电车控制装置的制作方法

专利名称：电车控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及不使用速度检测器的、利用可变电压可变频率逆变器(以下也称之为WVF逆变器)进行驱动的交流电动机作为驱动源的电车控制装置，尤其涉及检 测该控制所需的速度推测值的异常的技术。
背景技术：
近年来，提出了不使用速度检测器、而使用WW逆变器来高精度地控制交 流电动机的方式(例如，参照专利文献l、专利文献2)。在这种不使用速度检测器、控制交流电动机的方式中，根据电流检测值等通过 计算求出速度推测值从而控制WVF逆变器，但是在由于电流检测器故障或布线 断线等、导致不能正确计算速度推测值的情况下，若不解决该问题，就会经常发生 过电流，还可能处于破坏WF逆变器的零部件等的状态，因此，需要迅速检测该 速度推测值的异常。专利文献l:日本专利第3732784号公报(图6，式(28))专利文献2:日本专利特开2004-64905号公报(图1)发明内容然而，在专利文献1的电车的驱动控制方法及控制装置中，采用如下结构艮P， 利用有功功率基准P^和直流电压Vdc计算电流基准IL*，计算架空线电流的检测 值IL与电流基准II^的偏差，当该偏差不在下限值a与上限值P之间时，判定速 度推测值异常。而且，电流基准化*通过有功功率基准？*除以直流电压丫&求出，严格来说， 电流基准II^并不是架空线的电流，而是逆变器的输入电流。其结果，当根据架空 线电流和架空线电流的基准求偏差时，确定下限值a及上限值p是比较简单的，但 通过计算架空线电流与逆变器的输入电流的偏差来确定下限值a及上限值p的设定 常数却非常困难。另外，当交流电动机或VWF逆变器发生改变时，有功功率基准P,需要随之 改变，因此，下限值a及上限值!3每次都需要改变。另外，在专利文献2的电车控制装置中，由于利用判别器判别电流检测器检测 出的逆变器的输入电流的方向，并与运转指令信号相比以检测异常，因此误检测为 动作异常的可能性很高。例如，在紧接挂了空档(notch-off)从而切断运转指令信号后，逆变器的输入电 流变为虽然是短时间内但也流过一小部分，判别该流过的输入电流和切断的运转指 令信号，判断为动作异常的可能性很高。另外，在逆变器不是因该异常检测系统而停止，而是过电流或过电压等其它保 护手段的保护使逆变器突然停止的情况下，由于逆变器突然停止，使得逆变器的输 入电流呈过渡性电流流动，因此，电流向与运转指令信号相反的方向流动，从而异 常检测系统开始工作，导致误检测。这种误检测将降低系统的可靠性。本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种电车控制装置，该 电车控制装置构成通过检测架空线电流的符号或逆变器电流的符号、以简单的结构 检测速度推测值的异常的控制系统，可以简单地确定设定常数，即使交流电动机或 可变电压可变频率逆变器发生改变，也不改变设定常数，从而可以检测速度推测值 的异常。其目的还在于提供一种可以正确且可靠地检测速度推测值的异常、而不发生误检测的电车控制装置。本发明的电车控制装置包括根据动力运行指令或制动指令将直流转换成任意频率的交流的WVF逆变器(可变电压可变频率逆变器)；连接于所述VWF逆变 器的交流侧的交流电动机；并联连接于所述VVVF逆变器的直流侧的滤波电容器； 检测所述WVF逆变器的交流侧的电流信息的电流检测单元；检测所述滤波电容 器的直流电压信息的电压检测单元；以及根据所述VVVF逆变器的输出电压指令 和所述VVVF逆变器的输出电流推测所述交流电动机的转速、根据该推测值控制 所述VWF逆变器的无速度传感器矢量控制单元，其中还包括检测架空线电流 的架空线电流检测单元或检测所述VWF逆变器的逆变器电流的逆变器电流检测 单元中的某一个直流电流检测单元；错误动作检测单元，所述错误动作检测单元在 所述VVVF逆变器运转时，根据动力运行指令或制动指令中的某一个指令、由所 述直流电流检测单元检测出的架空线电流或逆变器电流中的某一个直流电流和预 定的电流设定值，求出直流电流的符号，根据该直流电流的符号检测所述无速度传感器矢量控制单元异常；以及在该错误动作检测单元检测到异常时、停止所述 WW逆变器的栅极停止单元。另外，本发明的电车控制装置包括根据动力运行指令或制动指令将直流转换 成任意频率的交流的WW逆变器(可变电压可变频率逆变器)；连接于所述WVF 逆变器的交流侧的交流电动机；并联连接于所述WW逆变器的直流侧的滤波电 容器；检测所述WVF逆变器的交流侧的电流信息的电流检测单元；检测所述滤 波电容器的直流电压信息的电压检测单元；以及根据所述WVF逆变器的输出电 压指令和所述WVF逆变器的输出电流推测所述交流电动机的转速、根据该推测 值控制所述VWF逆变器的无速度传感器矢量控制单元，其中还包括推测架空 线电流的架空线电流推测单元或推测所述WW逆变器的逆变器电流的逆变器电 流推测单元中的某一个直流电流推测单元；错误动作检测单元，所述错误动作检测 单元在所述WVF逆变器运转时，根据动力运行指令或制动指令中的某一个指令、 由所述直流电流推测单元推测出的架空线电流推测值或逆变器电流推测值中的某 一个直流电流推测值和预定的电流设定值，求出直流电流推测值的符号，根据该直 流电流推测值的符号检测所述无速度传感器矢量控制单元异常；以及在该错误动作 检测单元检测到异常时、停止所述VWF逆变器的栅极停止单元。根据本发明的电车控制装置，能够以简单且低成本的结构，检测速度推测值的 异常、即无速度传感器矢量控制单元的异常，可以将过电流导致的逆变器装置零部 件的故障防患于未然。另外，还可以简单地设定用于异常判定的设定常数，即使交流电动机或可变电 压可变频率逆变器发生改变，也不改变设定常数，从而可以检测速度推测值的异常。而且，可以获得能正确且可靠地检测速度推测值的异常、而不发生误检测的可 靠性高的电车控制装置。本发明的上述及其他目的、特征和效果可以从以下的实施方式中的详细说明及 附图记载加以了解。


图1是表示实施方式1的电车控制装置的结构图。图2是表示实施方式1的错误动作检测单元的结构图。图3是表示实施方式I的栅极停止单元的结构图。图4是实施方式1的错误动作检测单元在动力运行时的各参数的动作说明图。图5是实施方式1的错误动作检测单元在再生时的各参数的动作说明图。图6是表示实施方式2的电车控制装置的结构图。图7是表示实施方式2的架空线电流推测单元的结构图。图8是本发明使用的WW逆变器的电路结构图。图9是表示实施方式3的电车控制装置的结构图。图10是表示实施方式3的错误动作检测单元的结构图。图11是表示实施方式3的栅极停止单元的结构图。图12是表示实施方式3的架空线电流条件设定单元在再生时的结构图。图13是表示实施方式3的再生延时单元的结构图。图14是表示实施方式3的偏置补偿单元的结构图。图15是表示实施方式3的电车控制装置中的控制模式切换图。图16是表示实施方式4的电车控制装置的结构图。图17是表示实施方式5的电车控制装置的结构图。图18是表示实施方式6的电车控制装置的结构图。标号说明1架空线3直流滤波电抗器4架空线电流检测单元5滤波电容器6可变电压可变频率逆变器(VWF逆变器) 7交流电动机 8车轮 9轨道10电流检测单元11无速度传感器矢量控制单元12错误动作检测单元13栅极停止单元14错误再生检测单元15错误动力运行检测单元16错误再生检测延时单元17错误动力运行检测延时单元 18动力运行再生检测选择单元 19动力运行时的比较单元 20再生时的比较单元21动力运行时的架空线电流条件EPDPLVL(第一电流设定值)22再生时的架空线电流条件EPDBLVL(第二电流设定值)23架空线电流推测单元24电压检测单元25反相(非门)电路26栅极信号生成电路27乘法器28电容器输入电流推测单元29逆变器直流输入电流推测单元30加法器31错误动作检测单元32栅极停止单元33大小(If-greater)比较单元34再生时的架空线电流条件设定单元35再生延时单元36乘法单元37a、 37b反相(非门)电路38锁存单元39切换单元40延时(ONTD)单元41延时(ONTD)单元42切换单元43可变延时(ONTD)单元44偏置补偿单元45积分单元46延时(ONTD)单元47切换单元48除法单元49减法单元50切换单元51偏置量计算单元52切换单元53逆变器电流检测单元54逆变器电流推测单元具体实施方式
下面，根据附图，说明本发明的一个实施方式。 在各图中，相同标号表示同一或相当的部分。 实施方式1下面，参照图1 图5，说明本发明实施方式l的电车控制装置。 图1是表示实施方式1的电车控制装置的结构图。在实施方式1中，作为一个例子，说明了将交流电动机作为感应电动机进行控 制的情况，但即使交流电动机是同步电动机，当然也可以期望达到相同的效果。另外，在实施方式l中，以根据动力运行指令P+进行工作的电车控制装置的 情况为例进行说明，但也能根据后述的制动指令B+进行工作。图1中，架空线1通过导电弓2、直流滤波电抗器3与直流滤波电容器5的正 侧电位连接。直流滤波电容器5的负侧电位通过车轮8与轨道9接地。而且，与直 流滤波电容器5并联地连接有将直流转换成任意频率的交流的可变电压可变频率 逆变器(以下也称之为WW逆变器)6。该WW逆变器6对作为感应电动机的交 流电动机7施加三相电压。交流侧的电流检测单元10检测交流电动机7中产生的 相电流iu、 iv。图1中，作为交流侧的电流检测单元10，记载了通过CT等检测流过连接VWF 逆变器6和交流电动机7的电路的电流的单元，但也可以利用其它公知的方法，利 用母线电流等流过VWF逆变器6的内部的电流来检测相电流。由于成立iu+iv+iw=0的关系，所以可以从u、 v两相的检测电流求出w相的电流。此外，交流电动机7和车轮8为独立结构，这是为了方便起见的图示，而实际 上，交流电动机7通过齿轮与车轮8连接，车轮8与轨道9连接。另一方面，设置有检测从架空线1流向直流滤波电抗器3的电流Is的架空线 电流检测单元4，将该架空线电流检测单元4检测出的架空线电流值Is输入到错误 动作检测单元(详细情况将在后文中阐述)12。
若将架空线电流检测单元4检测出的架空线电流值Is从架空线1经VVW逆 变器6流向交流电动机(沿图1的箭头方向流动)时定义为正方向，则动力运行时的 架空线电流Is沿正方向(电流值为正值)流动。
相反地，再生运转时的架空线电流Is的流动方向变为从交流电动机7经WVF 逆变器6流向架空线1的负方向(电流值为负值)。即，沿图1的箭头的反方向流动。
无速度传感器矢量控制单元11根据VWF逆变器6的输出电压指令和VWF 逆变器6的输出电流，推测交流电动机7的转速，根据该推测值控制WVF逆变 器6，从而驱动控制交流电动机7。该无速度传感器矢量控制单元11的控制系统采 用在dq轴旋转坐标系上控制交流电动机7的电流、电压、磁通量的无速度传感器 矢量控制方式。
关于该无速度传感器矢量控制单元11，由于是现有技术，所以这里省略其详 细说明。
接着，说明错误动作检测单元12。
图2是表示错误动作检测单元12的结构的一个示例，在图2中，14是检测动 力运行运转时的异常的错误再生检测单元，包括将架空线电流检测单元4检测出 的架空线电流检测值Is、与作为用于判断错误再生而设定的第一电流设定值的动力 运行时的架空线电流条件EPDPLVL21进行比较的动力运行时的比较单元19;以 及使得该比较单元19的检测结果具有某一时间的检测延时(使之延迟)并输出的错 误再生检测延时单元(动力运行延时)16。
另外，15是检测再生运转时的异常的错误动力运行检测单元，包括将架空 线电流检测单元4检测出的架空线电流检测值Is、与作为用于判断错误动力运行而 设定的第二电流设定值的再生时的架空线电流条件EPDBLVL22进行比较的再生 时的比较单元20;以及使得该比较单元20的检测结果具有某一时间的检测延时(使 之延迟)并输出的错误动力运行检测延时单元(再生延时)17。
18是动力运行再生检测选择单元，该动力运行再生检测选择单元基于动力运 行指令P、根据是动力运行运转时还是再生运转时，选择错误再生检测单元14或 错误动力运行检测单元15中的某一个。
此外，动力运行指令P申是根据与电车驾驶台上的变速装置即指令位置对应的值而获得的指令。
由此构成的错误动作检测单元12的原理如上所述，利用无速度传感器矢量控 制单元11进行正常的动力运行运转时、架空线电流Is沿正方向(即架空线电流为 正值)流动的情况。
另外，还利用无速度传感器矢量控制单元ll进行正常的再生运转时、架空线 电流Is沿负方向(即架空线电流为负值)流动的情况。
即，错误动作检测单元12在无速度传感器矢量控制单元11为动力运行运转时， 架空线电流Is不沿正方向流动而沿负方向流动时，判断为异常，利用栅极停止单
元13使WVF逆变器6停止。
另外，错误动作检测单元12在无速度传感器矢量控制单元11为再生运转时，
架空线电流Is不沿负方向流动而沿正方向流动时，判断为异常，利用栅极停止单
元13使WVF逆变器6停止。
接着，说明由上述构成的实施方式l的电车控制装置的动作。
首先，说明动力运行时无速度传感器矢量控制单元的异常的判别方法。将图1
所示的架空线电流检测单元4检测出的架空线电流值Is输入到错误动作检测单元12。
动力运行时错误动作检测单元12的各参数的动作如图4所示，下面利用图2 和图4进行动作说明。
首先，在动力运行时，由于动力运行指令P+输入到错误动作检测单元12及无 速度传感器矢量控制单元ll，因此，动力运行再生检测选择单元18的A触电与C 触电连接。
如图4所示，在正常时，架空线电流Is沿正方向流动。
发生异常时，由于架空线电流Is沿负方向流动，所以利用动力运行时的比较 单元19，比较该架空线电流Is与作为第一电流设定值的动力运行时的架空线电流 条件EPDPLVL21。例如，设定动力运行时的架空线电流条件EPDPLVL21为-10A， 利用动力运行时的比较单元19检测出架空线电流Is小于-10A(动力运行时的架空 线电流条件EPDPLVL21)。
从该检测结果可知，错误再生检测延时单元16提供某一时间的检测延时(延 迟)，以防止由于过渡响应等引起的误检测，当经过了该延时(延迟)的时间，架空线 电流Is仍维持小于动力运行时的架空线电流条件EPDPLVL21时，从错误动作检 测单元12输出错误动作检测信号EPD到栅极停止单元13。此外，延时的设定时间只要考虑架空线电流Is的响应，设定为直流滤波电抗
器3和直流滤波电容器5的谐振频率以上的时间即可。
接着，说明再生时无速度传感器矢量控制单元的异常的判别方法。 再生时错误动作检测单元12的各参数的动作如图5所示，下面利用图2和图
5进行动作说明。
首先，由于再生时不输入动力运行指令P*，因此，动力运行再生检测选择单 元18的B触电与C触电连接。
如图5所示，在正常时，架空线电流Is沿负方向流动。发生异常时，由于架 空线电流Is沿正方向流动，所以利用再生时的比较单元20，比较该架空线电流Is 与作为第二电流设定值的再生时的架空线电流条件EPDBLVL22。
例如，设定再生时的架空线电流条件EPDBLVL22为+10A，利用再生时的比 较单元20检测出架空线电流Is大于+10A(再生时的架空线电流条件EPDBLVL22)。
从该检测结果可知，错误动力运行检测延时单元17提供某一时间的检测延时 (延迟)，以防止由于过渡响应等引起的误检测，当经过了该延时(延迟)的时间，架 空线电流Is仍维持大于再生时的架空线电流条件EPDBLVL22时，从错误动作检 测单元12输出错误动作检测信号EPD到栅极停止单元13。
此外，延时的设定时间只要考虑架空线电流Is的响应，设定为直流滤波电抗 器3和直流滤波电容器5的谐振频率以上的时间即可。
当错误动作检测单元12根据架空线电流Is的正或负的符号判定为异常时 (EPD-1)，判断为保护动作，利用栅极停止单元13的作用切断输入到WVF逆变 器6的所有开关元件的栅极信号。
图3表示栅极停止单元13的结构的一个示例。
图3中，栅极停止单元13根据无速度传感器矢量控制单元11计算的电压指令， 利用栅极信号指令生成电路26生成栅极信号。
另外，采用如下结构即，当错误动作检测单元12判断为异常时，信号EPD 变为l，该信号经反相(非门)电路25反相为零，将其输入到乘法器27，使得输入 到WVF逆变器6的所有开关元件的栅极信号被切断(为零)。
此外，关于栅极信号生成电路26，由于是现有技术，所有这里省略其说明。
如以上所说明的那样，本实施方式的电车控制装置包括根据动力运行指令 P申或后述的制动指令8*将直流转换成任意频率的交流的VVW逆变器(可变电压 可变频率逆变器)6;连接于VWF逆变器6的交流侧的交流电动机7;并联连接于WW逆变器6的直流侧的滤波电容器5;检测WW逆变器6的交流侧的电流信
息的电流检测单元10;检测滤波电容器5的直流电压信息的电压检测单元24;以 及根据VWF逆变器6的输出电压指令和VWF逆变器6的输出电流推测交流电 动机7的转速、根据该推测值控制VWF逆变器6的无速度传感器矢量控制单元
ll，其中还包括:检测架空线1的电流的架空线电流检测单元(直流电流检测单元)4;
错误动作检测单元12，该错误动作检测单元12在VWF逆变器6运转时，根据动 力运行指令？*或制动指令B+中的某一个指令、由架空线电流检测单元(直流电流 检测单元)4检测出的架空线电流(直流电流)和预定的电流设定值求出架空线电流 的符号，根据该直流电流的符号检测无速度传感器矢量控制单元ll异常；以及在 该错误动作检测单元12检测到异常时使VVW逆变器6停止的栅极停止单元13。 另外，本实施方式的错误动作检测单元12包括将VVVF逆变器6在动力运 行运转时由架空线电流检测单元4检测出的架空线电流(直流电流)的值、与用于判 断错误再生而设定的第一电流设定值进行比较的错误再生检测单元14;将WVF 逆变器6在再生运转时由架空线电流检测单元4检测出的架空线电流(直流电流)的
值、与用于判断错误动力运行而设定的第二电流设定值进行比较的错误动力运行检 测单元15;以及根据动力运行指令P气或制动指令B"在动力运行运转时选择错误 再生检测单元14、在再生运转时选择错误动力运行检测单元15的动力运行再生检 测选择单元15。
另外，本实施方式的错误再生检测单元14具有错误再生检测延时单元16，该 错误再生检测延时单元16在架空线电流检测单元4检测出的架空线1的电流值小 于第一电流设定值时，可以使其经过一定的时间，错误动力运行检测单元15具有 错误动力运行检测延时单元17，该错误动力运行检测延时单元17在架空线电流检 测单元4检测出的架空线1的电流值大于第二电流设定值时，可以使其经过一定的 时间。
如上所述，根据本实施方式，由于采用如下结构即，具有在VWF逆变器 根据动力运行指令？*或制动指令Bf进行运转时按照架空线电流检测单元检测出的 架空线电流的符号来检测无速度传感器矢量控制单元的异常的错误动作检测单元， 该错误动作检测单元检测到异常时使WVF逆变器停止，因此，能够以极简单且 廉价的结构、来简单地检测无速度传感器矢量控制单元的异常，可以将过电流导致 逆变器装置的零部件的故障防患于未然。
另外，还可以简单地设定用于异常判定的设定常数，即使交流电动机或可变电压可变频率逆变器发生改变，也不改变设定常数，从而可以检测速度推测值的异常。 另外，通过分开进行动力运行时和再生时的处理，可以在动力运行时和再生时 分别设定不同的条件，从而可以在动力运行时和再生时分别检测各自的速度推测值 的异常。
而且，由于具有错误再生检测延时单元，该错误再生检测延时单元在由架空 线电流检测单元检测出的架空线电流值小于用于判断错误再生而设定的第一电流 设定值时，可以使其经过一定的时间；以及错误动力运行检测延时单元，该错误动 力运行检测延时单元在由架空线电流检测单元检测出的架空线电流值大于用于判 断错误动力运行而设定的第二电流设定值时，可以使其经过一定的时间，因此，可 以防止因过渡响应等引起的错误再生检测单元及错误动力运行检测单元的误检测。
实施方式2
图6是表示本发明实施方式2的电车控制装置的结构图。
此外，对于与上述实施方式l相同的部分附加相同的标号并省略其说明，这里 仅描述不同的部分。
在实施方式2中，也以根据动力运行指令P4进行工作的电车控制装置的情况 为例进行说明，但也能按照制动指令B^进行工作。
在本实施方式2中，其特征在于，如图6所示，具有架空线电流推测单元23， 将其输出向错误动作检测单元12输入。
因而，在本实施方式中，对错误动作检测单元12输入架空线电流推测单元23 推测(计算)的架空线电流推测值，来代替架空线电流检测值。
实施方式l中，将架空线电流检测单元4检测出的架空线电流值Is输入到错 误动作检测单元12，从而判别无速度传感器矢量控制单元11的异常。
因而，实施方式1需要有检测架空线1的电流的架空线电流检测单元4，从而 产生装置的制造成本提高、零部件数量增大而导致装置的可靠性降低的问题。
在实施方式2中，如图6所示，通过利用架空线电流推测单元23推测架空线 l的电流值，从而不需要实施方式1所用的架空线电流检测单元4，进一步降低制 造成本，不降低装置的可靠性，而能够检测无速度传感器矢量控制单元11的异常。
图7表示架空线电流推测单元23的结构，如图7所示，架空线电流推测单元 23包括推测电容器输入电流Ic的电容器输入电流推测单元28;推测逆变器直流 输入电流Idc的逆变器直流输入电流推测单元29;以及将电容器输入电流推测单元 28推测的电容器输入推测电流Ic s与逆变器直流输入电流推测单元29推测的器直流推测电流Idc—s相加的加法器30。
架空线电流推测单元23的推测电容器输入电流Ic的电容器输入电流推测单元 28通过对检测并联连接于VVVF逆变器6的直流侧的滤波电容器5的直流电压信 息的电压检测单元24检测出的电容器电压Vc进行时间微分，并乘以滤波电容器 的电容C，由下式(l)计算出电容器输入推测电流Ic一s。
一c，(l)
由于式(l)用到微分，难以用微机等的软件来实现，以及计算结果发散等，所 以在实用上也可以采用下式(2)。
Ic—s = C-j^Vc …"(2)
这里，s = {:拉普拉斯算子，T:时间常数。
此外，关于时间常数T，只要是与VVVF逆变器6的最大运转频率相同的值 即可。
例如，当VVVF逆变器6的最大运转频率为200Hz时，式(2)的时间常数T可 以按照下式(3)算出，设定为约80毫秒(ms)即可。
T = 2 X 200 H (3)
VVVF逆变器6的结构是例如图8所示，由六个IGBT(insulated gate bipolar transistor:绝缘栅双极型晶体管)等开关元件(Su、 Sv、 Sw、 Sx、 Sy、 Sz)构成。
在VWF逆变器6中，当各相的两个开关元件同时导通时，直流电压短路， 短路电流将破坏开关元件。
因此，在实际的VVVF逆变器6中，设置有防止上下短路的时间(或称之为死 区时间)Td，以防止各相的两个开关元件同时导通。
架空线电流推测单元23的推测逆变器直流输入电流Idc的逆变器直流输入电 流推测单元29利用图8所示的WVF逆变器6的开关元件Su、 Sv、 Sw、 Sx、 Sy、 Sz的状态以及检测VWF逆变器6的交流侧的电流信息的电流检测单元10的检测
值，按照下式(4)计算逆变器直流输入推测电流Idc—s。
ld(，_s = I〖j Su + lv Sv + lw S、v
一 =Tu Su + Tv Sv + (-Tu-h') Sw "、 =Iu . (Su-Sw) + Iv . (Sv-Sw) w
此外，由于Su、 Sv、 Sw是表示幵关元件状态的函数，所以在以下状态时可以按照导通(以+ l表示)、截止(以o表示)进行定义。
Su、 Sv、 Sw=+1:正侧(P)的开关元件Su、 Sv、 Sw为导通的情况或在Td期间 且电动机电流Iu、 Iv、 IwO的情况。
Su、 Sv、 Sw=0:正侧(P)的开关元件Su、 Sv、 Sw为截止的情况或在Td期间 且电动机电流Iu、 Iv、 IwX)的情况。
此外，在实施方式2中，说明了利用式(4)的逆变器直流输入电流的推测方法， 但当然逆变器直流输入电流的推测方法除此之外，还可以通过算出逆变器功率并除 以电容器电压Vc来计算，也可以用式(4)以外的其它推测方法来计算逆变器直流输 入电流。
另外，由于利用架空线电流推测单元23计算的架空线电流推测值Is一s、来检 测无速度传感器矢量控制单元11的异常的动作即错误动作检测单元12之后的动作 及作用与实施方式l相同，因此省略说明。
如以上所说明的那样，本实施方式的电车控制装置包括根据动力运行指令 *或制动指令B^每直流转换成任意频率的交流的VWF逆变器(可变电压可变频 率逆变器)6;连接于VWF逆变器6的交流侧的交流电动机7;并联连接于VWF 逆变器6的直流侧的滤波电容器7;检测VWF逆变器6的交流侧的电流信息的电
流检测单元10;检测滤波电容器5的直流电压信息的电压检测单元24;以及根据
VVVF逆变器6的输出电压指令和VWF逆变器6的输出电流推测交流电动机6 的转速、根据该推测值控制WW逆变器6的无速度传感器矢量控制单元11，其
中还包括推测架空线l的电流的架空线电流推测单元(直流电流推测单元)23;错
误动作检测单元12，该错误动作检测单元12在WVF逆变器6运转时，根据动力 运行指令？*或制动指令B*、架空线电流推测单元(直流电流推测单元)23推测的架 空线电流推测值(直流电流推测值)和预定的电流设定值求出直流电流推测值的符 号，根据该架空线电流推测值(直流电流推测值)的符号检测无速度传感器矢量控制 单元11异常；以及在该错误动作检测单元12检测到异常时使VWF逆变器6停 止的栅极停止单元13。
另外，本实施方式的架空线电流推测单元23包括根据电流检测单元10检测 出的电流信息和VVVF逆变器6的开关状态推测从架空线1输入到VWF逆变器 的逆变器直流输入电流的逆变器直流输入电流推测单元29;推测从架空线1输入 到滤波电容器5的电容器输入电流的电容器输入电流推测单元28;以及将逆变器 直流输入电流推测单元29及电容器输入电流推测单元28各自的电流推测值相加、并输入到错误动作检测单元12的加法器30。
另外，本实施方式的错误动作检测单元12包括将VWF逆变器6在动力运 行运转时由架空线电流推测单元(直流电流推测单元)23推测的架空线电流推测值 (直流电流推测值)、与用于判断错误再生而设定的第一电流设定值进行比较的错误 再生检测单元14;将VVW逆变器6在再生运转时由架空线电流推测单元(直流电 流推测单元)23推测的架空线电流推测值(直流电流推测值)、与用于判断错误动力 运行而设定的第二电流设定值进行比较的错误动力运行检测单元15;以及根据动 力运行指令或制动指令在动力运行运转时选择错误再生检测单元14、在再生运转 时选择错误动力运行检测单元15的动力运行再生检测选择单元18。
另外，本实施方式的错误再生检测单元14具有错误再生检测延时单元16，该 错误再生检测延时单元16在由架空线电流推测单元23推测的架空线1的电流推测 值小于第一电流设定值时，可以使其经过一定的时间，错误动力运行检测单元15 具有错误动力运行检测延时单元17，该错误动力运行检测延时单元17在由架空线 电流推测单元23推测的架空线电流推测值大于第二电流设定值时，使其经过一定 的时间。
因而，根据本实施方式，由于采用如下结构目卩，根据架空线电流推测值的符 号来检测无速度传感器矢量控制的异常，从而使VWF逆变器停止，因此，可以 起到与实施方式1的情况相同的效果，并且与实施方式1相比，不需要检测架空线 电流的传感器(即架空线电流检测单元)，可以谋求零部件数量减少带来的成本降低 的效果及提高系统可靠性。
实施方式3
在上述实施方式1及实施方式2中，说明了根据动力运行指令？*控制电车运 行的情况，但在实施方式3 实施方式6中，说明根据制动指令8*控制电车运行 的情况。
图9是表示本发明实施方式3的电车控制装置的结构图。
图9中，l是架空线，2是导电弓，3是直流滤波电抗器，4是架空线电流检测 单元，5是滤波电容器，6是WVF逆变器，7是作为感应电动机机的交流电动机。
IO是交流侧的电流检测单元，电流检测单元10检测交流电动机(感应电动机)7 中产生的相电流iu、 iv、 iw。
此外，图9中，作为交流侧的电流检测单元IO，表示通过CT等检测流过连接 VVVF逆变器6和作为感应电动机的交流电动机7的连接线的电流的单元，但也可以利用其它公知的方法，利用母线电流等流过WW逆变器6的内部的电流来检 测相电流。
ll是无速度传感器矢量控制单元，24是电压检测单元，31是错误动作检测单 元，32是栅极停止单元。将直流转换成任意频率的交流的VWF逆变器6对交流 电动机7(感应电动机)施加三相电压。
与上述实施方式1或2的情况相比，本实施方式的不同点在于，设置了将制动 指令BM乍为输入、配备具有补偿架空线电流Is的偏置的功能的偏置补偿单元44 的错误动作检测单元31和将制动指令BM乍为输入的栅极停止单元32。
此外，本实施方式仅在制动时检测交流电动机7的转速推测异常。
本实施方式仅在制动时检测速度推测异常的理由在于，在电车的情况下，在动 力运行时这样来决定旋转方向，以使得作为交流电动机的感应电动机向着与来自驾 驶台的指令即动力运行指令相同方向旋转。
然而在制动时，为了确实安全地进行制动动作，需要这样决定旋转方向，以使 得WVF逆变器6输出的电压指令与交流电动机7的旋转方向一致。
当WVF逆变器6处于停止状态时，无法获得交流电动机7的转速。
因此，在本实施方式的无速度传感器矢量控制中，为了可以在WVF逆变器6 工作时根据其电压及电流推测交流电动机7的转速，在VWF逆变器6重新幵始 工作时，首先利用已知的由日本专利特开2003-309996号公报或日本专利特开 2004-350459号公报所示的方法，进行用于检测自由运转状态的初始速度推测。
图10是表示本实施方式的错误动作检测单元31的结构图。
如图10所示，错误动作检测单元31将架空线电流检测单元4检测出的架空线 电流检测值Is和制动指令B"M乍为输入，由大小比较单元33、再生时的架空线电流 条件设定单元34、再生延时单元35、以及偏置补偿单元44构成。
另外，图11是表示本实施方式的栅极停止单元32的结构图，栅极停止单元 32的结构和动作将在后文中阐述。
错误动作检测单元31的再生时的架空线电流条件设定单元34如图12所示， 由切换单元39、延时(ONTD)单元40a、延时(ONTD)单元40b构成。延时(ONTD) 单元40a设定延迟时间为400ms。
此外，所谓"ONTD"，是ONTimeDelay(导通延时)。
延时(ONTD)单元40b设定延迟时间为1400ms。
错误动作检测单元31的再生延时单元35如图13所示，由延时(ONTD傳元41、切换单元42、可变延时(ONTD)单元43构成。
延时(ONTD)单元41设定延迟时间为400ms，延时(ONTD)单元41的输出是从 制动指令Bt为导通开始经过400ms后输出导通指令到切换单元42。
切换单元42接受延时(ONTD)单元41输出的导通指令，可以从10ms切换到 100ms。
可变延时(ONTD)单元43可以使EPDB信号输入开始到EPD信号输出为止延 迟切换单元42的输出的时间(即10ms或100ms的时间)。
偏置补偿单元44如图14所示，由偏置量计算单元51及减法单元49构成。
偏置量计算单元51由积分单元45、延时(ONTD)单元46、切换单元47、除法 单元48、切换单元50、切换单元52构成，减法单元49从输入的架空线电流检测 值Is减去偏置量计算单元51计算的偏置量。
本实施方式中，根据架空线电流检测单元4检测出的架空线电流检测值Is的 符号来判断错误动力运行或错误再生。
因此，当架空线电流检测单元4受到不需要的直流分量的偏置或漂移的影响 时，不能正确地判断错误动力运行或错误再生，但可以利用偏置补偿单元44除去 架空线电流检测单元4检测出的架空线电流的不需要的直流分量的偏置或漂移，从 而可以正确地判断错误动力运行或错误再生。
另外，本实施方式的偏置补偿单元44的特征在于，仅在制动指令B申接入开始 的一定时间(100ms)间隔内计算偏置量。
例如，为了补偿电流偏置，在"对电流检测值利用高通滤波器使电流检测值的 直流分量衰减的方法"或"日本专利特公平06-68503号公报所示的交流机的电流检 测方式，，中，采取了计算检测出的电流检测值的低频衰减信号的方法等。
然而，在以前的这些方法中，存在偏置量计算复杂、计算需要花费时间的问题。
为了解决这些问题，在偏置补偿单元44中，利用偏置量计算单元51可以在短 时间内计算出偏置量。
偏置量计算单元51利用从制动指令8*接入开始到VVW逆变器6启动为止 有一定时间的延迟(时滞)，在制动指令B+接入后一定时间(本实施方式中设为 100ms)间隔内检测偏置量。
首先，当输入制动指令8*时，切换单元50的开关切换到架空线电流检测值Is 一侧。其结果，架空线电流检测值Is输入到积分单元45。
通常，由于制动指令8*接入时\^^逆变器6并不启动，所以架空线电流检测值Is应为零。
然而，当架空线电流检测单元4存在偏置或漂移时，即使WVF逆变器6处于停止状态，架空线电流检测值Is也不为零。积分单元45检测出该非零的值，并在从制动指令8*接入开始的100ms期间内累积。
从制动指令B+接入开始经过100ms后，切换单元47切换到导通侧，与此同时，切换单元52切换到导通侧，积分单元45的输入变为零，积分单元45停止在从制动指令8*接入开始的100ms间内计算的量。
积分单元45中从制动指令Bf接入开始的100ms期间内计算的量，通过切换单元47输入到除法单元48，在除法单元48将其除以预定的常数0.1(100m)。
从而，可以计算出偏置量(或漂移量)的平均值。
减法单元49从架空线电流检测单元4检测出的架空线电流检测值Is减去除法单元48算出的偏置量的平均值。
其结果，可以减去架空线电流的偏置量(或漂移量)，可以去除偏置量的影响。因此，可以去除架空线电流检测单元4的偏置的影响。
将架空线电流检测单元4检测出的架空线电流检测值Is利用偏置补偿单元44去除了架空线电流检测单元4的偏置的影响的值Is—of输入到大小比较单元33。
大小比较单元33比较偏置补偿单元44输出的值Is_of与再生时的架空线电流条件设定单元34输出的值EPDBLV。
输入到大小比较单元33的再生时的架空线电流条件设定单元34的输出值EPDBLV如图12所示，有三种确定的常数(即5A、 IOA、 50A)。
该确定的三种常数随着制动指令8*接入后的时间而改变。
首先，在未接入制动指令B"寸(即对电车来说惯性行驶时)，切换单元39a、 39b选择断开一侧，EPDBLV选择确定常数"5A"。
选择该"5A"的期间仅包括VVVF逆变器6未工作的惯性行驶过程(图15(a));制动指令B+接入但VWF逆变器6未工作的100ms期间(图15(b));以及VVVF逆变器6重新开始工作时、首先利用已知的由日本专利特开2003-309996号公报或日本专利特开2004-350459号公报所示的方法进行用于检测自由运转状态的初始速度推测的期间的300ms期间(图15(c))。
此外，图15(1))是"架空线电流=0"的期间，图15(c)是小电流流过的"初始速度推测时"的期间。
这些期间是VVVF逆变器6不工作、或即使VWF逆变器6工作也仅流过小电流的控制模式。
因此，为了正确地检测该错误动力运行，需要使EPDBLV为较小的值，从而
采取这种方法。
然后，当进行初始速度推测的期间后(g卩，从制动指令B^接入开始经过400ms后)、交流电动机7的转矩上升时，如图13所示，由于切换单元39A的开关切换到导通一侧，切换单元39b保持在断开一 侧，因此，EPDBLV选择确定的常数"10A"。
此外，图15(d)是交流电动机7的转矩上升的时期，是电流增加的期间。
从控制方面来看，由于该时期(即图15(d)的期间)是过渡工作过程即转矩上升的时期，因此，无速度传感器矢量控制单元ll很有可能发生异常。
因此，需要将EPDBLV(再生时的架空线电流条件设定单元34输出的值)取为较小的值，是易检测的状态。
然后，如图12所示，从制动指令8*接入开始经过1400ms后，切换单元39b切换到导通一侧，选择"50A"。
从控制方面来看，从制动指令B—接入开始经过1400ms后，交流电动机的转矩已上升，处于稳定的状态，电流也稳定，无速度传感器矢量控制单元ll也稳定地工作。
因此，在此状态下无速度传感器矢量控制单元发生异常时，由于考虑到因电流检测单元IO的故障等、突然产生的大电流使得架空线电流检测值从负侧变化到正侧，因此，EPDBLV可以选择大于图15(a) (d)的状态的值"50A"。
利用大小比较单元33比较再生时的架空线电流条件设定单元34输出的值EPDBLV和通过偏置补偿单元44去除了架空线电流检测单元4的偏置的影响的值Is一of，若Is—of大于EPDBLV，则大小比较单元32输出EPDB，并输入到再生延时单元35。
再生延时单元35如图13所示，可以利用制动指令8*根据制动指令8*的接入时间改变可变延时(ONTD)单元43的延时时间。
从大小比较单元33输出EPDB并输入到再生延时单元35后，为了防止误检测，使其延迟可变延时单元43所确定的时间而输出EPD信号。
可变延时单元43的延时在制动指令B+接入后经过400ms之前，选择切换单元42的断开一侧的延时即10ms。
该值如图15(b)、 (c)所示，到制动指令8*接入后经过400ms为止，都处于逆变器不工作的状态、或进行初始速度推测的状态。
2因此，为了在初始速度推测时检测无速度传感器矢量控制单元ll的异常，可
变延时单元43的延时必须是比300ms足够短的时间，选择10ms。
从制动指令B申接入开始经过400ms后，从延时单元41输出导通信号，切换
单元42选择导通一侧，可变延时单元43的延时变为100ms。
从制动指令B^^接入开始经过400ms后，如图15(d)、 (e)所示，变为交流电动
机的转矩上升的时期，由于控制状态以一秒时间为单位实施，因此，选择与初始速
度推测时的时间的延时相比要长的时间100ms。因而，可以进一步防止误检测。作为再生延时单元35的输出的EPD信号输入到栅极停止单元32。栅极停止单元32接受表示无速度传感器矢量控制单元11的异常的EPD信号，
进行使WVF逆变器6停止的动作。从而，防止逆变器装置的故障扩大。
本实施方式中的栅极停止单元32与上述实施方式1或2的栅极停止单元13的不同点在于，如图11所示，具有锁存单元38，这是本实施方式3的特征。
栅极停止单元32在表示电车的控制动作异常的信号即EPD信号(这种情况下为l(导通电平的信号))输入时，利用反相单元37b将其反相为"零"，通过锁存单元38，输入到乘法器36，并使电压信号乘以零，从而使提供给VVVF逆变器6的栅极信号停止。
此外，该栅极停止单元32的基本动作与实施方式1或实施方式2的栅极停止单元13的相同。
但是，当本实施方式中的栅极停止单元32利用锁存单元38、 一旦根据EPD信号检测到异常时，利用锁存单元保持反相单元37b输出为零，直到制动指令B^切断为止。
其结果，到制动指令B吋刀断为止，逆变器都为停止的状态。
在制动的情况下，即使逆变器停止，电车也可以通过使机械的空气制动器工作来进行制动的动作，从而没有电车运行上的问题。
因此，当检测到异常时，若考虑到电车的稳定运行，则使VWF逆变器停止、直到制动指令BH刀断为止比较有效。
此外，在制动指令B4切断时解除锁存单元38的保持的方法，可以是在制动指令BH刀断时输入"零"，然后利用反相单元37a将其变换成l，切断锁存单元38的开关，从而解除锁存。
如以上所说明的那样，本实施方式的电车控制装置包括根据制动指令B^将直流转换成任意频率的交流的WW逆变器(可变电压可变频率逆变器)6;连接于
WW逆变器6的交流侧的交流电动机7;并联连接于VWF逆变器6的直流侧的
滤波电容器5;检测VVVF逆变器6的交流侧的电流信息的电流检测单元10;检
测滤波电容器5的直流电压信息的电压检测单元24;以及根据VWF逆变器6的输出电压指令和WVF逆变器6的输出电流推测交流电动机7的转速、根据该推测值控制VVVF逆变器6的无速度传感器矢量控制单元11，其中还包括检测架空线1的电流的架空线电流检测单元(直流电流检测单元)4;错误动作检测单元31，该错误动作检测单元31在VWF逆变器6运转时，根据制动指令B*、架空线电流检测单元(直流电流检测单元)4检测出的架空线电流(直流电流)和预定的电流设定值求出架空线电流的符号，根据该直流电流的符号检测无速度传感器矢量控制单元11异常；以及在该错误动作检测单元31检测到异常时使VVVF逆变器6停止的栅极停止单元32。
而且，错误动作检测单元31包括VWF逆变器6在再生运转时架空线电流检测单元(直流电流检测单元)4检测出的架空线1的电流(直流电流)的值；根据制动指令B^对再生时的架空线电流条件设定单元34设定的用于判断错误动力运行的电流设定值；以及将该用于判断错误动力运行而设定的电流设定值与架空线1的电流进行比较的大小比较单元33。
因而，根据本实施方式，由于采用如下结构S卩，具备错误动作检测单元，该错误动作检测单元在VWF逆变器运转时，根据架空线电流检测单元检测出的架空线电流的符号检测无速度传感器矢量控制单元异常，该错误动作检测单元设置VVVF逆变器在再生运转时由架空线电流检测单元(直流电流检测单元)检测出的架空线电流(直流电流)的值；根据制动指令8*对再生时的架空线电流条件设定单元设定的用于判断错误动力运行的电流设定值；以及将该用于判断错误动力运行而设定的电流设定值与架空线电流进行比较的大小比较单元33，当错误动作检测单元检测到异常时使VVVF逆变器停止，因此，能够以极简单且廉价的结构正确地检测无速度传感器矢量控制单元的异常。
因此，可以进一步确实地将因过电流导致的逆变器装置的零部件故障防患于未然。
另外，本实施方式的错误动作检测单元31还具有对由架空线电流检测单元(直流电流检测单元)4检测出的电流的偏置分量进行补偿的偏置补偿单元44。
因而，利用偏置补偿单元可以去除架空线电流检测单元4检测出的架空线电流的不需要的直流分量的偏置或漂移，可以正确地判断错误动力运行、错误再生。实施方式4
图16是表示本发明实施方式4的电车控制装置的结构图。参照图16说明本实施方式的电车控制装置。
本实施方式的特征在于，是在上述实施方式3的电车控制装置的结构的基础上，具备用于推测架空线1的电流的架空线电流推测单元23和电压检测单元24。
此外,架空线电流推测单元23及电压检测单元24与实施方式2中说明的相同，关于架空线电流推测单元23的结构和动作，已在实施方式2中作了详细说明。
另外，错误动作检测单元31及栅极停止单元32的结构和动作己在实施方式3中作了详细说明。
艮P，本实施方式是实施方式3和实施方式2的组合。
但是，实施方式2如图2所示，是根据动力运行指令？*来控制电车运行，而在本实施方式中，如图16所示，是根据制动指令8*来控制电车运行。
本实施方式中的电车控制装置如图16所示，包括根据制动指令8*将直流转换成任意频率的交流的VVVF逆变器(可变电压可变频率逆变器)6;连接于VWF逆变器6的交流侧的交流电动机7;并联连接于VWF逆变器6的直流侧的滤波电容器5;检测VWF逆变器6的交流侧的电流信息的电流检测单元10;检测滤波电容器5的直流电压信息的电压检测单元24;以及根据WW逆变器6的输出电压指令和VWF逆变器6的输出电流推测交流电动机7的转速、根据该推测值控制VVVF逆变器6的无速度传感器矢量控制单元11，其中还包括推测架空线1的电流的架空线电流推测单元(直流电流推测单元)23;错误动作检测单元31，该错误动作检测单元31在VVVF逆变器6运转时，根据制动指令、由架空线电流推测单元(直流电流推测单元)23推测的架空线1的电流推测值(直流电流推测值)和预定的电流设定值求出架空线1的电流推测值(直流电流推测值)的符号，根据架空线1的电流推测值(直流电流推测值)的符号检测无速度传感器矢量控制单元11异常；以及在该错误动作检测单元31检测到异常时使VWF逆变器停止的栅极停止单元32。
另外，与上述实施方式2的情况相同，架空线电流推测单元23包括根据电流检测单元10检测出的电流信息和VWF逆变器6的开关状态推测从架空线1输入到WVF逆变器6的逆变器直流输入电流的逆变器直流输入电流推测单元29;推测从架空线1输入到滤波电容器5的电容器输入电流的电容器输入电流推测单元28;以及将逆变器直流输入电流推测单元29及电容器输入电流推测单元28各自的电流推测值相加、并输入到错误动作检测单元12的加法器30。
另外，错误动作检测单元31及栅极停止单元32等的结构和动作与上述实施方式3的情况相同。
如上所述，根据本实施方式，由于采用如下结构S卩，具有在VWF逆变器根据制动指令运转时按照架空线电流推测单元推测的架空线电流的符号、检测无速度传感器矢量控制单元的异常的错误动作检测单元，该错误动作检测单元检测到异常时使VWF逆变器停止，因此，能够以极简单且廉价的结构来简单且正确地检测无速度传感器矢量控制单元的异常。
因此，可以将过电流导致逆变器装置的零部件故障防患于未然。
实施方式5
图17是表示本发明实施方式5的电车控制装置的结构图。参照图17说明本实施方式的电车控制装置。
本实施方式的特征在于，是在图9所示的实施方式3的结构中，具备逆变器电流检测单元53，代替架空线电流检测单元4。
此外，其它结构与实施方式3相同，用同一标号表示。对于和实施方式3釆用同一标号的部分，省略其说明。
本实施方式与实施方式3相比，特征在于检测逆变器电流Idc来检测无速度传感器矢量控制单元ll的异常。
艮P,本实施方式中的电车控制装置如图17所示，包括根据制动指令B1每直流转换成任意频率的交流的可变电压可变频率逆变器(WVF逆变器)6;连接于VVVF逆变器6的交流侧的交流电动机7;并联连接于VWF逆变器6的直流侧的滤波电容器5;检测WVF逆变器6的交流侧的电流信息的电流检测单元10;检测滤波电容器5的直流电压信息的电压检测单元24;以及根据VWF逆变器6的输出电压指令和WVF逆变器6的输出电流推测交流电动机7的转速、根据该推测值控制VWF逆变器6的无速度传感器矢量控制单元11，其中还包括检测VWF逆变器6的逆变器电流的逆变器电流检测单元(直流电流检测单元)53;错误动作检测单元31，该错误动作检测单元31在VVVF逆变器6运转时，根据制动指令B^逆变器电流检测单元(直流电流检测单元)53检测出的逆变器电流(直流电流)和预定的电流设定值求出逆变器电流(直流电流)的符号，根据该逆变器电流(直流电流)的符号检测无速度传感器矢量控制单元11异常；以及在该错误动作检测单元31检测到异常时使VVVF逆变器停止的栅极停止单元32。
像本实施方式那样，即使是检测逆变器电流Idc而不是架空线电流Is,也与实施方式3的情况相同，能够检测无速度传感器矢量控制单元11的异常。
采用通过逆变器电流检测单元53检测逆变器电流的结构时，可以将逆变器电流检测单元53预先组装到逆变器装置内部。
因此，与实施方式3那样安装架空线电流检测单元的情况相比，可以简化安装作业。
另外，通过安装在逆变器装置内部，对于电车的振动等可以稳定地安装检测单元。
如上所述，在本实施方式中，由于采用如下结构即，具有在VVVF逆变器
运转时按照逆变器电流检测单元检测出的逆变器电流的符号检测无速度传感器矢量控制单元异常的错误动作检测单元，该错误动作检测单元检测到异常时使逆变器停止，因此，能够以极简单且廉价的结构来简单且正确地检测无速度传感器矢量控制单元的异常。
因此，可以将过电流导致逆变器装置的零部件故障防患于未然。
实施方式6
图18是表示本发明实施方式6的电车控制装置的结构图。参照图18说明本实施方式的电车控制装置。
本实施方式与实施方式4相比，具备逆变器电流推测单元54，代替架空线电流推测单元23。
此外，其它结构与实施方式4相同，用同一标号表示。
本实施方式与实施方式4相比，特征在于推测逆变器电流，计算Idc一s(逆变器直流输入推测电流)来检测无速度传感器矢量控制单元11的异常。
此外，逆变器电流推测值Idc—s(逆变器直流输入推测电流)通过实施方式2的式(4)计算。
艮P，本实施方式的电车控制装置如图18所示，包括根据制动指令B"每直流转换成任意频率的交流的WW逆变器(可变电压可变频率逆变器)6;连接于WW逆变器6的交流侧的交流电动机7;并联连接于VWF逆变器6的直流侧的滤波电容器5;检测VWF逆变器6的交流侧的电流信息的电流检测单元10;检测滤波电容器5的直流电压信息的电压检测单元24;以及根据VVVF逆变器6的输出电压指令和WVF逆变器6的输出电流推测交流电动机7的转速、根据该推测值控制VWF逆变器6的无速度传感器矢量控制单元11，其中还包括推测VVVF逆 变器6的逆变器电流的逆变器电流推测单元(直流电流推测单元)54;错误动作检测 单元31，该错误动作检测单元31在VWF逆变器6运转时，根据制动指令B、 直流电流推测单元(直流电流推测单元)54推测的逆变器电流推测值(直流电流推测 值)和预定的电流设定值求出逆变器电流推测值(直流电流推测值)的符号，根据该逆 变器电流推测值(直流电流推测值)的符号检测无速度传感器矢量控制单元11异常； 以及在该错误动作检测单元31检测到异常时使WVF逆变器停止的栅极停止单元 32。
像本实施方式那样，即使是推测逆变器电流推测值Idc—s而不是架空线电流推 测值Is一s，也能够与实施方式2、实施方式4相同，检测出无速度传感器矢量控制 单元ll的异常。
尤其是本实施方式中，由于利用逆变器电流推测单元54推测逆变器电流Idc， 所以与实施方式2、实施方式4的情况相比，由于不需要计算上面揭示的式(1)或(2)， 因此可以降低微机的负载率及计算量。
如上所述，由于采用如下结构即，具有在逆变器运转时按照逆变器电流推测 单元推测的逆变器电流的符号、检测无速度传感器矢量控制单元异常的错误动作检 测单元，该错误动作检测单元检测到异常时使逆变器停止，因此，能够以极简单且
廉价的结构来简单且正确地检测无速度传感器矢量控制单元的异常。 因此，可以将过电流导致逆变器装置的零部件故障防患于未然。
工业上的实用性
本发明可以适用于以交流电动机作为驱动源、特别是利用无速度传感器矢量控 制单元通过VWF逆变器控制交流电动机的电车控制装置。
权利要求
1. 一种电车控制装置，包括根据动力运行指令或制动指令将直流转换成任意频率的交流的VVVF逆变器(可变电压可变频率逆变器)；连接于所述VVVF逆变器的交流侧的交流电动机；并联连接于所述VVVF逆变器的直流侧的滤波电容器；检测所述VVVF逆变器的交流侧的电流信息的电流检测单元；检测所述滤波电容器的直流电压信息的电压检测单元；以及根据所述VVVF逆变器的输出电压指令和所述VVVF逆变器的输出电流推测所述交流电动机的转速，根据该推测值控制所述VVVF逆变器的无速度传感器矢量控制单元，该电车控制装置的特征在于，还包括检测架空线电流的架空线电流检测单元或检测所述VVVF逆变器的逆变器电流的逆变器电流检测单元中的任意一个直流电流检测单元；错误动作检测单元，该错误动作检测单元在所述VVVF逆变器运转时，根据动力运行指令或制动指令中的任意一个指令、由所述直流电流检测单元检测出的架空线电流或逆变器电流中的任意一个直流电流和预定的电流设定值求出直流电流的符号，根据该直流电流的符号检测所述无速度传感器矢量控制单元异常；以及在该错误动作检测单元检测到异常时使所述VVVF逆变器停止的栅极停止单元。
2. 如权利要求1所述的电车控制装置，其特征在于， 所述错误动作检测单元包括将所述VVVF逆变器在动力运行运转时由所述架空线电流检测单元或所述逆 变器电流检测单元中的任意一个所述直流电流检测单元检测出的架空线电流或逆 变器电流中的任意一个直流电流的值与用于判断错误再生而设定的第一电流设定 值进行比较的错误再生检测单元；将所述WW逆变器在再生运转时由所述架空线电流检测单元或所述逆变器 电流检测单元中的任意一个所述直流电流检测单元检测出的架空线电流或逆变器 电流中的任意一个直流电流的值与用于判断错误动力运行而设定的第二电流设定 值进行比较的错误动力运行检测单元；以及根据动力运行指令或制动指令中的任意一个指令在动力运行运转时选择所述 错误再生检测单元，在再生运转时选择所述错误动力运行检测单元的动力运行再生 检测选择单元。
3. 如权利要求2所述的电车控制装置，其特征在于，所述错误再生检测单元具有错误再生检测延时单元，该错误再生检测延时单元 在由所述架空线电流检测单元检测出的架空线电流的值小于所述第一电流设定值 时使一定的时间经过，所述错误动力运行检测单元具有错误动力运行检测延时单元，该错误动力运行 检测延时单元在由架空线电流检测单元检测出的架空线电流的值大于第二电流设 定值时使一定的时间经过。
4. 如权利要求1所述的电车控制装置，其特征在于， 所述错误动作检测单元包括大小比较单元，所述VVW逆变器在再生运转时由所述架空线电流检测单元或所述逆变器电 流检测单元中的任意一个所述直流电流检测单元检测出的架空线电流或逆变器电 流中的任意一个直流电流的值；根据制动指令对再生时的架空线电流条件设定单元设定的用于判断错误动力 运行的电流设定值；所述大小比较单元对所述用于判断错误动力运行而设定的电流设定值与架空 线电流或逆变器电流中的任意一个直流电流进行比较。
5. 如权利要求4所述的电车控制装置，其特征在于，所述错误动作检测单元具有对由所述直流电流检测单元检测出的电流的偏置 分量进行补偿的偏置补偿单元。
6. —种电车控制装置，其特征在于，包括根据动力运行指令或制动指令将直流转换成任意频率的交流的VWF逆变器(可变电压可变频率逆变器)；连接于所述VVVF逆变器的交流侧的交流电动机；并联连接于所述VVVF逆变器的直流侧的滤波电容器；检测所述VWF逆变器的交流侧的电流信息的电流检测单元；检测所述滤波电容器的直流电压信息的电压检测单元；以及根据所述VVVF逆变器的输出电压指令和所述WW逆变器的输出电流推测所述交流电动机的转速、根据该推测值控制所述WW逆变器的无速度传感器矢量控制单元， 还包括推测架空线电流的架空线电流推测单元或推测所述WW逆变器的逆变器电 流的逆变器电流推测单元中的某一个直流电流推测单元；错误动作检测单元，该错误动作检测单元在所述WW逆变器运转时，根据 动力运行指令或制动指令中的某一个指令、由所述直流电流推测单元推测出的架空 线电流推测值或逆变器电流推测值中的某一个直流电流推测值和预定的电流设定 值求出直流电流推测值的符号，根据该直流电流推测值的符号检测所述无速度传感 器矢量控制单元异常；以及在该错误动作检测单元检测到异常时使所述VVVF逆变器停止的栅极停止单元。
7. 如权利要求6所述电车控制装置，其特征在于， 所述架空线电流推测单元包括根据由所述电流检测单元检测出的电流信息和所述VVVF逆变器的开关状态 推测从架空线输入到所述VWF逆变器的逆变器直流输入电流的逆变器直流输入 电流推测单元；推测从架空线输入到所述滤波电容器的电容器输入电流的电容器输入电流推 测单元；以及将所述逆变器直流输入电流推测单元及电容器输入电流推测单元各自的电流 推测值相加、并输入到所述错误动作检测单元的加法器。
8. 如权利要求6所述电车控制装置，其特征在于， 所述错误动作检测单元包括将所述VVVF逆变器在动力运行运转时由所述架空线电流推测单元或推测所 述VVVF逆变器的逆变器电流的逆变器电流推测单元中的某一个直流电流推测单 元推测的架空线电流推测值或逆变器电流推测值中的某一个直流电流推测值、与用 于判断错误再生而设定的第一电流设定值进行比较的错误再生检测单元；将所述VWF逆变器在再生运转时由所述架空线电流推测单元或推测所述 VVVF逆变器的逆变器电流的逆变器电流推测单元中的某一个直流电流推测单元 推测的架空线电流推测值或逆变器电流推测值中的某一个直流电流推测值、与用于 判断错误动力运行而设定的第二电流设定值进行比较的错误动力运行检测单元；以 及根据动力运行指令或制动指令中的某一个指令在动力运行运转时选择所述错 误再生检测单元、在再生运转时选择所述错误动力运行检测单元的动力运行再生检 测选择单元。
9.如权利要求8所述的电车控制装置，其特征在于，所述错误再生检测单元具有错误再生检测延时单元，该错误再生检测延时单元在由所述架空线电流推测单元推测的架空线电流推测值小于所述第一电流设定值时，可以使其经过一定的时间，所述错误动力运行检测单元具有错误动力运行检测延时单元，该错误动力运行 检测延时单元在由架空线电流推测单元推测的架空线电流推测值大于第二电流设定值时，可以使其经过一定的时间。
全文摘要
一种具有根据VVVF逆变器(6)的输出电压指令和输出电流推测交流电动机(7)的转速、根据该推测值控制VVVF逆变器(6)的无速度传感器矢量控制单元(11)的电车控制装置，包括检测来自架空线(1)的电流的架空线电流检测单元(4)；在VVVF逆变器(6)运转时根据架空线电流检测单元(4)检测出的架空线(1)的电流的符号、检测无速度传感器矢量控制单元(11)异常的错误动作检测单元(12)；以及在该错误动作检测单元(12)检测到异常时使VVVF逆变器停止的栅极停止单元(13)。
文档编号H02P21/00GK101536303SQ20078004109
公开日2009年9月16日 申请日期2007年10月10日 优先权日2006年11月2日
发明者根来秀人, 河野雅树 申请人:三菱电机株式会社