JPWO2014112127A1 - Drive control device for railway vehicles - Google Patents
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Abstract
実施形態の鉄道車両用駆動制御装置は、三相交流で駆動される永久磁石同期電動機の駆動制御を行う鉄道車両用駆動制御装置である。電力変換部は、き電線を介して外部の電源から供給された電力を前記三相交流に変換して、U相交流電流ライン、V相交流電流ライン及びW相交流電流ラインを介して前記永久磁石同期電動機に供給する。そして短絡接触部は、電力変換部と前記永久磁石同期電動機との間に設けられ、U相交流電流ライン、V相交流電流ライン及びW相交流電流ラインを互いに短絡する短絡状態とする。The railroad vehicle drive control device of the embodiment is a railcar drive control device that performs drive control of a permanent magnet synchronous motor driven by three-phase AC. The power conversion unit converts power supplied from an external power source via a feeder into the three-phase alternating current, and transmits the permanent through the U-phase alternating current line, the V-phase alternating current line, and the W-phase alternating current line. Supply to magnet synchronous motor. And a short circuit contact part is provided between a power converter and the permanent-magnet synchronous motor, and makes it a short circuit state which short-circuits a U-phase alternating current line, a V-phase alternating current line, and a W-phase alternating current line mutually.
Description
本発明の実施形態は、鉄道車両用駆動制御装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a railway vehicle drive control device.
近年、回転子に永久磁石を埋め込んだ永久磁石同期電動機(Permanent Magnet Synchronous Motor:以下、PMSMという。)と、これを駆動制御する電力変換装置とを接続して構成される鉄道車両用駆動制御装置が普及してきている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art In recent years, a drive control device for a railway vehicle configured by connecting a permanent magnet synchronous motor (hereinafter referred to as PMSM) in which a permanent magnet is embedded in a rotor and a power conversion device that drives and controls the motor. Has become widespread (see, for example, Patent Document 1).
PMSMは回転子に磁石が埋め込まれているため、回転子により自発的に回転磁界を発生させることができる。そのため、これまで広く普及してきた誘導電動機(Induction Motor:以下、IMという。)とは異なり、界磁巻線が不要であり回転子に電流を流す必要がない。したがって、PMSMは回転子での銅損がなく、IMよりも高効率を得ることが可能になる。 Since PMSM has a magnet embedded in the rotor, the rotor can spontaneously generate a rotating magnetic field. For this reason, unlike an induction motor (hereinafter referred to as IM) that has been widely used so far, a field winding is not required and it is not necessary to pass a current through the rotor. Therefore, PMSM has no copper loss in the rotor, and can obtain higher efficiency than IM.
一方、PMSMは力行・回生制御を行っていない惰性回転時でも、回転磁界によって固定子端子に電圧(無負荷誘起電圧)を発生させる特徴がある。特に高速回転時には、PMSMで発生した無負荷誘起電圧の瞬時値が電力変換装置の直流電圧を超え、自発的に回生動作を開始してしまう。これより、過電圧保護による制御装置の停止や、過電圧による主回路機器の損傷、破壊などが発生し、正常な鉄道運行の妨げになる可能性がある。 On the other hand, PMSM has a feature that a voltage (no-load induced voltage) is generated at a stator terminal by a rotating magnetic field even during inertial rotation without powering / regeneration control. In particular, during high-speed rotation, the instantaneous value of the no-load induced voltage generated in PMSM exceeds the DC voltage of the power converter, and the regenerative operation starts spontaneously. As a result, the control device may be stopped due to overvoltage protection, or the main circuit equipment may be damaged or destroyed due to overvoltage, which may hinder normal railway operation.
上記がPMSM駆動システムのデメリットであり、従来はこの事象に対応するために、電力変換装置とPMSM間の接続配線に回路を切り離す目的で、接触器を設けていた。
この接触器としては、交流電流遮断を目的として真空遮断器を適用することが主流となっている。The above is a demerit of the PMSM drive system. Conventionally, in order to cope with this phenomenon, a contactor is provided for the purpose of separating the circuit from the connection wiring between the power converter and the PMSM.
As this contactor, a vacuum circuit breaker is mainly used for the purpose of interrupting an alternating current.
ところで、IMを用いた既存の鉄道車両用駆動システムでは、一つの電力変換装置に対して複数モータを並列接続することが可能であった。これに対し、PMSMを用いた鉄道車両用駆動システムでは、原理的に電力変換装置とPMSMとを1対1で設置する必要がある。
従って、PMSMを用いた鉄道車両用駆動システムは、IMを用いた鉄道車両用駆動システムに対して接触器が追加されるだけでなく、電力変換装置もPMSM毎に設ける必要がある。すなわち、同期電動機駆動システムは誘導電動機駆動システムよりも効率が向上する反面、機器数が多く、装置の大型化、システムの高価格化が避けられなかった。By the way, in the existing railway vehicle drive system using IM, it is possible to connect a plurality of motors in parallel to one power conversion device. On the other hand, in a railway vehicle drive system using PMSM, in principle, it is necessary to install a power converter and a PMSM on a one-to-one basis.
Therefore, in the railway vehicle drive system using PMSM, not only a contactor is added to the railway vehicle drive system using IM, but also a power converter must be provided for each PMSM. That is, the synchronous motor drive system is more efficient than the induction motor drive system, but has a large number of devices, which inevitably increases the size of the device and the cost of the system.
ここで、PMSMを用いた鉄道車両用駆動システムのより一層の普及を図るためには、IMを用いた鉄道車両用駆動システムと同等まで装置外形を小型化し、低価格化を図ることが不可欠である。 Here, in order to further spread the railway vehicle drive system using PMSM, it is indispensable to reduce the size of the apparatus to the same level as the railway vehicle drive system using IM and to reduce the price. is there.
一方、過電圧保護による制御装置の停止や過電圧による主回路機器の破壊などが想定されるため、PMSMを用いた鉄道車両用駆動システムにおいては、接触器を設ける必要があった。 On the other hand, since it is assumed that the control device is stopped due to overvoltage protection or the main circuit equipment is destroyed due to overvoltage, it is necessary to provide a contactor in the railway vehicle drive system using PMSM.
実施形態の鉄道車両用駆動制御装置は、三相交流で駆動される永久磁石同期電動機の駆動制御を行う鉄道車両用駆動制御装置である。
電力変換部は、き電線を介して外部の電源から供給された電力を前記三相交流に変換して、U相交流電流ライン、V相交流電流ライン及びW相交流電流ラインを介して前記永久磁石同期電動機に供給する。
そして短絡接触部は、電力変換部と前記永久磁石同期電動機との間に設けられ、U相交流電流ライン、V相交流電流ライン及びW相交流電流ラインを互いに短絡する短絡状態とする。The railroad vehicle drive control device of the embodiment is a railcar drive control device that performs drive control of a permanent magnet synchronous motor driven by three-phase AC.
The power conversion unit converts power supplied from an external power source via a feeder into the three-phase alternating current, and transmits the permanent through the U-phase alternating current line, the V-phase alternating current line, and the W-phase alternating current line. Supply to magnet synchronous motor.
And a short circuit contact part is provided between a power converter and the permanent-magnet synchronous motor, and makes it a short circuit state which short-circuits a U-phase alternating current line, a V-phase alternating current line, and a W-phase alternating current line mutually.
以下、実施形態について図面を参照して説明する。
[1]第1実施形態
図1は、第1実施形態の鉄道車両用駆動制御装置の概要構成ブロック図である。
鉄道車両用駆動制御装置10は、図1に示すように、直流き電線11(高電位側電源)から直流電力が供給されるパンタグラフ12と、線路13を介して接地(低電位側電源)された車輪14と、の間に、遮断器15、フィルタリアクトル16及びフィルタコンデンサ17が直列に接続されている。ここで、車輪14とフィルタコンデンサ17とを結ぶ直流電流ラインには、直流電流検出器18が設けられている。Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
[1] First Embodiment FIG. 1 is a schematic configuration block diagram of a railway vehicle drive control apparatus according to a first embodiment.
As shown in FIG. 1, the railroad vehicle
また、鉄道車両用駆動制御装置10は、フィルタコンデンサ17と並列に接続されるとともに、インバータとして構成されて直流電力を三相交流電力(U相、V相、W相)に変換する電力変換装置19が備えられている。この電力変換装置19には、永久磁石同期電動機(PMSM)20が接続されている。ここで、電力変換装置19のU相交流電流ライン21Uには、U相電流を検出する第1交流電流検出器23−1が設けられ、W相交流電流ライン21Wには、W相電流を検出する第2交流電流検出器23−2が設けられている。
The railcar
さらにU相交流電流ライン21UとV相交流電流ライン21Vとの間には、U相交流電流ライン21UとV相交流電流ライン21Vとを短絡するための第1短絡接触器22―1が接続され、V相交流電流ライン21VとW相交流電流ライン21Wとの間には、V相交流電流ライン21VとW相交流電流ライン21Wとを短絡するための第2短絡接触器22―2が接続されている。
Further, a first short-circuit contactor 22-1 for short-circuiting the U-phase alternating
ここで、第1短絡接触器22―1及び第2短絡接触器22−2は、短絡接触部23として機能しており、それぞれ常閉接点を有している。第1短絡接触器22―1及び第2短絡接触器22−2が常閉接点を有しているのは、フェイルセーフの観点から、何らかの理由により鉄道車両用駆動制御装置10の制御系が制御不能状態に陥った場合でも安全側に状態を維持できるようにするためである。
これらの第1短絡接触器22―1及び第2短絡接触器22―2の役割、ひいては、短絡接触部23の役割については後に詳述する。
さらにまた、鉄道車両用駆動制御装置10は、鉄道車両用駆動制御装置10を制御するコントローラ24を備えている。Here, the first short-circuit contactor 22-1 and the second short-circuit contactor 22-2 function as the short-
The role of the first short-circuit contactor 22-1 and the second short-circuit contactor 22-2, and the role of the short-
Furthermore, the railway vehicle
次にコントローラ24の機能構成について説明する。
コントローラ24は、マイクロコンピュータとして構成されており、コントローラ24全体を制御する図示しないMPU、MPUの制御プログラムを含む各種データを不揮発的に記憶する図示しないROMと、MPUのワーキングエリアとして機能し、各種データを一時的に記憶する図示しないRAMと、設定データ等の保持すべきデータを更新可能に記憶する図示しないフラッシュROMと、各種インタフェース動作を行う図示しないインタフェース部と、を備えている。Next, the functional configuration of the
The
そしてコントローラ24は、電流演算部24aとして機能し、直流電流検出器18の出力信号、第1交流電流検出器23-1の出力信号及び第2交流電流検出器23―2の出力信号が入力され、直流電流ラインを流れる直流電流Idc、U相交流電流ライン21Uを流れるU相電流Iu及びW相交流電流ライン21Wを流れるW相電流Iwを常時算出する。
The
また、コントローラ24は、異常検知部24bとして機能し、直流電流IDC、U相電流Iu及びW相電流Iwに基づいて電力変換装置19の動作が異常であるか否かを検知して異常検知信号を出力する。
The
さらにコントローラ24は、異常検知部の異常検知信号に基づいて、電力変換装置19の異常が検出された場合には、短絡接触器22−1、22−2を制御する。
すなわちコントローラ24は、U相交流電流ライン21U、V相交流電流ライン21V及びW相交流電流ライン21Wを短絡させる開閉器制御指令部24cとして機能する。
この結果、コントローラ24は、実効的にPMSM20において発生した誘起電圧がフィルタコンデンサ17に印加されるのを防止することができる。Furthermore, the
That is, the
As a result, the
次に第1実施形態の動作を説明する。
この場合において、遮断器15は、閉状態(オン状態、接続状態)となっているものとする。
鉄道車両用駆動制御装置10において、直流き電線11から供給された直流電力は、パンタグラフ12、遮断器15、フィルタリアクトル16及びフィルタコンデンサ17を介して、電力変換装置19の入力側に供給される。Next, the operation of the first embodiment will be described.
In this case, it is assumed that the
In the railroad vehicle
電力変換装置19は、電力変換装置19を構成するスイッチング素子としての半導体素子(例えば、IGBT)のオン/オフを制御する。これにより、電力変換装置19は、直流き電線11から供給された直流電力をPMSM20を駆動するための所望の周波数及び電圧を有する三相交流電力に変換して出力する。
The
したがって、PMSM20には、開閉器制御指令部24cとして機能しているコントローラ24の制御下で閉状態(オン状態)とされている短絡接触器22−1、22−2並びにU相交流電流ライン21U、V相交流電流ライン21V及びW相交流電流ライン21Wを介して三相交流電力が供給される。
Therefore, the PMSM 20 includes the short-circuit contactors 22-1 and 22-2 and the U-phase alternating
ところで、PMSM20は、永久磁石を内蔵しているため回転子(ロータ)の回転とともに誘起電圧を発生させることとなる。しかしながら、通常動作状態においては、コントローラ24が、PMSM20の誘起電圧の瞬時値ピーク値がフィルタコンデンサ17の電圧を超えないように電力変換装置19を制御しているため、実効的に回生動作(フィルタコンデンサ17の充電動作)がなされないようになっている。
By the way, since PMSM20 has a built-in permanent magnet, it generates an induced voltage as the rotor (rotor) rotates. However, in the normal operation state, the
しかしながら、電力変換装置19の制御が停止した状態(異常状態)においては、PMSM20において発生する誘起電圧の上昇を抑制できず、ひいては、回生動作、すなわち、フィルタコンデンサ17の充電動作がなされて過電圧保護による制御装置(コントローラ24)の停止や、過電圧に起因する主回路機器の損傷、破壊の虞が有り、正常な鉄道運行を妨げる要因となり得る。
However, in a state where the control of the
そこで、本第1実施形態においては、電力変換装置19の制御が停止した状態(異常状態)となり、PMSM20の誘起電圧を制御できなくなった場合には、第1短絡接触器22−1及び第2短絡接触器22−2を閉状態(オン状態)として、U相交流電流ライン21U、V相交流電流ライン21V及びW相交流電流ライン21Wを短絡させる。
Therefore, in the first embodiment, when the control of the
この結果、電力変換装置19の三相線電圧(交流電圧)を0Vとすることができ、回生動作がなされることはなく、上記問題を回避することができる。
さらに、電力変換装置19を構成している半導体素子のスイッチング動作を停止し、遮断器15によって直流き電線11と電力変換装置19を含む回路を切り離して、電力変換装置19の直流側回路が短絡状態となるのを回避する。As a result, the three-phase line voltage (AC voltage) of the
Further, the switching operation of the semiconductor elements constituting the
次により詳細な動作を説明する。
図2は、第1実施形態の処理フローチャートである。
この場合において、通常、力行制御あるいは回生制御を行っている場合には、直流電流検出器18が検出する直流電流Idc、第1交流電流検出器23−1が検出する三相線U相電流実効値Iu、及び第2交流電流検出器23−2が検出する三相線W相電流実効値Iwの全てが0A以外の値となっている。The detailed operation will be described below.
FIG. 2 is a process flowchart of the first embodiment.
In this case, normally, when powering control or regenerative control is performed, the DC current Idc detected by the DC
一方、力行制御あるいは回生制御を行っていない惰行走行時には、直流電流Idc、三相線U相電流実効値Iu、三相線W相電流実効値Iwは全て0Aとなる。
ところで、上述したように、惰行走行時でもPMSM20の誘起電圧の上昇が発生する状態の場合には、電力変換装置19を制御することにより、PMSM20において発生した誘起電圧を打ち消すような電流を流す必要がある。したがって、三相線U相電流実効値Iu及び三相線W相電流実効値Iwは、0A以外の値を持つが、この交流電流は力率がほぼ零の状態における制御となるため無効電力となり直流電流Idcは0Aとなる。On the other hand, during coasting running without power running control or regenerative control, DC current Idc, three-phase line U-phase current effective value Iu, and three-phase line W-phase current effective value Iw are all 0A.
By the way, as described above, when the induced voltage rise of the
以上のことから、まずコントローラ24は、電流演算部24aとして機能し、常時、直流電流Idc、三相線U相電流実効値Iu、三相線W相電流実効値Iwをモニタリングする(ステップS11)。
From the above, first, the
次に、コントローラ24は、異常検知部24bとして機能し、力行制御中または回生制御中のいずれでもない惰行走行中であるか否かを判別する(ステップS12)。
ステップS12の判別において、力行制御中または回生制御中のいずれかである場合には(ステップS12;No)、処理を再びステップS11に移行する。Next, the
If it is determined in step S12 that either powering control or regenerative control is being performed (step S12; No), the process proceeds to step S11 again.
ステップS12の判別において、力行制御中または回生制御中のいずれでもない場合には(ステップS12;Yes)、直流電流Idc≠0A、三相線U相電流実効値Iu≠0A、かつ、三相線W相電流実効値Iw≠0Aとなったか否かを判別する(ステップS13)。 If it is determined in step S12 that neither power running control nor regenerative control is being performed (step S12; Yes), the direct current Idc ≠ 0A, the three-phase line U-phase current effective value Iu ≠ 0A, and the three-phase line It is determined whether or not the W-phase current effective value Iw ≠ 0A is satisfied (step S13).
ステップS13の判別において、直流電流Idc≠0A、三相線U相電流実効値Iu≠0A、かつ、三相線W相電流実効値Iw≠0Aとなっていない場合には(ステップS13;No)、コントローラ24は、処理を再びステップS11に移行する。
If it is determined in step S13 that the direct current Idc ≠ 0A, the three-phase line U-phase current effective value Iu ≠ 0A, and the three-phase line W-phase current effective value Iw ≠ 0A are not satisfied (step S13; No). The
ステップS13の判別において、直流電流Idc≠0A、三相線U相電流実効値Iu≠0A、かつ、三相線W相電流実効値Iw≠0Aとなっている場合には(ステップS13;Yes)、コントローラ24は、開閉器制御指令部24cとして機能し、第1短絡接触器22−1及び第2短絡接触器22−2を閉状態(オン状態)とする(ステップS14)。
If it is determined in step S13 that the DC current Idc ≠ 0A, the three-phase line U-phase current effective value Iu ≠ 0A, and the three-phase line W-phase current effective value Iw ≠ 0A (step S13; Yes). The
これにより、本第1実施形態によれば、U相交流電流ライン21U、V相交流電流ライン21V及びW相交流電流ライン21Wを短絡され、電力変換装置19の三相線電圧(交流電圧)を0Vとすることができ、PMSM誘起電圧による影響(予期しない回生動作)を避けることができる。
さらに本第1実施形態によれば、絶縁のための遮断器ではなく、短絡接触器を用いているため、絶縁を考慮する必要が無く、小型で低廉な鉄道車両用の駆動制御装置を提供することができる。Thereby, according to this 1st Embodiment, the U-phase alternating
Furthermore, according to the first embodiment, since a short circuit contactor is used instead of a circuit breaker for insulation, there is no need to consider insulation, and a small and inexpensive drive control device for a railway vehicle is provided. be able to.
[2]第2実施形態
図3は、第2実施形態の鉄道車両用駆動制御装置の概要構成ブロック図である。
鉄道車両用駆動制御装置30は、図3に示すように、交流き電線31から交流電力が供給されるパンタグラフ32と、線路33を介して接地された車輪34と、の間に、遮断器35及びトランス36の一次側巻線36Aが直列に接続されている。また、トランス36の二次側巻線36Bには、交流電流検出器37が設けられている。[2] Second Embodiment FIG. 3 is a block diagram of a schematic configuration of a railway vehicle drive control apparatus according to a second embodiment.
As illustrated in FIG. 3, the railroad vehicle
さらに、トランス36の二次側巻線36Bには、コンバータとして構成されて、一次側巻線36Aを介して、交流き電線31から供給された交流電力を直流電力に変換する第1電力変換装置38が設けられ、第1電力変換装置38の出力側には、高調波電流を除去するためのフィルタコンデンサ39が設けられている。
Furthermore, the secondary side winding 36B of the
また、鉄道車両用駆動制御装置30は、フィルタコンデンサ39と並列に接続されるとともに、インバータとして構成されて第1電力変換装置38が出力した直流電力を三相交流電力(U相、V相、W相)に変換する第2電力変換装置40が備えられている。この第2電力変換装置40には、永久磁石同期電動機(PMSM)41が接続されている。ここで、第2電力変換装置40のU相交流電流ライン42Uには、U相電流を検出する第1交流電流検出器43−1が設けられ、W相交流電流ライン42Wには、W相電流を検出する第2交流電流検出器43−2が設けられている。
The railcar
さらにU相交流電流ライン42UとV相交流電流ライン42Vとの間には、U相交流電流ライン42UとV相交流電流ライン42Vとを短絡するための第1短絡接触器44―1が接続され、V相交流電流ライン42VとW相交流電流ライン42Wとの間には、V相交流電流ライン42VとW相交流電流ライン42Wとを短絡するための第2短絡接触器44―2が接続されている。
Further, between the U-phase AC
ここで、第1短絡接触器44―1及び第2短絡接触器44−2は、短絡接触部44として機能しており、それぞれ常閉接点を有している。第1短絡接触器44―1及び第2短絡接触器44−2が常閉接点を有しているのは、第1実施形態と同様に、フェイルセーフの観点から、何らかの理由により鉄道車両用駆動制御装置30の制御系が制御不能状態に陥った場合でも安全側に状態を維持できるようにするためである。
Here, the 1st short circuit contactor 44-1 and the 2nd short circuit contactor 44-2 are functioning as the short
これらの第1短絡接触器44―1及び第2短絡接触器44―2の役割については後に詳述する。
さらにまた、鉄道車両用駆動制御装置30は、鉄道車両用駆動制御装置30を制御するコントローラ45を備えている。The role of the first short-circuit contactor 44-1 and the second short-circuit contactor 44-2 will be described in detail later.
Furthermore, the railway vehicle
次にコントローラ45の機能構成について説明する。
コントローラ45は、第1実施形態のコントローラ24と同様にマイクロコンピュータとして構成されている。
さらに、コントローラ45は、電流演算部45aとして機能し、交流電流検出器37の出力信号、第1交流電流検出器43−1の出力信号及び第2交流電流検出器43―2の出力信号が入力され、トランス36の二次側巻線36Bを流れる交流電流Iac、U相交流電流ライン42Uを流れるU相電流Iu1及びW相交流電流ライン42Wを流れるW相電流Iw1を常時算出する。Next, the functional configuration of the
The
Further, the
また、コントローラ45は、異常検知部45bとして機能し、交流電流Iac、U相電流Iu1及びW相電流Iw1に基づいて第2電力変換装置40の動作が異常であるか否かを検知して異常検知信号を出力する。
Further, the
さらにコントローラ45は、異常検知部の異常検知信号に基づいて、第2電力変換装置40の異常が検出された場合には、短絡接触器44−1、44−2を制御する。
すなわち、コントローラ45は、U相交流電流ライン42U、V相交流電流ライン42V及びW相交流電流ライン42Wを短絡させる開閉器制御指令部45cとして機能する。
これによりコントローラ45は、実効的にPMSM41において発生した誘起電圧がフィルタコンデンサ39に印加されるのを防止する。Furthermore, the
That is, the
As a result, the
次に第2実施形態の詳細動作を説明する。
本第2実施形態においても、第1実施形態と同様の理由から、第2電力変換装置40の制御が停止した状態(異常状態)となり、PMSM41の誘起電圧を制御できなくなった場合には、第1短絡接触器44−1及び第2短絡接触器44−2を閉状態(オン状態)として、U相交流電流ライン42U、V相交流電流ライン42V及びW相交流電流ライン42Wを短絡させる。
この結果、第2電力変換装置40の三相線電圧(交流電圧)を0Vとすることができ、回生動作がなされることはない。Next, the detailed operation of the second embodiment will be described.
Also in the second embodiment, for the same reason as in the first embodiment, when the control of the
As a result, the three-phase line voltage (AC voltage) of the
図4は、第2実施形態の処理フローチャートである。
この場合において、通常、力行制御あるいは回生制御を行っている場合には、交流電流検出器37が検出する交流電流Iac、第1交流電流検出器43−1が検出する三相線U相電流実効値Iu、及び第2交流電流検出器43−2が検出する三相線W相電流実効値Iwの全てが0A以外の値となっている。
一方、力行制御あるいは回生制御を行っていない惰行走行時には、交流電流Iac、三相線U相電流実効値Iu、三相線W相電流実効値Iwは全て0Aとなる。
ところで、上述したように、惰行走行時でもPMSM41の誘起電圧上昇が発生する状態の場合には、第2電力変換装置40を制御することにより、PMSM41において発生した誘起電圧を打ち消すような電流を流す必要がある。従って、三相線U相電流実効値Iu及び三相線W相電流実効値Iwは、0A以外の値を持つが、この交流電流は力率がほぼ零の状態における制御となるため無効電力となり交流電流Iacは0Aとなる。
以上のことから、まずコントローラ45は、電流演算部45aとして機能し、常時、直流電流Idc、三相線U相電流実効値Iu、三相線W相電流実効値Iwをモニタリングする(ステップS21)。FIG. 4 is a process flowchart of the second embodiment.
In this case, when power running control or regenerative control is normally performed, the AC current Iac detected by the AC
On the other hand, during coasting running without power running control or regenerative control, AC current Iac, three-phase line U-phase current effective value Iu, and three-phase line W-phase current effective value Iw are all 0A.
Incidentally, as described above, when the induced voltage rise of the
From the above, first, the
次に、コントローラ45は、異常検知部45bとして機能し、力行制御中または回生制御中のいずれでもない惰行走行中であるか否かを判別する(ステップS22)。
ステップS22の判別において、力行制御中または回生制御中のいずれかである場合には(ステップS22;No)、処理を再びステップS21に移行する。
次に、コントローラ45は、異常検知部45bとして機能し、力行制御中または回生制御中のいずれでもない惰行走行中に、交流電流Iac≠0A、三相線U相電流実効値Iu≠0A、かつ、三相線W相電流実効値Iw≠0Aとなったか否かを判別する(ステップS23)。Next, the
If it is determined in step S22 that either powering control or regenerative control is being performed (step S22; No), the process proceeds to step S21 again.
Next, the
ステップS23の判別において、交流電流Iac≠0A、三相線U相電流実効値Iu≠0A、かつ、三相線W相電流実効値Iw≠0Aとなっていない場合には(ステップS23;No)、コントローラ45は、処理を再びステップS21に移行する。
If it is determined in step S23 that AC current Iac ≠ 0A, three-phase line U-phase current effective value Iu ≠ 0A, and three-phase line W-phase current effective value Iw ≠ 0A are not satisfied (step S23; No) The
ステップS23の判別において、交流電流Iac≠0A、三相線U相電流実効値Iu≠0A、かつ、三相線W相電流実効値Iw≠0Aとなっている場合には(ステップS23;Yes)、コントローラ45は、開閉器制御指令部24cとして機能し、第1短絡接触器22−1及び第2短絡接触器22−2を閉状態(オン状態)とする(ステップS24)。
If it is determined in step S23 that the alternating current Iac ≠ 0A, the three-phase line U-phase current effective value Iu ≠ 0A, and the three-phase line W-phase current effective value Iw ≠ 0A (step S23; Yes). The
これにより、本第2実施形態によっても、U相交流電流ライン42U、V相交流電流ライン42V及びW相交流電流ライン42Wを短絡され、電力変換装置19の三相線電圧(交流電圧)を0Vとすることができ、PMSM誘起電圧による影響(予期しない回生動作)を避けることができる。
Thereby, also in the second embodiment, the U-phase AC
さらに本第2実施形態によれば、絶縁のための遮断器ではなく、短絡接触器を用いているため、絶縁を考慮する必要が無く、小型で低廉な鉄道車両用の駆動制御装置を提供することができる。 Furthermore, according to the second embodiment, since a short-circuit contactor is used instead of a circuit breaker for insulation, there is no need to consider insulation, and a small and inexpensive drive control device for a railway vehicle is provided. be able to.
[3]第3実施形態
以上の各実施形態においては、短絡されたU相交流電流ライン42U、V相交流電流ライン42V及びW相交流電流ライン42Wは電位的に浮いた状態となっていたが、本第3実施形態は、短絡されたU相交流電流ライン42U、V相交流電流ライン42V及びW相交流電流ライン42Wを更に接地して、より電気的に安定とし、信頼性を向上する実施形態である。[3] Third Embodiment In each of the above embodiments, the short-circuited U-phase AC
図5は、第3実施形態の鉄道車両用駆動制御装置の概要構成ブロック図である。
図5において、図1の第1実施形態と異なる点は、短絡接触部22に代えて、W相交流電流ライン21Wとグランドとの間に第3短絡接触器22−3を有する短絡接触部22Aを設けた点である。FIG. 5 is a schematic configuration block diagram of a railway vehicle drive control device according to the third embodiment.
5 differs from the first embodiment of FIG. 1 in that a short-
次に第3実施形態の動作を説明する。
本第3実施形態において、まずコントローラ24は、電流演算部24aとして機能し、常時、直流電流Idc、三相線U相電流実効値Iu、三相線W相電流実効値Iwをモニタリングする。Next, the operation of the third embodiment will be described.
In the third embodiment, first, the
次に、コントローラ24は、異常検知部24bとして機能し、力行制御中または回生制御中のいずれでもない惰行走行中であるか否かを判別する。
そして、力行制御中または回生制御中のいずれかである場合には、処理を再び直流電流Idc、三相線U相電流実効値Iu及び三相線W相電流実効値Iwのモニタリングに移行する。Next, the
When the power running control or the regenerative control is being performed, the processing is shifted again to monitoring of the DC current Idc, the three-phase line U-phase current effective value Iu, and the three-phase line W-phase current effective value Iw.
一方、コントローラ24は、力行制御中または回生制御中のいずれでもない惰行走行中である場合には、異常検知部24bとして機能し、直流電流Idc≠0A、三相線U相電流実効値Iu≠0A、かつ、三相線W相電流実効値Iw≠0Aとなったか否かを判別するし、交流電流Iac≠0A、三相線U相電流実効値Iu≠0A、かつ、三相線W相電流実効値Iw≠0Aとなっていない場合には、コントローラ24は、処理を再び直流電流Idc、三相線U相電流実効値Iu及び三相線W相電流実効値Iwのモニタリングに移行する。
On the other hand, the
また、コントローラ24は、直流電流Idc≠0A、三相線U相電流実効値Iu≠0A、かつ、三相線W相電流実効値Iw≠0Aとなっている場合には、開閉器制御指令部24cとして機能し、第1短絡接触器22−1、第2短絡接触器22−2及び第3短絡接触器22−3を閉状態(オン状態)とする。
Further, the
これにより、本第3実施形態によれば、U相交流電流ライン21U、V相交流電流ライン21V及びW相交流電流ライン21Wが短絡され、電力変換装置19の三相線電圧(交流電圧)を0Vとすることができるとともに、U相交流電流ライン21U、V相交流電流ライン21V及びW相交流電流ライン21Wは接地状態とされる。
したがって、PMSM誘起電圧による影響(予期しない回生動作)を避けつつ、U相交流電流ライン21U、V相交流電流ライン21V及びW相交流電流ライン21Wを単に短絡している場合と比較し、短絡点の電位が定まるので、電気的に安定となり、信頼性を向上することができる。Thus, according to the third embodiment, the U-phase AC
Therefore, compared with the case where the U-phase AC
さらに本第3実施形態によっても、絶縁のための遮断器ではなく、短絡接触器を用いているため、絶縁を考慮する必要が無く、小型で低廉な鉄道車両用の駆動制御装置を提供することができる。 Furthermore, according to the third embodiment, since a short-circuit contactor is used instead of a circuit breaker for insulation, there is no need to consider insulation, and a small and inexpensive drive control device for a railway vehicle is provided. Can do.
[4]実施形態の変形例
以上の説明においては、交流電流検出に2個の電流検出器を用いていたが、三相全てに設置し3個の電流検出器を設置してもよい。
また、以上の説明においては、U相交流電流ラインとV相交流電流ラインと、を短絡する第1短絡接触器及びV相交流電流ラインとW相交流電流ラインと、を短絡する第2短絡接触器を設けていたが、U相交流電流ライン、V相交流電流ライン及びW相交流電流ラインのうち、いずれか二つの交流電流ラインを短絡可能とする第1短絡接触器と、二つの交流電流ライン以外の交流電流ラインと、第1短絡接触器により短絡可能とされた二つの交流電流ラインのいずれか一方と、を短絡可能とする第2短絡接触器と、を備えるようにしてもよい。[4] Modification of Embodiment In the above description, two current detectors are used for AC current detection. However, three current detectors may be installed in all three phases.
In the above description, the first short-circuit contactor that short-circuits the U-phase alternating current line and the V-phase alternating current line and the second short-circuit contact that short-circuits the V-phase alternating current line and the W-phase alternating current line. A first short-circuit contactor that can short-circuit any two of the U-phase AC current line, V-phase AC current line, and W-phase AC current line, and two AC currents. You may make it provide the 2nd short circuit contactor which can short-circuit either the alternating current line other than a line, and any one of the two alternating current lines made short-circuitable by the 1st short circuit contactor.
本実施形態の鉄道車両用駆動制御装置のコントローラで実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。 The control program executed by the controller of the railway vehicle drive control device of the present embodiment is a file in an installable format or an executable format, and is a CD-ROM, flexible disk (FD), CD-R, DVD (Digital Versatile). The program is recorded on a computer-readable recording medium such as a disk.
また、本実施形態の鉄道車両用駆動制御装置のコントローラで実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の鉄道車両用駆動制御装置のコントローラで実行される制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成しても良い。
また、本実施形態の鉄道車両用駆動制御装置のコントローラで実行される制御プログラムを、ROM等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。In addition, the control program executed by the controller of the railway vehicle drive control device of the present embodiment is stored on a computer connected to a network such as the Internet, and is provided by being downloaded via the network. Also good. In addition, the control program executed by the controller of the railway vehicle drive control device of the present embodiment may be provided or distributed via a network such as the Internet.
Moreover, you may comprise so that the control program performed with the controller of the drive control apparatus for rail vehicles of this embodiment may be provided by previously incorporating in ROM etc.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10、30 鉄道車両用駆動制御装置
11 直流き電線
20、41 PMSM
12 パンタグラフ
13 線路
14 車輪
15 遮断器
16 フィルタリアクトル
17 フィルタコンデンサ
18 直流電流検出器
19 電力変換装置(電力変換部)
21U、42U U相交流電流ライン
21V、42V V相交流電流ライン
21W、42W W相交流電流ライン
22、22A、44 短絡接触部
22−1、44−1 第1短絡接触器
22−2、44−2 第2短絡接触器
22−3 第3短絡接触器
23−1 第1交流電流検出器
23−2 第2交流電流検出器
24、45 コントローラ
24a、45a 電流演算部
24b、45b 異常検知部
24c、45c 開閉器制御指令部
30 鉄道車両用駆動制御装置
31 交流き電線
32 パンタグラフ
33 線路
34 車輪
35 遮断器
36 トランス
36A 一次側巻線
36B 二次側巻線
37 交流電流検出器
38 第1電力変換装置(電力変換部、コンバータ)
39 フィルタコンデンサ
40 第2電力変換装置(電力変換部、インバータ)
43−1 第1交流電流検出器
43−2 第2交流電流検出器10, 30 Railway vehicle
12
21U, 42U U-phase AC
39
43-1 First AC Current Detector 43-2 Second AC Current Detector
Claims (8)
き電線を介して外部の電源から供給された電力を前記三相交流に変換して、U相交流電流ライン、V相交流電流ライン及びW相交流電流ラインを介して前記永久磁石同期電動機に供給する電力変換部と、
前記電力変換部と前記永久磁石同期電動機との間に設けられ、前記U相交流電流ライン、前記V相交流電流ライン及び前記W相交流電流ラインを互いに短絡する短絡状態とする短絡接触部と、
を設けた鉄道車両用駆動制御装置。A railway vehicle drive control device that performs drive control of a permanent magnet synchronous motor driven by a three-phase alternating current,
Electric power supplied from an external power source via a feeder is converted into the three-phase alternating current and supplied to the permanent magnet synchronous motor via a U-phase alternating current line, a V-phase alternating current line, and a W-phase alternating current line A power converter to
A short-circuit contact portion provided between the power conversion unit and the permanent magnet synchronous motor, and a short-circuit contact state that short-circuits the U-phase alternating current line, the V-phase alternating current line, and the W-phase alternating current line;
A railroad vehicle drive control device.
請求項1記載の鉄道車両用駆動制御装置。The short-circuit contact portion short-circuits the alternating current line through a normally closed contact.
The railroad vehicle drive control device according to claim 1.
前記二つの交流電流ライン以外の交流電流ラインと、前記二つの交流電流ラインのいずれか一方と、を短絡可能とする第2短絡接触器と、
を備えた請求項1または請求項2記載の鉄道車両用駆動制御装置。The short-circuit contact portion includes a first short-circuit contactor capable of short-circuiting any two AC current lines among the U-phase AC current line, the V-phase AC current line, and the W-phase AC current line;
A second short-circuit contactor capable of short-circuiting an AC current line other than the two AC current lines and one of the two AC current lines;
The railroad vehicle drive control device according to claim 1 or 2, further comprising:
前記判別部により誘起電圧が印加される状態である場合に、前記短絡接触部を制御し、前記短絡状態とさせる制御部と、
を備えた請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の鉄道車両用駆動制御装置。A discriminating unit for discriminating whether the induced voltage generated in the permanent magnet synchronous motor is in a state of being applied to the power conversion unit;
When the induced voltage is applied by the determination unit, the control unit for controlling the short-circuit contact unit and the short-circuit state,
The drive control apparatus for rail vehicles in any one of Claims 1 thru | or 3 provided with these.
前記U相交流電流ライン、前記V相交流電流ライン及び前記W相交流電流ラインのうち、少なくとも二つの交流電流ラインに設置されてそれぞれを流れる電流を検知する複数の第2電流検知部と、
を備え、
前記判別部は、前記第1電流検知部及び前記複数の第2電流検知部の検知状態に基づいて、前記判別を行う、
請求項4記載の鉄道車両用駆動制御装置。A first current detector configured to detect a flowing current installed in a power supply line from the power source;
A plurality of second current detection units that are installed in at least two AC current lines among the U-phase AC current line, the V-phase AC current line, and the W-phase AC current line, and detect currents flowing therethrough;
With
The determination unit performs the determination based on detection states of the first current detection unit and the plurality of second current detection units.
The railroad vehicle drive control device according to claim 4.
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の鉄道車両用駆動制御装置。The short-circuit contact portion includes a grounding short-circuit contactor that grounds the U-phase AC current line, the V-phase AC current line, and the W-phase AC current line in the short-circuit state.
The drive control device for a railway vehicle according to any one of claims 1 to 5.
前記電力変換部は、直流電力を変換して前記三相交流を出力するインバータを備えている、
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の鉄道車両用駆動制御装置。The feeder is a DC feeder,
The power conversion unit includes an inverter that converts DC power and outputs the three-phase AC.
The drive control apparatus for rail vehicles in any one of Claims 1 thru | or 6.
前記電力変換部は、トランスと、
前記トランスに接続され、交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記直流電力を変換して前記三相交流を出力するインバータと、
を備えている、
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の鉄道車両用駆動制御装置。The feeder is an AC feeder,
The power conversion unit includes a transformer,
A converter connected to the transformer and converting AC power into DC power;
An inverter that converts the DC power and outputs the three-phase AC;
With
The drive control apparatus for rail vehicles in any one of Claims 1 thru | or 6.
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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
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