电力变换装置以及电力变换装置的控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电力变换装置以及电力变换装置的控制方法。能高精度地检测会在路面与车轮的再粘着控制时产生的电动机输出不平衡状态。具备：检测被各电动机驱动的多个车轴的旋转频率旋转频率检测器；和基于旋转频率来控制各电动机的电流的控制单元，控制单元具备：运算旋转频率的平均值的平均值运算器；选择旋转频率的最小值的最小值选择器；基于平均值和各电动机的电流值来运算输出频率的输出频率运算器；和检测电动机的输出不平衡的电动机输出不平衡检测器，电动机输出不平衡检测器具备：从输出频率运算器输入的运算值减去最小值的减法运算器；和基于从减法运算器输入的减法运算值和基准值的比较结果来输出电动机输出不平衡检测信号的比较器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及控制感应电动机来控制车轮旋转的电力变换装置以及电力变换装置的控制方法。
技术介绍
以往，在铁道车辆中，一般是使用能输出可变电压、可变频率的电力变换装置，以1台电力变换装置控制多个感应电动机的方式。特别是要求控制响应的方式中，使用矢量控制方式，将电动机电流分解成励磁分量和转矩分量来独立进行控制。在矢量控制方式中，根据励磁分量指令和转矩分量指令计算滑差频率指令，通过在感应电动机的旋转频率上加减滑差频率指令来运算电力变换装置的输出频率指令。另外，在与感应电动机连接的车轮中，广泛周知由于因降雨或路面(轨道)结冰、坠落物等引起的路面的摩擦系数的变化而不能确保路面与车轮间的粘着力，在制动动作时会发生车轮滑行的现象。为此，作为所述车轮的滑行现象的探测以及助长抑制的技术，介绍了如下技术(例如参照专利文献1)：探测感应电动机旋转频率的速度差作为滑行量，在电力变换装置的输出频率分量中加进时间变化率来抑制滑行的助长，促进路面(轨道)与车轮的再粘着。另外，还介绍了如下技术(例如参照专利文献2)：基于车辆驱动用交流电动机的速度来探测驱动车轮在滑行，检测加速度的时间变化作为滑行量。再另外，介绍了如下技术(例如参照专利文献3)：通过减低所述的转矩分量指令量来进行滑行的助长抑制以及再粘着。先行记述文献专利文献专利文献1：JP特开平成9-308006专利文献2：JP特开2008-148445专利文献3：JP特开2009-112132但是，在实际的场地中，确认了车轮急剧固着而以至于滑行的情况、持续发生滑行的情况等各种条件下的滑行，但与以1台电力变换装置控制的多个感应电动机连接的车轮并不一定全都进行同样的滑行，因前轮、后轮等的差异而滑行的程度不同。为此，在所述的现有技术中，在探测到车轮的滑行起到实施与路面(轨道)的再粘着为止的期间，担心出现在各车轴间混合存在正输出和负输出的电动机的电动机输出不平衡状态。进而，若到所述再粘着为止需要时间，则在这其间，还担心易于产生车轮与路面(轨道)的磨耗。另外，在路面的摩擦系数极其接近于零的情况下，即使如专利文献3那样使感应电动机的转矩输出无限接近于零，也消除不了车轮的滑行，所述再粘着需要时间。
技术实现思路
本专利技术鉴于这样的状况而提出，其目的在于，提供能高精度地检测会在路面(轨道)与车轮的再粘着控制时发生的在驱动各车轴的各个电动机中正输出和负输出的电动机混合存在的电动机输出不平衡状态的产生的电力变换装置以及电力变换装置的控制方法。为了达成该目的，本专利技术提供电力变换装置，其具备：驱动车辆的多个电动机；被各个所述电动机驱动并支撑车轮的多个车轴；检测各个所述车轴的旋转频率的旋转频率检测单元；和基于从所述旋转频率检测单元输出的旋转频率来控制各个所述电动机的电流的控制单元，所述控制单元具备：运算从所述旋转频率检测单元输入的旋转频率的平均值的平均值运算单元；选择从所述旋转频率检测单元输入的旋转频率的最小值的最小值选择单元；基于从所述平均值运算单元输入的平均值和所述多个电动机的电流值来运算输出频率的输出频率运算单元；和检测所述多个电动机的输出不平衡的电动机输出不平衡检测单元，所述电动机输出不平衡检测单元具备：从从所述输出频率运算单元输入的运算值减去从所述最小值选择单元输入的最小值的减法运算单元；和进行从所述减法运算单元输入的减法运算值与预先设定的基准值的比较，并基于其比较结果输出电动机输出不平衡检测信号的比较单元。另外，本专利技术提供电力变换装置的控制方法，所述电力变换装置具备：多个电动机；被各个所述电动机驱动的多个车轴；检测各个所述车轴的旋转频率的旋转频率检测单元；和基于从所述旋转频率检测单元输出的旋转频率来控制各个所述电动机的电流的控制单元，所述电力变换装置的控制方法具有：运算从所述旋转频率检测单元输入的旋转频率的平均值的平均值运算步骤；选择从所述旋转频率检测单元输入的旋转频率的最小值的最小值选择步骤；基于在所述平均值运算步骤得到的平均值和所述多个电动机的电流值来运算输出频率的输出频率运算步骤；和检测所述多个电动机的输出不平衡的电动机输出不平衡检测步骤，所述电动机输出不平衡检测步骤具有：从在所述输出频率运算步骤得到的运算值减去在所述最小值选择步骤得到的最小值的减法运算步骤；和进行在所述减法运算步骤得到的减法运算值与预先设定的基准值的比较，基于其比较结果输出电动机输出不平衡检测信号的比较步骤。专利技术效果根据本专利技术，能高精度地检测会在路面(轨道)与车轮的再粘着控制时发生的电动机输出不平衡状态的发生。附图说明图1是表示搭载本专利技术的实施方式1所涉及的电力变换装置的铁道车辆的概略的主视图。图2是图1所示的电力变换装置的构成电路图。图3是表示图1所示的自动控制装置的构成的框图。图4是表示图3所示的电动机输出不平衡检测器的构成的框图。图5是表示实施方式1所涉及的电力变换装置的处理的流程图。图6(a)是表示实施方式1中的滑行时的车轴旋转频率信号Fr1～Fr4、车轴平均频率FrAVE、电力变换装置的输出频率信号FINV的图，(b)是表示实施方式1中的各电动机输出的动作特性图的图。图7是表示实施方式2所涉及的自动控制装置的构成的框图。图8是表示实施方式3所涉及的自动控制装置的构成的框图。符号说明1电力变换装置2自动控制装置3速度检测传感器10车辆主体11感应电动机12车轴20频率变换器21平均值运算器22输出频率运算器23最小值选择器30电动机输出不平衡检测器31减法运算器32比较器33检测基准值运算器34减法运算器35正负判定器36逻辑积运算器40车轮径差补正器50铁道用车辆具体实施方式接下来参照附图来说明本专利技术的实施方式所涉及的电力变换装置以及其控制方法。另外，以下所记载的实施方式是用于说明本专利技术的例示，本专利技术并不仅限于这些实施方式。因此，本专利技术只要不脱离其要旨，就能以各种形态实施。(实施方式1)图1是表示搭载实施方式1所涉及的电力变换装置的铁道车辆的概略的主视图，图2是图1所示的电力变换装置的构成电路图，图3是表示图1所示的自动控制装置的构成的框图，图4是表示图3所示的电动机输出不平衡检测器的构成的框图，图5是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换装置，具备：多个电动机，其驱动车辆；多个车轴，其被各个所述电动机驱动并支撑车轮；旋转频率检测单元，其检测各个所述车轴的旋转频率的；和控制单元，其基于从所述旋转频率检测单元输出的旋转频率来控制各个所述电动机的电流，所述控制单元具备：平均值运算单元，其运算从所述旋转频率检测单元输入的旋转频率的平均值；最小值选择单元，其选择从所述旋转频率检测单元输入的旋转频率的最小值；输出频率运算单元，其基于从所述平均值运算单元输入的平均值和所述多个电动机的电流值来运算输出频率；和电动机输出不平衡检测单元，其检测所述多个电动机的输出不平衡，所述电动机输出不平衡检测单元具备：减法运算单元，其从从所述输出频率运算单元输入的运算值减去从所述最小值选择单元输入的最小值；和比较单元，其进行从所述减法运算单元输入的减法运算值与预先设定的基准值的比较，基于其比较结果来输出电动机输出不平衡检测信号。

【技术特征摘要】
2014.12.11 JP 2014-2509821.一种电力变换装置，具备：
多个电动机，其驱动车辆；
多个车轴，其被各个所述电动机驱动并支撑车轮；
旋转频率检测单元，其检测各个所述车轴的旋转频率的；和
控制单元，其基于从所述旋转频率检测单元输出的旋转频率来控制各
个所述电动机的电流，
所述控制单元具备：
平均值运算单元，其运算从所述旋转频率检测单元输入的旋转频率的
平均值；
最小值选择单元，其选择从所述旋转频率检测单元输入的旋转频率的
最小值；
输出频率运算单元，其基于从所述平均值运算单元输入的平均值和所
述多个电动机的电流值来运算输出频率；和
电动机输出不平衡检测单元，其检测所述多个电动机的输出不平衡，
所述电动机输出不平衡检测单元具备：
减法运算单元，其从从所述输出频率运算单元输入的运算值减去从所
述最小值选择单元输入的最小值；和
比较单元，其进行从所述减法运算单元输入的减法运算值与预先设定
的基准值的比较，基于其比较结果来输出电动机输出不平衡检测信号。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，
所述比较单元在所述减法运算值超过所述基准值时，输出所述电动机
输出不平衡检测信号。
3.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，
所述控制单元还具备：
车轮径差补正单元，其对从所述旋转频率检测单元输入的旋转频率除
去因车轮径差而产生的各车轴的旋转频率偏差带来的影响，将该除去后而
得到的旋转频率输出到所述最小值选择单元。
4.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，
所述电动机输出不平衡检测单元还具备：
检测基准值运算单元，其进行运算，使从所述输出频率运算单元输入
的运算值根据所述车轴的旋转频率而变更。
5.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，
所述电动机输出不平衡检测单元还具备：
第2减法运算单元，其从从所述输出频率运算单元输入的运算值减去
从所述平均值运算单元输入的平均值；
正负判定单元，其进行从所述第2减法运算单元输入的第2减法运算
值的正负判定；和
逻辑积运算单元，其运算从所述正负判定单元输入的判定值和从所述
比较单元输入的电动机输出不平衡检测信号的逻辑...

【专利技术属性】
技术研发人员：森祐挥，寺泽清，三宅亘，佐藤忠则，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP