JP2010114969A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば鉄道車両や電気自動車などの電気車に用いられる同期機の駆動を対象とする電力変換装置に関するものであり、特には高速運転時において同期機の無負荷誘起電圧が直流電源の直流電圧より高い場合に対応可能な電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device for driving a synchronous machine used in an electric vehicle such as a railway vehicle or an electric vehicle. In particular, the no-load induced voltage of the synchronous machine is a DC power source during high-speed operation. The present invention relates to a power converter that can cope with a case where the voltage is higher than a DC voltage.
電気自動車や電車等の電気車における駆動システムにおいては、直流電力を電力変換器(インバータ)によって所要の可変電圧、可変周波数の交流電力に変換して永久磁石型の同期機に供給され、同期機を可変速駆動する。また、この種の電気車では、駆動システムによる加速、減速を行なわずに惰性で走行する、いわゆる惰行運転を行うことが頻繁に行われる。この惰行運転の場合、同期機を使用する駆動システムでは、無負荷誘起電圧が発生し、この無負荷誘起電圧が電力変換器を構成するスイッチング素子に対して逆並列接続されたダイオードを介して全波整流されて電源側に電力が回生され、その回生エネルギによって惰行でなくブレーキ動作となる不具合を生じる。 In drive systems for electric vehicles such as electric cars and trains, DC power is converted into AC power of required variable voltage and variable frequency by a power converter (inverter) and supplied to a permanent magnet type synchronous machine. Is driven at variable speed. Further, in this type of electric vehicle, so-called coasting operation is frequently performed in which the vehicle travels by inertia without being accelerated or decelerated by the drive system. In this coasting operation, in a drive system using a synchronous machine, a no-load induced voltage is generated, and this no-load induced voltage is all transmitted via a diode connected in reverse parallel to the switching elements constituting the power converter. The power is regenerated on the power source side by the wave rectification, and the regenerative energy causes a problem that the brake operation is performed instead of coasting.
このような現象を防止するため、従来の電力変換装置では、電源と電力変換器との間にダイオード等の一方向導通手段と、機械的な開閉動作を行うスイッチ等の開閉手段との並列接続回路を直列に挿入し、電力変換器を介して永久磁石同期機を駆動する駆動装置であって、電力変換器の停止中には開閉手段を開放して、無負荷誘起電圧の回生を防ぎ、電力変換器の運転開始時には開閉手段を開放したままで、同期機の端子電圧が所定値になるように励磁電流を制御し、同期機の端子電圧が所定値に達したとき開閉手段を閉とした状態で同期機のトルク電流を制御して同期機を加減速運転し、運転中の電力変換器を停止するときは、同期機の端子電圧が所定値になるように励磁電流を制御したままでトルク電流をゼロに減少させた後、開閉手段を開放し、その後、励磁電流を減少させて電力変換器を停止させるようにした技術が提案されている(例えば、下記の特許文献1参照)。 In order to prevent such a phenomenon, in a conventional power conversion device, a unidirectional conducting means such as a diode and a switching means such as a switch for performing a mechanical opening and closing operation are connected in parallel between the power source and the power converter. A drive device that inserts a circuit in series and drives a permanent magnet synchronous machine via a power converter, and when the power converter is stopped, opens a switching means to prevent regeneration of no-load induced voltage, When the operation of the power converter is started, the switching means is kept open and the excitation current is controlled so that the terminal voltage of the synchronous machine becomes a predetermined value. When the terminal voltage of the synchronous machine reaches the predetermined value, the switching means is closed. In this state, when controlling the torque current of the synchronous machine and accelerating / decelerating the synchronous machine and stopping the operating power converter, the excitation current remains controlled so that the terminal voltage of the synchronous machine becomes a predetermined value. After reducing the torque current to zero with Open, then a technique of decreasing the excitation current and so as to stop the power converter has been proposed (e.g., see Patent Document 1 below).
上記の特許文献1に記載される従来の電力変換装置は、電源と電力変換器との間に直列に挿入された並列接続回路を構成する開閉手段は、機械的な開閉動作を行うリレースイッチ等が使用されているので、電力変換器を構成するスイッチング素子の動作よりも開閉手段のオン(閉)動作が遅い。このため、運転開始時には開閉手段を開放した状態のままで、先に電力変換器を起動させる必要があった。すなわち、運転開始時には、開閉手段を閉じるのと同時に電力変換器を起動させることができなかった。 In the conventional power conversion device described in Patent Document 1, the open / close means constituting the parallel connection circuit inserted in series between the power source and the power converter includes a relay switch that performs a mechanical open / close operation. Is used, the on (closing) operation of the switching means is slower than the operation of the switching elements constituting the power converter. For this reason, it was necessary to start the power converter first with the opening / closing means opened at the start of operation. That is, at the start of operation, the power converter could not be started simultaneously with closing the opening / closing means.
そのため、例えば運転開始時の運転指令がブレーキであって、同期機が回生を行なう時は、電力変換器を起動させても開閉手段が開放しているために電力を電源側に戻すことができないので、電力変換器と開閉手段との間にあるコンデンサの電圧が過剰に上昇する場合があった。また、そのような電力変換器と開閉手段との間にあるコンデンサの電圧の変動を無くすためには、コンデンサの容量をかなり大きくする(具体的には電源と開閉手段との間にあるフィルタコンデンサの容量と同等以上にする)必要があった。 Therefore, for example, when the operation command at the start of operation is a brake and the synchronous machine performs regeneration, the power cannot be returned to the power source side even if the power converter is activated because the opening / closing means is open. Therefore, the voltage of the capacitor between the power converter and the switching means may increase excessively. Further, in order to eliminate such fluctuations in the voltage of the capacitor between the power converter and the switching means, the capacitance of the capacitor is considerably increased (specifically, the filter capacitor between the power source and the switching means). It was necessary to make it equal to or greater than the capacity of
このように、従来技術では、リレースイッチ等で構成される機械的な開閉手段の閉じる動作が遅いため、電力変換器と開閉手段を同時にオンすることができず、そのため、電力変換器と開閉手段との間にあるコンデンサの変動が大きくなる、もしくは、コンデンサの容量が大きくなる課題があった。 Thus, in the prior art, since the closing operation of the mechanical opening / closing means constituted by a relay switch or the like is slow, the power converter and the opening / closing means cannot be turned on at the same time. There is a problem that the fluctuation of the capacitor between and the capacitor becomes larger or the capacitance of the capacitor becomes larger.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電力変換器とスイッチ手段との間にあるコンデンサの容量を小さくでき、かつ当該コンデンサの電圧の変動を小さく抑えることができて小型、軽量化、およびコストダウンを図ることが可能で、しかも、運転開始時の応答性を高めることができる電力変換装置を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can reduce the capacitance of the capacitor between the power converter and the switch means, and can suppress fluctuations in the voltage of the capacitor. Thus, it is possible to obtain a power conversion device that can be reduced in size, weight and cost, and can improve responsiveness at the start of operation.
本発明の電力変換装置は、直流電源に並列に接続された第1のコンデンサと、同期機を駆動する電力変換器と、この電力変換器の直流側に並列に接続された第2のコンデンサと、この第2のコンデンサと上記第1のコンデンサとの間の直流電力供給路に挿入されて当該供給路をオン/オフする半導体素子で構成されスイッチ手段と、上記同期機の速度を検出する速度検出手段と、上記第2のコンデンサの電圧を検出する第2電圧検出手段と、上記速度検出手段で検出された速度情報と上記第2電圧検出手段で検出された電圧情報とに基づいて上記電力変換器を制御する制御手段とを有し、上記制御手段は、上記電力変換器を運転状態から停止させるときは、上記同期機の端子電圧が所定値になるように励磁電流を制御したままでトルク電流を零にした後、上記スイッチ手段をオフにして上記電力変換器の運転を停止し、上記電力変換器の停止中は上記スイッチ手段のオフを継続し、上記電力変換器の運転開始時には上記スイッチ手段をオンするのと同時に、上記同期機の端子電圧が所定値になるように励磁電流を制御し、上記同期機の端子電圧が所定値に達した後は、上記同期機のトルク電流を制御して上記同期機を加減速運転することを特徴としている。 The power converter of the present invention includes a first capacitor connected in parallel to a DC power source, a power converter that drives the synchronous machine, and a second capacitor connected in parallel to the DC side of the power converter. A switching means composed of a semiconductor element inserted in a DC power supply path between the second capacitor and the first capacitor to turn on / off the supply path, and a speed for detecting the speed of the synchronous machine The power based on the detection means, the second voltage detection means for detecting the voltage of the second capacitor, the speed information detected by the speed detection means and the voltage information detected by the second voltage detection means. Control means for controlling the converter, and when the power converter is stopped from the operating state, the control means maintains the excitation current so that the terminal voltage of the synchronous machine becomes a predetermined value. Torque current After that, the switch means is turned off to stop the operation of the power converter, the switch means is kept off while the power converter is stopped, and the switch means is turned off when the power converter starts operation. At the same time as turning on, the excitation current is controlled so that the terminal voltage of the synchronous machine becomes a predetermined value. After the terminal voltage of the synchronous machine reaches the predetermined value, the torque current of the synchronous machine is controlled. The synchronous machine is characterized by performing acceleration / deceleration operation.
本発明によれば、電力変換器とスイッチ手段との間にある第2のコンデンサの容量を小さくできるので、電力変換装置の小型、軽量化、およびコストダウンを図ることができる。しかも、力行指令やブレーキ指令などの運転指令が入力された時に電力変換器を即時に起動できるので、運転指令に対する応答性を高めることができる。 According to the present invention, since the capacity of the second capacitor between the power converter and the switch means can be reduced, the power converter can be reduced in size, weight, and cost. Moreover, since the power converter can be activated immediately when an operation command such as a power running command or a brake command is input, the responsiveness to the operation command can be enhanced.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1における電力変換装置を示す構成図である。
この実施の形態1の電力変換装置は、直流電源6に並列に接続された第1のコンデンサ5と、同期機1を駆動する電力変換器(インバータ)2と、電力変換器2の直流側に並列接続された第2のコンデンサ3と、第1、第2のコンデンサ5,3間の直流電力供給路に直列に挿入されたスイッチ手段4と、同期機1の速度(ここでは回転速度ω)を検出する速度検出手段7と、第2のコンデンサ3の電圧を検出する第2電圧検出手段8と、速度検出手段7で検出された速度情報と第2電圧検出手段8で検出された電圧情報とに基づいて電力変換器2を制御する制御手段9とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention.
The power conversion device according to the first embodiment includes a
上記の同期機1は、回転子に取り付けられた永久磁石により磁界を作る永久磁石型同期機(以下、単に同期機という)からなる。電力変換器2は、IGBT等のスイッチング素子とこれに逆並列に接続されたダイオードからなるスイッチ手段Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gzを有している。また、第1、第2のコンデンサ5,3間に位置するスイッチ手段4は、ダイオード4aと、これに逆並列に接続されたIGBT、パワーMOSFET等の半導体素子からなるスイッチング素子4bとで構成されている。この場合、スイッチ手段4を電力変換器2を構成する各スイッチ手段Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gzと同じものを使用すれば、装置全体を小型、低コストで実現できる利点がある。また、速度検出手段7は、ここでは同期機1の回転速度ωを検出してその速度情報を制御手段9に出力するもので、例えばレゾルバやロータリエンコーダ等が適用される。
The above-described synchronous machine 1 includes a permanent magnet type synchronous machine (hereinafter simply referred to as a synchronous machine) that generates a magnetic field by a permanent magnet attached to a rotor. The
また、制御手段9は、例えばマイクロコンピュータで構成されるもので、所定の演算プログラムをインストールすることにより、スイッチ開閉指令手段12、dq軸電流指令演算手段10、および電圧指令演算手段11が構成されている。 The control means 9 is constituted by, for example, a microcomputer, and a switch opening / closing command means 12, a dq-axis current command calculation means 10, and a voltage command calculation means 11 are configured by installing a predetermined calculation program. ing.
ここに、スイッチ開閉指令手段12は、運転指令(力行指令やブレーキ指令)が外部から入力されると、この運転指令に応じてスイッチ手段4のスイッチング素子4bをオン/オフする信号を出力するものである。また、dq軸電流指令演算手段10は、速度検出手段7で検出された回転速度ωと第2電圧検出手段8で検出された第2のコンデンサ3の電圧Vcの値に基づいて同期機1の励磁電流を制御するためのdq軸電流指令id*,iq*(以下、*印が付加されているものは指令値の意味である)を演算するものである。また、電圧指令演算手段11は、dq軸電流指令演算手段10で演算されたdq軸電流指令id*,iq*、速度検出手段7で検出された回転速度ω、および第2電圧検出手段8で検出された電圧Vcの各値に基づいて電力変換器2を制御する三相分の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*を演算し、さらに各電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に基づいて電力変換器4の各スイッチ手段Gu、Gv、Gw、Gx、Gy、Gzを制御するゲートパルス信号を出力するものである。
Here, the switch opening / closing command means 12 outputs a signal for turning on / off the
図3に示すように、同期機1の無負荷誘起電圧は、回転速度ωの関数であり、図中破線で示すように、回転速度ωに比例して大きくなって高速走行中の場合、直流電源6の電圧Vdcを越える無負荷誘起電圧を発生する恐れがある。これに対して、電力変換器2は、入力の直流電源6の直流電圧以上の電圧を発生することはできないことから、無負荷誘起電圧が電力変換器の最大出力電圧を越える領域(図中で回転速度がωsh以上の領域)では、永久磁石による磁束を打ち消すような磁束を電機子巻線で発生させるように、電力変換器2で弱め界磁制御を行い、高速域での制御を可能とする。
As shown in FIG. 3, the no-load induced voltage of the synchronous machine 1 is a function of the rotational speed ω, and increases in proportion to the rotational speed ω as shown by the broken line in the figure. There is a risk of generating a no-load induced voltage exceeding the voltage Vdc of the
このことは、同期機1が高速域において、電力変換器2を惰行運転から再起動する場合、あるいは、電力変換器2を停止して惰行運転に移行する場合も同様に必要なことであり、電力変換器2の起動直後、あるいは停止前の段階でそれぞれ弱め界磁制御を行って回生エネルギが同期機1から電力変換器2側に逆流しないようにする必要がある。
This is also necessary when the synchronous machine 1 restarts the
そこで、次に、dq軸電流指令演算手段10および電圧指令演算手段11による弱め界磁制御の原理について以下に説明する。 Therefore, the principle of field weakening control by the dq-axis current command calculation means 10 and the voltage command calculation means 11 will be described below.
同期機1におけるdq座標上で表した電圧方程式、およびトルクTは、それぞれ次の(1)、(2)式で与えられる。 The voltage equation and the torque T expressed on the dq coordinate in the synchronous machine 1 are given by the following equations (1) and (2), respectively.
ここに、id,iqは電機子電流のd、q軸成分、vd,vqは電機子電圧のd、q軸成分、φa=√{(3/2)φf}、φfは永久磁石による電機子鎖交磁束の最大値、Rは電機子抵抗、Ld,Lqはd軸、q軸インダクタンス、p=d/dtf、Pnは極対数、ωは回転速度(電気角速度)である。 Here, id and iq are armature current d and q-axis components, vd and vq are armature voltage d and q-axis components, φa = √ {(3/2) φf}, and φf is a permanent magnet armature. The maximum value of the flux linkage, R is the armature resistance, Ld and Lq are d-axis and q-axis inductance, p = d / dtf, Pn is the number of pole pairs, and ω is the rotational speed (electrical angular speed).
同期機1に供給できる端子電圧は、|Vm|=√(vd2+vq2)で与えられる。この場合、|Vm|は線間電圧実効値に相当しており、第2のコンデンサ3の電圧をVcとすると、電力変換器2の再起動時(あるいは停止時)に同期機1から電力変換器2への電流の流れ込みを防ぐためには、線間電圧実効値|Vm|は、次の(3)式のように制限される。
The terminal voltage that can be supplied to the synchronous machine 1 is given by | Vm | = √ (vd 2 + vq 2 ). In this case, | Vm | corresponds to the effective value of the line voltage. When the voltage of the
なお、線間電圧のピーク値Vmpと第2のコンデンサ3の電圧Vcとは、以下の関係が成り立つ。
Note that the following relationship holds between the peak value Vmp of the line voltage and the voltage Vc of the
前述のごとく、同期機1では、高速域ではd軸電流を流してd軸電機子反作用による減磁作用を利用した等価的な弱め界磁制御を行うが、同様に、高速域で電力変換器2を再起動(あるいは停止)する際も同様に、電力変換器2の起動直後あるいは停止直前より弱め界磁制御を行う必要がある。このため、上記(3)式の電圧制限条件を用いてd軸電流指令id*を以下の手順で算出する。
As described above, the synchronous machine 1 performs equivalent field-weakening control using a demagnetization action due to the d-axis armature reaction by flowing a d-axis current in the high speed range, but similarly, the
まず、上記の(3)式を簡単化すると、次の(5)式のようになる。 First, when the above equation (3) is simplified, the following equation (5) is obtained.
ただし、vd0,vq0は、(1)式より微分項を無視し、弱め界磁制御を行って再起動(あるいは停止)するのは高速域であるため、ωLが十分に大きいと考えられる。そこで、電機子抵抗のドロップ分を無視すると、(1)式は次式のように簡略化される。 However, vd 0 and vq 0 are considered to have a sufficiently large ωL because the differential term is ignored from the equation (1) and the field weakening control is performed to restart (or stop) in the high speed range. Therefore, if the drop of the armature resistance is ignored, the equation (1) is simplified as the following equation.
(5)式で√(vd0 2+vq0 2)=Vc/√2とおくと、(6)式より、弱め界磁制御のd軸電流idの条件は次式となる。 When √ (v d0 2 + v q0 2 ) = Vc / √2 in equation (5), the condition of d-axis current id for field weakening control is expressed by the following equation from equation (6).
電力変換器2の再起動時(または停止時)において、車両などに走行速度のショックなどが生じないようにトルクTの発生を抑えるためには、(2)式において、T=0とすればよい。これには、iq=0とすればよいので、(7)式にiq=0を入力すると、次式が得られる。
In order to suppress the generation of torque T so that the vehicle speed or the like does not cause a shock when the
この(8)式を満たすように弱め界磁制御のd軸電流idを決めれば、電力変換器2の再起動時(あるいは停止時)において、上記(3)式に示した線間電圧実効値|Vm|に対する電圧制限条件(|Vm|≦Vc/√2)を満たすことができ、かつ、トルクが発生しないように(T=0)することができる。
If the d-axis current id of field weakening control is determined so as to satisfy this equation (8), the effective value of the line voltage | Vm shown in the above equation (3) when the
すなわち、(8)式から分かるように、Ldはd軸インダクタンス、φaはφa=√{(3/2)φf}の関係式を用いてφfから求めることができ、φfは永久磁石による電機子鎖交磁束の最大値であって、それぞれ同期機1の特性で決まる一定の値であるから、結局、(8)式のd軸電流idは、第2のコンデンサ3の充電電圧Vcと、同期機1の回転速度ωの関数となっている。したがって、(8)式において、Vcとωとを与えることができれば、線間電圧のピーク値Vmp(前述の(4)式参照)を第2のコンデンサ3の充電電圧Vc以下(Vmp≦Vc)に瞬時に制御でき、かつ、トルクが発生しないようにするために必要なd軸電流指令id*を演算することができる。
That is, as can be seen from the equation (8), Ld can be obtained from φf using a relational equation of d-axis inductance, φa is φa = √ {(3/2) φf}, and φf is an armature made of a permanent magnet. Since the maximum value of the linkage flux is a constant value determined by the characteristics of the synchronous machine 1, the d-axis current id in the equation (8) is eventually synchronized with the charging voltage Vc of the
そこで、この実施の形態1では、弱め界磁制御を行うために、dq軸電流指令演算手段10は、速度検出手段7で検出されたモータ速度ωと、第2電圧検出手段8で検出された第2のコンデンサ3の電圧Vcをそれぞれ入力し、q軸電流指令iq*は零とし、また、(8)式で求まるidを(3)式の条件を満たすためのd軸電流指令id*として求める。
Therefore, in the first embodiment, in order to perform field-weakening control, the dq-axis current command calculation means 10 includes the motor speed ω detected by the speed detection means 7 and the second speed detected by the second voltage detection means 8. The voltage Vc of the
そして、次段の電圧指令演算手段11は、dq軸電流指令演算手段10で演算されたq軸電流指令iq*(=0)とd軸電流指令id*、および速度検出手段7で検出された回転速度ωの値を用いて次の処理を行う。 The voltage command calculation means 11 in the next stage is detected by the q-axis current command iq * (= 0) and the d-axis current command id * calculated by the dq-axis current command calculation means 10 and the speed detection means 7. The following processing is performed using the value of the rotational speed ω.
すなわち、公知のように、三相電圧あるいは三相電流を回転直交二軸へ座標変換をする際には制御座標軸が必要となるので、電圧指令演算手段11は、速度検出手段7で検出された回転速度ωの値を用いて、回転二軸座標である制御座標軸の位相θを以下の(9)式で算出する。 That is, as is well known, when the coordinate transformation of the three-phase voltage or the three-phase current to the rotation orthogonal two axes is necessary, the control coordinate axis is necessary, so the voltage command calculation means 11 is detected by the speed detection means 7. Using the value of the rotational speed ω, the phase θ of the control coordinate axis, which is a rotational biaxial coordinate, is calculated by the following equation (9).
また、dq軸電圧指令vd*,vq*を、それぞれ以下の(10)式より演算する。なお、(10)式において、iq*はトルクが発生しないようするために零の値となる。 Further, the dq axis voltage commands vd * and vq * are calculated from the following equations (10), respectively. In equation (10), iq * is a zero value so that torque is not generated.
引き続いて、電圧指令演算手段11は、dq軸電圧指令vd*、vq*に基づいて三相電圧指令の電圧位相θvを、(9)式で求めた位相角にdq軸電圧指令の位相角を加えて次の(11)式で演算する。
Subsequently, the voltage
また、変調率PMFをコンデンサ3の電圧に基づいて以下の(12)式で算出する。
Further, the modulation factor PMF is calculated by the following equation (12) based on the voltage of the
三相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*は、(9)、(11)、(12)式より以下の式(13)で算出する。 The three-phase voltage commands Vu *, Vv *, Vw * are calculated by the following formula (13) from the formulas (9), (11), and (12).
そして、電圧指令演算手段11は、三相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に基づいて、一般的であるPWM(Pulse Width Modulation)によるスイッチングを行なうように電力変換器2を構成する各スイッチ手段Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gzに対してゲートパルス信号を出力する。
The voltage command calculation means 11 is configured by each switch constituting the
以上のようにして弱め界磁制御を行えば、電力変換器2の再起動時(あるいは停止時)に、(3)式の電圧制限条件を満たすことができて、線間電圧のピーク値Vmpが第2のコンデンサ3の充電電圧Vcを越えないように(Vmp≦Vc)に瞬時に制御でき、かつ、トルクが発生しないように(T=0)することができる。
When the field weakening control is performed as described above, when the
次に、上記構成を有する電力変換装置を、例えば電気車に搭載した場合における全体の制御動作について、図2に示すタイミグチャートを参照して説明する。 Next, an overall control operation when the power conversion device having the above-described configuration is mounted on, for example, an electric vehicle will be described with reference to a timing chart shown in FIG.
時刻t0以前の運転指令が入力(オン)されている状態では、スイッチ開閉指令手段12によってスイッチ手段4のスイッチング素子4bはオンされている。そして、加速運転を行なう時は、直流電源6からスイッチ手段4のダイオード4aを介して電力変換器2に電力が供給され、電力変換器2で所定の周波数の交流電力に変換されて同期機1に与えられる。その際、同期機1の回転速度が図3に示したωshよりも大きいときには、制御手段9による(10)式に基づく弱め界磁制御が行われる。そのため、同期機1の線間電圧ピーク値Vmpは、第2のコンデンサ3の電圧Vcと略同等になっている。また、第1のコンデンサ5の充電電圧Efc1も第2のコンデンサ3の電圧Vcと略同等になっている。また、減速運転を行なう時は、同期機1からの回生電力が電力変換器2およびスイッチ手段4のスイッチング素子4bを経由して直流電源6側に回生される。
In a state where the operation command before time t0 is input (turned on), the switching
次に、時刻t0になって運転指令が停止(オフ)されると、惰行運転に移行することになるが、この場合、制御手段9のdq軸電流指令演算手段10は、まず、同期機1の線間電圧ピーク値Vmpが所定値になるように(10)式に基づいて励磁電流を制御する弱め界磁制御を行う。すなわち、同期機1の励磁電流を制御するために、まず、d軸電流指令id*を制御するとともに、q軸電流指令iq*を零にする(つまりトルク電流を零にする)。そして、スイッチ開閉指令手段12は、時刻t1になったときにスイッチング素子4bをオフにする。続いて、スイッチング素子4bがオフされた後も、制御手段9は時刻t2になるまでの数msecの期間は同期機1に対する弱め界磁制御を継続する。なお、時刻t1からt2までの時間は、数msecから数μsec程度でよい。これは、無負荷誘起電圧による第1のコンデンサ5の電圧上昇を抑えるためである。そして、時刻t2になると電力変換器2の動作を停止する。
Next, when the operation command is stopped (turned off) at time t0, the coasting operation is started. In this case, the dq-axis current
電力変換器2が停止(オフ)されて惰行運転に移行した際、同期機1が発生する無負荷誘起電圧が第2のコンデンサ3の充電電圧Vcよりも大きい場合、同期機1で生じる無負荷誘起電圧のエネルギは、電力変換器2を構成するスイッチ手段のダイオードを経由して第2のコンデンサ3に吸収されるので、第2のコンデンサ3の電圧が上昇し、同期機2の線間電圧のピーク値Vmpと第2のコンデンサ3の電圧Vcとがバランスする。その際、第2のコンデンサ3の容量を適切に選択することにより即座に充電され、ブレーキ動作になることはない。また、同期機1の線間電圧のピーク値Vmpは、電力変換器2が停止(オフ)される以前に予め弱め界磁制御によって所定の値になるように低下されているので、第2のコンデンサ3の電圧上昇分は低く抑えられる。なお、第1のコンデンサ5の電圧は、スイッチ手段4のスイッチング素子4bがオフしているので通常の直流電源6の電圧Vdc以上に上昇することはない。
No load generated in the synchronous machine 1 when the no-load induced voltage generated by the synchronous machine 1 is larger than the charging voltage Vc of the
また、惰行運転中は電力変換器2の動作は停止していて弱め界磁制御は行わないので、同期機1の巻線の電流を流すことにより生じる銅損や電力変換器2のエネルギ損失を無くすことができる。さらに、同期機1で生じる無負荷誘起電圧は、スイッチ手段4のスイッチング素子4bがオフされているために直流電源6側と遮断されており、したがって、無負荷誘起電圧が直流電源6側に回生されることによって生じる不要なブレーキ力の発生が無くなり、それに伴い電力の損失を防ぐことができる。
Further, during the coasting operation, the operation of the
次に、時刻t3になって、運転指令(力行指令もしくはブレーキ指令)が入力(オン)された場合、これに応じてスイッチ開閉指令手段12は、スイッチ手段4のスイッチング素子4bを直ちにオンし、これと同時にdq軸電流指令演算手段10も起動されて電力変換器2が動作を開始する。その際、速度検出手段7で検出される同期機1の回転速度ωが図3のωsh以上であれば、同期機1に対する弱め界磁制御が直ちに開始されるので、第2のコンデンサ3の電圧Vc、および同期機1の線間電圧のピーク値Vmpを瞬時に所望の値に制御することができる。
Next, when an operation command (power running command or brake command) is input (turned on) at time t3, the switch opening / closing command means 12 immediately turns on the
このように、時刻t3において、スイッチング素子4bがオンされるのと同時に電力変換器2が起動されて同期機1の電圧制御(弱め界磁制御)を行うので、同期機1の端子電圧のピーク値Vmpが第2のコンデンサ3の充電電圧Vcおよび直流電源6の電圧Vdcを越えないようにすることができ、ブレーキトルクも発生しないようにすることができる。
Thus, at time t3, the
上記のように、運転指令がオフされて惰行運転が開始された場合、スイッチ手段4のスイッチング素子4bがオフされるが、その際、同期機1で生じる無負荷誘起電圧のエネルギが第2のコンデンサ3に吸収されて同期機1の線間電圧のピーク値Vmpと第2のコンデンサ3の電圧がバランスする。この場合の第2のコンデンサ3の容量は、以下のようにして決定することができる。
As described above, when the coasting operation is started after the operation command is turned off, the switching
いま、同期機1の無負荷誘起電圧が最大1800Vとし、惰行直後の第2のコンデンサ3の初期電圧は1500V(国内の電車の架線直流電圧の場合)であるため、電圧上昇分は300Vとなる。そして、第2のコンデンサ3の電圧上昇分は、当該コンデンサ3に流れ込む電流をidcとすると、次式で表すことができる。なお、第2のコンデンサ3の電圧Vcとidcの関係は図1に示すとおりであり、当該コンデンサ3の容量をCとする。
Now, since the no-load induced voltage of the synchronous machine 1 is 1800 V at the maximum and the initial voltage of the
(14)式から第2のコンデンサ3に流れ込む電流idcは、次式で表すことができる。
The current idc flowing into the
また、同期機1の無負荷誘起電圧と第2のコンデンサ3の電圧とがバランスする時に発生する平均トルクをT、そのトルクによるエネルギをPとし、回転角周波数(機械角)をωとおくと、(16)式の関係になる。
Further, when the average torque generated when the no-load induced voltage of the synchronous machine 1 and the voltage of the
そのエネルギPは、第2のコンデンサ3の電圧Vcと当該コンデンサ3に流れ込む電流idより、次の(17)式で表すことができる。
The energy P can be expressed by the following equation (17) from the voltage Vc of the
(15)、(16)、(17)式より、同期機1の無負荷誘起電圧と第2のコンデンサ3の電圧がバランスする時に発生するトルクTは、次式で表すことができる。
From the equations (15), (16), and (17), the torque T generated when the no-load induced voltage of the synchronous machine 1 and the voltage of the
よって、(18)式より、第2のコンデンサ3の容量Cは、(19)式のように表すことができる。
Therefore, from the equation (18), the capacitance C of the
(19)式のそれぞれのパラメータに、具体的な値を代入すると第2のコンデンサ3の容量Cを決定できる。ここでは、電気車などの代表的な定数を用いて具体的な第2のコンデンサ3の容量Cについて考えてみる。例えば、ω=270×2π/3[rad/sec]、Vc=1800[V]とし、また、Tはdt=0.1[sec]間に許容できる発生トルクと考え、T=−0.1[Nm]以下とし、時間はdt=0.1[sec]とする。そして、以上のパラメータを(19)式に代入すると、以下のようになる。
The capacitance C of the
以上より、第2のコンデンサ3の容量Cは、10.471μF以上であれば良いことが理解できる。なお、第1のコンデンサ5の容量は、電気車の場合は1500μF〜3000μF程度である。
From the above, it can be understood that the capacitance C of the
このように、第2のコンデンサ3の容量は、第1のコンデンサ5に比べて小さな容量であれば足り、第1のコンデンサ5の容量に比べて100分の1以上、10分の1以下であれば良い。つまり、第2のコンデンサ3の容量については、以下の関係が成り立つ。
Thus, the capacity of the
このように、第2のコンデンサ3の容量を、第1のコンデンサ5の容量×(1/10)以下にすることができるので、結果的に電力変換装置を小型、低コスト化を実現することができる。
As described above, the capacity of the
この実施の形態1の電力変換装置において、電鉄用のモータ定数を用いたモータ速度270Hz時に運転指令が起動時から停止を経て再起動された場合のシミュレーション結果の一例を図4に示す。 FIG. 4 shows an example of a simulation result in the case where the operation command is restarted from the start-up through the stop at the motor speed of 270 Hz using the electric motor constant in the power conversion device of the first embodiment.
図4のシミュレーション結果は、横軸の0.1sec時から電力変換器2が起動しており、0.14sec時(図2の時刻t1に相当)にスイッチ手段4のスイッチング素子4bがオフされている。図4(a)は第2のコンデンサ3の電圧Vcと同期機1の線間電圧ピーク値Vmp波形を示しており、0.15sec(図2の時刻t2に相当)から電力変換器2がゲートオフされて、第2のコンデンサ3の電圧Vcが同期機1の無負荷誘起電圧と一致するように3650Vに上昇する。0.24sec時(図2の時刻t3に相当)に運転指令がオフからオンされると、スイッチング素子4bがオンするのと同時に電力変換器2をゲートオンして動作を開始する。その際、同期機1の線間電圧ピーク値Vmpおよび第2のコンデンサ3の電圧Vcが所望の3000Vに制御できていることが分かる。なお、図4(b)は、同期機1のモータ電流(ここでは一例としてU相電流)を示している。また、図4(c)は、同期機1に生じるトルクを示すが、電力変換器2の停止直後および起動直後にはトルクが過渡的に発生するものの、許容できるレベルであることが確認できる。
The simulation result of FIG. 4 shows that the
以上のように、この実施の形態1では、運転指令が停止(オフ)されたときには、電力変換器2を停止する前に予め弱め界磁制御によって同期機1の線間電圧のピーク値Vmpが所定の値になるように低下されているので、惰行運転に移行後の第2のコンデンサ3の電圧上昇分は低く抑えられる。また、惰行運転中に運転指令(力行指令もしくはブレーキ指令)が入力された場合、これに応じてスイッチング素子4bがオンされるのと同時に電力変換器2が起動されて同期機1の電圧制御(弱め界磁制御)を行うので、同期機1の端子電圧のピーク値Vmpが第2のコンデンサ3の充電電圧Vcおよび直流電源6の電圧Vdcを越えないように即時に制御され、第2のコンデンサ3の電圧上昇分は低く抑えられる。このように、従来に比べて、第2のコンデンサ3の電圧変動を抑制することができ、また、電圧上昇分も低く抑えられるため、第2のコンデンサ3の容量を小さく設定することができる。これにより、従来よりも電力変換装置の小型軽量化を実現することができる。さらに、運転指令(力行指令やブレーキ指令)が入力された時にスイッチング素子4bがオンされるのと同時に電力変換器2を起動することができるため、従来よりも装置の応答性が高まる。
As described above, in the first embodiment, when the operation command is stopped (off), the peak value Vmp of the line voltage of the synchronous machine 1 is set to a predetermined value by field weakening control in advance before the
実施の形態2.
図5は本発明の実施の形態2における電力変換装置の構成を示すブロック図であり、図1に示した実施の形態1と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the power conversion device according to the second embodiment of the present invention, and components corresponding to or corresponding to those of the first embodiment shown in FIG.
この実施の形態2の特徴は、実施の形態1の構成と比べた場合、制御手段9内のdq軸電流指令演算手段10の構成が若干異なっていることである。
すなわち、実施の形態1では、運転指令が停止される場合は、電力変換器2の動作を停止する前に予め電力変換器2により同期機1の弱め界磁制御を行って線間電圧のピーク値Vmpが第2のコンデンサ3の充電電圧Vcを越えないように制御するとともに、ブレーキトルクが発生しないようにdq軸電流指令を生成している。また、運転指令が入力された場合も、スイッチング素子4bをオンするのと同時に、電力変換器2の動作を開始して弱め界磁制御を行って同期機1の線間電圧のピーク値Vmpが第2のコンデンサ3の充電電圧Vcを越えないようにするとともに、ブレーキトルクが発生しないようにdq軸電流指令を生成している。
The feature of the second embodiment is that the configuration of the dq-axis current command calculating means 10 in the control means 9 is slightly different from that of the first embodiment.
That is, in the first embodiment, when the operation command is stopped, the field weakening control of the synchronous machine 1 is performed in advance by the
これに対して、この実施の形態2では、運転指令が停止される場合や、運転指令が入力された場合、第2のコンデンサ3の電圧Vcが過剰に上昇しないようにdq軸電流指令演算手段10はdq軸電流指令id*,iq*を生成するが、その際、ブレーキトルクが全く発生しないようにするのではなく、走行速度にショックを感じない程度の範囲内であれば、ブレーキトルクの発生を許容するようにしている。
On the other hand, in the second embodiment, when the operation command is stopped or when the operation command is input, the dq-axis current command calculation means is used so that the voltage Vc of the
すなわち、d軸電流指令id*を、前述の(8)式に基づいて与えるのではなく、(7)式に基づいて、つまり式の表現を書き直すと(22)式のようにして与える。このことは、q軸電流指令iq*は、零でないことを示している。 That is, the d-axis current command id * is not given based on the above-described equation (8), but based on the equation (7), that is, when the expression is rewritten, it is given as in the equation (22). This indicates that the q-axis current command iq * is not zero.
その際、電力が回生されないようにq軸電流指令iq*は、所定の正の値を与えるように、次式のように設定する。 At this time, the q-axis current command iq * is set as in the following equation so as to give a predetermined positive value so that electric power is not regenerated.
ただし、Kは、K>0の所定の値である。 However, K is a predetermined value of K> 0.
具体的には、(2)式より、右辺の第2項は、第1項より小さい値と仮定できるので、発生トルクを許容できるレベルにするため、T=0.1Nm以下とするようにして、次の(24)式で与えても良い。 Specifically, from equation (2), the second term on the right side can be assumed to be a value smaller than the first term. Therefore, in order to make the generated torque acceptable, T = 0.1 Nm or less. The following equation (24) may be used.
以上のように、この実施の形態2では、運転指令が停止される場合や、運転指令が入力された場合、dq軸電流指令演算手段10は、第2のコンデンサ3の電圧Vcが過剰に上昇しないようにdq軸電流指令を生成するので、第2のコンデンサ3の電圧Vcの上昇を抑制できるとともに、その際、ブレーキトルクが全く発生しないようにするのではなく、走行速度にショックを感じない程度の範囲内であれば、ブレーキトルクの発生を許容するので、制御の許容範囲が広がり電力変換器2に対する制御が容易になる。
その他の構成、および作用効果は、実施の形態1の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
As described above, in the second embodiment, when the operation command is stopped or when the operation command is input, the dq-axis current command calculation means 10 causes the voltage Vc of the
Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted here.
実施の形態3.
図6は本発明の実施の形態3における電力変換装置の構成を示すブロック図であり、図1に示した実施の形態1と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the power conversion device according to the third embodiment of the present invention, and components corresponding to or corresponding to those of the first embodiment shown in FIG.
この実施の形態3の特徴は、スイッチ手段4を構成するスイッチング素子4bの動作回数を減らして寿命を延ばすために、第1のコンデンサ5の電圧を検出する第1電圧検出手段16を設けるとともに、制御手段9のスイッチ開閉指令手段12の構成を一部変更したものである。
The feature of the third embodiment is that the first voltage detecting means 16 for detecting the voltage of the
すなわち、上記の実施の形態1では、運転指令が停止(オフ)された場合には、必ずスイッチ手段4のスイッチング素子4bをオフにしている。そのため、スイッチング素子4bのオン/オフの動作回数が増えて動作寿命が短くなる恐れがある。そこで、この実施の形態3では、第1電圧検出手段16で第1のコンデンサ5の電圧Efc1を検出し、スイッチ開閉指令手段12は、この検出された第1のコンデンサ5の電圧Efc1の値と、速度検出手段7で検出された回転速度ωの値とに基づいて、運転指令が停止された場合にはスイッチ手段4のスイッチング素子4bをオフするか否かの動作を決定するようにしている。
That is, in the first embodiment, when the operation command is stopped (turned off), the switching
すなわち、スイッチ開閉指令手段12は、まず、同期機1の回転速度ωと同期機1の特性から決まる所定の定数である永久磁石による電機子鎖交磁束の最大値とを用いて、次式より電力変換器2が停止している時の同期機1の無負荷誘起電圧のピーク値Vmp1を演算する。
That is, the switch opening / closing command means 12 first uses the following equation using the rotation speed ω of the synchronous machine 1 and the maximum value of the armature linkage magnetic flux by the permanent magnet, which is a predetermined constant determined from the characteristics of the synchronous machine 1. The peak value Vmp1 of the no-load induced voltage of the synchronous machine 1 when the
ここで、(25)式で演算された無負荷誘起電圧のピーク値Vmp1が第1電圧検出手段16で検出された第1のコンデンサ5の電圧Efc1よりも大きい場合(Efc1≦Vmp1)には、同期機1の無負荷誘起電圧に基づく電流が直流電源6側に逆流して、第2のコンデンサ3の電圧Vcが過剰に高くなったり、電力変換器2の素子を損傷する恐れが生じる。したがって、運転指令が停止される際、Efc1≦Vmp1であれば、スイッチ開閉指令手段12は、実施の形態1の場合と同様にしてスイッチング素子4bのオン/オフするタイミングを制御する。その場合の詳細は実施の形態1の場合と同様であるから、ここでは説明は省略する。
Here, when the peak value Vmp1 of the no-load induced voltage calculated by the equation (25) is larger than the voltage Efc1 of the
これに対して、図7のタイミグチャートに示すように、時刻t0において運転指令が停止される際、(25)式で演算された無負荷誘起電圧のピーク値Vmp1が第1電圧検出手段16で検出された第1のコンデンサ5の電圧Efc1よりも小さい場合(Efc1>Vmp1)は、同期機1の無負荷誘起電圧に基づく電流が直流電源6側に逆流する恐れがないので、制御手段9のスイッチ開閉指令手段12は、スイッチング素子4bをオフすることなく、オン状態を継続する。これと同時に、制御手段9は電力変換器2の動作を停止する。また、時刻t3において、運転指令(力行指令やブレーキ指令)が入力された場合、スイッチ開閉指令手段12によって既にスイッチング素子4bはオンしたままであるので、制御手段9は電力変換器2の動作開始のみを指令する。
On the other hand, as shown in the timing chart of FIG. 7, when the operation command is stopped at time t0, the peak value Vmp1 of the no-load induced voltage calculated by the equation (25) is obtained by the first
以上のように、この実施の形態3では、運転指令が停止されて電力変換器2の動作を停止する際、第1のコンデンサ5の電圧Efc1と、電力変換器2が停止している時の同期機1の無負荷誘起電圧のピーク値Vmp1とを比較し、Efc1≦Vmp1のときだけスイッチ手段4のスイッチング素子4bをオフし、Efc1>Vmp1のときには、スイッチング素子4bのオン状態をそのまま継続するので、結果的にスイッチング素子4bがオン/オフする動作回数を削減することができ、スイッチ手段4の寿命を延ばすことができる。
その他の構成、および作用効果は、実施の形態1の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
As described above, in the third embodiment, when the operation command is stopped and the operation of the
Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted here.
実施の形態4.
図8は本発明の実施の形態4における電力変換装置の構成を示すブロック図であり、図6に示した実施の形態3と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to components corresponding to or corresponding to those of the third embodiment shown in FIG.
この実施の形態4では、実施の形態3における構成と比べた場合、制御手段9のdq軸電流指令演算手段10の構成が若干異なっている。
すなわち、運転指令が停止(オフ)された際、無負荷誘起電圧のピーク値Vmp1が第1電圧検出手段16で検出された第1のコンデンサ5の電圧Efc1よりも大きい場合(Efc1≦Vmp1)には、dq軸電流指令演算手段10は、第2のコンデンサ3の充電電圧Vcが第1のコンデンサ5の電圧Efc1に一致するように、d軸電流指令を算出して弱め界磁制御を行い、その後、スイッチング素子4bをオフにする。また、運転指令が入力(オン)された場合には、制御手段9はスイッチング素子4bをオンするのと同時に電力変換器2を起動するが、その際、dq軸電流指令演算手段10は、第2のコンデンサ3の電圧Vcがコンデンサ5の電圧Efc1に一致するように、d軸電流指令を演算して弱め界磁制御を行い、同期機1の線間電圧を所望の値になるようにする。
なお、その際、q軸電流指令iq*は、実施の形態1のように零になるように制御しても良いし、あるいは実施の形態2のように所定の正の値を設定しても良い。
In the fourth embodiment, the configuration of the dq-axis current command calculation means 10 of the control means 9 is slightly different from the configuration in the third embodiment.
That is, when the peak value Vmp1 of the no-load induced voltage is larger than the voltage Efc1 of the
At that time, the q-axis current command iq * may be controlled to be zero as in the first embodiment, or may be set to a predetermined positive value as in the second embodiment. good.
具体的には、(26)式よりd軸電流指令id*を算出することにより、第2のコンデンサ3の電圧Vcがコンデンサ5の電圧Efc1に一致するように制御する。
Specifically, the d-axis current command id * is calculated from the equation (26), so that the voltage Vc of the
なお、kp,ωpは、同期機1の最高速度をωmaxとすると、次の(27)式のように設定する。 Note that kp and ωp are set as in the following equation (27), where the maximum speed of the synchronous machine 1 is ωmax.
以上のように、この実施の形態4では、運転指令が停止された場合や、運転指令が入力された場合のいずれの場合も、第2のコンデンサ3の電圧Vcが第1のコンデンサ5の電圧Efc1に一致するように制御することができる。そして、第1のコンデンサ5の電圧Efc1を検出する第1電圧検出手段16を用いることにより、(26)式で示されるように、d軸電流指令id*を比較的簡単に算出できるので、実施の形態1〜3に比べてdq軸電流指令演算手段10による複雑なルートの計算などを無くすことができ、構成が簡略化される。このため、制御手段9を実現するためのマイクロコンピュータとして安価なものを使用することができる。
その他の構成、および作用効果は、実施の形態3の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
As described above, in the fourth embodiment, the voltage Vc of the
Other configurations and operational effects are the same as those of the third embodiment, and thus detailed description thereof is omitted here.
実施の形態5.
図9は本発明の実施の形態5における電力変換装置の構成を示すブロック図であり、図1に示した実施の形態1と対応もしくは相当する部分には同一の符号を付す。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the power conversion device according to the fifth embodiment of the present invention, and portions corresponding to or corresponding to those of the first embodiment shown in FIG.
この実施の形態5の特徴は、実施の形態1の構成と比べると、スイッチ手段4がIGBT、パワーMOSFET等の半導体素子からなる2つのスイッチング素子4b,4cを備えた双方向スイッチで構成されていることである。
The feature of the fifth embodiment is that, compared with the configuration of the first embodiment, the switch means 4 is constituted by a bidirectional switch including two switching
すなわち、図10に示すように、運転指令が力行指令である場合には、スイッチ手段4の上側のスイッチング素子4cをオンして、直流電源6から電力変換器2を介して同期機1へ電力が供給されるようにする。また、運転指令がブレーキ指令である場合には、スイッチ手段4の下側のスイッチング素子4bをオンして、同期機1から電力変換器2を介して直流電源6へ回生電力が供給されるようにする。
That is, as shown in FIG. 10, when the operation command is a powering command, the switching
以上のように、この実施の形態5では、スイッチ手段4を2つのスイッチング素子4b,4cからなる双方向スイッチで構成しているので、運転指令が力行指令とブレーキ指令に応じてオン/オフするスイッチング素子4b,4cを選択して電流の流れる経路を決めることができる。これにより、実施の形態1の場合に比べてスイッチ手段4への負担が小さくなり、スイッチ手段4の寿命が長くすることができる。また、電車などの大電力素子の場合は、ダイオードを使用する必要がないので、スイッチ手段4を小さくできるので、電力変換装置を更に小型化する上で有効である。
その他の構成、および作用効果は、実施の形態1の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
As described above, in the fifth embodiment, since the switch means 4 is constituted by a bidirectional switch including two switching
Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted here.
1 同期機、2 電力変換器、3 第2のコンデンサ、4 スイッチ手段、
4a ダイオード、4b,4c スイッチング素子、5 第1のコンデンサ、
6 直流電源、7 速度検出手段、8 第2電圧検出手段、9 制御手段、
10 dq軸電流指令演算手段、11 電圧指令演算手段、
12 スイッチ開閉指令手段、16 第1電圧検出手段。
1
4a diode, 4b, 4c switching element, 5 first capacitor,
6 DC power supply, 7 speed detection means, 8 second voltage detection means, 9 control means,
10 dq axis current command calculation means, 11 voltage command calculation means,
12 switch open / close command means, 16 first voltage detection means.
Claims (7)
上記制御手段は、上記電力変換器を運転状態から停止させるときは、上記同期機の端子電圧が所定値になるように励磁電流を制御したままでトルク電流を零にした後、上記スイッチ手段をオフにして上記電力変換器の運転を停止し、上記電力変換器の停止中は上記スイッチ手段のオフを継続し、上記電力変換器の運転開始時には上記スイッチ手段をオンするのと同時に、上記同期機の端子電圧が所定値になるように励磁電流を制御し、上記同期機の端子電圧が所定値に達した後は、上記同期機のトルク電流を制御して上記同期機を加減速運転することを特徴とする電力変換装置。 A first capacitor connected in parallel to the DC power supply; a power converter for driving the synchronous machine; a second capacitor connected in parallel to the DC side of the power converter; the second capacitor; A switching means composed of a semiconductor element inserted into a DC power supply path between the first capacitor and turning on / off the supply path; a speed detection means for detecting the speed of the synchronous machine; and the second Second voltage detection means for detecting the voltage of the capacitor, and control means for controlling the power converter based on speed information detected by the speed detection means and voltage information detected by the second voltage detection means And
When the control means stops the power converter from the operating state, the torque current is made zero while controlling the excitation current so that the terminal voltage of the synchronous machine becomes a predetermined value, and then the switch means is turned on. The operation of the power converter is stopped by turning off, the switch means is continuously turned off while the power converter is stopped, and at the same time as the switch means is turned on at the start of the operation of the power converter, The exciting current is controlled so that the terminal voltage of the machine becomes a predetermined value, and after the terminal voltage of the synchronous machine reaches the predetermined value, the torque current of the synchronous machine is controlled to accelerate / decelerate the synchronous machine. The power converter characterized by the above-mentioned.
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