JP2011166910A

JP2011166910A - 電力変換器の制御装置

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Publication number: JP2011166910A
Application number: JP2010025661A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakajima; 健治中島; Masato Mori; 真人森; Kenichi Akita; 健一秋田; Mitsuki Tabata; 充規田畑
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2030-02-08
Also published as: FR2956267B1; US8339074B2; US20110193504A1; JP5079030B2; FR2956267A1

Abstract

【課題】発電電圧制御と発電トルク制御を外部指令や発電動機の負荷に応じて適切な制御を行うことで、発電トルクの急変や過剰な発電を防止する。
【解決手段】電機子巻線の通電制御を行うブリッジ回路、界磁巻線の通電制御を行う界磁回路を有する電力変換部２２０と、発電電動機のＢ端子の電圧を検出するＢ端子電圧検出手段３０１、界磁電流を検出する界磁電流検出手段３０２、Ｂ端子電圧が発電電圧指令に一致するように界磁電流を制御する発電電圧制御手段３０５、発電トルクが発電トルク指令に一致するように界磁電流を制御する発電トルク制御手段３０６、発電時に、発電電圧制御手段または発電トルク制御手段のいずれか一方を選択する制御選択手段３０７を有する制御装置２１０とを備え、制御選択手段３０７は、外部からの指令または電力変換器の負荷に基づき発電電圧制御手段または発電トルク制御手段のいずれか一方を選択する。
【選択図】図３

Description

この発明は、主に車両に搭載され、エンジンの始動時には電動機として動作するとともに、始動後には発電機としても動作する電機子巻線及び界磁巻線を有する界磁巻線式回転発電電動機に接続されて用いられる電力変換器の制御装置に関するものである。

近年、環境保護や燃費向上を目的として、エンジンとそれ以外の動力源、例えば回転発電電動機などを備えたいわゆるハイブリッド車と呼ばれるものの開発・実用化が進んでいる。このような車両においては、走行状況に応じてエンジンとそれ以外の動力源の使い分けを行う。

例えば、アイドリング時の不必要な燃料消費を抑制するため、信号にて停車した場合などに内燃機関を停止させ、アクセルオンやブレーキオフなどの運転者による発進の意思を感知した場合、回転発電電動機にて内燃機関の再始動を行ったりするアイドルストップと呼ばれる技術がある。

このような車両に搭載される回転発電電動機は、エンジンにトルクを授受可能な形態で搭載されるため、運転者のアクセル操作やエンジンのフリクションの影響などにより回転速度が大きく変化する。そのため、エンジンの回転速度によらず回転発電電動機の誘起電圧を制御可能な形態として、回転子に永久磁石を内蔵したものではなく、界磁電流にて制御可能な界磁巻線式が採用されてきた。

車両に搭載した回転発電電動機を発電機として使用する場合、結合しているエンジンには発電量に応じた発電トルクが発生し、回転数を一定とすると発電量が大きいほど発電トルクも増大する。そのため、急激に発電量を増加させると、発生する発電トルクも急激に増加してしまう。この発電トルクの急変が、例えばアイドリング時に発生すると、エンジンストールを引き起こしてしまう。そのため、発電時にはエンジンストールを防止するためにも、エンジンに対してどの程度の発電トルクが発生しているかを把握することが必要となる。

そこで、発電時の負荷トルクを把握する手段として、例えば、特許文献１では、車両用発電機の回転速度、開示電流、バッテリ電圧などに基づいて、発電時に発生する負荷トルクを推定している。

特許第４２１３７０号明細書

一般に、車両に搭載された発電機は、発電機と電気的に接続された電源の電圧を所定値にするように発電電圧制御を行っている。しかし、この場合、何らかの要因により電源電圧が急変すると、発電量も急変し、その結果、発電トルクも急変してしまう。そして、急激な発電量の増加、つまり発電トルクの急激な増加が、アイドリング時などエンジン出力が低い状態のときに起こると、エンジンストールを引き起こしてしまう。そのため、発電時のエンジンへの発電トルクを推定し、その発電トルク推定値が所定の値となるように制御する必要があるが、発電電圧制御と発電トルク制御の選択に関しては具体的な条件がないため、いずれの制御を用いるのかが問題となる。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、界磁巻線を有した界磁巻線式発電電動機に用いられる電力変換器の制御装置において、発電電圧制御と発電トルク制御の制御切り替えを外部からの指令もしくは電力変換器の負荷に応じて選択することで、発電トルク変動の抑制および過剰な発電を防止することにある。

この発明に係る電力変換器の制御装置は、電機子巻線と界磁巻線とを有する多相交流発電電動機に接続されて用いられる電力変換器の制御装置であって、電力変換部と、前記電力変換部のスイッチング素子のオン・オフ制御を行う制御装置とを備え、前記電力変換部は、正極側アームのスイッチング素子と負極側アームのスイッチング素子とで構成されて前記電機子巻線の通電制御を行うブリッジ回路と、界磁スイッチング素子を用いて前記界磁巻線の通電制御を行う界磁回路とを有し、前記制御装置は、前記多相交流発電電動機の電力の入出力端子であるＢ端子と基準電位との間に発生するＢ端子電圧を検出するＢ端子電圧検出手段と、前記界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出手段と、前記多相交流発電電動機の前記Ｂ端子電圧が発電電圧指令に一致するように前記界磁電流を制御する発電電圧制御手段と、前記多相交流発電電動機の発電トルクが発電トルク指令に一致するように前記界磁電流を制御する発電トルク制御手段と、発電時に、前記発電電圧制御手段または前記発電トルク制御手段のいずれか一方を選択する制御選択手段とを有し、前記制御選択手段は、外部からの指令または前記電力変換器の負荷に基づき前記発電電圧制御手段または前記発電トルク制御手段のいずれか一方を選択する。

この発明によれば、発電電圧制御と発電トルク制御を外部指令や発電動機の負荷に応じて適切な制御を行うことにより、発電トルクの急変や過剰な発電を防止できるとともに、発電電圧制御と発電トルク制御の切り替えを滑らかに切替えることが可能で、発電電圧や発電トルクの変動を防止することが可能である。

回転電機として界磁巻線式発電電動機を車両に搭載した車両システムの全体説明図である。この発明の実施の形態１に係る車両用電力変換器の制御装置を備えた発電電動機の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の制御装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係るマイコン制御の構成を示す図である。この発明の実施の形態１に係るマイコン制御の構成を示す図である。この発明の実施の形態２による電力変換器の制御装置を実現するマイコン内部の制御を示すブロック図である。この発明の実施の形態２に係るＰＩＤ制御器の構成を示す図である。この発明の実施の形態２に係る制御選択手段の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２に係る電力変換器の制御装置の動作を示す図である。この発明の実施の形態３に係るマイコン制御の構成を示す図である。この発明の実施の形態３に係る電力変換器の制御装置の動作を示す図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る電力変換器の制御装置について図を参照して詳細に説明する。図１は、回転電機として界磁巻線式発電電動機を車両に搭載した車両システムの全体説明図、図２は、この発明の実施の形態１に係る車両用電力変換器の制御装置を備えた発電電動機の構成を示す構成図、図３は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の制御装置の構成を示すブロック図である。

図１において、内燃機関１０１が発電電動機１０２に、例えばベルト等の動力伝達手段１０４を介して接続され、内燃機関１０１が運転中に、バッテリ（またはキャパシタ）１０３は、発電電動機１０２により交直変換された電気エネルギーを充電する。

図２において、発電電動機１０２は、電力変換装置１１０とモータジェネレータ部２００とにより構成されており、電力変換装置１１０は、電力変換部２２０とスイッチング素子のオン・オフ制御などを行う制御装置２１０とからなる。

電力変換部２２０は、界磁巻線２０２に流れる界磁電流をＰＷＭ制御するための界磁スイッチング素子２２１と、このスイッチング素子２２１に直列接続されたフリーホイールダイオード２２２、寄生ダイオードを内蔵した三相上アームスイッチング素子２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ及び同じく寄生ダイオードを内蔵した三相下アームスイッチング素子２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃから構成されている。また、上記三相上アームスイッチング素子２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃはバッテリ１０３からのプラス電源入力のＢ端子と、上記モータジェネレータ部２００の三相巻線２０１の各Ｕ、Ｖ、Ｗ相端子に接続され、上記三相下アームスイッチング素子２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃはバッテリ１０３からのアース入力であるＧＮＤ端子と、三相巻線２０１の各Ｕ、Ｖ、Ｗ相端子に接続されている。

なお、図２は、モータジェネレータ部２００を三相巻線２０１と界磁巻線２０２をもった三相界磁巻線方式発電電動機としているが、巻線方式や相数が異なっていてもよい。さらに、発電電動機１０２は、電力変換装置１１０とモータジェネレータ部２００が一体となった一体構造式発電電動機としているが、電力変換装置１１０とモータジェネレータ部２００が物理的に分割された別体構造式発電電動装置であっても構わない。

次に、制御装置２１０の内部構成を示す図３について説明する。制御装置２１０は、Ｂ端子電圧検出手段３０１、界磁電流検出手段３０２、マイコン３０３及びゲートドライバ３０４とからなり、マイコン３０３は、発電電圧制御手段３０５、発電トルク制御手段３０６、制御選択手段３０７にて構成されている。制御装置２１０およびマイコン３０３は、図３に記載以外にも車両用電力変換器のさまざまな機能を有するが、ここではこの発明に関係する部分のみ記載する。

Ｂ端子電圧検出手段３０１は、電力変換部２２０の負極側端子ＧＮＤの電位を基準とし、正極側端子の電圧ＶＢ（Ｂ端子電圧）を検出し、マイコンのＡＤ入力範囲に変換し、マイコン３０３に入力する。界磁電流検出手段３０２は、界磁巻線２０２に流れる電流Ｉｆを電流センサ２０３にて検出し、センサ値である電圧値をマイコンのＡＤ入力範囲に変換し、マイコン３０３に入力する。

ゲートドライバ３０４では、マイコン３０３にて決定されたゲート信号に基づき、電力変換部２２０のスイッチング素子２２１、２２３、２２４のゲート操作を行い、スイッチングを行う。

発電動作時に、マイコン３０３は、発電電動機１０２の動作に応じて界磁電流の通電制御を行い、所望の発電電圧や発電トルクを出力している。例えば、発電電動機１０２の発電電圧を制御するモードでは、入出力端子であるＢ端子の電圧（Ｂ端子電圧）を発電電圧指令となるように制御するため、発電電圧制御手段３０５では発電電圧指令ＶＢｒｅｆとＢ端子電圧Ｖｂｓｉｇにより電圧フィードバック制御を行い、オン時間（もしくはＤＵＴＹ値）の演算を行ってＰＷＭ信号を出力し、ゲートドライバ３０４にてＰＷＭ信号に基づきスイッチング素子２２１のオン・オフを行って界磁電流を通電することで、発電電圧が発電電圧指令ＶＢｒｅｆに追従するように制御を行っている。

また、発電電動機１０２の発電トルクを制御するモードでは、発電トルクが発電トルク指令となるように界磁電流を通電するため、発電トルク制御手段３０６では、発電トルク指令Ｔｒｑ＿ｒｅｆに応じた界磁電流指令と界磁電流Ｉｆｓｉｇにより電流フィードバック制御を行い、界磁コイルに印加する電圧の演算を行って、印加電圧とＢ端子電圧よりオン時間（もしくはＤＵＴＹ値）の演算を行ってＰＷＭ信号を出力し、ゲートドライバ３０４にてＰＷＭ信号に基づきスイッチング素子２２１のオン・オフを行って界磁電流を通電することで、発電トルクが発電トルク指令Ｔｒｑ＿ｒｅｆに追従するように制御を行っている。

このようにして、マイコン３０３では、発電電圧制御手段３０５や発電トルク制御手段３０６にて発電電圧や発電トルクを所望の値となるように制御を行えばよく、他の公知の技術を用いてもよい。

図４に示すように、制御選択手段３０７では、発電電圧制御手段３０５および発電トルク制御手段３０６の出力の選択を行い、何れか一方の出力を選択するものである。制御選択手段３０７は、他の制御ユニットから発電電動機１０２への駆動指令の解除、発電電圧制御指令や発電トルク制御指令が入力されたとき、または発電電動機の発電負荷が変化したときに、発電電圧制御手段３０５と発電トルク制御手段３０６の出力の選択を行う。

例えば、発電電動機１０２の駆動指令の解除後の発電動作は、制御選択手段３０７により発電トルク制御手段３０６の出力を選択する。発電電動機１０２の駆動後は、発電電動機１０２に接続されるバッテリ１０３に蓄えられたエネルギーが駆動により消費されるためにバッテリ１０３の端子間電圧が低下してしまう。そのため、駆動直後の発電動作において発電電圧制御を行うと、発電電圧指令によっては、Ｂ端子電圧の偏差が大きくなるため、発電トルクも大きく変動する。このような場合、エンジン始動直後ではエンジントルクが不安定なこともあり、エンジンストールを起こしてしまう可能性がある。このため、エンジン始動直後は発電トルク制御を行い、エンジントルクが安定した頃に、発電電圧制御の制御選択を行うことで、エンジンへの負荷トルクの急変を抑制でき、エンジンストールを防止できる。

また、図５に示すように、制御選択手段３０７は、発電電圧指令ＶＢｒｅｆとＢ端子電圧Ｖｂｓｉｇを入力し、発電電圧指令ＶＢｒｅｆからＢ端子電圧Ｖｂｓｉｇを差分した偏差が正の方向に所定値より大きい場合（例えば１[Ｖ]以上）には、発電トルク制御を行うように発電トルク制御３０６の出力を選択する。このとき、発電トルク制御手段３０７の発電トルク指令Ｔｒｑ＿ｒｅｆは、外部指令からのトルク指令や予め実験などにより得た値を発電トルク指令としてマイコン内部のＲＯＭに保持し、発電トルク制御を行えばよい。このように、制御選択手段３０７は、発電電動機１０２の負荷状態に基づき、発電電圧制御手段３０５または発電トルク制御手段３０６の出力を選択し、出力する。

また、制御選択手段３０７は、他の制御ユニットからＣＡＮやＬＩＮなどの車両ネットワークにて、発電トルク制御指令の入力や発電トルク指令値が、図４（外部制御ユニットや車両ネットワークは図示しない）に示すように、外部指令として発電トルク指令Ｔｒｑ＿ｒｅｆが入力された場合には、発電電動機１０２の発電トルクを制御するために、発電トルク制御手段３０６の出力を選択する。また、制御選択手段３０７は、発電電圧指令ＶＢｒｅｆが入力された場合には、発電電動機１０２の発電電圧を制御するために、発電電圧制御手段３０５の出力を選択する。このように、制御選択手段３０７は、外部制御ユニットからの指令に基づき、発電電圧制御手段３０５または発電トルク制御手段３０６の出力を選択し、出力する。

また、制御選択手段３０７が発電トルク制御手段３０６の出力の選択時に、発電電動機１０２の最大動作電圧を超えないようにＢ端子電圧がしきい値以上となる場合は、制御選択手段３０７は、発電トルク制御手段３０６から発電電圧制御手段３０５の出力を切り替え選択する。発電トルク制御では、Ｂ端子電圧の制御を行っておらず、発電トルクが発電トルク指令に追従するよう界磁電流を制御するために、発電トルク制御を継続すると、過剰な発電となり、過電圧状態となる場合がある。そこで、Ｂ端子電圧がしきい値以上となる時は、制御選択手段３０７が発電電圧制御手段３０５の出力を選択することにより、発電電圧の制御を行い、過剰な発電（過電圧）を防止することが可能である。

このように、外部の制御ユニットからの指令や発電電動機１０２の発電負荷が増大したときに、発電電圧制御手段３０５から発電トルク制御手段３０６に出力を切替えることで、発電電動機１０２の発電トルクを制御し、発電トルクの急変を防止することが可能である。また、外部の制御ユニットからの指令や発電電動機１０２のＢ端子電圧に応じて発電トルク制御手段３０６から発電電圧制御手段３０５に切り替え選択することで発電電動機の過剰な発電を防止することが可能である。

実施の形態２．
次に、この発明の第２の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図６は、この発明の実施の形態２による電力変換器の制御装置を実現するマイコン内部の制御を示すブロック図である。発電電圧制御や発電トルク制御では、電圧フィードバック制御と電流フィードバック制御を利用しており、指令値とフィードバック値により偏差を演算して、比例項や積分項や微分項など図７に示すＰＩＤ制御を駆使して制御量の演算を行っている。実施の形態１のように、制御選択手段３０７により発電電圧制御手段３０５または発電トルク制御手段３０６の選択を外部指令もしくは負荷状態に基づき行うと、図８に示すように、制御選択により制御が変更されたときに、フィードバック制御の積分項の値が初期値であるゼロの状態から作動するため、出力であるオン時間（もしくはオンＤＵＴＹ）に不連続感が発生してしまう。このため、オン時間（もしくはオンＤＵＴＹ）の不連続により界磁電流に変化は生じることによりＢ端子電圧や発電トルクが変動してしまう。

このオン時間（もしくはオンＤＵＴＹ）の不連続を解決するために、制御選択手段３０７の制御変更前の最終出力より、制御変更後の積分項の初期値を演算し、制御変更前と変更後の制御選択手段３０７の出力を滑らかにする。すなわち、発電電圧制御手段３０５から発電トルク制御３０６へ制御手段を変更した場合は、制御変更前の制御選択手段３０７の出力は、発電電圧制御手段３０５の出力であり、発電電圧制御手段３０５の出力から、発電トルク制御手段３０６の積分項の初期値を演算する。逆に、発電トルク制御手段３０６から発電電圧制御手段３０５へ制御手段を変更した場合は、制御変更前の制御選択手段３０７の出力は、発電トルク制御手段３０６の出力であり、発電トルク制御手段３０６の出力から、発電電圧制御手段３０５の積分項の初期値を演算する。

ここで、積分項の初期値となる積分項累積値の演算方法について説明する。発電電圧制御や発電トルク制御は、図７に示すように一般的なＰＩＤ制御器で構成される。比例項Ｐ_ｎや積分項Ｉ_ｎ＝（積分項今回値＋積分項累積値）や微分項Ｄ_ｎで構成された制御器の出力は次式で表すことができる。

出力値Ｙ_ｎ＝比例項Ｐ_ｎ＋積分項Ｉ_ｎ＋微分項Ｄ_ｎ
＝比例項Ｐ_ｎ＋｛積分項今回値＋積分項累積値Ｉ_ｎ-１｝＋微分項Ｄ_ｎ（１）

図７のＰＩＤ制御器の構成図より積分項Ｉ_ｎの前回値が積分項累積値Ｉ_ｎ−１となるので、積分項累積値Ｉ_ｎ−１は次式で表すことができる。

積分項累積値Ｉ_ｎ−１＝積分項Ｉ_ｎの前回値
＝前回出力値（変更前の制御）Ｙ_ｎ−１−｛前回比例項
（変更後の制御）Ｐ_ｎ−１＋前回微分項（変更後の制御）
Ｄ_ｎ−１｝（２）

式（２）に示すように、制御手段変更前の出力値Ｙ_ｎ−１より、制御手段変更後の比例項の前回値Ｐ_ｎ−１と微分項の前回値Ｄ_ｎ−１を差し引くことで、積分項累積値Ｉ_ｎ−１を演算することが可能である。なお、前回の比例項（変更後の制御）と前回の微分項（変更後の制御）は、制御変更後であるため共に「０」となり、式（２）は次式で表せる。

積分項累積値Ｉ_ｎ−１＝前回出力値（変更前の制御）Ｙ_ｎ−１（３）

式（３）で演算した積分項累積値Ｉ_ｎ−１を、制御手段を変更したときの積分項累積値Ｉ_ｎ−１の初期値にすることにより、制御器の出力の不連続を抑制することが可能である。

本実施の形態では、初期値の演算で、前回の出力値と積分項の初期値の単位をあわせるように換算を行うように記述していないが、出力値と積分項の単位系が異なっている場合は、換算を行ってから積分項の初期値の演算を行う。また、制御器の構成は、比例項と積分項による構成としてもよく、算出方法もほぼ同様であり、制御選択手段３０７の前回の出力値と、制御選択手段３０７が選択した前回の比例項より、積分項の初期値を演算すればよい。また、本実施の形態では、前回の出力値と前回の比例項および前回の微分項より、積分項の初期値を演算しているが、制御変更前の積分項Ｉ（ｎ）を初期値としても構わない。また、本実施の形態では、発電電圧制御と発電トルク制御に関して記述しているが、他の制御系であってもよい。

図９は、実施の形態２の制御選択手段３０７の動作を表すフローチャートである。ステップＳ１０１では、前回の制御が発電トルク制御で今回の制御が発電電圧制御であるかの判定を行う。前回の制御が発電トルク制御で今回の制御が発電電圧制御であるならば、ステップＳ１０２へ進む。前回の制御が発電トルク制御で今回の制御が発電電圧制御でないならば、ステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０２では、前回の制御が発電トルク制御、今回の制御が発電電圧制御であるため、発電トルク制御の出力より発電電圧制御の積分項の初期値を演算し、ＥＮＤへ進む。ステップＳ１０３では、前回の制御が発電電圧制御で今回の制御が発電トルク制御であるか判定を行う。前回の制御が発電電圧制御で今回の制御が発電トルク制御であるならば、ステップＳ１０４へ進む。前回の制御が発電電圧制御で今回の制御が発電トルク制御でない、すなわち制御が継続であるならば、ＥＮＤへ進む。ステップＳ１０４では、前回の制御が発電電圧制御、今回の制御が発電トルク制御であるため、発電電圧制御の出力より発電トルク制御の積分項の初期値を演算し、ＥＮＤへ進む。

このように、制御変更時のフィードバック制御の初期値を代入することにより、図１０に示すように、制御選択手段３０７の出力が制御変更前と変更後での不連続感を抑制することが可能で、制御変更時の発電電圧や発電トルクの変動を抑制することが可能となる。

実施の形態３．
次に、この発明の第３の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１１は、この発明の実施の形態３による電力変換器の制御装置を実現するマイコン内部の制御を示すブロック図である。一般的に、発電電圧制御や発電トルク制御などのフィードバック制御では、指令値とフィードバック値により制御を行っているため、図１１に示すように制御選択により制御が変更されたときにフィードバック制御が初期値から作動するため、図８に示すように、出力に不連続感が発生してしまう。このため、オン時間の不連続感が界磁電流やＢ端子電圧、発電トルクに影響してしまう。

そこで、この不連続感を解決するために、図１１に示すように、制御選択手段３０７の出力にフィルタ手段３０８を備え、出力の平滑化を行い、不連続感を解決する。制御変更時にオン時間（もしくはオンＤＵＴＹ）が初期化されて出力が急変するが、フィルタ手段３０８により平滑化され、出力の急変を抑制する。

発電電圧制御手段３０５の制御出力は、オン時間（もしくはオンＤＵＴＹ）、発電トルク制御手段３０６の制御出力は印加電圧である場合に、発電トルク制御の出力をオン時間（もしくはオンＤＵＴＹ）に変換を行い、制御選択手段３０７に入力する。印加電圧（Ｖｆ）からオン時間（Ｔｏｎ）への変換は、式（２）と同様である。

制御選択手段３０７に入力された発電電圧制御手段３０５に出力であるオン時間と発電トルク制御手段３０６の出力であるオン時間は、フィルタ手段３０８により制御選択時のオン時間の急変が抑制され、界磁電流およびＢ端子電圧、発電トルクの変動が抑制される。

以上のように、本実施の形態３では、制御選択手段３０７の出力にフィルタ手段３０８を備えることで、制御選択手段３０７の出力が制御変更時に発生する不連続を抑制することができ、界磁電流の急変を防止し、発電トルクの変動を抑制することが可能である。

１０１内燃機関、１０２発電電動機、１０３バッテリ（キャパシタ）、１１０電力変換装置、２００モータジェネレータ部、２０１三相巻線、２０２界磁巻線、２０３電流センサ、２１０制御装置、２２０電力変換部、２２１界磁スイッチング素子、２２２環流ダイオード、２２３、２２４スイッチング素子、３０１Ｂ端子電圧検出手段、３０２界磁電流検出手段、３０３マイコン、３０４ゲートドライバ、３０５発電電圧制御手段、３０６発電トルク制御手段、３０７制御選択手段、３０８フィルタ手段。

Claims

電機子巻線と界磁巻線とを有する多相交流発電電動機に接続されて用いられる電力変換器の制御装置であって、
電力変換部と、
前記電力変換部のスイッチング素子のオン・オフ制御を行う制御装置と
を備え、
前記電力変換部は、
正極側アームのスイッチング素子と負極側アームのスイッチング素子とで構成されて前記電機子巻線の通電制御を行うブリッジ回路と、界磁スイッチング素子を用いて前記界磁巻線の通電制御を行う界磁回路とを有し、
前記制御装置は、
前記多相交流発電電動機の電力の入出力端子であるＢ端子と基準電位との間に発生するＢ端子電圧を検出するＢ端子電圧検出手段と、
前記界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出手段と、
前記多相交流発電電動機の前記Ｂ端子電圧が発電電圧指令に一致するように前記界磁電流を制御する発電電圧制御手段と、
前記多相交流発電電動機の発電トルクが発電トルク指令に一致するように前記界磁電流を制御する発電トルク制御手段と、
発電時に、前記発電電圧制御手段または前記発電トルク制御手段のいずれか一方を選択する制御選択手段と
を有し、
前記制御選択手段は、外部からの指令または前記電力変換器の負荷に基づき前記発電電圧制御手段または前記発電トルク制御手段のいずれか一方を選択する
ことを特徴とする電力変換器の制御装置。
請求項１に記載の電力変換器の制御装置において、
前記制御選択手段は、前記発電電動機への駆動解除の指令、発電電圧制御指令、または発電トルク指令が入力された場合に、前記発電電圧制御手段または前記発電トルク制御手段のいずれか一方を選択する
ことを特徴とする電力変換器の制御装置。
請求項１または２に記載の電力変換器の制御装置において、
前記制御選択手段は、前記Ｂ端子電圧と発電電圧指令との偏差の大きさにより、前記発電電圧制御手段または前記発電トルク制御手段のいずれか一方を選択する
ことを特徴とする電力変換器の制御装置。
請求項１から３までのいずれか１項に記載の電力変換器の制御装置において、
前記制御選択手段は、発電時に、前記発電電圧制御手段と前記発電トルク制御手段の選択する際に、選択前の制御の最終出力から選択後の制御出力の初期値を演算する
ことを特徴とする電力変換器の制御装置。
請求項１から４までのいずれか１項に記載の電力変換器の制御装置において、
前記制御選択手段により選択される前記発電電圧制御手段または前記発電トルク制御手段の選択後の出力にフィルタ処理を行うフィルタ手段を有する
ことを特徴とする電力変換器の制御装置。