Aparato de control para vehículo eléctrico.

Un controlador para vehículo eléctrico, que comprende:

- un inversor VVVF (inversor de frecuencia variable y tensión variable) (6) que convierte una corriente continua (CC) en una corriente alterna (CA) que tiene una frecuencia arbitraria,

en base a una orden de alimentación o una orden de frenado;

- un motor (7) de CA conectado a un lado de CA del inversor VVVF (6);

- una reactancia (3) de filtro conectada en serie a un lado de CC del inversor VVVF (6);

- un condensador (5) de filtro conectado en paralelo a un lado de CC del inversor VVVF (6);

- medio (10) de detección de corriente para detectar una información de corriente en el lado de CA del inversor VVVF (6);

- medio (24) de detección de tensión para detectar una información de tensión de CC del condensador (5) de filtro; y

- medio (11) de control vectorial de velocidad sin sensor para estimar una velocidad de giro del motor (7) de CA a partir de una orden de tensión de salida del inversor VVVF (6) y una intensidad de salida desde el inversor VVVF (6) y controlar el inversor VVVF (6) en base al valor estimado;

caracterizado porque el controlador incluye:

- medio (4, 53) de detección de intensidad de CC formado por uno cualquiera de medio (4) de detección de corriente de cable aéreo para detectar la corriente que fluye a través de un cable aéreo (1) y medio (53) de detección de corriente de inversor para detectar una corriente de inversor que fluye a través del inversor VVVF (6);

- medio (31) de detección de acción incorrecta para determinar, cuando el inversor VVVF (6) está en funcionamiento, el signo de la intensidad de CC de acuerdo con una orden cualquiera de la orden de alimentación y la orden de frenado, una intensidad de CC cualquiera de la corriente que fluye a través del cable aéreo (1) y la corriente de inversor, que son detectadas por el medio (4, 53) de detección de intensidad de CC, y un valor fijado de intensidad predeterminada, y para detectar el hecho de que existe anomalía en el medio (11) de control vectorial de velocidad sin sensor por dicho signo de la intensidad de CC; y

- medio (32) de parada de puerta para detener el inversor VVVF (6) cuando el medio (31) de detección de acción incorrecta detecta una anomalía; y

- en donde el medio (31) de detección de acción incorrecta incluye:

- medio (14) de detección de regeneración incorrecta para comparar, cuando el inversor VVVF (6) está en funcionamiento con alimentación, un valor de una intensidad de CC cualquiera de la intensidad que fluye a través del cable aéreo (1) y la corriente de inversor, que son detectadas por uno cualquiera de los medios (4, 53) de detección de intensidad de CC del medio (4) de detección de corriente de cable aéreo y el medio (53) de detección de corriente de inversor, con un primer valor fijado de intensidad establecido para juzgar que está regenerado incorrectamente, y permitir cuando el primer valor fijado de intensidad es mayor, que se retrase una detección de regeneración incorrecta durante un cierto tiempo decidido por una frecuencia de resonancia de la reactancia (3) de filtro y el condensador (5) de filtro;

- medio (15) de detección de alimentación incorrecta para comparar, cuando el inversor VVVF (6) está en un tiempo de funcionamiento con regeneración, un valor de una intensidad de CC cualquiera de la intensidad que fluye a través del cable aéreo (1) y la corriente de inversor, que es detectada por uno cualquiera de los medios (4, 53) de detección de intensidad de CC del medio (4) de detección de corriente de cable aéreo y el medio (53) de detección de corriente de inversor, con un segundo valor fijado de intensidad establecido para juzgar que está alimentado incorrectamente, y permitir cuando el segundo valor fijado de intensidad es menor, que se retrase una detección de alimentación incorrecta durante un cierto tiempo decidido por una frecuencia de resonancia de la reactancia (3) de filtro y el condensador (5) de filtro; y

- medio (18) de selección de detección de alimentación/regeneración para seleccionar, en el tiempo de funcionamiento de alimentación, el medio (14) de detección de regeneración incorrecta, y seleccionar el medio (15) de detección de alimentación incorrecta en el tiempo de funcionamiento de regeneración en base a una orden cualquiera de la orden de alimentación y la orden de frenado.

Aparato de control para vehículo eléctrico Campo técnico La invención se refiere a un controlador para un vehículo eléctrico, cuya fuente de impulsión es un motor de CA accionado por un inversor de frecuencia variable y tensión variable (también denominado en lo que sigue inversor VVVF) sin utilizar un detector de velocidad, y en particular a una tecnología para detectar una estimación de velocidad anómala requerida en el control.

Antecedentes de la técnica En los últimos años (véanse los documentos de patente 1 y 2, por ejemplo) se ha propuesto un método basado en inversor VVVF para controlar con precisión un motor de CA sin utilizar un detector de velocidad.

En este método de control de un motor de CA sin utilizar un detector de velocidad, para controlar el inversor VVVF se calcula una estimación de velocidad basándose, por ejemplo, en un valor de intensidad detectada. Sin embargo, cuando la estimación de velocidad calculada no es correcta debido a un fallo del detector de intensidad, rotura de cables u otros defectos, se produce frecuentemente una sobreintensidad si se deja sin corregir cualquiera de los defectos, pudiendo ocasionar la rotura de piezas del inversor VVVF. Por lo tanto, es necesario detectar rápidamente dicha estimación anómala de velocidad.

Documento 1 de patente: patente japonesa nº 3 732 784 (Figura 6, Ecuación 28) Documento 2 de patente: publicación de solicitud de patente japonesa no examinada JP-A-2004-064 905 (Figura 1)

El funcionamiento de máquinas de tracción alimentadas por inversor in caso de emergencia o condiciones de impulsión anómalas de un vehículo sobre raíles es el objeto de varios documentos, tales como JP03285501, JP 01252173 y JP 61081102.

Descripción de la Invención Problema que ha de resolver la Invención Sin embargo, el método para impulsar y controlar un vehículo eléctrico y un aparato para controlarlo descritos en el documento 1 de patente están configurados para calcular una referencia de intensidad IL* utilizando una referencia de potencia eficaz P* y una tensión de CC Vdc, calcular una desviación entre la referencia de intensidad IL* y un valor detectado de intensidad de cable aéreo IL y, cuando la desviación no se encuentra entre un límite inferior α y un límite superior β, determinar que la estimación de velocidad en cuestión es anómala.

La referencia de intensidad IL* se determina dividiendo la referencia de potencia eficaz P* por la tensión de CC Vdc. Por lo tanto, la referencia de intensidad IL* no es, en un sentido exacto, la intensidad que fluye a través del cable aéreo, sino la entrada de corriente a inversor. En consecuencia, cuando para determinar la desviación se utilizan la intensidad de cable aéreo y la referencia de intensidad de cable aéreo, se determinan con relativa facilidad el límite inferior α y el límite superior β, pero resulta significativamente difícil determinar las constantes de configuración del límite inferior α y del límite superior β, ya que se calcula la desviación entre la intensidad que fluye a través del cable aéreo y la entrada de corriente a inversor.

Además, cuando se cambian el motor de CA o el inversor VVVF, también se debe cambiar la referencia de potencia eficaz P*. Por consiguiente, también se necesita cambiar el límite inferior α y el límite superior β cuando se cambian el motor de CA o el inversor VVVF.

En el controlador de vehículo eléctrico descrito en el documento de patente 2, se utiliza un discriminador para discriminar la dirección de la corriente de entrada a inversor detectada por un detector de corriente, y el resultado se compara con una señal de mando de impulsión para detectar anomalías. Es muy posible que se detecte una acción anómala falsa.

Por ejemplo, inmediatamente después de haber apagado la señal de mando de impulsión en una operación de apagado de muesca o similar, fluye durante un breve período una pequeña cantidad de corriente de entrada a inversor. Se discriminan la corriente de entrada que fluye de este modo y la señal de mando de impulsión apagada, y probablemente se juzgue como una acción anómala.

Como ejemplo adicional, cuando el sistema de detección de anomalías antes descrito no detiene el inversor, pero una operación de protección realizada por otro medio de protección contra, por ejemplo, sobreintensidad o sobretensión detienen bruscamente el inversor, la corriente de entrada a inversor actúa transitoriamente en el inversor detenido bruscamente. Por tanto, fluye una corriente en dirección opuesta a la señal de mando de impulsión, lo que activa el sistema de detección de anomalías y da lugar a una falsa detección. Estas falsas detecciones disminuirán la fiabilidad del sistema.

La invención ha sido concebida para resolver los antedichos problemas. Un objeto de la invención es proporcionar un controlador para vehículo eléctrico que comprende un sistema de control configurado de manera sencilla que detecta el signo de la corriente de cable aéreo o el signo de la corriente de inversor para detectar una estimación de velocidad anómala, siendo el controlador capaz de determinar fácilmente constantes de configuración y de detectar una estimación de velocidad anómala sin cambiar las constantes de configuración, incluso cuando se cambian el motor de CA o el inversor de frecuencia variable y tensión variable.

Otro objeto de la invención es proporcionar un controlador para vehículo eléctrico que no detecte falsamente una estimación de velocidad anómala pero pueda detectar correctamente y con fiabilidad una estimación de velocidad anómala.

Medios para resolver el problema La invención se define con detalle en la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes exponen realizaciones ventajosas de la invención.

Ventajas de la Invención El controlador para vehículo eléctrico de la invención puede detectar una estimación de velocidad anómala, es decir, una anomalía en el medio de control del vector de velocidad sin sensor, con una configuración simple y de bajo costo, y evitar de antemano el fallo de piezas del aparato inversor a causa de una sobreintensidad.

Además, las constantes de configuración para juzgar la anomalía pueden ser configuradas fácilmente, por lo que se puede detectar una estimación de velocidad anómala sin cambiar las constantes de configuración incluso aunque se haya cambiado el motor de CA o el inversor de frecuencia variable y tensión variable.

Se puede proporcionar un controlador para vehículo eléctrico fiable que no detecte falsamente una estimación de velocidad anómala, sino que pueda detectar correctamente y de manera fiable una estimación de velocidad anómala.

Los objetos anteriores y otros, características y efectos ventajosos de la invención se harán evidentes a partir de la descripción detallada de las siguientes realizaciones y los dibujos.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 muestra la configuración de un controlador para vehículo eléctrico de acuerdo con una primera realización; la Figura 2 muestra la configuración del medio de detección de acción incorrecta de la primera realización; la Figura 3 muestra la configuración del medio de parada de puerta en la primera realización; la Figura 4 explica el comportamiento de cada parámetro del medio de detección de acción incorrecta en un modo de alimentación en la primera realización; la Figura 5 explica el comportamiento de cada parámetro del medio de detección de acción incorrecta en un modo de alimentación en la primera realización; la Figura 6 muestra la configuración de un controlador para vehículo eléctrico de acuerdo con una segunda realización; la Figura 7 muestra la configuración del medio de estimación de corriente de cable aéreo en la segunda realización; la Figura 8 es un diagrama de configuración de circuito de un inversor VVVF utilizado en la invención; la Figura 9 muestra la configuración de un controlador de vehículo eléctrico de acuerdo con una tercera realización; la Figura 10 muestra la configuración del medio de detección de acción incorrecta en la tercera realización; la Figura 11muestra la configuración del medio de parada de puerta en la tercera realización; la Figura 12 muestra la configuración del medio de ajuste de condición de corriente de cable aéreo en modo de regeneración en la tercera realización; la Figura 13 muestra la configuración del medio de elemento de tiempo de regeneración en la tercera realización; la Figura 14 muestra la configuración del medio la compensación de desviación en la tercera realización; la Figura 15 muestra la conmutación de modo de control en el controlador para vehículo... [Seguir leyendo]

1. Un controlador para vehículo eléctrico, que comprende:

-un inversor VVVF (inversor de frecuencia variable y tensión variable) (6) que convierte una corriente continua (CC) en una corriente alterna (CA) que tiene una frecuencia arbitraria, en base a una orden de alimentación o una orden de frenado; -un motor (7) de CA conectado a un lado de CA del inversor VVVF (6) ; -una reactancia (3) de filtro conectada en serie a un lado de CC del inversor VVVF (6) ; -un condensador (5) de filtro conectado en paralelo a un lado de CC del inversor VVVF (6) ; -medio (10) de detección de corriente para detectar una información de corriente en el lado de CA del inversor VVVF (6) ; -medio (24) de detección de tensión para detectar una información de tensión de CC del condensador (5) de filtro; y -medio (11) de control vectorial de velocidad sin sensor para estimar una velocidad de giro del motor (7) de CA a partir de una orden de tensión de salida del inversor VVVF (6) y una intensidad de salida desde el inversor VVVF (6) y controlar el inversor VVVF (6) en base al valor estimado;

caracterizado porque el controlador incluye:

-medio (4, 53) de detección de intensidad de CC formado por uno cualquiera de medio (4) de detección de corriente de cable aéreo para detectar la corriente que fluye a través de un cable aéreo (1) y medio (53) de detección de corriente de inversor para detectar una corriente de inversor que fluye a través del inversor VVVF (6) ; -medio (31) de detección de acción incorrecta para determinar, cuando el inversor VVVF (6) está en funcionamiento, el signo de la intensidad de CC de acuerdo con una orden cualquiera de la orden de alimentación y la orden de frenado, una intensidad de CC cualquiera de la corriente que fluye a través del cable aéreo (1) y la corriente de inversor, que son detectadas por el medio (4, 53) de detección de intensidad de CC, y un valor fijado de intensidad predeterminada, y para detectar el hecho de que existe anomalía en el medio (11) de control vectorial de velocidad sin sensor por dicho signo de la intensidad de CC; y -medio (32) de parada de puerta para detener el inversor VVVF (6) cuando el medio (31) de detección de acción incorrecta detecta una anomalía; y -en donde el medio (31) de detección de acción incorrecta incluye:

-medio (14) de detección de regeneración incorrecta para comparar, cuando el inversor VVVF (6) está en funcionamiento con alimentación, un valor de una intensidad de CC cualquiera de la intensidad que fluye a través del cable aéreo (1) y la corriente de inversor, que son detectadas por uno cualquiera de los medios (4, 53) de detección de intensidad de CC del medio (4) de detección de corriente de cable aéreo y el medio (53) de detección de corriente de inversor, con un primer valor fijado de intensidad establecido para juzgar que está regenerado incorrectamente, y permitir cuando el primer valor fijado de intensidad es mayor, que se retrase una detección de regeneración incorrecta durante un cierto tiempo decidido por una frecuencia de resonancia de la reactancia (3) de filtro y el condensador (5) de filtro; -medio (15) de detección de alimentación incorrecta para comparar, cuando el inversor VVVF (6) está en un tiempo de funcionamiento con regeneración, un valor de una intensidad de CC cualquiera de la intensidad que fluye a través del cable aéreo (1) y la corriente de inversor, que es detectada por uno cualquiera de los medios (4, 53) de detección de intensidad de CC del medio (4) de detección de corriente de cable aéreo y el medio (53) de detección de corriente de inversor, con un segundo valor fijado de intensidad establecido para juzgar que está alimentado incorrectamente, y permitir cuando el segundo valor fijado de intensidad es menor, que se retrase una detección de alimentación incorrecta durante un cierto tiempo decidido por una frecuencia de resonancia de la reactancia (3) de filtro y el condensador (5) de filtro; y -medio (18) de selección de detección de alimentación/regeneración para seleccionar, en el tiempo de funcionamiento de alimentación, el medio (14) de detección de regeneración incorrecta, y seleccionar el medio (15) de detección de alimentación incorrecta en el tiempo de funcionamiento de regeneración en base a una orden cualquiera de la orden de alimentación y la orden de frenado.

2. El controlador según la reivindicación 1, caracterizado porque el medio (31) de detección de acción incorrecta incluye medio (33) de comparación "simayor" para comparar, cuando el inversor VVVF (6) está en un tiempo de funcionamiento de regeneración, un valor de una intensidad de CC cualquiera de la corriente que fluye a través del cable aéreo (1) y la corriente de inversor, que son detectadas por uno cualquiera de los medios (4, 53) de detección de intensidad de CC, del medio (4) de detección de corriente de cable aéreo y el medio (53) de detección de corriente de inversor, un valor fijado de intensidad establecido en el medio (34) de ajuste de condición de corriente de cable aéreo en un tiempo de regeneración basado en la orden de frenado para juzgar que está alimentado incorrectamente, y una intensidad de CC cualquiera del valor fijado de intensidad establecido a fin de juzgar que está alimentado incorrectamente y una

cualquiera de la corriente que fluye a través del cable aéreo (1) y la corriente de inversor.

3. El controlador según la reivindicación 2, caracterizado porque el medio (31) de detección de acción incorrecta incluye medio (44) de compensación de desviación para compensar un componente de desviación de la intensidad detectada por el medio (4, 53) de detección de intensidad de CC; y porque el medio (44) de compensación de desviación calcula una cantidad de desviación hasta que se arranca el inversor VVVF (6) después de que se ha emitido la orden de alimentación o la orden de frenado.