JP2013042592A - Vehicle drive control device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle drive control device which, when detecting an electric energy by temporal integration of electric power instantaneous-value, automatically responds to both minute fluctuation of a power supply frequency and changeover of an industrial frequency between 50 Hz and 60 Hz, by automatically correcting a center frequency of a pass band of a BPF (bandpass filter) to become a fundamental frequency of the power supply.SOLUTION: The vehicle drive control device includes a main conversion device 101 including: a converter 102 and an inverter 103 for supplying electric power to enable driving of an electric motor 104; a means 106 for detecting a secondary voltage and a means 105 for detecting a secondary current 106; and an electric power computing section 107 for computing an input/output electric power to/from a main conversion unit 101 by using detected values of secondary voltage and secondary current. Electric power computation is conducted by using the BPF which is able to automatically correct its center frequency during electric power computation, only when at least one of the converter and inverter is operated.

Description

実施の形態は、車両駆動制御装置に関する。   Embodiments relate to a vehicle drive control device.

従来、主変換装置の電力量演算では、電圧、電流の瞬時値から各々の実効値を演算し、それらの積から電力瞬時値を演算し、さらにこの電力瞬時値を積算することによって電力量を得ていた。   Conventionally, in the power amount calculation of the main converter, each effective value is calculated from the instantaneous value of voltage and current, the power instantaneous value is calculated from the product of these, and the power amount is obtained by integrating the instantaneous power value. I was getting.

しかし従来の方式では、実効値演算を行う必要があるために応答が遅く、電圧・電流の急変に対応できず、誤差が生じてしまう場合がある問題点があった。   However, the conventional method has a problem in that since it is necessary to perform an effective value calculation, the response is slow, it cannot cope with a sudden change in voltage and current, and an error may occur.

特開2005−148028号公報JP 2005-148028 A

本発明の実施の形態は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたもので、主変圧器の2次側の交流電力の瞬時値を演算し、積算することによって電力量を算出することができ、応答の早い電力量演算ができる車両駆動制御装置を提供することを目的とする。   The embodiment of the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can calculate the amount of power by calculating and accumulating the instantaneous value of the AC power on the secondary side of the main transformer. An object of the present invention is to provide a vehicle drive control device capable of calculating the amount of electric power with a quick response.

また、本発明の実施の形態は、交流電力の基本波周波数での電力瞬時値を演算することができ、基本波周波数の急変に対しても応答し、制度の良い電力量演算ができる車両駆動制御装置を提供することを目的とする。   In addition, the embodiment of the present invention can calculate an instantaneous power value at the fundamental frequency of AC power, can respond to a sudden change in the fundamental frequency, and can perform a systematic power amount calculation. An object is to provide a control device.

実施の形態の車両駆動制御装置は、架線電圧を変圧して2次電圧を出力する主変圧器と、前記主変圧器の2次電圧の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータの直流出力を所定電圧、所定周波数の交流電力に変換するインバータと、前記インバータの交流電力にて駆動される交流電動機と、前記主変圧器の2次側と前記コンバータの交流側との間に設置され、前記主変圧器の2次電圧瞬時値、2次電流瞬時値それぞれを検出する電圧検出器及び電流検出器と、前記電圧検出器の2次電圧瞬時値検出信号、前記電流検出器の2次電流瞬時値検出信号の少なくとも一方から交流基本波の周波数を検出する周波数検出部と、前記電圧検出器の出力する2次電圧瞬時値検出信号に対して、前記周波数検出部の検出する交流基本波の周波数を含む所定のろ波帯内だけの2次電圧瞬時値検出信号だけを通過させるバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタを出る2次電圧瞬時値検出信号と前記電流検出器の検出する2次電流瞬時値検出信号とを用いて交流電力瞬時値を演算する第1演算部と、前記コンバータ、インバータのうちの少なくとも一方が動作しているときに前記第1演算部の演算する電力瞬時値を積算して電力量を求める第2演算部とを備えたものである。   A vehicle drive control device according to an embodiment includes a main transformer that transforms an overhead wire voltage and outputs a secondary voltage, a converter that converts AC power of the secondary voltage of the main transformer into DC power, Installed between an inverter that converts the DC output into AC power of a predetermined voltage and a predetermined frequency, an AC motor driven by the AC power of the inverter, and the secondary side of the main transformer and the AC side of the converter A voltage detector and a current detector for detecting a secondary voltage instantaneous value and a secondary current instantaneous value of the main transformer, a secondary voltage instantaneous value detection signal of the voltage detector, and 2 of the current detector, respectively. A frequency detector that detects the frequency of an AC fundamental wave from at least one of the instantaneous current value detection signals, and an AC basic that is detected by the frequency detector with respect to the secondary voltage instantaneous value detection signal output from the voltage detector. Wave A band-pass filter that passes only a secondary voltage instantaneous value detection signal only in a predetermined filtering band including a wave number, a secondary voltage instantaneous value detection signal that exits the band-pass filter, and a secondary that is detected by the current detector. A first calculation unit that calculates an AC power instantaneous value using an instantaneous current value detection signal, and an instantaneous power value that is calculated by the first calculation unit when at least one of the converter and the inverter is operating. And a second arithmetic unit that calculates the amount of power by integrating.

第1の実施の形態の車両駆動制御装置のブロック図。The block diagram of the vehicle drive control apparatus of 1st Embodiment. 上記実施の形態の車両駆動制御装置における電力演算部の内部構成のブロック図。The block diagram of the internal structure of the electric power calculating part in the vehicle drive control apparatus of the said embodiment. 上記実施の形態の車両駆動制御装置における電力演算部の変形例の内部構成のブロック図。The block diagram of the internal structure of the modification of the electric power calculating part in the vehicle drive control apparatus of the said embodiment. 上記実施の形態の車両駆動制御装置における電力演算部の別の変形例の内部構成のブロック図The block diagram of the internal structure of another modification of the electric power calculating part in the vehicle drive control apparatus of the said embodiment. 第2の実施の形態の車両駆動制御装置のブロック図。The block diagram of the vehicle drive control apparatus of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態の車両駆動制御装置のブロック図。The block diagram of the vehicle drive control apparatus of 3rd Embodiment. 第4の実施の形態の車両駆動制御装置のブロック図。The block diagram of the vehicle drive control apparatus of 4th Embodiment. 上記実施の形態の車両駆動制御装置における電力演算部の内部構成のブロック図。The block diagram of the internal structure of the electric power calculating part in the vehicle drive control apparatus of the said embodiment. 第5の実施の形態の車両駆動制御装置における2次電圧換算部の内部構成のブロック図。The block diagram of the internal structure of the secondary voltage conversion part in the vehicle drive control apparatus of 5th Embodiment. 第6の実施の形態の車両駆動制御装置における2次電圧換算部の内部構成のブロック図。The block diagram of the internal structure of the secondary voltage conversion part in the vehicle drive control apparatus of 6th Embodiment. 第7の実施の形態の車両駆動制御装置における電力演算部の内部構成のブロック図。The block diagram of the internal structure of the electric power calculating part in the vehicle drive control apparatus of 7th Embodiment. 第8の実施の形態の車両駆動制御装置における電力演算部の内部構成のブロック図。The block diagram of the internal structure of the electric power calculating part in the vehicle drive control apparatus of 8th Embodiment.

以下、実施の形態を図に基づいて詳説する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
図1に示すように、第1の実施の形態の車両駆動制御装置は、架線からパンタグラフのような集電器130にて取り込んだ高圧交流を主変圧器100にて降圧する。そして主変圧器100の2次側に接続されている主回路101に供給する。主回路101には、2次側交流電力を直流電力に変換するコンバータ(CNV)102、このコンバータ102の直流電力を所定周波数、所定電圧の交流電力に再変換するインバータ(INV)103が備えられている。このインバータ103には、その交流出力にて駆動される主電動機104が接続されている。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the vehicle drive control apparatus according to the first embodiment steps down a high-voltage AC that is taken in from a power line taken by a current collector 130 such as a pantograph from an overhead line by a main transformer 100. And it supplies to the main circuit 101 connected to the secondary side of the main transformer 100. The main circuit 101 includes a converter (CNV) 102 that converts secondary AC power into DC power, and an inverter (INV) 103 that reconverts the DC power of the converter 102 into AC power having a predetermined frequency and voltage. ing. The inverter 103 is connected to a main motor 104 driven by the AC output.

そして、主変圧器100からコンバータ102に至る回路上に、2次電流瞬時値を検出する電流検出器(A)105と、2次電圧瞬時値を検出する電圧検出器(V)106が設置されている。さらに、電流検出器105の出力する2次電流瞬時値検出信号、電圧検出器106の出力する2次電圧瞬時値検出信号を入力し、交流電力瞬時値とそれを積算した交流電力量とを演算する電力演算部107、コンバータ102、インバータ103、交流電動機104の動作制御のための制御回路140が設置されている。   On the circuit from the main transformer 100 to the converter 102, a current detector (A) 105 for detecting the secondary current instantaneous value and a voltage detector (V) 106 for detecting the secondary voltage instantaneous value are installed. ing. Further, the secondary current instantaneous value detection signal output from the current detector 105 and the secondary voltage instantaneous value detection signal output from the voltage detector 106 are input, and the AC power instantaneous value and the AC power amount obtained by integrating the AC power are calculated. A control circuit 140 for controlling the operation of the power calculation unit 107, the converter 102, the inverter 103, and the AC motor 104 is installed.

電流検出器105及び電圧検出器106により検出された2次電流瞬時値検出信号、2次電圧瞬時値検出信号は電力演算部107に入力される。また、コンバータ102、インバータ103それぞれの動作状態信号も電力演算部107へ入力される。   The secondary current instantaneous value detection signal and the secondary voltage instantaneous value detection signal detected by the current detector 105 and the voltage detector 106 are input to the power calculation unit 107. In addition, operation state signals of the converter 102 and the inverter 103 are also input to the power calculation unit 107.

図2に示すように、電力演算部107は、電圧検出器106により検出された2次電圧瞬時値検出信号に対して例えばPLLにより交流基本波周波数を検出する周波数検出部202、電圧検出器106により検出された2次電圧瞬時値検出信号に対して、周波数検出部202の検出した基本波周波数fを含む所定のろ波帯(f±Δf)の交流電圧基本波だけをパスさせるバンドパスフィルタ203、このバンドパスフィルタ203から出てくる交流基本波電圧瞬時値検出信号と電流検出器105からの交流電流瞬時値検出信号とを乗算し、電力瞬時値Pwを求める第1演算部200、この第1演算部200の電力瞬時値を積算して電力量Pwhを算出する第2演算部201、さらに、コンバータ動作、インバータ動作の少なくとも一方の動作信号が入力されればONして閉路し、第1演算部200の算出する電力瞬時値を第2演算部201に入力させるスイッチ210を備えている。制御回路140はこのスイッチ210のON/OFF動作も制御する。   As shown in FIG. 2, the power calculation unit 107 includes a frequency detection unit 202 that detects an AC fundamental wave frequency using, for example, a PLL for the secondary voltage instantaneous value detection signal detected by the voltage detector 106, and the voltage detector 106. Band-pass filter that passes only an alternating voltage fundamental wave in a predetermined filtering band (f ± Δf) including the fundamental wave frequency f detected by the frequency detector 202 with respect to the secondary voltage instantaneous value detection signal detected by 203, a first arithmetic unit 200 that multiplies the AC fundamental voltage instantaneous value detection signal output from the band-pass filter 203 by the AC current instantaneous value detection signal from the current detector 105 to obtain the electric power instantaneous value Pw, The second calculation unit 201 that calculates the amount of electric power Pwh by integrating the instantaneous power value of the first calculation unit 200, and the operation signal of at least one of the converter operation and the inverter operation. When a signal is input, the switch 210 is turned on and closed, and a switch 210 is provided to input the instantaneous power value calculated by the first calculation unit 200 to the second calculation unit 201. The control circuit 140 also controls the ON / OFF operation of the switch 210.

上記実施の形態の車両駆動制御装置は、次のように動作して2次電圧瞬時値、2次電流瞬時値から主回路の電力量Pwhを算出して出力する。主変換装置101において、架線から集電器130にて高圧交流を取り込み、主変圧器100にて降圧し、主変圧器100の2次側に接続されている主回路101に給電する。主回路101では、コンバータ102にて2次側交流電力を直流電力に変換し、さらにこの直流電力をインバータ103にて所定周波数、所定電圧の交流電力に再変換し、主電動機104に供給して回転駆動する。コンバータ102、インバータ103は制御回路140により制御され、起動・停止の制御、インバータ103の周波数・電圧制御を行う。   The vehicle drive control apparatus of the above embodiment operates as follows to calculate and output the main circuit power amount Pwh from the secondary voltage instantaneous value and the secondary current instantaneous value. In the main converter 101, a high-voltage alternating current is taken in from the overhead wire by the current collector 130, stepped down by the main transformer 100, and supplied to the main circuit 101 connected to the secondary side of the main transformer 100. In the main circuit 101, the converter 102 converts the secondary AC power into DC power, and the inverter 103 reconverts the DC power into AC power having a predetermined frequency and voltage and supplies the AC power to the main motor 104. Rotating drive. The converter 102 and the inverter 103 are controlled by a control circuit 140 to perform start / stop control and frequency / voltage control of the inverter 103.

電力演算部107は次のようにして、電力瞬時値Pwを演算し、さらに時間積分して電力量Pwhを算出して出力する。   The power calculation unit 107 calculates the power instantaneous value Pw as follows and further integrates the time to calculate and output the power amount Pwh.

電流検出器105及び電圧検出器106により主変圧器100の2次電流、2次電圧を検出し、2次電流瞬時値検出信号、2次電圧瞬時値検出信号それぞれを出力する。2次電流瞬時値検出信号は第1演算部200にそのまま入力される。   The current detector 105 and the voltage detector 106 detect the secondary current and the secondary voltage of the main transformer 100, and output the secondary current instantaneous value detection signal and the secondary voltage instantaneous value detection signal, respectively. The secondary current instantaneous value detection signal is input to the first calculation unit 200 as it is.

2次電圧瞬時値検出信号は周波数検出部202へ入力され、周波数検出部202にてPLLにより電源周波数の基本波周波数fにフェーズロックし、この基本波周波数fをバンドパスフィルタ203に与える。   The secondary voltage instantaneous value detection signal is input to the frequency detection unit 202, and the frequency detection unit 202 phase-locks to the fundamental wave frequency f of the power supply frequency by the PLL, and applies this fundamental wave frequency f to the bandpass filter 203.

2次電圧瞬時値検出信号はバンドパスフィルタ203にも入力され、周波数検出部202の設定した基本波周波数fを中心にした所定のろ波帯(f±Δf)内の周波数の電圧瞬時値検出信号だけをパスさせて第1演算部200に入力させる。   The secondary voltage instantaneous value detection signal is also input to the band-pass filter 203, and voltage instantaneous value detection of a frequency within a predetermined filtering band (f ± Δf) centered on the fundamental frequency f set by the frequency detection unit 202 is detected. Only the signal is passed and input to the first arithmetic unit 200.

第1演算部200では、入力されてくる2次電流瞬時値検出信号、ろ波帯内の2次電圧瞬時値検出信号を乗算して電力瞬時値Pwを算出し、継続的に出力する。   The first arithmetic unit 200 multiplies the input secondary current instantaneous value detection signal and the secondary voltage instantaneous value detection signal in the filtering band to calculate the power instantaneous value Pw and continuously outputs it.

制御回路140の働きにより、スイッチ210はコンバータ102とインバータ103の少なくとも一方が動作している時にONして閉路し、この閉路している間中、第1演算部200の演算した電力瞬時値Pwを第2演算部201に入力し続け、第2演算部201は第1演算部200の電力瞬時値Pwを時間積分し、電力量Pwhを求める。   Due to the action of the control circuit 140, the switch 210 is turned on and closed when at least one of the converter 102 and the inverter 103 is operating. During this closing, the instantaneous power value Pw calculated by the first calculation unit 200. Is continuously input to the second calculation unit 201, and the second calculation unit 201 time-integrates the instantaneous power value Pw of the first calculation unit 200 to obtain the power amount Pwh.

通常、商用電源の周波数は西日本では60Hz、東日本では50Hzであり、周波数検出部202のフェーズロックにより、バンドパスフィルタ203の中心周波数はこのいずれかに自動的に決定される。しかしながら、それぞれの基本周波数にも少しの変動が発生することがあり、その場合には、バンドパスフィルタ203の中心周波数は同様に変動することになる。   Usually, the frequency of the commercial power supply is 60 Hz in western Japan and 50 Hz in eastern Japan, and the center frequency of the bandpass filter 203 is automatically determined to be one of these by the phase lock of the frequency detection unit 202. However, slight fluctuations may also occur in the respective fundamental frequencies, and in this case, the center frequency of the bandpass filter 203 similarly varies.

これにより、本実施の形態の車両駆動制御装置によれば、バンドパスフィルタ203の作用により、2次電圧瞬時値の検出信号に重畳するノイズ等の成分を低減することができ、電力量演算結果の誤差を低減することができる。また、コンバータ102、インバータ103が動作していないときは電力が0になることから、コンバータ102、インバータ103の少なくとも一方が動作中のみ電力量演算を行うことで、電圧瞬時値検出信号、電流瞬時値検出信号に含まれるノイズ等の影響を低減することができる。また、バンドパスフィルタ203の中心周波数を自動的に補正することにより、ノイズ等の成分の除去精度(基本波の抽出精度)を向上させ、誤差を低減できる。   Thereby, according to the vehicle drive control device of the present embodiment, components such as noise superimposed on the detection signal of the secondary voltage instantaneous value can be reduced by the action of the band pass filter 203, and the electric energy calculation result Can be reduced. In addition, when the converter 102 and the inverter 103 are not in operation, the electric power is 0. Therefore, by calculating the electric energy only when at least one of the converter 102 and the inverter 103 is operating, The influence of noise and the like included in the value detection signal can be reduced. Further, by automatically correcting the center frequency of the bandpass filter 203, it is possible to improve the accuracy of removing components such as noise (extraction accuracy of the fundamental wave) and reduce errors.

尚、本実施の形態において、図3の変形例に示すように、バンドパスフィルタ203Iについては、2次電流瞬時値検出信号に対しても設け、周波数検出部202からの中心周波数fの信号を受けて2次電流瞬時値検出信号に対するバンドパスを行い、第1演算部200にろ波後の2次電流瞬時検出信号を入力させ、電力瞬時値の演算に用いるようにする構成としてもよい。また、図4の変形例に示すように、図2の構成から2次電圧瞬時値検出信号に対するバンドパスフィルタ203と周波数検出部202を共に省略し、2次電流瞬時値検出信号に対するバンドパスフィルタ203Iと、中心周波数fを検出する周波数検出部202Iとを設け、2次電流瞬時値検出信号から中心周波数fを検出してバンドパスフィルタ203Iに与えるようにする構成にすることも可能である。これらの変形例の車両駆動制御装置によっても、上記実施の形態と同様の作用、効果を奏する。また、これらの変形例は、以下に説明する他の実施の形態においても電力演算部107の内部の構成として同様に適用できるものである。   In the present embodiment, as shown in the modification of FIG. 3, the bandpass filter 203I is also provided for the secondary current instantaneous value detection signal, and the signal of the center frequency f from the frequency detection unit 202 is provided. Then, a band pass may be performed on the secondary current instantaneous value detection signal, and the filtered secondary current instantaneous detection signal may be input to the first calculation unit 200 to be used for calculation of the instantaneous power value. Further, as shown in the modification of FIG. 4, the bandpass filter 203 and the frequency detector 202 for the secondary voltage instantaneous value detection signal are both omitted from the configuration of FIG. 2, and the bandpass filter for the secondary current instantaneous value detection signal is omitted. 203I and a frequency detector 202I for detecting the center frequency f may be provided so that the center frequency f is detected from the secondary current instantaneous value detection signal and applied to the band-pass filter 203I. The vehicle drive control devices of these modified examples also have the same operations and effects as the above embodiment. In addition, these modified examples can be similarly applied to other embodiments described below as the internal configuration of the power calculation unit 107.

[第2の実施の形態]
図5に示す第2の実施の形態の車両駆動制御装置は、図1に示した第1の実施の形態の車両駆動制御装置に対して、その主変圧器100の2次側巻線に設けた電圧検出器106に代え、主変圧器100の1次側巻線に電圧検出器(V)108を設け、さらに、この電圧検出器108の1次電圧瞬時値検出信号を2次電圧瞬時値検出信号に換算する2次電圧換算部109を設けたことを特徴とする。
[Second Embodiment]
The vehicle drive control apparatus of the second embodiment shown in FIG. 5 is provided in the secondary winding of the main transformer 100 with respect to the vehicle drive control apparatus of the first embodiment shown in FIG. In place of the voltage detector 106, a voltage detector (V) 108 is provided in the primary winding of the main transformer 100, and the primary voltage instantaneous value detection signal of the voltage detector 108 is converted into the secondary voltage instantaneous value. A secondary voltage conversion unit 109 that converts to a detection signal is provided.

本実施の形態における電圧検出器108は、主変圧器100の1次側巻線に接続され、その出力は1次電圧瞬時値検出信号として2次電圧換算部109へ入力される。2次電圧換算部109は1次電圧瞬時値検出信号を2次電圧瞬時値検出値に換算し、電力演算部107へ入力する。ここで、1次電圧と2次電圧との換算比として、例えば、架線電圧が25000Vであり、2次電圧が1500Vであれば、1500/25000=0.06の係数を1次電圧瞬時値検出信号に掛けて2次電圧瞬時値検出信号とすることになる。尚、本実施の形態における他の構成は、第1の実施の形態の構成と共通する。電力演算部107の内部構成も同様、図2に示したものである。   The voltage detector 108 in the present embodiment is connected to the primary side winding of the main transformer 100, and its output is input to the secondary voltage conversion unit 109 as a primary voltage instantaneous value detection signal. The secondary voltage conversion unit 109 converts the primary voltage instantaneous value detection signal into a secondary voltage instantaneous value detection value and inputs the converted value to the power calculation unit 107. Here, as a conversion ratio between the primary voltage and the secondary voltage, for example, when the overhead wire voltage is 25000V and the secondary voltage is 1500V, the coefficient of 1500/25000 = 0.06 is detected as the primary voltage instantaneous value. By multiplying the signal, the secondary voltage instantaneous value detection signal is obtained. In addition, the other structure in this Embodiment is common in the structure of 1st Embodiment. The internal configuration of the power calculation unit 107 is also the same as that shown in FIG.

本実施の形態の車両駆動制御装置では、主変圧器100の2次電圧を直接に検出する代わりに1次電圧を直接に検出し、その1次電圧瞬時値検出信号を2次電圧瞬時値検出信号に換算して電力演算部107に入力する構成により、第1の実施の形態の効果に加え、2次電圧検出信号を直接に検出する場合にその2次電圧瞬時値検出信号に重畳するコンバータ102やインバータ103のPWMスイッチングノイズの影響を低減できる。主変圧器100の2次電圧はコンバータ102のPWMスイッチング動作の影響を受け、電圧波形がPWM波形となる。そのため、1次電圧を検出して2次電圧相当に換算して電力瞬時値演算に用いることにより、正弦波に近い波形を得ることができ、電力量演算の誤差を低減できる。   In the vehicle drive control apparatus of the present embodiment, instead of directly detecting the secondary voltage of main transformer 100, the primary voltage is directly detected, and the primary voltage instantaneous value detection signal is detected as the secondary voltage instantaneous value detection. In addition to the effects of the first embodiment, the converter that superimposes the secondary voltage detection signal on the secondary voltage instantaneous value detection signal in addition to the effects of the first embodiment by converting the signal to the power calculation unit 107. 102 and the influence of PWM switching noise of the inverter 103 can be reduced. The secondary voltage of main transformer 100 is affected by the PWM switching operation of converter 102, and the voltage waveform becomes a PWM waveform. Therefore, by detecting the primary voltage, converting it to the equivalent of the secondary voltage and using it for the instantaneous power value calculation, it is possible to obtain a waveform close to a sine wave, and to reduce errors in the power amount calculation.

尚、本実施の形態においても、電力演算部107には第1の実施の形態の変形例として示した構成を採用することができる。   Also in the present embodiment, the power calculation unit 107 can employ the configuration shown as a modification of the first embodiment.

同時に、本実施の形態では、2次電流瞬時値検出器についても、2次電圧瞬時値検出器と同様に、主回路100の1次側に電流検出器を設置して1次電流瞬時値を検出し、1次電流瞬時値検出信号を主変換装置101に入力し、主変換装置101には2次電圧換算部109と同様な2次電流換算部を設置して1次電流瞬時値検出信号を2次電流瞬時値検出信号に換算してから電力演算部107に入力する構成とすることもできる。   At the same time, in the present embodiment, as for the secondary current instantaneous value detector, as in the secondary voltage instantaneous value detector, a current detector is installed on the primary side of the main circuit 100 to obtain the primary current instantaneous value. The primary current instantaneous value detection signal is input to the main converter 101, and a secondary current conversion unit similar to the secondary voltage conversion unit 109 is installed in the main converter 101 so that the primary current instantaneous value detection signal is detected. Can be converted to a secondary current instantaneous value detection signal and then input to the power calculation unit 107.

[第3の実施の形態]
図6に示すように、第3の実施の形態の車両駆動制御装置は、図1に示した第1の実施の形態に対して、2次電圧瞬時値検出器として、主変圧器100の2次側巻線に直接ではなく、補助電源装置等に利用される3次側巻線に電圧検出器(V)110を接続し、この電圧検出器110の3次電圧瞬時値検出信号を2次電圧換算部111にて2次電圧瞬時値検出信号に換算し、電力演算部107に入力するようにした点が異なる。本実施の形態における他の構成は、第1の実施の形態の構成と共通する。電力演算部107の内部構成も同様、図2に示したものである。
[Third Embodiment]
As shown in FIG. 6, the vehicle drive control apparatus of the third embodiment is the second voltage instantaneous value detector of the main transformer 100 as compared with the first embodiment shown in FIG. 1. The voltage detector (V) 110 is connected not to the secondary winding directly but to the tertiary winding used in the auxiliary power supply device, etc., and the tertiary voltage instantaneous value detection signal of the voltage detector 110 is supplied to the secondary winding. The difference is that the voltage converter 111 converts the signal into a secondary voltage instantaneous value detection signal and inputs it to the power calculator 107. Other configurations in the present embodiment are the same as those in the first embodiment. The internal configuration of the power calculation unit 107 is also the same as that shown in FIG.

電圧検出器110は、主変圧器100の3次側巻線に接続されている。電圧検出器110の出力は、3次電圧瞬時値検出信号として2次電圧換算部111へ入力される。2次電圧換算部111は入力される3次電圧瞬時値検出信号に対して所定値の換算係数を掛けて2次電圧瞬時値検出信号に変換し、これを電力演算部107に入力する。例えば、3次側巻線の電圧が定格で400Vであり、2次側巻線の電圧が定格で1500Vであれば、1500/400=3.75の係数を用いる。2次電流瞬時値検出信号は第1の実施の形態と同様に、2次側巻線上の電流検出器105にて検出する検出信号をそのまま電力演算部107に入力する。   The voltage detector 110 is connected to the tertiary winding of the main transformer 100. The output of the voltage detector 110 is input to the secondary voltage conversion unit 111 as a tertiary voltage instantaneous value detection signal. The secondary voltage conversion unit 111 multiplies the input tertiary voltage instantaneous value detection signal by a conversion factor of a predetermined value to convert it into a secondary voltage instantaneous value detection signal, and inputs this to the power calculation unit 107. For example, if the voltage of the tertiary side winding is rated at 400V and the voltage of the secondary side winding is rated at 1500V, a coefficient of 1500/400 = 3.75 is used. As in the first embodiment, the detection signal detected by the current detector 105 on the secondary winding is directly input to the power calculation unit 107 as the secondary current instantaneous value detection signal.

本実施の形態の車両駆動制御装置では、第1の実施の形態のように2次電圧を直接に検出する代わりに3次電圧を検出し、その瞬時値検出信号を2次電圧換算部111にて2次電圧瞬時値検出信号に換算する構成としたことにより、第1の実施の形態の効果に加えて、次のような効果を奏する。すなわち、主変圧器100は、架線電圧(1次電圧)を主変換装置101用の電圧(2次電圧)と、補助電源装置等の低圧用電源(3次電圧)とに変換するが、3次電圧は1次電圧に比べて小さい電圧であるため、電圧検出器110としてより低電圧仕様のものを採用することができる。一般的に、高電圧用の機器は大型で高価であるが、本実施の形態の構成とすることにより、省スペース化、低コスト化が図れる。   In the vehicle drive control device of the present embodiment, instead of directly detecting the secondary voltage as in the first embodiment, the tertiary voltage is detected, and the instantaneous value detection signal is sent to the secondary voltage conversion unit 111. Therefore, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects can be obtained by converting to the secondary voltage instantaneous value detection signal. That is, the main transformer 100 converts the overhead voltage (primary voltage) into a voltage (secondary voltage) for the main converter 101 and a low-voltage power source (tertiary voltage) such as an auxiliary power supply. Since the secondary voltage is smaller than the primary voltage, the voltage detector 110 having a lower voltage specification can be adopted. Generally, a high-voltage device is large and expensive, but the configuration of the present embodiment can save space and cost.

[第4の実施の形態]
図7に示すように、第4の実施の形態の車両駆動制御装置は、コンバータ(CNV)102、インバータ(INV)103、コンバータ102の交流回路側に接続された電圧検出器(V)106及び電流検出器(A)105、さらに、主接触器120、充電接触器121、充電抵抗器122を具備する主変換装置101と、主変圧器100と、主電動機(MM)104とから構成される。本実施の形態の車両駆動制御装置はさらに、特徴的な要素として電力演算部115を具備している。
[Fourth Embodiment]
As shown in FIG. 7, the vehicle drive control device of the fourth embodiment includes a converter (CNV) 102, an inverter (INV) 103, a voltage detector (V) 106 connected to the AC circuit side of the converter 102, and It comprises a current detector (A) 105, a main converter 101 including a main contactor 120, a charging contactor 121, and a charging resistor 122, a main transformer 100, and a main motor (MM) 104. . The vehicle drive control device of the present embodiment further includes a power calculation unit 115 as a characteristic element.

主変圧器100の1次側巻線はパンタグラフのような集電器130を介して架線に接続される。主変圧器100の2次側巻線は、主接触器120及び電流検出器105を介してコンバータ102の交流側に接続されている。また、主変圧器100の2次側巻線に、コンバータ102と並列に電圧検出器106が接続されている。主接触器120と並列に、充電接触器121と充電回路抵抗122を直列に接続した回路が接続されている。コンバータ102の直流側はインバータ103と接続されている。インバータ103の交流側は主電動機104に接続されている。   The primary winding of the main transformer 100 is connected to an overhead line through a current collector 130 such as a pantograph. The secondary winding of main transformer 100 is connected to the AC side of converter 102 via main contactor 120 and current detector 105. A voltage detector 106 is connected to the secondary winding of the main transformer 100 in parallel with the converter 102. In parallel with the main contactor 120, a circuit in which a charging contactor 121 and a charging circuit resistor 122 are connected in series is connected. The DC side of converter 102 is connected to inverter 103. The AC side of the inverter 103 is connected to the main motor 104.

電流検出器105及び電圧検出器106により検出された2次電流瞬時値検出信号、2次電圧瞬時値検出信号それぞれは電力演算部115に入力される。また、コンバータ102、インバータ103それぞれの動作状態が電力演算部115に入力され、充電接触器121の動作状態も電力演算部115に入力される。実際には制御回路140にこれらの信号は入力され、制御回路140はコンバータ102、インバータ103、充電接触器121のうちの少なくとも1つの回路が動作状態にあることを判断すればスイッチ211をONさせて閉路させる構成である。   The secondary current instantaneous value detection signal and the secondary voltage instantaneous value detection signal detected by the current detector 105 and the voltage detector 106 are respectively input to the power calculation unit 115. Further, the operation states of the converter 102 and the inverter 103 are input to the power calculation unit 115, and the operation state of the charging contactor 121 is also input to the power calculation unit 115. Actually, these signals are input to the control circuit 140, and the control circuit 140 turns on the switch 211 when determining that at least one of the converter 102, the inverter 103, and the charging contactor 121 is in an operating state. To close the circuit.

電力演算部115は図8に示す内部構成であり、電圧検出器106により検出された2次電圧瞬時値検出信号は、バンドパスフィルタ203に入力される。また、2次電圧瞬時値検出信号は周波数検出部202へ入力される。バンドパスフィルタ203の出力は、第1演算部200へ入力される。一方、電流検出器105により検出された2次電流瞬時値検出信号も第1演算部200へ入力される。第1演算部200では電力瞬時値Pwを演算し、第2演算部201へ出力する。第2演算部201では、第1演算部200の電力瞬時値を時間積分して電力量Pwhを求め、出力する。   The power calculation unit 115 has the internal configuration shown in FIG. 8, and the secondary voltage instantaneous value detection signal detected by the voltage detector 106 is input to the band pass filter 203. The secondary voltage instantaneous value detection signal is input to the frequency detection unit 202. The output of the band pass filter 203 is input to the first arithmetic unit 200. On the other hand, the secondary current instantaneous value detection signal detected by the current detector 105 is also input to the first calculation unit 200. The first computing unit 200 computes the instantaneous power value Pw and outputs it to the second computing unit 201. In the 2nd calculating part 201, the electric power instantaneous value of the 1st calculating part 200 is time-integrated, electric energy Pwh is calculated | required, and it outputs.

スイッチ211は上述したように、制御回路140のオン/オフ指令によってON、OFF動作するのであるが、制御回路140はコンバータ102の動作状態信号、インバータ103の動作状態信号、充電接触器121の動作状態信号のうち少なくとも1つが動作中である信号を受けている間だけON指令をスイッチ211に与えてこれを閉路させる。これにより、第2演算部201はコンバータ102、インバータ103、充電接触器121のうち少なくとも1つが動作中のときに電力瞬時値Pwを積算して電力量Pwhを求めることになる。   As described above, the switch 211 is turned ON / OFF by the ON / OFF command of the control circuit 140. However, the control circuit 140 operates the operation state signal of the converter 102, the operation state signal of the inverter 103, and the operation of the charging contactor 121. Only while at least one of the status signals is receiving an operating signal, an ON command is given to the switch 211 to close it. As a result, the second calculation unit 201 integrates the instantaneous power value Pw to obtain the power amount Pwh when at least one of the converter 102, the inverter 103, and the charging contactor 121 is operating.

本実施の形態の車両駆動制御装置では、起動時に充電接触器121を閉じて充電抵抗器122を通じて起動電流をコンバータ102に流し、始動電流が安定すれば主接触器120を閉じ、この主接触器120を通じて定常時の電流をコンバータ102に流す。   In the vehicle drive control device according to the present embodiment, the charging contactor 121 is closed at the time of starting and the starting current is supplied to the converter 102 through the charging resistor 122. When the starting current is stabilized, the main contactor 120 is closed. A steady-state current is supplied to the converter 102 through 120.

定常時、主変圧器100が変圧する架線電圧からの2次交流電圧をコンバータ102にて所定の直流電力に変換し、これをインバータ103に入力し、所定の電圧、所定の周波数の交流に再変換して主電動機104に出力し、主電動機104を回転駆動する。   At constant time, the secondary AC voltage from the overhead line voltage transformed by the main transformer 100 is converted into predetermined DC power by the converter 102, and this is input to the inverter 103, where it is reconverted to AC at a predetermined voltage and a predetermined frequency. It converts and outputs to the main motor 104, and the main motor 104 is rotationally driven.

この主回路の動作中の電力の監視のために、主変換装置101において、電流検出器105、電圧検出器106にて主変圧器100の2次電流、2次電圧を検出し、2次電流瞬時値検出信号、2次電圧瞬時値検出信号それぞれを電力演算部115に入力する。   In order to monitor the power during the operation of the main circuit, the main converter 100 detects the secondary current and the secondary voltage of the main transformer 100 with the current detector 105 and the voltage detector 106, and the secondary current. Each of the instantaneous value detection signal and the secondary voltage instantaneous value detection signal is input to the power calculation unit 115.

電力演算部115では、電流検出器15により検出した2次電流瞬時値検出信号はそのまま入力する。一方、電圧検出器106により検出した2次電圧瞬時値検出信号に対しては、これをバンドパスフィルタ203に入力し、同時に周波数検出部202にも入力する。周波数検出部202はPLLにより電源周波数の基本波周波数にロックし、この基本波周波数を中心にバンドパスするようにバンドパスフィルタ203のろ波帯を設定する。バンドパスフィルタ203はこの設定された基本波周波数の電圧を2次電圧瞬時値検出信号として第1演算部200に入力する。   In the power calculation unit 115, the secondary current instantaneous value detection signal detected by the current detector 15 is input as it is. On the other hand, the secondary voltage instantaneous value detection signal detected by the voltage detector 106 is input to the band-pass filter 203 and simultaneously input to the frequency detection unit 202. The frequency detection unit 202 locks to the fundamental frequency of the power supply frequency by the PLL, and sets the filtering band of the bandpass filter 203 so as to band-pass around the fundamental frequency. The band pass filter 203 inputs the voltage of the set fundamental frequency to the first arithmetic unit 200 as a secondary voltage instantaneous value detection signal.

電力演算部115の第1演算部200では、バンドパスフィルタ203にてバンドパスされた2次電圧瞬時値検出信号と直接に入力される2次電流瞬時値検出信号とを掛け算して電力瞬時値Pwを算出し、第2演算部201に向けて連続的に出力する。第2演算部201では、スイッチ211がONし閉路している間だけ、第1演算部200から入力されてくる電力瞬時値を時間積分し、電力量Pwhを求めて出力する。   The first calculation unit 200 of the power calculation unit 115 multiplies the secondary voltage instantaneous value detection signal band-passed by the band pass filter 203 and the directly input secondary current instantaneous value detection signal, thereby multiplying the instantaneous power value. Pw is calculated and continuously output to the second calculation unit 201. In the second calculation unit 201, only while the switch 211 is ON and closed, the instantaneous power value input from the first calculation unit 200 is time-integrated to obtain and output the power amount Pwh.

これにより、本実施の形態の車両駆動制御装置によれば、コンバータ102、インバータ103、充電接触器のうち少なくとも1つが動作中の期間、第2演算部201にて2次電力量Pwhを求めることができ、第1の実施の形態の効果に加え、主回路充電時の消費電力をも積算できる利点がある。   Thereby, according to the vehicle drive control device of the present embodiment, the second calculation unit 201 obtains the secondary power amount Pwh during a period in which at least one of the converter 102, the inverter 103, and the charging contactor is operating. In addition to the effects of the first embodiment, there is an advantage that power consumption during main circuit charging can be integrated.

尚、本実施の形態にあっても、第1の実施の形態における変形例を適用し、2次電流瞬時値検出信号に対しても同時にバンドパスフィルタ203Iを通し、あるいは2次電流瞬時値検出信号だけにバンドパスフィルタ203Iを通し、電力瞬時値を演算する構成とすることができる。   Even in the present embodiment, the modification in the first embodiment is applied, and the secondary current instantaneous value detection signal is simultaneously passed through the band-pass filter 203I or the secondary current instantaneous value detection is performed. Only the signal can be passed through the band-pass filter 203I to calculate the instantaneous power value.

また、第2の実施の形態のように、2次側巻線の電圧を直接に検出することに代えて、主変圧器100の1次側巻線の電圧を検出し、換算して2次電圧検出信号として使用する構成にすること、第3の実施の形態のように3次巻線の電圧を検出し、換算して2次電圧検出信号として使用する構成にすることも可能である。   Further, instead of directly detecting the voltage of the secondary winding as in the second embodiment, the voltage of the primary winding of the main transformer 100 is detected and converted into the secondary voltage. It is also possible to adopt a configuration that uses the voltage as a voltage detection signal, or a configuration that detects and converts the voltage of the tertiary winding as in the third embodiment and uses it as a secondary voltage detection signal.

[第5の実施の形態]
本実施の形態は、図2に示した第2の実施の形態に対して、2次電圧換算部109’を図9に示す内部構成にしたことを特徴とする。主変圧器100の1次巻線と2次巻線、3次巻線との巻線比は不変であるため、2次電圧と3次電圧の比はほぼ一定である。しかし、各巻線の負荷によって各巻線の電圧比が若干変動する。そのため、負荷に応じた電圧比の変動を予め調べておき、負荷に応じて電圧を補正することで、より高精度に電力の演算ができる。例えば、主変換装置101の電圧は主電動機104の出力(つまり、負荷)が最大100%〜停止0%の間で変化し、出力0%であれば1500Vであるところが、出力100%では1450Vまで低下する特性がある。そこで、本実施の形態では、主変換装置101の実機の特性に応じて、あらかじめ制御回路140が示す負荷指令Prefに対応して2次電圧換算部109’で用いる換算係数を調整する。
[Fifth Embodiment]
The present embodiment is characterized in that the secondary voltage conversion unit 109 ′ has an internal configuration shown in FIG. 9 with respect to the second embodiment shown in FIG. Since the turn ratio between the primary winding, the secondary winding, and the tertiary winding of the main transformer 100 is unchanged, the ratio between the secondary voltage and the tertiary voltage is substantially constant. However, the voltage ratio of each winding varies slightly depending on the load of each winding. For this reason, the fluctuation of the voltage ratio according to the load is examined in advance, and the power can be calculated with higher accuracy by correcting the voltage according to the load. For example, the voltage of the main converter 101 changes between the maximum output of the main motor 104 (that is, the load) between 100% and 0% of the stop. There is a deteriorating property. Therefore, in the present embodiment, the conversion coefficient used in the secondary voltage conversion unit 109 ′ is adjusted in advance in accordance with the load command Pref indicated by the control circuit 140 in accordance with the actual characteristics of the main converter 101.

そのため、本実施の形態では、2次電圧換算部109’は、制御回路140からの負荷指令Prefを受け、換算係数K12を演算する換算係数演算部901と、この換算係数演算部901が算出した換算係数K12を用いて1次電圧瞬時値検出信号を2次電圧瞬時値検出信号に換算する係数乗算部902を備えている。   Therefore, in the present embodiment, the secondary voltage conversion unit 109 ′ receives the load command Pref from the control circuit 140, and the conversion coefficient calculation unit 901 that calculates the conversion coefficient K12 and the conversion coefficient calculation unit 901 calculate the secondary voltage conversion unit 109 ′. A coefficient multiplier 902 is provided for converting the primary voltage instantaneous value detection signal into the secondary voltage instantaneous value detection signal using the conversion coefficient K12.

換算係数演算部901は、制御回路140からの2次巻線の負荷指令Prefを受け、あらかじめ内蔵している換算係数データ表を参照し、0%〜100%の間で負荷指令Prefにより比例演算して換算係数K12を算定する。例えば、負荷Prefが50%であれば、換算係数K12を0.059(=(0.06+0.058)/2)に設定する。そして、係数乗算部902はこの換算係数K12を1次電圧瞬時値検出信号に掛けて2次電圧瞬時値検出信号に換算し、第2の実施の形態と同様の構成の電力演算部107に対して出力する。電力演算部107における演算処理機能については、第1、第2の実施の形態と同様である。   The conversion factor calculation unit 901 receives the load command Pref for the secondary winding from the control circuit 140, refers to the conversion factor data table built in advance, and performs a proportional calculation between 0% and 100% by the load command Pref. To calculate the conversion coefficient K12. For example, if the load Pref is 50%, the conversion coefficient K12 is set to 0.059 (= (0.06 + 0.058) / 2). The coefficient multiplying unit 902 multiplies the conversion coefficient K12 by the primary voltage instantaneous value detection signal to convert it to a secondary voltage instantaneous value detection signal, and the power calculation unit 107 having the same configuration as that of the second embodiment is used. Output. The calculation processing function in the power calculation unit 107 is the same as in the first and second embodiments.

本実施の形態によれば、第1、第2の実施の形態の効果に加えて、電圧補正により電力量計算値の精度を向上することができる。   According to the present embodiment, in addition to the effects of the first and second embodiments, the accuracy of the calculated electric energy can be improved by voltage correction.

尚、本実施の形態にあっても、第4の実施の形態で採用した構成の電力演算部115を採用することもできる。   Even in the present embodiment, the power calculation unit 115 having the configuration employed in the fourth embodiment may be employed.

[第6の実施の形態]
本実施の形態は、図3に示した第3の実施の形態に対して、2次電圧換算部111’を図10に示す内部構成にしたことを特徴とする。第5の実施の形態でも説明したように、主変圧器100の1次巻線と2次巻線、3次巻線との巻線比は不変であるため、2次電圧と3次電圧の比はほぼ一定である。しかし、各巻線の負荷によって各巻線の電圧比が若干変動する。そのため、負荷に応じた電圧比の変動を予め調べておき、負荷に応じて電圧を補正することで、より高精度に電力の演算ができる。例えば、主変換装置101の電圧は主電動機104の出力(つまり、負荷)が最大100%〜停止0%の間で変化し、出力0%であれば1500Vであるところが、出力100%では1450Vまで低下する特性がある。そこで、本実施の形態では、主変換装置101の実機の特性に応じて、あらかじめ制御回路140が示す負荷指令Lrefに対応して2次電圧換算部111’で用いる換算係数を調整する。
[Sixth Embodiment]
The present embodiment is characterized in that the secondary voltage conversion unit 111 ′ has an internal configuration shown in FIG. 10 with respect to the third embodiment shown in FIG. As described in the fifth embodiment, since the turns ratio of the primary winding, the secondary winding, and the tertiary winding of the main transformer 100 is not changed, the secondary voltage and the tertiary voltage The ratio is almost constant. However, the voltage ratio of each winding varies slightly depending on the load of each winding. For this reason, the fluctuation of the voltage ratio according to the load is examined in advance, and the power can be calculated with higher accuracy by correcting the voltage according to the load. For example, the voltage of the main converter 101 changes between the maximum output of the main motor 104 (that is, the load) between 100% and 0% of the stop. There is a deteriorating property. Therefore, in the present embodiment, the conversion coefficient used in the secondary voltage conversion unit 111 ′ is adjusted in advance in accordance with the load command Lref indicated by the control circuit 140 in accordance with the actual characteristics of the main converter 101.

そのため、本実施の形態では、2次電圧換算部111’は、制御回路140からの負荷指令Prefを受け、換算係数K32を演算する換算係数演算部1101と、この換算係数演算部1101が算出した換算係数K32を用いて3次電圧瞬時値検出信号を2次電圧瞬時値検出信号に換算する係数乗算部1102を備えている。   Therefore, in the present embodiment, the secondary voltage conversion unit 111 ′ receives the load command Pref from the control circuit 140, and the conversion coefficient calculation unit 1101 that calculates the conversion coefficient K32 and the conversion coefficient calculation unit 1101 calculate the secondary voltage conversion unit 111 ′. A coefficient multiplier 1102 is provided that converts the tertiary voltage instantaneous value detection signal into a secondary voltage instantaneous value detection signal using the conversion coefficient K32.

換算係数演算部1101は、制御回路140からの2次巻線の負荷指令Prefを受け、あらかじめ内蔵している換算係数データ表を参照し、0%〜100%の間で負荷指令Prefにより比例演算して換算係数K32を算定する。例えば、負荷Prefが50%であれば、換算係数K32を3.6875(=(3.75+3.625)/2)に設定する。そして、この係数乗算部1102はこの換算係数K32を3次電圧瞬時値検出信号に掛けて2次電圧瞬時値検出信号に換算し、第3の実施の形態と同様の構成の電力演算部107に対して出力する。電力演算部107における演算処理機能については、第1、第3の実施の形態と同様である。   The conversion factor calculation unit 1101 receives the load command Pref of the secondary winding from the control circuit 140, refers to the conversion factor data table built in advance, and performs a proportional calculation between 0% and 100% by the load command Pref. Then, the conversion coefficient K32 is calculated. For example, if the load Pref is 50%, the conversion coefficient K32 is set to 3.6875 (= (3.75 + 3.625) / 2). Then, the coefficient multiplier 1102 multiplies the conversion coefficient K32 by the tertiary voltage instantaneous value detection signal to convert it to a secondary voltage instantaneous value detection signal, and the power calculation unit 107 having the same configuration as that of the third embodiment. Output. The calculation processing function in the power calculation unit 107 is the same as in the first and third embodiments.

本実施の形態によれば、第1、第3の実施の形態の効果に加えて、電圧補正により電力量計算値の精度を向上することができる。   According to the present embodiment, in addition to the effects of the first and third embodiments, the accuracy of the calculated electric energy can be improved by voltage correction.

尚、本実施の形態にあっても、第4の実施の形態で採用した構成の電力演算部115を採用することもできる。   Even in the present embodiment, the power calculation unit 115 having the configuration employed in the fourth embodiment may be employed.

[第7の実施の形態]
本実施の形態は、第1〜3の実施の形態、第5の実施の形態において用いた図2に示す内部構成の電力演算部107に代えて、図11に示す内部構成の電力演算部107’を採用したことを特徴とする。この電力演算部107’では、バンドパスフィルタ205の位置を第1演算部200の後に設置している。これにより、上記各実施の形態の効果に加えて、電力瞬時値に対して基本波成分の電力値を求めることができる。
[Seventh Embodiment]
In the present embodiment, the power calculation unit 107 having the internal configuration shown in FIG. 11 is used instead of the power calculation unit 107 having the internal configuration shown in FIG. 2 used in the first to third embodiments and the fifth embodiment. It is characterized by adopting '. In the power calculation unit 107 ′, the position of the bandpass filter 205 is installed after the first calculation unit 200. Thereby, in addition to the effect of each said embodiment, the electric power value of a fundamental wave component can be calculated | required with respect to an electric power instantaneous value.

[第8の実施の形態]
本実施の形態は、第4の実施の形態において用いた図8に示す内部構成の電力演算部115に代えて、図12に示す内部構成の電力演算部115’を採用したことを特徴とする。この電力演算部115’では、バンドパスフィルタ205の位置を第1演算部200の後に設置している。これにより、上記実施の形態の効果に加えて、電力瞬時値に対して基本波成分の電力値を求めることができる。
[Eighth Embodiment]
This embodiment is characterized in that a power calculation unit 115 ′ having an internal configuration shown in FIG. 12 is employed instead of the power calculation unit 115 having an internal configuration shown in FIG. 8 used in the fourth embodiment. . In the power calculation unit 115 ′, the position of the bandpass filter 205 is installed after the first calculation unit 200. Thereby, in addition to the effect of the above-described embodiment, the power value of the fundamental wave component can be obtained with respect to the instantaneous power value.

一般に、電圧、電流の瞬時値を使用し、両者の積から瞬時電力を求めて積算することで電力量を演算する方式の車両駆動制御装置によれば、実効値演算が不要となるため、高精度な積算が期待できる。また、実効値を用いた場合では、力率を考慮する必要があるため、力率が変動した場合に誤差が生じるが、瞬時値演算であれば力率を考慮する必要がないため、高精度な演算が期待できる。このように瞬時値を用いる場合、ノイズ等の影響を受けにくくする必要がある。ノイズの影響を低減するためには、バンドパスフィルタ(BPF)を用いて必要な基本波のみを抽出すればよい。BPFは、そのろ波帯の中心周波数から離れた周波数成分を低減する効果がある。そのため、基本波周波数が変動する場合、BPFにより基本波成分も低減する可能性がある。   In general, according to a vehicle drive control device that uses an instantaneous value of voltage and current and calculates an electric energy by calculating an instantaneous electric power from the product of both and integrating it, an effective value calculation is not required. Accurate integration can be expected. In addition, when the effective value is used, it is necessary to consider the power factor, so an error occurs when the power factor fluctuates. Can be expected. Thus, when using an instantaneous value, it is necessary to make it less susceptible to noise and the like. In order to reduce the influence of noise, only a necessary fundamental wave has to be extracted using a band pass filter (BPF). BPF has the effect of reducing frequency components away from the center frequency of the filtering band. For this reason, when the fundamental frequency fluctuates, the fundamental component may be reduced by the BPF.

本発明の上記の各実施の形態によれば、バンドパスフィルタを用いて必要な基本波のみを抽出し、この基本波周波数の電圧、電流にて電力を求め、さらに積算して電力量を求めるので、瞬時値にて電力、電力量を求めながらも精度良くそれら電力、電力量を求めることができる。加えて、周波数検出部にて商用電源周波数を自動的に検出し、BPFの中心周波数とすることにより、50Hz,60Hzの電力量演算を自動的に切替えて行える。   According to each of the above embodiments of the present invention, only a necessary fundamental wave is extracted using a band-pass filter, electric power is obtained from the voltage and current of the fundamental wave frequency, and further integrated to obtain electric energy. Therefore, it is possible to accurately obtain the electric power and the electric energy while obtaining the electric power and the electric energy with instantaneous values. In addition, the commercial power supply frequency is automatically detected by the frequency detection unit and set to the center frequency of the BPF, so that the electric energy calculation of 50 Hz and 60 Hz can be automatically switched.

尚、システムを簡易なものにするために、周波数検出部による基本波周波数の検出を行わず、BPFに手動で中心周波数を50Hz,60Hzのどちらかに切り替える設定ができるものを採用することも可能である。   In order to simplify the system, it is possible to adopt a BPF that can be manually switched to either 50 Hz or 60 Hz without detecting the fundamental frequency by the frequency detector. It is.

100 主変圧器
101 主変換装置
102 コンバータ
103 インバータ
104 主電動機
105 電流検出器
106 電圧検出器
107,107′ 電力演算部
108 電圧検出器
109,109’ 2次電圧演算部
110 電圧検出器
111,111’ 2次電圧換算部
115,115′ 電力演算部
120 主回路接触器
121 充電接触器
122 充電抵抗器
130 集電器
140 制御回路
200 第1演算部
201 第2演算部
202,202I 周波数検出部
203,203I バンドパスフィルタ
205 バンドパスフィルタ
210,211 スイッチ
901,1101 換算係数演算部
902,1102 係数乗算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Main transformer 101 Main converter 102 Converter 103 Inverter 104 Main motor 105 Current detector 106 Voltage detector 107,107 'Power calculation part 108 Voltage detector 109,109' Secondary voltage calculation part 110 Voltage detector 111,111 'Secondary voltage conversion unit 115, 115' Power calculation unit 120 Main circuit contactor 121 Charging contactor 122 Charging resistor 130 Current collector 140 Control circuit 200 First calculation unit 201 Second calculation unit 202, 202I Frequency detection unit 203, 203I band pass filter 205 band pass filter 210, 211 switch 901, 1101 conversion coefficient calculation unit 902, 1102 coefficient multiplication unit

Claims (6)

架線電圧を変圧して2次電圧を出力する主変圧器と、
前記主変圧器の2次電圧の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータの直流出力を所定電圧、所定周波数の交流電力に変換するインバータと、
前記インバータの交流電力にて駆動される交流電動機と、
前記主変圧器の2次側と前記コンバータの交流側との間に設置され、前記主変圧器の2次電圧瞬時値、2次電流瞬時値それぞれを検出する電圧検出器及び電流検出器と、
前記電圧検出器の2次電圧瞬時値検出信号、前記電流検出器の2次電流瞬時値検出信号の少なくとも一方から交流基本波の周波数を検出する周波数検出部と、
前記電圧検出器の出力する2次電圧瞬時値検出信号に対して、前記周波数検出部の検出する交流基本波の周波数を含む所定のろ波帯内だけの2次電圧瞬時値検出信号だけを通過させるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタを出る2次電圧瞬時値検出信号と前記電流検出器の検出する2次電流瞬時値検出信号とを用いて交流電力瞬時値を演算する第1演算部と、
前記コンバータ、インバータのうちの少なくとも一方が動作しているときに前記第1演算部の演算する電力瞬時値を積算して電力量を求める第2演算部とを備えたことを特徴とする車両駆動制御装置。
A main transformer that transforms the overhead voltage and outputs a secondary voltage;
A converter that converts AC power of the secondary voltage of the main transformer into DC power;
An inverter that converts the DC output of the converter into AC power having a predetermined voltage and a predetermined frequency;
An AC motor driven by the AC power of the inverter;
A voltage detector and a current detector, which are installed between the secondary side of the main transformer and the AC side of the converter, and detect the secondary voltage instantaneous value and secondary current instantaneous value of the main transformer,
A frequency detector for detecting the frequency of the alternating fundamental wave from at least one of the secondary voltage instantaneous value detection signal of the voltage detector and the secondary current instantaneous value detection signal of the current detector;
The secondary voltage instantaneous value detection signal output from the voltage detector passes only the secondary voltage instantaneous value detection signal within a predetermined filtering band including the frequency of the AC fundamental wave detected by the frequency detector. A bandpass filter to be
A first calculator that calculates an AC power instantaneous value using a secondary voltage instantaneous value detection signal that exits the bandpass filter and a secondary current instantaneous value detection signal that is detected by the current detector;
A vehicle driving system comprising: a second computing unit that integrates instantaneous power values computed by the first computing unit when at least one of the converter and the inverter is operating to obtain an electric energy. Control device.
前記コンバータのフィルタコンデンサに充電する充電手段と、前記充電手段の電気的な切り離し、接続を行う充電開閉手段とを備え、
前記第2演算部は、前記コンバータが動作しているとき、前記インバータが動作しているとき、前記充電開閉手段が閉じているときの少なくとも1つの条件が成立するときに、前記第1演算部の電力瞬時値を積算して電力量を求めることを特徴とする請求項1に記載の車両駆動制御装置。
Charging means for charging the filter capacitor of the converter, and charging opening and closing means for electrically disconnecting and connecting the charging means,
When the converter is operating, when the inverter is operating, and when at least one condition is satisfied when the charging switching means is closed, the second calculating unit is The vehicle drive control device according to claim 1, wherein the electric power amount is obtained by integrating the instantaneous electric power values.
前記バンドパスフィルタは、ろ波帯の中心周波数を可変設定できるものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両駆動制御装置。   The vehicle drive control device according to claim 1, wherein the band-pass filter can variably set a center frequency of a filtering band. 前記電圧検出器として、前記主変圧器の2次側の交流電圧を検出する代わりに、前記主変圧器の1次側の電圧を検出する1次電圧検出器と、前記1次電圧検出器の検出する1次電圧検出信号を前記主変圧器の2次電圧瞬時値検出信号に換算する2次電圧換算器とを備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の車両駆動制御装置。   As the voltage detector, instead of detecting the AC voltage on the secondary side of the main transformer, a primary voltage detector for detecting the voltage on the primary side of the main transformer, and the primary voltage detector The vehicle drive according to any one of claims 1 to 3, further comprising a secondary voltage converter that converts a primary voltage detection signal to be detected into a secondary voltage instantaneous value detection signal of the main transformer. Control device. 前記主変圧器は3次巻線を備え、
前記電圧検出器として、前記主変圧器の2次側の交流電圧を検出する代わりに、前記主変圧器の3次電圧を検出する3次電圧検出器と、前記3次電圧検出器の検出する3次電圧検出信号を前記主変圧器の2次電圧瞬時値検出信号に換算する2次電圧換算器とを備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の車両駆動制御装置。
The main transformer comprises a tertiary winding;
Instead of detecting an AC voltage on the secondary side of the main transformer, the voltage detector detects a tertiary voltage of the main transformer, and detects the tertiary voltage detector. The vehicle drive control device according to claim 1, further comprising a secondary voltage converter that converts a tertiary voltage detection signal into a secondary voltage instantaneous value detection signal of the main transformer. .
前記3次電圧と2次電圧との変換比を、前記電流検出器の検出する2次電圧瞬時値検出信号の大きさに応じて補正する電圧補正部を備えたことを特徴とする請求項5に記載の車両駆動制御装置。   6. A voltage correction unit for correcting a conversion ratio between the tertiary voltage and the secondary voltage according to a magnitude of a secondary voltage instantaneous value detection signal detected by the current detector. The vehicle drive control device described in 1.
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