专利名称：电车控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电车控制装置，特别涉及一种具有检测出由逆变器装置向感应电动机提供交流电的电动机线的断线的功能的电车控制装置。
背景技术：
在过去的电车控制装置的缺相检测方式中，取得逆变器装置输出的3相交流电的各相电流的平均值为Iu、Iv、Iw，求出将这些各相电流的平均值再平均后的值为Io＝(Iu+Iv+Iw)/3，当各相电流的平均值和其再平均的值之差|Iu-Io|、|Iv-Io|、|Iw-Io|超过基准值时，则检测出缺相。
专利文献1特开平6-245301号公报在上述这样的电车控制装置中，当是矢量控制的用1台逆变器装置将多台、例如4台感应电动机并联连接进行驱动的系统时，存在的问题是，不能检测出4台感应电动机内仅有1台感应电动机的1相断线的状态。这是由于，通过用矢量控制来高速地控制感应电动机的电流，所以即使1台感应电动机的1相断线，感应电动机4台程度的各相平均电流也不会改变。因此，|Iu-Io|、|Iv-Io|、|Iw-Io|不会超过基准值。
本发明是为了解决相关问题而提出的，目的在于得到一种电车控制装置，该电车控制装置在矢量控制的用1台逆变器装置将多台感应电动机并联连接进行驱动的系统中，也能够检测出只有1台感应电动机的1相断线了的状态。
发明内容
本发明是用逆变器装置对感应电动机进行矢量控制的电车控制装置，该电车控制装置具有计算上述感应电动机的q轴电流I1q、d轴电流I1d、q轴电压指令E1qr、d轴电压指令E1dr以及逆变器角频率ωinv的矢量控制部；根据上述感应电动机的q轴电流I1q、上述d轴电流I1d、上述q轴电压指令E1qr、上述d轴电压指令E1dr以及上述逆变器角频率ωinv、计算上述感应电动机的转矩的转矩计算部；根据用上述转矩计算部计算得到的转矩计算结果、由预先设定了的时间宽度中的转矩计算结果的最大值和最小值而计算转矩变化幅度的转矩变化幅度计算部；以及将由上述转矩变化幅度计算部计算得到的上述转矩变化幅度和预先设定了的转矩变化幅度基准值相比、当上述转矩变化幅度超过了上述转矩变化幅度基准值时输出断线检测信号的比较器。
如果采用本发明，则由于根据利用矢量控制部得到的上述q轴电流I1q、上述d轴电流I1d、上述q轴电压指令E1qr、上述d轴电压指令E1dr以及上述逆变器角频率ωinv，计算上述感应电动机的转矩，注意到该转矩计算结果在矢量控制的用1台逆变器装置将多台感应电动机并联连接进行驱动的系统中，当只有1台感应电动机的1相断线时将发生的变化，从而将转矩变化幅度和转矩变化基准值相比较而检测到断线，所以在矢量控制的用1台逆变器装置将多台感应电动机并联连接进行驱动的系统中，能够检测到只有1台感应电动机的1相断线的状态。
图1是本发明实施形态1的电车控制装置的结构图。
图2是表示本发明实施形态1的电车控制装置中的正常时的各相电流和转矩计算结果波形的说明图。
图3是在本发明实施形态1的电车控制装置中的1台感应电动机的W相断线了的状态下的各相电流和转矩计算结果波形。
图4是在本发明实施形态1的电车控制装置中、表示1台感应电动机的W相断线了的状态的说明图。
具体实施例方式
图1表示本发明实施形态1中的电车控制装置图。如图1所示，逆变器装置1与4台感应电动机3a、3b、3c、3d连接。这4台感应电动机3a、3b、3c、3d为并联连接，并用1台逆变器装置1来进行矢量控制。逆变器装置1与矢量控制部2连接，逆变器装置1利用由矢量控制部2输出的门信号，通过控制设置在逆变器装置1的内部的开关元件(省略图示)的开关动作，从而向与逆变器装置1并联连接的4台感应电动机3a、3b、3c、3d供电。用相电流检测用CT4a、4b、4c检测出由逆变器装置1输出的各相电流Iu、Iv、Iw，再输入到矢量控制部2中。在用矢量控制部2实施的矢量控制计算的过程中所得到的感应电动机的q轴电流I1q、d轴电流I1d、q轴电压指令E1qr、d轴电压指令E1dr以及逆变器角频率ωinv由矢量控制部2输入到转矩计算部5中。在转矩计算部5中根据输入了的这些值计算出转矩计算结果Tqca1。用转矩计算部5计算出的该转矩计算结果Tqca1输入转矩变化幅度计算部6。由转矩变化幅度计算部6计算出的转矩变化幅度ΔTqca1输入比较器7中。在比较器7中，将预先设定的转矩变化幅度基准值ΔTqref和转矩变化幅度ΔTqca1相比较，并根据比较结果，将断线检测信号输入到转矩控制部2中。
接着来说明其动作。在转矩计算部5中，根据由矢量控制部2输入了的q轴电流I1q、d轴电流I1d、q轴电压指令E1qr、d轴电压指令E1dr以及逆变器角频率ωinv，并通过实施以下的(式1)～(式5)的计算，从而求得转矩计算结果Tqca1。
感应电动机的d轴和q轴一次磁通Φ1d、Φ1q的计算Φ1d＝(E1qr-R1·I1q-sΦIq)/ωinv (式1)Φ1q＝(-E11dr+R1·I1d-sΦId)/ωinv(式2)感应电动机的d轴和q轴二次电流I2d、I2q的计算I2d＝(Φ1d-L1·I1d)/M (式3)I2q＝(Φ1q-L1·I1q)/M (式4)感应电动机的转矩Tqca1的计算Tqca1＝pM(I1q·I2d-I1d·I2q) (式5)这里，R1表示感应电动机的一次电阻，s表示微分算子，L1表示感应电动机的一次自感，M表示感应电动机的互感，p表示感应电动机的极对数。另外，因为像这样利用(式1)～(式5)来计算，所以能够在短时间内计算出正确的转矩。
在图2中，表示与逆变器装置1并联连接的感应电动机3a、3b、3c、3d之间的各相布线在无断线的正常状态下的各相电流Iu、Iv、Iw和转矩计算结果Tqca1的波形例子。在转矩变化幅度计算部6中，求得设定好的时间宽度Tw(相当于图2的Tw1、Tw2、Tw3)中的转矩计算结果Tqca1的最大值和最小值，并计算时间宽度Tw内的转矩变化幅度ΔTqca1。例如，假定图2的Tw1内的转矩计算结果的最大值为Tqmax，Tw1内的转矩计算结果的最小值为Tqmin，则Tw1内的转矩变化幅度用ΔTqca1＝Tqmax-Tqmin来计算。
用转矩变化幅度计算部6计算得到的转矩变化幅度ΔTqca1在比较器7中与转矩变化幅度基准值ΔTqref相比，根据下面逻辑表输出断线检测信号。
在图2的状态下，因为转矩变化幅度ΔTqca1比转矩变化幅度基准值ΔTqref小，如上述逻辑表所示，断线检测信号为“0”，因此从矢量控制部2向逆变器装置1输入由矢量控制结果决定的门信号。
但是，在图1的结构中，例如如图4所示，来说明关于与逆变器装置1并联连接的感应电动机3a、3b、3c、3d之间的各相布线内、感应电动机3a的W相的1线发生断线的情况。在图3中，表示该情况下的各相电流Iu、Iv、Iw和转矩计算结果Tqca1的波形例。
如图3所知，虽然各相电流Iu、Iv、Iw的波形与图2中所示的正常时的波形几乎没有变化，但是转矩计算结果Tqca1以各相电流的频率的2倍频率变化。另外，因为转矩变化幅度ΔTqca1的绝对值比转矩变化幅度基准值ΔTqref要大，所以如上述逻辑表所示，断线检测信号则为“1”。在矢量控制部2中，如果输入断线检测信号“1”，则停止门信号，停止从逆变器装置1向感应电动机3a、3b、3c、3d供电。
另外，关于矢量控制部2、转矩计算部5、转矩变化幅度计算部6和比较器7的处理，通常利用微型计算机或数字信号处理器等来进行数字计算。
如上所述，如果采用本发明，则由于根据由矢量控制部得到的上述q轴电流I1q、上述d轴电流I1d、上述q轴电压指令E1qr、上述d轴电压指令E1dr以及上述逆变器角频率ωinv，计算上述感应电动机的转矩，注意到该转矩计算结果在矢量控制的用1台逆变器装置将多台感应电动机并联连接进行驱动的系统中，当只有1台感应电动机的1相断线时将发生变化，将转矩变化幅度和转矩变化基准值相比而检测断线，所以在矢量控制的用1台逆变器装置将多台感应电动机并联连接进行驱动的系统中，也能够检测当只有1台感应电动机的1相断线的状态。
另外，如果采用本发明，则因为即使是没有门信号的状态和逆变器装置输出为断线状态，转矩计算结果也有很大的变化，所以也能够检测出这些异常。
另外，在上述说明中，感应电动机的台数是以4台来说明，但是不仅限于该情况，1台、2台、4台、5台、6台或者其它的情况都可以。另外，在图1和图4中各相电流检测用CT为检测3相用的，但是不仅限于该情况，也可以是检测2相用的，例如也可以是仅用于检测Iu和Iv的4a和4b。这时Iw用矢量控制部2根据Iw＝-(Iu+Iv)来计算。
另外，计算转矩变化幅度时的时间宽度Tw，如果为适当的时间宽度，则什么值都可以，且也可以如下述那样来决定。如图3可知，转矩计算结果Tqca1的变化频率为相电流频率的2倍。考虑到这样的情况，将计算转矩变化幅度时的时间宽度Tw设定为计算时的相电流周期的1/2以上。如果使用该设定，则因为时间宽度Tw必定为转矩变化周期以上，所以能够正确地计算转矩变化幅度ΔTqca1。
权利要求
1.一种电车控制装置，其特征在于，是一种用逆变器装置来对感应电动机进行矢量控制的电车控制装置，具有计算所述感应电动机的q轴电流I1q、d轴电流I1d、q轴电压指令E1qr、d轴电压指令E1dr以及逆变器角频率ωinv的矢量控制部；根据所述q轴电流I1q、所述d轴电流I1d、所述q轴电压指令E1qr、所述d轴电压指令E1dr以及所述逆变器角频率ωinv、计算所述感应电动机的转矩的转矩计算部；根据用所述转矩计算部计算得到的转矩计算结果、由预先设定了的时间宽度中的转矩计算结果的最大值和最小值而计算转矩变化幅度的转矩变化幅度计算部；以及将由所述转矩变化幅度计算部计算得到的所述转矩变化幅度和预先设定了的转矩变化幅度基准值相比、当所述转矩变化幅度超过了所述转矩变化幅度基准值时输出断线检测信号的比较器。
2.如权利要求1中所述的电车控制装置，其特征在于，将所述转矩变化幅度计算部中预先设定好的所述时间宽度设定为相电流周期的1/2以上。
3.如权利要求1或2中所述的电车控制装置，其特征在于，所述转矩计算部采用所述q轴电流I1q、所述d轴电流I1d、所述q轴电压指令E1qr、所述d轴电压指令E1dr以及所述逆变器角频率ωinv，计算感应电动机的d轴与q轴一次磁通和d轴与q轴二次电流，从而根据该d轴与q轴一次磁通和该d轴与q轴二次电流来计算所述转矩。
全文摘要
本发明目的在于得到一种电车控制装置，该电车控制装置在矢量控制的用1台逆变器装置将多台感应电动机并联连接进行驱动的系统中，也能够检测出只有1台感应电动机的1相断线的状态。与本发明相关的电车控制装置具有根据由矢量控制部(2)得到的q轴电流I1q、d轴电流I1d、q轴电压指令E1qr、d轴电压指令E1dr以及逆变器角频率ωinv来计算感应电动机的转矩的转矩计算部(5)；根据该转矩计算结果、由预先设定好的时间宽度中的转矩计算结果的最大值和最小值来计算转矩变化幅度的转矩变化幅度计算部(6)；以及当该转矩变化幅度超过转矩变化幅度基准值时输出断线检测信号的比较器(7)。
文档编号B60L3/00GK101091119SQ20058004525
公开日2007年12月19日 申请日期2005年4月1日 优先权日2005年4月1日
发明者丸山高央, 根来秀人 申请人:三菱电机株式会社