JP2000102297A - 交流電動機の制御装置 - Google Patents

交流電動機の制御装置

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JP2000102297A
JP2000102297A JP10265202A JP26520298A JP2000102297A JP 2000102297 A JP2000102297 A JP 2000102297A JP 10265202 A JP10265202 A JP 10265202A JP 26520298 A JP26520298 A JP 26520298A JP 2000102297 A JP2000102297 A JP 2000102297A
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JP
Japan
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phase
axis
current
phase current
voltage signal
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JP10265202A
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English (en)
Inventor
Mitsuaki Higashimura
充章 東村
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 相電流検出手段が1個故障してもインバータ
のベクトル制御を行うことができる。 【解決手段】 相電流検出手段16〜18により検出さ
れた各相電流の内いずれかの2相分を使用してd軸電流
成分及びq軸電流成分に座標変換するd−q軸変換手段
22と、d−q軸変換手段22に相電流を供給している
相電流検出手段16、17の故障を検出する故障検出手
段19と、この故障検出手段19により故障が検出され
た一方の相電流検出手段16からの相電流の出力を止め
て、他方の健全な相電流検出手段17からの相電流と、
各相電流の内残りの1相分を検出している相電流検出手
段18の相電流とをd−q軸変換手段22に供給する健
全相選択手段20とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ベクトル制御さ
れるインバータにより電気車の駆動用交流電動機等の交
流電動機を制御する交流電動機の制御装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図2は、例えば特開平7−107783
号公報に記載された従来の交流電動機の制御装置の構成
を示すブロック図である。図2において、指令発生手段
1がd軸指令電圧信号Vd*とq軸指令電圧信号Vq*
からなる回転直交座標における2軸電圧指令信号及び指
令周波数信号ωを発生する。指令周波数信号ωを積分器
2で演算処理して位相を算出し、位相が相電圧変換手段
3及びd−q軸変換手段4へ入力される。各軸指令電圧
信号Vd*、Vq*は相電圧変換手段3により座標変換
され、各相電圧指令信号Vu*、Vv*、Vw*が生成
されてインバータ5に入力される。そして、インバータ
5では各電圧指令信号Vu*、Vv*、Vw*に基づい
て各相電圧Vu、Vv、Vwを生成して交流電動機5に
供給する。一方、相電流検出手段7〜9により検出され
た各相電流iu、iv、iwはd−q軸変換手段4にお
いて式(1)に示すように、回転直交座標のd軸電流成
分id及びq軸電流成分iqの2軸電流成分に座標変換
される。
【0003】
【数1】
【0004】各軸電流成分id、iqは演算手段10に
おいて処理され、d軸フィードバック電圧信号10d及
びq軸フィードバック電圧信号10qが出力される。そ
して、各軸指令電圧信号Vd*、Vq*から各軸フィー
ドバック電圧信号10d、10qがそれぞれ減算器1
1、12において減算されて相電圧変換手段3へ入力さ
れることにより、インバータ5のベクトル制御が行われ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の交流電動機の制
御装置は以上のように構成されているので、相電流検出
手段7〜9で検出された3相分の相電流iu、iv、i
wにより座標変換して2軸電流成分を演算するため、相
電流検出手段7〜9のいずれか1個が故障すると、ベク
トル制御されているインバータ5の動作が停止するとい
う問題点があった。この発明は以上のような問題点を解
消するためになされたもので、相電流検出手段が1個故
障してもインバータのベクトル制御を行うことができる
交流電動機の制御装置を提供することを目的とするもの
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる交流電
動機の制御装置は、d軸指令電圧信号及びq軸指令電圧
信号によりベクトル制御された3相用インバータの出力
で3相用交流電動機を駆動し、インバータの相電流を相
電流検出手段により検出してd軸電流成分及びq軸電流
成分に座標変換し、各相電流成分に対応したd軸フィー
ドバック電圧信号及びq軸フィードバック電圧信号を生
成して、各軸指令電圧信号と各軸フィードバック電圧信
号との差によりインバータの相電圧を制御するようにし
た交流電動機の制御装置において、相電流検出手段によ
り検出された各相電流の内いずれかの2相分を使用して
d軸電流成分及びq軸電流成分に座標変換するd−q軸
変換手段と、d−q軸変換手段に相電流を供給している
相電流検出手段の故障を検出する故障検出手段と、この
故障検出手段により故障が検出された一方の相電流検出
手段からの相電流の出力を止めて、他方の健全な相電流
検出手段からの相電流と各相電流の内残りの1相分の相
電流とをd−q軸変換手段に供給する健全相選択手段と
を備えたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は実施の形態
1の構成を示すブロック図である。図1において、13
は指令発生手段で、回転直交座標におけるd軸指令電圧
信号Vd*、q軸指令電圧信号Vq*及び指令周波数信
号ωを発生する。14は電車線等の直流電源(図示せ
ず)から直流電力が供給される3相用インバータで、後
述の相電圧変換手段26からの相電圧指令値Vu*、V
v*、Vw*に基づいて各相電圧Vu、Vv、Vwを出
力する。15は3相用交流電動機で、インバータ14の
出力により駆動される。16〜18は相電流検出手段
で、それぞれインバータ14の相電流iu、iv、iw
を検出する。19は故障検出手段で、相電流検出手段1
6〜18の故障を検出して検出信号19aを出力する。
なお、故障検出手段19は式(2)に示すように各相電
流の総和が「0」であることから、例えば次のように故
障検出を行う。 iu+iv+iw=0 ・・・・・(2) 即ち、(a)iu=0のとき iv+iw=0 (b)iv=0のとき iu+iw=0 (c)iw=0のとき iu+iv=0 となるので、(a)においてiv+iw=0であるとき
に、iu≠0であれば相電流iuを出力している相電流
検出手段16が故障であると判定する。相電流検出手段
17、18についても同様にして(b)(c)の条件か
ら故障の判定を行う。20は相電流iu、iv、iwの
内2相分の例えば相電流iu、ivを選択して出力する
健全相選択手段で、例えば故障検出手段19で一方の相
電流検出手段16の故障が検出された場合、検出信号1
9aにより相電流検出手段16からの相電流iuの出力
を止める。さらに、健全相選択手段20は他方の健全な
相電流検出手段17からの相電流ivと残りの相電流検
出手段18が検出した相電流iwとを出力する。21は
指令周波数信号ωが入力される積分器で、位相θを出力
する。22は位相θ及び健全相選択手段20の出力であ
る例えば相電流iu、ivが入力されるd−q軸変換手
段で、回転直交座標のd軸電流成分id及びq軸電流成
分iqに座標変換する。23は各軸電流成分id、iq
が入力される演算手段で、それぞれゲインを乗じてd軸
フィードバック電圧信号23d及びq軸フィードバック
電圧信号23qを電圧信号として出力する。24、25
は減算器で、各軸指令電圧信号Vd*、Vq*から各軸
フィードバック電圧信号23d、23qを減算して各軸
制御電圧信号24d、25qを出力する。26は位相θ
及び各軸制御電圧信号24d、25qが入力される相電
圧変換手段で、インバータ14の相電圧を制御する相電
圧指令信号Vu*、Vw*を出力する。
【0008】次に動作について説明する。図1におい
て、指令発生手段13の各軸指令電圧信号Vd*、Vq
*及び積分器21の位相θに基づいて相電圧変換手段2
6で演算して相電圧指令信号Vu*、Vv*、Vw*を
出力する。インバータ14は相電圧指令信号Vu*、V
v*、Vw*に応じて制御され、相電圧Vu、Vv、V
wを出力して交流電動機15の駆動を行う。相電流検出
手段16〜18で検出された相電流iu、iv、iwは
健全相選択手段20に入力されて、3相分の相電流i
u、iv、iwの内いずれか2相分を出力する。例え
ば、健全相選択手段20から相電流iu、ivが出力さ
れると、積分器21からの位相と共にd−q軸変換手段
22において、式(3)に示すように回転直交座標のd
軸電流成分id及びq軸電流成分iqに座標変換され
る。なお、式(3)は次のようにして導出できる。すな
わち、3相分の相電流iu、iv、iwを使用して各軸
電流成分に座標変換する式(4)と各相電流iu、i
v、iwの総和が0になる式(5)とから変形する。
【0009】
【数2】
【0010】このようにして得られた各軸電流成分i
d、iqは演算手段23で処理されて、各軸電流成分i
d、iqに対応したd軸フィードバック電圧信号23d
及びq軸フィードバック電圧信号23qの電圧信号とし
て出力される。そして、減算器24、25で各軸指令電
圧信号Vd*、Vq*から各軸フィードバック電圧信号
23d、23qがそれぞれ減算されて各軸制御電圧信号
24d、25qが出力される。この各軸制御電圧信号2
4d、25qにより相電圧変換手段26で各相電圧指令
信号Vu*、Vv*、Vw*が生成されて、インバータ
14の相電圧Vu、Vv、Vwが制御される。この結
果、交流電動機15に適正な3相交流電圧が供給され
る。
【0011】ここで、故障検出手段19が例えば一方の
相電流検出手段16の故障を検出して検出信号19aが
健全相選択手段20へ入力されるとする。この場合、健
全相選択手段20は相電流検出手段16からの相電流i
uの出力を止める。さらに、健全相選択手段20は他方
の健全な相電流検出手段17からの相電流ivを継続し
て出力すると共に、これまで出力していなかった残りの
相電流検出手段18が検出した相電流iwを出力する。
これによりd−q軸変換手段22には相電流iv、iw
が入力され、式(6)により各軸電流成分id、iqに
座標変換される。以降の動作は相電流iu、ivがd−
q軸変換手段22に入力された場合と同様に行われる。
【0012】
【数3】
【0013】以上のように、d−q軸変換手段22にお
いて2相分の相電流により回転直交座標のd軸電流成分
id及びq軸電流成分iqに座標変換し、いずれか一方
の相電流検出手段の故障が検出されると、他方の健全な
相電流検出手段からの相電流と、これまで使用していな
かった相電流検出手段からの相電流とにより各軸電流成
分id、iqに座標変換してベクトル制御を継続できる
ため、信頼性の向上を図ることができる。
【0014】
【発明の効果】この発明によれば、故障検出手段により
故障が検出された一方の相電流検出手段からの相電流の
出力を止めて、他方の健全な相電流検出手段からの相電
流と各相電流の内残りの1相分の相電流とをd−q軸変
換手段に供給することにより、各軸電流成分id、iq
に座標変換してベクトル制御を継続できるため、信頼性
の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】 従来の交流電動機の制御装置の構成を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
14 インバータ、15 交流電動機、16〜18 相
電流検出手段、19 故障検出手段、20 健全相選択
手段、22 d−q軸変換手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 d軸指令電圧信号及びq軸指令電圧信号
    によりベクトル制御された3相用インバータの出力で3
    相用交流電動機を駆動し、上記インバータの相電流を相
    電流検出手段により検出してd軸電流成分及びq軸電流
    成分に座標変換し、上記各相電流成分に対応したd軸フ
    ィードバック電圧信号及びq軸フィードバック電圧信号
    を生成して、上記各軸指令電圧信号と上記各軸フィード
    バック電圧信号との差により上記インバータの相電圧を
    制御するようにした交流電動機の制御装置において、上
    記相電流検出手段により検出された上記各相電流の内い
    ずれかの2相分を使用して上記d軸電流成分及びq軸電
    流成分に座標変換するd−q軸変換手段と、上記d−q
    軸変換手段に上記相電流を供給している上記相電流検出
    手段の故障を検出する故障検出手段と、この故障検出手
    段により故障が検出された一方の上記相電流検出手段か
    らの上記相電流の出力を止めて、他方の健全な上記相電
    流検出手段からの上記相電流と上記各相電流の内残りの
    1相分の上記相電流とを上記d−q軸変換手段に供給す
    る健全相選択手段とを備えたことを特徴とする交流電動
    機の制御装置。
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