁石同期電動機2の誘起電圧がIGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16に加圧されてしまったのち、車両が停止したときにその電荷を放電させて作業者の安全を確保するためである。
At this time, the discharge
続いて、統括制御部110は、過電圧抑制回路14の過電圧抑制用スイッチング素子11をオン(導通)する。これによって、過電圧抑制抵抗器10が直流フィルタコンデンサ13に接続される。さらに統括制御部110は、開放接触器(LB1)8と充電抵抗短絡用接触器(LB2)6とを開放する。この結果、直流フィルタコンデンサ13は架線から電気的に切り離され、直流フィルタコンデンサ13に蓄積した電荷は過電圧抑制抵抗器10を介して放電される。なお、この放電動作は、過電圧が検知されたときに行い、常に軽故障時に行われる動作ではない。
Subsequently, the
なお、車両が走行中の場合、電動機の誘起電圧はVVVFインバータのフライホイールダイオードを通して全波整流され、この電圧がIGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16に加圧されるが、このIGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16は、永久磁石同期電動機2が最高回転数で回転したときに発生する電動機の誘起電圧がVVVFインバータのフライホイールダイオードによって全波整流され加圧される電圧以上の定格電圧をもっているため問題ない。 When the vehicle is running, the induced voltage of the electric motor is full-wave rectified through the flywheel diode of the VVVF inverter, and this voltage is pressurized by the IGBT semiconductor element switching surge absorbing capacitor 16. The surge absorbing capacitor 16 has a rated voltage that is equal to or higher than the voltage at which the induced voltage of the motor generated when the permanent magnet synchronous motor 2 rotates at the maximum rotation speed is full-wave rectified and pressurized by the flywheel diode of the VVVF inverter. So no problem.
続いて、VVVFインバータが動作を再開するときの動作について説明する。 Next, the operation when the VVVF inverter resumes operation will be described.
VVVFインバータの動作開始が指示されると、開放接触器(LB1)8が接続され、集電装置4から直流電力が高速遮断器5、開放接触器(LB1)8、充電抵抗器7を介して供給される。これによって直流フィルタコンデンサ13の充電が行われる。 When the operation start of the VVVF inverter is instructed, the open contactor (LB1) 8 is connected, and the DC power from the current collector 4 passes through the high-speed circuit breaker 5, the open contactor (LB1) 8, and the charging resistor 7. Supplied. As a result, the DC filter capacitor 13 is charged.
直流フィルタコンデンサ13の充電が完了したことがフィルタコンデンサ電圧検知器(DCPT)20によって検知されたときは、充電抵抗短絡用接触器6が投入される。集電装置4からの直流電力は、高速遮断器5、充電抵抗短絡用接触器6、開放接触器8、フィルタリアクトル9を通って供給される。このときフィルタコンデンサ開放接触器15は開放されているため、架線からの電力はVVVFインバータには供給されていない。
When it is detected by the filter capacitor voltage detector (DCPT) 20 that the charging of the DC filter capacitor 13 is completed, the charging resistor short-
一方、統括制御部110は、IGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16の電圧を直流電圧検知器(DCPT)21によって検知する。そして、統括制御部110は、検出した電圧に合わせてVVVFインバータの動作を制御する。即ち、統括制御部110は、永久磁石同期電動機2の誘起電圧を下げる方向に弱め磁束電流を流して誘起電圧を下げる。誘起電圧が下がると、その全波整流電圧も下がるためIGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16の電圧を下げることができる。
On the other hand, the
統括制御部110は、IGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16の電圧を直流フィルタコンデンサ13の電圧に合わせるようにVVVFインバータの動作を制御する。そして、両コンデンサの電圧が一致した際、統括制御部110は、フィルタコンデンサ開放接触器15を動作させて回路を接続する。その後は、通常の電動機制御状態へ移行する。
The
以上説明した第1の実施の形態によれば、VVVFインバータの交流側に永久磁石同期電動機の1台について1台ずつ設けられた3相負荷接触器は不要となるため電気車制御装置100の小型化、低コスト化を行うことが出来る。但し、3相負荷接触器に代えて主回路の直流側にフィルタコンデンサ開放接触器15、IGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16、その放電抵抗17、及び放電抵抗投入スイッチ18を増設することとなるが、それらは4台の3相負荷接触器に比較して小さいスペースで済むためトータルとしては電気車制御装置100を小型化することが可能となる。
According to the first embodiment described above, since the three-phase load contactor provided for each of the permanent magnet synchronous motors on the AC side of the VVVF inverter is not required, the electric
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態では、主回路の構成が第1の実施の形態と異なっている。第1の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, the configuration of the main circuit is different from that of the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図3は、第2の実施形態の電気車制御装置の構成を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the electric vehicle control device according to the second embodiment.
第2の実施の形態の電気車制御装置100の回路構成は、第1の実施の形態に比較して直流フィルタコンデンサ13をインバータユニット1の直近に設け、IGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ16と兼用した点が異なっている。また、第2の実施の形態では、フィルタコンデンサ開放接触器15、直流電圧検知器(DCPT)21は設けていない。
As compared with the first embodiment, the circuit configuration of the electric
なお、サージ吸収用のコンデンサと共用された直流フィルタコンデンサ13の容量は、従来の直流フィルタコンデンサと同様の6000μFである。この直流フィルタコンデンサ13はIGBT半導体素子スイッチングサージ電圧を吸収するためにVVVFインバータの直近に設置される。また、この直流フィルタコンデンサ13の定格は2500Vである。これは、直流フィルタコンデンサ13の直流電圧定格が、永久磁石同期電動機2の誘起電圧がVVVFインバータのフライホイールダイオードを通して全波整流された電圧値以上を必要としているためである。 The capacity of the DC filter capacitor 13 shared with the surge absorbing capacitor is 6000 μF, which is the same as that of the conventional DC filter capacitor. The DC filter capacitor 13 is installed in the immediate vicinity of the VVVF inverter to absorb the IGBT semiconductor element switching surge voltage. The DC filter capacitor 13 has a rating of 2500V. This is because the DC voltage rating of the DC filter capacitor 13 requires that the induced voltage of the permanent magnet synchronous motor 2 be equal to or higher than the voltage value that is full-wave rectified through the flywheel diode of the VVVF inverter.
[VVVFインバータ非動作時の停止動作:軽故障、重故障、無加圧回送時など]
次に、第2の実施の形態の電気車制御装置100のVVVFインバータの非動作時における停止動作について説明する。なお、非動作状態にあるVVVFインバータは、インバータユニット1内の少なくとも1台のVVVFインバータである。従って、以下ではVVVFインバータを特定せずに説明する。
[Stop operation when VVVF inverter is not operating: Minor failure, major failure, no-pressurization, etc.]
Next, the stop operation when the VVVF inverter of the electric
電気車が走行していてVVVFインバータが非動作状態にある場合としては、例えば、主回路の過電圧発生、永久磁石同期電動機2の空転などの原因によるインバータ制御動作異常(軽故障)のとき、VVVFインバータが故障して動作できないとき(例えば、重故障時)、あるいはVVVFインバータに供給する制御電源がオフされているため動作できない場合(例えば、牽引による無加圧回送時)などが該当する。このVVVFインバータが非動作状態にあることは、例えば、統括制御部110が判断することができる。
When the electric vehicle is running and the VVVF inverter is in a non-operating state, for example, when the inverter control operation abnormality (light failure) is caused by the occurrence of overvoltage of the main circuit, idling of the permanent magnet synchronous motor 2, etc., VVVF This corresponds to the case where the inverter cannot be operated due to a failure (for example, during a serious failure), or the case where the inverter cannot be operated because the control power supplied to the VVVF inverter is turned off (for example, during non-pressurized forwarding by traction). For example, the
図4は、第2の実施の形態の電気車制御装置のVVVFインバータ非動作時における動作を説明するためのタイムチャートである。 FIG. 4 is a time chart for explaining the operation of the electric vehicle control apparatus according to the second embodiment when the VVVF inverter is not operating.
例えば、時刻T1において正常な電圧値VNRにあった直流フィルタコンデンサ13の電圧値が、時刻T2においてある一定値以上の値、例えば架線に加圧してはならない電圧値VULになった場合、統括制御部110は、フィルタコンデンサ電圧検知器(DCPT)20を介して当該異常の発生を検知する。統括制御部110は、VVVFインバータのIGBT動作のためのゲート信号をオフしてVVVFインバータを停止する。そして統括制御部110は、過電圧抑制回路14の過電圧抑制用スイッチング素子11をオン(導通)し、さらに統括制御部110は、開放接触器(LB1)8と充電抵抗短絡用接触器(LB2)6とを開放する。
For example, when the voltage value of the DC filter capacitor 13 that was at the normal voltage value VNR at time T1 becomes a value equal to or greater than a certain value at time T2, for example, the voltage value VUL that should not be applied to the overhead wire, the overall control is performed. The
統括制御部110が過電圧抑制用スイッチング素子11をオン(導通)させるのは、開放接触器(LB1)8と充電抵抗短絡用接触器(LB2)6よりも応答が速いため架線への影響を極力排除するためである。この動作によって、過電圧抑制抵抗器10を介して直流フィルタコンデンサ13に蓄積された電圧が放電される。そして、統括制御部110は、時刻T3において開放接触器(LB1)8と充電抵抗短絡用接触器(LB2)6とが開放された後に過電圧抑制用スイッチング素子11をオフ(開放)する。
The
車両が走行中の場合、永久磁石同期電動機2の誘起電圧はVVVFインバータのフライホイールダイオードを通して、全波整流された電圧が直流フィルタコンデンサ13に加圧され、直流フィルタコンデンサ13に並列に接続されている過電圧抑制回路にも加圧されて、過電圧抑制抵抗器10で永久磁石同期電動機2からの誘起電圧による電力が消費されることになる。従って、このまま過電圧抑制抵抗器10で永久磁石同期電動機2からの電力を消費続けると、過電圧抑制抵抗器10は焼損してしまう。
When the vehicle is running, the induced voltage of the permanent magnet synchronous motor 2 is applied to the DC filter capacitor 13 through the full-wave rectified voltage through the flywheel diode of the VVVF inverter and connected in parallel to the DC filter capacitor 13. The overvoltage suppression circuit is pressurized, and the
そのため、開放接触器(LB1)8が開放されて、直流フィルタコンデンサ13が架線から電気的に切り離された後は、過電圧抑制回路14中の過電圧抑制用スイッチング素子11はオフ(開放)し、過電圧抑制抵抗器10にて永久磁石同期電動機2からの誘起電圧によるエネルギが消費され続けることを防止する。このように、過電圧抑制回路14は開放接触器8が開放されるまでの間、直流フィルタコンデンサ13の電圧を下げて、架線に過電圧が印加されることを防止する役割を担うことになる。
Therefore, after the open contactor (LB1) 8 is opened and the DC filter capacitor 13 is electrically disconnected from the overhead wire, the overvoltage
そのため、時刻T3において、過電圧抑制用スイッチング素子11がオフすると、過電圧抑制機能がなくなるため、直流フィルタコンデンサ13の電圧は電動機からの誘起電圧の全波整流電圧まで再び上昇する。しかし、直流フィルタコンデンサ13の定格はこの電圧に対応できる値に設定されているため、素子を破損することはない。
Therefore, when the overvoltage
[VVVFインバータ非動作時の再起動動作:軽故障]
軽故障から復旧するため、VVVFインバータの動作開始が指示されると、時刻T3〜T4の期間において、再起動のための電圧制御動作が行われる。図4の曲線Xが制御される電圧の推移を示している。
[Restarting operation when VVVF inverter is not operating: minor failure]
In order to recover from a minor failure, when the operation start of the VVVF inverter is instructed, a voltage control operation for restart is performed in the period of time T3 to T4. Curve X in FIG. 4 shows the transition of the controlled voltage.
統括制御部110は、直流フィルタコンデンサ13の電圧をフィルタコンデンサ電圧検知器(DCPT)20によって検知する。そして、統括制御部110は、検出した電圧に合わせてVVVFインバータの動作を制御する。即ち、統括制御部110は、永久磁石同期電動機2の誘起電圧を下げる方向に弱め磁束電流を流して誘起電圧を下げる。誘起電圧が下がると、その全波整流電圧も下がるため直流フィルタコンデンサ13の電圧を下げることができる。
The
統括制御部110は、直流フィルタコンデンサ13の電圧を架線電圧検知器(DCPT)19の電圧に合わせるようにVVVFインバータの動作を制御する。そして、時刻T5において、両コンデンサの電圧が一致した際、統括制御部110は、開放接触器8と充電抵抗短絡用接触器6を投入し、架線と直流フィルタコンデンサ13を電気的に接続する。その後は、通常の電動機制御状態へ移行する。
The
[VVVFインバータ非動作時の放電動作:重故障、無加圧回送時など]
VVVFインバータが継続的に停止している場合(重故障、無加圧回送時など)は、再起動動作は行われない。作業者の安全を図るため、直流フィルタコンデンサ13に蓄積した電荷を放電する動作が行われる。図4の曲線Yが制御される電圧の推移を示している。
[Discharge operation when VVVF inverter is not operating: Serious failure, no-pressurization, etc.]
When the VVVF inverter is continuously stopped (during serious failure, no-pressurization forwarding, etc.), the restart operation is not performed. In order to ensure the safety of the operator, an operation of discharging the charge accumulated in the DC filter capacitor 13 is performed. Curve Y in FIG. 4 shows the transition of the controlled voltage.
開放接触器8と充電抵抗短絡用接触器6とが開放された後、時刻T4において、統括制御部110は、放電抵抗投入スイッチ18を閉じて、直流フィルタコンデンサ13に放電抵抗17を接続する。また制御電源がオフしているときは、放電抵抗投入スイッチ18は、ノーマルクローズの接触器を用いるため閉じている。そのため、無加圧回送時には放電抵抗投入スイッチ18は閉じた状態となる。車両が走行中は直流フィルタコンデンサ13には充電と放電の両方の現象が発生するが、車両が停止した際には放電抵抗17を通して直流フィルタコンデンサ13に蓄積された電荷が放電される。従って、作業者の安全を図ることができる。
After the
なお、車両が走行し、永久磁石同期電動機2が回転している間は永久磁石同期電動機2の端子間に発生する誘起電圧がVVVFインバータのフライホイールダイオードを通して全波整流され、その直流電圧が、直流フィルタコンデンサ13及び放電抵抗17に加圧され続ける。この電動機で発生する誘起電圧によって放電抵抗17に電流が流れるため、電動機としては電力回生ブレーキモードとなりブレーキ力が発生する。 While the vehicle is running and the permanent magnet synchronous motor 2 is rotating, the induced voltage generated between the terminals of the permanent magnet synchronous motor 2 is full-wave rectified through the flywheel diode of the VVVF inverter, and the DC voltage is The DC filter capacitor 13 and the discharge resistor 17 are continuously pressurized. Since an electric current flows through the discharge resistor 17 due to the induced voltage generated by the electric motor, the electric motor enters a power regenerative braking mode and generates a braking force.
しかし、放電抵抗17は100kΩ程度の比較的高抵抗を用いる。従って、放電抵抗17に流れる電流は小さく、この放電抵抗17で発生する損失も小さい。例えば、永久磁石同期電動機2で発生する誘起電圧のVVVFインバータのフライホイールダイオードによる全波整流電圧が2500V程度であったとすると、放電抵抗17で発生する損失は、2500V^2/100kΩ=62.5Wである。永久磁石同期電動機2の最大定格が100kW以上であるため、放電抵抗17で発生する損失は、永久磁石同期電動機2の最大定格に対して1/1000以下である。従って、この電流によって永久磁石同期電動機2で発生するブレーキ力は問題にならないほど小さい。 However, the discharge resistor 17 uses a relatively high resistance of about 100 kΩ. Therefore, the current flowing through the discharge resistor 17 is small, and the loss generated in the discharge resistor 17 is also small. For example, if the full-wave rectified voltage generated by the flywheel diode of the VVVF inverter of the induced voltage generated in the permanent magnet synchronous motor 2 is about 2500 V, the loss generated in the discharge resistor 17 is 2500 V ^ 2/100 kΩ = 62.5 W It is. Since the maximum rating of the permanent magnet synchronous motor 2 is 100 kW or more, the loss generated in the discharge resistor 17 is 1/1000 or less than the maximum rating of the permanent magnet synchronous motor 2. Therefore, the braking force generated in the permanent magnet synchronous motor 2 by this current is so small that it does not matter.
以上説明した第2の実施の形態によれば、VVVFインバータの交流側に永久磁石同期電動機の1台について1台ずつ設けられた3相負荷接触器は不要となるため電気車制御装置100の小型化、低コスト化を行うことが出来る。但し、3相負荷接触器に代えて主回路の直流側に電圧定格をアップした直流フィルタコンデンサ13、その放電抵抗17、及び放電抵抗投入スイッチ18を設けることとなるが、それらは4台の3相負荷接触器に比較して小さいスペースで済むためトータルとしては電気車制御装置を小型化することが可能となる。
According to the second embodiment described above, since the three-phase load contactor provided for each of the permanent magnet synchronous motors on the AC side of the VVVF inverter is not required, the electric
[まとめ]
以上説明した各実施の形態の電気車制御装置の主たる内容と効果について列挙する。
[Summary]
The main contents and effects of the electric vehicle control device according to each embodiment described above will be listed.
(1)本願の電気車制御装置は、VVVFインバータ直流側のIGBT半導体素子直近に素子をスイッチングさせるときに発生するサージ電圧を吸収するためのごく小さなコンデンサを設け、VVVFインバータの架線電圧側に接触器を設け、架線電圧と新たに設けた接触器の間に直流フィルタコンデンサを設ける。 (1) The electric vehicle control device of the present application is provided with a very small capacitor for absorbing a surge voltage generated when switching the element in the immediate vicinity of the IGBT semiconductor element on the DC side of the VVVF inverter, and is in contact with the overhead voltage side of the VVVF inverter. A DC filter capacitor is provided between the overhead line voltage and the newly provided contactor.
(2)さらに、IGBT半導体素子直近に設けたIGBT半導体素子のスイッチングサージ吸収用のコンデンサは、永久磁石同期電動機2が最高回転数で回転したときに発生する永久磁石同期電動機2の誘起電圧が全波整流されて発生する電圧に耐えられる定格のものを使用する。さらに、このサージ電圧吸収用のコンデンサにたまった電荷を放電するための放電抵抗と放電抵抗を接続するスイッチを設ける。 (2) Further, the capacitor for switching surge absorption of the IGBT semiconductor element provided in the immediate vicinity of the IGBT semiconductor element has all the induced voltage of the permanent magnet synchronous motor 2 generated when the permanent magnet synchronous motor 2 rotates at the maximum rotational speed. Use a rating that can withstand the voltage generated by wave rectification. Further, a switch for connecting the discharge resistor and the discharge resistor for discharging the electric charge accumulated in the surge voltage absorbing capacitor is provided.
(3)VVVFインバータが故障した際には、VVVFインバータの直流側に新たに設けられた接触器を開放する。車両が走行して永久磁石同期電動機2の誘起電圧がVVVFインバータのフライホイールダイオードを通して全波整流されても、接触器の架線電圧側には電圧は加圧されずに、直流フィルタコンデンサへ定格電圧以上の電圧が印加されることを防止することが出来る。 (3) When the VVVF inverter fails, the contactor newly provided on the DC side of the VVVF inverter is opened. Even if the vehicle travels and the induced voltage of the permanent magnet synchronous motor 2 is full-wave rectified through the flywheel diode of the VVVF inverter, the voltage is not applied to the overhead line voltage side of the contactor, and the rated voltage is applied to the DC filter capacitor. It is possible to prevent the above voltage from being applied.
(4)なお、従来はVVVFインバータの電動機側に3相接触器を設けておりこの3相負荷接触器は永久磁石同期電動機の1台について一台ずつ設ける必要があったため4in1のVVVFインバータについては4台の3相負荷接触器を設ける必要があったが、本願では4in1のVVVFインバータの直流側に一台の接触器を設けることから、接触器の数を1/4とすることが出来、電気車制御装置を小型化することが出来る。 (4) Conventionally, a three-phase contactor is provided on the motor side of the VVVF inverter, and this three-phase load contactor has to be provided one by one for each permanent magnet synchronous motor. Therefore, for a 4-in-1 VVVF inverter, Although it was necessary to provide four three-phase load contactors, in the present application, since one contactor is provided on the DC side of the 4-in-1 VVVF inverter, the number of contactors can be reduced to 1/4. The electric vehicle control device can be reduced in size.
(5)本願では、VVVFインバータのIGBT半導体素子直近にIGBT半導体素子のスイッチングサージを吸収するためのコンデンサを設ける必要あり、さらにこのコンデンサを放電するための放電抵抗と放電抵抗接続用のスイッチを設ける必要があるが、これらは、サージ電圧吸収用のコンデンサは1000μF程度と直流フィルタコンデンサ容量の十分の一の大きさのものであるため非常に小型のものでよく、これらを追加することを考慮しても、従来の3相負荷接触器を4台設ける構成よりも小型化することが可能である。 (5) In the present application, it is necessary to provide a capacitor for absorbing the switching surge of the IGBT semiconductor element in the immediate vicinity of the IGBT semiconductor element of the VVVF inverter, and further provide a discharge resistor for discharging the capacitor and a switch for connecting the discharge resistor. Although it is necessary, the capacitor for absorbing the surge voltage is about 1000 μF, which is one tenth of the capacity of the DC filter capacitor. However, it is possible to reduce the size compared to the configuration in which four conventional three-phase load contactors are provided.
尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
1…インバータユニット、2…永久磁石同期電動機、4…集電装置、5…高速遮断器、 6…充電抵抗短絡用接触器、7…充電抵抗器、8…開放接触器、9…フィルタリアクトル、10…過電圧抑制抵抗器、11…過電圧抑制用スイッチング素子、13…直流フィルタコンデンサ、14…過電圧抑制回路、15…フィルタコンデンサ開放接触器、16…IGBT半導体素子スイッチングサージ吸収用コンデンサ、17…放電抵抗、18…放電抵抗投入スイッチ、19…架線電圧検知器、20…フィルタコンデンサ電圧検知器、21…直流電圧検知器、21…VVVFインバータ、100…電気車制御装置、110…統括制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記VVVFインバータの直流側に設けられるコンデンサとを有し、
前記コンデンサは、前記永久磁石同期電動機が最高回転数で回転したときに発生する電動機の誘起電圧がVVVFインバータのフライホイールダイオードによって全波整流されて加圧される電圧以上の定格電圧を備える、電気車制御装置。 A VVVF inverter that generates AC power for driving the permanent magnet synchronous motor from the supplied DC power;
A capacitor provided on the DC side of the VVVF inverter,
The capacitor has a rated voltage that is equal to or higher than a voltage in which an induced voltage of the motor generated when the permanent magnet synchronous motor rotates at the maximum rotational speed is full-wave rectified and pressurized by a flywheel diode of a VVVF inverter. Car control device.
前記コンデンサと前記他のコンデンサとの間に設けられて両コンデンサの電気的な接続を断続する接触器と、
前記電気車制御装置の動作を制御する統括制御部とを更に有し、
前記統括制御部は、前記VVVFインバータが停止時において、前記永久磁石同期電動機で発生する誘起電圧のVVVFインバータのフライホイールダイオードによる全波整流電圧が前記他のコンデンサに印加されないように前記接触器を開放する、請求項1に記載の電気車制御装置。 Another capacitor provided in parallel on the opposite side of the capacitor from the VVVF inverter;
A contactor that is provided between the capacitor and the other capacitor and interrupts electrical connection between the capacitors;
An overall control unit for controlling the operation of the electric vehicle control device;
The overall control unit controls the contactor so that the full-wave rectified voltage generated by the flywheel diode of the VVVF inverter generated by the permanent magnet synchronous motor is not applied to the other capacitor when the VVVF inverter is stopped. The electric vehicle control device according to claim 1, wherein the electric vehicle control device is opened.
前記統括制御部は、前記VVVFインバータが重故障または無加圧回送によって継続して停止しているときは前記スイッチを操作して放電抵抗を前記VVVFインバータの直流側の回路に接続する、請求項2に記載の電気車制御装置。 A discharge resistor provided in parallel with the capacitor, and a switch for connecting or disconnecting the discharge resistor to a circuit on the DC side of the VVVF inverter;
The integrated control unit operates the switch to connect a discharge resistance to a DC side circuit of the VVVF inverter when the VVVF inverter is continuously stopped due to a serious failure or no-pressurization forwarding. 2. The electric vehicle control device according to 2.
前記電気車制御装置の動作を制御する統括制御部とを更に有し、
前記統括制御部は、前記VVVFインバータが重故障または無加圧回送によって継続して停止しているときは前記スイッチを操作して放電抵抗を前記VVVFインバータの直流側の回路に接続する、請求項4に記載の電気車制御装置。 A discharge resistor provided in parallel with the capacitor and a switch for connecting or disconnecting the discharge resistor to a circuit on the DC side of the VVVF inverter;
An overall control unit for controlling the operation of the electric vehicle control device;
The integrated control unit operates the switch to connect a discharge resistance to a DC side circuit of the VVVF inverter when the VVVF inverter is continuously stopped due to a serious failure or no-pressurization forwarding. 4. The electric vehicle control device according to 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013181703A JP6109686B2 (en) | 2013-09-02 | 2013-09-02 | Electric vehicle control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013181703A JP6109686B2 (en) | 2013-09-02 | 2013-09-02 | Electric vehicle control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015050854A true JP2015050854A (en) | 2015-03-16 |
JP6109686B2 JP6109686B2 (en) | 2017-04-05 |
Family
ID=52700445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013181703A Active JP6109686B2 (en) | 2013-09-02 | 2013-09-02 | Electric vehicle control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6109686B2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016226132A (en) * | 2015-05-29 | 2016-12-28 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Electric power conversion system |
CN106541839A (en) * | 2016-10-25 | 2017-03-29 | 中车永济电机有限公司 | A kind of high-power density permanent magnetic synchronization metro traction system |
WO2019049836A1 (en) * | 2017-09-08 | 2019-03-14 | Ntn株式会社 | Vehicle motive power assistance system |
JP2019050716A (en) * | 2017-09-08 | 2019-03-28 | Ntn株式会社 | Vehicle power assistance system |
DE112020007050T5 (en) | 2020-04-09 | 2023-04-13 | Mitsubishi Electric Corporation | POWER CONVERTER DEVICE |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115004020B (en) | 2020-01-29 | 2024-08-27 | 株式会社日立高新技术 | Electrolyte analysis device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09215108A (en) * | 1996-02-02 | 1997-08-15 | Hitachi Ltd | Controller for vehicle |
JPH09247807A (en) * | 1996-03-06 | 1997-09-19 | Toshiba Transport Eng Kk | Power supply device for vehicle |
JP2011229372A (en) * | 2010-03-31 | 2011-11-10 | Toshiba Corp | Electric vehicle control device |
JP2011234507A (en) * | 2010-04-27 | 2011-11-17 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Power converter |
-
2013
- 2013-09-02 JP JP2013181703A patent/JP6109686B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09215108A (en) * | 1996-02-02 | 1997-08-15 | Hitachi Ltd | Controller for vehicle |
JPH09247807A (en) * | 1996-03-06 | 1997-09-19 | Toshiba Transport Eng Kk | Power supply device for vehicle |
JP2011229372A (en) * | 2010-03-31 | 2011-11-10 | Toshiba Corp | Electric vehicle control device |
JP2011234507A (en) * | 2010-04-27 | 2011-11-17 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Power converter |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016226132A (en) * | 2015-05-29 | 2016-12-28 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Electric power conversion system |
CN106541839A (en) * | 2016-10-25 | 2017-03-29 | 中车永济电机有限公司 | A kind of high-power density permanent magnetic synchronization metro traction system |
WO2019049836A1 (en) * | 2017-09-08 | 2019-03-14 | Ntn株式会社 | Vehicle motive power assistance system |
JP2019050716A (en) * | 2017-09-08 | 2019-03-28 | Ntn株式会社 | Vehicle power assistance system |
JP7109271B2 (en) | 2017-09-08 | 2022-07-29 | Ntn株式会社 | vehicle power assist system |
DE112020007050T5 (en) | 2020-04-09 | 2023-04-13 | Mitsubishi Electric Corporation | POWER CONVERTER DEVICE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6109686B2 (en) | 2017-04-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4120708B2 (en) | Power converter | |
JP6109686B2 (en) | Electric vehicle control device | |
CN109159669B (en) | Protection system and method for electric drive system | |
JP6418252B2 (en) | Rotating electrical machine control device | |
US8612073B2 (en) | Electric vehicle inverter apparatus and protection method therefor | |
US20080007190A1 (en) | Motor control apparatus and on-vehicle motor drive system | |
US7388353B2 (en) | Discharging system for smoothing capacitor | |
JP6053052B2 (en) | Method for controlling a rotary electric machine, also a control system, and a rotary electric machine | |
JP5766640B2 (en) | Electric vehicle control device | |
WO2005090216A1 (en) | Elevator controller | |
JP3724344B2 (en) | Electric motor control device | |
JP2015107045A (en) | Charge and discharge circuit and motor control device including the same | |
US9637007B2 (en) | Supplying electric traction motors of a rail vehicle with electrical energy using a plurality of internal combustion engines | |
JP6640635B2 (en) | Overvoltage protection device for variable speed pumped storage power generation system | |
JP5939165B2 (en) | Rotating electrical machine control device | |
US10122317B2 (en) | Electric compressor for vehicle | |
JP5529393B2 (en) | Discharge device for power storage device applied to generator motor drive device | |
JP5681441B2 (en) | Vehicle drive control device | |
JP6708165B2 (en) | Controller for rotating electrical machine | |
CN107528311A (en) | A kind of circuit for improving reliability in HVDC brushless motor controller power process | |
JP2010246281A (en) | Control device of rotating electric machine | |
JP2010220444A (en) | Permanent magnet motor drive apparatus | |
JP2012029481A (en) | Power supply device for electric vehicle | |
JP2007267544A (en) | Electric vehicle controller | |
KR101620366B1 (en) | Blocking over power device for electric car and method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160304 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161109 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161115 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170116 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170207 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170308 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6109686 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |