JP2007325351A5

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Publication number: JP2007325351A5
Application number: JP2006150110A
Authority: JP
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2026-05-30

Claims

直流電源と、
前記直流電源の出力電圧を昇圧可能に構成されて、前記直流電源の出力電圧を電圧指令値に従って可変制御して直流電源配線に出力するように構成されたコンバータと、
電動機が動作指令に従って作動するように、複数のスイッチング素子により前記直流電源配線上の直流電力と前記電動機を駆動する交流電力との間で電力変換を行なうインバータと、
前記コンバータの前記電圧指令値を設定する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電源配線上の直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記直流電源での電力損失を推定する第１の損失推定手段と、
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記コンバータでの電力損失を推定する第２の損失推定手段と、
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記インバータでの電力損失を推定する第３の損失推定手段と、
前記電動機の現在の動作状態における前記電動機の誘起電圧に対応させて必要最小電圧を求めるとともに、前記必要最小電圧以上、かつ、前記コンバータの出力上限電圧以下の候補電圧範囲内で、前記電動機の現在の動作状態に基づいて前記第１から第３の損失推定手段により推定された電力損失の合計を含む総和電力損失が最小となる前記直流電圧を策定し、策定した直流電圧に従って前記電圧指令値を設定する電圧指令値発生手段とを含む、電動機駆動制御システム。
前記制御装置は、
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記電動機での電力損失を推定する第４の損失推定手段をさらに含み、
前記電圧指令値発生手段は、
前記電動機の現在の動作状態に基づいて前記第１から第４の損失推定手段により推定された電力損失の合計を含む前記総和電力損失を算出し、かつ、前記候補電圧範囲内で前記総和電力損失が最小となる前記直流電圧を策定するとともに、策定した直流電圧に従って前記電圧指令値を設定する、請求項１記載の電動機駆動制御システム。
前記インバータに対するスイッチング制御は、複数の制御方式から１つの制御方式を選択して実行され、
前記第３の損失推定手段は、前記制御方式ごとに設定された前記損失特性に基づき、前記電動機の回転数およびトルクならびに選択された制御方式に応じて、前記インバータでの電力損失を推定する、請求項１記載の電動機駆動制御システム。
前記複数の制御方式は、
前記電動機に印加される各相電圧が、前記電圧指令値に応じたパルス幅変調波形電圧となるように前記インバータに対してスイッチング制御を行なう正弦波パルス幅変調制御と、
前記電動機に印加される各相電圧が、前記正弦波パルス幅変調制御よりも変調率の高い前記パルス幅変調波形電圧となるように前記インバータに対してスイッチング制御を行なう過変調パルス幅変調制御と、
前記電動機に印加される各相電圧が、前記電圧指令値に応じた矩形波電圧となるように前記インバータに対してスイッチング制御を行なう矩形波電圧制御とを含む、請求項３記載の電動機駆動制御システム。
前記損失特性は、前記電動機の回転数およびトルクならびに前記直流電源配線上の直流電圧のうちの少なくとも１つに対する前記電力損失の変化を表わす、請求項１記載の電動機駆動制御システム。
前記電圧指令値発生手段は、前記必要最小電圧と前記出力上限電圧とが異なる場合に、前記候補電圧範囲内に複数個の候補電圧を設定するとともに、前記直流電圧を前記複数個の候補電圧のそれぞれとしたときの前記総和電力損失を前記第１から前記第３の損失推定手段による推定に従って算出し、かつ、その算出結果に基づいて前記総和電力損失が最小となる前記直流電圧を策定する、請求項１記載の電動機駆動制御システム。
電動機駆動制御システムの制御方法であって、
前記電動機駆動制御システムは、
直流電源と、
前記直流電源の出力電圧を昇圧可能に構成されて、前記直流電源の出力電圧を電圧指令値に従って可変制御して直流電源配線に出力するように構成されたコンバータと、
電動機が動作指令に従って作動するように、複数のスイッチング素子により前記直流電源配線上の直流電力と前記電動機を駆動する交流電力との間で電力変換を行なうインバータとを備え、
前記制御方法は、
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電源配線上の直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記直流電源での電力損失を推定するステップと、
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記コンバータでの電力損失を推定するステップと、
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記インバータでの電力損失を推定するステップと、
前記電動機の現在の動作状態における前記電動機の誘起電圧に対応させて必要最小電圧を求めるステップと、
前記必要最小電圧以上、かつ、前記コンバータの出力上限電圧以下の候補電圧範囲内で、前記電動機の現在の動作状態に基づいて推定された、前記直流電源、前記コンバータおよび前記インバータでの電力損失の合計を含む総和電力損失が最小となる前記直流電圧を策定するステップと、
策定した直流電圧に従って前記電圧指令値を設定するステップとを備える、電動機駆動制御システムの制御方法。
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記電動機での電力損失を推定するステップをさらに備え、
前記策定するステップは、前記電動機の現在の動作状態に基づいて推定された、前記直流電源、前記コンバータ、前記インバータおよび前記電動機での電力損失の合計を含む前記総和電力損失を算出し、かつ、前記候補電圧範囲内で前記総和電力損失が最小となる前記直流電圧を策定する、請求項７記載の電動機駆動制御システムの制御方法。
前記インバータに対するスイッチング制御は、複数の制御方式から１つの制御方式を選択して実行され、
前記インバータでの電力損失を推定するステップは、前記制御方式ごとに設定された前記損失特性に基づき、前記電動機の回転数およびトルクならびに前記選択された制御方式に応じて、前記インバータでの電力損失を推定する、請求項７記載の電動機駆動制御システムの制御方法。
前記複数の制御方式は、
前記電動機に印加される各相電圧が、前記電圧指令値に応じたパルス幅変調波形電圧となるように前記インバータに対してスイッチング制御を行なう正弦波パルス幅変調制御と、
前記電動機に印加される各相電圧が、前記正弦波パルス幅変調制御よりも変調率の高い前記パルス幅変調波形電圧となるように前記インバータに対してスイッチング制御を行なう過変調パルス幅変調制御と、
前記電動機に印加される各相電圧が、前記電圧指令値に応じた矩形波電圧となるように前記インバータに対してスイッチング制御を行なう矩形波電圧制御とを含む、請求項９記載の電動機駆動制御システムの制御方法。
前記損失特性は、前記電動機の回転数およびトルクならびに前記直流電源配線上の直流電圧のうちの少なくとも１つに対する前記電力損失の変化を表わす、請求項７記載の電動機駆動制御システムの制御方法。
前記策定するステップは、前記必要最小電圧と前記出力上限電圧とが異なる場合に、前記候補電圧範囲内に複数個の候補電圧を設定するとともに、前記直流電圧を前記複数個の候補電圧のそれぞれとしたときの、前記直流電源、前記コンバータおよび前記インバータでの電力損失の推定に基づく前記総和電力損失を算出し、かつ、その算出結果に基づいて前記総和電力損失が最小となる前記直流電圧を策定する、請求項７記載の電動機駆動制御システムの制御方法。