JP2008278736A - 多相回転機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シャント抵抗の電圧降下量ru,rv,rwに基づき、極性検出部42では、電動機を流れる線間電流の極性を検出し、変化極性検出部44では、線間電流の変化量の極性を検出する。これら両検出結果に基づき、位相設定部34では、線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとを一致させるように、指令電圧の位相φを設定する。
【選択図】 図2
Description
以下、本発明にかかる多相回転機の制御装置を車載エアコンディショナの備える3相電動機の制御装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
同様に、V相については、下記の式(c2)が成り立つ。
上記(c1)から(c2)を減算すると、
R×(Iu−Iv)+L(dIu/dt−dIv/dt)+(eU−eV)=0
すなわち
R×Iuv+L×(dIuv/dt)+eUV=0 …(c3)
上記の式(c3)において、線間電流Iuvがゼロとなるときには、下記の式が成立する。
上記の式(c4)によれば、線間電流がゼロとなるときの線間誘起電圧eUVを、線間電流の変化量によって表現することができる。特に、線間電流がゼロとなるときの線間誘起電圧eUVをゼロとするためには、線間電流がゼロとなるときに線間電流の変化量もゼロとなるようにすればよい。
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第4の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第5の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
すなわち、
R×Ivw+L(dIvw/dt)+eVW=0 …(d5)
この式は、上記の式(c3)と同一である。このため、奇数電圧ベクトルV1,V3,V5期間において線間電流やその変化量を検出することによっても、上記第1の実施形態と同様の制御を行うことができる。
以下、第6の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第7の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第8の実施形態について、先の第7の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第9の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第10の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第11の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第12の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第13の実施形態について、先の第12の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第14の実施形態について、先の第12の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第15の実施形態について、先の第12の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第16の実施形態について、先の第15の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第17の実施形態について、先の第14の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
Claims (33)
- 多相回転機の少なくとも2相が短絡されているとき、短絡された任意の2相の電流差である線間電流のゼロクロスタイミングを検出する電流ゼロクロス検出手段と、
前記少なくとも2相が短絡されているときの前記任意の2相の線間電流の変化量のゼロクロスタイミングを検出する変化ゼロクロス検出手段と、
前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段の検出値に基づき、前記多相回転機に印加する電圧の指令値を設定する指令電圧設定手段と、
前記指令値に基づき前記多相回転機と接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作する操作手段とを備えることを特徴とする多相回転機の制御装置。 - 前記指令電圧設定手段は、前記線間電流のゼロクロスタイミングと前記線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとの差を目標値に制御すべく前記指令値を設定することを特徴とする請求項1記載の多相回転機の制御装置。
- 前記2つのゼロクロスタイミング間の差は、前記線間電流の変化の極性を反転したものと前記線間電流との同一の位相のゼロクロスタイミングの差として定義されてなることを特徴とする請求項2記載の多相回転機の制御装置。
- 前記変化ゼロクロス検出手段によって検出される線間電流の変化のゼロクロスタイミング間の時間間隔に基づき前記多相回転機の回転速度を算出する速度算出手段と、
前記算出される回転速度に基づき前記ゼロクロスタイミング間の差の前記目標値を設定する手段とを更に備えることを特徴とする請求項2又は3記載の多相回転機の制御装置。 - 前記指令電圧設定手段は、前記ゼロクロスタイミング間の差に基づき、前記指令値の振幅、位相差、及び電気角速度の少なくとも1つを可変設定することを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
- 前記変化ゼロクロス検出手段によって検出される線間電流の変化のゼロクロスタイミング間の時間間隔に基づき前記多相回転機の回転速度を算出する速度算出手段と、
前記算出される回転速度を前記多相回転機に対する回転速度の指令値にフィードバック制御するフィードバック制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。 - 前記指令電圧設定手段は、前記フィードバック制御手段を備えることで、前記算出される回転速度と前記多相回転機に対する回転速度の指令値との差に基づき前記電圧の指令値を設定することを特徴とする請求項6記載の多相回転機の制御装置。
- 前記多相回転機が3相回転機であり、
前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記電力変換回路の上側アームの各相に流れる電流を検出する高電位側検出手段及び前記電力変換回路の下側アームの各相に流れる電流を検出する低電位側検出手段のいずれかの検出値を用いて前記検出を行うものであって且つ、前記検出を行うタイミングを3相が短絡されているとき及び2相が短絡されているときのいずれとするかを、前記電圧の指令値の振幅に応じて切り替えることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。 - 前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記電力変換回路の上側アームの各相に流れる電流を検出する高電位側検出手段及び前記電力変換回路の下側アームの各相に流れる電流を検出する低電位側検出手段の双方の検出値を用いて前記検出を行うものであって且つ、前記高電位側検出手段及び前記低電位側検出手段のいずれを用いるかを、前記多相回転機の電気角の変化に伴って切り替えることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
- 前記指令電圧設定手段の設定する電圧の指令値についての各2相間の値の差を保ちつつ前記電圧の指令値のうち前記電力変換回路の一対の入力端子のいずれかとの電圧の差が最小となるものを前記いずれかの入力端子の電圧に一致させる2相変調手段を更に備え、
前記操作手段は、前記2相変調手段によって変調された指令値となるように前記スイッチング素子を操作するものであり、
前記2相変調手段は、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段が高電位側検出手段を用いているときには前記いずれかの入力端子の電圧として前記高電位側の入力端子の電圧を用い、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段が低電位側検出手段を用いているときには前記いずれかの入力端子の電圧として前記低電位側の入力端子の電圧を用いることを特徴とする請求項9記載の多相回転機の制御装置。 - 前記指令電圧設定手段の設定する電圧の指令値について、前記少なくとも2相が短絡される期間を延長するように電圧の指令値を変更する手段を更に備え、
前記操作手段は、前記変更された指令値となるように前記スイッチング素子を操作することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。 - 前記指令電圧設定手段の設定する電圧の指令値についての各2相間の差を保ちつつ前記電圧の指令値のうち前記電力変換回路の一対の入力端子の電圧のいずれかとの差が最小となるものを前記いずれかの電圧に一致させる2相変調手段を更に備え、
前記操作手段は、前記2相変調手段によって変調された指令値となるように前記スイッチング素子を操作することを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。 - 前記多相回転機の電気角速度よりも高周波の電流の振幅の変化に基づき、前記指令電圧を補正する補正手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
- 前記変化ゼロクロス検出手段は、前記任意の2相が短絡されているときの当該2相の線間電流についての2つの異なるサンプリングタイミングにおける値の差、及び前記任意の2相が短絡されているときの当該2相の線間電流の微分値、前記任意の2相が短絡されているときの当該2相の線間電流の所定の時間間隔における積分値に対する前記時間間隔の始点及び終点のいずれかにおける線間電流値と時間間隔との積の差分、のいずれか1つに基づき前記検出を行うことを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
- 前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記電力変換回路の上側アームの各相及び前記電力変換回路の正極側入力端子間に接続されるシャント抵抗及び、前記電力変換回路の下側アームの各相及び前記電力変換回路の負極側入力端子間に接続されるシャント抵抗の少なくとも一方による電圧降下に基づき前記検出を行うことを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
- 前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記電力変換回路の上側アームのスイッチング素子の入出力端子間の電圧降下量及び、前記電力変換回路の下側アームのスイッチング素子の入出力端子間の電圧降下量の少なくとも一方による電圧降下に基づき前記検出を行うことを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
- 前記多相回転機が3相回転機であり、
前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記多相回転機の全相が短絡されているときに前記検出を行うことを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。 - 前記多相回転機が3相回転機であり、
前記変化ゼロクロス検出手段は、前記多相回転機の全相が短絡されているときを挟んだ両側の任意の2相が短絡されているときに前記検出を行うことを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。 - 前記多相回転機の力行制御時及び回生制御時のいずれであるかを判断する判断手段を更に備え、
前記指令電圧設定手段は、前記指令値の設定に際して、前記判断手段の判断結果を加味することを特徴とする請求項1〜18のいずれか1項に記載の多相回転機の制御装置。 - 前記指令電圧設定手段は、前記ゼロクロスタイミング間の差を目標値に制御すべく前記指令値の振幅、位相差、及び電気角速度の少なくとも1つを可変設定するものであって且つ、前記多相回転機の力行制御時と回生制御時とで、前記差と前記目標値との乖離が同一である場合の前記少なくとも1つの操作方向を互いに逆とするものであることを特徴とする請求項19記載の多相回転機の制御装置。
- 前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記線間電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の位相を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記位相を進ませる側に設定し、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記位相を遅らせる側に設定することを特徴とする請求項20記載の多相回転機の制御装置。
- 前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記線間電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の振幅を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記振幅を増大させ、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記振幅を低減させることを特徴とする請求項20又は21記載の多相回転機の制御装置。
- 前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記線間電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の電気角速度を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記電気角速度を増大させ、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記電気角速度を低減させることを特徴とする請求項20〜22のいずれか1項に記載の多相回転機の制御装置。
- 前記多相回転機は、3相回転機であり、
前記判断手段は、前記変化量の変化極性と前記任意の2相以外の相の相電流の極性とに基づき前記判断を行うことを特徴とする請求項19〜23のいずれか1項に記載の多相回転機の制御装置。 - 前記判断手段は、前記変化量のゼロクロスタイミング時における前記変化極性及び前記相電流の極性に基づき前記判断を行うことを特徴とする請求項24記載の多相回転機の制御装置。
- 多相回転機の少なくとも2相が短絡されているときに、該短絡された少なくとも1相の電流に基づく電流パラメータ及び電流の変化量パラメータの双方のゼロクロスタイミングに基づき、前記多相回転機に印加する電圧の指令値を設定する指令電圧設定手段と、前記指令値に基づき前記多相回転機と接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作する操作手段とを備える多相回転機の制御装置において、
前記多相回転機の力行制御時及び回生制御時のいずれであるかを判断する判断手段を更に備え、
前記指令電圧設定手段は、前記指令値の設定に際して、前記判断手段の判断結果を加味することを特徴とする多相回転機の制御装置。 - 前記多相回転機の全相が短絡されているとき、任意の相電流のゼロクロスタイミングを検出する電流ゼロクロス検出手段と、
前記全相が短絡されているときの前記相電流の変化量のゼロクロスタイミングを検出する変化ゼロクロス検出手段とを更に備え、
前記指令電圧設定手段は、前記電流パラメータ及び電流の変化量パラメータの双方のゼロクロスタイミングとして、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段の検出値を用いることを特徴とする請求項26記載の多相回転機の制御装置。 - 前記指令電圧設定手段は、前記ゼロクロスタイミング間の差を目標値に制御すべく前記指令値の振幅、位相差、及び電気角速度の少なくとも1つを可変設定するものであって且つ、前記多相回転機の力行制御時と回生制御時とで、前記差と前記目標値との乖離が同一である場合の前記少なくとも1つの操作方向を互いに逆とするものであることを特徴とする請求項27記載の多相回転機の制御装置。
- 前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記相電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の位相を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記位相を進ませる側に設定し、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記位相を遅らせる側に設定することを特徴とする請求項28記載の多相回転機の制御装置。
- 前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記相電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の振幅を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記振幅を増大させ、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記振幅を低減させることを特徴とする請求項28又は29記載の多相回転機の制御装置。
- 前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記相電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の電気角速度を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記電気角速度を増大させ、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記電気角速度を低減させることを特徴とする請求項28〜30のいずれか1項に記載の多相回転機の制御装置。
- 前記多相回転機は、3相回転機であり、
前記判断手段は、前記任意の相以外の2相の電流差である線間電流の極性と前記変化量の変化極性とに基づき前記判断を行うことを特徴とする請求項27〜31のいずれか1項に記載の多相回転機の制御装置。 - 前記判断手段は、前記変化量のゼロクロスタイミング時における前記線間電流の極性及び前記変化極性に基づき前記判断を行うことを特徴とする請求項32記載の多相回転機の制御装置。
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