電力變換裝置制造方法及圖紙

使電動機動作停止時使磁通量充分衰減，防止下次起動時產(chǎn)生過大電流和轉(zhuǎn)矩，電力變換裝置停止前使磁通量衰減時不產(chǎn)生過大電流和轉(zhuǎn)矩，另外不需要磁傳感器，即使發(fā)生了電動機的溫度變動或常數(shù)變化也能充分衰減磁通量。電力變換裝置的控制裝置具有基于電流指令生成驅(qū)動感應(yīng)電動機的電壓指令的電壓運算部；基于電壓指令輸出電力變換電路的選通脈沖信號的PWM運算部，控制裝置在從勵磁電流指令及轉(zhuǎn)矩電流指令的下降起直至達到零為止的阻斷時，將在勵磁電流指令上加上對應(yīng)于勵磁電流指令的時間變化量算出的勵磁電流指令補正量后求得的阻斷時勵磁電流指令、在勵磁電流指令上乘以增益后得到的阻斷時磁通量指令及轉(zhuǎn)矩電流指令作為針對電壓運算部的電流指令。

Power conversion device

The motor stops when the magnetic flux sufficient attenuation, to prevent the next start excessive current and torque, power conversion device stops before the magnetic flux decay does not produce excessive current and torque, also do not need to change the magnetic sensor, even if temperature changes or constant motor can also fully flux attenuation. Control device for power converter with voltage operation generates a voltage command driven induction motor based on the current instruction; a power conversion circuit output voltage command strobe signal PWM operation section based on the control unit in the excitation current and torque current command from the command of the drop until it reaches zero so far blocked when the excitation current command correction amount time variation in the calculated excitation current instruction with corresponding to the excitation current instruction after the block when the magnetic flux and torque current command command command, the excitation flow in the excitation current multiplied by the gain obtained after instruction as for current command voltage operation department.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
電力變換裝置
本專利技術(shù)涉及驅(qū)動感應(yīng)電動機的電力變換裝置。
技術(shù)介紹
在鐵道車輛的領(lǐng)域，作為驅(qū)動車輛的電動機，一般使用感應(yīng)電動機。在鐵道車輛中，在編組內(nèi)搭載多個電動機，即使車輛整體以相同速度行駛，也由于車輪旋轉(zhuǎn)半徑的差異而使得這些電動機的旋轉(zhuǎn)速度并不一定相同。在使用同步電動機的情況下，由于需要使轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率和電力變換裝置的驅(qū)動頻率同步，因此每個電動機中分別需要電力變換裝置。另一方面，在使用感應(yīng)電動機的情況下，由于對應(yīng)于驅(qū)動頻率與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度之差而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，因此能在轉(zhuǎn)矩誤差的允許范圍內(nèi)允許電動機的旋轉(zhuǎn)速度差。為此，在鐵道車輛的領(lǐng)域中，一般采用以1臺電力變換裝置驅(qū)動多臺感應(yīng)電動機的方式，能以低成本來構(gòu)建系統(tǒng)。一般產(chǎn)業(yè)用途中所使用的電動機多以固定的旋轉(zhuǎn)速度連續(xù)運轉(zhuǎn)，但在鐵道車輛中，在從停車狀態(tài)起動電力變換裝置并加速后，停止電力變換裝置的動作而移轉(zhuǎn)到以慣性行進的狀態(tài)，之后，再起動電力變換裝置進行減速或再加速等，如這樣頻繁地重復車輛的加減速以及電力變換裝置的起動、停止。在使用感應(yīng)電動機的情況下，即使停止電力變換裝置而阻斷一次電流，在感應(yīng)電動機內(nèi)部也會暫時繼續(xù)流過電流。該電流由電動機內(nèi)部的電阻消耗，逐漸衰減，但在直到消失為止的期間，因流過內(nèi)部的電流而繼續(xù)產(chǎn)生磁通量。這時，若殘留的磁通量保持較大不變地即電動機內(nèi)部殘留的磁能保持較大不變地再起動電力變換裝置，則有時會流過過大的電流。這時，會存在使電力變換裝置遭到破壞的情況、產(chǎn)生過大的轉(zhuǎn)矩而使乘坐體驗變差的情況。該殘留磁通量所引起的再起動時的問題過去以來就是已知的，作為該問題的對策，已知專利文獻1以及2所記載的技術(shù)。在專利文獻1記載的技術(shù)中，通過使電力變換裝置停止前成為輸出電壓零，從而使感應(yīng)電動機的一次側(cè)短路，將電動機內(nèi)部的殘留磁能引出到一次側(cè)。在專利文獻2記載的技術(shù)中，在使電力變換裝置停止前控制勵磁電流來使電動機內(nèi)部的磁通量衰減，從而使電動機內(nèi)部的殘留磁能充分降低。專利文獻專利文獻1：JP特開2013-207954號公報專利文獻2：JP特開2008-113501號公報在專利文獻1記載的技術(shù)中，通過在電力變換裝置停止前以輸出電壓零的狀態(tài)進行動作，從而使感應(yīng)電動機的一次側(cè)短路來將電動機內(nèi)部的殘留磁能引出到一次側(cè)，這時，若殘留磁能較大，則流向一次側(cè)的電流也變大，從而存在會產(chǎn)生過大的轉(zhuǎn)矩的情況。在專利文獻2記載的技術(shù)中，為了在電力變換裝置停止前使電動機內(nèi)部的磁通量衰減而對勵磁電流進行控制，由此充分降低電動機內(nèi)部的殘留磁能。這時，不設(shè)置磁通量傳感器，是無傳感器的情況，但由于使用根據(jù)電動機常數(shù)等估計出的值，因此在常數(shù)因電動機的溫度變動而發(fā)生了變化的情況下，估計誤差變大，從而有時無法使磁通量得到充分衰減。根據(jù)以上，本專利技術(shù)的課題是以下3點。(1)下次起動時不產(chǎn)生過大的電流和轉(zhuǎn)矩；(2)當在電力變換裝置停止前使磁通量充分衰減時，不產(chǎn)生過大的電流和轉(zhuǎn)矩；(3)不需要磁傳感器，即使發(fā)生了電動機的溫度變動或常數(shù)變化也能充分衰減磁通量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決上述課題，本專利技術(shù)所涉及的電力變換裝置的控制裝置的特征在于，具有：電壓運算部，其基于電流指令來生成驅(qū)動感應(yīng)電動機的電壓指令；和PWM運算部，其基于所述電壓指令來輸出電力變換電路的選通脈沖信號，該控制裝置在從勵磁電流指令以及轉(zhuǎn)矩電流指令的下降起直至達到零為止的阻斷時，將在勵磁電流指令上加上對應(yīng)于勵磁電流指令的時間變化量而算出的勵磁電流指令補正量后求得的阻斷時勵磁電流指令、在勵磁電流指令上乘以增益后得到的阻斷時磁通量指令以及轉(zhuǎn)矩電流指令作為針對電壓運算部的電流指令。專利技術(shù)效果根據(jù)本專利技術(shù)，能在使電動機的動作停止時使磁通量充分衰減，能防止在下次起動時產(chǎn)生過大的電流和轉(zhuǎn)矩。另外，在電力變換裝置停止前使磁通量衰減時，不會產(chǎn)生過大的電流和轉(zhuǎn)矩。進而，不需要磁傳感器，即使發(fā)生了電動機的溫度變動或常數(shù)變化，也能使磁通量充分衰減。附圖說明圖1是表示本專利技術(shù)所涉及的電力變換裝置的實施例的構(gòu)成的圖。圖2是表示控制裝置內(nèi)的電壓運算部的詳細情況的圖。圖3是表示本專利技術(shù)所涉及的電力變換裝置的各指令的動作波形的圖。圖4是表示電力變換器(一相份)的接通斷開動作的詳細情況的圖。圖5是表示現(xiàn)有技術(shù)中的一相份(U相)的電壓/電流指令的動作波形的圖。圖6是表示控制裝置內(nèi)的電壓運算部中的一相份(U相)的電壓/電流指令的動作波形的圖。圖7是表示現(xiàn)有技術(shù)中的指令以及狀態(tài)量的動作波形的圖。圖8是表示本專利技術(shù)所涉及的電力變換裝置的指令以及狀態(tài)量的動作波形的圖。圖9是對現(xiàn)有技術(shù)和本專利技術(shù)中的殘留磁通量的大小與速度的關(guān)系進行比較的圖。圖10是對現(xiàn)有技術(shù)和本專利技術(shù)中的殘留磁通量的大小與溫度的關(guān)系進行比較的圖。標號說明1平滑化電容器2直流電壓傳感器3電力變換器6交流電流傳感器7感應(yīng)電動機14控制裝置15微分器16第一增益17加法器18第二增益19低通濾波器20第一選擇開關(guān)21第二選擇開關(guān)22旋轉(zhuǎn)坐標變換部23速度估計部24電壓運算部25PWM運算部26電壓矢量運算部27第一靜止坐標變換部28第二靜止坐標變換部29電壓補正部30、31、32加法器Ecf平滑化電容器電壓Gpu1U相上臂選通脈沖指令Gpu2U相下臂選通脈沖指令Gpv1V相上臂選通脈沖指令Gpv2V相下臂選通脈沖指令Gpw1W相上臂選通脈沖指令Gpw2W相下臂選通脈沖指令I(lǐng)d*d軸電流指令I(lǐng)d**d軸電流指令(補正后)Iq*q軸電流指令iuU相電流檢測值ivV相電流檢測值iwW相電流檢測值Lm勵磁電感T2二次時間常數(shù)Phid*d軸磁通量指令Phidd軸磁通量Fr轉(zhuǎn)子頻率估計值Vd*d軸電壓指令Vq*q軸電壓指令Vu*U相電壓指令ΔVuU相電壓補正量Vu**U相電壓指令(補正后)Vv*V相電壓指令ΔVvV相電壓補正量Vv**V相電壓指令(補正后)Vw*W相電壓指令ΔVwW相電壓補正量Vw**W相電壓指令(補正后)具體實施方式以下，作為本專利技術(shù)的實施方式，參考附圖來特別說明適于鐵道車輛領(lǐng)域的電力變換裝置的實施例。當然，本專利技術(shù)所涉及的電力變換裝置并不限定于鐵道車輛的用途，還能運用在一般產(chǎn)業(yè)用途中，這點不言自明。實施例圖1是表示本專利技術(shù)所涉及的電力變換裝置的實施例的構(gòu)成的圖。本專利技術(shù)所涉及的電力變換裝置由以下要素構(gòu)成：平滑化電容器1，其將從外部的直流電源提供的直流電壓平滑化；直流電壓傳感器2，其檢測平滑化電容器1的直流電壓Ecf；電力變換器3，其與平滑化電容器1并聯(lián)連接，將平滑化電容器1的直流電壓變換成交流電壓；感應(yīng)電動機7，其通過電力變換器3所提供的交流電壓而被驅(qū)動；交流電流傳感器6，其檢測電力變換器3所輸出的交流電流iu、iv以及iw；和控制裝置14，其將直流電壓傳感器2的輸出以及交流電流傳感器6的輸出作為輸入信號，輸出驅(qū)動電力變換器3的選通脈沖Gpu1以及2、Gpv1以及2和Gpw1以及2。控制裝置14由如下要素構(gòu)成：微分器15，其求取從外部給出的d軸電流指令I(lǐng)d*的時間微分值；第一增益16，其在微分器15的輸出上乘以常數(shù)K；加法器17，其將d軸電流指令I(lǐng)d*和第一增益16的輸出相加；第二增益18，其在d軸電流指令I(lǐng)d*上乘以常數(shù)(在此是勵磁電感Lm)；低通濾波器19，其對第二增益18的輸出實施一次延遲處理；第一選擇開關(guān)20，其在穩(wěn)定時選擇d軸電流指本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種電力變換裝置，具備：電力變換電路，其將直流電力變換成交流電力來驅(qū)動感應(yīng)電動機；和控制裝置，其輸出驅(qū)動所述電力變換電路的選通脈沖信號，所述電力變換裝置的特征在于，所述控制裝置具有：電壓運算部，其基于電流指令來生成驅(qū)動所述感應(yīng)電動機的電壓指令；和PWM運算部，其基于所述電壓指令來輸出所述選通脈沖信號，所述控制裝置在從勵磁電流指令以及轉(zhuǎn)矩電流指令的下降起直至達到零為止的阻斷時，將在所述勵磁電流指令上加上對應(yīng)于所述勵磁電流指令的時間變化量而算出的勵磁電流指令補正量后求得的阻斷時勵磁電流指令、在所述勵磁電流指令上乘以增益后得到的阻斷時磁通量指令以及所述轉(zhuǎn)矩電流指令作為針對所述電壓運算部的所述電流指令。

【技術(shù)特征摘要】
2015.10.14 JP 2015-2028101.一種電力變換裝置，具備：電力變換電路，其將直流電力變換成交流電力來驅(qū)動感應(yīng)電動機；和控制裝置，其輸出驅(qū)動所述電力變換電路的選通脈沖信號，所述電力變換裝置的特征在于，所述控制裝置具有：電壓運算部，其基于電流指令來生成驅(qū)動所述感應(yīng)電動機的電壓指令；和PWM運算部，其基于所述電壓指令來輸出所述選通脈沖信號，所述控制裝置在從勵磁電流指令以及轉(zhuǎn)矩電流指令的下降起直至達到零為止的阻斷時，將在所述勵磁電流指令上加上對應(yīng)于所述勵磁電流指令的時間變化量而算出的勵磁電流指令補正量后求得的阻斷時勵磁電流指令、在所述勵磁電流指令上乘以增益后得到的阻斷時磁通量指令以及所述轉(zhuǎn)矩電流指令作為針對所述電壓運算部的所述電流指令。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于，所述控制裝置在從所述勵磁電流指令以及所述轉(zhuǎn)矩電流指令的上升起直至成為固定值的穩(wěn)定狀態(tài)為止的穩(wěn)定時，將所述勵磁電流指令、對所述勵磁電流指令實施一次延遲處理而算出的磁通量指令以及所述轉(zhuǎn)矩電流指令作為針對所述電壓運算部的所述電流指令。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于，所述電...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：兒島徹郎，杉浦徹，
申請(專利權(quán))人：株式會社日立制作所，
類型：發(fā)明
國別省市：日本,JP