(57)【要約】  任意のｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊に基づいて誘導機１を駆動する電力変換器２と、外部からの力行指令Ｐ、ブレーキ指令Ｂに基づき電力変換器２を制御する制御部４０とを備え、制御部４０は、誘導機１にて検出された相電流情報ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを直交回転座標上のｄｑ軸電流検出値ｉｄ、ｉｑに変換するｄｑ／三相変換部１０と、力行指令Ｐ、ブレーキ指令Ｂ、およびｄｑ軸電流検出値ｉｄ、ｉｑに基づいて、電力変換器２に対するｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を演算すると共に、誘導機１の速度が零であることを判断する速度判断部４と、ブレーキ指令Ｂから力行指令Ｐに変更になり、かつ、速度判断部４が誘導機１の速度を零と判断したときに、力行指令Ｐ、ｄ軸電流検出値ｉｄ、およびｄ軸電圧指令Ｖｄ＊に基づいて、誘導機１の抵抗値を演算する抵抗演算部５と、を有する。
2011064846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流回転機を駆動する電力変換器と、
運転指令に基づいて前記電力変換器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記交流回転機にて検出された電流情報を直交回転座標上の直交軸電流に変換する座標変換部と、
前記運転指令および前記直交軸電流に基づいて、前記前記電力変換器に対する電圧指令を演算すると共に、前記交流回転機の速度を判断する速度判断部と、
前記速度判断部が交流回転機の速度を零と判断し、かつ、前記運転指令がブレーキ指令から力行指令に変更になったとき、前記直交軸電流、前記電圧指令、および前記力行指令に基づいて、前記交流回転機の抵抗を演算する抵抗演算部と、を有すること、
を特徴とする電気車の電力変換装置。
【請求項２】
前記交流回転機は、同期機であり、
前記抵抗演算部は、前記同期機の抵抗を演算することを特徴とする請求項１に記載の電気車の電力変換装置。
【請求項３】
前記交流回転機は、誘導機であり、
前記抵抗演算部は、前記誘導機の一次抵抗および二次抵抗を演算することを特徴とする請求項１に記載の電気車の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記誘導機の一次抵抗および二次抵抗に基づいて、前記誘導機の異常過熱を検知して電力変換器を停止するモータ異常検知部を備えたことを特徴とする請求項１または３に記載の電気車の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、速度検出器を用いることなく交流回転機を起動することが可能な電気車の電力変換装置に関し、特に交流回転機の抵抗値を測定する電気車の電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、誘導機に速度センサレス制御を採用し、同期機に位置センサレス制御を採用することが一般的であり、速度センサレス制御では、誘導機もしくは同期機の抵抗値を把握することが重要である。特にモータ（交流回転機）の抵抗値は温度によって変動するため、制御側で設定した抵抗値と実際の抵抗値との間に誤差が生じることになれば、所望の出力トルクを得ることができない場合や、電気車が起動しない場合がある。【０００３】
このような問題を解決する手段として、例えば下記特許文献１には、電気車の起動時から、電気車の速度が低速域にあるときまでに、電気車駆動用誘導機への印加電圧と入力電流とを検出し、誘導機の一次抵抗と二次抵抗を推定する方法が記載されている。また、下記特許文献２には、運転指令が零から立ち上がった直後からの一定時間、直流電圧または脈動電圧を誘導機に一時的に印加し、誘導機の一次抵抗と二次抵抗を推定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−８１９２号公報（４頁、５頁）
【特許文献２】特開平４−３６４３８４号公報（段落「０００８」、「０００９」）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１、２には、電気車の速度が低速域のときにモータの抵抗を測定する方法が記載されているが、回転中のモータの一次抵抗や二次抵抗を正確に推定することは困難である。回転中のモータの一次抵抗や二次抵抗を推定することが難しい理由としては、モータが回転することにより、相互インダクタンス、一次漏れインダクタンス、および二次漏れインダクタンスがインピーダンスを持つため、一次抵抗および二次抵抗以外のインピーダンスを含んだ値となってしまうことが挙げられる。もしくは、未知のインピーダンスの要素が５つ以上になるため、上記各インダクタンスのインピーダンスを分離して一次抵抗および二次抵抗の正確な値を取り出すことが困難であることなどが挙げられる。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転検出器を用いることなく正確に交流回転機の抵抗値を推定することができる電気車の電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、交流回転機を駆動する電力変換器と、運転指令に基づいて電力変換器を制御する制御部と、を備え、制御部は、交流回転機にて検出された電流情報を直交回転座標上の直交軸電流に変換する座標変換部と、運転指令および直交軸電流に基づいて、電力変換器に対する電圧指令を演算すると共に、交流回転機の速度が零であることを判断する速度判断部と、速度判断部が交流回転機の速度を零と判断し、かつ、運転指令がブレーキ指令から力行指令に変更になったとき、直交軸電流、電圧指令、および力行指令に基づいて、交流回転機の抵抗を演算する抵抗演算部と、を有すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、回転検出器を用いることなく正確に交流回転機の抵抗値を推定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置の構成図である。
【図２】図２は、図１に示される抵抗演算部の一の構成例を示す図である。
【図３】図３は、従来技術を適用した場合における誘導機の一相あたりの等価回路である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置を適用した場合における誘導機の一の等価回路である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置を適用した場合における誘導機の他の等価回路である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置の動作を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置による抵抗値推定結果を示す図である。
【図８】図８は、力行指令とブレーキ力行指令と各ＯＮ時素部との関係を示す図である。
【図９】図９は、図１に示される抵抗演算部の他の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２にかかる電力変換装置を示す構成図である。
【図１１】図１１は、図１０に示される抵抗演算部の構成図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態２にかかる電力変換装置を適用した場合における同期機の等価回路である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態３による電力変換装置の構成図である。
【図１４】図１４は、図１３に示される抵抗演算部の構成図である。
【図１５】図１５は、図１３に示されるモータ異常検知部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる電力変換装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置の構成図であり、図２は、図１に示される抵抗演算部の一の構成例を示す図であり、図３は、従来技術を適用した場合における誘導機の一相あたりの等価回路であり、図４は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置を適用した場合における誘導機の一の等価回路であり、図５は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置を適用した場合における誘導機の他の等価回路である。
【００１２】
図１において、電力変換装置は、主たる構成として、交流回転機である誘導機１と、直流電圧を三相電圧に変換し誘導機１を駆動させる電力変換器２と、電力変換器２の交流側に接続され誘導機１に発生する相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する電流検出器３ａ、３ｂ、３ｃと、制御部４０とを有して構成されている。また、制御部４０は、速度判断部４と、位相演算部９と、三相／ｄｑ変換部６と、検出された相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗをｄｑ軸電流検出値ｉｄ、ｉｑに変換するｄｑ／三相変換部１０とを有して構成されている。さらに、速度判断部４は、電流指令部７と、第１の演算部である速度演算部８とを有して構成されている。
【００１３】
なお、図１には、電流検出器３として、電力変換器２と誘導機１との結線に流れる電流をＣＴ等により検出するものを記載しているが、これに限定されるものではなく、他の公知の手法を用いて相電流を検出する構成であってもよい。また、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０の関係が成立し、例えば、ｕ、ｖ２相分の検出電流からｗ相の電流を求めることもできるため、３つの電流検出器のうち１つの電流検出器を省略してもよい。また、本実施の形態では、一例として、交流回転機として誘導機１を適用した場合に関して説明しているが、同期機でも同様の効果が期待できることは言うまでもない。また、本実施の形態は、交流回転機の他に、例えばリニアインダクションモータ、リニア同期モータやソレノイド等の電磁アクチュエータを駆動制御する電力変換装置にも適用可能である。
【００１４】
また、公知の通り、三相電圧あるいは三相電流を、回転直交二軸へ座標変換をするときに、制御座標軸が必要となるが、所定の角周波数ωに基づいて回転二軸座標である制御座標軸の位相をθとする。この位相θは、所定の角周波数を、第２の演算部である位相演算部９で積分した値である。位相演算部９は、所定の角周波数ωを積分し、位相θとして三相／ｄｑ変換部６およびｄｑ／三相変換部１０へ出力する。
【００１５】
本実施の形態にかかる電力変換装置を電車に適用した場合、運転手が運転台からの運転指令である力行指令Ｐもしくはブレーキ指令Ｂが、第３の演算部である抵抗演算部５と電流指令部７とに入力される。
【００１６】
速度判断部４は、交流回転機である誘導機１の速度を検出するものであり、特に電力変換器２が停止しているところから起動した直後の誘導機１の初期速度を検出するための機能である。電流指令部７は、力行指令Ｐもしくはブレーキ指令Ｂに基づいて、ｄｑ軸電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊を生成する。ｄ軸電流指令ｉｄ＊は、ステップで与えるようにしており、ｑ軸電流指令ｉｑ＊は、誘導機がトルクを発生しないように０にしている。
【００１７】
電流指令部７で生成されたｄｑ軸電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊は、速度演算部８に入力される。また、速度演算部８には、ｄｑ／三相変換部１０からのｄｑ軸電流検出値ｉｄ、ｉｑが入力される。速度演算部８は、（１）、（２）式に示すように、ｄ軸電流指令ｉｄ＊と、ｑ軸電流指令ｉｑ＊（＝０）と、ｄｑ軸電流検出値ｉｄ、ｉｑとに基づいて、ｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を演算するとともに、速度情報である角周波数ωを演算する。
【００１８】
【数１】
2011064846.tif 000003
【００１９】
【数２】
2011064846.tif 000004
【００２０】
なお、比例ゲインＫｐｃ、ωｃｐｉは、電流応答目標値ωｃｃを定め、(３)式によって与えればよい。なお、電流応答目標値ωｃｃは、再起動を行う最高速度より十分に高い値を設定する。ただし、Ｌｓは、誘導機１の一次側インダクタンスであり、Ｌｓ＝Ｍ＋ｌｓの関係となる。
【００２１】
【数３】
2011064846.tif 000005
【００２２】
速度演算部８は、出力電圧の各周波数に同期して回転する回転二軸（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電圧からｄ軸抵抗による降下分を減算した値に基づいて、磁束振幅を演算し、ｑ軸電圧からｑ軸抵抗降下を減算した値を前記磁束振幅で除算して、自由回転中の交流回転機の角周波数ωを演算する。以下具体的に、速度演算部８による角周波数ωの演算について説明する。回転二軸（ｄ−ｑ軸）が所定の角周波数ωで回転している場合、誘導機１の電機子（１次）磁束のｄ軸成分φｄｓとｑ軸成分φｑｓは（４）、（５）式で表現できる。
【００２３】
【数４】
2011064846.tif 000006
【００２４】
【数５】
2011064846.tif 000007
【００２５】
また、誘導機１が出力するトルクτｍは、電機子磁束と電機子電流の外積の大きさに比例し、（６）式で表現できる。なお、Ｐｍは、モータの極対数を示す。
【００２６】
【数６】
2011064846.tif 000008
【００２７】
回転二軸のｄ軸方向と電機子磁束の方向が一致している場合、φｑｓ＝０となる。そこで、（４）、（５）式にφｑｓ＝０を代入すると、（７）、（８）式を得る。
【００２８】
【数７】
2011064846.tif 000009
【００２９】
【数８】
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【００３０】
すなわち、回転二軸（ｄ−ｑ軸）を（７）、（８）式に従って演算した角周波数ωに同期して回転すれようにすれば、回転二軸のｄ軸方向と電機子磁束の方向は一致する。（８）式より演算された角周波数ωは、位相演算部９に入力され位相θが演算される。そして、速度演算部８で演算されたｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊は、三相／ｄｑ変換部６に入力され、三相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に変換され、電力変換器２は、この三相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に基づいて駆動する。
【００３１】
（抵抗演算部）
以下、本発明の最も重要な部分である抵抗演算部５について説明する。図２において、抵抗演算部５は、力行指令Ｐ、ブレーキ指令Ｂ、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊、ｄ軸電流検出値ｉｄ、および角周波数ωを入力として、一次抵抗推定値Ｒｓ＿ｏｂ、二次抵抗推定値Ｒｒ＿ｏｂを演算する。より具体的に説明すると、図２に示される抵抗演算部５は、主たる構成として、除算部１１と、ラッチ部１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、零割防止用リミッタ処理部１５と、減算部１７と、二次抵抗用リミッタ処理部１８と、一次抵抗用リミッタ処理部１９と、切替部２０ａ、２０ｂと、ＯＮ時素部（５０ｍｓｅｃ）２１と、ＯＮ時素部（１５０ｍｓｅｃ）２２と、停止検知部２３とを有して構成されている。
【００３２】
ラッチ部１２ａは、前回値記憶素子部１３ａと切替部１４ａとを有して構成されている。ラッチ部１２ｂ（１２ｃ）も同様に、前回値記憶素子部１３ｂ（１３ｃ）と切替部１４ｂ（１４ｃ）とを有して構成されている。停止検知部２３は、イコール比較部２４とＯＦＦ時素部（１ｓｅｃ）２５と論理積部２６とを有して構成されている。
【００３３】
以下、抵抗演算部５の構成と動作をより具体的に説明する。ｄ軸電流検出値ｉｄは、零割防止用リミッタ処理部１５に入力される。ｄ軸電流検出値ｉｄは正の値であるので、以下の処理を行う。なお、ｉｄ≦０の場合には、０でない小さい値を設定する。また、最大定格電流値は、誘導機１の特性で決定することができる。
【００３４】
ｉｄ≦０の場合、ｉｄ＝０．０００１とする。０＜ｉｄ≦最大定格電流値の場合、ｉｄ＝ｉｄとする（そのままｉｄを出力）。ｉｄ＞最大定格電流値の場合、ｉｄ＝最大定格電流値とする。
【００３５】
ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊は、除算部１１に入力される。除算部１１は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊を、零割防止用リミッタ処理部１５を通したｄ軸電流検出値ｉｄで除する。除算部１１からの出力は、切替部１４ａと切替部１６とに入力される。
【００３６】
力行指令Ｐは、ＯＮ時素部２１に入力され、ＯＮ時素部２１の出力信号は、力行指令ＰのＯＮ指令が入力されてから５０ｍｓｅｃ後にＯＮ指令として出力される。この５０ｍｓｅｃ間は、電力変換器２によって誘導機１に電圧が印加された直後であるので、誘導機１内に流れる電流ｉｄは、図３に示す等価回路でなく図４に示す等価回路の経路で流れることになる。
【００３７】
このことを具体的に説明すると以下の通りである。図３には、誘導機の一相あたりの等価回が示されており、この誘導機の一次抵抗Ｒｓ、二次抵抗Ｒｒ、相互インダクタンスＭ、一次漏れインダクタンスｌｓ、二次漏れインダクタンスｌｒが示されている。誘導機は、回転することによって、これらのインダクタンスＭ、ｌｓ、ｌｒがインピーダンスを持つことになる。従って、回転中の誘導機には、一次抵抗Ｒｓおよび二次抵抗Ｒｒの値のみならず、各インダクタンスＭ、ｌｓ、ｌｒによるインピーダンスも含まれる結果となる。このことは、上記課題で説明した通りである。
【００３８】
一方、誘導機１が完全に停止している場合には、電流は相互インダクタンスＭに流れることがなく、また、図４のインダクタンスｌｓ、ｌｒがインピーダンスを持つこともない。本実施の形態にかかる電力変換装置は、ＯＮ時素部２１に力行指令ＰのＯＮ指令が入力されてからの５０ｍｓｅｃ間に、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊をｄ軸電流検出値ｉｄで除して一次抵抗推定値＋二次抵抗推定値ＲｓＲｒ＿ｏｂを推定するように構成されている。
【００３９】
次に、力行指令Ｐが投入されてから５０ｍｓｅｃ経過後に、ＯＮ時素部２１から出力信号がＯＮ指令として出力されると、切替部１４ａ、１６の接点は、ＢからＡに変更される。その結果、ラッチ部１２ａでは、前回値記憶素子部１３ａに記憶されているＲｓＲｒ＿ｏｂが保持される。すなわち、ラッチ部１２ａは、５０ｍｓｅｃ経過直後のＲｓＲｒ＿ｏｂをラッチする。
【００４０】
なお、この５０ｍｓｅｃの値は、（相互インダクタンスＭ＋二次漏れインダクタンスｌｒ）／二次抵抗Ｒｒで決まる誘導機の２次時定数より十分短い必要がある。これは、電車用のモータ（例えば、定格電力が１００ｋＷ〜６００ｋＷ）では、モータの２次時定数が３００〜５００ｍｓｅｃ程度であるので、その２次時定数の１０分の１の値である５０ｍｓｅｃをＯＮ時素部２１に設定している。２次時定数に近づくにつれて、二次抵抗Ｒｒに電流が流れなくなるので、２次時定数の１０分の１の値を設定することがよいことを発明者は発見した。
【００４１】
切替部１６は、Ｂ接点のとき（すなわち５０ｍｓｅｃ経過前）、一次抵抗設計値Ｒｓ＊を出力している。一次抵抗設計値Ｒｓ＊は、誘導機１を設計するときの一次抵抗Ｒｓの値（例えば１１５℃もしくは１０５度のときの値）である。
【００４２】
切替部１６は、Ａ接点のとき（すなわち５０ｍｓｅｃ経過後）、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊をｄ軸電流検出値ｉｄで割った値、すなわち一次抵抗推定値Ｒｓ＿ｏｂ１を出力する。５０ｍｓｅｃを超えるとｄ軸電圧指令Ｖｄ＊をｄ軸電流検出値ｉｄで割った値がＲｓ＿ｏｂ１になる理由は以下の通りである。上述したように、２次時定数に近づくにつれて二次抵抗Ｒｒに電流が流れなくなるので、図５に示すモータの等価回路の二次抵抗（図示せず）には電流が流れなくなるので、図５のような経路で電流ｉｄが流れることになる。また、誘導機１が完全に停止している場合には、図５に示す一次漏れインダクタンスｌｓと相互インダクタンスＭは、インピーダンスを持っていないため、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊をｄ軸電流検出値ｉｄで割ることにより、一次抵抗Ｒｓの値を算出すること、すなわち一次抵抗推定値Ｒｓ＿ｏｂ１を推定することができる。
【００４３】
５０ｍｓｅｃ経過後、減算部１７は、保持されているＲｓＲｒ＿ｏｂからＲｓ＿ｏｂ１を減算して二次抵抗推定値Ｒｒ＿ｏｂ１を演算する。一方、切替部１６からのＲｓ＿ｏｂ１は、一次抵抗用リミッタ処理部１９に入力される。
【００４４】
一次抵抗用リミッタ処理部１９は、以下のような処理を行う。この一次抵抗用リミッタ処理部１９によれば、一次抵抗推定値Ｒｓ＿ｏｂ１が想定以上に小さい値や大きい値になることを防止可能である。
【００４５】
Ｒｓ＿ｏｂ１≦Ｒｓ＊×０．５の場合、Ｒｓ＿ｏｂ１＝Ｒｓ＊×０．５とする。Ｒｓ＊×０．５＜Ｒｓ＿ｏｂ１≦Ｒｓ＊×１．５の場合、Ｒｓ＿ｏｂ１＝Ｒｓ＿ｏｂ１とする（そのままＲｓ＿ｏｂ１を出力）。Ｒｓ＿ｏｂ１＞Ｒｓ＊×１．５の場合、Ｒｓ＿ｏｂ１＝Ｒｓ＊×１．５とする。なお、一次抵抗設計値Ｒｓ＊は、誘導機１を設計する時の一次抵抗値である。
【００４６】
一次抵抗用リミッタ処理部１９の出力値は、ラッチ部１２ｃに出力される。減算部１７からのＲｒ＿ｏｂ１は、二次抵抗用リミッタ処理部１８に入力される。二次抵抗用リミッタ処理部１８は、以下のような処理を行う。この一次抵抗用リミッタ処理部１８によれば、Ｒｒ＿ｏｂ１が想定以上に小さい値や大きい値になることを防止可能である。
【００４７】
Ｒｒ＿ｏｂ１≦Ｒｒ＊×０．５の場合、Ｒｒ＿ｏｂ１＝Ｒｒ＊×０．５とする。Ｒｒ＊×０．５＜Ｒｒ＿ｏｂ１≦Ｒｒ＊×１．５の場合、Ｒｒ＿ｏｂ１＝Ｒｒ＿ｏｂ１とする（そのままＲｒ＿ｏｂ１を出力）。Ｒｒ＿ｏｂ１＞Ｒｒ＊×１．５の場合、Ｒｒ＿ｏｂ１＝Ｒｒ＊×１．５とする。なお、一次抵抗設計値Ｒｓ＊は、誘導機１を設計する時の一次抵抗値である。
【００４８】
二次抵抗用リミッタ処理部１８の出力値は、ラッチ部１２ｂに出力される。切替部１４ａ、１４ｂの接点は、ＯＮ時素部２２の出力がＯＮされた時に、ＢからＡに変更される。このＯＮ時素部２２の出力がＯＮされた時とは、力行指令ＰのＯＮ信号が入力されてから２００ｍｓｅｃ後を示しており、誘導機１の初期速度を検出する機能である速度判断部４の動作が完了する時間である。
【００４９】
ラッチ部１２ｂでは切替部１４ｂの接点がＢからＡに変更されたことで前回値記憶素子部１３ｂに記憶されているＲｒ＿ｏｂ１が保持され、ラッチ部１２ｂの出力は切替部２０ａに入力される。また、ラッチ部１２ｃでは前回値記憶素子部１３ｃに記憶されているＲｓ＿ｏｂ１が保持され、ラッチ部１２ｃの出力は切替部２０ｂに入力される。
【００５０】
以下、力行指令Ｐ、ブレーキ指令Ｂ、および角周波数ωを入力とする停止検知部２３の構成および動作を説明する。本発明では、上述したように、インダクタンスＭ、ｌｓ、ｌｒがインピーダンスを含まないこと、すなわち誘導機１が回転していないことを条件として、一次抵抗Ｒｓの値と二次抵抗Ｒｒの値を推定しているため、誘導機１が完全に停止している（回転していない）ことを検知する必要がある。停止検知部２３は、誘導機１が完全に停止しているか否かを判断するための機能である。
【００５１】
誘導機１が完全に停止している条件は、以下の通りである。（１）角周波数ωが０であり（イコール比較部２４により検出）、かつ、（２）ブレーキ指令ＢがＯＦＦされてから１ｓｅｃ以内に力行指令ＰがＯＮされていること（ＯＦＦ時素部２５と論理積部２６により検出）。論理積部２６は、（１）および（２）の条件を満たしているときにはＯＮ信号を出力する。ただし、論理積部２６は、これらの条件を満たしていないとき、例えば、角周波数ωが０ではないとき、ブレーキ指令ＢがＯＦＦされてから１ｓｅｃ以内に力行指令ＰがＯＮされていないとき、あるいはブレーキ指令ＢがＯＦＦされてから１ｓｅｃを越えたときにはＯＦＦ信号を出力する。
【００５２】
なお、上記（２）の意味としては、電気車が停止しているときは、電力変換器２が動作しておらず、かつ、機械ブレーキ（もしくは、空気ブレーキなどと言う）で電気車の車輪が固定されている状態である。この状態でブレーキ指令ＢがＯＮからＯＦＦにされると、その機械ブレーキで車輪が固定されている状態が解除されることになるのであるが、機械的な動作を伴うため、直ぐに全てのブレーキ力が解除されるわけでない。すなわち、機械ブレーキの動作速度により力が解除されることになるので、機械ブレーキが残っているときは電気車の車輪が固定された状態となっている。この状態のときに力行指令Ｐが投入されて電力変換器２が動作し、速度判断部４によって誘導機１の初期速度（角周波数ω）を検出し、この角周波数ωが零であれば誘導機１が完全に停止していると考えられることを発明者は発見した。
【００５３】
停止検知部２３の出力がＯＮ（もしくは１となる）になったとき、切替部２０ａ、２０ｂでは、接点がＢからＡに変更され、Ｒｓ＿ｏｂ１およびＲｒ＿ｏｂ１が反映され、一次抵抗推定値Ｒｓ＿ｏｂおよび二次抵抗推定値Ｒｒ＿ｏｂが外部に出力される。Ｒｓ＿ｏｂとＲｒ＿ｏｂは、トルク制御を行うベクトル制御の設定値として使用される。
【００５４】
図６は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置の動作を説明するための図であり、図７は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置による抵抗値推定結果を示す図であり、図８は、力行指令とブレーキ力行指令と各ＯＮ時素部との関係を示す図である。また、図８（ａ）は、力行指令ＰとＯＮ時素部２１とＯＮ時素部２２との関係を示したものであり、図８（Ｂ）は、ブレーキ指令ＢとＯＦＦ時素部２５との関係を示したものである。
【００５５】
図６において、時刻ｔ１は、ブレーキ指令ＢがＯＮからＯＦＦになったタイミングであるが、図６には時刻ｔ１にブレーキ指令Ｂがオフされた後も実際のブレーキ力は残っている状態が示されている。時刻ｔ２は、力行指令Ｐが入力されて、停止検知部２３の出力がＯＮになったタイミングであり、時刻ｔ３は、時刻ｔ２から５０ｍｓｅｃ後の時刻である。時刻ｔ４は、時刻ｔ３から１５０ｍｓｅｃ後の時刻であり、この時刻ｔ４で抵抗値の推定が完了する。時刻ｔ５は、ＯＦＦ時素部２５に設定された時間（１ｓｅｃ）が経過したタイミングであり、ブレーキ指令ＢがＯＦＦになったタイミング（ｔ１）から１ｓｅｃ経過したときである。
【００５６】
時刻ｔ１〜ｔ２では、電力変換器２が停止状態のためω＝０である。また、時刻ｔ２以降では、上述したように機械ブレーキが残っているため力行指令Ｐが投入されてもω＝０である。
【００５７】
また、時刻ｔ１〜ｔ２では、切替部１６、２０ａ、２０ｂの接点がＢであるため、抵抗演算部５の出力は、一次抵抗設計値Ｒｓ＊および二次抵抗設計値Ｒｒ＊である。
【００５８】
時刻ｔ２〜ｔ３では、上述した条件（１）、かつ、（２）が満たされるため、除算部１１によってＲｓＲｒ＿ｏｂの演算が開始される。また、時刻ｔ２では切替部１６の接点がＢであるため、一次抵抗設計値Ｒｓ＊が切替部２０ｂの接点Ａを介して出力される。
【００５９】
時刻ｔ３〜ｔ４では、切替部１６の接点がＡに替わるため、切替部１６からＲｓ＿ｏｂ１が出力されるとともに、減算部１７からＲｒ＿ｏｂ１が出力される。
【００６０】
ｔ４〜ｔ５では、切替部１４ｂ、１４ｃの接点がＡに替わるため、Ｒｓ＿ｏｂとＲｒ＿ｏｂとが保持され、切替部２０ａ、２０ｂの接点Ａを介して外部に出力される。
【００６１】
時刻ｔ５以降では、切替部２０ａ、２０ｂの接点がＢに替わるため、再び一次抵抗設計値Ｒｓ＊および二次抵抗設計値Ｒｒ＊が出力される。
【００６２】
図７には、シミュレーションにより電車用誘導機（定格容量１８０ｋＷ）の定数を用いて本発明の抵抗推定の精度を確認した結果が示されており、このシミュレーションによって、一次、二次の抵抗推定値がモータの真値（実際のモータの値）にほぼ一致した値となることが確認できる。図７（ａ）のＲｓ＋Ｒｒ推定期間では、ＲｓＲｒ＿ｏｂの推定状態と、Ｒｓ＿ｏｂの推定状態とが示されている。また、図７（ａ）のＲｓ、Ｒｒ個別推定期間では、減算部１７で得られたＲｒ＿ｏｂが示されている。なお、図７（ｂ）は、個別推定期間（ｔ３〜）におけるＲｓ＿ｏｂと値Ｒｒ＿ｏｂの推定結果を拡大して示したものである。
【００６３】
図９は、図１に示される抵抗演算部の他の構成例を示す図である。図９に示される抵抗演算部５は、図２の切替部２０ａ、２０ｂに替えて、ラッチ部１２ｄ、１２ｅを有して構成されている。ラッチ部１２ｄ、１２ｅを採用した場合、演算された推定結果を次々と反映することができるので、連続的に誘導機１の温度監視などが可能である。このことを説明すると、Ｒｓ＿ｏｂおよびＲｒ＿ｏｂを推定した後に、切替部１４ｄ、１４ｅの接点がＢに替わり、前回値記憶素子部１３ｄ、１３ｅに保持された抵抗が出力された後において、例えば、走行を開始した電気車が再び停止したときに、上述したｔ１〜ｔ４の動作を行うことで、新たな一次抵抗推定値Ｒｓ＿ｏｂおよび二次抵抗推定値Ｒｒ＿ｏｂを得ることが可能である。
【００６４】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる電力変換装置は、ブレーキ指令Ｂと力行指令Ｐとｄ軸電圧指令Ｖｄ＊とｄ軸電流検出値ｉｄとに基づいて交流回転機の速度が零であることを判断し、交流回転機の速度が零であり、かつ、所定の時間でブレーキ指令Ｂから力行指令Ｐに変更になったときに、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊とｄ軸電流検出値ｉｄとに基づいて交流回転機の抵抗値を演算するようにしたので、正確に交流回転機の抵抗値を推定することが可能である。従来技術では、速度センサレス制御される交流回転機が回転することで生じるインダクタンス成分によって正確な抵抗値を得ることが困難であったが、本実施の形態にかかる電力変換装置によれば、力行指令Ｐが入力されてから交流回転機が回転する前、すなわちｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｄ軸電流検出値ｉｄが得られ、かつ、角周波数ωが零であるときに、一次抵抗推定値Ｒｓ＿ｏｂと二次抵抗推定値Ｒｒ＿ｏｂとを推定する態様であるため、従来技術よりも正確な抵抗値を得ることができる。その結果、この得られた抵抗値をベクトル制御の設定値に用いることにより、安定した所望のトルク出力を確保することが可能であり、また、推定された抵抗値によって交流回転機の温度を推定することも可能である。特に交流回転機である誘導機１に適用することにより、一次抵抗Ｒｓの値や二次抵抗Ｒｒの値を推定することができる。
【００６５】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２にかかる電力変換装置を示す構成図であり、図１１は、図１０に示される抵抗演算部の構成図であり、図１２は、本発明の実施の形態２にかかる電力変換装置を適用した場合における同期機の等価回路である。図１０において、実施の形態１と異なる点は、交流回転機が同期機２７であるため、制御部４１に抵抗演算部２８を有している点である。以下、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６６】
図１２において、同期機２７が完全に停止している場合、同期機２７のｑ軸側に電流が流れていないとき（すなわち、ｉｑ＝０）には、図１２に示されるｄ軸インダクタンスＬｄおよびｑ軸インダクタンスωＬｑはインピーダンスを持たないため、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊とｄ軸電流検出値ｉｄとから抵抗Ｒの値を推定することができる。これを実現したものが図１１に示す抵抗演算部２８である。抵抗演算部２８は、そのほとんどの機能が実施の形態１と同様であるが、力行指令Ｐが投入されてから２００ｍｓｅｃ経過するまでの間に、抵抗Ｒを推定している。より具体的には、切替部１４ａは、Ｂ接点のとき（すなわち２００ｍｓｅｃ経過前）、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊をｄ軸電流検出値ｉｄで割った値、すなわち抵抗推定値Ｒ＿ｏｂ１を推定する。２００ｍｓｅｃ経過後には、保持されているＲ＿ｏｂ１が抵抗用リミッタ処理部５０に入力される。ラッチ部１２ｂでは、切替部１４ｂの接点がＢからＡに変更されたことでＲ＿ｏｂ１が保持され、ラッチ部１２ｆに入力される。ラッチ部１２ｆでは、切替部１４ｆの接点がＡからＢに変更されたことで前回値記憶素子部１３ｆに記憶されているＲ＿ｏｂ１が保持され、Ｒ＿ｏｂが外部に出力される。
【００６７】
すなわち、実施の形態１のような一次抵抗Ｒｓ＋二次抵抗Ｒｒを推定するモードと、一次抵抗Ｒｓを推定するモードと、二次抵抗Ｒｒを推定するモードとが無い。なお、本実施の形態では、一例としてＯＮ時素部２９に２００ｍｓｅｃを設定しているが、これらのモードがないため、より短い値に設定することも可能である。
【００６８】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる電力変換装置は、実施の形態１と同様に、従来技術よりも正確な抵抗値を得ることができ、この得られた抵抗値をベクトル制御の設定値に用いることにより、安定した所望のトルク出力を確保することが可能である。また、推定された抵抗値によって交流回転機の温度を推定することも可能である。特に、本実施の形態によれば、同期機２７の抵抗Ｒの値を推定することができる。
【００６９】
実施の形態３．
図１３は、本発明の実施の形態３による電力変換装置の構成図であり、図１４は、図１３に示される抵抗演算部の構成図であり、図１５は、図１３に示されるモータ異常検知部の構成図である。図１３において、実施の形態１と異なる点は、制御部４２に、抵抗演算部３０と、新たな構成要素であるモータ異常検知部３１とを有している点である。本実施の形態にかかる電力変換装置では、誘導機１の一次抵抗Ｒｓの値と二次抵抗Ｒｒの値とを推定して、その推定値を用いて誘導機１の異常を検知する。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７０】
本実施の形態にかかる電力変換装置は、推定された一次抵抗Ｒｓの値と二次抵抗Ｒｒの値とを用いて誘導機１の故障を防止することを目的としている。このことを説明すると、例えば、電車用交流回転機の場合、モータの回転子や固定子の発熱を抑制するために、冷却用のブロアが設置されている。このブロアの吸入口が目詰りを起こした場合には、冷却不足となるためモータの回転子や固定子が温度上昇して、回転子の絶縁破壊を起こしてモータが故障する可能性がある。そのため、本実施の形態にかかる電力変換装置では、このような事象で発生する異常な温度上昇を抵抗演算部３０で推定し、推定された一次抵抗Ｒｓの値および二次抵抗Ｒｒの値を用いてモータの異常を検知し、インバータの動作を停止させる信号を出力することで誘導機１の故障を防止している。本実施の形態では、モータの回転子の温度が上昇するとモータの回転子側の二次抵抗Ｒｒの値が増加することを利用している。
【００７１】
図１４において、抵抗演算部３０は、第１の実施の形態とほとんど同じであるが、図２に示したリミッタ処理部１８、１９がないことが特徴である。リミッタ処理部１８、１９があると、上記のような事象が発生したときに推定された抵抗値が所定の値より大きくなることができない。そこで、異常に大きな一次抵抗Ｒｓの値と二次抵抗Ｒｒの値とを得るべく、リミッタ処理部１８、１９を無くしている。
【００７２】
図１５において、モータ異常検知部３１は、抵抗演算部３０で演算されたＲｓ＿ｏｂ、Ｒｒ＿ｏｂを入力して、モータの異常過温度を検知するように構成されている。以下、モータ異常検知部３１の構成と動作を説明する。モータ異常検知部３１は、主たる構成として、比較器３２ａ、比較器３２ｂ、および論理和部３３を有して構成されている。比較器３２ａは、一次抵抗Ｒｓの値とＲｓ＊＿ｐｒとを比較し、比較器３２ｂは、二次抵抗Ｒｒの値とＲｒ＊＿ｐｒとを比較する。Ｒｓ＊＿ｐｒ、Ｒｒ＊＿ｐｒは、モータの回転子あるいは固定子が温度上昇して、例えば、回転子の絶縁破壊する温度より低い温度を想定して設定された値である。例えば、モータの回転子や固定子の材料の絶縁の種類より許容最高温度が決まるので、その許容最高温度に相当する抵抗値をＲｓ＊＿ｐｒ、Ｒｒ＊＿ｐｒに設定すればよい。例えば、絶縁の種類がＨの場合、最高許容温度が１８０度となるので、１８０度に相当する抵抗値をＲｓ＊＿ｐｒ、Ｒｒ＊＿ｐｒに設定する。比較器３２ａは、一次抵抗Ｒｓの値とＲｓ＊＿ｐｒとを比較し、一次抵抗Ｒｓの値がＲｓ＊＿ｐｒより大きい場合、論理和部（ＯＲ）３３に対して１を出力する。同様に、比較器３２ｂは、二次抵抗Ｒｒの値とＲｒ＊＿ｐｒとを比較し、二次抵抗Ｒｒの値がＲｒ＊＿ｐｒより大きい場合、論理和部（ＯＲ）３３に対して１を出力する。
【００７３】
論理和部３３は、比較器３２ａおよび比較器３２ｂの出力の何れか一方が１となったとき、インバータを停止することを示すインバータ停止信号Ｇｓｔｐを出力する。電力変換器２は、そのＧｓｔｐを受けてその動作を停止する。
【００７４】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる電力変換装置は、実施の形態１と同様に、従来技術よりも正確な抵抗値を得ることができる。そのため、例えば、交流回転機の回転子や固定子が温度上昇して回転子の絶縁破壊を起こすような事象が発生した場合でも、正確な抵抗値を用いて異常の有無を精度よく検出することができるので、交流回転機の故障を未然に防止することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明は、速度検出器を用いることなく交流回転機を起動することが可能な電気車の電力変換装置に適用可能であり、特に、交流回転機の抵抗値を正確に測定することができる発明として有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１  誘導機
２  電力変換器
３ａ，３ｂ，３ｃ  電流検出器
４  速度判断部
５，２８，３０，３１  抵抗演算部
６  三相／ｄｑ変換部
７  電流指令部
８  速度演算部
９  位相演算部
１０  ｄｑ／三相変換部
１１  除算部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｆ  ラッチ部
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｆ  前回値記憶素子部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｆ，１６，２０ａ，２０ｂ  切替部
１５  零割防止用リミッタ処理部
１７  減算部
１８，１９  一次抵抗用リミッタ処理部
２１，２２，２９  ＯＮ時素部
２３  停止検知部
２４  イコール比較部
２５  ＯＦＦ時素部
２６  論理積部
２７  同期機
３１  モータ異常検知部
３２ａ，３２ｂ  比較器
３３  論理和部
４０，４１，４２  制御部
５０  抵抗用リミッタ処理部
Ｂ  ブレーキ指令
Ｇｓｔｐ  インバータ停止信号
ｉｄ  ｄ軸電流検出値
ｉｑ  ｑ軸電流検出値
ｉｄ＊  ｄ軸電流指令
ｉｑ＊  ｑ軸電流指令
ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ  相電流情報
Ｌｄ  ｄ軸インダクタンス
ｌｒ  二次漏れインダクタンス
ｌｓ  一次漏れインダクタンス
Ｍ  相互インダクタンス
Ｐ  力行指令
Ｒ  抵抗
Ｒｒ  二次抵抗
Ｒｓ  一次抵抗
Ｒ＿ｏｂ  抵抗推定値
Ｒｒ＿ｏｂ，Ｒｒ＿ｏｂ１  二次抵抗推定値
Ｒｓ＿ｏｂ，Ｒｓ＿ｏｂ１  一次抵抗推定値
Ｒｒ＊  二次抵抗設計値
Ｒｓ＊  一次抵抗設計値
ＲｓＲｒ＿ｏｂ  一次抵抗推定値＋二次抵抗推定値
Ｖｄ＊  ｄ軸電圧指令
Ｖｑ＊  ｑ軸電圧指令
Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊  三相電圧指令
θ  位相
τｍ  トルク
ω  角周波数
ωＬｑ  ｑ軸インダクタンス
【図１】
2011064846.tif 000011
【図２】
2011064846.tif 000012
【図３】
2011064846.tif 000013
【図４】
2011064846.tif 000014
【図５】
2011064846.tif 000015
【図６】
2011064846.tif 000016
【図７】
2011064846.tif 000017
【図８】
2011064846.tif 000018
【図９】
2011064846.tif 000019
【図１０】
2011064846.tif 000020
【図１１】
2011064846.tif 000021
【図１２】
2011064846.tif 000022
【図１３】
2011064846.tif 000023
【図１４】
2011064846.tif 000024
【図１５】
2011064846.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月21日(2010.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、交流回転機を駆動する電力変換器と、運転指令に基づいて電力変換器を制御する制御部と、を備え、制御部は、交流回転機にて検出された電流情報を直交回転座標上の直交軸電流に変換する座標変換部と、運転指令および直交軸電流に基づいて、電力変換器に対する電圧指令を演算すると共に、交流回転機の速度が零であることを判断する速度判断部と、速度判断部が交流回転機の速度を零と判断し、かつ、所定の時間内に前記運転指令がブレーキ指令から力行指令に変更になったとき、前記直交軸電流と前記電圧指令とに基づいて、交流回転機の抵抗を演算する抵抗演算部と、を有すること、を特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流回転機を駆動する電力変換器と、
運転指令に基づいて前記電力変換器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記交流回転機にて検出された電流情報を直交回転座標上の直交軸電流に変換する座標変換部と、
前記運転指令および前記直交軸電流に基づいて、前記電力変換器に対する電圧指令を演算すると共に、前記交流回転機の速度を判断する速度判断部と、
前記速度判断部が交流回転機の速度を零と判断し、かつ、所定の時間内に前記運転指令がブレーキ指令から力行指令に変更になったとき、前記直交軸電流と前記電圧指令とに基づいて、前記交流回転機の抵抗を演算する抵抗演算部と、を有すること、
を特徴とする電気車の電力変換装置。
【請求項２】
前記交流回転機は、同期機であり、
前記抵抗演算部は、前記同期機の抵抗を演算することを特徴とする請求項１に記載の電気車の電力変換装置。
【請求項３】
前記交流回転機は、誘導機であり、
前記抵抗演算部は、前記誘導機の一次抵抗および二次抵抗を演算することを特徴とする請求項１に記載の電気車の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記誘導機の一次抵抗および二次抵抗に基づいて、前記誘導機の異常過熱を検知して電力変換器を停止するモータ異常検知部を備えたことを特徴とする請求項１または３に記載の電気車の電力変換装置。
【請求項５】
前記所定の時間とは、ブレーキ指令がオフされてから車輪に対するブレーキ力が解除されるまでの時間に基づいて定められる値であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の電気車の電力変換装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】要約書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【要約】
【要約】
【課題】回転検出器を用いることなく正確に交流回転機の抵抗値を推定することができる電気車の電力変換装置を得る。
【解決手段】交流回転機１を駆動する電力変換器２と、運転指令に基づいて電力変換器２を制御する制御部４０と、を備え、制御部４０は、交流回転機１にて検出された電流情報ｉｕ、ｉｖ，ｉｗを直交回転座標上の直交軸電流ｉｄ，ｉｑに変換する座標変換部１０と、運転指令および直交軸電流ｉｄ，ｉｑに基づいて、電力変換器２に対する電圧指令ｖｄ、ｖｑを演算すると共に、交流回転機１の速度が零であることを判断する速度判断部４と、速度判断部４が交流回転機１の速度を零と判断し、かつ、所定の時間内に前記運転指令がブレーキ指令Ｂから力行指令Ｐに変更になったとき、前記直交軸電流ｉｄ，ｉｑと前記電圧指令ｖｄ、ｖｑとに基づいて、交流回転機１の抵抗を演算する抵抗演算部５と、を有する。
【選択図】図１
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月5日(2010.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、交流回転機を駆動する電力変換器と、運転指令に基づいて前記電力変換器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記交流回転機にて検出された電流情報を直交回転座標上の直交軸電流に変換する座標変換部と、前記運転指令および前記直交軸電流に基づいて、前記電力変換器に対する電圧指令を演算すると共に、前記交流回転機の速度を判断する速度判断部と、前記速度判断部が交流回転機の速度を零と判断した後であり、かつ、前記運転指令がブレーキ指令から力行指令に変更になった時点から前記交流回転機の２次時定数よりも短く設定された所定の時間内に、前記直交軸電流と前記電圧指令とに基づいて前記交流回転機の１次抵抗と２次抵抗との和を演算し、前記所定の時間が経過した後に前記直交軸電流と前記電圧指令とに基づいて前記交流回転機の前記１次抵抗を演算する抵抗演算部と、を有すること、を特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流回転機を駆動する電力変換器と、
運転指令に基づいて前記電力変換器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記交流回転機にて検出された電流情報を直交回転座標上の直交軸電流に変換する座標変換部と、
前記運転指令および前記直交軸電流に基づいて、前記電力変換器に対する電圧指令を演算すると共に、前記交流回転機の速度を判断する速度判断部と、
前記速度判断部が交流回転機の速度を零と判断した後であり、かつ、前記運転指令がブレーキ指令から力行指令に変更になった時点から前記交流回転機の２次時定数よりも短く設定された所定の時間内に、前記直交軸電流と前記電圧指令とに基づいて前記交流回転機の１次抵抗と２次抵抗との和を演算し、前記所定の時間が経過した後に前記直交軸電流と前記電圧指令とに基づいて前記交流回転機の前記１次抵抗を演算する抵抗演算部と、を有すること、
を特徴とする電気車の電力変換装置。
【請求項２】
前記交流回転機は、同期機であり、
前記抵抗演算部は、前記同期機の抵抗を演算することを特徴とする請求項１に記載の電気車の電力変換装置。
【請求項３】
前記交流回転機は、誘導機であり、
前記抵抗演算部は、前記誘導機の一次抵抗および二次抵抗を演算することを特徴とする請求項１に記載の電気車の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記誘導機の一次抵抗および二次抵抗に基づいて、前記誘導機の異常過熱を検知して電力変換器を停止するモータ異常検知部を備えたことを特徴とする請求項１または３に記載の電気車の電力変換装置。
【請求項５】
前記所定の時間とは、ブレーキ指令がオフされてから車輪に対するブレーキ力が解除されるまでの時間に基づいて定められる値であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の電気車の電力変換装置。
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月7日(2011.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流回転機を駆動する電力変換器と、
運転指令に基づいて前記電力変換器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記交流回転機にて検出された電流情報を直交回転座標上の直交軸電流に変換する座標変換部と、
前記運転指令および前記直交軸電流に基づいて、前記電力変換器に対する電圧指令を演算すると共に、前記交流回転機の速度を判断する速度判断部と、
前記速度判断部が交流回転機の速度を零と判断した後であり、かつ、前記運転指令がブレーキ指令から力行指令に変更になった時点から前記交流回転機の２次時定数よりも短く設定された所定の時間内に、前記直交軸電流と前記電圧指令とに基づいて前記交流回転機の一次抵抗と二次抵抗との和を演算し、前記所定の時間が経過した後に前記直交軸電流と前記電圧指令とに基づいて前記交流回転機の前記一次抵抗を演算する抵抗演算部と、を有すること、
を特徴とする電気車の電力変換装置。
【請求項２】
交流回転機を駆動する電力変換器と、
運転指令に基づいて前記電力変換器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記交流回転機にて検出された電流情報を直交回転座標上の直交軸電流に変換する座標変換部と、
前記運転指令および前記直交軸電流に基づいて、前記電力変換器に対する電圧指令を演算すると共に、前記交流回転機の速度を判断する速度判断部と、
前記速度判断部が交流回転機の速度を零と判断した後であり、かつ、前記運転指令がブレーキ指令から力行指令に変更になった時点から前記交流回転機の２次時定数よりも短く設定された所定の時間内に、前記直交軸電流と前記電圧指令とに基づいて前記交流回転機の一次抵抗と二次抵抗との和を演算し、前記所定の時間が経過した後に前記直交軸電流と前記電圧指令とに基づいて前記交流回転機の前記一次抵抗を演算する抵抗演算部と、有し、
前記交流回転機が、同期機である場合、
前記抵抗演算部では、前記一次抵抗が前記同期機の抵抗として演算されることを特徴とする電気車の電力変換装置。
【請求項３】
前記交流回転機は、誘導機であり、
前記抵抗演算部は、前記誘導機の一次抵抗および二次抵抗を演算することを特徴とする請求項１に記載の電気車の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記誘導機の一次抵抗および二次抵抗に基づいて、前記誘導機の異常過熱を検知して電力変換器を停止するモータ異常検知部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の電気車の電力変換装置。
【国際調査報告】
2011064846.tif 000026
2011064846.tif 000027