電車用逆變器裝置制造方法
【專利摘要】電車用逆變器裝置中設(shè)有對經(jīng)由連接構(gòu)件與車輪(8)相連接的電動機(3)進行控制的逆變器電路(2)、以及對電動機(3)的轉(zhuǎn)矩進行控制的控制部(20)?？刂撇?20)包括：電流控制部(23)，該電流控制部(23)進行控制使得對電動機(3)的q軸電流指令iq*與流過電動機(3)的電流相一致；以及限制器部(21)，該限制器部(21)將q軸電流指令iq*的大小限制為不會在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值以下。
【專利說明】電車用逆變器裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電車驅(qū)動用的電車用逆變器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]如一般已知的那樣，現(xiàn)有技術(shù)的電車用的逆變器裝置一般具有如下結(jié)構(gòu):按期望來控制并驅(qū)動電動機所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，該電動機經(jīng)由齒輪、聯(lián)軸器(連接構(gòu)件)等與搭載于電動車的轉(zhuǎn)向架的車輪相連結(jié)(例如，下述專利文獻I)。此外，作為電動機，一般使用感應(yīng)電動機。
現(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻
[0003]專利文獻1:日本專利特開2011-173441號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的問題
[0004]在這樣的電車用逆變器裝置中可舉出如下問題:在轉(zhuǎn)矩較小的區(qū)域中驅(qū)動電動機時，尤其在電動機所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的極性正負地變動的情況下，齒輪及聯(lián)軸器的內(nèi)部構(gòu)成元器件由于間隙而振動，存在由齒輪及聯(lián)軸器產(chǎn)生機械音的現(xiàn)象。這樣的現(xiàn)象在周圍的環(huán)境噪音較小的條件下，即在電動機以低速且低轉(zhuǎn)矩進行運轉(zhuǎn)的過程中容易變得明顯，因此需要做出些改善。
[0005]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠抑制或者降低齒輪及聯(lián)軸器可能產(chǎn)生的不必要的機械音的電車用逆變器裝置。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0006]為了解決上述問題，達到目的，本發(fā)明的電車用逆變器裝置具備:逆變器電路，該逆變器電路對經(jīng)由連接構(gòu)件與車輪相連接的電動機進行控制；以及控制部，該控制部對所述電動機的轉(zhuǎn)矩進行控制，該電車用逆變器裝置的特征在于，所述控制部包括:電流控制部，該電流控制部控制使得對所述電動機的轉(zhuǎn)矩指令與所述電動機的轉(zhuǎn)矩相一致，或者使得對所述電動機的電流指令與流過所述電動機的電流相一致；以及限制器部，該限制器部將所述轉(zhuǎn)矩指令的大小或者所述電流指令的大小限制為不會在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值以下。
發(fā)明效果
[0007]根據(jù)本發(fā)明，能起到抑制或者降低齒輪及聯(lián)軸器可能產(chǎn)生的不必要的機械音的效
果O
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是表示本實施方式的電車用逆變器裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖2是表示本實施方式的限制器部與下限值生成部的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖3是表示本實施方式的限制器部與下限值生成部的不同于圖2的其它結(jié)構(gòu)例的圖。 圖4是用于說明沒有應(yīng)用本實施方式所涉及的技術(shù)的情況下的動作的圖。
圖5是用于說明應(yīng)用本實施方式所涉及的技術(shù)的情況下的動作的圖。
【具體實施方式】
[0009]下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式所涉及的電車用逆變器裝置進行說明。另夕卜，本發(fā)明并不局限于以下示出的實施方式。
[0010](實施方式)
圖1是表示本實施方式的電車用逆變器裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖1所示，本實施方式的電車用逆變器裝置由從架空線等電源I接收電力、對產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力的電動機3進行驅(qū)動的逆變器裝置10構(gòu)成。
[0011]逆變器裝置10包括:將直流功率轉(zhuǎn)換成交流功率的逆變器電路2、用于測量從逆變器電路2輸出的導(dǎo)體電流的電流檢測器11、控制逆變器電路2的控制部20。
[0012]逆變器電路2的輸出與電動機3相連接，向電動機3提供交流功率來驅(qū)動該電動機3。電動機3例如是三相交流電動機。電動機3的轉(zhuǎn)軸上配置有作為連接構(gòu)件的聯(lián)軸器4，與電動機側(cè)齒輪5相連接。
[0013]車輪側(cè)齒輪6固定于車軸7上，車輪側(cè)齒輪6以與電動機側(cè)齒輪5相咬合的方式配置。此外，車軸7連接車輪8。由此，電動機3的輸出側(cè)設(shè)置有經(jīng)由車軸7將機械輸出傳遞至車輪8的結(jié)構(gòu)部。此外，車輪8與軌道9相接，具有通過使車輪8旋轉(zhuǎn)來使電車行駛的結(jié)構(gòu)。
[0014]接著，對控制部20的結(jié)構(gòu)進行說明?？刂撇?0具備限制器部21、下限值生成部22及電流控制部23。
[0015]向控制部20輸入q軸電流指令iq*、d軸電流指令id*、電動機3的速度信號FM、以及電流檢測器11所檢測到的電動機電流檢測值IM。此處，q軸電流指令iq*是相當于電動機3輸出的轉(zhuǎn)矩指令(對于電動機3的轉(zhuǎn)矩指令)的信號，d軸電流指令id*是相當于電動機3內(nèi)部的磁通指令的信號。電流控制部23進行如下控制:將后述的限制器后的q軸電流指令(為了與限制器前的q軸電流指令進行區(qū)分，下面稱為“限制器后q軸電流指令”)iql*與d軸電流指令id*作為電流指令，使得電動機電流檢測值IM的q軸分量與d軸分量與各電流指令相一致。
[0016]圖2是表示本實施方式的限制器部與下限值生成部的結(jié)構(gòu)例的圖。圖2中，將q軸電流指令iq*輸入至限制器部21，將速度信號FM輸入至下限值生成部22。下限值生成部22構(gòu)成為基于速度信號FM，來生成作為規(guī)定值的下限值信號DI。
[0017]向限制器部21輸入q軸電流指令iq*及下限值信號DI。下限值生成部22在速度信號FM較小的區(qū)域中進行動作，從而將下限值信號DI的大小設(shè)為規(guī)定的大小。
[0018]限制器部21的輸出例如由限制器部21內(nèi)的曲線所示的輸入輸出特性所控制。若進行更詳細的說明，則在限制器部21中進行限制器處理，使得所輸入的q軸電流指令iq*的大小不會在上述下限值信號DI以下，并生成限制器后q軸電流指令iql*輸出至電流控制部23。若q軸電流指令iq*的大小在下限值信號DI以上，則限制器后q軸電流指令iql*成為與q軸電流指令iq*相等的值。
[0019]除了如上所述那樣生成的限制器后q軸電流指令iql*以外，還將d軸電流指令id*及電動機電流檢測值IM輸入至電流控制部23。電流控制部23進行電流控制，使得電動機電流檢測值頂?shù)膓軸分量、d軸分量分別與限制器后q軸電流指令iql*、d軸電流指令id*相一致，生成與該電流控制相對應(yīng)的柵極控制信號(PWM信號)GC并輸出至逆變器電路2。逆變器電路2中，利用柵極控制信號GC來控制未圖示的開關(guān)元件，將所需電力提供給電動機3。
[0020]通過以上的控制，電動機3由限制器后q軸電流指令iql*與d軸電流指令id*決定的電流所驅(qū)動。
[0021]另外，圖2中，下限值生成部22構(gòu)成為基于速度信號FM生成下限值信號DI，但并不局限于該結(jié)構(gòu)。例如，也可以是圖3所示那樣的結(jié)構(gòu):即，在將限制器部21的DI的值設(shè)為固定值，q軸電流指令iq*的大小在規(guī)定值即iqO*以下的情況下，將限制器部21的輸出即限制器后q軸電流指令iql*設(shè)定為DI來進行輸出。
[0022]此處，對現(xiàn)有的逆變器裝置的結(jié)構(gòu)進行說明。例如，圖1中，現(xiàn)有的逆變器裝置中不存在限制器部21以及下限值生成部22。即，現(xiàn)有的逆變器裝置具有如下結(jié)構(gòu):即，將q軸電流指令iq*及d軸電流指令id*輸入至電流控制部23,利用由所輸入的q軸電流指令iq*及d軸電流指令id*決定的電流來進行驅(qū)動。
[0023]接著，對應(yīng)用了本實施方式所涉及的技術(shù)的情況與沒有應(yīng)用本實施方式所涉及的技術(shù)的情況下(現(xiàn)有的結(jié)構(gòu))的動作進行說明。圖4是用于說明沒有應(yīng)用本實施方式所涉及的技術(shù)的情況下的動作的圖。
[0024]圖4中，上段的圖表示q軸電流指令iq*、中段的圖表示限制器后q軸電流指令iql*(如上所述，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中“q軸電流指令iq*” =“限制器后q軸電流指令iql*”)、下段的圖表示電動機電流iq(相當于電動機電流檢測值IM的q軸分量、轉(zhuǎn)矩)。
[0025]在圖4的示例中，以q軸電流指令iq* = 100A在運行過程中對電流指令進行抑制，使電動機3所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小。此外，q軸電流指令iq*以斜坡狀減小后，變?yōu)?A。此時，電動機電流iq由于逆變器裝置的控制性能的限制(例如，控制部20的運算延遲等)而產(chǎn)生過渡變動，或者由于控制誤差而產(chǎn)生變動，從而無法恰好維持在零，而是以零為分界進行變動。g卩，電動機3的轉(zhuǎn)矩大小的極性會產(chǎn)生變化。
[0026]在這樣的狀態(tài)下，從電動機3的轉(zhuǎn)軸輸出的力(轉(zhuǎn)矩)的方向發(fā)生變動，因此聯(lián)軸器及齒輪的構(gòu)成元器件中發(fā)生振動，從而產(chǎn)生上述機械音。該機械音在周圍環(huán)境的噪音較小的條件下，即在電車低速運行的過程中、電動機3的速度信號FM較小的區(qū)域中變得較為明顯。
[0027]另一方面，圖5是用于說明應(yīng)用本實施方式所涉及的技術(shù)的情況下的動作的圖。上段的圖表示q軸電流指令iq*、中段的圖表示限制器后q軸電流指令iql*、下段的圖表示電動機電流iq(相當于電動機電流檢測值頂?shù)膓軸分量、轉(zhuǎn)矩)。
[0028]在圖5的示例中，與圖4相同，以q軸電流指令iq* = 100A在運行的過程中對電流指令進行抑制，使電動機3所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小，q軸電流指令iq*以斜坡狀減小后變?yōu)?A(參照圖5的上段部)。另一方面，即使由于下限值生成部22與限制器部21的動作，限制器后q軸電流指令iql*減少至OA的情況下，也會剩余下限值信號DI量，并輸出該分量(參照圖5的中段部)。
[0029]此處，電動機電流iq由于逆變器裝置的控制性能(控制部20的控制運算延遲等)的限制而產(chǎn)生過渡變動，或者由于控制誤差而產(chǎn)生變動，這一點與現(xiàn)有的情況相同。然而，在應(yīng)用了本實施方式所涉及的技術(shù)的情況下，由于生成了相當于該變動量的下限值信號DI，使電動機電流iq上升相當于該分量的量，因此能避免電動機電流iq以零為分界進行變動(參照圖5的下段部)。其結(jié)果是，能避免電動機3的轉(zhuǎn)矩大小的極性發(fā)生變化。
[0030]如以上所說明的那樣，根據(jù)本實施方式的電車用逆變器裝置，將q軸電流指令iq*的大小限制為不會在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值以下，因此能避免由電動機3的旋轉(zhuǎn)軸所輸出的力(轉(zhuǎn)矩)的方向發(fā)生變動，聯(lián)軸器及齒輪的構(gòu)成元器件不會產(chǎn)生振動，能夠抑制或降低齒輪及聯(lián)軸器可能產(chǎn)生的不必要的機械音。
[0031]另外，這種機械音在周圍環(huán)境的噪音較小的條件下，即在電車低速運行的過程中、電動機3的速度信號FM為較小的區(qū)域中變得較為明顯。因此，下限值生成部22僅在電動機的速度信號FM較小的區(qū)域中生成下限值信號DI，在速度信號FM是某個程度的速度，或上述機械音被周圍的噪音所淹沒而不明顯的狀態(tài)下，也可將下限值信號設(shè)為DI = 0。由此，能避免持續(xù)對q軸電流指令iq*施加不必要的限制，因此能使電動機3的控制性能的劣化為最小限度。
[0032]另外，作為下限值信號DI的值，從電車的用途考慮優(yōu)選設(shè)定為電動機3的最大轉(zhuǎn)矩(電流)的10%以下左右。若設(shè)定為10%以下左右，則不會有實用方面的問題。若設(shè)得過大，則在需要較小轉(zhuǎn)矩的輕微加速減速的情況下會產(chǎn)生問題。若過小，則由于上述的控制誤差或控制運算延遲所產(chǎn)生的過渡變動而使電動機電流iq處于以零為分界進行變動的狀態(tài)，沒有產(chǎn)生效果。
[0033]因此，優(yōu)選將下限值信號DI設(shè)定為至少比該控制部20的控制誤差或控制運算延遲所引起的電動機電流iq的變動值(=與電動機3的轉(zhuǎn)矩的變動值相當?shù)碾妱訖C電流的變動值)要大的值。即，優(yōu)選為將下限值信號DI設(shè)定為限制器后q軸電流指令iql*能將電動機3輸出的轉(zhuǎn)矩的極性維持在不會正負變動的狀態(tài)下的值。
[0034]另外，本實施方式中，說明了對q軸電流指令iq*實施限制器處理的結(jié)構(gòu)，但對相當于q軸電流指令的轉(zhuǎn)矩指令(未圖示)實施限制器處理的結(jié)構(gòu)也能獲得同樣的效果。即，也可以采用對轉(zhuǎn)矩指令進行限制器處理的結(jié)構(gòu)來代替對電流指令進行限制器處理的結(jié)構(gòu)。另外，轉(zhuǎn)矩指令與電流指令(q軸電流指令)之間的換算是本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員所公知的。
[0035]此外，以上的實施方式所示的結(jié)構(gòu)是本
【發(fā)明內(nèi)容】
的一個示例，也可以與其它公知技術(shù)相結(jié)合，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)當然也可以進行變更來構(gòu)成，例如可以省略其中的一部分等。
工業(yè)上的實用性
[0036]如上所述，本發(fā)明作為能抑制或者降低齒輪及聯(lián)軸器可能產(chǎn)生的不必要的機械音的電車用逆變器裝置是有用的。
標號說明
[0037]I 電源
2逆變器電路 3電動機 4聯(lián)軸器 5電動機側(cè)齒輪6車輪側(cè)齒輪7車軸8車輪9軌道10逆變器裝置11電流檢測器20控制部21限制器部22下限值生成部23電流控制部
【權(quán)利要求】
1.一種電車用逆變器裝置，該電車用逆變器裝置具備: 逆變器電路，該逆變器電路對經(jīng)由連接構(gòu)件與車輪相連接的電動機進行控制；以及控制部，該控制部對所述電動機的轉(zhuǎn)矩進行控制，該電車用逆變器裝置的特征在于， 所述控制部包括:電流控制部，該電流控制部進行控制使得對所述電動機的轉(zhuǎn)矩指令與所述電動機的轉(zhuǎn)矩相一致，或者使得對所述電動機的電流指令與流過所述電動機的電流相一致；以及 限制器部，該限制器部將所述轉(zhuǎn)矩指令的大小或者所述電流指令的大小限制為不會在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值以下。
2.如權(quán)利要求1所述的電車用逆變器裝置，其特征在于， 將所述規(guī)定值設(shè)定為在所述轉(zhuǎn)矩指令或者所述電流指令的大小較小的區(qū)域中，所述電動機輸出的轉(zhuǎn)矩的極性不會正負變動的值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電車用逆變器裝置，其特征在于， 具有下限值生成部，該下限值生成部基于相當于所述電動機速度的信號，生成所述規(guī)定值。
【文檔編號】H02P21/00GK103988420SQ201180075128
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】北中英俊 申請人:三菱電機株式會社