JP2001145207A - Controller of electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機の回転速度
に応じて電気車の車輪と軌道面間に発生する空転を検知
して再粘着させるためのトルク制御を行う電気車の制御
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an electric vehicle for detecting torque generated between wheels and a track surface of an electric vehicle in accordance with the rotation speed of an electric motor and performing torque control for re-adhesion.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電気車の車輪の空転を検知してトルクを
絞る再粘着制御を行う方法が例えば特開平7−177610 号
公報に記載されている。同公報に記載の空転検知方法
は、複数の電動機をそれぞれ個別にインバータ制御する
システムにおいて、力行時運転では各電動機の回転速度
の中から最小のものを列車の絶対速度と推定し、各イン
バータでは自軸の電動機の回転速度とこの最小回転速度
との差が所定値より大きい時に空転が発生しているとみ
なしトルクを絞る制御を行うものである。2. Description of the Related Art For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-177610 discloses a method of detecting adhesion of wheels of an electric vehicle and performing re-adhesion control for reducing torque. In the slip detection method described in the publication, in a system in which a plurality of motors are individually controlled by an inverter, in power running operation, the minimum rotation speed of each motor is estimated as the absolute speed of the train. When the difference between the rotation speed of the motor of the self-shaft and this minimum rotation speed is larger than a predetermined value, it is considered that idling has occurred, and control is performed to reduce the torque.
【０００３】また、特開平7−227008 号公報には、電力
変換装置のインバータの出力に並列接続されている複数
の電動機の回転速度の平均値を求め、その平均値よりイ
ンバータの出力を制御することで、空転が発生してもさ
せることができるとの記載がある。Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-227008 discloses an average value of rotation speeds of a plurality of electric motors connected in parallel to an output of an inverter of a power converter, and controls the output of the inverter based on the average value. There is a description that it can be performed even if an idling occurs.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記特開平7−177610
号公報に記載の空転検知方法では、回転速度が最小とな
る電動機軸の回転速度が推定列車速度とされ、車輪径差
が発生している場合には常に最大車輪径の電動機軸の回
転速度が推定列車速度となるため、次の様な問題が発生
する。即ち、車輪径差発生時には、定常的に自軸の回転
速度と推定列車速度に差が発生するため、精度の良い空
転検知が期待できない。又、最大車輪径の電動機軸に空
転が発生すると推定列車速度が変動するため、この時に
他の電動機軸で空転が発生した場合にそれを正しく検知
できなくなる可能性がある。このような車輪径差の問題
を解決するために上記特開平7−177610 号公報記載の方
法に車輪径差を補正する機能を追加することが考えられ
るが、各電動機軸の回転速度の最小値を推定列車速度と
すると、例えば列車がレール継目やポイントを通過した
際や空転した車輪が再粘着する時など、瞬間的にある１
つの電動機軸の回転速度が他の軸の回転速度を下回るよ
うな場合にこの電動機軸の回転速度が推定列車速度とさ
れるため、残りの電動機軸を制御している他のインバー
タが空転を誤検知してトルクを絞ってしまう可能性があ
る。その他、ある電動機軸の速度検出器が故障して出力
が出なくなった場合にも、速度検出器の故障が検知され
るまでの時間、この故障軸の回転速度が推定列車速度と
なり、残りの電動機を制御する他のインバータで空転を
誤検知し、トルクを絞り込んでしまい、電気車の加速が
低下することになる。SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-177610.
In the slip detection method described in the publication, the rotation speed of the motor shaft at which the rotation speed becomes the minimum is taken as the estimated train speed, and when a wheel diameter difference occurs, the rotation speed of the motor shaft with the maximum wheel diameter is always Since the estimated train speed is used, the following problems occur. That is, when a wheel diameter difference occurs, there is a steady difference between the rotation speed of the own shaft and the estimated train speed, so that accurate idling detection cannot be expected. In addition, since the estimated train speed fluctuates when the idling occurs on the motor shaft having the largest wheel diameter, if the idling occurs on the other motor shaft at this time, it may not be possible to correctly detect the idling. In order to solve such a problem of the wheel diameter difference, it is conceivable to add a function of correcting the wheel diameter difference to the method described in JP-A-7-177610, but the minimum value of the rotation speed of each motor shaft is considered. Is assumed to be the estimated train speed. For example, when a train passes a rail joint or point, or when an idling wheel re-adheses,
If the rotation speed of one motor shaft is lower than the rotation speed of the other shaft, the rotation speed of this motor shaft is regarded as the estimated train speed, and the other inverters controlling the remaining motor shafts will not run idle. There is a possibility that the torque is detected and the torque is reduced. In addition, even if the speed detector of a certain motor shaft fails and no output is generated, the rotation speed of the failed shaft becomes the estimated train speed until the failure of the speed detector is detected. The other inverters controlling erroneous detection of idling cause the torque to be narrowed, and the acceleration of the electric vehicle is reduced.
【０００５】上記のように各電動機軸の回転速度の最小
値を推定列車速度とした場合、車輪径差発生時に精度よ
く空転検知ができなかったり、ポイントやレール継目通
過時，速度検出器の故障時には空転を誤検知して加速不
良となる問題がある。[0005] When the minimum value of the rotation speed of each motor shaft is set as the estimated train speed as described above, it is not possible to accurately detect idling when a wheel diameter difference occurs, or when a point or rail seam passes, the speed detector fails. At times, there is a problem that acceleration detection is poor due to erroneous detection of idling.
【０００６】また、上記特開平7−227008 号公報の記載
による制御では、インバータの出力に接続される電動機
の並列台数によって再粘着制御に大きく影響を受けると
考えられる。すなわち、並列台数が少ない場合には、１
台の電動機の空転によって平均値の変化の度合いとして
顕著に現れるが、並列台数が多くなると鈍くなる。した
がって、並列台数が多い場合には１台の電動機で駆動さ
れる車輪の再粘着が完全に行われず、他の車輪に空転が
波及し、電気車の加速が低下することが懸念される。In the control described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-227008, it is considered that the re-adhesion control is greatly affected by the number of motors connected in parallel to the output of the inverter. That is, when the number of parallel units is small, 1
Although the average value changes remarkably due to the idling of the motors, it becomes dull as the number of parallel motors increases. Therefore, when the number of parallel motors is large, there is a concern that the wheels driven by one electric motor are not completely re-adhesive, and the other wheels are spun, causing a decrease in the acceleration of the electric vehicle.
【０００７】本発明の目的は、電気車を駆動する複数の
電動機を、可変電圧可変周波数の交流を出力する電力変
換器からなる複数の制御ユニットで分割して制御する電
気車の制御装置において、電気車の空転を精度よく検知
することで、空転の誤検知に伴う電気車の加速度の低下
を防止した電気車の制御装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an electric vehicle control device in which a plurality of electric motors for driving an electric vehicle are divided and controlled by a plurality of control units each including a power converter that outputs an alternating current having a variable voltage and a variable frequency. An object of the present invention is to provide a control device for an electric vehicle in which the idling of an electric vehicle is accurately detected to prevent a decrease in acceleration of the electric vehicle due to erroneous detection of idling.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的は、上記電気車
制御装置に、各電動機の回転速度から電動機間の回転速
度の平均速度を演算する手段と、平均速度と各電動機の
回転数との比から各電動機軸に結合された車輪の車輪径
差補正量を演算する手段と、該車輪径差補正量と前記平
均速度とから各制御ユニットにおける再粘着制御の基準
となる基準速度を演算する手段と、各制御ユニット毎に
前記平均速度と制御する電動機の回転速度に基づいて車
輪の空転を検知する手段と、該空転の検知の出力により
各制御ユニット毎に前記基準速度と制御する電動機の回
転速度との差分に応じて電動機のトルクを絞る再粘着制
御手段とを備えることにより達成できる。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electric vehicle control device, comprising: means for calculating an average speed of rotation speed between electric motors from rotation speed of each electric motor; Means for calculating a wheel diameter difference correction amount of a wheel connected to each motor shaft from the ratio, and calculating a reference speed which is a reference for re-adhesion control in each control unit from the wheel diameter difference correction amount and the average speed. Means, means for detecting wheel idling based on the average speed and the rotational speed of the motor to be controlled for each control unit, and the motor for controlling the reference speed for each control unit based on the output of the detection of the idling. This can be achieved by providing a re-adhesion control unit that reduces the torque of the electric motor according to the difference from the rotation speed.
【０００９】さらに、前記平均速度を演算する手段は、
該手段で演算される平均速度と各電動機の回転速度から
その検出器の故障及び空転状態にある電動機を識別し、
この電動機を除外した他の電動機の回転速度から前記平
均速度を演算することにより達成できる。Further, the means for calculating the average speed includes:
From the average speed calculated by the means and the rotation speed of each motor, the motor that is in a faulty state and in the idling state of the detector is identified,
This can be achieved by calculating the average speed from the rotation speeds of other motors excluding this motor.
【００１０】これにより、電気車が加速している時にあ
る電動機軸で空転が発生した場合、それを除き残りの電
動機軸の回転数から平均速度を演算するのでその変化は
少なく、平均速度から演算される基準速度はほぼ列車速
度に等しくなる。よって空転の発生している電動機軸を
制御する制御ユニットでは、自軸の回転速度が基準速度
を所定の値以上上回ったら、その電動機軸は空転してい
るとみなしトルクを絞る制御を行い、車輪を再粘着に向
かわせることができる。万一、トルクの絞り量が不足
し、空転量が増大し平均速度までもが上昇しようとした
場合にでも、空転の発生している電動機軸速度を平均速
度演算から除外することで、基準速度が列車速度からず
れるのを防止し、確実に車輪を再粘着へと向かわせるこ
とができる。[0010] With this configuration, when the idling occurs on a certain motor shaft while the electric vehicle is accelerating, the average speed is calculated from the rotation speeds of the remaining motor shafts except for the idling. The reference speed is approximately equal to the train speed. Therefore, in the control unit that controls the motor shaft in which the idling occurs, when the rotation speed of the own shaft exceeds the reference speed by a predetermined value or more, the motor shaft is regarded as idling and the control for reducing the torque is performed. Can be re-adhesive. In the unlikely event that the torque throttle amount is insufficient, the amount of idling increases, and the average speed is about to rise, the motor speed at which idling occurs is excluded from the average speed calculation to obtain the reference speed. Can be prevented from deviating from the train speed, and the wheels can be directed to re-adhesion.
【００１１】また、ある電動機軸で速度検出器に異常が
発生した場合にでも、他の軸の回転速度と比較すること
でその軸の異常を認識し、故障の発生している電動機軸
の速度を平均速度演算から除外し、各制御ユニットが空
転を誤検知するのを防止することができる。Further, even when an abnormality occurs in a speed detector of a certain motor shaft, the abnormality of the shaft is recognized by comparing the rotation speed of the other shaft with the rotational speed of the other shaft. Is excluded from the average speed calculation, and each control unit can be prevented from erroneously detecting idling.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１を
用いて説明する。図１は、電力変換器であるインバータ
により直流電力を三相交流電力に変換し三相誘導電動機
を駆動する電気車両の制御装置において本発明を実現し
た例であり、電気車の車輪を駆動する誘導電動機１台を
１台の制御ユニットで制御する駆動ユニットを電気車と
して複数備えたものであり、図１では駆動ユニットとし
て４つの場合を示している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is an example in which the present invention is realized in a control device for an electric vehicle that drives a three-phase induction motor by converting DC power into three-phase AC power by an inverter that is a power converter, and drives wheels of an electric vehicle. The electric vehicle is provided with a plurality of drive units for controlling one induction motor by one control unit, and FIG. 1 shows four drive units.
【００１３】図１において、制御ユニット１では、運転
台１７から出される力行指令Ｐ又はブレーキ指令Ｂ，誘
導電動機１１に連動した速度検出器５から得られる回転
速度ｆｒ１により電流指令演算器２５で励磁電流指令Ｉ
ｄとトルク電流パタンＩｑｐを作成する。このＩｑｐと
空転・滑走制御器９から得られるトルク電流制御量ΔＩ
ｑｐの差をＩｑとし、このＩｑと回転速度ｆｒ１，電流
検出器２９，３０，３１から得られる三相誘導電動機の
電流検出値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをベクトル制御演算器２６
に入力し、ここで作成した電圧指令をＰＷＭ信号演算器
２７に入力しゲート信号を作成する。ＰＷＭインバータ
２８ではこのゲート信号をインバータの主回路を構成す
るＩＧＢＴ等の自己消弧形素子に与え、直流電源１９か
らフィルタコンデンサ２０を介して得られる直流電力を
可変電圧可変周波数の三相交流電力に変換し誘導電動機
１１を駆動する。制御ユニット２〜４においても制御ユ
ニット１と同様に誘導電動機１２〜１４をそれぞれ制御
する。In FIG. 1, in a control unit 1, a current command calculator 25 excites a powering command P or a brake command B issued from a cab 17 and a rotation speed fr1 obtained from a speed detector 5 linked to an induction motor 11. Current command I
d and a torque current pattern Iqp are created. This Iqp and the torque current control amount ΔI obtained from the slip / slide controller 9
The difference between qp is Iq, and this Iq, the rotational speed fr1, and the current detection values iu, iv, iw of the three-phase induction motor obtained from the current detectors 29, 30, 31 are used as a vector control calculator 26.
The voltage command created here is input to the PWM signal calculator 27 to create a gate signal. The PWM inverter 28 supplies this gate signal to a self-extinguishing element such as an IGBT constituting a main circuit of the inverter, and converts the DC power obtained from the DC power supply 19 through the filter capacitor 20 into a three-phase AC power having a variable voltage and a variable frequency. And drives the induction motor 11. The control units 2 to 4 also control the induction motors 12 to 14 similarly to the control unit 1.
【００１４】基準速度演算器１０では、平均速度演算器
１６にて誘導電動機１１〜１４の回転速度ｆｒ１〜ｆｒ
４の平均速度fraveを演算するとともに、平均速度frave
と車輪径差補正量演算器１５からの出力Ｋ１〜Ｋ５に基
づき基準速度frave1〜frave4を演算し制御ユニット１〜
４にそれぞれ出力する。In the reference speed calculator 10, the average speed calculator 16 determines the rotational speeds fr1 to fr of the induction motors 11 to 14.
Calculate the average speed frave of 4
And the reference speeds frave1 to frave4 are calculated based on the outputs K1 to K5 from the wheel diameter difference correction amount calculator 15, and the control units 1 to
4 respectively.
【００１５】尚、平均速度演算器１６と車輪径差補正量
演算器１５及び各制御ユニットにおける空転・滑走制御
器９の詳細な構成については図２〜図４を用いて後述す
る。ここで、制御ユニット１における動作として、誘導
電動機１１に結合された車輪で空転又は滑走が発生した
場合について説明する。空転・滑走制御器９において、
電動機軸の回転速度ｆｒ１，基準速度演算器１０から得
られた基準速度frave1，力行・ブレーキ指令Ｐ，Ｂ，ト
ルク電流パタンＩｑｐからトルク電流制御量ΔＩｑｐが
演算される。そのトルク電流制御量ΔＩｑｐは減算器３
２に出力され、減算器３２の出力Ｉｑを減少させること
で車輪を再粘着へと向わせる。尚、図示していないが、
誘導電動機１２〜１４に結合された車輪で空転・滑走が
発生した場合についても同様に各制御ユニット２〜４が
動作し、車輪を再粘着へと向わせる。The detailed configurations of the average speed calculator 16, the wheel diameter difference correction amount calculator 15, and the slip / slide controller 9 in each control unit will be described later with reference to FIGS. Here, as an operation in the control unit 1, a case where idling or sliding occurs on wheels coupled to the induction motor 11 will be described. In the slip / slide controller 9,
A torque current control amount ΔIqp is calculated from the rotation speed fr of the motor shaft, the reference speed frave1 obtained from the reference speed calculator 10, the powering / brake commands P and B, and the torque current pattern Iqp. The torque current control amount ΔIqp is
2 to reduce the output Iq of the subtractor 32 to direct the wheels to readhesion. Although not shown,
Each of the control units 2 to 4 operates in the same manner when the wheel is coupled with the induction motors 12 to 14 in the case where the wheel slips or slides, and directs the wheels to re-adhesion.
【００１６】ところで、図１では誘導電動機１台を制御
ユニット１台で制御し、計４台の誘導電動機の回転速度
から基準速度を演算する例を示したが、制御ユニット１
台で制御する誘導電動機の台数は複数でもよく、また、
基準速度を演算する誘導電動機の数も４台である必要は
なく、基準速度演算器は誘導電動機の台数だけ回転速度
の入力部，基準速度の出力部を備えれば良い。FIG. 1 shows an example in which one induction motor is controlled by one control unit, and the reference speed is calculated from the rotation speeds of the four induction motors.
The number of induction motors controlled by the table may be more than one,
The number of induction motors for calculating the reference speed does not need to be four, and the reference speed calculator may be provided with an input unit for the rotational speed and an output unit for the reference speed for the number of induction motors.
【００１７】図２は図１における平均速度演算器１６の
一実施例を示したものである。回転速度ｆｒ１〜ｆｒ４
はそれぞれ空転・故障判定器３４〜３７へ入力され、平
均速度frave と比較して両者の差が所定の値以下であれ
ばその電動機軸は正常とみなし、空転・故障判定器３４
〜３７は“１”を出力する。カウンタ３８では、空転・
故障判定器３４〜３７の中で“１”を出力している空転
・故障判定器の数をカウントする。切換器４８〜５１で
は、空転・故障判定器３４〜３７が“１”を出力してい
る電動機軸については回転速度ｆｒ１〜ｆｒ４のを加算
器６３に出力し、“０”を出力している電動機軸につい
ては「０」という値を加算器６３に出力する。除算器７
０では、加算器６３の出力値をカウンタ３８の出力値で
割った値を平均速度frave として出力する。例として図
１における誘導電動機１３に結合された車輪で空転が発
生した場合、その回転速度ｆｒ３は平均速度frave より
も大きな値となので、空転・故障判定器３６の出力を
“０”とする。他の車輪では空転が発生していないので
他の空転・故障判定器出力はいずれも“１”であり、カ
ウンタ３８は「３」という値を出力する。一方、加算器
６３では切換器５０からの入力のみ「０」となるので、
「ｆｒ１＋ｆｒ２＋ｆｒ４」を除算器７０に出力する。
よって除算器７０では空転の発生している回転速度ｆｒ
３を除外した他の回転速度から求めた平均速度「（ｆｒ
１＋ｆｒ２＋ｆｒ４)／３」をfraveとして出力する。FIG. 2 shows an embodiment of the average speed calculator 16 in FIG. Rotation speed fr1 to fr4
Are input to the idle / fault determiners 34 to 37, respectively. If the difference between them is less than a predetermined value compared with the average speed frave, the motor shaft is regarded as normal, and the idle / fault determiner 34
37 output "1". The counter 38
The number of idle / failure determiners outputting "1" among the failure determiners 34 to 37 is counted. In the switching units 48 to 51, the rotation speeds fr1 to fr4 of the motor shafts for which the idling / failure judging units 34 to 37 output "1" are output to the adder 63, and "0" is output. The value “0” is output to the adder 63 for the motor shaft. Divider 7
At 0, a value obtained by dividing the output value of the adder 63 by the output value of the counter 38 is output as the average speed frave. As an example, when a wheel spins on the wheel connected to the induction motor 13 in FIG. 1, the output of the wheel / fault determiner 36 is set to “0” because the rotational speed fr3 is a value larger than the average speed frave. Since no idling has occurred on the other wheels, the outputs of the other idling / failure determiners are all "1", and the counter 38 outputs a value of "3". On the other hand, in the adder 63, only the input from the switch 50 becomes “0”,
“Fr1 + fr2 + fr4” is output to the divider 70.
Therefore, in the divider 70, the rotational speed fr at which idling occurs
3, the average speed obtained from the other rotation speeds excluding “3
1 + fr2 + fr4) / 3 "is output as frave.
【００１８】又、乗算器６６〜６９では平均速度frave
に車輪径差補正量演算器１５の出力である車輪径差補正
係数Ｋ１〜Ｋ４を掛けた値をそれぞれ切換器５２〜５５
に出力する。切換器５２〜５５では車輪径補正完了信号
Ｋ５が“１”である場合は車輪系差補正係数が有効であ
るとみなし、乗算器６６〜６９の出力値を基準速度frav
e１〜frave４として出力する。車輪径補正完了信号Ｋ５
が“０”である場合は車輪系差補正係数が無効であると
して、各電動機軸の回転速度ｆｒ１〜ｆｒ４をそのまま
基準速度frave１〜frave４として出力する。In the multipliers 66 to 69, the average speed frave
Are multiplied by the wheel diameter difference correction coefficients K1 to K4, which are the outputs of the wheel diameter difference correction amount calculator 15, respectively.
Output to When the wheel diameter correction completion signal K5 is "1", the switches 52 to 55 regard the wheel system difference correction coefficient as valid, and output the output values of the multipliers 66 to 69 to the reference speed frav.
Output as e1 to frave4. Wheel diameter correction completion signal K5
Is "0", it is determined that the wheel system difference correction coefficient is invalid, and the rotation speeds fr1 to fr4 of the respective motor shafts are output as reference speeds frave1 to frave4.
【００１９】このように本実施例によれば、各電動機軸
の平均速度を車輪径差を考慮した基準速度として各イン
バータに出力し、ある軸で空転，滑走，速度検出器故障
が発生した場合には、その軸の回転速度を平均速度演算
から除外することができ、列車速度に等しい値を基準速
度としてインバータに出力することができる。As described above, according to the present embodiment, the average speed of each motor shaft is output to each inverter as a reference speed in consideration of the wheel diameter difference, and when an idle rotation, a slippage, or a speed detector failure occurs in a certain shaft. , The rotation speed of the shaft can be excluded from the average speed calculation, and a value equal to the train speed can be output to the inverter as a reference speed.
【００２０】図３は図１における車輪径差補正量演算器
１５の一実施例を示したものである。除算器７１〜７４
では各電動機軸の回転速度ｆｒ１〜ｆｒ４を平均速度fr
aveで割った値を保持器７５〜７８にそれぞれ出力す
る。車輪径補正可否判定器８２では、力行・ブレーキ指
令Ｐ，Ｂ，frave により車輪径差補正を行って良いかど
うか判定する。力行又はブレーキ中での回転速度が低い
時には、車輪径差補正係数が正しく計算されない可能性
があるので、例えば、力行・ブレーキ指令Ｐ，Ｂが無
く、fraveが所定の値を超えていて、且つfraveの変化率
が所定の値以下である時、車輪径補正可否判定器は
“１”を出力するようにする。保持器７５〜７８では、
車輪径補正可否判定器８２からの入力が“１”の時車輪
径補正が可能とみなし、除算器７１〜７４からの入力値
をそのままリミッタ８３〜８６に出力し、車輪径補正可
否判定器８２からの入力が“０”の時は、“１”から
“０”となる直前の除算器７１〜７４からの入力値を保
持してリミッタ８３〜８６に出力する。リミッタ８３〜
８６は保持器７５〜７８からの入力値に対して絶対値及
び変化率をリミットするもので、車輪径差補正データが
有り得ない値になったり、値が変動するのを防止する。
オンディレイ７９は車輪径補正可否判定器８２の出力が
“１”になってからＫ１〜Ｋ５の値が確定するまでの所
定の時間を待ってフリップフロップ８７のセット入力に
“１”を出力し、フリップフロップ８７の出力Ｋ５は
“１”で保持される。この車輪径補正完了信号Ｋ５が
“１”になって初めて図２で説明した各電動機軸の回転
速度の平均速度が車輪径補正されて各インバータに基準
速度として出力され、正しく車輪径補正されていない速
度を各インバータに送るのを防止する。FIG. 3 shows an embodiment of the wheel diameter difference correction amount calculator 15 in FIG. Dividers 71 to 74
Then, the rotation speeds fr1 to fr4 of the respective motor shafts are calculated as the average speed fr.
The values divided by ave are output to the holders 75 to 78, respectively. The wheel diameter correction availability determining unit 82 determines whether the wheel diameter difference correction can be performed based on the powering / brake commands P, B, and frave. When the rotation speed during power running or braking is low, the wheel diameter difference correction coefficient may not be correctly calculated. For example, there is no power running / brake command P, B, and frave exceeds a predetermined value, and When the rate of change of frave is equal to or less than a predetermined value, the wheel diameter correction availability determination unit outputs "1". In the retainers 75 to 78,
When the input from the wheel diameter correction availability determination unit 82 is "1", it is considered that the wheel diameter correction is possible, and the input values from the dividers 71 to 74 are directly output to the limiters 83 to 86, and the wheel diameter correction availability determination unit 82 Is input from the dividers 71 to 74 immediately before the input is changed from "1" to "0", and is output to the limiters 83 to 86. Limiter 83 ~
86 limits the absolute value and the rate of change with respect to the input values from the cages 75 to 78, and prevents the wheel diameter difference correction data from becoming impossible values or changing values.
The on-delay 79 outputs “1” to the set input of the flip-flop 87 after waiting a predetermined time from when the output of the wheel diameter correction availability judging device 82 becomes “1” until the values of K1 to K5 are determined. , The output K5 of the flip-flop 87 is held at "1". Only after the wheel diameter correction completion signal K5 becomes "1", the average speed of the rotation speed of each motor shaft described in FIG. 2 is corrected as a wheel diameter and output as a reference speed to each inverter, and the wheel diameter is correctly corrected. Prevent sending no speed to each inverter.
【００２１】図４は図１における空転・滑走制御器９の
一実施例を示したものである。同制御器の出力ΔＩｑｐ
は、加算器６４により２つの信号ΔＩｑｐ１，ΔＩｑｐ
２を加算されたものからなり、切換器５６，５９，６２
は力行，ブレーキ指令信号Ｐ，Ｂにより切換えられる。FIG. 4 shows an embodiment of the slip / slide controller 9 in FIG. Output ΔIqp of the controller
Are two signals ΔIqp1 and ΔIqp by the adder 64.
2 are added, and switches 56, 59, 62
Are switched by powering and brake command signals P and B.
【００２２】減算器６５では、自軸の回転速度ｆｒ１と
基準速度演算器１０より得られた基準速度frave1の差分
量Δｆが求められ、その差分量は比較器９１，９２，ト
ルク電流絞り量演算器９５，９６に入力される。トルク
電流絞り量演算器９５では差分量Δｆの大きさに応じて
空転した車輪を再粘着させるために必要なトルク電流絞
り量を演算して切換器６０に出力し、トルク電流絞り量
演算器９６では差分量Δｆの大きさに応じて滑走した車
輪を再粘着させるために必要なトルク電流絞り量を演算
して切換器６１に出力する。空転発生時には比較器９１
の入力値である差分量Δｆが正の所定の値を超えた時に
空転と判定し“１”を出力することで、トルク電流絞り
量演算器９５の出力値を切換器６２に出力する。滑走時
には比較器９２で差分量Δｆが負の所定の値を下回った
時に滑走と判定し“１”を出力することで、トルク電流
絞り量演算器９６の出力値を切換器６２に出力する。切
換器６２は、力行時にはトルク電流絞り量演算器９５の
出力値を、ブレーキ時にはトルク電流絞り量演算器９６
の出力値を加算器６４に出力する。In the subtractor 65, the difference Δf between the rotation speed fr1 of the own shaft and the reference speed frave1 obtained by the reference speed calculator 10 is obtained, and the difference is calculated by the comparators 91 and 92 and the torque current throttle amount calculation. Input to the devices 95 and 96. The torque current throttle amount calculator 95 calculates the torque current throttle amount necessary for re-adhesion of the idling wheel according to the magnitude of the difference Δf, outputs the calculated torque current throttle amount to the switch 60, and outputs the torque current throttle amount calculator 96. Calculates the throttle amount of torque current necessary for re-adhering the slid wheels according to the magnitude of the difference Δf and outputs the calculated amount to the switch 61. When idling occurs, the comparator 91
When the difference value Δf, which is the input value of, exceeds the predetermined value, it is determined to be idling and “1” is output, so that the output value of the torque current throttle amount calculator 95 is output to the switch 62. At the time of sliding, when the difference amount Δf becomes smaller than a predetermined negative value, the comparator 92 determines that the sliding is performed and outputs “1”, so that the output value of the torque current throttle amount calculator 96 is output to the switch 62. The switch 62 outputs the output value of the torque current throttle amount calculator 95 during power running and the torque current throttle amount calculator 96 during braking.
Is output to the adder 64.
【００２３】ここで問題となるのが図２，図３にて説明
した車輪径補正が完了するまでに空転，滑走が発生した
場合や全電動機軸が同時に空転，滑走した場合の動作で
ある。車輪径補正未完時は前述のように基準速度frave1
として自軸の回転速度ｆｒ１がそのまま入力されるの
で、空転又は滑走が発生しても差分量Δｆは「０」のま
まで比較器９１，９２の出力も“０”となり空転，滑走
を検知できない。又、全電動機軸で同時に空転，滑走が
発生した場合にも差分量Δｆが「０」となり同様に空
転，滑走を検知できない。しかし、図４の実施例ではこ
のような場合にでも空転，滑走が発散することのないよ
うに、バックアップとして回転速度の時間変化により空
転，滑走を検知する手段を併せ持っている。The problem here is the operation in the case where idling or sliding occurs before the wheel diameter correction described with reference to FIGS. 2 and 3 is completed, or in the case where all the motor shafts idle or slide at the same time. When wheel diameter correction is not completed, reference speed frave1
As the rotational speed fr1 of the own shaft is input as it is, even if slipping or sliding occurs, the difference Δf remains “0” and the outputs of the comparators 91 and 92 become “0”, so that slipping or sliding cannot be detected. . In addition, even when slipping and gliding occur simultaneously on all motor shafts, the difference Δf becomes “0”, so that slipping and gliding cannot be detected. However, the embodiment of FIG. 4 additionally has a means for detecting slipping and sliding based on a time change of the rotational speed as a backup so that slipping and sliding do not diverge even in such a case.
【００２４】すなわち、回転速度ｆｒ１を微分器８８に
入力し回転速度の微分値ｆｒ′１を求め、切換器５６に
より力行時は比較器８９へ、ブレーキ時は比較器９０へ
入力する。空転が発生した場合、比較器８９では微分値
ｆｒ′１が所定の値を超えた時空転と判定しオフディレ
イ８０を介して切換器５７へ“１”を出力する。オフデ
ィレイ８０は、比較器８９において回転速度の微分値ｆ
ｒ′１が所定の値を下回ってから実際に車輪が再粘着す
るまでに多少時間を要するため、この再粘着までの時間
を確保するものである。トルク電流絞り量演算器９３で
は、トルク電流パタンＩｑｐ，回転速度ｆｒ１，微分値
ｆｒ′１，比較器８９の出力に基づきトルク電流絞り量
を演算し、切換器５７，５９を介して加算器６４へ出力
する。滑走時においても空転時と同様比較器９０で滑走
判定し、トルク電流絞り量を演算して切換器５８，５９
を介して加算器６４へ出力する。加算器６４では前述の
基準速度によるトルク電流制御量ΔＩｑｐ１と回転速度
の微分値によるトルク電流制御量ΔＩｑｐ２を加算した
結果をトルク電流制御量ΔＩｑｐとして出力する。ここ
で、基準速度によるトルク電流制御量ΔＩｑｐ１は、自
軸の回転速度と基準速度との差分量、即ち空転，滑走の
大きさに応じた制御量であり、トルクの有効利用の面で
優れた制御量となる。よって通常は基準速度によるトル
ク電流制御量ΔＩｑｐ１のみで空転，滑走制御できるよ
うに比較器８９，９０のセット値を設定し、ΔＩｑｐ１
のバックアップ制御量としてΔＩｑｐ２が出力されるよ
うにする。That is, the rotational speed fr1 is input to a differentiator 88 to obtain a differential value fr'1 of the rotational speed. The switcher 56 inputs the differential value fr'1 to the comparator 89 during power running and to the comparator 90 during braking. When the idling occurs, the comparator 89 determines that the idling occurs when the differential value fr′1 exceeds a predetermined value, and outputs “1” to the switch 57 via the off-delay 80. The off-delay 80 is used by the comparator 89 to calculate the differential value f of the rotational speed.
Since some time is required from when r'1 falls below a predetermined value until the wheel actually re-adheses, the time until the re-adhesion is ensured. The torque current throttle amount calculator 93 calculates the torque current throttle amount based on the torque current pattern Iqp, the rotation speed fr1, the differential value fr'1, and the output of the comparator 89, and the adder 64 via the switches 57 and 59. Output to As in the case of the slip, the comparator 90 determines the slip, and calculates the torque current throttle amount, and switches the switches 58 and 59.
Is output to the adder 64 via. The adder 64 outputs a result obtained by adding the above-described torque current control amount ΔIqp1 based on the reference speed and the torque current control amount ΔIqp2 based on the differential value of the rotation speed as a torque current control amount ΔIqp. Here, the torque current control amount ΔIqp1 based on the reference speed is a difference amount between the rotation speed of the own shaft and the reference speed, that is, a control amount according to the size of the slip and the slip, and is excellent in terms of effective use of torque. Control amount. Therefore, usually, the set values of the comparators 89 and 90 are set so that the slip and gliding can be controlled only by the torque current control amount ΔIqp1 based on the reference speed, and ΔIqp1
.DELTA.Iqp2 is output as the backup control amount for.
【００２５】図５は図１〜図４の実施例における動作を
示した図である。図５は時刻Ｔ１からＴ２にかけて電気
車がレール継目を通過し、時刻Ｔ３で第１の電動機軸に
結合された車輪で空転が発生した場合の動作図である。
なお、ここでは説明を簡単にするために各電動機軸に結
合された車輪はいずれも同一径としている。FIG. 5 is a diagram showing the operation in the embodiment of FIGS. FIG. 5 is an operation diagram in a case where the electric vehicle passes through the rail joint from time T1 to time T2, and idling occurs at a wheel connected to the first motor shaft at time T3.
Here, for simplicity of description, all wheels connected to each motor shaft have the same diameter.
【００２６】図中の基準速度frave1に波線で追加したの
は従来技術による場合の動作図で、各電動機軸の回転速
度の最小値を推定列車速度としているため、時刻Ｔ１か
らＴ２にかけてのレール継目通過時に推定列車速度が大
きく変動するのに対し、本発明によれば基準速度frave1
は各電動機軸の平均値演算により得られるので、レール
継目通過の影響が殆ど現れない。時刻Ｔ３で第１の電動
機軸に空転が発生すると、回転速度ｆｒ１が急上昇し基
準速度との差分量Δｆが発生する。この差分量が図４に
おける比較器９１のセット値Ｌｖを超えると空転とみな
し、この差分量Δｆの大きさに応じたトルク電流制御量
ΔＩｑｐが出力されトルク電流指令Ｉｑが減少して車輪
を再粘着に向かわせる。一方、第１の電動機軸に空転が
発生したことで、各電動機軸の平均速度により演算され
る基準速度frave1が時刻Ｔ３以降列車速度から離れてい
こうとするが、図２の空転・故障判定器３４〜３７の作
用によりこの軸の空転を認識し、時刻Ｔ４以降車輪が再
粘着する直前の時刻Ｔ５までの間は回転速度ｆｒ１は平
均値演算から除外され、基準速度は列車速度にほぼ等し
い値で保たれる。このようにある電動機軸で空転が発生
しても列車速度ＶＥＬを見失うことがないので時刻Ｔ６
において車輪を再粘着させることができることがわか
る。The reference speed frave1 in the figure is indicated by a dashed line in the operation diagram in the case of the prior art. Since the minimum value of the rotation speed of each motor shaft is used as the estimated train speed, the rail joint from time T1 to T2 is used. While the estimated train speed fluctuates greatly during the passage, according to the present invention, the reference speed frave1
Is obtained by calculating the average value of each motor shaft, so that the influence of the passage of the rail joint hardly appears. When idling occurs in the first motor shaft at time T3, the rotational speed fr1 rapidly increases, and a difference Δf from the reference speed is generated. When the difference exceeds the set value Lv of the comparator 91 in FIG. 4, it is regarded as idling, a torque current control amount ΔIqp corresponding to the magnitude of the difference Δf is output, the torque current command Iq decreases, and the wheels are re-started. Let go of sticking. On the other hand, the reference speed frave1 calculated based on the average speed of each motor shaft tends to depart from the train speed after time T3 due to the occurrence of slippage on the first motor shaft. By the action of 34 to 37, the idling of this shaft is recognized, and after time T4 until time T5 immediately before the wheels re-adhesive, the rotation speed fr1 is excluded from the average value calculation, and the reference speed is a value substantially equal to the train speed. Is kept in. Thus, even if the motor shaft idles, the train speed VEL is not lost, so that the time T6
It can be seen that in FIG.
【００２７】図６は本発明の第二の実施例であり、図１
の実施例と異なるところは、図１における運転台から制
御ユニット１〜４に送る力行・ブレーキ指令Ｐ，Ｂ及び
制御ユニット１〜４と基準速度演算器１０の間の回転速
度ｆｒ１〜ｆｒ４，基準速度frave1〜frave４ のやりと
りをシリアル通信化したことにある。図６において運転
台からの力行・ブレーキ指令Ｐ，Ｂはシリアル通信変換
器１０５に入力され、シリアル通信変換器Δｆ〜１０４
を介して制御ユニット１〜４に送られる。また、誘導電
動器１１〜１４の回転速度ｆｒ１〜ｆｒ４はそれぞれシ
リアル通信変換器Δｆ〜１０４に入力され、シリアル通
信変換器１０５を介して基準速度演算器１０に出力され
る。基準速度演算器１０では図１の場合と同様に基準速
度frave1〜frave4を演算し、シリアル通信変換器１０５
を介してシリアル通信変換器Δｆ〜１０４へそれぞれ出
力する。制御ユニット１〜４ではシリアル通信変換器Δ
ｆ〜１０４から入力された力行・ブレーキ指令Ｐ，Ｂ，
基準速度frave1〜frave4，自軸の回転速度ｆｒ１〜ｆｒ
４に基づき誘導電動機１１〜１４をそれぞれ制御する。FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention.
1 is different from the embodiment of FIG. 1 in that powering / brake commands P and B sent from the cab to the control units 1 to 4 and the rotation speeds fr1 to fr4 and the reference speeds between the control units 1 to 4 and the reference speed calculator 10 That is, the exchange of the speeds frave1 to frave4 is serialized. In FIG. 6, the powering / braking commands P and B from the cab are input to the serial communication converter 105, and the serial communication converters Δf to 104
Are sent to the control units 1 to 4 via the. The rotation speeds fr1 to fr4 of the induction motors 11 to 14 are input to the serial communication converters Δf to 104, respectively, and output to the reference speed calculator 10 via the serial communication converter 105. The reference speed calculator 10 calculates the reference speeds frave1 to frave4 as in the case of FIG.
To the serial communication converters .DELTA.f to 104 respectively. In the control units 1-4, the serial communication converter Δ
powering / brake commands P, B,
Reference speed frave1 to frave4, rotation speed fr1 to fr of own axis
4 to control the induction motors 11 to 14, respectively.
【００２８】このように本実施例によれば、各制御ユニ
ットと基準速度演算器の間の速度情報のやりとりをシリ
アル通信化することで、システム全体として信号線の削
減が図れる他、１台の制御ユニットが制御する誘導電動
機の台数が増加してもシステムの拡張が容易になるとい
う効果が得られる。As described above, according to the present embodiment, by exchanging the speed information between each control unit and the reference speed calculator through serial communication, the number of signal lines can be reduced as a whole system and one unit can be used. The effect is obtained that the system can be easily expanded even if the number of induction motors controlled by the control unit increases.
【００２９】[0029]
【発明の効果】本発明によれば、各電動機軸速度の平均
速度から求められる基準速度と自軸の速度差から空転を
精度よく検知することができるので、空転の誤検知に伴
う電気車の加速度の低下を防止することができる。According to the present invention, slippage can be detected accurately from the difference between the reference speed obtained from the average speed of the motor shaft speeds and the speed of the own shaft. A decrease in acceleration can be prevented.
【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図２】図１における平均速度演算器１６の一実施例を
示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of an average speed calculator 16 in FIG. 1;
【図３】図１における車輪径差補正量演算器１５の一実
施例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of a wheel diameter difference correction amount calculator 15 in FIG. 1;
【図４】図１における空転・滑走制御器９の一実施例を
示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing one embodiment of a slip / slide controller 9 in FIG. 1;
【図５】図１〜図４のブロック図の動作の一例を示す
図。FIG. 5 is a diagram showing an example of the operation of the block diagrams of FIGS. 1 to 4;
【図６】本発明の第二の実施例を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
１〜４…制御ユニット、５〜８…速度検出器、９…空転
・滑走制御器、１０…基準速度演算器、１１〜１４…誘
導電動機、１５…車輪径差補正量演算器、１６…平均速
度演算器、１７…運転台、１８…力行・ブレーキ指令
線、１９…直流電源、２０…フィルタコンデンサ、２５
…電流指令演算器、２６…ベクトル制御演算器、２７…
ＰＷＭ信号演算器、２８…ＰＷＭインバータ、２９〜３
１…電流検出器、３２…減算器。1-4: control unit, 5-8: speed detector, 9: idle / sliding controller, 10: reference speed calculator, 11-14: induction motor, 15: wheel diameter difference correction amount calculator, 16: average Speed calculator, 17 ... cab, 18 ... powering / brake command line, 19 ... DC power supply, 20 ... Filter capacitor, 25
... Current command calculator, 26 ... Vector control calculator, 27 ...
PWM signal calculator, 28 ... PWM inverter, 29-3
1 ... current detector, 32 ... subtractor.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺澤 清 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸事業所内 Ｆターム(参考） 5H115 PC02 PG01 PI01 PU09 PV09 PV23 QE14 QN09 QN12 QN27 RB11 RB22 RB26 SE03 SL02 SL05 SL09 TB01 TO12 TO30 TR04 TU07 TW07 TZ01 TZ09 5H572 AA01 BB10 CC01 DD03 EE04 EE10 FF10 GG04 HA10 HB08 HB09 HC07 JJ13 JJ17 JJ18 JJ23 JJ28 KK08 LL01 LL22 LL50 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kiyoshi Terasawa 1070 Ma, Hitachinaka-shi, Ibaraki F-term in the Mito Works of Hitachi, Ltd. (Reference) 5H115 PC02 PG01 PI01 PU09 PV09 PV23 QE14 QN09 QN12 QN27 RB11 RB22 RB26 SE03 SL02 SL05 SL09 TB01 TO12 TO30 TR04 TU07 TW07 TZ01 TZ09 5H572 AA01 BB10 CC01 DD03 EE04 EE10 FF10 GG04 HA10 HB08 HB09 HC07 JJ13 JJ17 JJ18 JJ23 JJ28 KK08 LL01 LL22 LL50
Claims (4)
れの電動機における検出した回転速度に基づき可変電圧
可変周波数の交流を出力する電力変換器からなる複数の
制御ユニットで分割して制御する電気車の制御装置にお
いて、前記各電動機の回転速度から電動機間の回転速度
の平均速度を演算する手段と、前記平均速度と各電動機
の回転速度との比から各電動機軸に結合された車輪の車
輪径差補正量を演算する手段と、該車輪径差補正量と前
記平均速度とから各制御ユニットにおける再粘着制御の
基準となる基準速度を演算する手段と、各制御ユニット
毎に前記平均速度と制御する電動機の回転速度に基づい
て前記車輪の空転を検知する手段と、該空転の検知の出
力により各制御ユニット毎に前記基準速度と制御する電
動機の回転速度との差分に応じて電動機のトルクを絞る
再粘着制御手段とを備えたことを特徴とする電気車の制
御装置。An electric motor for dividing and controlling a plurality of electric motors for driving an electric vehicle by a plurality of control units each comprising a power converter for outputting an alternating current having a variable voltage and a variable frequency based on a rotation speed detected by each electric motor. Means for calculating an average speed of rotation speeds between the motors from the rotation speeds of the motors, and wheels of wheels coupled to each motor shaft from a ratio of the average speed to the rotation speeds of the motors. Means for calculating a diameter difference correction amount, means for calculating a reference speed that is a reference of re-adhesion control in each control unit from the wheel diameter difference correction amount and the average speed, and the average speed for each control unit. Means for detecting idle rotation of the wheels based on the rotational speed of the motor to be controlled, and the reference speed and the rotational speed of the controlled electric motor for each control unit based on the output of detection of the idle rotation. Electric vehicle control apparatus characterized by comprising a re-adhesion control means to narrow the torque of the motor according to the difference.
る手段は、該手段で演算される平均速度と各電動機の回
転速度からその検出器の故障及び空転状態にある電動機
を識別し、この電動機を除外した他の電動機の回転速度
から前記平均速度を演算することを特徴とする電気車の
制御装置。2. The method according to claim 1, wherein the means for calculating the average speed identifies the motor in which the detector is faulty or in an idle state from the average speed calculated by the means and the rotation speed of each motor. A control device for an electric vehicle, wherein the average speed is calculated from the rotation speed of another electric motor excluding the electric motor.
から前記各制御ユニットに出力する基準速度の信号をシ
リアル通信で伝送する伝送線で接続したことを特徴とす
る電気車の制御装置。3. The electric vehicle control device according to claim 1, wherein a reference speed signal output from said reference speed calculation means to each of said control units is connected by a transmission line for transmitting by serial communication.
１台又は複数台の電気車の車輪を駆動する電動機からな
る駆動ユニットを複数備えてなる電気車の制御装置にお
いて、前記各電動機の回転速度を検出する手段と、該検
出した各電動機の回転速度より少なくとも隣接する前記
複数の駆動ユニット間で駆動される電動機の平均速度を
演算する手段と、前記平均速度と前記各駆動ユニット内
の各電動機の回転速度との比較より車輪が空転する電動
機を検知する手段と、該検知された空転する電動機を駆
動する電力変換器の出力を絞る再粘着手段とを備えたこ
とを特徴とする電気車の制御装置。4. An electric vehicle control device comprising a plurality of drive units each comprising one or more electric motors for driving wheels of one or more electric vehicles at an output of a power converter for converting direct current to alternating current. Means for detecting the rotation speed of the motor, means for calculating the average speed of the motor driven between at least the plurality of adjacent drive units based on the detected rotation speed of each motor, and A means for detecting a motor whose wheels spin in comparison with the rotation speed of each motor, and a re-adhesion means for reducing the output of a power converter that drives the detected idling motor. Electric car control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32503799A JP2001145207A (en) | 1999-11-16 | 1999-11-16 | Controller of electric vehicle |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001145207A true JP2001145207A (en) | 2001-05-25 |
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