JP2011166964A - Control device of power converter for train - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の制御装置をネットワークで接続する車両用電力変換器の制御装置において、接続先の制御装置のマイコン故障、ネットワーク故障を検知した場合および接続先の制御装置に高速な保護動作が必要な場合の保護動作の冗長化、高速化を図る。
【解決手段】運転指令を受ける車両制御手段1と、該手段1の制御指令に応じて電力変換器5a、5bを制御する変換器制御手段2a、2bと、両手段1、2a、2bを接続するネットワーク32a、32bと、故障信号通信手段33a、33b、34a、34bからなり、車両制御手段および変換器制御手段は、接続先の制御手段とのネットワーク通信により健全性を確認し、異常を検出した場合および接続先の制御手段に対して高速な保護動作が必要な場合、故障信号通信手段により接続先の制御手段に対して保護動作を実行する。
【選択図】図1In a control device for a vehicle power converter in which a plurality of control devices are connected via a network, when a microcomputer failure or a network failure is detected in a connected control device, a high-speed protection operation is required in the connected control device. In this case, the protection operation should be made redundant and faster.
A vehicle control means 1 that receives a driving command, converter control means 2a, 2b that control power converters 5a, 5b in accordance with the control command of the means 1, and both means 1, 2a, 2b are connected. Network 32a, 32b and failure signal communication means 33a, 33b, 34a, 34b. The vehicle control means and converter control means confirm the soundness by network communication with the connection destination control means and detect abnormalities. In such a case, and when a high-speed protection operation is necessary for the connection destination control means, the protection operation is executed for the connection destination control means by the failure signal communication means.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は車両用インバータ、車両用コンバータ及び車両用電源装置等の車両用電力変換器の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a vehicle power converter such as a vehicle inverter, a vehicle converter, and a vehicle power supply device.
従来の車両用電力変換器の制御装置は、車両の運転状態を決定するために必要な運転情報により運転状態を決定する車両制御手段と、決定した運転状態に応じて電力変換器を制御する変換器制御手段を、通信手段で接続した構成となっており、車両制御手段は複数台の変換器手段に対して運転状態を連絡することが可能である。これにより、制御手段に共通する入出力情報を車両制御手段に集約し、変換器制御手段と通信手段を用いて送受信することで、入出力情報の配線数を低減することができる。 A conventional control device for a vehicle power converter includes vehicle control means for determining a driving state based on driving information necessary for determining a driving state of the vehicle, and a conversion for controlling the power converter according to the determined driving state. The controller control means is connected by communication means, and the vehicle control means can communicate the operating state to a plurality of converter means. As a result, the input / output information common to the control means is collected in the vehicle control means, and transmitted and received using the converter control means and the communication means, thereby reducing the number of wires of the input / output information.
特許文献1記載のハブ型ネットワーク通信手段と故障情報連絡用の通信手段により車両制御手段と変換器制御手段を接続する構成では、故障情報を受信した制御手段のマイコンやソフトウェアに異常が発生していた場合、保護動作を実行することができない問題があった。 In the configuration in which the vehicle control means and the converter control means are connected by the hub type network communication means and the communication means for failure information communication described in Patent Document 1, an abnormality has occurred in the microcomputer or software of the control means that has received the failure information. In such a case, there is a problem that the protection operation cannot be executed.
さらに、故障情報を受信した制御手段が健全である場合でも、故障情報を受信してから保護動作を実行するまで、故障情報の受信処理、保護動作実行処理などのソフトウェア処理の時間だけ遅延が発生する問題もある。 Furthermore, even if the control means that received the failure information is healthy, there will be a delay by the time of software processing such as failure information reception processing and protection operation execution processing from when the failure information is received until protection operation is executed There is also a problem to do.
上記課題は、車両制御手段の故障信号通信手段により変換器制御手段のPWMパルス出力手段を停止可能、および変換器制御手段の故障情報連絡用の通信手段により車両制御手段の遮断器制御手段から遮断器開放指令出力可能とすることで解決される。ネットワーク通信手段が故障した場合、車両制御手段がPWMパルス停止が必要となる故障を検知した場合、および変換器制御手段が遮断器開放が必要となる故障を検知した場合において、ネットワーク通信手段を介さずに接続先の制御手段に対して保護動作が可能となる。 The above-described problems are that the PWM pulse output means of the converter control means can be stopped by the failure signal communication means of the vehicle control means, and that the breaker control means of the vehicle control means is shut off by the communication means for communication of fault information of the converter control means. This can be solved by enabling the device open command output. When the network communication means fails, the vehicle control means detects a failure that requires a PWM pulse stop, and the converter control means detects a failure that requires the circuit breaker to be opened via the network communication means. Therefore, the protection operation can be performed on the connection destination control means.
以上説明したように、本発明によれば、故障信号通信手段で保護動作を実行することにより、ネットワーク通信手段の健全性が保てない場合、故障情報受信側のマイコンやソフトウェアに異常が発生した場合でも、故障情報を検知した制御手段が接続先の制御手段に保護動作を実行することが可能となる。 As described above, according to the present invention, when the soundness of the network communication means cannot be maintained by executing the protection operation in the failure signal communication means, an abnormality has occurred in the microcomputer or software on the failure information receiving side. Even in such a case, the control unit that has detected the failure information can execute the protection operation on the connection-destination control unit.
車両制御手段が故障信号通信手段により変換器制御手段のPWMパルスを停止することにより、変換器制御手段がPWMパルスを停止できない場合においてもPWMパルス停止が可能となる。 When the vehicle control means stops the PWM pulse of the converter control means by the failure signal communication means, the PWM pulse can be stopped even when the converter control means cannot stop the PWM pulse.
変換器制御手段が故障信号通信手段により車両制御手段の遮断器開放信号を出力することにより、車両制御手段が遮断器開放手段を出力できない場合においても遮断器開放信号の出力が可能となる。 When the converter control means outputs the circuit breaker opening signal of the vehicle control means by the failure signal communication means, the circuit breaker opening signal can be output even when the vehicle control means cannot output the circuit breaker opening means.
変換器制御手段の故障検出手段が、車両制御手段の遮断器開放信号出力が必要となる故障を検出した場合に、故障検出手段が変換器制御手段のソフトウェア処理を介さずに故障情報連絡用の通信手段により車両制御手段の遮断器開放信号を出力することにより、変換器制御手段のマイコンやソフトウェアに故障が発生した場合、およびソフトウェア処理を介さず高速に保護動作が必要な場合においても遮断器開放信号の出力が可能となる。 When the failure detection means of the converter control means detects a failure that requires the output of the circuit breaker open signal of the vehicle control means, the failure detection means is used for fault information communication without going through the software processing of the converter control means. By outputting the circuit breaker open signal of the vehicle control means through the communication means, the breaker will be used even when a failure occurs in the microcomputer or software of the converter control means and when a high-speed protection operation is required without using software processing. An open signal can be output.
以下、発明の実施形態を図面を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態による車両用電力変換器の制御装置を示す。なお、本実施形態では2台のインバータ装置を駆動する場合について説明する。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a control apparatus for a vehicle power converter according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a case where two inverter devices are driven will be described.
本実施形態において、車両制御手段1は、マイコン10、車両情報制御装置インタフェース11、イーサネット(登録商標)インタフェース12、スイッチングハブ13、デジタル出力インタフェース14、故障検出手段15からなり、車両情報制御装置インタフェース11に車両情報制御装置3より出力される運転指令22を入力し、故障検出手段15に断流器4の接点信号24及び変換制御手段2a、2bの故障信号33a、33bを入力する。
In this embodiment, the vehicle control means 1 includes a microcomputer 10, a vehicle information
マイコン10は、運転指令22、接点信号24および故障信号33a、33bより断流器状態、制御指令を決定する。ここで決定した断流器状態によりデジタル出力インタフェース14から断流器4に駆動信号23を出力し、決定した制御指令をイーサネットインタフェース12、スイッチングハブ13を介してイーサネット信号32a、32bを変換器制御手段2a、2bのイーサネットインタフェース19a、19bに出力する。
The microcomputer 10 determines a breaker state and a control command from the
次に、2台の変換器制御手段2a、2bは、マイコン16a、16b、アナログ入力インタフェース17a、17b、故障検出手段18a、18b、イーサネットインタフェース19a、19b、パルスインタフェース20a、20b、ロジック回路21a、21bからなり、マイコン16a、16bはイーサネットインタフェース19a、19bを介してイーサネット信号32a、32bから制御指令を取り込む。
Next, the two
マイコン16a、16bは、ロジック回路21a、21bを介してPWMパルス信号30a、30bを出力し、インバータ装置5a、5bを駆動する。これにより3相誘導電動機6a、6bの回転速度が制御される。3相誘導電動機6a、6bの回転速度をパルス発生器7a、7bで速度に比例したパルス列29a、29bに変換し、パルスインタフェース20a、20bを介してマイコン16a、16bに入力する。速度センサレス制御の場合は、電動機電流より電動機の回転速度を推定するため、パルス発生器7a、7bを省略することが可能である。
The
また、電流検出器8ua、8va、8wa及び8ub、8vb、8wbで検出した電動機電流26a、27a、28a及び26b、27b、28bと、電圧検出器9a、9bで検出したインバータ装置5a、5bの直流電源電圧25a、25bはアナログ入力インタフェース17a、17bを介してマイコン16a、16bに入力する。電動機電流は、2相分の電流値を足し合わせ反転させることにより残り1相の電流値を得られるため、電流検出器は1電動機あたり2個に省略可能である。
In addition, the
車両制御手段1のマイコン10は、イーサネット信号32a、32bの通信周期、受信データの誤り検出符号から変換器制御手段2a、2bの健全性を確認し、変換器制御手段2a、2bの異常を確認した場合、デジタル出力インタフェース14を介して断流器4の駆動信号23を遮断してインバータ装置5a、5bに供給する電源を切り離すと共に、故障検出手段15を介して故障信号34a、34bを出力する。
The microcomputer 10 of the vehicle control means 1 confirms the soundness of the converter control means 2a and 2b from the communication period of the
変換器制御手段2a、2bのマイコン16a、16bは、イーサネット信号32a、32bの通信周期、受信データの誤り検出符号から車両制御手段1の健全性を確認し、車両制御手段1の異常を確認した場合、PWMパルス信号30a、30bを停止すると共に、故障検出手段18a、18bを介して故障信号33a、33bを出力する。
The
車両制御手段1および変換器制御手段2a、2bが健全で、イーサネット信号32a、32bに断線などのネットワーク故障が発生した場合においても、車両制御手段1および変換器制御手段2a、2bはイーサネット信号32a、32bの通信周期、受信データの誤り検出符号から接続先の制御手段と判断して故障検出手段15、18a、18bを介して故障信号33a、33b、34a、34bを出力することで保護動作が可能である。
Even when the vehicle control means 1 and the converter control means 2a and 2b are healthy and a network failure such as disconnection occurs in the
変換器制御手段2a、2bは、PWMパルス信号30a、30bとPWMパルスフィードバック信号31a、31bをロジック回路21a、21bで比較することでPWMパルス信号の健全性を確認し、PWMパルス信号の異常を検知した場合、ロジック回路21a、21bによりPWMパルス信号30a、30bを停止すると共に、故障検出手段18a、18bを介して故障信号33a、33bを出力する。
The converter control means 2a, 2b confirms the soundness of the PWM pulse signal by comparing the
車両制御手段1は、故障検出手段15に変換器制御手段2a、2bの故障信号33a、33bを入力し、故障検出手段15はデジタル出力インタフェース14を介して断流器4の駆動信号23を遮断してインバータ装置5a、5bに供給する電源を切り離す。 The vehicle control means 1 inputs the failure signals 33 a and 33 b of the converter control means 2 a and 2 b to the failure detection means 15, and the failure detection means 15 interrupts the drive signal 23 of the circuit breaker 4 via the digital output interface 14. Then, the power supplied to the inverter devices 5a and 5b is disconnected.
変換器制御手段2a、2bは、故障検出手段18a、18bに車両制御手段1の故障信号34a、34bを入力し、該当インバータ装置5a、5bのPWMパルス信号30a、30bを停止する。
The converter control means 2a, 2b inputs the
1 車両制御手段
2a 変換器制御手段
2b 変換器制御手段
3 車両情報制御装置
4 断流器
5a インバータ装置
6a 3相誘導電動機
6b 3相誘導電動機
7a パルス発生器
7b パルス発生器
8ua 電流検出器
8va 電流検出器
8wa 電流検出器
8ub 電流検出器
8vb 電流検出器
8wb 電流検出器
9a 電圧検出器
9b 電圧検出器
10 マイコン
11 車両情報制御装置インタフェース
12 イーサネットインタフェース
13 スイッチングハブ
14 デジタル出力インタフェース
15 故障検出手段
16a マイコン
16b マイコン
17a アナログ入力インタフェース
17b アナログ入力インタフェース
18a 故障検出手段
18b 故障検出手段
19a イーサネットインタフェース
19b イーサネットインタフェース
20a パルスインタフェース
20b パルスインタフェース
21a ロジック回路
21b ロジック回路
22 運転指令
23 駆動信号
24 接点信号
25a 直流電源電圧
25b 直流電源電圧
26a 電動機電流
26b 電動機電流
27a 電動機電流
27b 電動機電流
28a 電動機電流
28b 電動機電流
29a パルス列
29b パルス列
30a PWMパルス信号
30b PWMパルス信号
31a PWMパルスフィードバック信号
31b PWMパルスフィードバック信号
32a イーサネット信号
32b イーサネット信号
33a 故障信号
33b 故障信号
34a 故障信号
34b 故障信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle control means 2a Converter control means 2b Converter control means 3 Vehicle information control apparatus 4 Circuit breaker
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