[发明专利]电力变换装置

说明书

使电动机动作停止时使磁通量充分衰减，防止下次起动时产生过大电流和转矩，电力变换装置停止前使磁通量衰减时不产生过大电流和转矩，另外不需要磁传感器，即使发生了电动机的温度变动或常数变化也能充分衰减磁通量。电力变换装置的控制装置具有基于电流指令生成驱动感应电动机的电压指令的电压运算部；基于电压指令输出电力变换电路的选通脉冲信号的PWM运算部，控制装置在从励磁电流指令及转矩电流指令的下降起直至达到零为止的阻断时，将在励磁电流指令上加上对应于励磁电流指令的时间变化量算出的励磁电流指令补正量后求得的阻断时励磁电流指令、在励磁电流指令上乘以增益后得到的阻断时磁通量指令及转矩电流指令作为针对电压运算部的电流指令。

技术领域

本发明涉及驱动感应电动机的电力变换装置。

背景技术

在铁道车辆的领域，作为驱动车辆的电动机，一般使用感应电动机。在铁道车辆中，在编组内搭载多个电动机，即使车辆整体以相同速度行驶，也由于车轮旋转半径的差异而使得这些电动机的旋转速度并不一定相同。在使用同步电动机的情况下，由于需要使转子的旋转频率和电力变换装置的驱动频率同步，因此每个电动机中分别需要电力变换装置。另一方面，在使用感应电动机的情况下，由于对应于驱动频率与转子的旋转速度之差而产生转矩，因此能在转矩误差的允许范围内允许电动机的旋转速度差。为此，在铁道车辆的领域中，一般采用以1台电力变换装置驱动多台感应电动机的方式，能以低成本来构建系统。

一般产业用途中所使用的电动机多以固定的旋转速度连续运转，但在铁道车辆中，在从停车状态起动电力变换装置并加速后，停止电力变换装置的动作而移转到以惯性行进的状态，之后，再起动电力变换装置进行减速或再加速等，如这样频繁地重复车辆的加减速以及电力变换装置的起动、停止。在使用感应电动机的情况下，即使停止电力变换装置而阻断一次电流，在感应电动机内部也会暂时继续流过电流。该电流由电动机内部的电阻消耗，逐渐衰减，但在直到消失为止的期间，因流过内部的电流而继续产生磁通量。这时，若残留的磁通量保持较大不变地即电动机内部残留的磁能保持较大不变地再起动电力变换装置，则有时会流过过大的电流。这时，会存在使电力变换装置遭到破坏的情况、产生过大的转矩而使乘坐体验变差的情况。

该残留磁通量所引起的再起动时的问题过去以来就是已知的，作为该问题的对策，已知专利文献1以及2所记载的技术。在专利文献1记载的技术中，通过使电力变换装置停止前成为输出电压零，从而使感应电动机的一次侧短路，将电动机内部的残留磁能引出到一次侧。在专利文献2记载的技术中，在使电力变换装置停止前控制励磁电流来使电动机内部的磁通量衰减，从而使电动机内部的残留磁能充分降低。

专利文献

专利文献1：JP特开2013-207954号公报

专利文献2：JP特开2008-113501号公报

在专利文献1记载的技术中，通过在电力变换装置停止前以输出电压零的状态进行动作，从而使感应电动机的一次侧短路来将电动机内部的残留磁能引出到一次侧，这时，若残留磁能较大，则流向一次侧的电流也变大，从而存在会产生过大的转矩的情况。

在专利文献2记载的技术中，为了在电力变换装置停止前使电动机内部的磁通量衰减而对励磁电流进行控制，由此充分降低电动机内部的残留磁能。这时，不设置磁通量传感器，是无传感器的情况，但由于使用根据电动机常数等估计出的值，因此在常数因电动机的温度变动而发生了变化的情况下，估计误差变大，从而有时无法使磁通量得到充分衰减。

根据以上，本发明的课题是以下3点。

(1)下次起动时不产生过大的电流和转矩；

(2)当在电力变换装置停止前使磁通量充分衰减时，不产生过大的电流和转矩；

(3)不需要磁传感器，即使发生了电动机的温度变动或常数变化也能充分衰减磁通量。

发明内容