電力變換裝置以及電力變換裝置的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控制感應電動機來控制車輪旋轉(zhuǎn)的電力變換裝置以及電力變換裝置的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在鐵道車輛中，一般是使用能輸出可變電壓、可變頻率的電力變換裝置，以I臺電力變換裝置控制多個感應電動機的方式。特別是要求控制響應的方式中，使用矢量控制方式，將電動機電流分解成勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量來獨立進行控制。在矢量控制方式中，根據(jù)勵磁分量指令和轉(zhuǎn)矩分量指令計算滑差頻率指令，通過在感應電動機的旋轉(zhuǎn)頻率上加減滑差頻率指令來運算電力變換裝置的輸出頻率指令。
[0003]另外，在與感應電動機連接的車輪中，廣泛周知由于因降雨或路面(軌道)結(jié)冰、墜落物等引起的路面的摩擦系數(shù)的變化而不能確保路面與車輪間的粘著力，在制動動作時會發(fā)生車輪滑行的現(xiàn)象。
[0004]為此，作為所述車輪的滑行現(xiàn)象的探測以及助長抑制的技術(shù)，介紹了如下技術(shù)(例如參照專利文獻I):探測感應電動機旋轉(zhuǎn)頻率的速度差作為滑行量，在電力變換裝置的輸出頻率分量中加進時間變化率來抑制滑行的助長，促進路面(軌道)與車輪的再粘著。
[0005]另外，還介紹了如下技術(shù)(例如參照專利文獻2):基于車輛驅(qū)動用交流電動機的速度來探測驅(qū)動車輪在滑行，檢測加速度的時間變化作為滑行量。
[0006]再另外，介紹了如下技術(shù)(例如參照專利文獻3):通過減低所述的轉(zhuǎn)矩分量指令量來進行滑行的助長抑制以及再粘著。
[0007]先行記述文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:JP特開平成9-308006
[0010]專利文獻2:JP 特開 2008-148445
[0011]專利文獻3:JP 特開 2009-112132
[0012]但是，在實際的場地中，確認了車輪急劇固著而以至于滑行的情況、持續(xù)發(fā)生滑行的情況等各種條件下的滑行，但與以I臺電力變換裝置控制的多個感應電動機連接的車輪并不一定全都進行同樣的滑行，因前輪、后輪等的差異而滑行的程度不同。為此，在所述的現(xiàn)有技術(shù)中，在探測到車輪的滑行起到實施與路面(軌道)的再粘著為止的期間，擔心出現(xiàn)在各車軸間混合存在正輸出和負輸出的電動機的電動機輸出不平衡狀態(tài)。進而，若到所述再粘著為止需要時間，則在這其間，還擔心易于產(chǎn)生車輪與路面(軌道)的磨耗。
[0013]另外，在路面的摩擦系數(shù)極其接近于零的情況下，即使如專利文獻3那樣使感應電動機的轉(zhuǎn)矩輸出無限接近于零，也消除不了車輪的滑行，所述再粘著需要時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明鑒于這樣的狀況而提出，其目的在于，提供能高精度地檢測會在路面(軌道)與車輪的再粘著控制時發(fā)生的在驅(qū)動各車軸的各個電動機中正輸出和負輸出的電動機混合存在的電動機輸出不平衡狀態(tài)的產(chǎn)生的電力變換裝置以及電力變換裝置的控制方法。
[0015]為了達成該目的，本發(fā)明提供電力變換裝置，其具備:驅(qū)動車輛的多個電動機；被各個所述電動機驅(qū)動并支撐車輪的多個車軸；檢測各個所述車軸的旋轉(zhuǎn)頻率的旋轉(zhuǎn)頻率檢測單元；和基于從所述旋轉(zhuǎn)頻率檢測單元輸出的旋轉(zhuǎn)頻率來控制各個所述電動機的電流的控制單元，所述控制單元具備:運算從所述旋轉(zhuǎn)頻率檢測單元輸入的旋轉(zhuǎn)頻率的平均值的平均值運算單元；選擇從所述旋轉(zhuǎn)頻率檢測單元輸入的旋轉(zhuǎn)頻率的最小值的最小值選擇單元；基于從所述平均值運算單元輸入的平均值和所述多個電動機的電流值來運算輸出頻率的輸出頻率運算單元；和檢測所述多個電動機的輸出不平衡的電動機輸出不平衡檢測單元，所述電動機輸出不平衡檢測單元具備:從從所述輸出頻率運算單元輸入的運算值減去從所述最小值選擇單元輸入的最小值的減法運算單元；和進行從所述減法運算單元輸入的減法運算值與預先設(shè)定的基準值的比較，并基于其比較結(jié)果輸出電動機輸出不平衡檢測信號的比較單元。
[0016]另外，本發(fā)明提供電力變換裝置的控制方法，所述電力變換裝置具備:多個電動機；被各個所述電動機驅(qū)動的多個車軸；檢測各個所述車軸的旋轉(zhuǎn)頻率的旋轉(zhuǎn)頻率檢測單元；和基于從所述旋轉(zhuǎn)頻率檢測單元輸出的旋轉(zhuǎn)頻率來控制各個所述電動機的電流的控制單元，所述電力變換裝置的控制方法具有:運算從所述旋轉(zhuǎn)頻率檢測單元輸入的旋轉(zhuǎn)頻率的平均值的平均值運算步驟；選擇從所述旋轉(zhuǎn)頻率檢測單元輸入的旋轉(zhuǎn)頻率的最小值的最小值選擇步驟；基于在所述平均值運算步驟得到的平均值和所述多個電動機的電流值來運算輸出頻率的輸出頻率運算步驟；和檢測所述多個電動機的輸出不平衡的電動機輸出不平衡檢測步驟，所述電動機輸出不平衡檢測步驟具有:從在所述輸出頻率運算步驟得到的運算值減去在所述最小值選擇步驟得到的最小值的減法運算步驟；和進行在所述減法運算步驟得到的減法運算值與預先設(shè)定的基準值的比較，基于其比較結(jié)果輸出電動機輸出不平衡檢測信號的比較步驟。
[0017]發(fā)明效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明，能高精度地檢測會在路面(軌道)與車輪的再粘著控制時發(fā)生的電動機輸出不平衡狀態(tài)的發(fā)生。
【附圖說明】
[0019]圖1是表示搭載本發(fā)明的實施方式I所涉及的電力變換裝置的鐵道車輛的概略的主視圖。
[0020]圖2是圖1所示的電力變換裝置的構(gòu)成電路圖。
[0021]圖3是表示圖1所示的自動控制裝置的構(gòu)成的框圖。
[0022]圖4是表示圖3所示的電動機輸出不平衡檢測器的構(gòu)成的框圖。
[0023]圖5是表示實施方式I所涉及的電力變換裝置的處理的流程圖。
[0024]圖6 (a)是表示實施方式I中的滑行時的車軸旋轉(zhuǎn)頻率信號Frl?Fr4、車軸平均頻率FrAVE、電力變換裝置的輸出頻率信號FINV的圖，(b)是表示實施方式I中的各電動機輸出的動作特性圖的圖。
[0025]圖7是表示實施方式2所涉及的自動控制裝置的構(gòu)成的框圖。
[0026]圖8是表示實施方式3所涉及的自動控制裝置的構(gòu)成的框圖。
[0027]符號說明
[0028]I電力變換裝置
[0029]2自動控制裝置
[0030]3速度檢測傳感器
[0031]10車輛主體
[0032]11感應電動機
[0033]12 車軸
[0034]20頻率變換器
[0035]21平均值運算器
[0036]22輸出頻率運算器
[0037]23最小值選擇器
[0038]30電動機輸出不平衡檢測器
[0039]31減法運算器
[0040]32比較器
[0041]33檢測基準值運算器
[0042]34減法運算器
[0043]35正負判定器
[0044]36邏輯積運算器
[0045]40車輪徑差補正器
[0046]50鐵道用車輛
【具體實施方式】
[0047]接下來參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式所涉及的電力變換裝置以及其控制方法。另外，以下所記載的實施方式是用于說明本發(fā)明的例示，本發(fā)明并不僅限于這些實施方式。因此，本發(fā)明只要不脫離其要旨，就能以各種形態(tài)實施。
[0048](實施方式I)
[0049]圖1是表示搭載實施方式I所涉及的電力變換裝置的鐵道車輛的概略的主視圖，圖2是圖1所示的電力變換裝置的構(gòu)成電路圖，圖3是表示圖1所示的自動控制裝置的構(gòu)成的框圖，圖4是表示圖3所示的電動機輸出不平衡檢測器的構(gòu)成的框圖，圖5是表示實施方式I所涉及的電力變換裝置的處理的流程圖。
[0050]圖1所示的鐵道用車輛50具備:車輛主體10 ;配設(shè)在車輛主體10的規(guī)定位置的車軸12 ;配設(shè)在車軸12的兩側(cè)的車輪12a以及12b ;驅(qū)動車軸12的感應電動機11 ;設(shè)置在車輛主體10的地板下的電力變換裝置I ;配設(shè)在車軸12的速度檢測傳感器3 ;和設(shè)置在車輛主體10的上部、從架線13進行集電的集電弓14。另外，符號16a以及16b是載置車輪12a以及12b各自的軌道。
[0051]另外，通常一般相對于I臺電力變換裝置I連接2臺到4臺感應電動機11，在實施方式I中，作為一例，說明在4根車軸12分別各連接I臺、合計連接4臺感應電動機11的情況。另外，在各個車軸12個別連接速度檢測傳感器3。
[0052]電力變換裝置I經(jīng)由架線13以及集電弓14對交流電壓進行集電，通過控制提供給車輛驅(qū)動用的各個感應電動機11的電力以及頻率來一并控制多