JP2011139576A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電器の過電圧を防止しモータ駆動装置を安定して運用するとともに、回生エネルギーの有効利用を図るモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】 交流電源１を直流電源に変換する整流器２と、整流器２の直流電力側に接続された平滑コンデンサ３と、平滑コンデンサ３の直流電力を交流電力に変換しモータを駆動するインバータ５と、平滑コンデンサ３と並列に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７によって充放電される蓄電器Ｂと、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置８と、を備えたモータ駆動装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置８は、蓄電器Ｂの電流を制御する電流制御器８０６と、電流制御器８０６の入力信号は、平滑コンデンサ３の直流電圧を制御する電圧制御器８０３の出力信号、または蓄電器Ｂの直流電圧を制御する電圧制御器８１０の出力信号となる手段とを備えたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明はモータ駆動装置に係り、特にＤＣ／ＤＣコンバータを介して蓄電器とエネルギーの授受を行うことができるモータ駆動装置に関する。

モータ駆動装置における省エネルギー化を図るために、蓄電器にモータ回生時のエネルギーを蓄え（充電動作）、モータ力行時には蓄えたエネルギーを利用する（放電動作）システムが検討されている。この充放電動作は、モータ駆動装置の直流電源部に接続される平滑コンデンサ（電解コンデンサ）のエネルギー変動が発生するモータの加減速時に行われる（例えば、特許文献１参照）。

またモータ駆動装置と蓄電器との間にＤＣ／ＤＣコンバータ装置を備え、モータ力行・回生時のエネルギーを蓄電器へ充放電動作させるものもある。ＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、モータ駆動装置と蓄電器との間でエネルギーを双方向に変換でき、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により蓄電器へのエネルギー量を最適に制御することができる。（例えば、特許文献２参照）。図２は、特許文献２に記載された電気車制御装置の構成の概略図である。

図２において、３は平滑コンデンサであり、直流電源１０１を架線１０２、パンタグラフ１０３、リアクトル１０４を介して直流電源を安定させる。５はインバータであり、平滑コンデンサ３の直流電源を任意の交流電力に変換しモータ６を駆動する。１０５はＤＣ／ＤＣコンバータ装置であり平滑コンデンサ３と並列に接続され、リアクトルＬ１を介して蓄電器Ｂ（電気二重層コンデンサ）へ、モータ６の力行・回生運転時のエネルギーを充放電する。２０１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置１０５の制御装置であり、充放電制御のためのＰＷＭ制御信号を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置２０１においては、平滑コンデンサ３の主回路直流電圧Ｖｄｃと電圧基準信号ＶｄｃＲｅｆの偏差に基づき電圧制御器Ｆ（ｓ）（２０３）で構成されるＰＩ制御により、電流基準信号ＩｃｈＲｅｆを出力する。次に、電流基準信号ＩｃｈＲｅｆとリアクトルＬ１に流れる電流（蓄電器Ｂに流れる電流）Ｉｃｈの偏差に基づき電流制御器Ｈ（ｓ）（２０７）によるＰＩ制御により、電圧指令信号ＶｃｈＲｅｆをＰＷＭ制御器２０８に出力する。リミッタ２０５は、上限リミッタ２０９および下限リミッタ２１０から入力する許容変化分に基づき、電流基準信号ＩｃｈＲｅｆに対する上限値および下限値の制限を行う。リミッタ２０５は、蓄電器Ｂ（電気二重層コンデンサ）が電圧絶対定格を超えないようにするための保護機能である。

このように従来の電気車制御装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置において、蓄電器への充放電動作をリミット機能により制限することで蓄電器の過電圧状態を防止するのである。

特開２００４−３６４４６２号公報 特開２００６−８７２９９号公報（１７頁、図３）

従来の蓄電器を利用したモータ駆動装置においては図６に示すように、力行時のモータ駆動電力は、交流電源からダイオード整流器（受動動作し制御されていない）を介して供給される交流電源電力Ｐｄと、ＤＣ／ＤＣコンバータにより制御されて供給（放電動作）される蓄電器からの放電電力Ｐｓとがある。よって、力行時のモータ駆動電力の全てを蓄電器から供給することは不可能であり、ＤＣ／ＤＣコンバータの放電電力Ｐｓは、回生エネルギーの充電電力Ｐｋと比較して少なくなり不均衡が生じてしまう。すなわち、充放電動作を長時間繰り返すと、蓄電器電力は増加し続け、過電圧状態となってしまう。蓄電器の過電圧状態は、その性能劣化を招く可能性がある一方で、通常のＤＣ/ＤＣコンバータの充放電動作を妨げるという問題もある。ＤＣ/ＤＣコンバータが双方向性を特徴とする充放電動作行うためには、モータ駆動装置の主回路直流電圧よりも常に蓄電器の電圧を低く留めておく必要がある。

そこで、蓄電器の過電圧状態を防止するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置において、予め蓄電器のリミット値を設定するリミット機能を備えている。このようなリミット機能は、蓄電器の過電圧状態は防止することができるが、充放電動作を制限したに過ぎない。すなわち、モータ回生時のエネルギーを蓄えることができなくなる。そして、モータ駆動装置の主回路直流電圧の過電圧を引き起こし、システム全体の停止を余儀なくされてしまう。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、蓄電器の過電圧を防止しモータ駆動装置を安定して運用するとともに、回生エネルギーの有効利用を図ることができるモータ駆動装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。

請求項１に記載の発明は、交流電源を直流電源に変換する整流器と、前記整流器の直流電力側に接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサの直流電力を交流電力に変換しモータを駆動するインバータと、前記平滑コンデンサと並列に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータによって充放電される蓄電器と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置と、を備えたモータ駆動装置において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置は、前記蓄電器の電流を制御する電流制御器と、前記電流制御器の入力信号は、前記平滑コンデンサの直流電圧を制御する電圧制御器の出力信号、または前記蓄電器の直流電圧を制御する電圧制御器の出力信号となる手段と、を備えたことを特徴とするモータ駆動装置とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置は、前記モータが加速運転中に前記蓄電器の放電量を増加させ、かつ定速運転中に前記蓄電器を放電させること、を特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置とするものである。また、請求項３に記載の発明は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置は、前記モータが停止中に前記蓄電器の過電圧と主回路直流電圧を検出するとともに、前記モータが加速運転中に、前記電流制御器の入力信号は前記平滑コンデンサの直流電圧を制御する電圧制御器の出力信号となり、前記平滑コンデンサの直流電圧を制御する電圧制御器の入力信号を、前記蓄電器の放電量が増加するように予め設定された値に変更すること、を特徴とする請求項２記載のモータ駆動装置とするものである。また、請求項４に記載の発明は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置は、前記モータが停止中に前記蓄電器の過電圧を検出するとともに、前記モータが定速運転中に、前記電流制御器の入力信号は前記蓄電器の直流電圧を制御する電圧制御器の出力信号となり、前記モータが定速運転期間内に前記蓄電器の放電を行うこと、を特徴とする請求項２記載のモータ駆動装置とするものである。また、請求項５に記載の発明は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置は、前記モータが停止中に前記蓄電器の低電圧を検出するとともに、前記モータが定速運転中に、前記電流制御器の入力信号は前記蓄電器の直流電圧を制御する電圧制御器の出力信号となり、前記モータが定速運転期間内に前記蓄電器の充電を行うこと、を特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置とするものである。

請求項１〜４に記載の発明によると、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の充放電動作を制限することなく蓄電器の過電圧を防止することができ、モータ駆動装置における蓄電器を安定して使用することができる。請求項５に記載の発明によると、蓄電器から他の設備に電力を供給することができ、システムの拡大を図ることができる。

本発明の第１実施例を示すモータ駆動装置 従来の電気車制御装置 第１実施例の制御モード遷移表 第１実施例の制御モードフローチャート 第１実施例の動作波形タイムチャート 第１実施例の電力フロー 第２実施例を示すモータ駆動装置の概略図

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。

図１は、本発明におけるモータ駆動装置の構成を示す概略図である。図１において、２はダイオード整流器であり、交流電源１を直流電力に変換する。３は平滑コンデンサであり、直流電力を平滑して直流電圧をほぼ一定の値に維持する。５はインバータであり、インバータ制御装置４から出力されるＰＷＭ制御信号に基づいて直流電力を交流電力に変換しモータ６を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ装置７は、半導体スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｄ１、Ｄ２を図示のように接続した回路、リアクトルＬ１、および蓄電器Ｂから構成される。またＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置８から出力されるＰＷＭ制御信号に従い、電力の流れの向きを制御する（充放電動作）ことができる。蓄電器への充電動作は、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置７の降圧動作であり蓄電器電流Ｉｂが図示する方向へ流れる。逆に放電動作は、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置７の昇圧動作であり蓄電器電流Ｉｂが図示する方向と反対方向へ流れる。ＤＣ／ＤＣコンバータ装置７の具体的な動作については以下省略する。蓄電器Ｂには、バッテリや２次電池、大容量である電気二重層コンデンサを用いることができる。

なお、モータ６からの回生電力が平滑コンデンサ３へ流れると、ダイオード整流器２は交流電源１側へ電流を流すことができないため、主回路直流電圧Ｖｄｃが上昇する。平滑コンデンサ３の過電圧およびモータ駆動装置を保護するため、インバータ５とモータ６の間にコンタクタを直列接続する（図示しない）。インバータ制御装置４は主回路直流電圧Ｖｄｃの過電圧を検出しコンタクタへ保護信号を出力することにで、インバータ５とモータ６を切り離してモータ駆動装置を保護する。

以下に、図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置８の各構成要素の動作概要および制御動作フローについて説明する。

スイッチ８０１（ＳＷ１）がａ１側である場合は、主回路直流電圧基準Ｖｄｃｓが選択され、ｂ１側である場合は主回路直流電圧基準Ｖｄｃｓと主回路放電直流電圧値Ｖａが加算された値が選択される。減算器８０２においては、スイッチ８０１（ＳＷ１）で選択された値と主回路直流電圧Ｖｄｃとの偏差が取られ、主回路直流電圧目標値Ｖｄｃ＊となり出力される。主回路直流電圧制御量Ｖｄｃ＊は、ＰＩ制御により構成されたＶｄｃ電圧制御器８０３に入力され、出力は蓄電器電流目標値Ｉ１＊となる。一方、減算器８０９においては、蓄電器過電圧値Ｖｂｌと蓄電器電圧Ｖｂの偏差が取られ、蓄電器直流電圧目標値Ｖｂ＊となり出力される。この蓄電器直流電圧制御量Ｖｂ＊は、ＰＩ制御により構成されたＶｂ電圧制御器８１０に入力され、出力はリミッタ８１１に入力される。リミッタ８１１の出力は、反転器８１２により放電制御となるように出力を反転することで蓄電器電流目標値Ｉ２＊となる。

スイッチ８０４（ＳＷ２）がａ２側である場合は、蓄電器電流目標値Ｉ１＊が選択され、ｂ２側である場合は蓄電器電流目標値Ｉ２＊が選択される。減算器８０５によって、選択された蓄電器電流目標値と蓄電器電流Ｉｂとの偏差が取られ、蓄電器電流制御量Ｉ＊が出力され、ＰＩ制御により構成されたＩｂ電流制御器８０６に入力される。Ｉｂ電流制御器８０６の出力はリミッタ８０７を介して、ＰＷＭ電圧制御量Ｖｃ＊となりＰＷＭ制御器８０８へ入力される。リミッタ８０７は、蓄電器Ｂ、半導体スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｄ１、Ｄ２およびリアクトルＬ１の最大定格電流値を考慮して設定する。ＰＷＭ制御器８０８は、ＰＷＭ電圧制御量Ｖｃ＊に基づいたＰＷＭ波形を作成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７へＰＷＭ制御信号として出力する。

図３は、図１に示した実施例においてモータ６運転状態とＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置８のスイッチ８０１（ＳＷ１）とスイッチ８０４（ＳＷ２）の状態を表した制御モード遷移表である。モータ６運転状態には、停止、加速運転、定速運転、減速運転の４つの状態がある。力行運転とは、モータ６が加速運転および定速運転（モータ速度変化量が０であり、モータ６の回転速度が０でない時）の状態を表す。回生運転とは、モータ６が減速運転している状態を表す。モータ６が運転されていない時（回転速度が０の時）は、停止であり力行運転、回生運転ではない。コンバータ制御装置８にはインバータ制御装置４がインバータ５に指令する回転速度信号と同じ信号が入力され、モータ６の運転状態を把握できる。コンバータ制御装置８は、モータ６の４つの運転状態を区別できるフラグを備えている。

力行運転時にコンバータ制御装置８の制御動作が変化する。加速運転においては、スイッチ８０１（ＳＷ１）とスイッチ８０４（ＳＷ２）の状態（ＳＷ１：ＳＷ２）は、（ａ１：ａ２）が（ｂ１：ａ２）に変化する場合があり、これを制御モード遷移１とする。また定速運転においては、スイッチ８０１（ＳＷ１）とスイッチ８０４（ＳＷ２）の状態（ＳＷ１：ＳＷ２）は、（ａ１：ａ２）が（ｂ１：ｂ２）に変化する場合があり、これを制御モード遷移２とする。各制御モードの遷移は、制御モード遷移検出フラグｆＶｂｈの設定値に基づいて行われる。

図４は、図３に示した制御モード遷移１および制御モード遷移２を含む制御モードの動作状況について、詳細に記したフローチャートである。

まず、モータ６が停止中において、蓄電器電圧Ｖｂと蓄電器過電圧値Ｖｂｈとを比較する。蓄電器電圧Ｖｂ＞蓄電器過電圧値Ｖｂｈである場合にのみ、制御モード遷移検出フラグｆＶｂｈを１とする。蓄電器電圧Ｖｂ≦蓄電器過電圧Ｖｂｈである場合は、検出フラグｆＶｂｈを０とし、スイッチ８０１（ＳＷ１）はａ１側、スイッチ８０４（ＳＷ２）はａ２側であり制御モード遷移１への移行は行わないことにする。つまり停止中の蓄電器電圧Ｖｂの状態により、加速運転の制御モード遷移１を発生させるか否かを決定する。次にモータ６の運転状態は加速運転へと移行し、モータ６は加速が完了すると定速運転となる。加速運転中に制御モード遷移１が発生した場合にのみ、定速運転において制御モード遷移２を発生させる。このとき制御モード遷移検出フラグｆＶｂｈは１となっているので、スイッチ８０４（ＳＷ２）をｂ２側へと切り替えることができる。

低速運転が終了するとモータ６は減速運転となる。減速運転においては、制御モード遷移１および制御モード遷移２の状態はリセットする。すなわち、制御モード遷移検出フラグｆＶｂｈを０とし、スイッチ８０１（ＳＷ１）はａ１側に、スイッチ８０４（ＳＷ２）はａ２側とする。

図５に示す動作波形タイムチャートは、図１に示したモータ駆動装置の具体的な動作を表したものである。動作波形の上から順に、モータ６のトルク、モータ６の回転速度、主回路直流電圧Ｖｄｃ、蓄電器電圧Ｖｂである。モータ６のトルク信号および回転速度信号は、インバータ制御装置４からＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置８へアナログ信号または通信手段により入力されている。また、モータ６における運転パターンの設定値（最高回転速度、停止時間、加速運転時間、定速運転時間、減速運転時間）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置８のメモリに予めデータとして入力している。以下、図５に示す動作波形タイムチャートの説明によりＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置８の制御動作の詳細を説明する。

時間ｔａ〜ｔｂ期間および時間ｔａ１〜ｔｂ１期間のモータ６運転状態は加速運転中であり、時間ｔｂ〜ｔｃ期間および時間ｔｂ１〜ｔｃ１期間のモータ６運転状態は低速運転中であり、時間ｔｃ〜ｔｄ期間および時間ｔｃ１〜ｔｄ１期間のモータ６運転状態は減速運転中であり、時間ｔ０〜ｔａ期間および時間ｔｄ〜ｔａ１期間のモータ６運転状態は停止中である。時間ｔｄ１以降は同じ運転パターンを繰り返す。

時間ｔｄ〜ｔａ１期間（モータ６停止）においては、蓄電器電圧Ｖｂ＞蓄電器過電圧値Ｖｂｈとなり、蓄電器Ｂが過電圧となるのを避けるために制御モード遷移１に移行する準備を行う（時間ｔ０〜ｔａ期間では、蓄電器電圧Ｖｂ≦蓄電器過電圧値Ｖｂｈであり制御モード遷移１に移行する準備は行わない）。蓄電器過電圧値Ｖｂｈの設定においては、蓄電器の最大絶対定格以下であるとともに、主回路直流電圧Ｖｐｎ以下にしなければＤＣ／ＤＣコンバータの半導体スイッチング素子Ｄ１により平滑コンデンサ３へと電流が流れ、正常な充放電動作が不可能となる。主回路直流電圧基準Ｖｄｃｓは、モータ６が加速を始める直前の主回路直流電圧Ｖｄｃの値とする。主回路直流電圧Ｖｐｎは、交流電源１の変動またはモータ駆動装置を設置する場所の電源設備事情により大きく変動するからである。また、モータ６は回生運転した後であるため、主回路直流電圧Ｖｐｎは少なからず変動している可能性がある。モータ６が停止中に常に主回路直流電圧基準Ｖｄｃｓの値を更新することで、最適な充放電電力量を制御することができる。この更新は、モータ６の運転状態フラグ（停止フラグと加速フラグの変化状況）を利用して行うことができる。

時間ｔａ１〜ｔｂ１期間（モータ６加速運転）においては、力行運転を開始する。（時間ｔａ〜ｔｂ期間では、制御モード遷移１に移行しない）。制御モード遷移１により、主回路直流電圧基準Ｖｄｃｓと主回路充電直流電圧値Ｖａが加算された値が減算器８０２へ入力される。これにより偏差は増加しＶｄｃ電圧制御器８０３に入力される。Ｖｄｃ電圧制御器８０３の出力である蓄電器電流目標値Ｉ１＊は、制御モード遷移１に移行しないときよりも増加する。よって蓄電器電流制御量Ｉ＊、ＰＷＭ電圧制御量Ｖｃ＊も増加し、ＰＷＭ制御器８０８のパルス幅は大きく出力されることになり、結果ＤＣ／ＤＣコンバータ装置７の放電制御量は増加する。このとき主回路直流電圧Ｖｐｎは図５に示すように上昇する。交流電源１からダイオード整流器２へ流れ込む交流電源電力Ｐｄはなくなるため、過電圧となった蓄電器Ｂの電力を多く使用することができる。蓄電器電圧Ｖｂは、制御モード遷移１に移行しないときと比べ大幅に低下し（蓄電器電圧Ｖｂａ）、蓄電器Ｂの電力の有効利用を図ることができる。しかし、蓄電器Ｂの放電量が大きすぎると、主回路直流電圧Ｖｄｃは急激に上昇する。モータ駆動装置のインバータ制御装置４では、主回路直流電圧Ｖｄｃの変動分をＰＷＭ制御信号により調整することが可能であるが、安定した充放電制御を行うため主回路直流電圧Ｖｄｃの急激な電圧上昇は抑え、なおかつ十分に蓄電器電圧Ｖｂを低下させる必要がある。そこで、蓄電器電圧Ｖｂをさらに低下させるため制御モード遷移２の制御を行う。

なお主回路充電直流電圧値Ｖａは、式（１）に以下の値を代入し求める。但し、式（１）で求められるＶａは、主回路直流電圧基準Ｖｄｃｓの１５％を上限とする。Ｃは平滑コンデンサ３の静電容量、Ｐｍａｘは、モータ６における電力の最大値（最大トルクと最大回転数により算出）、ｔｚはモータ６の加速運転時間である。これらはモータ６の運転パターンから既知の値である。

時間ｔｂ１〜ｔｃ１期間（モータ６定速運転）において、モータ６は加速運転に引き続き力行運転である（時間ｔｂ〜ｔｃ期間では、制御モード遷移２に移行しない）。制御モード遷移２は、主回路直流電圧Ｖｄｃの制御は行わずに（Ｖｄｃ電圧制御器８０３は使用しない）、Ｖｂ電圧制御器８１０を使用することで、直接的に蓄電器電圧Ｖｂを低下させる。減算器８０９において蓄電器低電圧Ｖｂｌと蓄電器電圧Ｖｂとの偏差を取り、この偏差をＶｂ電圧制御器８１０によりＰＩ制御することで、蓄電器電圧Ｖｂを蓄電器低電圧Ｖｂｌへと近づけるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置７では蓄電器Ｂの放電動作が行われる。定速運転後は減速運転となり蓄電器Ｂは充電動作に移行する。ＤＣ／ＤＣコンバータ装置７の充放電動作の安定を図るために、定速運転中の放電動作はモータ６が減速運転へ移行する前に終了させる。蓄電器Ｂの放電による蓄電器電圧Ｖｂを、蓄電器電圧Ｖｂｌに一致させることが目的ではなく、加速運転時と定速運転時において十分に放電させること（蓄電器の電力を利用すること）が目的だからである。よって、定速運転時の最大放電時間は放電時間ｔｙとする。放電時間ｔｙよりも早く、例えば放電時間ｔｘにて蓄電器電圧Ｖｂ＜蓄電器低電圧Ｖｂｌになった場合は、その時点で放電動作を終了させる。放電時間ｔｘにおける、放電動作終了は、蓄電器Ｖｂ＜蓄電器低電圧Ｖｂｌであるときに、蓄電器電流目標値Ｉ２＊を０とする（図１では図示しない）。また、放電時間ｔｙにおける放電動作終了は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置８の内部タイマを利用し、放電時間ｔｙが定速運転時間と一致したときに、蓄電器電流目標値Ｉ２＊を０とする（図１では図示しない）。

モータ６のトルクは図５に示すように、加速運転時に最大（最大回転速度において最大）となり定速運転においては減少する。これはモータ６の負荷条件により異なるが、一般的な搬送機器や昇降機においては図５に示すトルク特性を持つ。したがって、モータ６が定速運転であるときは、負荷が小さく使用される電力も少ないため、放電動作を行ってもモータ駆動装置の主回路直流電圧を大きく変動させることはない。また仕事の効率を求めるため、一般的に停止時間は短く、加速時間、減速時間はさらに短い運転パターンが多い。このため、定速運転において充放電動作を行うことは非常に有利である。

時間ｔｃ１〜ｔｄ１期間（モータ６減速運転）において、モータ６は回生運転となる。制御モード遷移検出フラグｆＶｂｈによる判定により、制御モード遷移１および制御モード遷移２の動作をリセット（始めの状態に戻す）する（時間ｔｃ〜ｔｄ期間では、リセット動作は行わない）。

以上から、本発明が従来技術と異なる部分は、前記蓄電器の電流を制御する電流制御器と、前記電流制御器の入力信号が、前記平滑コンデンサの直流電圧を制御する電圧制御器の出力信号、または前記蓄電器の直流電圧を制御する電圧制御器の出力信号となる手段と、を備えた部分である。

図７は、本発明の第２実施例の構成を示す図である。図１と同じ構成要素は同じ番号で表しており、機能は図１と同じである。以降ではその説明は省略する。

モータ駆動システムにおいて、システムを拡張するために蓄電器Ｂに負荷Ｒを取り付ける。負荷Ｒは、蓄電器低電値Ｖｂｌ≦蓄電器電圧Ｖｂ≦蓄電器過電圧値Ｖｂｈの電源電圧範囲で使用できる装置であれば何でも良い。このとき、蓄電器電圧Ｖｂは、負荷Ｒの電力消費により実施例１とは逆に低電圧へと向かうことになる。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置８における減算器８０９の入力に、蓄電器Ｂが過電圧にならないような蓄電器電圧Ｖｂｒを設定することにより、実施例１とは逆に、モータ６が定速運転中に充電動作を行い、負荷Ｒの電力を補うことができる。すなわち、制御モード遷移１への移行は行わず制御モード２へ移行し（実施例２では、モータ６停止時において蓄電器低電圧Ｖｂｌを検出する）充電動作を行うことができる。

１ 交流電源
２ ダイオード整流器
３ 平滑コンデンサ
４ インバータ制御装置
５ インバータ
６ モータ
７、１０５ ＤＣ／ＤＣコンバータ装置
８、２０１ ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置
８０１、８０４ スイッチ（ＳＷ１）、スイッチ（ＳＷ２）
８０２、８０５、８０９、２０２、２０６ 減算器
８０３ Ｖｄｃ電圧制御器
８０６ Ｉｂ電流制御器
８０８、２０８ ＰＷＭ制御器
８０７、８１１、２０５、２０９、２１０ リミッタ
８１０ Ｖｂ電圧制御器
１０１ 直流電源
１０２ 架線
１０３ パンタグラフ
１０４ 直流リアクトル
２０３ 電圧制御器
２０４、８１２ 反転器
２０７ 電流制御器
Ｌ１ リアクトル
Ｂ 蓄電器
Ｑ１、Ｑ２、Ｄ１、Ｄ２ 半導体スイッチング素子
ＶｄｃＲｅｆ 電圧基準信号
ＩｃｈＲｅｆ 電流基準信号
ＶｃｈＲｅｆ 電圧指令信号
Ｖｄｃ 主回路直流電圧
Ｉｂ 蓄電器電流
Ｖｂ、Ｖｂａ 蓄電器電圧
Ｖｄｃ＊ 主回路直流電圧制御量
Ｖｂ＊ 蓄電器直流電圧制御量
Ｉ１＊、Ｉ２＊ 蓄電器電流目標値
Ｉ＊ 蓄電器電流制御量
Ｖｃ＊ ＰＷＭ電圧制御量
Ｖｂｈ 蓄電器過電圧値
Ｖｂｌ 蓄電器低電値
Ｖｄｃｓ 主回路直流電圧基準
Ｖａ 主回路充電直流電圧値
ｆＶｂｈ 制御モード遷移検出フラグ
ｔｘ、ｔｙ 放電時間
Ｐｄ 交流電源電力
Ｐｓ 放電電力
Ｐｋ 充電電力
Ｐｒ 負荷電力

Claims (5)

1. 交流電源を直流電源に変換する整流器と、前記整流器の直流電力側に接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサの直流電力を交流電力に変換しモータを駆動するインバータと、前記平滑コンデンサと並列に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータによって充放電される蓄電器と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置と、を備えたモータ駆動装置において、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置は、前記蓄電器の電流を制御する電流制御器と、前記電流制御器の入力信号は、前記平滑コンデンサの直流電圧を制御する電圧制御器の出力信号、または前記蓄電器の直流電圧を制御する電圧制御器の出力信号となる手段と、を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置は、前記モータが加速運転中に前記蓄電器の放電量を増加させ、かつ定速運転中に前記蓄電器を放電させること、を特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
3. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置は、前記モータが停止中に前記蓄電器の過電圧と主回路直流電圧を検出するとともに、前記モータが加速運転中に、前記電流制御器の入力信号は前記平滑コンデンサの直流電圧を制御する電圧制御器の出力信号となり、前記平滑コンデンサの直流電圧を制御する電圧制御器の入力信号を、前記蓄電器の放電量が増加するように予め設定された値に変更すること、を特徴とする請求項２記載のモータ駆動装置。
4. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置は、前記モータが停止中に前記蓄電器の過電圧を検出するとともに、前記モータが定速運転中に、前記電流制御器の入力信号は前記蓄電器の直流電圧を制御する電圧制御器の出力信号となり、前記モータが定速運転期間内に前記蓄電器の放電を行うこと、を特徴とする請求項２記載のモータ駆動装置。
5. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御装置は、前記モータが停止中に前記蓄電器の低電圧を検出するとともに、前記モータが定速運転中に、前記電流制御器の入力信号は前記蓄電器の直流電圧を制御する電圧制御器の出力信号となり、前記モータが定速運転期間内に前記蓄電器の充電を行うこと、を特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
   

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