JP2004104973A

JP2004104973A - Inverter control device

Info

Publication number: JP2004104973A
Application number: JP2002267223A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Nakazawa; 中沢　洋介; Takuma Henmi; 逸見　琢磨
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: JP4115785B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control DC equalization stably in the entire operating range by equalizing the series input voltage of each of serially multiplexed inverters. <P>SOLUTION: This inverter control device 10 controls a serially multiplexed inverter system 1, in which the DC sides of a plurality of inverters INV1, INV2 are connected in series to a DC power source 2. Based on the rotational speed of AC motors M1, M2, in the operation ranges of high or low motor rotational speed of AC motors M1, M2 connected to each inverter, motor torque of the AC motors connected to each inverter or reactive current that does not contribute to the motor torque of the AC motors connected to each inverter is respectively controlled so as to equalize the series input voltage of each inverter according to the DC input voltage Vdc1, Vdc2 of each inverter. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直列多重インバータシステムを制御するインバータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道車両駆動用電動機に電力を供給するインバータの入力直流電圧は、ＤＣ１５００Ｖ程度と一般産業用の汎用インバータの入力直流電圧ＤＣ２８０Ｖ程度に比べて格段に高いため、インバータのスイッチングに伴う高調波誘導障害の問題が顕著であり、さらに特別仕様のインバータを設計製造していたため、高コストになったり信頼性が低下したりする問題があった。
【０００３】
これに対して、各インバータの直流入力端子同士を直列に接続し、高電圧である架線より電力を給電することにより各インバータの入力直流電圧を汎用インバータ並みに低下させ、高調波誘導障害の減少や、大量生産される汎用インバータをそのまま流用することによる低コスト化、信頼性の向上を図るインバータ直列多重方式がある。
【０００４】
このインバータ直列多重方式においては、各インバータの入力直流電圧は、電源電圧を各インバータの直流側コンデンサで分圧した値となり、各インバータに接続された交流モータの出力トルクや回転数が一致していないと、直流電圧が不均一になり、特定インバータの入力電圧が定格以上の過電圧となってインバータを破損させたり、低電圧で必要なトルクが出せなくなったりする問題が発生する。
【０００５】
このような技術的課題に鑑み、直流入力電圧に応じて各交流モータのトルク指令を補正することで直流電圧の均等化を図る方式が提案されている。
【０００６】
図７は従来の直列多重インバータシステム１及びこれを制御するためのインバータ制御装置１０の回路構成を示している。直列多重インバータシステム１は、複数台（図では４台）のインバータＩＮＶ１〜ＩＮＶ４各々の直流側を直流電源２に直列４段に接続してある。直流電源２の電圧Ｖｄｃとし、ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４各々の直流電圧はＶｄｃ１〜Ｖｄｃ４である。ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４それぞれの交流出力には負荷として交流電動機Ｍ１〜Ｍ４が接続してある。そして、各交流電動機Ｍ１〜Ｍ４の回転角を検出するために回転位置センサ３がそれぞれに設けてあり、またインバータＩＮＶ１〜ＩＮＶ４それぞれの交流出力を検出するための電流検出器４がそれぞれ設けてある。
【０００７】
この直列多重インバータシステム１に対するインバータ制御装置１０（図では１組であるが、４組それぞれについて同様に備えられている）は電流指令値演算部１１と、電流制御部１２とで構成される。
【０００８】
まず、フィードバック値としてＩＮＶ１に対する直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃをインバータシステム１の直列段数４段で除した値の偏差がゼロになるようにゲインＧ（ｓ）（ただし、ｓはラプラス演算子）をかけた値をトルク指令補正値ΔＴｒｑＲｅｆとして求める。
【０００９】
電流指令値演算部１１では、補正したトルク指令ＴｒｑＲｅｆを入力としてｄ，ｑ軸電流指令値ＩｄＲｅｆ，ＩｑＲｅｆを求める。
【００１０】
電流制御部１２では、電流指令値演算部１１から出力されるｄ，ｑ軸電流指令ＩｄＲｅｆ，ＩｑＲｅｆと、電流検出器４からのＵＷ相出力電流フィードバック値Ｉｕ，Ｉｗと、回転位置センサ３からの電動機回転位置フィードバック値θｒとを入力として、３相ＰＷＭ電圧指令ＶｕＰＷＭ，ＶｖＰＷＭ，ＶｗＰＷＭを求めて出力する。
【００１１】
インバータシステム１のインバータＩＮＶ１〜ＩＮＶ４各々は、上記のような３相電圧指令をもとに一般的な三角波比較ＰＷＭ手法などを用いて、各半導体スイッチング素子のオンオフをおこない、所望の出力電圧を得て、これにより電動機Ｍ１〜Ｍ４各々を駆動する。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−２４５００５号公報。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来提案されているインバータ直列多重方式における直流電圧均等化制御方式では、低速かつ回生運転状態において、安定な直流電圧均等化制御を行うことができない問題点があった。
【００１４】
直流側が直列多重接続された複数台のインバータ各々の直流電圧の操作は、インバータから交流モータへ流し込む電力の操作により実現できる。交流モータへ流し込む電力は、モータトルクとモータ回転数の積であらわされるトルク項と、モータ巻線抵抗で消費されてしまう損失項との和になるが、回転数の高い運転領域においては、損失項はトルク項に比べて小さいので、概略トルク指令を操作すれば直流電圧を操作できる。従来の均等化制御方式はこの原理に基づいていた。
【００１５】
力行運転時においては、トルク指令を増加させると電流指令振幅も同時に増加し、トルク項、損失項とも直流電圧を低下させる方向に電力が流れる。一方、回生運転時においては、回生トルク指令を減少させると電流指令振幅は減少し、トルク項は直流電圧を低下させる方向、損失項は直流電圧を増加させる方向の電力となる。
【００１６】
例えば、何かの理由により直流電圧アンバランスが発生し直流電圧が高くなったインバータにおいて従来の制御を施す場合を考える。この場合、提案されている制御では均等化を図るために回生トルク指令を小さくする。しかし、トルク指令を小さくすると、トルク指令から演算される電流指令値も小さくなり、モータおよびインバータで発生する電流による電気的損失が同時に減少してしまう。このようになると、回転数が低くてトルク項に対して損失項が無視できなくなるため、直流電圧を逆にいっそう高くなるように制御するため、安定な均等化制御ができなくなるのである。
【００１７】
本発明はこのような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、個々のインバータをその直列入力電圧の均等化を図ることですべての運転領域で安定に直流均等化制御できるインバータ制御装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、前記インバータ各々に接続された交流モータのモータトルクに寄与しない無効電流を前記インバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項２の発明は、複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、前記インバータ各々に接続された交流モータの回転速度に応じて、モータ回転速度が高い運転領域ではインバータ各々に接続された交流モータのモータトルクを、モータ回転速度が低い運転領域ではインバータ各々に接続された交流モータのモータトルクに寄与しない無効電流を前記インバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項３の発明は、複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、前記インバータ各々に接続された交流モータが力行運転か回生運転かの運転状態に応じて、力行運転状態ではインバータ各々に接続された交流モータのモータトルクを、回生運転状態ではインバータ各々に接続された交流モータのモータトルクに寄与しない無効電流をインバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項４の発明は、複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、前記インバータ各々に接続された交流モータのモータトルクと当該モータトルクに寄与しない無効電流とを同時に、前記インバータ各々の直流入力電圧に応じて当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項５の発明は、複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、前記インバータ各々に接続された交流モータの電流指令ベクトル位相角を、インバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするものである。
【００２３】
請求項６の発明は、複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、前記インバータ各々に接続された交流モータの電流指令振幅を、インバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするものである。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項２〜４のインバータ制御装置において、前記インバータ各々に接続された交流モータのモータトルクを前記インバータ各々の直流入力電圧に応じて操作することで当該インバータ各々の直列入力電圧の均等化を図る場合には、前記操作によりモータトルク指令が正から負に切り替わろうとするときに負の値を取らないように制限を加えることを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は、本発明の第１の実施の形態のインバータ制御装置の回路構成を示している。直列多重インバータシステム１は、図示実施の形態では２段多重であり、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２各々の直流側を直流電源２に直列２段に接続してある。直流電源２の電圧Ｖｄｃとし、ＩＮＶ１，ＩＮＶ２各々の直流電圧はＶｄｃ１，Ｖｄｃ２である。ＩＮＶ１，ＩＮＶ２それぞれの交流出力には負荷として交流電動機Ｍ１，Ｍ２が接続してある。そして、交流電動機Ｍ１の回転角を検出するために回転位置センサ３が設けてあり、またインバータＩＮＶ１の交流出力を検出するための電流検出器４が設けてある。
【００２６】
本実施の形態の直列多重インバータシステム１に対する各組のインバータ制御装置１０は電流指令値演算部１１と、電流制御部１２と、直流電圧均等化制御部１３とで構成される。
【００２７】
次に、上記構成のインバータ制御装置１０の制御動作を説明する。なお、ここでは、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２で駆動する交流モータＭ１，Ｍ２が永久磁石同期電動機であった場合を例に説明する。
【００２８】
電流指令値演算部１１では、トルク指令ＴｒｑＲｅｆを入力としてｄ，ｑ軸電流指令値ＩｄＲｅｆ，ＩｑＲｅｆを次の式により求める。
【００２９】
【数１】
ＩｄＲｅｆ＝０
ＩｑＲｅｆ＝ＴｒｑＲｅｆ／（ΦＰＭ・Ｐｏ）
ただし、ΦＰＭは永久磁石磁束、Ｐｏは極対数である。
【００３０】
直流電圧均等化制御部１３においては、ＩＮＶ１に対する直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃと、電流指令値演算部１１から出力されるｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆを入力として、次の演算により新たなｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆを求めて出力する。
【００３１】
直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃをインバータシステム１の直列段数２段で除した値の偏差がゼロになるようにゲインＧ（ｓ）（ただし、ｓはラプラス演算子）をかけた値をトルク指令補正値ΔＩｄＲｅｆとして求める。
【００３２】
【数２】
ΔＩｄＲｅｆ＝Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
ＩｄＲｅｆ＝ＩｄＲｅｆ−ΔＩｄＲｅｆ
電流制御部１２では、直流電圧均等化制御部１３から出力されるｄ軸電流指令値ＩｄＲｅｆと、電流指令値演算部１１から出力されるｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆと、電流検出器４からのＵＷ相出力電流フィードバック値Ｉｕ，Ｉｗと、回転位置センサ３からの電動機回転位置フィードバック値θｒとを入力として、次の演算により３相ＰＷＭ電圧指令ＶｕＰＷＭ，ＶｖＰＷＭ，ＶｗＰＷＭを求めて出力する。
【００３３】
電流制御部１２はまず、Ｉｕ，Ｉｗ，θｒからｄ，ｑ軸電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑを一般的な座標変換の式を用いて次のように求める。
【００３４】
【数３】

ただし、θｒはモータ回転子位相であり、ｄｑ軸座標が同期して回転する。
【００３５】
電流制御部１２は次に、ｄ軸電流Ｉｄとｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆとの偏差、ｑ軸電流Ｉｑとｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆとの偏差がそれぞれゼロになるように電流フィードバック制御を施し、ｄ軸電圧指令Ｖｄ、ｑ軸電圧指令Ｖｑを次の式により求める。
【００３６】
【数４】

ここで、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲインである。
【００３７】
電流制御部１２は続いて、ｄ，ｑ軸電圧指令Ｖｄ，Ｖｑと電動機回転位置フィードバック値θｒを用いて３相電圧指令ＶｕＰＷＭ，ＶｖＰＷＭ，ＶｗＰＷＭを求める。
【００３８】
【数５】

インバータシステム１のインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２各々は、上記３相電圧指令をもとに一般的な三角波比較ＰＷＭ手法などを用いて、各半導体スイッチング素子のオンオフを行い、所望の出力電圧を得て、これにより電動機Ｍ１，Ｍ２各々を駆動する。
【００３９】
上記構成の直列多重インバータシステム１に対するインバータ制御装置１０を用いることにより、低速かつ回生運転領域においても、直列接続されたインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の直流入力電圧の安定した均等化制御を行うことができる。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施の形態のインバータ制御装置について、図２を用いて説明する。第２の実施の形態における直列多重インバータ制御装置１０は、図１に示した第１の実施の形態と同様の直列多重インバータシステム１に対するものであり、電流指令値演算部１１と、電流制御部１２と、直流電圧均等化制御部１３と、微分器１４と、均等化制御モード切替部１５とで構成される。
【００４１】
電流制御部１２の動作は図１に示した第１の実施の形態と同一である。
【００４２】
均等化制御モード切替部１５においては、回転位置フィードバックθｒを微分器１４で微分して得られた回転角周波数ωｒを入力として、直流電圧均等化制御のモード設定フラグＶｂａｌＭＯＤＥを、次の条件分岐により求めて出力する。
【００４３】
【数６】
ωｒ＞ωｒ０のとき、ＶｂａｌＭＯＤＥ＝１
ωｒ＜ωｒ０のとき、ＶｂａｌＭＯＤＥ＝０
ただし、ωｒ０は、最高回転角周波数ωｒＭａｘに対して、１０％程度の固定値でもよいし、次の式を満たす角周波数ωｒを設定してもよい。
【００４４】
【数７】

ここで、Ｒはモータ巻線抵抗、αは正の定数である。
【００４５】
直流電圧均等化制御部１３においては、直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃと、電流指令値演算部１１から出力されるｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆと、トルク指令ＴｒｑＲｅｆと、均等化制御モード切替部１４から出力される均等化制御モードフラグＶｂａｌＭＯＤＥを入力として、次の演算により新たなｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆおよび新たなトルク指令ＴｒｑＲｅｆを求めて出力する。
【００４６】
直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃをインバータシステムの直列段数２段で除した値の偏差がゼロになるようにゲインＧ（ｓ）（ただし、ｓはラプラス演算子）をかけた値をトルク指令補正値ΔＩｄＲｅｆとして求める。
【００４７】
【数８】
（１）ＶｂａｌＭＯＤＥ＝０のとき（低速回転時に相当）
ΔＩｄＲｅｆ＝Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
ΔＴｒｑＲｅｆ＝０
（２）ＶｂａｌＭＯＤＥ＝１のとき（高速回転時に相当）
ΔＩｄＲｅｆ＝０
ΔＴｒｑＲｅｆ＝Ｈ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
そして、ＩｄＲｅｆ，ＴｒｑＲｅｆを次によって求める。
【００４８】
ＩｄＲｅｆ＝ＩｄＲｅｆ−ΔＩｄＲｅｆ
ＴｒｑＲｅｆ＝ＴｒｑＲｅｆ−ΔＴｒｑＲｅｆ
電流指令値演算部１１では、直流電圧均等化制御部１５から出力されるトルク指令ＴｒｑＲｅｆを入力としてｄ，ｑ軸電流指令値ＩｄＲｅｆ，ＩｑＲｅｆを次の式により求める。
【００４９】
【数９】
ＩｄＲｅｆ＝０
ＩｑＲｅｆ＝ＴｒｑＲｅｆ／（ΦＰＭ・Ｐｏ）
ここで、ΦＰＭは永久磁石磁束、Ｐｏは極対数である。
【００５０】
上記構成の直列多重インバータシステム１に対するインバータ制御装置１０を用いることにより、すべての運転領域において直列接続されたインバータシステムの直流入力電圧の安定した均等化制御を行うことができる。
【００５１】
次に、本発明の第３の実施の形態のインバータ制御装置について、図３を用いて説明する。第３の実施の形態における直列多重インバータ制御装置１０は、図１に示した第１の実施の形態における直列多重インバータシステム１と同様のインバータシステムに対するもので、電流指令値演算部１１と、電流制御部１２と、直流電圧均等化制御部１３とで構成される。
【００５２】
電流指令値演算部１１と電流制御部１２の演算処理動作は第２の実施の形態と同一である。
【００５３】
本実施の形態の特徴として、直流電圧均等化制御部１３においては、直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃと、電流指令値演算部１１から出力されるｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆと、トルク指令ＴｒｑＲｅｆと、車両運転台などの外部から与えられる力行回生切替指令ＰＢｍｏｄｅ（力行指令＝１、回生指令＝０）を入力として、次の演算により新たなｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆおよび新たなトルク指令ＴｒｑＲｅｆを求めて出力する。
【００５４】
直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃをインバータシステム１の直列段数２段で除した値の偏差がゼロになるようにゲインＧ（ｓ）（ただし、ｓはラプラス演算子）をかけた値をトルク指令補正値ΔＩｄＲｅｆとして求める。
【００５５】
【数１０】
（１）ＰＢｍｏｄｅ＝０のとき（回生指令に相当）
ΔＩｄＲｅｆ＝Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
ΔＴｒｑＲｅｆ＝０
（２）ＰＢｍｏｄｅ＝１のとき（力行指令に相当）
ΔＩｄＲｅｆ＝０
ΔＴｒｑＲｅｆ＝Ｈ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
そして、ＩｄＲｅｆ，ＴｒｑＲｅｆを次によって求める。
【００５６】
ＩｄＲｅｆ＝ＩｄＲｅｆ−ΔＩｄＲｅｆ
ＴｒｑＲｅｆ＝ＴｒｑＲｅｆ−ΔＴｒｑＲｅｆ
上記構成の直列多重インバータシステムに対するインバータ制御装置１０を用いることにより、すべての運転領域において直列接続されたインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の直流入力電圧の安定した均等化制御を行うことができる。
【００５７】
次に、本発明の第４の実施の形態のインバータ制御装置について、図４を用いて説明する。第４の実施の形態のインバータ制御装置１０は図１に示した第１の実施の形態における直列多重インバータシステム１と同様のインバータシステムに対するもので、電流指令値演算部１１と、電流制御部１２と、直流電圧均等化制御部１３とで構成される。
【００５８】
電流指令値演算部１１と電流制御部１２の動作は第２の実施の形態と同一である。
【００５９】
本実施の形態の特徴として、直流電圧均等化制御部１３においては、直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃと、電流指令値演算部１１から出力されるｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆと、トルク指令ＴｒｑＲｅｆとを入力として、次の演算により新たなｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆおよび新たなトルク指令ＴｒｑＲｅｆを求めて出力する。
【００６０】
直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃをインバータ装置の直列段数２段で除した値の偏差がゼロになるようにゲインＧ（ｓ）（ただし、ｓはラプラス演算子）をかけた値をトルク指令補正値ΔＩｄＲｅｆとして求める。
【００６１】
【数１１】
ΔＩｄＲｅｆ＝Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
ΔＴｒｑＲｅｆ＝Ｈ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
そして、Ｉｄｒｅｆ，ＴｒｑＲｅｆを次のようにして求める。
【００６２】
ＩｄＲｅｆ＝ＩｄＲｅｆ−ΔＩｄＲｅｆ
ＴｒｑＲｅｆ＝ＴｒｑＲｅｆ−ΔＴｒｑＲｅｆ
上記構成の直列多重インバータシステム１に対するインバータ制御装置１０によれば、すべての運転領域において直列接続されたインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の直流入力電圧の安定した均等化制御を行うことができる。
【００６３】
次に、本発明の第５の実施の形態のインバータ制御装置について、図５を用いて説明する。第５の実施の形態における直列多重インバータ制御装置１０は、図１に示した第１の実施の形態と同様の構成の直列多重インバータシステム１に対するもので、電流指令値演算部１１と、電流制御部１２と、直流電圧均等化制御部１３と、電流指令ベクトル演算部１６とで構成される。
【００６４】
電流制御部１２の動作は第１の実施の形態と同一である。
【００６５】
電流指令ベクトル演算部１６では、まず、トルク指令ＴｒｑＲｅｆを入力としてｄ，ｑ軸電流指令値ＩｄＲｅｆ，ＩｑＲｅｆを次の式により求める。
【００６６】
【数１２】
ＩｄＲｅｆ＝０
ＩｑＲｅｆ＝ＴｒｑＲｅｆ／（ΦＰＭ・Ｐｏ）
ただし、ΦＰＭは永久磁石磁束、Ｐｏは極対数である。
【００６７】
電流指令ベクトル演算部１６では次に、演算したｄ，ｑ軸電流指令から次の演算により電流指令ベクトル角度δと電流指令ベクトル振幅Ｉ１Ｒｅｆを求めて出力する。
【００６８】
【数１３】

直流電圧均等化制御部１３においては、直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃと、電流指令ベクトル演算部１６から出力される電流指令ベクトル角度δと、車両運転台などの外部から与えられる力行回生切替指令ＰＢｍｏｄｅ（力行指令＝１、回生指令＝０）を入力として、次の演算により新たな電流指令ベクトル角度δを求めて出力する。
【００６９】
直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃを直列多重インバータシステム１の直列段数２段で除した値の偏差がゼロになるようにゲインＧ（ｓ）（ただし、ｓはラプラス演算子）をかけた値を電流指令ベクトル角度補正値Δδとして求める。
【００７０】
【数１４】
（１）ＰＢｍｏｄｅ＝０のとき（回生指令に相当）
Δδ＝−Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
（２）ＰＢｍｏｄｅ＝１のとき（力行指令に相当）
Δδ＝Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
そして、δを次のようにして求める。
【００７１】
δ＝δ−Δδ
電流指令演算部１１においては、電流指令ベクトル演算部１６から出力される電流指令ベクトル振幅Ｉ１Ｒｅｆと、直流電圧均等化制御部１３から出力される電流指令ベクトル角度δを入力として、次の演算によりｄ，ｑ軸電流指令ＩｄＲｅｆ，ＩｑＲｅｆを求めて出力する。
【００７２】
【数１５】
ＩｄＲｅｆ＝Ｉ１Ｒｅｆ×ｃｏｓ（δ）
ＩｑＲｅｆ＝Ｉ１Ｒｅｆ×ｓｉｎ（δ）
上記構成の直列多重インバータシステム１に対するインバータ制御装置１０を用いることにより、すべての運転領域において直列接続されたインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の直流入力電圧の安定した均等化制御を行うことができる。
【００７３】
次に、本発明の第６の実施の形態のインバータ制御装置について、図６を用いて説明する。第６の実施の形態における直列多重インバータ制御装置１０は、図１に示した第１の実施の形態と同様直流多重インバータシステム１に対するものであり、電流指令値演算部１１と、電流制御部１２と、直流電圧均等化制御部１３と、電流指令ベクトル演算部１６とで構成される。
【００７４】
電流指令ベクトル演算部１６と、電流指令演算部１１と、電流制御部１２の演算処理動作は第５の実施の形態と同一である。
【００７５】
本実施の形態の特徴である直流電圧均等化制御部１３においては、直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃと、電流指令ベクトル演算部１６から出力される電流指令ベクトル振幅Ｉ１Ｒｅｆと、車両運転台などの外部から与えられる力行回生切替指令ＰＢｍｏｄｅ（力行指令＝１、回生指令＝０）を入力として、次の演算により新たな電流指令ベクトル振幅Ｉ１Ｒｅｆを求めて出力する。
【００７６】
直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃをインバータシステム１の直列段数２段で除した値の偏差がゼロになるようにゲインＧ（ｓ）（ただし、ｓはラプラス演算子）をかけた値を電流指令ベクトル角度補正値Δδとして求める。
【００７７】
【数１６】
（１）ＰＢｍｏｄｅ＝０のとき（回生指令に相当）
ΔＩ１Ｒｅｆ＝−Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
（２）ＰＢｍｏｄｅ＝１のとき（力行指令に相当）
ΔＩ１Ｒｅｆ＝Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
そして、Ｉ１Ｒｅｆを次のように求める。
【００７８】
Ｉ１Ｒｅｆ＝Ｉ１Ｒｅｆ−ΔＩ１Ｒｅｆ
上記構成の直列多重インバータ制御装置１０を用いることにより、すべての運転領域において直列接続されたインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の直流入力電圧の安定した均等化制御を行うことができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、すべての運転領域において直列接続されたインバータ各々の直流入力電圧の安定した均等化制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の回路図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の回路図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の回路図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の回路図。
【図５】本発明の第５の実施の形態の回路図。
【図６】本発明の第６の実施の形態の回路図。
【図７】提案されているインバータ制御装置の回路図。
【符号の説明】
１　直列多重インバータシステム
２　直流電源
３　回転位置センサ
４　電流検出器
１０　インバータ制御装置
１１　電流指令値演算部
１２　電流制御部
１３　直流電圧均等化制御部
１４　微分器
１５　均等化制御モード切替部
１６　電流指令ベクトル演算部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inverter control device for controlling a series multiplex inverter system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the input DC voltage of an inverter that supplies power to a motor for driving a railway vehicle is about 1500 V DC, which is much higher than the input DC voltage of about 280 V DC of a general-purpose inverter for general industry. The problem of failure is remarkable, and the design and manufacture of a specially-designed inverter has resulted in high costs and reduced reliability.
[0003]
In contrast, the DC input terminals of each inverter are connected in series, and power is supplied from a high-voltage overhead wire, thereby reducing the input DC voltage of each inverter to the level of a general-purpose inverter and reducing harmonic induction disturbance. In addition, there is an inverter serial multiplexing method for reducing cost and improving reliability by diverting a mass-produced general-purpose inverter as it is.
[0004]
In this inverter serial multiplexing method, the input DC voltage of each inverter is a value obtained by dividing the power supply voltage by the DC-side capacitor of each inverter, and the output torque and the rotation speed of the AC motor connected to each inverter match. If not, the DC voltage becomes non-uniform, and the input voltage of the specific inverter becomes an overvoltage exceeding the rating, which causes a problem that the inverter is damaged or a required torque cannot be output at a low voltage.
[0005]
In view of such technical problems, there has been proposed a method for equalizing the DC voltage by correcting the torque command of each AC motor according to the DC input voltage.
[0006]
FIG. 7 shows a circuit configuration of a conventional serial multiplex inverter system 1 and an inverter control device 10 for controlling the same. In the series multiplex inverter system 1, the DC side of each of a plurality of (four in the figure) inverters INV1 to INV4 is connected to the DC power supply 2 in four stages in series. The voltage of the DC power supply 2 is Vdc, and the DC voltages of INV1 to INV4 are Vdc1 to Vdc4. AC motors M1 to M4 are connected as loads to the AC outputs of INV1 to INV4, respectively. A rotation position sensor 3 is provided for detecting the rotation angle of each of the AC motors M1 to M4, and a current detector 4 for detecting the AC output of each of the inverters INV1 to INV4. .
[0007]
The inverter control device 10 for the series multiplex inverter system 1 (one set in the figure, but similarly provided for each of the four sets) includes a current command value calculation unit 11 and a current control unit 12.
[0008]
First, a gain G (s) (where s is a Laplace operation) is set so that a deviation between a DC input voltage Vdc1 with respect to INV1 and a value obtained by dividing the total DC voltage Vdc by four serial stages of the inverter system 1 becomes zero. ) Is obtained as a torque command correction value ΔTrqRef.
[0009]
The current command value calculation unit 11 obtains the d and q axis current command values IdRef and IqRef with the corrected torque command TrqRef as an input.
[0010]
In the current control unit 12, d and q axis current commands IdRef and IqRef output from the current command value calculation unit 11, UW phase output current feedback values Iu and Iw from the current detector 4, The three-phase PWM voltage commands VuPWM, VvPWM, and VwPWM are obtained and output using the motor rotational position feedback value θr as an input.
[0011]
Each of the inverters INV1 to INV4 of the inverter system 1 turns on and off each semiconductor switching element using a general triangular wave comparison PWM method or the like based on the three-phase voltage command as described above to obtain a desired output voltage. Accordingly, each of the electric motors M1 to M4 is driven.
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-245005.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the DC voltage equalization control method in the inverter serial multiplexing method proposed conventionally has a problem that stable DC voltage equalization control cannot be performed in a low-speed and regenerative operation state.
[0014]
The operation of the DC voltage of each of the plurality of inverters whose DC side is serially multiplex-connected can be realized by the operation of the power flowing from the inverter to the AC motor. The power flowing into the AC motor is the sum of the torque term expressed by the product of the motor torque and the motor rotation speed and the loss term consumed by the motor winding resistance. Since the term is smaller than the torque term, the DC voltage can be operated by roughly operating the torque command. Conventional equalization control methods are based on this principle.
[0015]
In the power running operation, when the torque command is increased, the current command amplitude also increases at the same time, and power flows in a direction to reduce the DC voltage in both the torque term and the loss term. On the other hand, in the regenerative operation, when the regenerative torque command is reduced, the current command amplitude is reduced, and the torque term is power in the direction of decreasing the DC voltage, and the loss term is power in the direction of increasing the DC voltage.
[0016]
For example, consider a case in which conventional control is performed on an inverter in which a DC voltage imbalance has occurred for some reason and the DC voltage has increased. In this case, in the proposed control, the regenerative torque command is reduced for equalization. However, when the torque command is reduced, the current command value calculated from the torque command is also reduced, and the electric loss due to the current generated in the motor and the inverter is reduced at the same time. In this case, since the rotational speed is low and the loss term cannot be ignored with respect to the torque term, the DC voltage is controlled to be further increased, so that stable equalization control cannot be performed.
[0017]
The present invention has been made in view of such a conventional technical problem, and an inverter control device capable of stably performing DC equalization control in all operation regions by equalizing individual inverters in series input voltage. The purpose is to provide.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is an inverter control device for controlling a series multiplex inverter system in which the DC sides of a plurality of inverters are connected in series to one DC power supply, wherein an AC motor connected to each of the inverters is provided. And operating the reactive current not contributing to the motor torque according to the DC input voltage of each of the inverters so that the series input voltage of each of the inverters is equalized.
[0019]
The invention of claim 2 is an inverter control device for controlling a series multiplex inverter system in which the DC sides of a plurality of inverters are connected in series to one DC power supply, wherein the AC motors connected to each of the inverters are provided. Does not contribute to the motor torque of the AC motor connected to each inverter in the operation region where the motor rotation speed is high, and does not contribute to the motor torque of the AC motor connected to each inverter in the operation region where the motor rotation speed is low according to the rotation speed of the motor. The reactive current is operated according to the DC input voltage of each of the inverters so that the series input voltage of each of the inverters is equalized.
[0020]
The invention according to claim 3 is an inverter control device for controlling a series multiplex inverter system in which the DC sides of a plurality of inverters are connected in series to one DC power supply, wherein the AC motors connected to each of the inverters are provided. Depending on the operating state of power running operation or regenerative operation, the motor torque of the AC motor connected to each inverter in the power running operation state, and does not contribute to the motor torque of the AC motor connected to each inverter in the regenerative operation state. The present invention is characterized in that the current is operated in accordance with the DC input voltage of each inverter so that the series input voltage of each inverter is equalized.
[0021]
The invention according to claim 4 is an inverter control device for controlling a series multiplex inverter system in which the DC sides of a plurality of inverters are connected in series to one DC power supply, wherein the AC motors connected to the respective inverters are provided. And the reactive current not contributing to the motor torque is simultaneously operated in accordance with the DC input voltage of each of the inverters such that the series input voltages of the respective inverters are equalized.
[0022]
The invention of claim 5 is an inverter control device for controlling a series multiplex inverter system in which the DC sides of a plurality of inverters are connected in series to one DC power supply, wherein the AC motors connected to each of the inverters are provided. Is operated in accordance with the DC input voltage of each inverter so that the serial input voltage of each inverter is equalized.
[0023]
The invention of claim 6 is an inverter control device for controlling a series multiplex inverter system in which the DC sides of a plurality of inverters are connected in series to one DC power supply, wherein the AC motors connected to each of the inverters are provided. , And the current command amplitude is controlled in accordance with the DC input voltage of each inverter so that the serial input voltage of each inverter is equalized.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention, in the inverter control device according to the second to fourth aspects, the motor torque of the AC motor connected to each of the inverters is controlled in accordance with the DC input voltage of each of the inverters, so that the inverters are connected in series. In order to equalize the input voltage, a restriction is made so that the motor torque command does not take a negative value when the motor torque command is to be switched from positive to negative by the above operation.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit configuration of the inverter control device according to the first embodiment of the present invention. The series multiplex inverter system 1 is a two-stage multiplex in the illustrated embodiment, and the DC side of each of the inverters INV1 and INV2 is connected to the DC power supply 2 in two stages in series. The voltage of the DC power supply 2 is Vdc, and the DC voltages of INV1 and INV2 are Vdc1 and Vdc2, respectively. AC motors M1 and M2 are connected as loads to the AC outputs of INV1 and INV2, respectively. A rotation position sensor 3 is provided to detect a rotation angle of the AC motor M1, and a current detector 4 is provided to detect an AC output of the inverter INV1.
[0026]
Each set of inverter control devices 10 for the series multiplex inverter system 1 of the present embodiment includes a current command value calculation unit 11, a current control unit 12, and a DC voltage equalization control unit 13.
[0027]
Next, a control operation of the inverter control device 10 having the above configuration will be described. Here, a case where AC motors M1 and M2 driven by inverters INV1 and INV2 are permanent magnet synchronous motors will be described as an example.
[0028]
The current command value calculation section 11 receives the torque command TrqRef as an input, and obtains d and q-axis current command values IdRef and IqRef by the following equations.
[0029]
(Equation 1)
IdRef = 0
IqRef = TrqRef / (ΦPM · Po)
Here, ΦPM is a permanent magnet magnetic flux, and Po is the number of pole pairs.
[0030]
The DC voltage equalization control unit 13 receives the DC input voltage Vdc1 for INV1, the DC total voltage Vdc, and the d-axis current command IdRef output from the current command value calculation unit 11, and obtains a new d by the following calculation. The shaft current command IdRef is obtained and output.
[0031]
A value obtained by multiplying a gain G (s) (where s is a Laplace operator) so that a deviation between a DC input voltage Vdc1 and a value obtained by dividing the total DC voltage Vdc by two stages of the inverter system 1 becomes zero. It is obtained as a torque command correction value ΔIdRef.
[0032]
(Equation 2)
ΔIdRef = G (s) · (Vdc1−Vdc / 2)
IdRef = IdRef-ΔIdRef
The current control unit 12 includes a d-axis current command value IdRef output from the DC voltage equalization control unit 13, a q-axis current command IqRef output from the current command value calculation unit 11, and a UW phase from the current detector 4. With the output current feedback values Iu, Iw and the motor rotational position feedback value θr from the rotational position sensor 3 as inputs, three-phase PWM voltage commands VuPWM, VvPWM, VwPWM are obtained and output by the following calculation.
[0033]
The current control unit 12 first obtains d and q-axis current feedback values Id and Iq from Iu, Iw and θr as follows by using a general coordinate transformation equation.
[0034]
[Equation 3]

Here, θr is the motor rotor phase, and the dq axis coordinates rotate in synchronization.
[0035]
Next, the current control unit 12 performs current feedback control so that the deviation between the d-axis current Id and the d-axis current command IdRef and the deviation between the q-axis current Iq and the q-axis current command IqRef become zero. The voltage command Vd and the q-axis voltage command Vq are obtained by the following equations.
[0036]
(Equation 4)

Here, Kp is a proportional gain, and Ki is an integral gain.
[0037]
Subsequently, the current control unit 12 obtains three-phase voltage commands VuPWM, VvPWM, and VwPWM using the d and q-axis voltage commands Vd and Vq and the motor rotational position feedback value θr.
[0038]
(Equation 5)

Each of the inverters INV1 and INV2 of the inverter system 1 turns on / off each semiconductor switching element using a general triangular wave comparison PWM method or the like based on the three-phase voltage command to obtain a desired output voltage. Drives each of the electric motors M1 and M2.
[0039]
By using the inverter control device 10 for the serial multiplex inverter system 1 having the above configuration, stable equalization control of the DC input voltage of the inverters INV1 and INV2 connected in series can be performed even in a low-speed and regenerative operation region.
[0040]
Next, an inverter control device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The series multiplex inverter control device 10 in the second embodiment is for a series multiplex inverter system 1 similar to the first embodiment shown in FIG. 1, and includes a current command value calculation unit 11 and a current control unit. 12, a DC voltage equalization control unit 13, a differentiator 14, and an equalization control mode switching unit 15.
[0041]
The operation of the current control unit 12 is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
[0042]
The equalization control mode switching unit 15 receives the rotation angular frequency ωr obtained by differentiating the rotational position feedback θr by the differentiator 14 and inputs the DC voltage equalization control mode setting flag VbalMODE according to the following conditional branch. Find and output.
[0043]
(Equation 6)
When ωr> ωr0, VbalMODE = 1
When ωr <ωr0, VbalMODE = 0
However, ωr0 may be a fixed value of about 10% with respect to the maximum rotational angular frequency ωrMax, or an angular frequency ωr satisfying the following equation may be set.
[0044]
(Equation 7)

Here, R is a motor winding resistance, and α is a positive constant.
[0045]
DC voltage equalization control section 13 includes DC input voltage Vdc1, DC total voltage Vdc, d-axis current command IdRef output from current command value calculation section 11, torque command TrqRef, and equalization control mode switching section. With the equalization control mode flag VbalMODE output from 14 as an input, a new d-axis current command IdRef and a new torque command TrqRef are obtained and output by the following calculation.
[0046]
The value obtained by multiplying the gain G (s) (where s is a Laplace operator) so that the difference between the DC input voltage Vdc1 and the value obtained by dividing the total DC voltage Vdc by two stages of the inverter system becomes zero, is expressed as torque. It is obtained as the command correction value ΔIdRef.
[0047]
(Equation 8)
(1) When VbalMODE = 0 (corresponding to low-speed rotation)
ΔIdRef = G (s) · (Vdc1−Vdc / 2)
ΔTrqRef = 0
(2) When VbalMODE = 1 (corresponding to high-speed rotation)
ΔIdRef = 0
ΔTrqRef = H (s) · (Vdc1−Vdc / 2)
Then, IdRef and TrqRef are obtained as follows.
[0048]
IdRef = IdRef-ΔIdRef
TrqRef = TrqRef-ΔTrqRef
The current command value calculation unit 11 receives the torque command TrqRef output from the DC voltage equalization control unit 15 and calculates d and q-axis current command values IdRef and IqRef by the following equations.
[0049]
(Equation 9)
IdRef = 0
IqRef = TrqRef / (ΦPM · Po)
Here, ΦPM is a permanent magnet magnetic flux, and Po is the number of pole pairs.
[0050]
By using the inverter control device 10 for the series multiplex inverter system 1 having the above configuration, it is possible to perform stable equalization control of the DC input voltage of the inverter systems connected in series in all operation regions.
[0051]
Next, an inverter control device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The series multiplex inverter control device 10 according to the third embodiment is for an inverter system similar to the series multiplex inverter system 1 according to the first embodiment shown in FIG. It comprises a control unit 12 and a DC voltage equalization control unit 13.
[0052]
The calculation processing operations of the current command value calculation unit 11 and the current control unit 12 are the same as in the second embodiment.
[0053]
As a feature of the present embodiment, in DC voltage equalization control section 13, DC input voltage Vdc 1, DC total voltage Vdc, d-axis current command IdRef output from current command value calculation section 11, and torque command TrqRef And a powering regeneration switching command PBmode (powering command = 1, regeneration command = 0) given from outside such as a vehicle cab, and a new d-axis current command IdRef and a new torque command TrqRef are obtained by the following calculation. Output.
[0054]
A value obtained by multiplying a gain G (s) (where s is a Laplace operator) so that a deviation between a DC input voltage Vdc1 and a value obtained by dividing the total DC voltage Vdc by two stages of the inverter system 1 becomes zero. It is obtained as a torque command correction value ΔIdRef.
[0055]
(Equation 10)
(1) When PBmode = 0 (equivalent to regenerative command)
ΔIdRef = G (s) · (Vdc1−Vdc / 2)
ΔTrqRef = 0
(2) When PBmode = 1 (corresponding to powering command)
ΔIdRef = 0
ΔTrqRef = H (s) · (Vdc1−Vdc / 2)
Then, IdRef and TrqRef are obtained as follows.
[0056]
IdRef = IdRef-ΔIdRef
TrqRef = TrqRef-ΔTrqRef
By using the inverter control device 10 for the series multiplex inverter system having the above configuration, it is possible to perform stable equalization control of the DC input voltage of the inverters INV1 and INV2 connected in series in all operation regions.
[0057]
Next, an inverter control device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The inverter control device 10 of the fourth embodiment is for an inverter system similar to the series multiplex inverter system 1 of the first embodiment shown in FIG. And a DC voltage equalization control unit 13.
[0058]
The operations of the current command value calculator 11 and the current controller 12 are the same as those of the second embodiment.
[0059]
As a feature of the present embodiment, in DC voltage equalization control section 13, DC input voltage Vdc 1, DC total voltage Vdc, d-axis current command IdRef output from current command value calculation section 11, and torque command TrqRef , And a new d-axis current command IdRef and a new torque command TrqRef are obtained and output by the following calculation.
[0060]
The value obtained by multiplying the gain G (s) (where s is a Laplace operator) by a value such that the deviation between the DC input voltage Vdc1 and the value obtained by dividing the total DC voltage Vdc by the number of serial stages of the inverter device becomes zero is calculated as torque. It is obtained as the command correction value ΔIdRef.
[0061]
[Equation 11]
ΔIdRef = G (s) · (Vdc1−Vdc / 2)
ΔTrqRef = H (s) · (Vdc1−Vdc / 2)
Then, Idref and TrqRef are obtained as follows.
[0062]
IdRef = IdRef-ΔIdRef
TrqRef = TrqRef-ΔTrqRef
According to the inverter control device 10 for the series multiplex inverter system 1 having the above configuration, it is possible to perform stable equalization control of the DC input voltages of the inverters INV1 and INV2 connected in series in all operation regions.
[0063]
Next, an inverter control device according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The series multiplex inverter control device 10 according to the fifth embodiment is for a series multiplex inverter system 1 having the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. The unit 12 includes a DC voltage equalization control unit 13 and a current command vector calculation unit 16.
[0064]
The operation of the current control unit 12 is the same as in the first embodiment.
[0065]
The current command vector calculation unit 16 first obtains d and q-axis current command values IdRef and IqRef using the torque command TrqRef as an input by the following equation.
[0066]
(Equation 12)
IdRef = 0
IqRef = TrqRef / (ΦPM · Po)
Here, ΦPM is a permanent magnet magnetic flux, and Po is the number of pole pairs.
[0067]
Next, the current command vector calculation unit 16 calculates and outputs the current command vector angle δ and the current command vector amplitude I1Ref by the following calculation from the calculated d and q axis current commands.
[0068]
(Equation 13)

The DC voltage equalization control unit 13 includes a DC input voltage Vdc1, a total DC voltage Vdc, a current command vector angle δ output from the current command vector calculation unit 16, and a power running regeneration provided from outside such as a vehicle cab. With the switching command PBmode (powering command = 1, regenerative command = 0) as input, a new current command vector angle δ is obtained and output by the following calculation.
[0069]
A gain G (s) (where s is a Laplace operator) is applied so that the deviation between the DC input voltage Vdc1 and the value obtained by dividing the total DC voltage Vdc by the number of serial stages of the serial multiplex inverter system 1 becomes zero. The value is obtained as a current command vector angle correction value Δδ.
[0070]
[Equation 14]
(1) When PBmode = 0 (equivalent to regenerative command)
Δδ = −G (s) · (Vdc1−Vdc / 2)
(2) When PBmode = 1 (corresponding to powering command)
Δδ = G (s) · (Vdc1−Vdc / 2)
Then, δ is obtained as follows.
[0071]
δ = δ-Δδ
The current command calculation unit 11 receives the current command vector amplitude I1Ref output from the current command vector calculation unit 16 and the current command vector angle δ output from the DC voltage equalization control unit 13, and calculates d by the following calculation. , Q-axis current commands IdRef and IqRef.
[0072]
[Equation 15]
IdRef = I1Ref × cos (δ)
IqRef = I1Ref × sin (δ)
By using the inverter control device 10 for the series multiplex inverter system 1 having the above configuration, stable equalization control of the DC input voltage of the inverters INV1 and INV2 connected in series in all operation regions can be performed.
[0073]
Next, an inverter control device according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The series multiplex inverter control device 10 according to the sixth embodiment is for the DC multiplex inverter system 1 as in the first embodiment shown in FIG. 1, and includes a current command value calculation unit 11 and a current control unit 12. And a DC voltage equalization control unit 13 and a current command vector calculation unit 16.
[0074]
The calculation processing operations of the current command vector calculation unit 16, the current command calculation unit 11, and the current control unit 12 are the same as those in the fifth embodiment.
[0075]
In DC voltage equalization control section 13 which is a feature of the present embodiment, DC input voltage Vdc1, DC total voltage Vdc, current command vector amplitude I1Ref output from current command vector calculation section 16, vehicle cab And the like, an externally applied powering regeneration switching command PBmode (powering command = 1, regeneration command = 0) is input, and a new current command vector amplitude I1Ref is obtained and output by the following calculation.
[0076]
A value obtained by multiplying a gain G (s) (where s is a Laplace operator) so that a deviation between a DC input voltage Vdc1 and a value obtained by dividing the total DC voltage Vdc by two stages of the inverter system 1 becomes zero. It is obtained as a current command vector angle correction value Δδ.
[0077]
(Equation 16)
(1) When PBmode = 0 (equivalent to regenerative command)
ΔI1Ref = −G (s) · (Vdc1−Vdc / 2)
(2) When PBmode = 1 (corresponding to powering command)
ΔI1Ref = G (s) · (Vdc1−Vdc / 2)
Then, I1Ref is obtained as follows.
[0078]
I1Ref = I1Ref−ΔI1Ref
By using the series multiplex inverter control device 10 having the above configuration, it is possible to perform stable equalization control of the DC input voltage of the inverters INV1 and INV2 connected in series in all operation regions.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to perform stable equalization control of the DC input voltage of each of the inverters connected in series in all operation regions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram of a proposed inverter control device.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 Series multiplex inverter system 2 DC power supply 3 Rotary position sensor 4 Current detector 10 Inverter control device 11 Current command value calculation unit 12 Current control unit 13 DC voltage equalization control unit 14 Differentiator 15 Equalization control mode switching unit 16 Current command Vector operation unit

Claims

An inverter control device for controlling a series multiplex inverter system in which the DC sides of a plurality of inverters are connected in series to one DC power supply,
An inverter characterized in that a reactive current that does not contribute to the motor torque of an AC motor connected to each of the inverters is operated in accordance with the DC input voltage of each of the inverters so that the series input voltage of each of the inverters is equalized. Control device.

An inverter control device for controlling a series multiplex inverter system in which the DC sides of a plurality of inverters are connected in series to one DC power supply,
According to the rotation speed of the AC motor connected to each of the inverters, the motor torque of the AC motor connected to each of the inverters is connected in the operation region where the motor rotation speed is high, and the inverter is connected to each of the inverters in the operation region where the motor rotation speed is low. An inverter control device, wherein a reactive current that does not contribute to motor torque of an AC motor is operated according to a DC input voltage of each of the inverters so as to equalize a series input voltage of each of the inverters.

An inverter control device for controlling a series multiplex inverter system in which the DC sides of a plurality of inverters are connected in series to one DC power supply,
Depending on the operating state of the AC motor connected to each of the inverters, power running operation or regenerative operation, the motor torque of the AC motor connected to each inverter in the power running operation state, and connected to each inverter in the regenerative operation state. An inverter control device that operates a reactive current that does not contribute to motor torque of an AC motor according to a DC input voltage of each inverter so that a series input voltage of each inverter is equalized.

An inverter control device for controlling a series multiplex inverter system in which the DC sides of a plurality of inverters are connected in series to one DC power supply,
The motor torque of the AC motor connected to each of the inverters and the reactive current not contributing to the motor torque are simultaneously operated so as to equalize the serial input voltage of each of the inverters according to the DC input voltage of each of the inverters. An inverter control device, characterized in that:

An inverter control device for controlling a series multiplex inverter system in which the DC sides of a plurality of inverters are connected in series to one DC power supply,
An inverter control device for controlling a current command vector phase angle of an AC motor connected to each of the inverters according to a DC input voltage of each of the inverters such that a series input voltage of each of the inverters is equalized. .

An inverter control device for controlling a series multiplex inverter system in which the DC sides of a plurality of inverters are connected in series to one DC power supply,
An inverter control device, wherein a current command amplitude of an AC motor connected to each of the inverters is operated according to a DC input voltage of each of the inverters such that a series input voltage of each of the inverters is equalized.

When equalizing the serial input voltage of each of the inverters by operating the motor torque of the AC motor connected to each of the inverters according to the DC input voltage of each of the inverters, the motor torque command is generated by the operation. The inverter control device according to any one of claims 2 to 4, wherein a restriction is made so as not to take a negative value when switching from positive to negative.