CN102648578A - 电力变换装置 - Google Patents

Abstract

电力变换装置具备：驱动感应电机（1）的电力变换器（2）；控制电力变换器（2）的控制部（40）；以及对制动力指令进行运算的制动力指令运算部（6），控制部（40）具有再生制动力运算部（12），其运算：基于d轴电流检测值（id）、q轴电流检测值（iq）、d轴电压指令（Vd*）、q轴电压指令（Vq*）以及速度信息（ω）能够决定的第1再生制动力（BP1），以及基于相电流信息（Iu~Iw）、d轴电压指令（Vd*）、q轴电压指令（Vq*）、以及速度信息（ω）能够决定的第2再生制动力（BP2），将根据速度信息（ω）选择的第1再生制动力（BP1）和第2再生制动力（BP2）的任一个对制动力指令运算部（6）输出。

Description

电力变换装置

技术领域

本发明涉及在包含铁路车辆或电动汽车的电动车辆等中搭载的电力变换装置，特别涉及对于协调空气制动器和电力制动器所需要的再生制动力进行运算的电力变换装置。

背景技术

在上述那样的在电动车辆等中搭载的电力变换装置中，一般是一并使用再生制动和空气制动，例如不使用特别的转矩传感器等而使用在逆变器内运算的再生制动作为再生制动运算结果，伴随着该运算结果减少，进行空气制动的补充等，获得稳定的制动力。即，为了实现可靠性高的再生制动控制装置，在逆变器内运算的再生制动运算结果是重要的，需要该再生制动力运算结果能够正确地对电动机输出的再生制动力进行运算。

因此，在现有的制动转矩运算中，当电动机的种类改变时需要变更转矩运算，例如在下述专利文献1中记载有感应电机的转矩运算方法，此外，在下述专利文献2中记载有PM电动机（永磁铁同步电机）的转矩运算方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平07-031179号公报(段落[0015]，式3)；

专利文献2：日本特开平10-014273号公报(段落[0049]，式26)。

发明内容

发明要解决的问题

可是，在上述专利文献1和2中，没有言及能够在感应电机和PM电动机（永磁铁同步电机）的双方采用的制动转矩运算方法。即，没有记载能够用于任何电动机的种类的制动转矩运算方法。此外，在现有的制动转矩运算方法中，有在电动机常数根据电动车辆的运行条件而变化的情况下不能正确地对再生制动力进行运算的课题。

本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于获得一种即使电动机常数根据电动车辆的运行条件而变化，也能正确地对再生制动力进行运算的电力变换装置。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，实现目的，本发明的特征在于具备：电力变换器，对交流旋转电机进行驱动；控制部，控制电力变换器；以及制动力指令运算部，对制动力指令进行运算，控制部具有：再生制动力运算部，基于正交轴电流、对电力变换器的电压指令以及交流旋转电机的速度信息对第1再生制动力进行运算，正交轴电流基于在交流旋转电机中检测的电流信息而运算，电压指令基于制动力指令而运算，并且，基于电流信息、电压指令以及速度信息对第2再生制动力进行运算，根据速度信息选择第1再生制动力和第2再生制动力的任一个，对制动力指令运算部输出。

发明的效果

根据本发明，能够获得即使电动机常数根据电动车辆的运行条件而变化，也能正确地对再生制动力进行运算的效果。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的电力变换装置的结构图。

图2是图1所示的第2转矩运算部的结构图。

图3是图1所示的切换判别部的结构图。

图4是用于说明本发明的实施方式1的电力变换装置的工作的图。

图5是本发明的实施方式2的电力变换装置的结构图。

图6是表示图5所示的磁通运算部的一个结构例的图。

图7是表示图5所示的磁通运算部的另一个结构例的图。

图8是用于说明本发明的实施方式2的电力变换装置的工作的图。

图9是图5所示的损失运算部的结构图。

图10是本发明的实施方式3的电力变换装置的结构图。

图11是图10所示的切换判别部的结构图。

图12是本发明的实施方式4的电力变换装置的结构图。

图13是图12所示的切换判别部的结构图。

具体实施方式

以下，基于附图详细地说明本发明涉及的电力变换装置的实施方式。再有，本发明并不被该实施方式限定。

实施方式1

图1是本发明的实施方式1的电力变换装置的结构图，图2是图1所示的第2转矩运算部的结构图，图3是图1所示的切换判别部的结构图。

在图1中，电力变换装置构成为作为主要的结构具有：作为交流旋转电机的感应电机1，使感应电机1驱动的电力变换器2；在电力变换器2的直流侧并联连接的直流电源5，检测感应电机1的速度的速度信息检测部4，电流检测器3a、3b、3c，使未图示的制动装置工作的制动力指令运算部6以及控制部40。

电流检测器3a、3b、3c对在感应电机1中产生的相电流信息（电流信息）Iu、Iv、Iw进行检测。再有，在图1中记载了交流侧的电流检测器3通过CT等检测在电力变换器2和感应电机1的连接线中流过的电流，但并不限定于此，也可以是其它公知的手法，例如使用母线电流等在电力变换器2内部流过的电流来检测相电流信息的结构。此外，因为iu+iv+iw=0的关系成立，能够根据例如u、v的2相的量的检测电流来求取w相的电流，所以也可以省略3个电流检测器中的1个电流检测器（在上述的例子中是3c）。在根据u、w的2相的量的检测电流来求取v相的电流的情况下也是同样的。

控制部40构成为作为主要的结构具有：dq/uvw相变换部（坐标变换部）10，再生制动力运算部12，电压指令运算部8，积分部9，以及PWM控制部11。

dq/uvw相变换部10将从电流检测器3获得的相电流信息Iu、Iv、Iw，坐标变换成相位θ的旋转正交二轴（d-q轴）（以下，称为“旋转二轴坐标”）上的d轴电流检测值id、q轴电流检测值iq。再有，dq/uvw相变换部10如公知那样，在将三相电流向旋转正交二轴进行坐标变换时需要控制坐标轴。当将该控制坐标轴的相位设为θ时，该相位θ是通过积分部9对速度信息（也可以称为“角频率”）ω进行积分后的值。再有，在本实施方式中，角频率ω通过安装在感应电机1的速度信息检测部4而获得，但当然也可以不安装速度信息检测部4而使用通过无速度传感器控制而运算的速度估计值。

制动力指令运算部6构成为具有：制动力运算部13和减法器14。制动力运算部13用于将从未图示的驾驶台等的上位***输出的制动步骤指令变换成制动力指令，例如进行乘以系数或单位变换等的运算，将输入的制动步骤指令变换成制动力指令。减法器14从来自制动力运算部13的制动力指令，减去在再生制动力运算部12运算的再生制动力BP，对未图示的空气制动等的控制机械制动的部分输出。

电压指令运算部8基于来自制动力指令运算部6的制动力指令和在速度信息检测部4检测的速度信息ω，对用于控制电力变换器2的d轴电压指令Vd*和q轴电压指令Vq*进行运算。PWM控制部11使用d轴电压指令Vd*、q轴电压指令Vq*以及相位θ，对三相电压指令Vu*、Vv*、Vw*（未图示）进行运算，基于该三相电压指令Vu*、Vv*、Vw*生成用于电力变压器2进行脉冲宽度控制的门信号，对电力变换器2输出。

以下，叙述电压指令运算部8和PWM控制部11的工作，在此基础上详细说明作为本发明的特征部分的再生制动力运算部12的结构和工作。电压指令运算部8如式（1）所示，使用来自制动力指令运算部6的轴电流指令τ*、交流旋转电机的电动机常数、根据交流旋转电机的特性决定的次级磁通指令φ*、电动机常数（电动机的互感M、电动机的次级电感Lr以及极对数P），对转矩电流指令Iq*进行运算。

[数1]

                                                 

电压指令运算部8如式（2）所示，根据次级磁通指令和作为电动机常数的电动机的互感M，对磁通电流指令Id*进行运算。

[数2]

 

电压指令运算部8如式（3）所示，使用转矩电流指令Iq*、磁通电流指令Id*、感应电机的电动机常数（电动机的次级电感Lr，以及电动机的次级电阻值Rr），对转差角频率指令ωs*进行运算。

[数3]

 

电压指令运算部8如式（4）所示，基于转差角频率指令ωs*和任意的角频率ω，对与电力变压器1输出的频率相当的逆变器角频率ωinv进行运算。

[数4]

电压指令运算部8如式（5）所示，使用逆变器角频率ωinv、转矩电流指令Iq*、磁通电流指令Id*、电动机常数（电动机的初级电阻值Rs、电动机的初级电感Ls以及漏感σ），对d轴电压指令Vd*和q轴电压指令Vq*进行运算。其中，设σ=1-M×M/Ls/Lr。

[数5]

 

电压指令运算部8将以式（5）运算的dq轴电压指令Vd*、Vq*向PWM控制部11输出，并且将以式（4）运算的逆变器角频率ωinv向积分部9输出。积分部9如公知那样在将三相电压或三相电流向旋转正交二轴进行坐标变换时需要控制坐标轴，基于任意的角频率ωinv对控制坐标轴的相位θ进行运算。该相位θ如式（6）所示那样通过对逆变器角频率ωinv进行积分而获得。

[数6]

 

PWM控制部11使用由式（5）获得的d轴电压指令Vd*、q轴电压指令Vq*、由式（6）获得的相位θ，对三相电压指令Vu*、Vv*、Vw*进行运算（参照式（8）），但电压指令的电压相位θ如式（7）所示那样是比相位θ少许前进的值。

[数7]

 

PWM控制部11基于以式（7）获得的电压相位θv、d轴电压指令Vd*、q轴电压指令Vq*，如式（8）所示，对三相电压指令Vu*、Vv*、Vw*进行计算。

[数8]

PWM控制部11以电力变换器2能够进行脉冲宽度控制的方式，对基于三相电压指令Vu*、Vv*、Vw*的门信号进行运算并向电力变换部2输出。结果，电力变换器2如制动力指令τ*那样被控制。

接着，针对作为本发明的特征部分的再生制动力运算部12进行叙述。再生制动力运算部12构成为作为主要的结构具有：第1转矩运算部16，第2转矩运算部17，以及切换部15。进而，切换部15构成为具有：切换判断部18，切换处理部19。

第1转矩运算部16如式（9）所示那样，对基于d轴电流检测值id、q轴电流检测值iq、d轴电压指令Vd*、q轴电压指令Vq*、速度信息ω能够决定的第1再生制动力BP1进行运算。

[数9]

 

接着，在图2中，第2转矩运算部17构成为作为主要的结构具有：电流运算部21，电压运算部22，磁通运算部26，制动运算部42。进而，制动运算部42构成为具有：乘法器24a、24b、24c、减法器25。这样构成的第2转矩运算部17对基于以电流检测器3检测出的相电流信息Iu、Iv、Iw、dq轴电压指令Vd*、Vq*、速度信息ω能够决定的第2再生制动力BP2进行运算。在以下具体地对其进行说明。

电流运算部21如式（10）所示那样，将3相的相电流信息Iu、Iv、Iw变换成作为静止坐标系（αβ坐标系)上的2轴分量的α轴电流Iα和β轴电流Iβ。

[数10]

 

电压运算部22如式（11）所示那样，对速度信息ω进行积分来对作为固定二轴坐标的控制坐标轴的相位θ1进行运算。

[数11]

 

电压运算部22如式（12）所示那样，使用该相位θ1将dq轴电压指令Vd*、Vq*变换成α轴电压Vα和β轴电压Vβ。

[数12]

磁通运算部26如式（13）所述那样，基于上述的α轴电流Iα、β轴电流Iβ、α轴电压Vα、以及β轴电压Vβ，对α轴磁通φα和β轴磁通φβ进行运算。

[数13]

 

减法器25求取来自乘法器24a的α轴磁通φα和β轴电流Iβ相乘后的值，与来自乘法器24b的β轴磁通φβ和α轴电流Iα相乘后的值的差分。乘法器24c基于来自减法器25的输出和作为电动机常数的极对数Pn，对式（14）所示的第2再生制动力BP2进行运算。

[数14]

 

在图3中，对构成切换判断部18的比较物30输入速度信息ω，并且设定切换速度ωfcn。切换判断部18判断对在第1转矩运算部16运算的第1再生制动力BP1和在第2转矩运算部17运算的第2再生制动力BP2进行切换的定时，在速度信息ω变得比切换速度ωfcn小时，输出用于将切换处理部19的触点从B切换到A的切换信号（规定的信号）。

切换处理部19基于来自切换判断部18的切换信号，将触点从B触点切换到A触点。对需要切换的理由进行说明，电动机的电阻的值根据温度而变化，在电动机的特性上，越是速度低的区域，初级电阻Rs的变动的影响变得越多。第1再生制动力BP1如式（9）所示那样由于不包含初级电阻Rs，因此可以说适于初级电阻Rs的变动的影响少的低速。另一方面，第2再生制动力BP2如式（13）、（14）所示那样包含初级电阻Rs，所以容易受到初级电阻Rs的变动的影响，但因为不使用电动机的互感M、电动机的次级电感Lr、以及电动机的次级电阻值Rr，所以对于这些变动是稳固的（即使在有变动的情况下，也能正确地对交流旋转电机输出的制动力进行运算）。切换部15构成为根据该BP1和BP2的特点，基于速度条件输出切换信号。在感应电机的情况下，切换速度ωfcn需要考虑初级电阻的变动并根据感应电机的电动机常数来决定。特别是根据式（5）所示的电压指令Vq来决定。在这里具体地对其进行说明，例如电压指令Vq表示为Vq=Rs×Iq*+ωinv×Ls×Id*，通过使该式中的ωinv×Ls×Id*比Rs×Iq*大，从而需要考虑初级电阻的变动来选择ωinv。在这里，当设ωinv=ωfcn时，变为Rs×Iq*＜ωfcn×Ls×Id*，进而由于ωfcn＞(Rs×Iq*)/(Ls×Id*)，所以能够通过上述数式来决定切换速度ωfcn。再有，关于Id*和Iq*，能够代入感应电机的额定电流来决定。

图4是用于说明本发明的实施方式1的电力变换装置的工作的图。如图4（a）所示，在速度信息ω比ωfcn高的速度区域中，切换处理部19的触点是B，所以图4（c）所示的第2再生制动力BP2作为再生制动力BP对制动力指令运算部6的减法器14输出（参照图4（d））。

在速度信息ω变得比ωfcn小时（时刻t1），切换处理部19的触点从B切换到A，所以图4（b）所示的第1再生制动力BP1作为再生制动力BP而输出（参照图4（d））。来自切换处理部19的再生制动力BP输入到制动力指令运算部6。减法器14将从制动力指令τ*减去再生制动力BP而获得的制动力对空气制动输出。

再有，在本实施方式中，使用感应电机作为交流旋转电机进行了说明，但当然在PM电动机（永磁铁同步电机）中也能够同样地实施。

如以上说明的那样，本实施方式的电力变换装置具备根据速度信息ω选择第1再生制动力BP1和第2再生制动力BP2的任一个，对制动力指令运算部6输出的再生制动力运算部12，因此即使在电动机常数根据电动车辆的运行条件而变化的情况下，与现有技术相比，也能够正确地对再生制动力进行运算。此外，在本实施方式的电力变换装置中，只要电动机的种类是在电动车辆中使用的感应电机、PM电动机（永磁铁同步电机）等的交流旋转电机的话，能够采用任何交流旋转电机。即，能使用任何种类的电动机。

实施方式2

图5是本发明的实施方式2的电力变换装置的结构图，图6是表示图5所示的磁通运算部的一个结构例的图，图7是表示图5所示的磁通运算部的另一个结构例的图，图8是用于说明本发明的实施方式2的电力变换装置的工作的图，图9是图5所示的损失运算部的结构图。在图5中，本实施方式的控制部41的特征在于仅具有1种转矩运算部50，在切换部23根据速度条件对磁通运算部31的输出进行切换。此外，其特征在于，具备校正部51，对再生制动力由于铁损等的损失的影响而减少的量进行校正。此外，本实施方式使用作为交流旋转电机的同步电机38进行说明，但在感应电机的情况下也能获得同样的效果。以下，对与第1实施方式相同的部分赋予相同符号并省略其说明，在这里仅针对相异的部分进行叙述。

在图5中，本实施方式的再生制动力运算部20构成为作为主要的结构具有：转矩运算部50，校正部51。转矩运算部50构成为具有：电流运算部21，电压运算部22，磁通运算部31，切换部23，制动运算部43。切换部23构成为具有：切换判断部18，切换处理部27，切换处理部28，制动运算部43与图2所示的制动运算部42同样，构成为具有：乘法器24a、24b、24c以及减法器25。再有，关于校正部51的结构在后面叙述。

在图6中，磁通运算部31构成为作为主要的结构具有：对在电流运算部21运算的α轴电流Iα乘以电阻分量R的增益器33a，对在电流运算部21运算的β轴电流Iβ乘以电阻分量R的增益器33b，从在电压运算部22运算的α轴电压Vα减去增益器33a的输出的减法器32a，从在电压运算部22运算的β轴电压Vβ减去增益器33b的输出的减法器32b，一阶延迟部34a，一阶延迟部34b。

在实施方式1中，如式（13）所示，对减法运算后的值进行积分来计算α轴磁通φα和β轴磁通φβ，但在本实施方式中，使用一阶延迟部34a、34b来计算α轴磁通φα和β轴磁通φβ。从积分变更为一阶延迟，是因为能够除去电压、电流的波动的效果，除此之外当使用纯粹的积分时，在电压运算部22运算的电压Vα、Vβ、电流检测器3等中存在的直流偏移的情况下，运算结果有可能发散。因此，通过使用根据一阶延迟部34a、34b的近似积分，根据一阶延迟部的近似积分器的时间常数T和切换速度ωfcn的关系变得明确。也就是说，作为一阶延迟部34a、34b的输出信号的α轴磁通φα和β轴磁通φβ对于比时间常数T高的信号是与纯粹的积分大致相同的值。换句话说，一阶延迟部34a、34b的输出信号φα、φβ在时间常数T以下是与纯粹的积分不同的值，可靠性降低。因此，通过使切换速度ωfcn比时间常数T高，从而能够选择可靠性高的值。时间常数T和切换速度ωfcn的关系能够以式（15）表现。

[数15]

 

再有，一阶延迟部34a、34b也可以如图7所示那样由积分部35a、35b、减法器34a、34b、增益器36a、36b构成。通过对增益器36a、36b设定时间常数T的倒数1/T，从而能够使其与一阶延迟部34a、34b进行大致同样的动作。图7的结构与图6相比，看上去是结构要素增加，但是与以软件来实现一阶延迟部34a、34b的情况相比，能够削减软件的容量。

在图5中，对切换处理部28输入在磁通运算部31中运算的α轴磁通φα和规定的设定值(在本实施方式中,是能够根据电动机常数决定的作为规定的磁通的磁通指令φ*),切换处理部28根据来自切换判断部18的切换信号（规定的信号），选择α轴磁通φα和磁通指令φ*的任一个并输出。此外，对切换处理部27输入在磁通运算部31中运算的β轴磁通φβ和规定的设定值(在本实施方式中为0),切换处理部27根据来自切换判断部18的切换信号，选择β轴磁通φβ和0的任一个并输出。

对图5所示的切换判断部18，与实施方式1同样地输入速度信息ω,该切换判断部18基于速度信息ω，判断从α轴磁通φα切换到磁通指令φ*的定时，和从β轴磁通φβ切换到0的定时。更具体地，切换判断部18在速度信息ω变得比切换速度ωfcn小时，输出用于将切换处理部27、28的触点从B切换到A的切换信号。

在以下具体地对需要切换的理由进行说明。如图6所示，磁通运算部31在增益器33a、33b中使用作为电动机常数的电阻R。实际的电动机的电阻的值根据温度而变化，但磁通运算的电阻值（上述电阻R）例如使用115℃的设计值（电阻值）。因此，当然在实际的电动机的电阻值和磁通运算的电阻值之间产生差异，由此磁通运算的精度降低，对正确的转矩运算造成影响。该影响在电动机特性上在速度低的区域中变得显著。

因此，切换处理部27在速度信息ω变得比切换速度ωfcn小时，根据切换信号将触点从B切换到A并输出0。由于实际的电动机的β轴磁通φβ在速度降低时大致变为0，所以将磁通φβ置换为0也没有问题。

此外，在切换处理部28中，当速度信息ω变得比切换速度ωfcn小时，根据切换信号将触点从B切换到A并输出磁通指令φ*。再有，由于实际的电动机的α轴磁通φα在速度降低时变得与磁通指令φ*大致一致，所以置换为磁通指令φ*也没有问题。

来自切换处理部27的输出被输入到乘法器24a，来自切换处理部28的输出被输入乘法器24b。以下，关于减法器25和乘法器24c，与实施方式1相同，因此省略其说明。

图5所示的再生制动力运算部20与实施方式1的不同的部分在于具备校正部51，该校正部51构成为具有：将速度信息ω作为输入的损失运算部37，和用于对从制动力指令运算部50向制动力指令运算部6输出的再生制动力BP进行校正的减法器39。损失运算部37将速度信息ω作为输入，求取电动机的铁损等、在磁通运算部31没有考虑的损失量△Lo。再有，在通过后述的图8能够预先把握损失的情况下，能够通过表来设定，或者能够做成速度ω的函数等而作为函数进行设定。通过这样能够考虑电动机的详细的损失，能够使再生制动力BP与实际的电动机输出的再生转矩力一致。即，本实施方式的再生制动力运算部20能够也考虑铁损等的影响，因此能够正确地对再生制动力进行运算。

如图8（a）所示，在速度信息ω比ωfcn高的速度区域中，由于切换处理部27、28的触点是B，所以来自切换部23的输出是图8（b）、（c）所示的磁通φα和φβ。这时的乘法器24c的输出（再生制动力BP）为BP=Pn×(φα×Iβ-φβ×Iα)（参照图8（e））。

在速度信息ω变得比ωfcn小时（时刻t1），切换处理部27、28的触点从B切换到A，因此切换部23的输出如图8（d）所示那样成为φ*。因此，乘法器24c的输出（再生制动力BP）如图8（e）所示那样为BP=Pn×φ*×Iβ。

再有，在实施方式2中说明的校正部51也能够应用于实施方式1的控制部40，例如，通过在图1所示的再生制动力运算部12的输出端构成与校正部51同样的功能，从而能够实现。

如以上说明的那样，本实施方式的电力变换装置通过转矩运算部50对α轴电压Vα、β轴电压Vβ、α轴电流Iα、β轴电流Iβ进行运算，根据速度信息ω选择磁通指令φ*和α轴磁通φα的任一个，并且将基于选择的磁通而获得的再生制动力BP对制动力指令运算部6输出，因此即使在电动机常数根据电动车辆的运行条件而变化的情况下，与现有技术相比，也能够正确地对再生制动力进行运算。此外，在本实施方式的电力变换装置中，只要电动机的种类是在电动车辆中使用的感应电机、PM电动机（永磁铁同步电机）等的交流旋转电机的话，能够采用任何交流旋转电机。即，能够采用任何种类的电动机。

此外，本实施方式的电力变换装置仅使用1种转矩运算部50，因此与实施方式1相比能够减少软件的量，能够应用廉价的微型计算机。即，与实施方式1相比较，能够谋求低成本化。再有，在本实施方式中，使用作为交流旋转电机的同步电机进行了说明，但在感应电机的情况下当然也能够同样地实施。

实施方式3

图10是本发明的实施方式3的电力变换装置的结构图,图11是图10所示的切换判别部53的结构图。本实施方式的控制部42的特征在于，在切换判断部53中，根据电动机常数、磁通电流指令Id*、以及转矩电流指令Iq*来进行计算。以下，对与第1实施方式相同的部分赋予相同符号并省略其说明，在这里仅针对相异的部分进行叙述。

在图11所示的切换判断部53中，切换速度ωfcn以第1实施方式中描述的方式来决定。即，在感应电机的情况下，切换速度ωfcn需要考虑初级电阻的变动并根据感应电机的电动机常数来决定。特别是根据式（5）所示的电压指令Vq来决定。例如电压指令Vq表示为Vq=Rs×Iq*+ωinv×Ls×Id*，通过使该式中的ωinv×Ls×Id*比Rs×Iq*大，从而需要考虑初级电阻的变动来选择ωinv。在这里，当设ωinv=ωfcn时，变成Rs×Iq*＜ωfcn×Ls×Id*，进而由于ωfcn＞(Rs×Iq*)/(Ls×Id*)，所以能够通过上述数式来决定切换速度ωfcn。再有，关于Id*和Iq*，能够代入感应电机的额定电流来决定。像这样在本实施方式中，其特征在于以通过上述数式决定切换速度ωfcn的方式来构成切换判别部53。构成切换判断部53的比较部30在速度信息ω变得比在上述运算中获得的切换速度ωfcn小时，输出用于将切换处理部19的触点从B切换到A的切换信号（规定的信号）。

如以上说明的那样，本实施方式的电力变换装置具备根据速度信息ω选择第1再生制动力BP1和第2再生制动力BP2的任一个，对制动力指令运算部6输出的再生制动力运算部12，因此即使在电动机常数根据电动车辆的运行条件而变化的情况下，与现有技术相比，也能够正确地对再生制动力进行运算。

此外，本实施方式的电力变换装置与第1实施方式相比，能够简单地决定切换速度。再有，该考虑方式当然也能够在第2实施方式的结构中采用。

实施方式4

图12是本发明的实施方式4的电力变换装置的结构图,图13是图12所示的切换判别部55的结构图。本实施方式的控制部43的特征在于，通过切换判断部55根据电压信息条件输出切换信号（规定的信号），从而在切换部54对磁通运算部31的输出进行切换。此外，本实施方式使用作为交流旋转电机的同步电机38进行说明，但在感应电机的情况下也能获得同样的效果。以下，对与第2实施方式相同的部分赋予相同符号并省略其说明，在这里仅针对相异的部分进行叙述。

图13所示的切换判断部55输入q轴电压指令Vq*和转矩电流指令Iq*，并且考虑电阻的变动，对将电阻R和转矩电流指令Iq*相乘后的值乘以考虑了电阻变动的系数2倍而获得的值（电压信息）Vqfc和q轴电压指令（电压信息）Vq*在比较部30进行比较，在Vq*变得比Vqfc大时输出切换信号。再有，在本实施方式中根据q轴电压指令进行切换，但并不限定于此，当然也可以根据例如d轴电压指令、q轴电压指令和d轴电压指令的大小或调制率来进行切换。

如以上说明的那样，本实施方式的电力变换装置通过转矩运算部50对α轴电压Vα、β轴电压Vβ、α轴电流Iα、β轴电流Iβ进行运算，基于电压信息切换磁通指令φ*和α轴磁通φα，作为再生制动力BP进行输出，因此即使在电动机常数根据电动车辆的运行条件而变化的情况下，特别是即使有电阻的变动，与现有技术相比，也能够正确地对再生制动力进行运算。此外，在本实施方式的电力变换装置中，只要电动机的种类是在电动车辆中使用的感应电机、PM电动机（永磁铁同步电机）等的交流旋转电机的话，能够采用任何交流旋转电机。即，能够采用任何种类的电动机。

再有，在是实施方式2中说明的校正部51，也能对实施方式3的控制部42和实施方式4的控制部43进行应用。

产业上的利用可能性

如上所述，本发明能够应用于在包含铁路车辆或电动汽车的电动车辆等中搭载的电力变换装置，特别是作为即使电动机常数根据电动车辆的运行条件而变化，也能正确地对再生制动力进行运算的发明是有用的。

附图标记说明

1 感应电机；

2 电力变换器；

3a、3b、3c 电流检测器；

4 速度信息检测部；

5 直流电源；

6 制动力指令运算部；

8 电压指令运算部；

9 积分部；

10 dq/uvw相变换部（坐标变换部）；

11 PWM控制部；

12、20 再生制动力运算部；

13 制动力运算部；

14a、25、32a、32b、39 减法器；

15、23、52、54 切换部；

16 第1转矩运算部；

17 第2转矩运算部；

18、53、55 切换判断部；

19、27、28 切换处理部；

21 电流运算部；

22 电压运算部；

24a、24b、24c 乘法器；

26、31 磁通运算部；

29 制动运算部；

30 比较部；

33a、33b、36a、36b 增益器；

34a、34b 一阶延迟部；

35a、35b 积分器；

37 损失运算部；

38 同步电机；

40、41、42、43 控制部；

42、43 制动运算部；

50 转矩运算部；

51 校正部；

BP 再生制动力；

BP1 第1再生制动力；

BP2 第2再生制动力；

Id* 磁通电流指令；

Iq* 转矩电流指令；

Iu、Iv、Iw 相电流信息（电流信息）；

Iα α轴电流；

Iβ β轴电流；

id d轴电流检测值；

iq q轴电流检测值；

Vα α轴电压；

Iβ β轴电压；

Vd* d轴电压指令；

Vq* q轴电压指令；

Vu*、Vv*、Vw* 三相电压指令；

τ* 制动力指令；

ω 速度信息；

ωfcn 切换速度；

ωs* 转差角频率指令；

ωinv 逆变器角频率；

φα α轴磁通；

φβ β轴磁通；

φ* 磁通指令（规定的磁通）。

Claims (8)

1.一种电力变换装置，其特征在于，具备：

电力变换器，对交流旋转电机进行驱动；

控制部，控制所述电力变换器；以及

制动力指令运算部，对制动力指令进行运算，

所述控制部，具有：再生制动力运算部，该再生制动力运算部进行如下工作，

基于正交轴电流、对所述电力变换器的电压指令以及所述交流旋转电机的速度信息对第1再生制动力进行运算，所述正交轴电流基于在所述交流旋转电机中检测的电流信息而运算，所述电压指令基于所述制动力指令而运算，并且，

基于所述电流信息、所述电压指令以及所述速度信息对第2再生制动力进行运算，

根据所述速度信息选择所述第1再生制动力和所述第2再生制动力的任一个，对所述制动力指令运算部输出。

2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，

所述控制部具备：校正部，基于所述速度信息对所述交流旋转电机的包含铁损的损失进行运算，校正对所述制动力指令运算部输出的再生制动力。

3.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，

所述控制部具备：切换判断部，生成根据所述速度信息选择所述第1再生制动力和所述第2再生制动力的任一个的规定的信号。

4.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，所述规定的信号根据所述交流旋转电机的电动机常数的电阻值和所述正交轴电流来计算。

5.一种电力变换装置，其特征在于，具备：

电力变换器，对交流旋转电机进行驱动；

控制部，控制所述电力变换器；以及

制动力指令运算部，对制动力指令进行运算，

所述控制部具备：再生制动力运算部，该再生制动力运算部进行如下工作，

根据基于在所述交流旋转电机检测出的电流信息而运算的电流和电压对磁通进行运算，

根据所述速度信息或所述交流旋转电机的电压信息对所述磁通和设定的规定的磁通的任一个进行选择，并且，

将基于所述选择的磁通而获得的再生制动力对所述制动力指令运算部输出。

6.根据权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于，

所述控制部具备：校正部，基于所述速度信息对所述交流旋转电机的包含铁损的损失进行运算，校正对所述制动力指令运算部输出的再生制动力。

7.根据权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于，

所述控制部具备：切换判断部，生成根据所述速度信息或所述电压信息来选择所述磁通和设定的规定的磁通的任一个的规定的信号。

8.根据权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于，所述规定的信号根据所述交流旋转电机的电动机常数的电阻值和所述正交轴电流来计算。

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