CN111133665B - 控制装置、控制方法以及存储介质 - Google Patents

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Abstract

控制装置具备控制部,其生成对在流过与电抗器的两端的差电压对应的电流的电路中流动的所述电流进行控制的多个控制信号;以及畸变测定部,其针对所述多个控制信号测定在所述电路中流动的电流的畸变。

Description

控制装置、控制方法以及存储介质
技术领域
本发明涉及控制装置、控制方法以及程序。
本申请基于2017年9月27日申请的日本特愿2017-186239号而主张优先权,并将其内容援引于此。
背景技术
转换器装置被利用于各种领域。在专利文献1中记载有将转换器装置应用于空调机以实现装置的小型化以及简单化的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-150622号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而,在专利文献1所记载的马达驱动装置中,在转换器装置中的电抗器流过与电抗器的两端的差电压相对应的电流。因此,在专利文献1所记载的马达驱动装置中,由于电源电压的畸变,输入电流的畸变会变大。
因此,谋求一种技术,在如专利文献1所记载的那样的转换器装置中的电抗器那样的、流过与电抗器的两端的差电压相对应的电流的电路中,能够减轻由于电源电压的畸变而产生的输入电流的畸变。
本发明的目的在于提供能够解决上述的课题的控制装置、控制方法以及程序。
用于解决课题的方案
根据本发明的第一方案,控制装置具备:控制部,其生成对在流过与电抗器的两端的差电压相对应的电流的电路中流动的所述电流进行控制的多个控制信号;以及畸变测定部,其针对所述多个控制信号测定在所述电路中流动的电流的畸变。
根据本发明的第二方案,在第一方案中的控制装置中,也可以是,所述控制部生成对在流过与电抗器的两端的差电压相对应的电流的转换器电路中流动的所述电流进行控制的多个控制信号,所述畸变测定部针对所述多个控制信号测定在所述转换器电路中流动的电流的畸变。
根据本发明的第三方案,在第一方案或第二方案中的控制装置中,也可以是,所述控制部针对所述多个控制信号相关的所述畸变中成为极小值或最小值的畸变生成所述控制信号,并使用所生成的所述控制信号来控制所述电路。
根据本发明的第四方案,控制方法包括如下步骤:生成对在流过与电抗器的两端的差电压相对应的电流的电路中流动的所述电流进行控制的多个控制信号;以及针对所述多个控制信号测定在所述电路中流动的电流的畸变。
根据本发明的第五方案,程序使计算机执行如下步骤:生成对在流过与电抗器的两端的差电压相对应的电流的电路中流动的所述电流进行控制的多个控制信号;以及针对所述多个控制信号测定在所述电路中流动的电流的畸变。
发明效果
根据本发明的实施方式中的控制装置、控制方法以及程序,在流过与电抗器的两端的差电压相对应的电流的电路中,能够减轻由于电源电压的畸变而产生的输入电流的畸变。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式中的马达驱动装置的结构的图。
图2是示出本发明的一实施方式中的转换器控制部的结构的图。
图3是用于对本发明的一实施方式中的开关信号的生成进行说明的图。
图4是用于对本发明的一实施方式中的电压指令的生成进行说明的图。
图5是示出本发明的一实施方式中的转换器控制部的处理流程的第一图。
图6是示出本发明的一实施方式中的转换器控制部的处理流程的第二图。
图7是示出至少一个实施方式的计算机的结构的简要框图。
具体实施方式
<实施方式>
以下,参照附图对实施方式进行详细说明。
对本发明的一实施方式中的马达驱动装置进行说明。
图1是示出本发明的一实施方式中的马达驱动装置1的结构的图。马达驱动装置1是将来自交流电源4的交流电力转换为直流电力,并将该直流电力转换为三相交流电力而向压缩机马达20输出的装置。如图1所示,马达驱动装置1具备转换器装置2(流过与电抗器的两端的差电压相对应的电流的电路的一例、转换器电路的一例)、以及逆变器装置3。
转换器装置2是将来自交流电源4的交流电力转换为直流电力并向逆变器装置3输出的装置。转换器装置2具备整流电路5、开关电路10a、开关电路10b、平滑电容器12、转换器控制部15、以及输入电流检测部30。
整流电路5具备输入端子、输入侧的基准端子、输出端子、以及输出侧的基准端子。输入侧的基准端子的电位是作为输入端子中的电位的基准的电位。输出侧的基准端子的电位是作为输出端子中的电位的基准的电位。整流电路5将通过交流电源4输入的交流电力转换为直流电力,并向开关电路10a和开关电路10b输出。
开关电路10a使电流向平滑电容器12流动,生成向逆变器装置3输入的电压。开关电路10a具备电抗器6a、二极管7a、以及开关元件8a。
电抗器6a具有第一端子、以及第二端子。
二极管7a具备阳极端子、以及阴极端子。
开关元件8a具备第一端子、第二端子、以及第三端子。开关元件8a根据第一端子收到的信号对成为接通状态的期间和成为断开状态的期间进行切换,从而控制从第二端子流向第三端子的电流,使流过开关电路10a的电流的值发生变化。作为开关元件8a,可以举出场效应晶体管(FET:Field Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)等。在开关元件8a例如是nMOS晶体管的情况下,开关元件8a的第一端子是栅极端子,第二端子是源极端子,第三端子是漏极端子。
开关电路10b与开关电路10a同样地,使电流向平滑电容器12流动,生成向逆变器装置3输入的电压。开关电路10b具备电抗器6b、二极管7b、以及开关元件8b。
电抗器6b具备第一端子、以及第二端子。
二极管7b具备阳极端子、以及阴极端子。
开关元件8b与开关元件8a同样地,具备第一端子、第二端子、以及第三端子。开关元件8b根据第一端子收到的信号对成为接通状态的期间和成为断开状态的期间进行切换,从而控制从第二端子流向第三端子的电流,使流过开关电路10b的电流的值发生变化。作为开关元件8b,可以举出场效应晶体管、IGBT等。在开关元件8b例如是nMOS晶体管的情况下,开关元件8b的第一端子是栅极端子,第二端子是源极端子,第三端子是漏极端子。
平滑电容器12具备第一端子、以及第二端子。平滑电容器12从开关电路10a和开关电路10b双方接受电流。即,向逆变器装置3输入的电压由从开关电路10a和开关电路10b双方流至平滑电容器12的电流值的总和决定。
输入电流检测部30具备输入端子、以及输出端子。输入电流检测部30对向交流电源4的返回电流(以下记载为“输入电流”)进行检测。输入电流检测部30将检测出的输入电流的信息提供给转换器控制部15。
转换器控制部15具备第一输入端子、第二输入端子、第一输出端子、以及第二输出端子。转换器控制部15经由第一输入端子从输入电流检测部30接受输入电流的信息,并观测输入电流波形。转换器控制部15经由第一输出端子来控制开关电路10a。另外,转换器控制部15经由第二输出端子来控制10b。转换器控制部15根据使开关电路10a的控制信号Sg1、开关电路10b的控制信号Sg2发生变化时的输入电流波形,来确定输入电流波形的畸变较小的控制信号。
交流电源4具备输出端子、以及基准端子。交流电源4向转换器装置2供给交流电力。
零交叉检测部17具备第一输入端子、第二输入端子、以及输出端子。零交叉检测部17经由第一输入端子以及第二输入端子来对交流电源4所输出的电压的零交叉点进行检测。零交叉点表示交流电源4所输出的电压在零伏特交叉的时刻,该时刻在马达驱动装置1的处理中成为基准的时刻。零交叉检测部17生成包含零交叉的信息在内的零交叉信号。零交叉检测部17经由输出端子将零交叉信号向转换器控制部15输出。
逆变器装置3是将从转换器装置2输出的直流电力转换为三相交流电力并向压缩机马达20输出的装置。逆变器装置3具备电桥电路18、逆变器控制部19。
如图1所示,电桥电路18具备输入端子、第一输出端子、第二输出端子、第三输出端子、以及基准端子。基准端子的电位是成为输入端子、第一输出端子、第二输出端子以及第三输出端子各自中的电位的基准的电位。电桥电路18具备开关元件181、182、183、184、185、186。电桥电路18构成为开关元件181与182、开关元件183与184、开关元件185与186分别成对。开关元件181~186分别具备第一端子、第二端子、以及第三端子。开关元件181~186分别根据第一端子收到的信号对成为接通状态的期间和成为断开状态的期间进行切换,从而控制从第二端子流向第三端子的电流,生成驱动压缩机马达20的三相交流电力,并将生成的三相交流电力向压缩机马达20输出。作为开关元件181、182、183、184、185、186,可以举出功率场效应晶体管、IGBT等。
逆变器控制部19具备第一输出端子、第二输出端子、第三输出端子、第四输出端子、第五输出端子、以及第六输出端子。逆变器控制部19的第一输出端子是用于将对开关元件181的成为接通状态的期间和成为断开状态的期间进行切换的栅极驱动信号向开关元件181的第一端子输出的端子。逆变器控制部19的第二输出端子是用于将对开关元件182的成为接通状态的期间和成为断开状态的期间进行切换的栅极驱动信号向开关元件182的第一端子输出的端子。逆变器控制部19的第三输出端子是用于将对开关元件183的成为接通状态的期间和成为断开状态的期间进行切换的栅极驱动信号向开关元件183的第一端子输出的端子。逆变器控制部19的第四输出端子是用于将对开关元件184的成为接通状态是期间和成为断开状态的期间进行切换的栅极驱动信号向开关元件184的第一端子输出的端子。逆变器控制部19的第五输出端子是用于将对开关元件185的成为接通状态的期间和成为断开状态的期间进行切换的栅极驱动信号向开关元件185的第一端子输出的端子。逆变器控制部19的第六输出端子是用于将对开关元件186的成为接通状态的期间和成为断开状态的期间进行切换的栅极驱动信号向开关元件186的第一端子输出的端子。需要说明的是,在图1中,将逆变器控制部19的第一~第六输出端子省略而示出。另外,在图1中,将从逆变器控制部19的第一~第六输出端子向桥电路18输出的栅极驱动信号统一表示为栅极驱动信号Spwm。逆变器控制部19控制电桥电路18中的开关元件的开闭。逆变器控制部19例如基于从未图示的上级装置输入的要求转速指令,生成开关元件181~186的栅极驱动信号Spwm。逆变器控制部19经由第一~第六输出端子,将栅极驱动信号Spwm提供给电桥电路18。需要说明的是,作为逆变器控制的具体的方法的例子,可以举出矢量控制、传感器矢量控制、V/F(Variable Frequency)控制、过调制控制、1脉冲控制等。
整流电路5的输入端子与交流电源4的输出端子、以及零交叉检测部17的第一输入端子连接。整流电路5的输入侧的基准端子与交流电源4的基准端子、零交叉检测部17的第二输入端子、以及输入电流检测部30的输入端子连接。整流电路5的输出端子与电抗器6a的第一端子、以及电抗器6b的第一端子连接。整流电路5的输出侧的基准端子与开关元件8a的第三端子、开关元件8b的第三端子、平滑电容器12的第二端子、以及逆变器装置3的基准端子(开关元件182、184、186各自的第三端子)连接。
电抗器6a的第二端子与二极管7a的阳极端子、以及开关元件8a的第二端子连接。电抗器6b的第二端子与二极管7b的阳极端子、以及开关元件8b的第二端子连接。
二极管7a的阴极端子与二极管7b的阴极端子、平滑电容器12的第一端子、以及逆变器装置3的输入端子(开关元件181、183、185各自的第二端子)连接。
开关元件8a的第一端子与转换器控制部15的第一输出端子连接。开关元件8b的第一端子与转换器控制部15的第二输出端子连接。
转换器控制部15的第一端子与输入电流检测部30的输出端子连接。转换器控制部15的第二端子与零交叉检测部17的输出端子连接。
开关元件181的第一端子与逆变器控制部19的第一输出端子连接。开关元件182的第一端子与逆变器控制部19的第二输出端子连接。开关元件183的第一端子与逆变器控制部19的第三输出端子连接。开关元件184的第一端子与逆变器控制部19的第四输出端子连接。开关元件185的第一端子与逆变器控制部19的第五输出端子连接。开关元件186的第一端子与逆变器控制部19的第六输出端子连接。
开关元件181的第三端子与开关元件182的第二端子、以及压缩机马达20的第一端子连接。开关元件183的第三端子与开关元件184的第二端子、以及压缩机马达20的第二端子连接。开关元件185的第三端子与开关元件186的第二端子、以及压缩机马达20的第一端子连接。
需要说明的是,在实现上述那样的控制时,也可以如专利文献1所记载的那样,设置直流电压检测部、以及马达电流检测部。
直流电压检测部是对电桥电路18的输入直流电压Vdc进行检测的检测部。
马达电流检测部是对流过压缩机马达20的各相电流iu、iv、iw进行检测的检测部。马达电流检测部将这些检测值Vdc、iu、iv、iw向逆变器控制部19输入。需要说明的是,马达电流检测部也可以对流过电桥电路18与平滑电容器12之间的负极侧电力线的电流进行检测,并根据该检测信号取得各相电流iu、iv、iw。
图2是转换器控制部15的功能框图。
如图2所示,转换器控制部15具备波形观测部21、控制信号生成部22(控制部的一例)、畸变测定部23、存储部24。
波形观测部21从零交叉检测部17接受表示零交叉检测部17检测出的交流电源4的零交叉点的零交叉信号。波形观测部21从输入电流检测部30接受输入电流波形。波形观测部21以零交叉点为基准对输入电流波形进行观测。
控制信号生成部22生成用于控制开关电路10a的第一开关信号Sg1、以及用于控制开关电路10b的第二开关信号Sg2。
具体而言,如图3的(a)、(c)所示,控制信号生成部22生成规定的三角波和电压指令。规定的三角波是成为基准的波形的信号。电压指令是使正弦波与以正弦波为基波的高次谐波分量叠加而得到的信号。并且,控制信号生成部22对三角波和电压指令进行比较,并基于该比较结果,生成图3的(b)、(d)所示那样的、控制开关元件8a的第一开关信号Sg1以及控制开关元件8b的第二开关信号Sg2。
需要说明的是,控制信号生成部22例如针对图4的(a)所示的通过使基波与3次谐波叠加而得到的信号,如图4的(b)所示那样取绝对值,并将该绝对值设为电压指令。在此,控制信号生成部22通过基波的振幅将高次谐波分量的振幅标准化。
该情况下的电压指令D能够如下式(1)那样表示。
【数学式1】
D=|sin(θ+f1t)+f3s×sin(3θ)+f3c×cos(3θ)|···(1)
在式(1)中,相位差f1t表示电源电压与电压指令的相位差。振幅f3s表示3次谐波的正弦分量的振幅。振幅f3c表示3次谐波的余弦分量的振幅。
需要说明的是,在此所示的例子示出了采用3次谐波作为与基波叠加的高次谐波的情况,但在本发明的其他实施方式中也可以采用5次谐波、7次谐波、9次谐波那样的、叠加至任意的奇次的高次谐波分量的高次谐波。
另外,系统电压的畸变通常是仅包含奇次的高次谐波分量在内的畸变,因此使奇次的高次谐波分量叠加,但在本发明的其他实施方式中,也可以也使偶次的高次谐波叠加。例如,在已知由于来自外部的干扰而叠加了偶次的高次谐波等情况下,也可以使偶次的高次谐波分量与基波叠加。
畸变测定部23测定控制信号生成部22将相位差f1t、振幅f3s、振幅f3c作为参数而使电压指令发生变化时、即使第一开关信号Sg1、以及第二开关信号Sg2发生变化时产生的输入电流的畸变。在此,畸变测定部23所进行的输入电流的畸变的测定基于波形观测部21接受到的输入电流波形,例如,可以进行傅立叶变换而根据各频率分量的比例计算畸变,也可以使用其他的技术来进行计算。
需要说明的是,此处的畸变是通过下式(2)而示出的畸变率μ。
【数学式2】
需要说明的是,在式(2)中,I1是基波电流分量,I2是2次谐波电流分量,I3是3次谐波电流分量,I4是4次谐波电流分量。
并且,控制信号生成部22使用畸变测定部23测定出的输入电流的畸变为最小时的参数来生成电压指令,从而能够抵消输入电流中的畸变。
存储部24存储转换器控制部15所进行的处理中所需的各种信息。例如,存储部24存储畸变测定部23的测定结果。
接下来,对本发明的一实施方式中的马达驱动装置1的处理进行说明。
在此,对图5以及图6所示的转换器控制部15的处理流程进行说明。
需要说明的是,图5以及图6所示的转换器控制部15的处理是在流过输入电流时进行的处理。
如图5所示,转换器控制部15进行设定作为参数的相位差f1t的步骤S1的处理。该步骤S1的处理如图6所示的处理流程那样进行。具体而言,设定相位差f1t的步骤S1的处理是以下所示的步骤S11a~S27a的处理。
控制信号生成部22针对相位差f1t、振幅f3s、振幅f3c生成电压指令的初始参数(步骤S11a)。需要说明的是,将相位差flt的初始参数设为相位值f1t1,将振幅f3s的初始参数设为振幅f3s1,将振幅f3c的初始参数设为振幅f3c1。另外,将此时的初始参数相位值flt1、振幅f3s1、振幅f3c1的组合设为参数Param1。控制信号生成部22将针对参数Param1而生成的第一开关信号Sg1向开关电路10a输出,并将生成的第二开关信号Sg2向开关电路10b输出。控制信号生成部22将参数Param1的值向畸变测定部23输出。
波形观测部21从输入电流检测部30接受从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流(步骤S12a)。波形观测部21将从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的值向畸变测定部23输出。
畸变测定部23从控制信号生成部22接受参数Param1的值。另外,畸变测定部23从波形观测部21接受从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的值。畸变测定部23基于从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的值,测定从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的畸变(步骤S13a)。畸变测定部23将从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的畸变的测定结果与参数Param1建立关联并存储于存储部24(步骤S14a)。畸变测定部23向控制信号生成部22通知测定的结束。
当从畸变测定部23接受到测定的结束的通知时,控制信号生成部22在不改变作为参数的振幅f3s1、振幅f3c1的情况下,针对设定为比相位差f1t1大出相位差flt的最小设定幅Δf1t的值的相位差flt2生成电压指令(步骤S15a)。将该情况下的作为参数的相位差f1t2、振幅f3s1、振幅f3c1的组合设为参数Param2。控制信号生成部22将针对参数Param2而生成的第一开关信号Sg1向开关电路10a输出,并将生成的第二开关信号Sg2向开关电路10b输出。控制信号生成部22将参数Param2的值向畸变测定部23输出。
波形观测部21从输入电流检测部30接受从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流(步骤S16a)。波形观测部21将接受到的输入电流的值向畸变测定部23输出。
畸变测定部23从控制信号生成部22接受参数Param2的值。另外,畸变测定部23从波形观测部21接受从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的值。畸变测定部23基于输入电流的值,测定输入电流的畸变(步骤S17a)。畸变测定部23将该输入电流的畸变的测定结果与参数Param2建立关联并存储于存储部24(步骤S18a)。畸变测定部23向控制信号生成部22通知测定的结束。
当从畸变测定部23接受到测定的结束的通知时,控制信号生成部22在不改变作为参数的振幅f3s1、振幅f3c1的情况下,针对设定为比相位差f1t1小了最小设定幅Δf1t的值的相位差f1t3生成电压指令(步骤S19a)。将该情况下的作为参数的相位差flt3、振幅f3s1、振幅f3c1的组合设为参数Param3。控制信号生成部22将针对参数Param3而生成的第一开关信号Sg1向开关电路10a输出,并将生成的第二开关信号Sg2向开关电路10b输出。控制信号生成部22将参数Param3的值向畸变测定部23输出。
波形观测部21从输入电流检测部30接受输入电流(步骤S20a)。波形观测部21将接受到的输入电流的值向畸变测定部23输出。
畸变测定部23从控制信号生成部22接受参数Param3的值。另外,畸变测定部23从波形观测部21接受输入电流的值。畸变测定部23基于输入电流的值,测定输入电流的畸变(步骤S21a)。畸变测定部23将该输入电流的畸变的测定结果与参数Param3建立关联并存储于存储部24(步骤S22a)。畸变测定部23向控制信号生成部22通知测定的结束。
当从畸变测定部23接受到测定的结束的通知时,控制信号生成部22从存储部24读出与参数Param1、参数Param2、参数Param3分别建立了关联的输入电流的畸变的测定结果。控制信号生成部22将针对参数Param1的输入电流的畸变作为第一输入电流的畸变,将针对参数Param2的输入电流的畸变作为第二输入电流的畸变,将针对参数Param3的输入电流的畸变作为第三输入电流的畸变,并写入存储部24。控制信号生成部22对第一~第三输入电流的畸变的测定结果进行比较,并判定第一输入电流的畸变是否为最小(步骤S23a)。
控制信号生成部22在判定为第一输入电流的畸变为最小的情况下(在步骤S23a中为是),即在判定为在使用三个不同的相位差f1t1、f1t1-Δf1t、f1t1+Δf1t中的中间的值(在该情况下,相位差f1t1)时畸变成为极小值的情况下,将能够得到第一输入电流的畸变的参数(在该情况下,为参数Param1)作为设定为固定值的参数来进行设定(步骤S24a),并进入到设定作为参数的振幅f3s的处理。
另外,控制信号生成部22在判定为第一输入电流的畸变并非为最小的情况下(在步骤S23a中为否),判定第二输入电流的畸变是否为最小(步骤S25a)。
控制信号生成部22在判定为第二输入电流的畸变为最小的情况下(在步骤S25a中为是),例如通过写入存储部24而将能够得到第二输入电流的畸变的参数(在该情况下,为参数Param2)作为设定为固定值的参数来进行设定(步骤S26a),并进入到设定作为参数的振幅f3s的处理。
另外,控制信号生成部22在判定为第二输入电流的畸变并非为最小的情况下(在步骤S25a中为否),将能够得到第三输入电流的畸变的参数(在该情况下,为参数Param3)作为设定为固定值的参数来进行设定(步骤S27a),并进入到设定作为参数的振幅f3s的处理。
接下来,转换器控制部15进行图5所示的、设定作为参数的相位差f3s的步骤S2的处理。步骤S2的处理是在不改变在步骤S1的处理中设定的振幅f3s以外的参数的情况下设定作为参数的振幅f3s的处理。图5所示的步骤S2的处理如图6所示的处理流程那样进行。具体而言,设定振幅f3s的步骤S2的处理是以下所示的步骤S11b~S27b的处理。
控制信号生成部22以在步骤S1的处理中设定的相位差f1t、振幅f3s、振幅f3c作为初始参数来生成电压指令的参数(步骤S11b)。需要说明的是,为了便于说明,将在步骤S1的处理中设定的相位差f1t设为相位值f1t1,将在步骤S1的处理中设定的振幅f3s设为振幅f3s1,将在步骤S1的处理中设定的振幅f3c设为振幅f3c1。另外,将此时的初始参数相位值f1t1、振幅f3s1、振幅f3c1的组合设为参数Param1。控制信号生成部22将针对参数Param1而生成的第一开关信号Sg1向开关电路10a输出,并将生成的第二开关信号Sg2向开关电路10b输出。控制信号生成部22将参数Param1的值向畸变测定部23输出。
波形观测部21从输入电流检测部30接受从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流(步骤S12b)。波形观测部21将从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的值向畸变测定部23输出。
畸变测定部23从控制信号生成部22接受参数Param1的值。另外,畸变测定部23从波形观测部21接受从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的值。畸变测定部23基于从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的值,测定从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的畸变(步骤S13b)。畸变测定部23将从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的畸变的测定结果与参数Param1建立关联并存储于存储部24(步骤S14b)。畸变测定部23向控制信号生成部22通知测定的结束。
当从畸变测定部23接受到测定的结束的通知时,控制信号生成部22在不改变作为参数的相位差f1t1、振幅f3c1的情况下,针对设定为比振幅f3s1大出振幅f3s的最小设定幅Δf3s的值的振幅f3s2生成电压指令(步骤S15b)。将该情况下的作为参数的相位差f1t1、振幅f3s2、振幅f3c1的组合设为参数Param2。控制信号生成部22将针对参数Param2而生成的第一开关信号Sg1を向开关电路10a输出,并将生成的第二开关信号Sg2向开关电路10b输出。控制信号生成部22将参数Param2的值向畸变测定部23输出。
波形观测部21从输入电流检测部30接受从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流(步骤S16b)。波形观测部21将接受到的输入电流的值向畸变测定部23输出。
畸变测定部23从控制信号生成部22接受参数Param2的值。另外,畸变测定部23从波形观测部21接受从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的值。畸变测定部23基于输入电流的值,测定输入电流的畸变(步骤S17b)。畸变测定部23将该输入电流的畸变的测定结果与参数Param2建立关联并存储于存储部24(步骤S18b)。畸变测定部23向控制信号生成部22通知测定的结束。
当从畸变测定部23接受到测定的结束的通知时,控制信号生成部22在不改变作为参数的相位差f1t1、振幅f3c1的情况下,针对设定为比振幅f3s1小了最小设定幅Δf3s的值的振幅f3s3生成电压指令(步骤S19b)。将该情况下的作为参数的相位差f1t1、振幅f3s3、振幅f3c1的组合设为参数Param3。控制信号生成部22将针对参数Param3而生成的第一开关信号Sg1向开关电路10a输出,并将生成的第二开关信号Sg2向开关电路10b输出。控制信号生成部22将参数Param3的值向畸变测定部23输出。
波形观测部21从输入电流检测部30接受输入电流(步骤S20b)。波形观测部21将接受到的输入电流的值向畸变测定部23输出。
畸变测定部23从控制信号生成部22接受参数Param3的值。另外,畸变测定部23从波形观测部21接受输入电流的值。畸变测定部23基于输入电流的值,测定输入电流的畸变(步骤S21b)。畸变测定部23将该输入电流的畸变的测定结果与参数Param3建立关联并存储于存储部24(步骤S22b)。畸变测定部23向控制信号生成部22通知测定的结束。
当从畸变测定部23接受到测定的结束的通知时,控制信号生成部22从存储部24读出与参数Param1、参数Param2、参数Param3分别建立了关联的输入电流的畸变的测定结果。控制信号生成部22将针对参数Param1的输入电流的畸变作为第一输入电流的畸变,将针对参数Param2的输入电流的畸变作为第二输入电流的畸变,将针对参数Param3的输入电流的畸变作为第三输入电流的畸变,并写入存储部24。控制信号生成部22对第一~第三输入电流的畸变的测定结果进行比较,并判定第一输入电流的畸变是否为最小(步骤S23b)。
控制信号生成部22在判定为第一输入电流的畸变为最小的情况下(在步骤S23b中为是),即在判定为在使用三个不同的振幅f3s1、f3s1-Δf3s、f3s1+Δf3s中的中间的值(在该情况下,为振幅f3s1)时畸变成为极小值的情况下,例如将能够得到第一输入电流的畸变的参数(在该情况下,为参数Param1)作为设定为固定值的参数写入存储部24来进行设定(步骤S24b),并进入到设定作为参数的振幅f3c的处理。
另外,控制信号生成部22在判定为第一输入电流的畸变并非为最小的情况下(在步骤S23b中为否),判定第二输入电流的畸变是否为最小(步骤S25b)。
控制信号生成部22在判定为第二输入电流的畸变为最小的情况下(在步骤S25b中为是),将能够得到第二输入电流的畸变的参数(在该情况下,为参数Param2)作为设定为固定值的参数来进行设定(步骤S26b),并进入到设定作为参数的振幅f3c的处理。
另外,控制信号生成部22在判定为第二输入电流的畸变并非为最小的情况下(在步骤S25b中为否),将能够得到第三输入电流的畸变的参数(在该情况下,为参数Param3)作为设定为固定值的参数来进行设定(步骤S27b),并进入到设定作为参数的振幅f3c的处理。
接下来,转换器控制部15进行图5所示的、设定作为参数的相位差f3c的步骤S3的处理。步骤S3的处理是在不改变在步骤S2的处理中设定的振幅f3c以外的参数的情况下设定作为参数的振幅f3c的处理。图5所示的步骤S3的处理如图6所示的处理流程那样进行。具体而言,设定振幅f3c的步骤S3的处理是以下所示的步骤S11c~S27c的处理。
控制信号生成部22以在步骤S2的处理中设定的相位差f1t、振幅f3s、振幅f3c作为初始参数来生成电压指令的参数(步骤S1 1c)。需要说明的是,为了便于说明,将在步骤S2的处理中设定的相位差f1t设为相位值f1t1,将在步骤S2的处理中设定的振幅f3s设为振幅f3s1,将在步骤S2的处理中设定的振幅f3c设为振幅f3c1。另外,将此时的初始参数相位值f1t1、振幅f3s1、振幅f3c1的组合设为参数Param1。控制信号生成部22将针对参数Param1而生成的第一开关信号Sg1向开关电路10a输出,并将生成的第二开关信号Sg2向开关电路10b输出。控制信号生成部22将参数Param1的值向畸变测定部23输出。
波形观测部21从输入电流检测部30接受从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流(步骤S12c)。波形观测部21将从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的值向畸变测定部23输出。
畸变测定部23从控制信号生成部22接受参数Param1的值。另外,畸变测定部23从波形观测部21接受从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的值。畸变测定部23基于从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的值,测定从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的畸变(步骤S13c)。畸变测定部23将从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的畸变的测定结果与参数Param1建立关联并存储于存储部24(步骤S14c)。畸变测定部23向控制信号生成部22通知测定的结束。
当从畸变测定部23接受到测定的结束的通知时,控制信号生成部22在不改变作为参数的相位差f1t1、振幅f3s1的情况下,针对设定为比振幅f3c1大出振幅f3c的最小设定幅Δf3c的值的振幅f3c2生成电压指令(步骤S15c)。将该情况下的作为参数的相位差f1t1、振幅f3s1、振幅f3c2的组合设为参数Param2。控制信号生成部22将针对参数Param2而生成的第一开关信号Sg1向开关电路10a输出,并将生成的第二开关信号Sg2向开关电路10b输出。控制信号生成部22将参数Param2的值向畸变测定部23输出。
波形观测部21从输入电流检测部30接受从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流(步骤S16c)。波形观测部21将接受到的输入电流的值向畸变测定部23输出。
畸变测定部23从控制信号生成部22接受参数Param2的值。另外,畸变测定部23从波形观测部21接受从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流的值。畸变测定部23基于输入电流的值,测定输入电流的畸变(步骤S17c)。畸变测定部23将该输入电流的畸变的测定结果与参数Param2建立关联并存储于存储部24(步骤S18c)。畸变测定部23向控制信号生成部22通知测定的结束。
当从畸变测定部23接受到测定的结束的通知时,控制信号生成部22在不改变作为参数的相位差f1t1、振幅f3s1的情况下,针对设定为比振幅f3c1小了最小设定幅Δf3c的值的振幅f3c3生成电压指令(步骤S19c)。将该情况下的作为相位差f1t1、振幅f3s1、振幅f3c3的组合设为参数Param3。控制信号生成部22将针对参数Param3而生成的第一开关信号Sg1向开关电路10a输出,并将生成的第二开关信号Sg2向开关电路10b输出。控制信号生成部22将参数Param3的值向畸变测定部23输出。
波形观测部21从输入电流检测部30接受输入电流(步骤S20c)。波形观测部21将接受到的输入电流的值向畸变测定部23输出。
畸变测定部23从控制信号生成部22接受参数Param3的值。另外,畸变测定部23从波形观测部21接受输入电流的值。畸变测定部23基于输入电流的值,测定输入电流的畸变(步骤S21c)。畸变测定部23将该输入电流的畸变的测定结果与参数Param2建立关联并存储于存储部24(步骤S22c)。畸变测定部23向控制信号生成部22通知测定的结束。
当从畸变测定部23接受测定的结束的通知时,控制信号生成部22从存储部24读出与参数Param1、参数Param2、参数Param3分别建立了关联的输入电流的畸变的测定结果。控制信号生成部22将针对参数Param1的输入电流的畸变作为第一输入电流的畸变,将针对参数Param2的输入电流的畸变作为第二输入电流的畸变,将针对参数Param3的输入电流的畸变作为第三输入电流的畸变,并写入存储部24。控制信号生成部22对第一~第三输入电流的畸变的测定结果进行比较,并判定第一输入电流的畸变是否为最小(步骤S23c)。
控制信号生成部22判定为第一输入电流的畸变为最小的情况下(在步骤S23c中为是),即在判定为在使用三个不同的振幅f3c1、f3c1-Δf3c、f3c1+Δf3c中的中间的值(在该情况下,为振幅f3c1)时畸变成为极小值的情况下,例如将能够得到第一输入电流的畸变的参数(在该情况下,为参数Param1)写入存储部24来作为设定为固定值的参数来进行设定(步骤S24c)。
然后,控制信号生成部22进入到图5所示的判定在步骤S1、步骤S2、步骤S3的所有步骤中是否设定为参数Param1的步骤S4的处理。
另外,控制信号生成部22判定为第一输入电流的畸变为最小的情况下(在步骤S23c中为否),判定第二输入电流的畸变是否为最小(步骤S25c)。
控制信号生成部22在判定为第二输入电流的畸变为最小的情况下(在步骤S25c中为是),将能够得到第二输入电流的畸变的参数(在该情况下,为参数Param2)作为设定为固定值的参数来进行设定(步骤S26c)。
然后,控制信号生成部22进入到图5所示的判定在步骤S1、步骤S2、步骤S3的所有步骤中是否设定为参数Param1的步骤S4的处理。
另外,控制信号生成部22在判定为第二输入电流的畸变并非为最小的情况下(在步骤S25c中为否),将能够得到第三输入电流的畸变的参数(在该情况下,为参数Param3)作为设定为固定值的参数来进行设定(步骤S27c)。
然后,控制信号生成部22进入到图5所示的判定在步骤S1、步骤S2、步骤S3的所有步骤中是否设定为参数Param1的步骤S4的处理。
在步骤S4的处理中,控制信号生成部22在判定为在步骤S1、步骤S2、步骤S3中的至少一个步骤中未设定为参数Param1的情况下,返回到步骤S1的处理。
另外,在步骤S4的处理中,控制信号生成部22在判定为在步骤S1、步骤S2、步骤S3的所有步骤中都设定为参数Paraml的情况下,结束处理。
控制信号生成部22以所设定的相位差f1t、振幅f3c、振幅f3s作为参数来生成电压指令。
需要说明的是,在使用图5以及图6进行了说明的本发明的一实施方式的马达驱动装置1的处理中,对于从零交叉点到下一个零交叉点为止的输入电流,通过将自然数次的输入电流的测定结果平均化,从而能够减少噪声、施加于压缩机马达20的负载变动的影响。
以上,对本发明的一实施方式中的马达驱动装置1进行了说明。
在本发明的一实施方式中的马达驱动装置1中,控制信号生成部22(控制部)生成对在流过与电抗器6a、6b的两端的差电压相对应的电流的转换器电路中流动的该电流进行控制的第一开关信号Sg1、以及第二开关信号Sg2(控制信号)。畸变测定部23针对控制信号生成部22生成的多个第一开关信号Sg1、以及第二开关信号Sg2(控制信号)测定在转换器电路中流动的电流的畸变。
这样,马达驱动装置1能够利用所生成的第一开关信号Sg1、以及第二开关信号Sg2(控制信号)来对控制信号生成部22、流过与电抗器6a、6b的两端的差电压相对应的电流的转换器电路进行控制,能够减轻由于电源电压的畸变而产生的输入电流的畸变。
需要说明的是,在本发明的一实施方式中,示出了转换器控制部15计算畸变的极小值的例子,但在本发明的其他实施方式中,也可以是计算畸变的最小值。在本发明的其他实施方式中,例如也可以是,转换器控制部15针对能够取得的所有参数测定输入电流畸变,从而确定畸变的最小值。另外,转换器控制部15也可以通过其他方法来确定畸变的最小值。
另外,在本发明的一实施方式中,转换器控制部15确定畸变的极小值的方法并不限定于上述的方法。在本发明的一实施方式中,转换器控制部15确定畸变的极小值的方法也可以使用牛顿法等其他方法。
需要说明的是,在本发明的一实施方式中,示出了计算畸变(畸变率μ)的例子,但在本发明的其他实施方式中,也可以使用下式(3)所示的总功率因数PF来代替畸变。
【数学式3】
在式(3)中,附图标记φ是交流电源4中的电压与电流的相位差。在像这样使用总功率因数的情况下,能够以包含功率因数cosφ在内,减少输入电流的方式进行调整。这是基于以下观点,无论转换器装置2的动作如何,转换器装置2的输入的有效电力VIcosφ由逆变器装置3来决定,因此当转换器装置2的功率因数变好时,转换器装置2的输入的无效电力VIsinφ减少,有效电力与无效电力的平方和的平方根即视在功率VI也降低。
需要说明的是,在本发明的一实施方式中,示出了以交流电源4作为单相的电源的例子,但在本发明的其他实施方式中,交流电源4也可以是三相的电源。在交流电源4为三相的电源的情况下,将与基波叠加的高次谐波分量设为(6n-1)次谐波和(6n+1)次谐波(其中,n为1以上的整数)即可。
需要说明的是,对于本发明的各实施方式中的存储部24、其他的存储部,在能够进行适当的信息的发送接收的范围内可以设置于任何位置。另外,对于存储部24、其他的存储部,在能够进行适当的信息的发送接收的范围也可以存在多个而将数据分散地存储。
需要说明的是,对于本发明的实施方式中的处理,也可以在能够进行适当的处理的范围内变换处理的顺序。
对于本发明的实施方式中的各存储部24、存储装置(包括寄入器、寄存器),在能够进行适当的信息的发送接收的范围内可以设置于任何位置。另外,对于各存储部24、存储装置,在能够进行适当的信息的发送接收的范围也可以存在多个而将数据分散地存储。
对本发明的实施方式进行了说明,但上述的转换器控制部15、逆变器控制部19、其他的控制装置也可以在内部具有计算机系统。并且,上述的处理的过程以程序的形式存储于计算机可读的记录介质,通过计算机读出并执行该程序来进行上述处理。计算机的具体例如下所示。
图6是示出至少一个实施方式的计算机的结构的简要框图。
如图6所示,计算机50具备CPU60、主存储器70、储存器80、接口90。
例如,上述的转换器控制部15、逆变器控制部19、其他的控制装置分别安装于计算机50。并且,上述的各处理部的动作以程序的形式存储于储存器80。CPU60从储存器80读出程序并在主存储器70中展开,按照该程序执行上述处理。另外,CPU60按照程序,在主存储器70中确保与上述的各存储部对应的存储区域。
作为储存器80的例子,可以举出HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid StateDrive)、磁盘、磁光盘、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(DigitalVersatile Disc Read Only Memory)、半导体存储器等。储存器80可以是与计算机50的总线直接连接的内部介质,也可以是经由接口90或通信线路与计算机50连接的外部介质。另外,在通过通信线路向计算机50分发该程序的情况下,接受了分发的计算机50也可以将该程序在主存储器70中展开,执行上述处理。在至少一个实施方式中,储存器80是非临时性的有形的存储介质。
另外,上述程序也可以实现前述的功能的一部分。并且,上述程序也可以是能够利用与已记录于计算机系统的程序的组合来实现前述的功能的文件,也就是所谓的差分文件(差分程序)。
对本发明的几个实施方式进行了说明,但上述的实施方式是例子,并不限定发明的范围。这些实施方式可以在不脱离发明的主旨的范围进行各种追加、各种省略、各种置换、各种变更。
工业实用性
根据本发明的实施方式中的控制装置、控制方法以及程序,在流过与电抗器的两端的差电压相对应的电流的电路中,能够减少由于电源电压的畸变而产生的输入电流的畸变。
附图标记说明
1...马达驱动装置;
2...转换器装置;
3...逆变器装置;
4...交流电源;
5...整流电路;
6a、6b...电抗器;
7a、7b...二极管;
8a、8b...开关元件;
10a、10b...开关电路;
12...平滑电容器;
15...转换器控制部;
17...零交叉检测部;
21...波形观测部;
22...控制信号生成部;
23...畸变测定部;
24...存储部;
30...输入电流检测部;
50...计算机;
60...CPU;
70...主存储器;
80...储存器;
90...接口;
Lp...正极母线。

Claims (4)

1.一种控制装置,其中,
所述控制装置具备:
畸变测定部,其针对在流过与电抗器的两端的差电压相对应的电流的电路中流动的所述电流进行控制的多个控制信号而测定在所述电路中流动的电流的畸变;以及
控制部,所述多个控制信号所包含的与所述畸变相关的多个参数包括所述电路的电源电压与用于生成所述多个控制信号的电压指令的相位差、3次以上的谐波的正弦分量的振幅、以及3次以上的谐波的余弦分量的振幅,第一频率为基波以及3次以上的谐波中的一方,所述控制部在不变更所述多个参数中的、与关于电流的所述第一频率的分量的所述畸变相关的参数之一的第一参数以外的多个其他参数的值的情况下,使所述第一参数的值在第一范围内变化,将在所述第一范围内变化的所述值中的所述畸变最小的值设定为所述第一参数,并在不改变与比所述第一频率的分量高频的第二频率的分量的所述畸变相关的所述多个其他参数之一的第二参数以外且包含设定好的所述第一参数的多个其他参数的值的情况下,使所述第二参数的值在第二范围内变化。
2.根据权利要求1所述的控制装置,其中,
所述控制部生成所述多个控制信号,
所述畸变测定部针对所述多个控制信号测定在所述电路中流动的电流的畸变。
3.一种控制方法,其中,
所述控制方法包括如下步骤:
针对在流过与电抗器的两端的差电压相对应的电流的电路中流动的所述电流进行控制的多个控制信号而测定在所述电路中流动的电流的畸变;
所述多个控制信号所包含的与所述畸变相关的多个参数包括所述电路的电源电压与用于生成所述多个控制信号的电压指令的相位差、3次以上的谐波的正弦分量的振幅、以及3次以上的谐波的余弦分量的振幅,第一频率为基波以及3次以上的谐波中的一方,在不变更所述多个参数中的、与关于电流的所述第一频率的分量的所述畸变相关的参数之一的第一参数以外的多个其他参数的值的情况下,使所述第一参数的值在第一范围内变化;
将在所述第一范围内变化的所述值中的所述畸变最小的值设定为所述第一参数;以及
在不改变与比所述第一频率的分量高频的第二频率的分量的所述畸变相关的所述多个其他参数之一的第二参数以外且包含设定好的所述第一参数的多个其他参数的值的情况下,使所述第二参数的值在第二范围内变化。
4.一种存储介质,其存储有程序,其中,
所述程序使计算机执行如下步骤:
针对在流过与电抗器的两端的差电压相对应的电流的电路中流动的所述电流进行控制的多个控制信号而测定在所述电路中流动的电流的畸变;
所述多个控制信号所包含的与所述畸变相关的多个参数包括所述电路的电源电压与用于生成所述多个控制信号的电压指令的相位差、3次以上的谐波的正弦分量的振幅、以及3次以上的谐波的余弦分量的振幅,第一频率为基波以及3次以上的谐波中的一方,在不变更所述多个参数中的、与关于电流的所述第一频率的分量的所述畸变相关的参数之一的第一参数以外的多个其他参数的值的情况下,使所述第一参数的值在第一范围内变化;
将在所述第一范围内变化的所述值中的所述畸变最小的值设定为所述第一参数;以及
在不改变与比所述第一频率的分量高频的第二频率的分量的所述畸变相关的所述多个其他参数之一的第二参数以外且包含设定好的所述第一参数的多个其他参数的值的情况下,使所述第二参数的值在第二范围内变化。
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