RU2449445C1 - Driving controller for alternating current motor - Google Patents
Driving controller for alternating current motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449445C1 RU2449445C1 RU2010139885/07A RU2010139885A RU2449445C1 RU 2449445 C1 RU2449445 C1 RU 2449445C1 RU 2010139885/07 A RU2010139885/07 A RU 2010139885/07A RU 2010139885 A RU2010139885 A RU 2010139885A RU 2449445 C1 RU2449445 C1 RU 2449445C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- motor
- inverter
- switch
- detected
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к приводному контроллеру для электродвигателя переменного тока (AC), подходящему для возбуждения синхронного электродвигателя с постоянными магнитами, встроенного в электрическое транспортное средство.The present invention relates to a drive controller for an alternating current electric motor (AC) suitable for driving a permanent magnet synchronous electric motor integrated in an electric vehicle.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Синхронный электродвигатель с постоянными магнитами (далее в данном документе просто "электродвигатель", пока иное не потребует особых отличий) известен как высокоэффективный электродвигатель. По сравнению с асинхронными электродвигателями, традиционно используемыми в различных областях, синхронный электродвигатель с постоянными магнитами не требует какого-либо тока возбуждения, поскольку магнитный поток устанавливается постоянным магнитом, встроенным в ротор, а вторичных потерь в меди не возникает, поскольку ток не протекает в роторе в отличие от асинхронных электродвигателей. В то время как электрические транспортные средства традиционно используют асинхронные электродвигатели, в последние годы для повышения эффективности изучается применение в них синхронного двигателя с постоянными магнитами.A permanent magnet synchronous motor (hereinafter referred to simply as an “electric motor” until otherwise required special differences) is known as a highly efficient electric motor. Compared with induction motors traditionally used in various fields, a permanent magnet synchronous motor does not require any excitation current, since the magnetic flux is set by a permanent magnet built into the rotor, and secondary losses in copper do not occur, since the current does not flow in the rotor unlike induction motors. While electric vehicles have traditionally used induction motors, in recent years, the use of a permanent magnet synchronous motor in them has been studied to increase efficiency.
В электрических транспортных средствах приводной контроллер для электродвигателя переменного тока и электродвигатель встроены в каждое из множества комбинированных транспортных средств. Даже когда в приводном контроллере электродвигателя переменного тока определенного транспортного средства происходит короткое замыкание, когда транспортное средство движется, электрическое транспортное средство может продолжать двигаться посредством других приводных контроллеров электродвигателей переменного тока и электродвигателей, которые работают нормально. Электродвигатель, подключенный к поврежденному приводному контроллеру электродвигателя переменного тока, продолжает приводиться в движение колесами. Следовательно, ток короткого замыкания, вызванный индуцированным напряжением электродвигателя, продолжает протекать в части приводного контроллера электродвигателя переменного тока, где произошло короткое замыкание (закороченная часть).In electric vehicles, a drive controller for an AC motor and an electric motor are integrated in each of a plurality of combined vehicles. Even when a short circuit occurs in the drive controller of the AC motor of a certain vehicle when the vehicle is moving, the electric vehicle can continue to move through other drive controllers of the AC motors and the motors that are operating normally. An electric motor connected to a damaged drive controller of an AC electric motor continues to be driven by wheels. Therefore, the short circuit current caused by the induced voltage of the electric motor continues to flow in the part of the drive controller of the AC electric motor, where a short circuit occurred (shorted part).
Когда такое состояние остается таким, как есть, поврежденная часть приводного контроллера электродвигателя переменного тока может дополнительно расширяться от тепла, формируемого током короткого замыкания, и поврежденная часть электродвигателя может выделять тепло или выгорать, что нежелательно.When this condition remains as it is, the damaged part of the drive controller of the AC motor can expand further from the heat generated by the short circuit current, and the damaged part of the motor can generate heat or burn out, which is undesirable.
Чтобы учитывать такие случаи, например, патентный документ 1 раскрывает способ, в котором предусмотрен отключающий контактор электродвигателя, который служит в качестве переключателя со стороны электродвигателя, который электрически отсоединяет инвертор от электродвигателя. Блок управления управляет контактором, чтобы размыкать его для электрического отсоединения инвертора от электродвигателя, когда детектируется неисправность в инверторе. Таким образом, инвертор дополнительно не повреждается, когда в инверторе в приводном контроллере электродвигателя переменного тока, управляющем приведением в движение синхронного электродвигателя с постоянными магнитами, происходит короткое замыкание, пока электрическое транспортное средство движется.In order to take such cases into account, for example,
Патентный документ 1: Японская выложенная патентная заявка № H8-182105Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-182105
Как, в общем, известно, поскольку точка перехода тока через нуль формируется в переменном токе с синусоидальной формой волны для каждого полупериода формы волны тока, ток может прерываться с помощью точки перехода тока через нуль. Отключающий контактор электродвигателя, раскрытый в патентном документе 1, упомянутый выше, является контактором, который прерывает переменный ток с помощью точки перехода тока через нуль для прерывания тока. Примеры контактора, который прерывает переменный ток, как правило, включают в себя вакуумный контактор, к которому применяется система прерывания тока в точках перехода тока через нуль.As, in general, it is known that since the zero-point transition point is formed in alternating current with a sinusoidal waveform for each half-wave of the current waveform, the current can be interrupted using the zero-point current transition point. The tripping motor contactor disclosed in
Было обнаружено, что фаза, в которой точка перехода тока через нуль не формируется, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, иногда присутствуют одновременно в токе повреждения в зависимости от типа неисправности, возникшей в приводном контроллере электродвигателя переменного тока. Ток повреждения - это ток, который протекает между инвертором в приводном контроллере электродвигателя переменного тока и электродвигателем. Когда вышеупомянутый отключающий контактор электродвигателя, использующий систему прерывания тока в точках перехода тока через нуль, прерывает ток повреждения, ток фазы, в которой точка перехода тока через нуль существует, прерывается; однако ток не может быть прерван в других фазах, не имеющих точек перехода тока через нуль, и, таким образом, инвертор остается электрически соединенным с электродвигателем непрерывно формируемой электрической дугой.It was found that a phase in which a zero current transition point is not formed, and a phase in which a zero current transition point is formed, are sometimes present simultaneously in the fault current, depending on the type of malfunction that arose in the drive controller of the AC motor. The fault current is the current that flows between the inverter in the drive controller of the AC motor and the motor. When the aforementioned tripping motor contactor using the current interruption system at the zero current transition points interrupts the fault current, the phase current at which the zero current transition point exists is interrupted; however, the current cannot be interrupted in other phases that do not have points of current transition through zero, and thus the inverter remains electrically connected to the electric motor by a continuously formed electric arc.
В таком состоянии повреждения электродвигатель приводится в несбалансированное состояние, поскольку только фаза, в которой ток прерывается, из трех фаз отсоединяется от инвертора. Следовательно, избыточное напряжение формируется между линиями электродвигателя и между контактами отключающего контактора электродвигателя. Это избыточное напряжение может приводить к разрушению изоляции катушек в электродвигателе, отключающем контакторе электродвигателя и кабелях, соединяющих отключающий контактор электродвигателя с электродвигателем. Дополнительно, поскольку электрическая дуга продолжает формироваться между контактами отключающего контактора электродвигателя, отключающий контактор электродвигателя может быть поврежден.In this condition of damage, the electric motor is brought into an unbalanced state, since only the phase in which the current is interrupted is disconnected from the inverter from the three phases. Therefore, excess voltage is generated between the lines of the motor and between the contacts of the trip contactor of the motor. This excess voltage can lead to destruction of the insulation of the coils in the electric motor, the tripping motor contactor and the cables connecting the tripping motor contactor to the motor. Additionally, since an electric arc continues to form between the contacts of the trip motor contactor, the trip motor contactor may be damaged.
Краткое изложение существа изобретенияSummary of the invention
Задачей настоящего изобретения является создание приводного контроллера для электродвигателя переменного тока. Приводной контроллер сконфигурирован так, что, даже когда фаза, в которой точка перехода тока через нуль не формируется, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, присутствуют одновременно в токе повреждения, протекающем между инвертором и электродвигателем, формирование избыточного напряжения между линиями электродвигателя и между контактами отключающего контактора электродвигателя может быть предотвращено, и формирование непрерывной электрической дуги между контактами отключающего контактора электродвигателя может быть предотвращено, несмотря на тип возникшей неисправности.An object of the present invention is to provide a drive controller for an AC motor. The drive controller is configured so that even when the phase in which the current transition point through zero is not formed, and the phase in which the current transition point through zero is formed, are present simultaneously in the fault current flowing between the inverter and the motor, the formation of excess voltage between the lines the motor and between the contacts of the trip contactor of the motor can be prevented, and the formation of a continuous electric arc between the contacts of the trip contactor of the motor can be prevented despite the type of malfunction that has occurred.
Аспектом настоящего изобретения является приводной контроллер для электродвигателя переменного тока, включающий в себя: инвертор, который включает в себя множество переключающих элементов с управляемым включением-выключением и преобразует напряжение постоянного тока (DC) в напряжение переменного тока (AC) с произвольной частотой, для возбуждения электродвигателя переменного тока; переключатель со стороны электродвигателя, подключенный между инвертором и электродвигателем переменного тока; детектор электрической величины, который детектирует электрическую величину с выходной стороны инвертора; и блок управления, который управляет включением-выключением переключающих элементов в инверторе и управляет переключателем со стороны электродвигателя, чтобы размыкать и замыкать его на основе, по меньшей мере, тока, детектированного детектором электрической величины, при этом блок управления включает в себя: блок определения состояния тока, который формирует сигнал определения, определяющий, находится ли ток, детектированный детектором электрической величины, в ненормальном состоянии, и блок управления контактором, который управляет, на основе сигнала определения, моментом фактического вывода инструкции верхнего уровня, которая сформирована для размыкания переключателя на стороне электродвигателя, переключателю на стороне электродвигателя.An aspect of the present invention is a drive controller for an alternating current electric motor, including: an inverter, which includes a plurality of switching elements with controlled on-off switching and converts direct current voltage (DC) to alternating current voltage (AC) with arbitrary frequency, for excitation AC electric motor; a switch on the motor side connected between the inverter and the AC motor; an electric quantity detector that detects an electric quantity from an output side of an inverter; and a control unit that controls the on-off of the switching elements in the inverter and controls the switch on the motor side to open and close it based on at least the current detected by the electric quantity detector, wherein the control unit includes: a state determination unit current, which generates a detection signal that determines whether the current detected by the electric quantity detector is in an abnormal state, and a contactor control unit that controls Based on the determination signal, the actual output torque upper-level instructions, which is formed for opening a switch on the motor side switch at the motor side.
Согласно настоящему изобретению, даже когда фаза, в которой точка перехода тока через нуль не формируется, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, присутствуют одновременно в токе повреждения, протекающем между инвертором и электродвигателем, формирование избыточного напряжения между линиями электродвигателя и между контактами отключающего контактора электродвигателя может быть предотвращено, и формирование непрерывной электрической дуги между контактами отключающего контактора электродвигателя может быть предотвращено, несмотря на тип возникшей неисправности. Следовательно, возможно получить приводной контроллер для электродвигателя переменного тока, в котором изоляция катушек в электродвигателе, отключающий контактор электродвигателя и кабели, соединяющие отключающий контактор электродвигателя с электродвигателем, не повреждаются, и отключающий контактор электродвигателя не повреждается электрической дугой, формируемой между контактами отключающего контактора электродвигателя, несмотря на тип возникшей неисправности.According to the present invention, even when a phase in which a zero current transition point is not formed, and a phase in which a zero current transition point is formed, are present simultaneously in the fault current flowing between the inverter and the motor, excess voltage is generated between the motor lines and between the contacts of the trip contactor of the motor can be prevented, and the formation of a continuous electric arc between the contacts of the trip contactor of the motor can be Remedied despite the type of malfunction that occurred. Therefore, it is possible to obtain a drive controller for an alternating current motor, in which the insulation of the coils in the motor, the disconnecting motor contactor and the cables connecting the disconnecting motor contactor to the motor are not damaged, and the disconnecting motor contactor is not damaged by the electric arc formed between the contacts of the disconnecting motor contactor, despite the type of malfunction that occurred.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых;The invention is further explained in the description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, in which;
Фиг. 1 изображает структурную схему примера конфигурации приводного контроллера для электродвигателя переменного тока согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 1 is a block diagram of an example configuration of a drive controller for an AC motor according to a first embodiment of the present invention;
Фиг. 2 изображает схему примера конфигурации инвертора, показанного на фиг. 1;FIG. 2 is a diagram of an example configuration of the inverter shown in FIG. one;
Фиг. 3 изображает диаграмму формы волны примерной неисправности, которая происходит, когда фаза, в которой точка перехода тока через нуль не формируется, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, присутствуют одновременно в токе повреждения, форм волн тока в момент неисправности и формы волны линейного напряжения электродвигателя;FIG. 3 shows a waveform diagram of an exemplary malfunction that occurs when a phase in which a zero current transition point is not formed, and a phase in which a zero current transition point is formed, are simultaneously present in the fault current, current waveforms at the time of the malfunction, and the shape electric motor line voltage waves;
Фиг. 4 изображает характеристическую диаграмму соотношения между амплитудой тока непрерванной фазы и амплитудой линейного напряжения, сформированного в электродвигателе, показана ситуация, где произошла неисправность, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль не формируется, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, присутствуют одновременно в токе повреждения, и когда фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, прерывается;FIG. Figure 4 shows a characteristic diagram of the relationship between the amplitude of the current of the uninterrupted phase and the amplitude of the line voltage generated in the electric motor, the situation where the malfunction occurred, and the phase in which the transition point of the current through zero is not formed, and the phase in which the transition point of the current through zero is formed are present simultaneously in the fault current, and when the phase in which the current transition point through zero is formed is interrupted;
Фиг. 5 изображает структурную схему примера конфигурации блока управления, показанного на фиг. 1;FIG. 5 is a block diagram of an example configuration of the control unit shown in FIG. one;
Фиг. 6 изображает структурную схему примера конфигурации блока определения состояния тока, показанного на фиг. 5;FIG. 6 is a structural diagram of an example configuration of a current state determining unit shown in FIG. 5;
Фиг. 7 изображает диаграмму формы волны, объясняющую операцию управления первого варианта осуществления, в котором ток прерывается посредством формирования точки перехода тока через нуль в фазе, не имеющей точки перехода тока через нуль, когда происходит неисправность, показанная на фиг. 3;FIG. 7 is a waveform diagram explaining a control operation of the first embodiment in which the current is interrupted by forming a current zero transition point in a phase having no current zero transition point when the fault shown in FIG. 3;
Фиг. 8 изображает структурную схему примера конфигурации приводного контроллера для электродвигателя переменного тока согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;FIG. 8 is a block diagram of an example configuration of a drive controller for an alternating current motor according to a second embodiment of the present invention;
Фиг. 9 изображает структурную схему примера конфигурации блока управления, показанного на фиг. 8.FIG. 9 is a structural diagram of an example configuration of a control unit shown in FIG. 8.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретенияDescription of preferred embodiments of the invention
Примерные варианты осуществления приводного контроллера электродвигателя переменного тока согласно настоящему изобретению будут объяснены ниже подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи.Exemplary embodiments of a drive controller of an AC motor according to the present invention will be explained in detail below with reference to the accompanying drawings.
Первый вариант осуществленияFirst Embodiment
Фиг. 1 - это структурная схема примера конфигурации приводного контроллера для электродвигателя переменного тока согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1 показан токосниматель 1, соприкасающийся с электрическими проводами контактной сети, чтобы принимать электроэнергию в электрическом транспортном средстве. Ссылочный номер 2 обозначает рельс, ссылочный номер 3 обозначает колесо электрического транспортного средства, а ссылочный номер 6 обозначает электродвигатель переменного тока. Электродвигатель 6 переменного тока встроен в транспортное средство вместе с приводным контроллером 10A электродвигателя переменного тока согласно первому варианту осуществления, и его вращающийся вал механически сопряжен с колесом 3. Электродвигатель 6 переменного тока снабжен детектором 7 вращения.FIG. 1 is a block diagram of an example configuration of a drive controller for an AC motor according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
Приводной контроллер 10A электродвигателя переменного тока (фиг. 1) включает в себя в качестве основных компонентов настоящего изобретения, контактор 11 для отключения подачи электропитания, инвертор 12, детекторы 13, 14 и 15 тока, отключающий контактор 16 электродвигателя и блок 17A управления.The AC motor drive controller 10A (FIG. 1) includes, as main components of the present invention, a
Один конец контактора 11 для отключения подачи электропитания соединен с выходным контактом токоснимателя 1, а другой его конец соединен через проводник P положительной стороны с входным контактом инвертора 12 положительной стороны. Т.е. контактор 11 для отключения подачи электропитания - это переключатель со стороны источника электропитания, способный разъединять сторону ввода постоянного тока инвертора 12 и токосниматель 1, служащий в качестве источника электропитания.One end of the
Входной контакт инвертора 12 отрицательной стороны соединяется через проводник N отрицательной стороны с колесом 3. Такая конфигурация позволяет подавать мощность постоянного тока с токоснимателя 1 через контактор 11 для отключения электропитания и с рельса 2 через колесо 3 в инвертор 12. Инвертор 12 преобразует мощность постоянного тока, подведенную посредством проводника P положительной стороны и проводника N отрицательной стороны, в мощность переменного тока посредством конфигурации, показанной на фиг. 2, например.The input contact of the
На Фиг. 2 показана схема примера конфигурации инвертора 12, показанного на фиг. 1. Инвертор 12 сконфигурирован так, что так называемая схема трехфазного двухуровневого инвертора подключена между проводником P положительной стороны и проводником N отрицательной стороны. Схема 18 разряда и конденсатор 19 фильтра предусмотрены параллельно между проводником P положительной стороны и проводником N отрицательной стороны.In FIG. 2 shows a diagram of an example configuration of the
Схема трехфазного двухуровневого инвертора является мостовой схемой из трех переключающих элементов плеча положительной стороны (элемент UP верхнего плеча U-фазы, элемент VP верхнего плеча V-фазы и элемент WP верхнего плеча W-фазы), соединенных с проводником P положительной стороны, и трех переключающих элементов плеч отрицательной стороны (элемент UN нижнего плеча U-фазы, элемент VN нижнего плеча V-фазы, элемент WN нижнего плеча W-фазы), соединенных с проводником N отрицательной стороны. Диод подключен встречно-параллельно с каждым переключающим элементом. Точки соединения верхних элементов плеча и нижних элементов плеча в соответствующих фазах формируют трехфазные выходные контакты, и эти выходные контакты соединены с проводником UI U-фазы со стороны инвертора, проводником VI V-фазы со стороны инвертора и проводником WI W-фазы со стороны инвертора, соответственно. Хотя на фиг. 2 в качестве переключающего элемента показан хорошо известный IGBT, могут быть использованы переключающие элементы, отличные от IGBT. В то время как схема трехфазного двухуровневого инвертора показана на фиг. 2, может быть использована схема многоуровневого инвертора, такого как схема трехуровневого инвертора.The three-phase two-level inverter circuit is a bridge circuit of three switching elements of the positive side arm (UP element of the upper arm of the U-phase, element VP of the upper arm of the V-phase and element WP of the upper arm of the W-phase) connected to the positive side conductor P, and three switching the negative side arm elements (the U-phase lower arm element UN, the V-phase lower arm element VN, the W-phase lower arm element WN) connected to the negative side conductor N. The diode is connected counter-in parallel with each switching element. The connection points of the upper arm elements and the lower arm elements in the respective phases form three-phase output contacts, and these output contacts are connected to the U-phase UI conductor from the inverter side, the V-phase conductor VI from the inverter side and the W-phase conductor WI from the inverter side, respectively. Although in FIG. 2, a well-known IGBT is shown as a switching element; switching elements other than IGBT can be used. While a three-phase two-level inverter circuit is shown in FIG. 2, a multi-level inverter circuit such as a three-level inverter circuit may be used.
Хотя на фиг. 2 не показано, инвертор 12 снабжен схемой возбуждения для приема стробирующего сигнала GS, выводимого из блока 17A управления в инвертор 12 на фиг. 1. Эта схема возбуждения имеет функцию индивидуального управления включением-выключением шести переключающих элементов согласно стробирующему сигналу GS.Although in FIG. 2, the
Как показано на фиг. 1, трехфазные выходные контакты инвертора 12 соединены с отключающим контактором 16 электродвигателя через проводник UI U-фазы со стороны инвертора, проводник VI V-фазы со стороны инвертора и проводник WI W-фазы со стороны инвертора. Отключающий контактор 16 электродвигателя соединен с электродвигателем 6 переменного тока через проводник UM U-фазы со стороны электродвигателя, проводник VM V-фазы со стороны электродвигателя и проводник WM W-фазы со стороны электродвигателя.As shown in FIG. 1, the three-phase output contacts of the
Согласно инвертору 12 с конфигурацией, описанной выше, соответствующие переключающие элементы в схеме инвертора включаются или выключаются согласно стробирующему сигналу GS, вводимому блоком 17A управления. Таким образом, подводимое напряжение постоянного тока преобразуется в трехфазное напряжение переменного тока с произвольной частотой, и электродвигатель 6 переменного тока приводится в действие через отключающий контактор 16 электродвигателя. Электродвигатель 6 переменного тока затем вращает механически сопряженное колесо 3, чтобы двигать электрическое транспортное средство по рельсу 2.According to the
Напряжение на выводах конденсатора 19 фильтра, по существу, равно напряжению, принятому с токоснимателя 1 (напряжению электропровода контактной сети), и равно приблизительно 600-3000 В постоянного тока в обычных электрических транспортных средствах.The voltage at the terminals of the
Хотя подробные внутренние конфигурации не показаны, схема 18 разряда сконфигурирована последовательной схемой, сформированной из резистора и переключателя (включающего в себя полупроводниковый переключатель) и схемы для разряда электрических зарядов в конденсаторе 19 фильтра на основе команды OV разряда. Команда OV разряда вводится из блока 17A управления или высокоуровневого устройства (не показано) в предварительно определенном случае, как, например, когда возникает какая-либо неисправность в приводном контроллере 10A электродвигателя переменного тока. Хотя не показано, когда схема 18 разряда выполняет операцию разряда, контактор 11 для отключения подачи электропитания управляется, чтобы размыкаться, в то же самое время блоком 17A управления или высокоуровневым устройством (не показано).Although detailed internal configurations are not shown, the
Обращаясь к фиг. 1, детекторы 13, 14 и 15 тока предусмотрены соответственно на проводнике UI U-фазы со стороны инвертора, проводнике VI V-фазы со стороны инвертора и проводнике WI W-фазы со стороны инвертора, которые подключены между выходными контактами трех фаз инвертора 12 и отключающего контактора 16 электродвигателя. Ток IU U-фазы, ток IV V-фазы и ток IW W-фазы, детектированные детекторами 13, 14 и 15 тока, соответственно вводятся в блок 17A управления. В то время как детекторы тока сконфигурированы для определения соответствующих трехфазных выходных токов инвертора 12 на фиг. 1, произвольный двухфазный ток может быть детектирован. Ток в фазе, на которой детектор тока не предусмотрен, может быть вычислен.Turning to FIG. 1,
Отключающий контактор 16 электродвигателя является переключателем со стороны электродвигателя, способным отсоединять выходные контакты трех фаз инвертора 12 от электродвигателя 6 переменного тока согласно инструкции от блока 17A управления (команда MKC замыкания контактора). Отключающий контактор 16 электродвигателя сформирован посредством контактора, способного прерывать переменный ток. Поскольку точка перехода тока через нуль формируется в переменном токе в каждом полупериоде формы волны этого тока, контактор, который способен прерывать переменный ток, обычно прерывает ток, используя точку перехода тока через нуль.The tripping
Отключающий контактор 16 электродвигателя сконфигурирован так, что, когда команда MKC замыкания контактора от блока 17A управления активируется, замыкающая катушка возбуждается, главные контакты, механически соединенные с замыкающей катушкой, замыкаются, чтобы замкнуть три фазы, и, таким образом, инвертор 12 электрически соединяется с электродвигателем 6 переменного тока. Дополнительно, отключающий контактор 16 электродвигателя сконфигурирован так, что, когда команда MKC замыкания контактора от блока 17A управления деактивируется, возбуждение замыкающей катушки прекращается, главный контакт размыкается, чтобы размыкать соответствующие три фазы, и, таким образом, инвертор 12 электрически отсоединяется от электродвигателя 6 переменного тока.The
Отключающий контактор 16 электродвигателя может быть сконфигурирован, чтобы управлять главными контактами трех фаз посредством одной замыкающей катушки, или может быть сконфигурирован, чтобы предоставлять замыкающие катушки для соответствующих главных контактов трех фаз. В последней конфигурации момент замыкания и размыкания может устанавливаться индивидуально в соответствующих фазах.The tripping
Состояние вращения электродвигателя 6 переменного тока детектируется детектором 7 вращения и вводится в блок 17A управления. Так называемая бездатчиковая система управления для управления электродвигателем 6 переменного тока без детектора 7 вращения также используется на практике. Когда выбрана бездатчиковая система управления, детектор 7 вращения не нужен. В случае бездатчиковой системы управления детектор напряжения (не показан) может быть предусмотрен во входном каскаде (от проводника UI U-фазы со стороны инвертора до проводника WI W-фазы) или выходном каскаде (от проводника UM U-фазы со стороны электродвигателя до проводника WM W-фазы) отключающего контактора 16 электродвигателя, чтобы детектировать выходное напряжение инвертора 12 или напряжение на клеммах электродвигателя 6 переменного тока, и детектор напряжения вводит результат определения в блок 17A управления.The rotation state of the
В настоящем варианте осуществления, как описано выше, предполагается, что электродвигатель 6 переменного тока является синхронным электродвигателем с постоянными магнитами. Впрочем, существует электродвигатель, в котором постоянный магнит заключен в роторе асинхронного электродвигателя. Настоящее изобретение может быть применено, в дополнение к синхронному электродвигателю с постоянными магнитами, к таким электродвигателям, в которых постоянный магнит встроен в ротор.In the present embodiment, as described above, it is assumed that the
Как описано выше, авторы настоящего изобретения обнаружили, что фаза, в которой точка перехода тока через нуль не формируется, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, присутствуют одновременно в токе повреждения, который протекает между инвертором 12 в приводном контроллере 10A электродвигателя переменного тока и электродвигателем 6 переменного тока, в зависимости от типа неисправности, возникшей в приводном контроллере электродвигателя переменного тока.As described above, the present inventors have found that a phase in which a zero current transition point is not formed, and a phase in which a zero current transition point is formed, are simultaneously present in a fault current that flows between the
Блок 17A управления сконфигурирован так, что формирование избыточного напряжения между линиями электродвигателя 6 переменного тока и между контактами отключающего контактора 16 электродвигателя предотвращается, и формирование непрерывной электрической дуги между контактами отключающего контактора 16 электродвигателя предотвращается на основе трехфазных токов IU, IV и IW, детектированных детекторами 13, 14 и 15 тока, стробирующего сигнала GS и команды OV разряда, которые применяются к инвертору 12, и базового стробирующего сигнала GC и базовой команды MKCO замыкания контактора от внешнего высокоуровневого устройства (не показано). Таким образом, отключающий контактор 16 электродвигателя, который прерывает переменный ток, может быть разомкнут надежно в трех фазах даже в случае, когда протекает ток повреждения, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль не формируется, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, присутствуют одновременно.The
Чтобы облегчить понимание, формирование тока повреждения, в котором фаза, в которой точка перехода тока через нуль не формируется, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, присутствуют одновременно, и формирование избыточного напряжения объясняются подробно сначала (фиг. 3 и 4). Конфигурация блока 17A управления (фиг. 5 и 6) и его операции (фиг. 7) объясняются подробно далее.To facilitate understanding, the formation of a fault current in which a phase in which a zero current transition point is not formed, and a phase in which a zero current transition point is formed, are simultaneously present, and the formation of excess voltage is explained in detail first (Fig. 3 and 4 ) The configuration of the
Далее описываются примерные ситуации, когда формируется ток повреждения, в котором фаза, в которой точка перехода тока через нуль не формируется, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, присутствуют одновременно. Ток повреждения формируется, когда один или более переключающих элементов из трех элементов (UP, VP и WP) верхнего плеча, соединенных с проводником P положительной стороны, и один или более переключающих элементов из трех элементов (UN, VN и WN) нижнего плеча, соединенных с проводником N отрицательной стороны, подвергаются короткому замыканию. Кроме того, ток повреждения формируется, когда эти переключающие элементы остаются включенными из-за их повреждений или из-за повреждения в возбуждающей схеме (не показана).The following describes exemplary situations where a fault current is generated in which a phase in which a zero current transition point is not formed and a phase in which a zero current transition point is formed are present simultaneously. Damage current is generated when one or more switching elements of three elements (UP, VP and WP) of the upper arm connected to the positive side conductor P, and one or more switching elements of three elements (UN, VN and WN) of the lower arm connected with conductor N on the negative side, short circuit. In addition, a fault current is generated when these switching elements remain switched on due to damage or due to damage in the drive circuit (not shown).
На Фиг. 3 показана диаграмма формы волны примерного повреждения, в котором фаза, в которой точка перехода тока через нуль не формируется, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, присутствуют одновременно в токе повреждения, формы волны тока в момент повреждения и формы волны линейного напряжения электродвигателя. Фиг. 4 - это характеристическая диаграмма соотношения между амплитудой тока непрерванной фазы и амплитудой линейного напряжения, сформированного в электродвигателе. Фиг. 4 показывает ситуацию, где произошло повреждение, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль не формируется, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, присутствуют одновременно в токе повреждения, и когда фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, прерывается.In FIG. 3 shows a waveform diagram of an exemplary damage, in which a phase in which a zero current transition point is not formed, and a phase in which a zero current transition point is formed, are simultaneously present in the fault current, the current waveform at the time of the damage and the linear waveform motor voltage. FIG. 4 is a characteristic diagram of the relationship between the amplitude of the current of the uninterrupted phase and the amplitude of the line voltage generated in the electric motor. FIG. 4 shows the situation where the fault occurred, and the phase in which the current zero transition point is not formed, and the phase in which the zero current transition point is formed, are simultaneously present in the fault current, and when the phase in which the zero current transition point formed, interrupted.
Например, рассмотрим случай, когда короткое замыкание происходит в элементе UP верхнего плеча U-фазы и элементе VN нижнего плеча V-фазы, когда электродвигатель 6 переменного тока вращается посредством действия приводного контроллера 10А электродвигателя переменного тока. Дополнительно, все остальные переключающие элементы (VP, WP, UN и WN) выключаются блоком детектирования повреждения, предусмотренным в высокоуровневом устройстве (не показано) в блоке 17A управления.For example, consider the case where a short circuit occurs in the UP element of the upper arm of the U-phase and the element VN of the lower arm of the V-phase, when the
В этом случае, ток повреждения протекает между электродвигателем 6 переменного тока и инвертором 12 через элемент UP верхнего плеча U-фазы и элемент VN нижнего плеча V-фазы, все еще включенные из-за короткого замыкания, и диоды, соединенные с остальными переключающими элементами (VP, WN, UN и WN).In this case, a fault current flows between the
Фиг. 3 изображает формы с (1) по (3) волны тока соответствующих фаз и форму (4) волны линейного напряжения между V-фазой и W-фазой электродвигателя 6 переменного тока, когда короткое замыкание происходит в элементе UP верхнего плеча U-фазы и элементе VN нижнего плеча V-фазы, и все остальные переключающие элементы (VP, WP, UN и WN) выключены, как описано выше.FIG. 3 shows the waveforms (1) through (3) of the current wave of the respective phases and the line voltage waveform (4) between the V phase and the W phase of the
Со ссылкой на фиг. 3, время T1B указывает время, когда короткое замыкание происходит в элементе UP верхнего плеча U-фазы и элементе VN нижнего плеча V-фазы. Элементы плечей нормально работают перед временем T1B. После времени T1B элементы плечей работают в состоянии повреждения. Отключающий контактор 16 электродвигателя замыкается командой MKC замыкания контактора, которая является активированной, до времени T2B непосредственно после времени T1B, и затем размыкается в момент T2B командой MKC замыкания контактора, которая становится неактивной.With reference to FIG. 3, the time T1B indicates a time when a short circuit occurs in the UP element of the upper arm of the U-phase and the element VN of the lower arm of the V-phase. Shoulder elements work normally before T1B. After time T1B, the shoulder elements operate in a state of damage. The tripping
Перед временем T1B, когда происходит короткое замыкание в элементе UP верхнего плеча U-фазы и элементе VN нижнего плеча V-фазы, все переключающие элементы в инверторе 12 находятся в нормальном состоянии, и электродвигатель 6 переменного тока приводится в действие с частотой вращения, равной 63 Гц. Обычная точка перехода тока через нуль появляется в формах (1)-(3) волны тока соответствующих фаз. Нормальная форма волны положительно-отрицательного напряжения появляется в форме (3) волны линейного напряжения между V-фазой и W-фазой электродвигателя 6 переменного тока.Before time T1B, when a short circuit occurs in the UP element of the upper arm of the U-phase and the element VN of the lower arm of the V-phase, all switching elements in the
В состоянии, когда электродвигатель 6 переменного тока приводится в действие с частотой вращения, равной 63 Гц, короткое замыкание происходит в элементе UP верхнего плеча U-фазы и элементе VN нижнего плеча V-фазы в момент T1B. Остальные переключающие элементы (VP, WP, UN и WN), таким образом, управляются, чтобы быть выключенными. В течение интервала времени между временем T1B и временем T2B, когда отключающий контактор 16 электродвигателя размыкается, ток IU U-фазы сильно смещается в положительную сторону, как представлено формой (1) волны. Ток IV V-фазы сильно смещается в отрицательную сторону, как представлено формой (2) волны. Ток IU U-фазы и ток IV V-фазы имеют форму волны без какой-либо точки перехода тока через нуль. С другой стороны, ток IW W-фазы показывает асимметричное изменение тока, которое показано формой (3) волны, в которой существует точка перехода тока через нуль.In a state where the
Причина того, почему ток IU U-фазы увеличивается, значительно смещаясь в положительную сторону, и ток IV V-фазы увеличивается, значительно смещаясь в отрицательную сторону, заключается в следующем. Поскольку элемент UP верхнего плеча U-фазы и элемент VN нижнего плеча V-фазы сохраняют включенное состояние, напряжение постоянного тока прикладывается от конденсатора 19 фильтра между U-фазой и V-фазой электродвигателя 6 переменного тока. С его помощью постоянная составляющая формируется в токе IU U-фазы и токе IV V-фазы. Когда такое состояние остается таким как есть, постоянные составляющие тока IU U-фазы и тока IV V-фазы дополнительно увеличиваются, приводя в результате к повреждениям приводного контроллера 10A электродвигателя переменного тока.The reason why the current IU of the U-phase increases, significantly shifting in the positive direction, and the current IV of the V-phase increases, significantly shifting in the negative direction, is as follows. Since the U-phase upper arm element UP and the V-phase lower arm element VN maintain an on state, a DC voltage is applied from the
Чтобы избегать этой проблемы, контактор 11 для отключения подачи электропитания размыкается и, в то же самое время, схема 18 разряда включается для того, чтобы разряжать накопленные электрические заряды в конденсаторе 19 фильтра, так что постоянная составляющая не прикладывается к электродвигателю 6 переменного тока. Чтобы предотвращать протекание тока от электродвигателя 6 переменного тока к инвертору 12, отключающий контактор 16 электродвигателя должен быть разомкнут, чтобы быстро отсоединить инвертор 12 от электродвигателя 6 переменного тока.To avoid this problem, the
Следовательно, обычно, высокоуровневое устройство (не показано), которое детектировало повреждение, отключает питание замыкающей катушки отключающего контактора 16 электродвигателя, чтобы та не возбуждалась, немедленно после момента T1B, когда происходит короткое замыкание. Главный контакт отключающего контактора 16 электродвигателя, таким образом, размыкается в момент T2B.Therefore, usually, a high-level device (not shown) that detected damage turns off the power of the closure coil of the
Со ссылкой на фиг. 3, вследствие вышеописанной операции ток IW W-фазы, указанный формой (3) волны, в котором формируется точка перехода тока через нуль, прерывается, чтобы стать нулевым в момент T3B непосредственно после того, как главный контакт отключающего контактора 16 электродвигателя размыкается. Форма (4) волны указывает, что избыточное линейное напряжение формируется между V-фазой и W-фазой электродвигателя 6 переменного тока. Формы (1) и (2) волн указывают, что ток IU U-фазы и ток IV V-фазы смещаются, и, таким образом, точки перехода тока через нуль не существуют в соответствующих токах. Таким образом, токи не могут прерываться после времени T2B, когда главный контакт отключающего контактора 16 электродвигателя размыкается, и все еще протекают до момента T4B, когда формируется точка перехода тока через нуль.With reference to FIG. 3, due to the above operation, the W-phase current IW indicated by the waveform (3) at which the zero transition point is formed is interrupted to become zero at time T3B immediately after the main contact of the
Когда такое состояние продолжается, электрическая дуга продолжает формироваться между контактами U-фазы отключающего контактора 16 электродвигателя и между его контактами V-фазы, отключающий контактор 16 электродвигателя может выйти из строя из-за тепла, выделяемого электрической дугой. Газ от электрической дуги может вызывать ухудшение окружающей изоляции и короткие замыкания в отключающем контакторе 16 электродвигателя и его периферийных основных схемах.When this state continues, an arc continues to form between the U-phase contacts of the
Избыточное напряжение между линиями между V-фазой и W-фазой электродвигателя 6 переменного тока формируется за счет характерной особенности синхронного двигателя с постоянными магнитами, сконфигурированного посредством установки постоянного магнита в ротор. В частности, избыточное напряжение формируется на основе величины индуктивности обмотки статора, которая изменяется согласно углу поворота ротора, изменения индуктивности по времени и амплитуды тока и его изменения по времени в качестве основных факторов. Амплитуда избыточного напряжения указывается немного меньшей двух номинальных напряжении на фиг. 3. Как описано со ссылкой на фиг. 4, однако, поскольку ток, когда главный контакт отключающего контактора 16 электродвигателя размыкается, становится большим, или поскольку частота вращения электродвигателя 6 переменного тока увеличивается, амплитуда избыточного напряжения увеличивается, и его максимальное значение достигает десятикратного номинального напряжения.The excess voltage between the lines between the V phase and the W phase of the alternating
На Фиг. 4 показан пример характеристик соотношения между амплитудой тока IU U-фазы и амплитудой линейного напряжения, сформированного в электродвигателе 6 переменного тока, когда ток IW W-фазы прерывается. Ссылочный номер 50 обозначает характеристику, когда частота FM вращения электродвигателя 6 переменного тока равна 332 Гц. Ссылочный номер 51 обозначает характеристику, когда частота FM вращения электродвигателя 6 переменного тока равна 63 Гц.In FIG. 4 shows an example of the relationship between the amplitude of the current IU of the U-phase and the amplitude of the line voltage generated in the
Со ссылкой на фиг. 4, когда ток IU U-фазы равен приблизительно 1500 А в момент времени, когда ток IW W-фазы прерывается в характеристике 51, в которой частота FM вращения электродвигателя 6 переменного тока равна 63 Гц, избыточное напряжение, такое как 5 кВ или выше, прикладывается между линиями электродвигателя 6 переменного тока. С другой стороны, когда ток IU U-фазы равен приблизительно 1500 А в момент времени, когда ток IW W-фазы прерывается в характеристике 50, в которой частота FM вращения электродвигателя 6 переменного тока равна 332 Гц, которая является максимальной частотой, избыточное напряжение, такое как 30 кВ или выше, прикладывается между линиями электродвигателя 6 переменного тока.With reference to FIG. 4, when the U-phase current IU is approximately 1500 A at the point in time when the W-phase IW current is interrupted in characteristic 51, in which the FM speed of the AC
Избыточное линейное напряжение характеристики 50 приблизительно в десять раз больше, чем номинальное напряжение. Изоляция электродвигателя 6 переменного тока и основных схем на стороне электродвигателя 6 переменного тока ниже по течению тока, чем отключающий контактор 16 электродвигателя (например, отключающего контактора 16 электродвигателя и проводника UM U-фазы со стороны электродвигателя, проводника VM V-фазы со стороны электродвигателя и проводника WM W-фазы со стороны электродвигателя, соединяющих отключающий контактор 16 электродвигателя с электродвигателем 6 переменного тока) может быть нарушена соответствующим образом, приводя к повреждению приводного контроллера 10A электродвигателя переменного тока.The excess line voltage of characteristic 50 is approximately ten times greater than the rated voltage. The insulation of the
Напряжение, приложенное к инвертору 12 (напряжение шины), и напряжения проводника UI U-фазы со стороны инвертора, проводника VI V-фазы со стороны инвертора и проводника WI W-фазы со стороны инвертора, соединяющих инвертор 12 с отключающим контактором 16 электродвигателя (линейное напряжение и напряжение на землю) не увеличиваются до напряжения на выводах конденсатора 19 фильтра (напряжения электропровода контактной сети) или выше из-за диодного элемента, встроенного в переключающий элемент. Т.е. изоляция между элементами верхнего и нижнего плечей инвертора 12 и изоляция проводника UI U-фазы со стороны инвертора, проводника VI V-фазы со стороны инвертора и проводника WI W-фазы со стороны инвертора, соединяющих инвертор 12 с отключающим контактором 16 электродвигателя, не повреждается.The voltage applied to the inverter 12 (bus voltage) and the voltage of the U-phase UI conductor from the inverter side, the V-phase conductor VI from the inverter side and the W-phase WI conductor from the inverter side connecting the
Блок 17A управления сконфигурирован на основе заключений, упомянутых выше. На Фиг. 5 показана структурная схема блока 17A управления, показанного на фиг. 1. На Фиг. 6 показана структурная схема блока 20 определения состояния тока, показанного на фиг. 5.The
Как показано на фиг. 5, блок 17A управления включает в себя, например, блок 20 определения состояния тока, логический блок 30 стробирующего сигнала и блок 40A управления контактором. Эти блоки описаны ниже в этом порядке.As shown in FIG. 5, the
Трехфазные токи IU, IV и IW, детектированные детекторами 13, 14 и 15 тока, вводятся в блок 20 определения состояния тока. Блок 20 определения состояния тока отслеживает состояния детектированных трехфазных токов IU, IV и IW и выводит результат мониторинга в качестве сигнала FD состояния тока, служащего в качестве сигнала определения посредством конфигурации, которая будет описана позже, показанной на фиг. 6. Сигнал FD состояния тока выводится в логический блок 30 стробирующего сигнала и в блок 40A управления контактором. Сигнал FD состояния тока также выводится в качестве команды OV разряда в схему 18 разряда.Three-phase currents IU, IV and IW detected by the
Конфигурация логического блока 30 стробирующего сигналаThe configuration of the
Логический блок 30 стробирующего сигнала включает в себя схему-защелку 31, логическую схему НЕ (NOT) 32 и логическую схему И (AND) 33 с двумя входами. Сигнал FD состояния тока подается на контакт S установки схемы-защелки 31. Сигнал RST сброса, сформированный высокоуровневым устройством (не показано), подается на контакт R сброса схемы-защелки 31. Уровень выходного сигнала, удерживаемый на выходном контакте Q схемы-защелки 31, инвертируется логической схемой НЕ 32, чтобы стать одним входным сигналом логической схемы И 33. Другим входным сигналом логической схемы И 33 является базовый стробирующий сигнал GC, сформированный внешним высокоуровневым устройством (не показано). Выходной сигнал логической схемы И 33 является стробирующим сигналом GS в инвертор 12.The gate
Базовый стробирующий сигнал GC - это двоичный управляющий сигнал для определения состояний включения или выключения шести переключающих элементов в инверторе 12. Базовый стробирующий сигнал GC формируется во внешнем высокоуровневом устройстве (не показано) посредством способа векторного управления или т.п., чтобы получать крутящий момент или число оборотов электродвигателя 6 переменного тока, требуемое при ускорении или торможении электрического транспортного средства.The base gate signal GC is a binary control signal for determining the on or off states of the six switching elements in the
Работа логического блока 30 стробирующего сигналаThe operation of the
Когда сигнал FD состояния тока имеет низкий уровень (далее в данном документе "L-уровень"), который является выключенным состоянием, выходной сигнал логической схемы НЕ 32 имеет высокий уровень (далее в данном документе "H-уровень"), который является включенным состоянием. Логическая схема И 33, таким образом, выводит логическое значение основного стробирующего сигнала GC в качестве стробирующего сигнала GS. Инвертор 12 затем включает или выключает шесть переключающих элементов предварительно определенным образом.When the current state signal FD has a low level (hereinafter “L-level”), which is an off state, the output signal of the logic circuit NOT 32 has a high level (hereinafter “H-level”), which is an on state . The AND 33 logic circuit thus outputs the logical value of the main gate signal GC as the gate signal GS. The
Когда сигнал FD состояния тока изменяется с L-уровня на H-уровень, выходной сигнал логической схемы НЕ 32 становится сигналом L-уровня. Соответственно, логическая схема И 33 выводит стробирующий сигнал GS L-уровня, несмотря на логическое состояние базового стробирующего сигнала GC. Инвертор 12 затем выключает шесть переключающих элементов.When the current state signal FD changes from an L level to an H level, the output signal of the logic circuit NOT 32 becomes an L level signal. Accordingly, the AND 33 logic circuit outputs the L-level gate signal GS, despite the logical state of the base gate signal GC. The
Т.е., когда сигнал FD состояния тока один раз изменился с L-уровня на H-уровень, схема-защелка 31 удерживает H-уровень. Соответственно, L-уровень (выключенное состояние) стробирующего сигнала GS сохраняется, несмотря на логическое состояние базового стробирующего сигнала GC. Для того чтобы опять управлять включением-выключением переключающих элементов, высокоуровневому устройству (не показано) необходимо сформировать сигнал RST сброса, чтобы освободить схему-защелку 31, так что стробирующий сигнал GS, соответствующий логическому состоянию базового стробирующего сигнала GC, выводится.That is, when the current state signal FD once changes from the L level to the H level, the
Конфигурация блока 40A управления контакторомConfiguration of
Блок 40A управления контактором включает в себя логические схемы НЕ 41 и 42, схему 43 элемента временной задержки (ONTD), логическую схему И (AND) 44 с двумя входами, логическую схему ИЛИ (OR) 45 с двумя входами и схему-защелку 46. Базовая команда MKCO замыкания контактора, сформированная высокоуровневым устройством (не показано), вводится в логическую схему НЕ 42 и на контакт S установки схемы-защелки 46. Сигнал FD состояния тока из блока 20 управления состоянием тока вводится в логическую схему НЕ 41.The
Схема 43 элемента временной задержки задерживает базовую команду MKCO замыкания контактора, которая инвертируется логической схемой НЕ 42, в течение установленного времени и выводит команду MKCO на один входной контакт логической схемы ИЛИ 45. Логическая схема И 44 логически умножает базовую команду MKCO замыкания контактора, которая инвертирована логической схемой НЕ 42, и сигнал FD состояния тока, который инвертирован логической схемой НЕ 41, и выводит результат операции на другой входной контакт логической схемы ИЛИ 45. Выходной сигнал логической схемы ИЛИ 45 вводится на контакт R сброса схемы-защелки 46. Уровень сигнала, удерживаемый на выходном контакте Q схемы-защелки 46, предоставляется как команда MKC замыкания контактора отключающему контактору 16 электродвигателя.The time delay element circuit 43 delays the basic contactor MKCO circuit command, which is inverted by the logic circuit NOT 42, for a set time and outputs the MKCO command to one input contact of the
Базовая команда MKCO замыкания контактора - это двоичный управляющий сигнал для предоставления инструкций блоку 17A управления, чтобы управлять отключающим контактором 16 электродвигателя, чтобы тот был замкнут во время работы электродвигателя 6 переменного тока, и управлять отключающим контактором 16 электродвигателя, чтобы тот был разомкнут, когда работа электродвигателя 6 переменного тока остановлена или когда неисправность происходит в инверторе 12.The basic MKCO contactor closing command is a binary control signal for instructing the
Работа блока 40A управления контакторомThe operation of the
Когда сигнал FD состояния тока имеет L-уровень, выходной сигнал логической схемы НЕ 41 имеет H-уровень. При этом схема-защелка 46 сбрасывается и выводит команду MKC замыкания контактора, которая становится включенной (H-уровень) или выключенной (L-уровень), синхронно с включением (H-уровень) или выключением (L-уровень) базовой команды MKCO замыкания контактора.When the current state signal FD has an L level, the output of the logic circuit NOT 41 has an H level. In this case, the
Когда сигнал FD состояния тока изменяется с L-уровня на H-уровень, выходной сигнал логической схемы НЕ 41 становится сигналом L-уровня. Когда базовая команда MKCO замыкания контактора имеет H-уровень при таких обстоятельствах, схема-защелка 46 выводит команду MKC замыкания контактора H-уровня. Однако, когда базовая команда MKCO замыкания контактора изменяется на L-уровень, в то время как выходной сигнал логической схемы НЕ 41 становится сигналом H-уровня, схема-защелка 46 не сбрасывается до тех пор, пока не пройдет установленное время в схеме 43 элемента временной задержки.When the current state signal FD changes from the L level to the H level, the output signal of the logic circuit NOT 41 becomes an L level signal. When the basic MKCO contactor closing command has an H level under such circumstances,
Т.е., когда сигнал FD состояния тока изменяется с L-уровня на H-уровень, схема-защелка 46 удерживает H-уровень до тех пор, пока не истечет установленное время в схеме 43 элемента временной задержки, даже если базовая команда MKCO закрытия контактора изменилась на L-уровень. Команде MKC закрытия контактора, таким образом, запрещается становиться выключенной (L-уровень). Согласно этому случаю, схема-защелка 46 сбрасывается выходным сигналом логической схемы И 44, после того как сигнал FD состояния тока изменился с H-уровня на L-уровень, так что команда MKC замыкания контактора становится выключенной (L-уровень).That is, when the current state signal FD changes from the L level to the H level, the
Кроме того, когда сигнал FD состояния тока все еще имеет H-уровень, схема-защелка 46 сбрасывается, когда истечет установленное время в схеме 43 элемента временной задержки, после того как базовая команда MKCO замыкания контактора изменилась на L-уровень. Таким образом, команда MKC замыкания контактора становится выключенной (L-уровень). Следовательно, когда сигнал FD состояния тока продолжает оставаться на H-уровне ошибочно из-за какого-либо случая, команда MKC замыкания контактора может принудительно становиться выключенной.In addition, when the current state signal FD still has an H level, the
Конфигурация и операции блока 20 определения состояния тока описываются далее со ссылкой на фиг. 6.The configuration and operations of the current
Конфигурация блока 20 определения состояния токаConfiguration of current
Как показано на фиг. 6, блок 20 определения состояния тока включает в себя логический блок 25U детектирования U-фазы, логический блок 25V детектирования V-фазы, логический блок 25W детектирования W-фазы и блок 27 определения. Детектированные трехфазные токи IU, IV и IW вводятся в соответствующий логический блок 25U детектирования U-фазы, логический блок 25V детектирования V-фазы и логический блок 25W детектирования W-фазы. Сигнал FD состояния тока выводится из блока 27 определения, в который выходные сигналы соответствующих логических блоков детектирования вводятся параллельно.As shown in FIG. 6, the current
Эти три логических блока детектирования имеют одинаковую конфигурацию, т.е. показанную в логическом блоке 25U детектирования U-фазы. Логический блок 25U детектирования U-фазы объясняется ниже в качестве типового.These three logical detection units have the same configuration, i.e. shown in the
Логический блок 25U детектирования U-фазы включает в себя блок 21 детектирования состояния точки перехода тока через нуль, блок 22 детектирования состояния пикового значения тока и блок 23 детектирования состояния действующего значения тока, в каждый из которых параллельно вводится ток IU U-фазы. Логический блок 25V детектирования V-фазы и логический блок 25W детектирования W-фазы имеют ту же конфигурацию.The U-phase
Блок 21 детектирования состояния точки перехода тока через нуль включает в себя блок 21a детектирования точки перехода тока через нуль, блок 21b колебания, счетчик 21c и компаратор 21d. Блок 21 детектирования состояния точки перехода тока через нуль формирует и выводит сигнал NZU состояния точки перехода тока через нуль на основе введенного тока IU U-фазы. Блок 22 детектирования состояния пикового значения тока включает в себя блок 22a детектирования пикового значения тока и компаратор 22b. Блок 22 детектирования состояния пикового значения тока формирует и выводит сигнал MXU состояния пикового значения тока на основе введенного тока IU U-фазы. Блок 23 детектирования состояния действующего значения тока включает в себя блок 23a детектирования действующего значения тока и компаратор 23b. Блок 23 детектирования состояния действующего значения тока формирует и выводит сигнал RMU состояния действующего значения тока на основе введенного тока IU U-фазы.The zero point transition
Работа логического блока 25U детектирования U-фазыOperation of the
Сначала, в блоке 21 детектирования состояния точки перехода тока через нуль, блок 21a детектирования точки перехода тока через нуль сравнивает введенный ток IU U-фазы с нулем и выводит сигнал RST сброса счетчика в счетчик 21c каждый раз, когда ток U-фазы пересекает нуль. Счетчик 21c считает с помощью тактового импульса CLK, выводимого из блока 21b колебания в предварительно определенном периоде и выводит свое посчитанное значение CNT в компаратор 21d. Компаратор 21d сравнивает посчитанное значение CNT с первым установленным значением SET. Когда посчитанное значение CNT превышает первое установленное значение SET1, компаратор определяет, что точка перехода тока через нуль не сформирована, и делает сигнал NZU состояния точки перехода тока через нуль включенным (H-уровень). Когда вводится сигнал RST сброса, описанный выше, счетчик 21c сбрасывается, и посчитанное значение CNT становится первоначальным значением, таким как нуль.First, in the state zero transition
Когда инвертор 12 работает нормально, ток IU U-фазы имеет синусоидальную форму волны, регулярно формирующую пересечения с нулем. Посчитанное значение CNT счетчика 21c, таким образом, сбрасывается в предварительно определенное значение, т.е. возвращается в нуль сигналом RST сброса счетчика, формирующимся синхронно с пересечением нуля. Такие последовательности операций повторяются. В таком случае, посчитанное значение CNT счетчика 21c не превышает первого установленного значения SET1, и сигнал NZU состояния точки перехода тока через нуль все еще является выключенным (L-уровень).When the
Между тем, когда неисправность возникает в инверторе 12 и ток IU U-фазы смещается, так что пересечения с нулем не существует, сигнал RST сброса счетчика синхронно с пересечением нуля не формируется. Тогда посчитанное значение CNT счетчика 21c продолжает увеличиваться. Посчитанное значение CNT счетчика 21c, таким образом, превышает первое установленное значение SET1, так что сигнал NZU состояния точки перехода тока через нуль становится включенным (H-уровень).Meanwhile, when a fault occurs in the
Первое установленное значение SET1 предпочтительно устанавливается с тем, чтобы не детектироваться по ошибке, когда электродвигатель 6 переменного тока вращается с низкой скоростью (низкой частотой). Когда число оборотов электродвигателя 6 переменного тока уменьшается, частота основной гармоники тока уменьшается соответственно, и, таким образом, ее период увеличивается. Соответственно, время между пересечениями перехода тока через нуль увеличивается.The first set value SET1 is preferably set so as not to be detected by mistake when the
Таким образом, первое установленное значение SET1 предпочтительно изменяется в зависимости от частоты вращения электродвигателя 6 переменного тока и частоты основной гармоники тока возбуждения электродвигателя 6 переменного тока. Когда электродвигатель 6 переменного тока работает на очень низкой скорости, вывод сигнала NZU состояния точки перехода тока через нуль предпочтительно маскируется, чтобы предотвращать вывод сигнала состояния точки перехода тока через нуль по ошибке.Thus, the first set value SET1 preferably varies depending on the rotational speed of the alternating
Далее, в блоке 22 детектирования состояния пикового значения тока, блок 22a детектирования пикового значения тока детектирует максимальное значение величины введенного тока IU U-фазы и выводит величину в качестве сигнала MX в компаратор 22b. Компаратор 22b сравнивает введенный сигнал MX со вторым установленным значением SET2. Когда сигнал MX превышает второе установленное значение SET2, компаратор 22b определяет, что пиковое значение тока является превышающим, и делает сигнал MXU состояния пикового значения тока включенным (H-уровень). Второе установленное значение SET2 предпочтительно устанавливается, чтобы немного превышать максимальный ток, который обычно формируется электродвигателем 6 переменного тока, когда инвертор 12 находится в нормальном состоянии, так что ошибочное детектирование предотвращается.Further, in the current peak value
Когда инвертор 12 находится в нормальном состоянии, величина тока IU U-фазы не является превышающей, и сигнал MX величины тока IU ниже, чем второе установленное значение SET2. Сигнал MXU состояния пикового значения тока, таким образом, является выключенным (L-уровень).When the
Между тем, когда возникает неисправность в инверторе 12, и пиковое значение тока IU U-фазы является чрезмерным, как показано на фиг. 3, сигнал MX амплитуды превышает второе установленное значение SET2. Таким образом, сигнал MXU состояния пикового значения тока становится включенным (H-уровень).Meanwhile, when a malfunction occurs in the
Далее, в блоке 23 детектирования состояния действующего значения тока, блок 23a детектирования действующего значения тока детектирует действующее значение введенного тока IU U-фазы и выводит величину в компаратор 23b как сигнал RM амплитуды. Компаратор 23b сравнивает введенный сигнал RM с третьим установленным значением SET3. Компаратор 23b определяет, что действующее значение тока является чрезмерным, когда сигнал RM превышает третье установленное значение SET3, и делает сигнал RMU состояния действующего значения тока включенным (H-уровень). Чтобы предотвращать ошибочное детектирование, третье установленное значение SET3 предпочтительно устанавливается так, чтобы превышать немного максимальный ток, обычно формируемый в электродвигателе 6 переменного тока, когда инвертор 12 функционирует нормально.Further, in the current-current-value-state-detecting
Когда инвертор 12 нормально функционирует, действующее значение тока IU U-фазы не является чрезмерным, и сигнал RM амплитуды ниже, чем третье установленное значение SET3. Сигнал RMU состояния действующего значения тока, таким образом, является выключенным (L-уровень).When the
Между тем, когда возникает неисправность в инверторе 12, и действующее значение тока IU U-фазы является чрезмерным, как показано на фиг. 3, сигнал RM амплитуды превышает третье установленное значение SET3. В таком случае сигнал RMU состояния действующего значения тока становится включенным (H-уровень).Meanwhile, when a malfunction occurs in the
Относительно V-фазы и W-фазы, такая же операция выполняется в логическом блоке 25V детектирования V-фазы и в логическом блоке 25W детектирования W-фазы тем же образом, что и описано выше. Т.е. логический блок 25V детектирования V-фазы формирует сигнал NZV состояния точки перехода тока через нуль, сигнал MXV состояния пикового значения тока и сигнал RMV состояния действующего значения тока на основе тока IV V-фазы. Логический блок 25W детектирования W-фазы формирует сигнал NZW состояния точки перехода тока через нуль, сигнал MXW состояния пикового значения тока и сигнал RMW состояния действующего значения тока на основе тока IW W-фазы.Regarding the V-phase and W-phase, the same operation is performed in the V-phase
Результирующие сигналы NZU, MXU, RMU, NZV, MXV, RMV, NZW, MXW и RMW вводятся в блок 27 определения параллельно. Когда какой-либо из этих сигналов включен (H-уровень), блок 27 определения делает сигнал FD состояния тока включенным (H-уровень), чтобы указывать возникновение неисправности. Когда все эти сигналы затем становятся выключенными (L-уровень), сигнал FD состояния тока делается выключенным (L-уровень), чтобы указывать нормальное состояние. Когда инвертор 12 нормально функционирует, сигнал FD состояния тока остается выключенным (L-уровень).The resulting signals NZU, MXU, RMU, NZV, MXV, RMV, NZW, MXW and RMW are input to the determination unit 27 in parallel. When any of these signals is on (H level), the determining unit 27 makes the current state signal FD on (H level) to indicate the occurrence of a malfunction. When all these signals then turn off (L level), the current state signal FD is turned off (L level) to indicate a normal state. When the
Согласно такой конфигурации блок 17A управления всегда понимает состояния фазных токов IU, IV и IW, и когда возникает неисправность, делает стробирующий сигнал GS выключенным (L-уровень). Дополнительно, блок 17A управления может выдавать инструкцию размыкания отключающему контактору 16 электродвигателя, даже если базовая команда MKCO замыкания контактора является выключенной (L-уровень), когда ток находится в состоянии, подходящем для прерывания, т.е., когда нулевая точка формируется в токе, а его пиковое значение и его действующее значение меньше, чем предварительно определенные значения.According to this configuration, the
Операция управления, выполняемая блоком 17A управления с помощью конфигурации, описанной выше, когда возникает неисправность, объясняется далее со ссылкой на фиг. 7. Фиг. 7 - это диаграмма формы волны, объясняющая операцию управления первого варианта осуществления, в котором ток прерывается посредством формирования точки перехода тока через нуль в фазе, не имеющей точки перехода тока через нуль, когда возникает неисправность, показанная на фиг. 3.The control operation performed by the
На Фиг. 7 изображены формы с (1) по (3) волны тока соответствующих фаз и форма (4) волны линейного напряжения между V-фазой и W-фазой электродвигателя 6 переменного тока. Эти формы волны находятся в состоянии, когда короткое замыкание происходит в элементе UP верхнего плеча U-фазы и элементе VN нижнего плеча V-фазы, а все остальные переключающие элементы (VP, WP, UN и WN) выключены, как на фиг. 3.In FIG. 7 shows the waveforms (1) through (3) of the current wave of the respective phases and the waveform (4) of the linear voltage wave between the V phase and the W phase of the
На фиг. 7, время T1A указывает время, когда короткое замыкание происходит в элементе UP верхнего плеча U-фазы и элементе VN нижнего плеча V-фазы. Элемент UP верхнего плеча U-фазы и элемент VN нижнего плеча V-фазы нормально работают до времени T1A и работают в неисправном состоянии после времени T1A. Отключающий контактор 16 электродвигателя замкнут до времени T2A после времени T1A, поскольку команда MKC замыкания контактора включена (H-уровень). Команда MKC замыкания контактора становится выключенной (L-уровень) в момент T2A, так что отключающий контактор 16 электродвигателя размыкается. Как показано на фиг. 7, время T2A, когда отключающий контактор 16 электродвигателя размыкается, значительно позже, чем время T2B, согласно связанной методике, показанной на фиг. 3.In FIG. 7, the time T1A indicates the time when a short circuit occurs in the UP element of the upper arm of the U-phase and the element VN of the lower arm of the V-phase. The U-phase upper arm element UP and the V-phase lower arm element VN operate normally until time T1A and malfunction after time T1A. The trip contactor 16 of the motor is closed until time T2A after time T1A, since the contactor closing command MKC is on (H level). The contactor closing command MKC becomes off (L level) at time T2A, so that the
Перед временем T1A, когда короткое замыкание происходит в элементе UP верхнего плеча U-фазы и элементе VN нижнего плеча V-фазы, все переключающие элементы в инверторе 12 являются нормальными, и электродвигатель 6 переменного тока приводится в действие с частотой вращения, равной 63 Гц. Обычная точка перехода тока через нуль появляется в формах (1)-(3) волны тока соответствующих фаз. Нормальная форма волны положительно-отрицательного напряжения появляется в форме (3) волны линейного напряжения между V-фазой и W-фазой электродвигателя 6 переменного тока.Before time T1A, when a short circuit occurs in the UP element of the upper arm of the U-phase and the element VN of the lower arm of the V-phase, all switching elements in the
Короткое замыкание происходит в момент T1A в элементе UP верхнего плеча U-фазы и элементе VN нижнего плеча V-фазы, в то время как электродвигатель 6 переменного тока приводится в действие с частотой вращения, равной 63 Гц. Остальные переключающие элементы (VP, WP, UN и WN), управляются таким образом, чтобы быть выключенными. Ток IU U-фазы значительно смещается в отрицательную сторону, как показано формой (1) волны. Ток IV V-фазы значительно смещается в отрицательную сторону, как показано формой (2) волны. Формы (1) и (2) волн не имеют какой-либо точки перехода тока через нуль. Ток IW W-фазы показывает асимметричное изменение, которое показано формой (3) волны; однако точка перехода тока через нуль существует. Причина, по которой получаются эти формы волн, та же, что и описанная со ссылкой на фиг. 3.A short circuit occurs at time T1A in the UP element of the upper arm of the U-phase and the element VN of the lower arm of the V-phase, while the
Когда короткое замыкание происходит в момент T1A, высокоуровневое устройство (не показано), которое детектировало неисправность, размыкает контактор 11 для отключения подачи электропитания непосредственно после момента T1A, как описано со ссылкой на фиг. 3. Также, высокоуровневое устройство включает схему 18 разряда, чтобы разряжать электрические заряды в конденсаторе 19 фильтра для того, чтобы предотвратить приложение напряжения постоянного тока к электродвигателю 6 переменного тока. Высокоуровневое устройство (не показано) также делает базовую команду MKCO замыкания контактора выключенной (L-уровень), чтобы предотвратить протекание тока от электродвигателя 6 переменного тока к инвертору 12.When a short circuit occurs at time T1A, a high-level device (not shown) that detected a malfunction opens the
Блок 17A управления согласно первому варианту осуществления удерживает включенное состояние (H-уровень) команды MKC замыкания контактора даже после того, как базовая команда MKCO замыкания контактора становится выключенной (L-уровень). В то время как включенное состояние команды MKC замыкания контактора удерживается, контактор 11 для отключения подачи электропитания размыкается, и конденсатор 19 фильтра разряжается посредством схемы 18 разряда, так что приложение напряжения постоянного тока к электродвигателю 6 переменного тока устраняется.The
Таким образом, как показано формами (1)-(3) волн, ток IU U-фазы и ток IV V-фазы ослабевают, так что точки перехода тока через нуль формируются в токе IU U-фазы, токе IV V-фазы и токе IW W-фазы. Во время (время T2A), когда пиковое значение тока и действующее значение тока меньше, чем предварительно определенные значения, команда MKC замыкания контактора делается выключенной (L-уровень). Таким образом, замыкающая катушка отключающего контактора 16 электродвигателя не возбуждается и обесточивается.Thus, as shown by waveforms (1) - (3), the U-phase current IU and the IV-phase current IV are weakened, so that the zero-point transition points are formed in the U-phase IU current, V-phase IV current, and current IW W-phase. During (T2A time), when the peak current value and the effective current value are less than the predetermined values, the contactor closing command MKC is turned off (L level). Thus, the closing coil of the
Таким образом, главный контакт отключающего контактора 16 электродвигателя размыкается в момент T3A непосредственно после момента T2A. Ток IW W-фазы, таким образом, прерывается первым в точке перехода тока через нуль. Ток IV V-фазы и ток IU U-фазы затем прерываются в своих точках перехода тока через нуль в этом порядке. Трехфазные токи прерваны в момент T4A.Thus, the main contact of the
С помощью этой операции, когда ток IW W-фазы прерывается в точке перехода тока через нуль в момент T3A, избыточное напряжение не формируется в линейном напряжении электродвигателя 6 переменного тока посредством вышеописанной операции, как показано формой (4) волны. Соответственно, изоляция электродвигателя 6 переменного тока и основных схем со стороны электродвигателя переменного тока, предусмотренных дальше по течению тока, чем отключающий контактор 16 электродвигателя (например, отключающий контактор 16 электродвигателя и проводник UM U-фазы со стороны электродвигателя, проводник VM V-фазы со стороны электродвигателя и проводник WM W-фазы со стороны электродвигателя, соединяющие отключающий контактор 16 электродвигателя с электродвигателем 6 переменного тока), не нарушается, и повреждение приводного контроллера 10A электродвигателя переменного тока может быть предотвращено.With this operation, when the W-phase current IW is interrupted at the point where the current passes through zero at the time T3A, the excess voltage is not generated in the linear voltage of the
Поскольку главный контакт отключающего контактора 16 электродвигателя размыкается после того, как точки перехода тока через нуль сформированы во всех фазах, время, когда электрическая дуга возникает между контактами отключающего контактора 16 электродвигателя, является коротким, т.е. от момента T2A до момента T4A. В отличие от случая связанной методики, показанной на фиг. 3, появление электрической дуги на длительное время (от момента T2B до момента T4B) может быть предотвращено, и, таким образом, повреждение отключающего контактора 16 электродвигателя, вызываемое выделяемым теплом, может быть предотвращено. Поскольку повреждение окружающей изоляции, вызванное газом электрической дуги, может быть предотвращено, короткие замыкания в отключающем контакторе 16 электродвигателя и периферийных основных схемах могут быть предотвращены.Since the main contact of the
Понятно, что, даже когда отключающий контактор 16 (фиг. 7) электродвигателя остается закрытым после момента T1A, когда происходит короткое замыкание, ток IU U-фазы, ток IV V-фазы и ток IW W-фазы имеют временную большую амплитуду непосредственно после момента T1A; однако их амплитуды уменьшаются после этого посредством разряда конденсатора 19 фильтра, что приводит в результате к формированию точек перехода тока через нуль в трех фазах.It is understood that even when the trip contactor 16 (Fig. 7) of the electric motor remains closed after the moment T1A, when a short circuit occurs, the U-phase current IU, V-phase IV current and W-phase current IW have a large temporal amplitude immediately after the moment T1A; however, their amplitudes decrease thereafter by the discharge of the
Поскольку отключающий контактор 16 электродвигателя остается замкнутым после времени T1A, ток короткого замыкания не может быть прерван быстро. Это выглядит противоположно первоначальной цели, которую обеспечивает отключающий контактор 16 электродвигателя. Даже когда отключающий контактор 16 электродвигателя остается замкнутым, избыточный ток не протекает непрерывно. Повреждение короткозамкнутых частей может не увеличиться. Наоборот, избыточное напряжение, сформированное, когда отключающий контактор 16 электродвигателя размыкается, может быть пресечено. Т.е. конфигурация блока 17A управления, описанная выше, грамотно использует характеристики фазного тока. Конечно, контактор 11 для отключения подачи электропитания должен быть разомкнут, и конденсатор 19 фильтра должен разряжаться схемой 18 разряда, прежде чем отключающий контактор 16 электродвигателя разомкнется.Since the
Как описано выше, наблюдается множество составляющих тока IU U-фазы, т.е. существование точки перехода тока через нуль, состояние пикового значения и состояние действующего значения. С их помощью, даже когда из-за неисправности формируется усложненная и искривленная форма волны тока из синусоидальной волны, состояние ненормальности тока может быть достоверно изучено. По меньшей мере, одно из присутствия точки перехода тока через нуль, состояния пикового значения и состояния действующего значения может наблюдаться. Однако, когда наблюдается только состояние действующего значения тока, например, форма волны тока, чье пиковое значение является большим, но чье действующее значение является маленьким из-за неисправности, не может быть задетектирована.As described above, there are many current components IU of the U phase, i.e. the existence of a zero transition point, the state of the peak value and the state of the effective value. With their help, even when due to a malfunction a complicated and curved current waveform is formed from a sine wave, the current abnormality state can be reliably studied. At least one of the presence of a zero transition point, a peak value state, and an effective value state can be observed. However, when only the state of the effective current value is observed, for example, the waveform of the current, whose peak value is large, but whose effective value is small due to a malfunction, cannot be detected.
Предположим случай, когда сигнал FD состояния тока сохраняет включенное состояние (H-уровень) в ситуации, когда ненормальность тока IU U-фазы и тока IV V-фазы не пропадает из-за того, что электрические заряды конденсатора 19 фильтра не разряжаются из-за отказа схемы 18 разряда и контактора 11 для отключения подачи электропитания. В таком случае, команда MKC замыкания контактора может быть принудительно сделана выключенной, после того как установленное время задержки схемы 43 элемента временной задержки истечет, посредством операции схемы 43 ONTD и логической схемы 45 ИЛИ, показанных на фиг. 5. Следовательно, непрерывное формирование короткозамкнутых цепей, включающих в себя электродвигатель 6 переменного тока, может быть предотвращено.Suppose the case when the current state signal FD maintains the on state (H level) in a situation where the abnormality of the U-phase current IU and V-phase IV current does not disappear due to the electric charges of the
Как описано выше, когда ток повреждения, в котором фаза, в которой точка перехода тока через нуль не формируется, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, присутствуют одновременно, протекает между инвертором 12 и электродвигателем 6 переменного тока, формирование избыточного напряжения между линиями электродвигателя 6 переменного тока и между контактами отключающего контактора 16 электродвигателя может быть предотвращено, и формирование непрерывной электрической дуги между контактами отключающего контактора электродвигателя может быть предотвращено, несмотря на тип неисправности, возникшей в первом варианте осуществления. Возможно обеспечить приводной контроллер для электродвигателя переменного тока, в котором изоляция катушек в электродвигателе, отключающий контактор электродвигателя и кабели, соединяющие отключающий контактор электродвигателя с электродвигателем, не повреждаются, и отключающий контактор электродвигателя не повреждается электрической дугой между контактами отключающего контактора электродвигателя, несмотря на тип возникшей неисправности.As described above, when the fault current, in which the phase in which the current transition point through zero is not formed, and the phase in which the current transition point through zero is formed, are present simultaneously, flows between the
Второй вариант осуществленияSecond Embodiment
На Фиг. 8 показана структурная схема примера конфигурации приводного контроллера для электродвигателя переменного тока согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 8 похожие ссылочные номера обозначают компоненты, похожие на показанные на фиг. 1 (первый вариант осуществления). Части, относящиеся ко второму варианту осуществления, главным образом, объясняются ниже.In FIG. 8 is a block diagram of an example configuration of a drive controller for an AC motor according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 8, similar reference numbers indicate components similar to those shown in FIG. 1 (first embodiment). Parts related to the second embodiment are mainly explained below.
Как показано на фиг. 8, согласно приводному контроллеру 10B электродвигателя переменного тока второго варианта осуществления, блок 17B управления предусмотрен вместо блока 17A управления в конфигурации, показанной на фиг. 1 (первый вариант осуществления). Блок 17B управления имеет, например, конфигурацию, показанную на фиг. 9.As shown in FIG. 8, according to the
Конфигурация и операции блока 17B управления объясняются ниже со ссылкой на фиг. 9. На фиг. 9 похожие ссылочные номера обозначают компоненты, похожие на показанные на фиг. 5 (первый вариант осуществления). Части, относящиеся ко второму варианту осуществления, главным образом, объясняются ниже.The configuration and operations of the
Как показано на фиг. 9, блок 17B управления сконфигурирован так, что предусмотрен блок 40B управления контактором вместо блока 40A управления контактором в конфигурации на фиг. 5 (первый вариант осуществления). В блоке 40B управления контактором схема 47 одноразового срабатывания предусмотрена во входном каскаде логической схемы НЕ 41, схема 43 элемента временной задержки и логическая схема ИЛИ 45 исключены, а выходной сигнал логической схемы И 44 непосредственно подается на контакт R сброса схемы-защелки 46 в блоке 40A управления контактором. Соответственно, работа блока 40B управления контактором объясняется как работа блока 17B управления.As shown in FIG. 9, the
Работа блока 40B управления контакторомOperation of the
Когда сигнал FD состояния тока имеет L-уровень, выходной сигнал логической схемы НЕ 41 имеет H-уровень. Схема-защелка 46, таким образом, сбрасывается и выводит команду MKC замыкания контактора, которая становится включенной (H-уровень) или выключенной (L-уровень) синхронно с включением (H-уровень) или выключением (L-уровень) базовой командой MKCO замыкания контактора.When the current state signal FD has an L level, the output of the logic circuit NOT 41 has an H level. The
Когда сигнал FD состояния тока изменяется с L-уровня на H-уровень, выходной сигнал схемы 47 одноразового срабатывания становится включенным (H-уровень) на предварительно определенное установленное время, а выходной сигнал логической схемы НЕ 41 становится L-уровнем на предварительно определенное установленное время. Соответственно, схема-защелка 46 не сбрасывается.When the current state signal FD changes from an L level to an H level, the output of the one-
Т.е., когда сигнал FD состояния тока изменяется с L-уровня на H-уровень, команда MKC замыкания контактора не становится выключенной (L-уровень) в течение предварительно определенного времени, во время которого выходной сигнал схемы 47 одноразового срабатывания включен (H-уровень), даже если базовая команда MKCO замыкания контактора становится выключенной (L-уровень). Когда выходной сигнал схемы 47 одноразового срабатывания становится выключенным (L-уровень), выходной сигнал логической схемы НЕ 41 становится H-уровнем. Схема-защелка 46, таким образом, сбрасывается, и команда MKC замыкания контактора становится выключенной (L-уровень).That is, when the current state signal FD changes from the L level to the H level, the contactor closing command MKC does not turn off (L level) for a predetermined time during which the output of the one-
Период времени, в течение которого схема 47 одноразового срабатывания включена (H-уровень), предпочтительно вычисляется и устанавливается заранее посредством моделирования времени, до того как ненормальность тока исчезнет после неисправности в инверторе 12. В частности, проходит около 100 мс согласно примеру форм волн, показанному на фиг. 7.The time period during which the one-
Такая конфигурация предоставляет возможность конфигурирования функции, что и в первом варианте осуществления, посредством меньшего количества логических процессов.This configuration provides the ability to configure the function, as in the first embodiment, through fewer logical processes.
Среди функциональных элементов блока 17A управления, показанного в первом варианте осуществления, и блока 17B управления, показанного во втором варианте осуществления, блок 20 определения состояния тока и блоки 40A и 40B управления контактором могут быть встроены в отключающий контактор 16 электродвигателя.Among the functional elements of the
Механизм задержки может быть предусмотрен в отключающем контакторе 16 электродвигателя, чтобы размыкать главный его контакт, после того как предварительно определенное время задержки истечет, когда команда MKC закрытия контактора, введенная блоками 17A и 17B управления, становится выключенной (L-уровень).A delay mechanism may be provided in the
Такой механизм задержки может предотвращать приложение избыточного напряжения к электродвигателю 6 переменного тока, поскольку предварительно определенное время задержки может быть обеспечено, прежде чем главный контакт отключающего контактора 16 электродвигателя разомкнется. Эта конфигурация полезна, когда неисправность происходит, например, в управляемом источнике энергии (не показан), подающим электропитание в блоки 17A и 17B управления, и, таким образом, блоки 17A и 17B управления не могут выполнять предварительно определенные логические процессы, описанные в первом и втором вариантах осуществления, что приводит в результате к тому, что команда MKC замыкания контактора становится выключенной (L-уровень).Such a delay mechanism can prevent the application of excess voltage to the
Излишне упоминать, что управляемый источник энергии, который подает электропитание в блоки 17A и 17B управления, предпочтительно имеет функцию резервирования, способную подавать электроэнергию в блоки 17A и 17B управления в течение некоторого времени во время неисправности.Needless to say, the controlled power source that supplies power to the
Согласно управлению, выполняемому блоками 17A и 17B управления с конфигурацией, описанной выше во время неисправности, формирование избыточного напряжения может быть предотвращено посредством размыкания отключающего контактора 16 электродвигателя. Когда установленное время в схеме 43 элемента временной задержки и схеме 47 одноразового срабатывания превышается или когда неисправность происходит в блоках 17A и 17B управления в состоянии, когда сигнал FD состояния тока сохраняется включенным (H-уровень) по какой-либо причине, отключающий контактор 16 электродвигателя возможно размыкается, несмотря на состояние тока. Чтобы предохранять детекторы 13, 14 и 15 тока и другой детектор напряжения (не показан) от повреждения даже в вышеуказанном состоянии, они предпочтительно предусмотрены на проводнике UI U-фазы со стороны инвертора, проводнике VI V-фазы со стороны инвертора и проводнике WI W-фазы со стороны инвертора.According to the control performed by the
Причина в том, что, как описано выше, существует возможность того, что изоляция детекторов 13, 14 и 15 тока и другого детектора напряжения нарушается и повреждается избыточным напряжением, которое формируется, когда отключающий контактор 16 электродвигателя управляется, чтобы размыкаться во время неисправности инвертора 12, в проводнике UM U-фазы со стороны электродвигателя, проводнике VM V-фазы со стороны электродвигателя и проводнике WM W-фазы со стороны электродвигателя. Между тем, избыточное напряжение не формируется в проводнике UI U-фазы со стороны инвертора, проводнике VI V-фазы со стороны инвертора и проводнике WI W-фазы со стороны инвертора в таком случае, и, таким образом, детекторы 13, 14 и 15 тока и другие детекторы напряжения не повреждаются.The reason is that, as described above, it is possible that the insulation of the
Конфигурации, описанные в вышеуказанных вариантах осуществления, являются просто примерами содержимого настоящего изобретения, и они могут быть объединены с другими известными технологиями. Излишне упоминать, что эти конфигурации могут быть модифицированы без отступления от цели настоящего изобретения, как, например, удаление части конфигураций.The configurations described in the above embodiments are merely examples of the contents of the present invention, and can be combined with other known technologies. It is needless to mention that these configurations can be modified without departing from the purpose of the present invention, such as, for example, deleting part of the configurations.
Например, в настоящей спецификации пояснена конфигурация приема напряжения постоянного тока от токоснимателя 1 и непосредственный ввод напряжения через контактор 11 для отключения подачи электропитания в инвертор 12. Также возможно предоставить конфигурацию приема напряжения переменного тока от токоснимателя 1, ввода напряжения переменного тока через контактор 11 для отключения подачи электропитания в схему преобразователя, которая преобразует напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока, и ввода напряжения постоянного тока в качестве выходного сигнала схемы преобразователя в инвертор 12. Такая конфигурация подходит для электрических транспортных средств для секций электрификации переменного тока.For example, this specification explains the configuration of receiving DC voltage from the
В то время как настоящая спецификация описывает настоящее изобретение как изобретение, применяемое к приводному контроллеру для электродвигателя переменного тока, встроенного в электрическое транспортное средство, область применения настоящего изобретения не ограничивается этим. Излишне упоминать, что изобретение может быть применено к другим системам возбуждения синхронного двигателя, таким как связанные с ними технологии, включающие в себя электромобили.While the present specification describes the present invention as an invention applied to a drive controller for an alternating current motor integrated in an electric vehicle, the scope of the present invention is not limited to this. Needless to say, the invention can be applied to other synchronous motor excitation systems, such as related technologies including electric vehicles.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Как описано выше, приводной контроллер для электродвигателя переменного тока согласно настоящему изобретению полезен в качестве приводного контроллера для электродвигателя переменного тока. Даже когда фаза, в которой точка перехода тока через нуль не формируется, и фаза, в которой точка перехода тока через нуль формируется, присутствуют одновременно в токе повреждения, который протекает между инвертором и электродвигателем, изоляция катушек электродвигателя, отключающего контактора электродвигателя и кабелей, соединяющих отключающий контактор электродвигателя с электродвигателем, не нарушается, и отключающий контактор электродвигателя не повреждается электрической дугой между контактами отключающего контактора электродвигателя, несмотря на тип возникшей неисправности. Настоящее изобретение особенно полезно, когда электродвигатель переменного тока, встроенный в электрическое транспортное средство, является синхронным электродвигателем с постоянными магнитами.As described above, a drive controller for an AC motor according to the present invention is useful as a drive controller for an AC motor. Even when the phase at which the zero-point transition point is not formed, and the phase at which the zero-point transition point is formed, are simultaneously present in the fault current that flows between the inverter and the motor, the insulation of the motor coils, disconnecting the motor contactor and the cables connecting the disconnecting contactor of the electric motor with the electric motor is not broken, and the disconnecting contactor of the electric motor is not damaged by the electric arc between the contacts of the disconnecting contactor of the electric odvigatelya, regardless of the type of the fault. The present invention is particularly useful when an AC electric motor integrated in an electric vehicle is a permanent magnet synchronous electric motor.
Пояснения к буквенным или числовым ссылкамExplanation of alphabetic or numerical references
1 - Токосниматель1 - Current collector
2 - Рельс2 - Rail
3 - Колесо3 - Wheel
6 - Электродвигатель переменного тока6 - AC motor
7 - Детектор вращения7 - rotation detector
10A, 10B - Приводной контроллер электродвигателя переменного тока10A, 10B - AC Motor Drive Controller
11 - Контактор для отключения подачи электропитания11 - Contactor for turning off the power supply
12 - Инвертор12 - Inverter
13, 14, 15 - Детектор тока13, 14, 15 - Current Detector
16 - Отключающий контактор электродвигателя16 - tripping motor contactor
17A, 17B - Блок управления17A, 17B - Control Unit
18 - Схема разряда18 - discharge circuit
19 - Конденсатор фильтра19 - Filter Capacitor
20 - Блок определения состояния тока20 - Current state determination unit
21 - Блок детектирования состояния точки перехода тока через нуль21 - Block detecting the state of the transition point of the current through zero
21a - Блок детектирования точки перехода тока через нуль21a - Block detecting the current transition point through zero
21b - Блок колебания21b - Block oscillation
21c - Счетчик21c - Counter
21d - Компаратор21d - Comparator
22 - Блок детектирования состояния пикового значения тока22 - Block detecting the state of the peak current value
22a - Блок детектирования пикового значения тока22a Peak Current Detection Unit
22b - Компаратор22b - Comparator
23 - Блок детектирования состояния действующего значения тока23 - Block detecting the state of the current value of the current
23a - Блок детектирования действующего значения тока23a - Block detection of the current value of the current
23b - Компаратор23b - Comparator
25U - Логический блок детектирования U-фазы25U - U-phase detection logic unit
25V - Логический блок детектирования V-фазы25V - V-phase detection logic unit
25W - Логический блок детектирования W-фазы25W - W-phase detection logic unit
27 - Блок определения27 - Definition block
30 - Логический блок стробирующего сигнала30 - Gate block logic
31 - Схема-защелка31 - Latch
33 - Логическая схема НЕ (НЕ)33 - Logic NOT (NOT)
33 - Логическая схема И (И)33 - The logical circuit And (And)
40A, 40B - Блок управления контактором40A, 40B - Contactor control unit
41, 42 - Логическая схема НЕ (НЕ)41, 42 - Logic NOT (NOT)
43 - Схема элемента временной задержки (ONTD)43 - Time Delay Element Circuit (ONTD)
44 - Логическая схема И (И)44 - The logical circuit And (And)
45 - Логическая схема ИЛИ (ИЛИ)45 - Logic diagram OR (OR)
46 - Схема-защелка46 - Latch
47 - Схема одноразового срабатывания47 - Scheme of single operation
P - Проводник положительной стороныP - Positive Side Conductor
N - Проводник отрицательной стороныN - Negative Side Conductor
UI - Проводник U-фазы на стороне инвертораUI - U-phase conductor on the inverter side
VI - Проводник U-фазы на стороне инвертораVI - U-phase conductor on the inverter side
WI - Проводник W-фазы на стороне инвертораWI - W-phase conductor on the inverter side
UM - Проводник U-фазы на стороне электродвигателяUM - U-phase conductor on the motor side
VM - Проводник V-фазы на стороне электродвигателяVM - V-phase conductor on the motor side
WM - Проводник W-фазы на стороне электродвигателяWM - W-phase conductor on motor side
UP - Элемент верхнего плеча U-фазыUP - U-phase upper arm element
VP - Элемент верхнего плеча V-фазыVP - Element of the upper arm of the V-phase
WP - элемент верхнего плеча W-фазыWP - element of the upper arm of the W-phase
UN - элемент нижнего плеча U-фазыUN - element of the lower arm of the U-phase
VN - элемент нижнего плеча V-фазыVN - element of the lower arm of the V-phase
WN - элемент нижнего плеча W-фазыWN - element of the lower arm of the W-phase
Claims (13)
инвертор (12), который включает в себя множество переключающих элементов (UP, VP, WP, VN, UN, WN) с управляемым включением-выключением и преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока с произвольной частотой для возбуждения электродвигателя переменного тока (6); переключатель (16) на стороне электродвигателя, подключенный между инвертором (12) и электродвигателем переменного тока (6); детектор (13, 14, 15) электрической величины, который детектирует электрическую величину на выходной стороне инвертора (12); блок (17А; 17В) управления, который управляет включением-выключением переключающих элементов (UP, VP, WN, VN, UN, WN) в инверторе (12) и управляет переключателем (16) на стороне электродвигателя, чтобы размыкать и замыкать его на основе, по меньшей мере, тока, детектированного детектором (13, 14, 15) электрической величины; и переключатель (11) на стороне источника электропитания, предусмотренный между стороной ввода постоянного тока инвертора (12) и источником (1) электропитания, при этом блок управления (17А; 17В) содержит:
блок (20) определения состояния тока, который формирует сигнал определения, определяющий находится ли ток, детектированный детектором (13, 14, 15) электрической величины, в ненормальном состоянии, и
блок (40А; 40В) управления контактором, который управляет на основе сигнала определения моментом фактической выдачи инструкции верхнего уровня, которая сформирована для переключателя (16) на стороне электродвигателя для размыкания переключателя (16) на стороне электродвигателя, и
переключатель (11) со стороны источника электропитания выполнен с возможностью размыкания так, чтобы отсоединять сторону ввода постоянного тока инвертора (12) от источника (1) электропитания прежде, чем переключатель (16) на стороне электродвигателя разомкнется.1. A drive controller (10A; 10V) for an alternating current motor, comprising:
an inverter (12), which includes many switching elements (UP, VP, WP, VN, UN, WN) with controlled on-off and converts DC voltage to AC voltage with arbitrary frequency to excite the AC motor (6) ; a switch (16) on the motor side connected between the inverter (12) and the alternating current motor (6); an electric quantity detector (13, 14, 15) that detects an electric quantity on the output side of the inverter (12); a control unit (17A; 17B) that controls the on / off of the switching elements (UP, VP, WN, VN, UN, WN) in the inverter (12) and controls the switch (16) on the motor side to open and close it based at least a current detected by an electric quantity detector (13, 14, 15); and a switch (11) on the side of the power supply provided between the DC input side of the inverter (12) and the power supply (1), the control unit (17A; 17B) comprising:
a current state determining unit (20) that generates a determination signal determining whether the current detected by the electric magnitude detector (13, 14, 15) is in an abnormal state, and
a contactor control unit (40A; 40B) that controls, based on a determination signal, the moment of actual issuing of a high-level instruction that is generated for the switch (16) on the motor side to open the switch (16) on the motor side, and
the switch (11) on the side of the power supply is configured to open so as to disconnect the DC input side of the inverter (12) from the power source (1) before the switch (16) on the motor side opens.
блок (17А; 17В) управления, который управляет включением-выключением переключающих элементов (UP, VP, WP, VN, UN, WN) в инверторе (12) и управляет переключателем (16) на стороне электродвигателя, чтобы размыкать и замыкать его на основе, по меньшей мере, тока, детектированного детектором (13, 14, 15) электрической величины; и
схему (18) разряда, подключенную параллельно с конденсатором (19), предусмотренным между проводником положительной стороны и проводником отрицательной стороны инвертора (12), к которому приложено напряжение постоянного тока, при этом
блок управления (17А; 17В) содержит:
блок (20) определения состояния тока, который формирует сигнал, определяющий находится ли ток, детектированный детектором (13, 14, 15) электрической величины, в ненормальном состоянии, и
блок (40А; 40В) управления контактором, который управляет на основе сигнала определения моментом фактической выдачи инструкции верхнего уровня, которая сформирована для переключателя (16) на стороне электродвигателя для размыкания переключателя (16) на стороне электродвигателя, и
схему (18) разряда, выполненную с возможностью управления, чтобы разряжать электрические заряды конденсатора (19) прежде, чем переключатель (16) со стороны электродвигателя разомкнется.2. A drive controller (10A; 10V) for an alternating current electric motor, comprising: an inverter (12), which includes a plurality of switching elements (UP, VP, WP, VN, UN, WN) with controlled on-off switching and converts DC voltage current to an alternating current voltage with an arbitrary frequency, to excite an alternating current electric motor (6); a switch (16) on the motor side connected between the inverter (12) and the alternating current motor (6); an electric quantity detector (13, 14, 15) that detects an electric quantity on the output side of the inverter (12);
a control unit (17A; 17B) that controls the on / off of the switching elements (UP, VP, WP, VN, UN, WN) in the inverter (12) and controls the switch (16) on the motor side to open and close it based at least a current detected by an electric quantity detector (13, 14, 15); and
a discharge circuit (18) connected in parallel with a capacitor (19) provided between the positive side conductor and the negative side conductor of the inverter (12), to which a DC voltage is applied, while
the control unit (17A; 17B) contains:
a current state determining unit (20) that generates a signal determining whether the current detected by the electric quantity detector (13, 14, 15) is in an abnormal state, and
a contactor control unit (40A; 40B) that controls, based on a determination signal, the moment of actual issuing of a high-level instruction that is generated for the switch (16) on the motor side to open the switch (16) on the motor side, and
a discharge circuit (18) configured to control to discharge the electric charges of the capacitor (19) before the switch (16) on the motor side opens.
блок (17А; 17В) управления включает в себя логический блок (30) стробирующего сигнала, который формирует стробирующий сигнал, не только управляющий включением-выключением, но также управляющий выключением переключающих элементов (UP, VP, WP, VN, UN, WN) на основе сигнала определения.3. The drive controller (10A; 10V) for an AC motor according to claim 1 or 2, in which
the control unit (17A; 17B) includes a gate signal logic unit (30), which generates a gate signal, not only controlling the on-off, but also controlling the switching-off of the switching elements (UP, VP, WP, VN, UN, WN) on based signal definition.
блок (20) определения состояния тока сравнивает, по меньшей мере, один из: показатель, относящийся к существованию пересечения нуля детектированного тока, показатель, относящийся к пиковому значению детектированного тока, и показатель, относящийся к действующему значению детектированного тока, с соответствующим установленным значением и формирует сигнал определения на основе результата сравнения.4. The drive controller (10A; 10V) for an AC motor according to claim 1 or 2, in which
the current state determination unit (20) compares at least one of: an indicator related to the existence of a zero crossing of the detected current, an indicator related to the peak value of the detected current, and an indicator related to the actual value of the detected current with the corresponding set value and generates a determination signal based on the comparison result.
блок (20) определения состояния тока определяет, что ток находится в ненормальном состоянии, и формирует сигнал определения, указывающий ненормальность тока, когда показатель, относящийся к существованию пересечения нуля любого из детектированных трехфазных токов, превышает первое установленное значение, поскольку пересечение нуля не существует, когда показатель, относящийся к пиковому значению детектированного тока, превышает второе установленное значение, или когда показатель, относящийся к действующему значению детектированного тока, превышает третье установленное значение.5. The drive controller (10A; 10V) for an AC motor according to claim 1 or 2, in which
the current state determination unit (20) determines that the current is in an abnormal state, and generates a determination signal indicating the current abnormality when the indicator relating to the existence of a zero crossing of any of the detected three-phase currents exceeds the first set value, since the zero crossing does not exist, when the indicator related to the peak value of the detected current exceeds the second set value, or when the indicator related to the current value of the detected t OK, exceeds the third set value.
блок (20) определения состояния тока определяет, что ток находится в нормальном состоянии, и формирует сигнал определения, указывающий нормальное состояние тока, когда показатель, относящийся к существованию пересечения нуля во всех детектированных трехфазных токах, ниже, чем первое установленное значение, поскольку точка перехода тока через нуль существует, показатель, относящийся к пиковому значению детектированного тока, ниже, чем второе установленное значение, и показатель, относящийся к действующему значению детектированного тока, ниже, чем третье установленное значение.6. The drive controller (10A; 10V) for an AC motor according to claim 1 or 2, in which
the current state determination unit (20) determines that the current is in a normal state and generates a determination signal indicating a normal current state when the indicator relating to the existence of a zero crossing in all detected three-phase currents is lower than the first set value, since the transition point current through zero exists, an indicator related to the peak value of the detected current is lower than the second set value, and an indicator related to the current value of the detected current, lower than the third setpoint.
блок (40А; 40В) управления контактором не управляет размыканием переключателя (16) на стороне электродвигателя в момент, когда блок (20) определения состояния тока определяет, что детектированный ток находится в ненормальном состоянии.7. The drive controller (10A; 10V) for an AC motor according to claim 1 or 2, in which
the contactor control unit (40A; 40B) does not control the opening of the switch (16) on the motor side when the current state determination unit (20) determines that the detected current is in an abnormal state.
блок (40А; 40В) управления контактором управляет задержкой времени размыкания переключателя (16) на стороне электродвигателя от момента времени, когда блок (20) определения состояния тока определяет, что детектированный ток находится в ненормальном состоянии, до момента времени, когда состояние меняется на состояние, когда состояние является подходящим для размыкания переключателя (16) на стороне электродвигателя, или когда оценивается, что изменение было сделано.8. The drive controller (10A; 10V) for an AC motor according to claim 1 or 2, in which
the contactor control unit (40A; 40B) controls the delay time for opening the switch (16) on the motor side from the time when the current state determination unit (20) determines that the detected current is in an abnormal state until the moment when the state changes to the state when the state is suitable for opening the switch (16) on the motor side, or when it is estimated that a change has been made.
детектор (13, 14, 15) электрической величины предусмотрен в схеме, которая предусмотрена между инвертором (12) и переключателем (16) на стороне электродвигателя.9. The drive controller (10A; 10V) for an AC motor according to claim 1 or 2, in which
an electric magnitude detector (13, 14, 15) is provided in the circuit that is provided between the inverter (12) and the switch (16) on the motor side.
инвертор (12), который включает в себя множество переключающих элементов (UP, VP, WP, VN, UN, WN) с управляемым включением-выключением и преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока с произвольной частотой для возбуждения электродвигателя переменного тока (6); переключатель (16) на стороне электродвигателя, подключенный между инвертором (12) и электродвигателем переменного тока (6); детектор (13, 14, 15) электрической величины, который детектирует электрическую величину на выходной стороне инвертора (12); блок (17А; 17В) управления, который управляет включением-выключением переключающих элементов (UP, VP, WN, VN, UN, WN) в инверторе (12) и управляет переключателем (16) на стороне электродвигателя, чтобы размыкать и замыкать его на основе, по меньшей мере, тока, детектированного детектором (13, 14, 15) электрической величины, при этом
блок управления (17А; 17В) содержит:
блок (20) определения состояния тока, который формирует сигнал определения, определяющий, находится ли ток, детектированный детектором (13, 14, 15) электрической величины, в ненормальном состоянии, и
блок (40А; 40В) управления контактором, который управляет, на основе сигнала определения, моментом фактической выдачи инструкции верхнего уровня, которая сформирована для размыкания переключателя (16) на стороне электродвигателя переключателю (16) на стороне электродвигателя,
при этом блок (20) определения состояния тока определяет, что ток находится в ненормальном состоянии, и формирует сигнал определения, указывающий ненормальность тока, когда показатель, относящийся к существованию пересечения нуля любого из детектированных трехфазных токов, превышает первое установленное значение, поскольку пересечение нуля не существует, когда показатель, относящийся к пиковому значению детектированного тока, превышает второе установленное значение, или когда показатель, относящийся к действующему значению детектированного тока, превышает третье установленное значение.10. A drive controller (10A; 10V) for an alternating current motor, comprising:
an inverter (12), which includes many switching elements (UP, VP, WP, VN, UN, WN) with controlled on-off and converts DC voltage to AC voltage with arbitrary frequency to excite the AC motor (6) ; a switch (16) on the motor side connected between the inverter (12) and the alternating current motor (6); an electric quantity detector (13, 14, 15) that detects an electric quantity on the output side of the inverter (12); a control unit (17A; 17B) that controls the on / off of the switching elements (UP, VP, WN, VN, UN, WN) in the inverter (12) and controls the switch (16) on the motor side to open and close it based at least the current detected by the detector (13, 14, 15) of electrical magnitude, while
the control unit (17A; 17B) contains:
a current state determining unit (20) that generates a determination signal determining whether the current detected by the electric magnitude detector (13, 14, 15) is in an abnormal state, and
a contactor control unit (40A; 40B) that controls, based on the determination signal, the moment of the actual issuing of a high-level instruction that is formed to open the switch (16) on the electric motor side to the switch (16) on the electric motor side,
the current state determination unit (20) determines that the current is in an abnormal state, and generates a determination signal indicating the current abnormality when the indicator relating to the existence of a zero crossing of any of the detected three-phase currents exceeds the first set value, since the zero crossing does not exists when the indicator related to the peak value of the detected current exceeds the second set value, or when the indicator related to the current value of the detected current annogo current exceeds a third set value.
инвертор (12), который включает в себя множество переключающих элементов (UP, VP, WP, VN, UN, WN) с управляемым включением-выключением и преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока с произвольной частотой, для возбуждения электродвигателя переменного тока (6); переключатель (16) на стороне электродвигателя, подключенный между инвертором (12) и электродвигателем переменного тока (6); детектор (13, 14, 15) электрической величины, который детектирует электрическую величину на выходной стороне инвертора (12); и блок (17А; 17В) управления, который управляет включением-выключением переключающих элементов (UP, VP, WN, VN, UN, WN) в инверторе (12) и управляет переключателем (16) на стороне электродвигателя, чтобы размыкать и замыкать его на основе, по меньшей мере, тока, детектированного детектором (13, 14, 15) электрической величины, при этом
блок управления (17А; 17В) содержит:
блок (20) определения состояния тока, который формирует сигнал определения, определяющий, находится ли ток, детектированный детектором (13, 14, 15) электрической величины, в ненормальном состоянии, и
блок (40А; 40В) управления контактором, который управляет на основе сигнала определения моментом фактической выдачи инструкции верхнего уровня, которая сформирована для размыкания переключателя (16) на стороне электродвигателя переключателю (16) на стороне электродвигателя,
при этом блок (20) определения состояния тока определяет, что ток находится в нормальном состоянии, и формирует сигнал определения, указывающий нормальное состояние тока, когда показатель, относящийся к существованию пересечения нуля во всех детектированных трехфазных токах, ниже, чем первое установленное значение, поскольку точка перехода тока через нуль существует, показатель, относящийся к пиковому значению детектированного тока, ниже, чем второе установленное значение, и показатель, относящийся к действующему значению детектированного тока, ниже, чем третье установленное значение.11. A drive controller (10A; 10V) for an alternating current motor, comprising:
an inverter (12), which includes many switching elements (UP, VP, WP, VN, UN, WN) with controlled on-off and converts DC voltage to AC voltage with an arbitrary frequency, to excite an AC motor (6 ); a switch (16) on the motor side connected between the inverter (12) and the alternating current motor (6); an electric quantity detector (13, 14, 15) that detects an electric quantity on the output side of the inverter (12); and a control unit (17A; 17B) that controls the on / off of the switching elements (UP, VP, WN, VN, UN, WN) in the inverter (12) and controls a switch (16) on the motor side to open and close it to based on at least the current detected by the detector (13, 14, 15) of electrical magnitude, while
the control unit (17A; 17B) contains:
a current state determining unit (20) that generates a determination signal determining whether the current detected by the electric magnitude detector (13, 14, 15) is in an abnormal state, and
a contactor control unit (40A; 40B), which controls, based on a determination signal, the moment of actual issuing of a high-level instruction that is formed to open the switch (16) on the electric motor side to the switch (16) on the electric motor side,
the current state determination unit (20) determines that the current is in a normal state and generates a determination signal indicating the normal current state when the indicator related to the existence of a zero crossing in all detected three-phase currents is lower than the first set value, since a zero transition point exists, an indicator related to the peak value of the detected current is lower than the second set value, and an indicator related to the actual value of the detected current current, lower than the third setpoint.
инвертор (12), который включает в себя множество переключающих элементов (UP, VP, WP, VN, UN, WN) с управляемым включением-выключением и преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока с произвольной частотой, для возбуждения электродвигателя переменного тока (6); переключатель (16) на стороне электродвигателя, подключенный между инвертором (12) и электродвигателем переменного тока (6); детектор (13, 14, 15) электрической величины, который детектирует электрическую величину на выходной стороне инвертора (12); и блок (17А; 17В) управления, который управляет включением-выключением переключающих элементов (UP, VP, WN, VN, UN, WN) в инверторе (12) и управляет переключателем (16) на стороне электродвигателя, чтобы размыкать и замыкать его на основе, по меньшей мере, тока, детектированного детектором (13, 14, 15) электрической величины, при этом
блок управления (17А; 17В) содержит:
блок (20) определения состояния тока, который формирует сигнал определения, определяющий, находится ли ток, детектированный детектором (13, 14, 15) электрической величины, в ненормальном состоянии, и
блок (40А; 40В) управления контактором, который управляет на основе сигнала определения моментом фактической выдачи инструкции верхнего уровня, которая сформирована для размыкания переключателя (16) на стороне электродвигателя, переключателю (16) на стороне электродвигателя,
при этом блок (40А; 40В) управления контактором не управляет размыканием переключателя (16) на стороне электродвигателя в момент, когда блок (20) определения состояния тока определяет, что детектированный ток находится в ненормальном состоянии.12. A drive controller (10A; 10V) for an alternating current motor, comprising:
an inverter (12), which includes many switching elements (UP, VP, WP, VN, UN, WN) with controlled on-off and converts DC voltage to AC voltage with an arbitrary frequency, to excite an AC motor (6 ); a switch (16) on the motor side connected between the inverter (12) and the alternating current motor (6); an electric quantity detector (13, 14, 15) that detects an electric quantity on the output side of the inverter (12); and a control unit (17A; 17B) that controls the on / off of the switching elements (UP, VP, WN, VN, UN, WN) in the inverter (12) and controls a switch (16) on the motor side to open and close it to based on at least the current detected by the detector (13, 14, 15) of electrical magnitude, while
the control unit (17A; 17B) contains:
a current state determining unit (20) that generates a determination signal determining whether the current detected by the electric magnitude detector (13, 14, 15) is in an abnormal state, and
a contactor control unit (40A; 40B) that controls, based on a determination signal, the moment of actual issuing of a high-level instruction that is formed to open the switch (16) on the motor side, the switch (16) on the motor side,
however, the contactor control unit (40A; 40B) does not control the opening of the switch (16) on the motor side at the moment when the current state determination unit (20) determines that the detected current is in an abnormal state.
инвертор (12), который включает в себя множество переключающих элементов (UP, VP, WP, VN, UN, WN) с управляемым включением-выключением и преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока с произвольной частотой, для возбуждения электродвигателя переменного тока (6); переключатель (16) на стороне электродвигателя, подключенный между инвертором (12) и электродвигателем переменного тока (6); детектор (13, 14, 15) электрической величины, который детектирует электрическую величину на выходной стороне инвертора (12); и блок (17А; 17В) управления, который управляет включением-выключением переключающих элементов (UP, VP, WN, VN, UN, WN) в инверторе (12) и управляет переключателем (16) на стороне электродвигателя, чтобы размыкать и замыкать его на основе, по меньшей мере, тока, детектированного детектором (13, 14, 15) электрической величины, при этом
блок управления (17А; 17В) содержит:
блок (20) определения состояния тока, который формирует сигнал определения, определяющий находится ли ток, детектированный детектором (13, 14, 15) электрической величины, в ненормальном состоянии, и
блок (40А; 40В) управления контактором, который управляет на основе сигнала определения моментом фактической выдачи инструкции верхнего уровня, которая сформирована для размыкания переключателя (16) на стороне электродвигателя переключателю (16) на стороне электродвигателя,
при этом блок (40А; 40В) управления контактором, управляет задержкой времени размыкания переключателя (16) на стороне электродвигателя от момента времени, когда блок (20) определения состояния тока определяет, что детектированный ток находится в ненормальном состоянии, до момента времени, когда состояние меняется на состояние, подходящее для размыкания переключателя (16) на стороне электродвигателя, или когда оценивается, что изменение было сделано. 13. A drive controller (10A; 10V) for an alternating current motor, comprising:
an inverter (12), which includes many switching elements (UP, VP, WP, VN, UN, WN) with controlled on-off and converts DC voltage to AC voltage with an arbitrary frequency, to excite an AC motor (6 ); a switch (16) on the motor side connected between the inverter (12) and the alternating current motor (6); an electric quantity detector (13, 14, 15) that detects an electric quantity on the output side of the inverter (12); and a control unit (17A; 17B) that controls the on / off of the switching elements (UP, VP, WN, VN, UN, WN) in the inverter (12) and controls a switch (16) on the motor side to open and close it to based on at least the current detected by the detector (13, 14, 15) of electrical magnitude, while
the control unit (17A; 17B) contains:
a current state determining unit (20) that generates a determination signal determining whether the current detected by the electric magnitude detector (13, 14, 15) is in an abnormal state, and
a contactor control unit (40A; 40B), which controls, based on a determination signal, the moment of actual issuing of a high-level instruction that is formed to open the switch (16) on the electric motor side to the switch (16) on the electric motor side,
wherein the contactor control unit (40A; 40B) controls the delay of the opening time of the switch (16) on the motor side from the time when the current state determination unit (20) determines that the detected current is in an abnormal state until the time when the state changes to a state suitable for opening the switch (16) on the motor side, or when it is estimated that the change has been made.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010139885/07A RU2449445C1 (en) | 2008-02-29 | 2008-02-29 | Driving controller for alternating current motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010139885/07A RU2449445C1 (en) | 2008-02-29 | 2008-02-29 | Driving controller for alternating current motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2449445C1 true RU2449445C1 (en) | 2012-04-27 |
Family
ID=46297678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010139885/07A RU2449445C1 (en) | 2008-02-29 | 2008-02-29 | Driving controller for alternating current motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2449445C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2686842C2 (en) * | 2014-12-15 | 2019-05-06 | Циль-Абегг СЕ | Input cascade for motor controller and motor controller, in particular for electric motor |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1792214A1 (en) * | 1990-03-05 | 1995-11-27 | Арзамасское опытно-конструкторское бюро "Темп" | Phase-failure, short-circuit, and three-phase load current detector |
| RU2219650C2 (en) * | 2001-12-11 | 2003-12-20 | Закрытое акционерное общество "Электон" | Induction motor control station |
| EP1131873B1 (en) * | 1998-11-12 | 2007-05-30 | Whirlpool S.A. | A system and a method for protecting an electric motor and its control circuit, and an electric motor |
-
2008
- 2008-02-29 RU RU2010139885/07A patent/RU2449445C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1792214A1 (en) * | 1990-03-05 | 1995-11-27 | Арзамасское опытно-конструкторское бюро "Темп" | Phase-failure, short-circuit, and three-phase load current detector |
| EP1131873B1 (en) * | 1998-11-12 | 2007-05-30 | Whirlpool S.A. | A system and a method for protecting an electric motor and its control circuit, and an electric motor |
| RU2219650C2 (en) * | 2001-12-11 | 2003-12-20 | Закрытое акционерное общество "Электон" | Induction motor control station |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2686842C2 (en) * | 2014-12-15 | 2019-05-06 | Циль-Абегг СЕ | Input cascade for motor controller and motor controller, in particular for electric motor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2256892B1 (en) | Driving controller of ac motor | |
| EP2234262B1 (en) | Power conversion device | |
| US8760095B2 (en) | Rotator control device, rotator system, vehicle, electric car and electric generation system | |
| RU2532415C2 (en) | Polyphase machine control method and device | |
| JP5406146B2 (en) | Overcurrent detection device and overcurrent detection method for electric drive control device | |
| KR101066700B1 (en) | Power converter | |
| KR20150054812A (en) | Operating state circuit for an inverter and method for setting operating states of an inverter | |
| US8803457B2 (en) | AC motor drive control device | |
| US10479206B2 (en) | Method for switching an operating state of an electric machine and device for switching an operating state of an electric machine | |
| JP6646086B2 (en) | Motor drive device having short-circuit determination unit for capacitor in DC link unit | |
| JP2004538493A (en) | Apparatus and method for connection monitoring of an electric supply unit | |
| RU2449445C1 (en) | Driving controller for alternating current motor | |
| JP5628398B2 (en) | Overcurrent detection device | |
| RU2442274C1 (en) | Power conversion unit | |
| JP4252109B1 (en) | Power converter | |
| JP2010119214A (en) | Inverter device | |
| Gaeta | Fault Tolerant Sensorless Permanent Magnet Synchronous Motor Drives |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20140815 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200301 |