JP2014217192A - Power converter and control method of power converter - Google Patents

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浩之 富田
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雄作 小沼
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that a power converter cannot be made compact because the rotational energy due to the moment of inertia of an induction motor and a load is regenerated to the power converter when decelerating the induction motor, and thereby a semiconductor switch, a resistor for control and their control circuit for processing the regenerative energy as thermal energy are required, and to provide a power converter achieving compaction and its control method by solving the problem.SOLUTION: A power converter includes a forward converter for converting the AC voltage of an AC power supply into a DC voltage by rectification, an inverse converter for converting the DC voltage of the forward converter into an AC voltage, and a control unit for operating a slip by using the primary resistance value, secondary resistance value, primary current value i1 and exciting current value of an induction motor, and superposing the output voltage of frequency components lower than the frequency corresponding to the slip thus operated on the variable voltage variable frequency output voltage, during deceleration or regeneration of the induction motor.

Description

本発明は、電力変換装置および電力変換装置の制御方法に関する。   The present invention relates to a power conversion device and a method for controlling the power conversion device.

電力変換装置であるインバータは、産業界をはじめ家電製品にも誘導電動機の速度制御装置として多く採用されている。   Inverters, which are power conversion devices, are widely used as speed control devices for induction motors in industry and home appliances.

誘導電動機を減速停止する場合、誘導電動機の減速時における回転エネルギーが電気エネルギーに変換され、電力変換装置の直流中間回路にある平滑コンデンサに静電エネルギーとして蓄積されるが、その処理できる蓄積量は小さいため平滑コンデンサの両端電圧が上昇し、電力変換装置の直流中間回路に設けられた電圧検出回路が動作し、前もって設定された過電圧レベルを超えると電力変換装置が停止する。   When the induction motor is decelerated and stopped, the rotational energy at the time of deceleration of the induction motor is converted into electric energy and stored as electrostatic energy in the smoothing capacitor in the DC intermediate circuit of the power converter, but the amount of storage that can be processed is Since the voltage is small, the voltage across the smoothing capacitor rises, the voltage detection circuit provided in the DC intermediate circuit of the power converter operates, and the power converter stops when it exceeds a preset overvoltage level.

このため、電力変換装置には、前記直流中間回路に半導体スイッチと制動用の抵抗器からなる回生制動回路が搭載されており、前記交流機の減速時の回転エネルギーを制動抵抗器で熱エネルギーとして消費する構成にし、平滑コンデンサの両端電圧の上昇を抑制して
電圧検出保護回路が動作しないようにしている。
For this reason, the power converter is equipped with a regenerative braking circuit comprising a semiconductor switch and a braking resistor in the DC intermediate circuit, and the rotational energy during deceleration of the AC machine is converted into thermal energy by the braking resistor. It is configured to consume, and the rise of the voltage across the smoothing capacitor is suppressed so that the voltage detection protection circuit does not operate.

特許文献1の段落[0007]には、「前記平滑用コンデンサの両端に接続される制動抵抗とスイッチの直列回路と、前記平滑用コンデンサの両端の電圧が所定の値を超えたときに前記スイッチを閉路させる電圧検出回路と、外部からの開始指令に基づいて、所定期間(T)内の前記スイッチが閉路している時間を集計し、この集計時間(Σt)を出力する集計回路と、前記期間(T)と集計時間(Σt)とから前記制動抵抗の使用率(X%:X=(Σt/T)*100)を演算する使用率演算回路と、前記使用率(X%)を前記期間(T)が終了時に外部へ表示する表示回路とを備える。」と記載されている。   Paragraph [0007] of Patent Document 1 states that “a series circuit of a braking resistor and a switch connected to both ends of the smoothing capacitor, and the switch when the voltage across the smoothing capacitor exceeds a predetermined value. A voltage detection circuit that closes the circuit, a time during which the switch is closed within a predetermined period (T) based on an external start command, and a totaling circuit that outputs the total time (Σt); A usage rate calculation circuit for calculating the usage rate (X%: X = (Σt / T) * 100) of the braking resistance from the period (T) and the total time (Σt), and the usage rate (X%) And a display circuit for displaying to the outside when the period (T) ends. "

また、特許文献2の段落[0011]には、「この成分を、主となる運転指令成分に重畳することにより、主成分の回生電力を打ち消すことが本発明の意図するところである。   Further, paragraph [0011] of Patent Document 2 states that “this component is superposed on the main operation command component to cancel the regenerative power of the main component.

図2は、誘導電動機のT型等価回路であり、図1の曲線はこの等価回路から作成している。この図2において、i1は1次電流、i2は2次電流、R1は1次抵抗、R2は2次抵抗、sは滑りであり、滑りsが大きいところでは、簡単のために、略i1=i2とみなし、鉄損を無視すると、回生電力が0となるとき、
(R1+R2)・i1+(1−s)・R2・i1/s=0 (1)
これをsについて解いて、
s=−(R2/R1) (2)
となる。」と記載されている。
FIG. 2 is a T-type equivalent circuit of the induction motor, and the curve of FIG. 1 is created from this equivalent circuit. In FIG. 2, i1 is a primary current, i2 is a secondary current, R1 is a primary resistance, R2 is a secondary resistance, and s is a slip. Considering i2 and ignoring iron loss, when regenerative power becomes 0,
(R1 + R2) · i1 2 + (1-s) · R2 · i1 2 / s = 0 (1)
Solve this for s,
s =-(R2 / R1) (2)
It becomes. Is described.

また、特許文献2の段落[0006]には、「そこで、本発明は、減速時に通常の運転周波数に対して損失を増加させる低い周波数成分を重畳することで、運転周波数成分による回生電力を消費させてインバータへの回生を防止し、直流母線の電圧上昇に伴う障害を防止できるので、回生エネルギー処理用の抵抗器や制御回路を付加する必要が無く減速に要する時間を短縮できて、小型化することができると共に、電動機の運転自体は重畳成分を含まない本来の運転周波数で行われ通常の運転として制御が可能であり、また、センサレス・ベクトル制御の誘導電動機への適用もできるインバータ駆動誘導電動機の制動方法及びインバータ装置を提供することを目的としている。」と記載されている。   Also, paragraph [0006] of Patent Document 2 states that “the present invention consumes regenerative power due to the operating frequency component by superimposing a low frequency component that increases the loss with respect to the normal operating frequency during deceleration. Therefore, it is possible to prevent the inverter from regenerating and to prevent troubles caused by a rise in the voltage of the DC bus.Therefore, it is not necessary to add a regenerative energy processing resistor and control circuit, so the time required for deceleration can be shortened and the size can be reduced. Inverter-driven induction that can be controlled as normal operation by operating at the original operation frequency that does not include superimposed components, and that can be applied to induction motors using sensorless vector control. The object is to provide a braking method for an electric motor and an inverter device. "

特許第3648932号Japanese Patent No. 3648932 特許第4300831号Patent No. 4300831

特許文献1は、回生制動抵抗器の許容負荷時間率%ED管理による過負荷保護及び過熱保護についての記載はあるが、誘導電動機の回生時におけるすべり制御についての開示はない。   Patent Document 1 describes overload protection and overheat protection based on allowable load time rate% ED management of the regenerative braking resistor, but does not disclose slip control during regeneration of the induction motor.

また、特許文献2には、すべりが−(R2/R1)となる周波数よりも低い周波数成分の出力電圧を前記出力周波数の出力電圧に重畳して運転すると開示されている。すなわち、すべりが−(R2/R1)となる周波数よりも低い周波数成分の出力電圧(vu_c、vv_c、vw_c)を前記出力周波数の出力電圧に重畳する点が開示されている。 Patent Document 2 discloses that an operation is performed by superimposing an output voltage having a frequency component lower than a frequency at which slip becomes − (R2 / R1) on the output voltage of the output frequency. That is, it is disclosed that an output voltage (vu_c * , vv_c * , vw_c * ) having a frequency component lower than a frequency at which slip becomes − (R2 / R1) is superimposed on the output voltage of the output frequency.

さらに、特許文献2の図2に記載された誘導電動機のT型等価回路より明らかなように、特許文献2では、励磁インピーダンスZmに流れる励磁電流についての考慮がなく、「滑りsが大きいところでは、簡単のために、略i1=i2とみなし」と仮定しているが、現実的には大多数の誘導電動機において、略i1=i2とみなすことには無理がある。   Further, as is clear from the T-type equivalent circuit of the induction motor described in FIG. 2 of Patent Document 2, in Patent Document 2, there is no consideration about the exciting current flowing through the exciting impedance Zm, and “where the slip s is large”. However, for the sake of simplicity, it is assumed that “i1 = i2”. However, in reality, in most induction motors, it is impossible to assume that i1 = i2.

上記目的と達成する手段は下記の通りである。   The above objects and means for achieving them are as follows.

交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、前記順変換器の直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、誘導電動機の一次抵抗値R1と二次抵抗値R2と一次電流値i1と励磁電流値imを用いてすべりを演算し、該誘導電動機の減速時または回生時に、該演算したすべりに対応する周波数以下の周波数成分の出力電圧を可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳する制御部と、を備える電力変換装置である。   A forward converter that rectifies the alternating voltage of the alternating current power source and converts it into a direct current voltage, an inverse converter that converts the direct current voltage of the forward converter into an alternating current voltage, a primary resistance value R1 and a secondary resistance value R2 of the induction motor The primary current value i1 and the excitation current value im are used to calculate a slip, and when the induction motor is decelerated or regenerated, an output voltage having a frequency component equal to or lower than the frequency corresponding to the calculated slip is output as a variable voltage variable frequency output. And a control unit that superimposes the voltage on the voltage.

本発明によれば、小型化を実現した電力変換装置および電力変換装置の制御方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control method of the power converter device and power converter device which implement | achieved size reduction can be provided.

本発明に係る電力変換装置の構成図である。It is a block diagram of the power converter device which concerns on this invention. 誘導電動機のT型等価回路である。It is a T-type equivalent circuit of an induction motor. 本発明における誘導電動機の簡易T型等価回路である。It is a simple T-type equivalent circuit of the induction motor in the present invention. 本発明における誘導電動機の回生時電力授受の状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the electric power transmission / reception at the time of regeneration of the induction motor in this invention. 誘導電動機の特性図である。It is a characteristic view of an induction motor. 本発明に係る電力変換装置のセンサレスベクトル制御のブロック図(第一の形態)である。It is a block diagram (1st form) of sensorless vector control of the power converter device which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置のセンサレスベクトル制御のブロック図(第二の形態)である。It is a block diagram (2nd form) of sensorless vector control of the power converter device which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置センサレスベクトル制御のブロック図(第三の形態)である。It is a block diagram (3rd form) of the power converter device sensorless vector control which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置センサレスベクトル制御のブロック図(第四の形態)である。It is a block diagram (4th form) of the power converter device sensorless vector control which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置センサレスベクトル制御のブロック図(第五の形態)である。It is a block diagram (5th form) of the power converter device sensorless vector control which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置センサレスベクトル制御のブロック図(第六の形態)である。It is a block diagram (6th form) of the power converter device sensorless vector control which concerns on this invention.

以下では図面を用いて本発明について説明する。なお、各図における共通の構成については同一の参照番号を付してある。また、本発明は図示例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same reference number is attached | subjected about the common structure in each figure. Further, the present invention is not limited to the illustrated example.

本発明による電力変換装置の実施例1における形態を以下に図を用いて説明する。   The form in Example 1 of the power converter device by this invention is demonstrated using figures below.

図1は本発明に係る電力変換装置の構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram of a power converter according to the present invention.

図1の電力変換装置10は、誘導電動機4に電力を供給するための順変換器1、平滑用コンデンサ2、逆変換器3、制御回路5、冷却ファン6、デジタル操作パネル7、ドライバ回路8、電流検出回路9を備えて構成される。図1では、任意の入力電源として交流電源を用いた場合を示す。   1 includes a forward converter 1 for supplying power to an induction motor 4, a smoothing capacitor 2, an inverse converter 3, a control circuit 5, a cooling fan 6, a digital operation panel 7, and a driver circuit 8. The current detection circuit 9 is provided. FIG. 1 shows a case where an AC power source is used as an arbitrary input power source.

順変換器1は、交流電力を直流電力に変換する。
平滑用コンデンサ2は、直流中間回路に備えられている。
The forward converter 1 converts AC power into DC power.
The smoothing capacitor 2 is provided in the direct current intermediate circuit.

逆変換器3は、直流電力を任意の周波数の交流電力に変換する。逆変換器3内には、代表的なスイッチング素子として例えばIGBTが搭載されている。ここで、スイッチング素子としてはIGBTに限定されるものではなく、スイッチング素子としての形態を有するものであれば良い。
冷却ファン6は、順変換器1及び逆変換器3内のパワーモジュールを冷却する。
デジタル操作パネル7は、電力変換装置の各種制御データを設定、変更、異常状態及びモニタ表示を行う。操作パネル7には異常表示が可能な表示部が設けられており、電力変換装置における異常が検出されると当該表示部に表示される。本実施例の操作パネル7としては、特に種類が限られるものではないが、デジタル操作パネルとして装置使用者の操作性を考慮して表示部の表示を見ながら操作が行えるように構成している。
なお、表示部は必ずしも操作パネル7と一体に構成する必要はないが、操作パネル7の操作者が、表示を見ながら操作できるように一体構成とすることが望ましい。
操作パネル7から入力された電力変換装置の各種制御データは図示しない記憶部に格納される。
The inverse converter 3 converts DC power into AC power having an arbitrary frequency. In the inverse converter 3, for example, an IGBT is mounted as a typical switching element. Here, the switching element is not limited to the IGBT, and any element having a form as a switching element may be used.
The cooling fan 6 cools the power modules in the forward converter 1 and the reverse converter 3.
The digital operation panel 7 sets, changes, abnormal states, and monitor displays various control data of the power conversion device. The operation panel 7 is provided with a display unit capable of displaying an abnormality. When an abnormality is detected in the power conversion device, the display is displayed on the display unit. The type of the operation panel 7 of the present embodiment is not particularly limited. However, the operation panel 7 is configured as a digital operation panel so that the operation can be performed while viewing the display on the display unit in consideration of the operability of the apparatus user. .
The display unit is not necessarily configured integrally with the operation panel 7, but it is desirable that the display unit be configured integrally so that an operator of the operation panel 7 can operate while viewing the display.
Various control data of the power converter input from the operation panel 7 is stored in a storage unit (not shown).

制御回路5は、デジタル操作パネル7によって入力される各種の制御データに基づいて逆変換器3のスイッチング素子を制御すると共に、電力変換装置10全体の制御を司る働きをするもので、マイコン(制御演算装置)が搭載されており、デジタル操作パネル7から入力される各種の制御データに応じて必要な制御処理が行なえるように構成されている。内部構成は省略するが、各種の制御データが格納された記憶部の記憶データからの情報に基づいて演算を行うマイコン(制御演算装置)が搭載されている。
電流検出器CTは、誘導電動機のU相、W相の線電流を検出する。V相の線電流は、交流条件(iu+iv+iw=0)から、iv=−(iu+iw)として求められる。図1ではCTを2個用いる例を示したが、CTを3個使用し、各U相、V相、W相の線電流を検出してもよい。
The control circuit 5 controls the switching elements of the inverter 3 based on various control data input from the digital operation panel 7 and controls the entire power converter 10. An arithmetic device) is mounted, and is configured to perform necessary control processing in accordance with various control data input from the digital operation panel 7. Although an internal configuration is omitted, a microcomputer (control arithmetic unit) that performs an operation based on information from storage data of a storage unit in which various control data is stored is mounted.
The current detector CT detects the U-phase and W-phase line currents of the induction motor. The V-phase line current is obtained as iv = − (iu + iw) from the AC condition (iu + iv + iw = 0). Although FIG. 1 shows an example in which two CTs are used, three CTs may be used to detect each U-phase, V-phase, and W-phase line current.

ドライバ回路8は、制御回路5からの指令に基づいて逆変換器3のスイッチング素子を駆動する。ドライバ回路8内にはスイッチングレギュレータ回路(DC/DCコンバータ)が搭載されており、電力変換装置の運転に必要な各直流電圧を生成し、これらを各構成に対して供給する。   The driver circuit 8 drives the switching element of the inverse converter 3 based on a command from the control circuit 5. A switching regulator circuit (DC / DC converter) is mounted in the driver circuit 8, and each DC voltage necessary for the operation of the power converter is generated and supplied to each component.

電圧検出回路9は、直流中間回路の直流電圧VPNを検出する。
電力変換装置の各種制御データは、操作パネル7から設定及び変更が可能である。また、任意の入力電源として交流電源ではなく、直流電源を供給する場合には、直流端子P側に直流電源の+側を接続し、直流端子N側に直流電源の−側を接続すればよい。
さらには、交流端子RとSとTを接続し、この接続点に直流電源の+側を接続し、直流端子N側に直流電源の−側を接続してもよいし、逆に、直流端子P側に直流電源の+側を接続し、交流端子RとSとTを接続し、この接続点に直流電源の−側を接続してもよい。
The voltage detection circuit 9 detects the DC voltage VPN of the DC intermediate circuit.
Various control data of the power conversion device can be set and changed from the operation panel 7. Further, in the case of supplying a DC power supply instead of an AC power supply as an arbitrary input power supply, the DC power supply + side is connected to the DC terminal P side, and the DC power supply − side is connected to the DC terminal N side. .
Furthermore, the AC terminals R, S, and T may be connected, the DC power source + side may be connected to this connection point, the DC power source N side may be connected to the DC power source negative side, or conversely the DC terminal. The positive side of the DC power source may be connected to the P side, the AC terminals R, S, and T may be connected, and the negative side of the DC power source may be connected to this connection point.

図2(a)は、従来の誘導電動機のT型等価回路である。   FIG. 2A is a T-type equivalent circuit of a conventional induction motor.

誘導電動機は、一次側抵抗R1と一次側漏れインダクタンスL1と二次側抵抗R2と二次側漏れインダクタンスL2と励磁インダクタンスMとすべりsから構成される。
ここで、i1は一次側に流れる一次電流、i2は二次側に流れる二次電流、imは励磁回路に流れる励磁電流である。
The induction motor includes a primary side resistance R1, a primary side leakage inductance L1, a secondary side resistance R2, a secondary side leakage inductance L2, an excitation inductance M, and a slip s.
Here, i1 is a primary current flowing to the primary side, i2 is a secondary current flowing to the secondary side, and im is an excitation current flowing to the excitation circuit.

図2(b)は、本発明における誘導電動機の簡易T型等価回路である。
誘導電動機における各定数において、励磁インダクタンスMの数値は、一次漏れインダクタンスL1の数値や二次漏れインダクタンスL2の数値に比べ極めて大きい。
FIG. 2B is a simplified T-type equivalent circuit of the induction motor according to the present invention.
In each constant of the induction motor, the numerical value of the excitation inductance M is extremely larger than the numerical value of the primary leakage inductance L1 and the numerical value of the secondary leakage inductance L2.

M 》L1(L1/M≒0) ------------------------------ 数(1)
M 》L2(L2/M≒0) ------------------------------ 数(2)
数(1)と数(2)を考慮すると、誘導電動機のT型等価回路は、図2(b)のように簡略化して表すことができる。
M >> L1 (L1 / M≈0)
M >> L2 (L2 / M ≒ 0) ----------------------------- Number (2)
Considering the number (1) and the number (2), the T-type equivalent circuit of the induction motor can be simplified as shown in FIG.

誘導電動機が回生状態の時、図2(b)の簡易T型等価回路から、各電流には下記関係式が成立する。   When the induction motor is in a regenerative state, the following relational expression is established for each current from the simplified T-type equivalent circuit of FIG.

すなわち、二次電流i2は、一次電流i1と励磁電流imのベクトル和で表される。   That is, the secondary current i2 is represented by the vector sum of the primary current i1 and the excitation current im.

i2=i1+jim
∴ i2=i1+im ------------------------------- 数(3)

また、誘導電動機の出力電力Poutが電動機内部の一次側抵抗R1と二次側抵抗R2にオーミックロスとして消費される(鉄損などを無視)とすれば、下式が成立する。
i2 = i1 + jim
∴ i2 2 = i1 2 + im 2 ------------------------------ Number (3)

Further, if the output power Pout of the induction motor is consumed as ohmic cross by the primary side resistance R1 and the secondary side resistance R2 in the motor (ignoring iron loss or the like), the following formula is established.

Pout=−(1−s)/s・R2・i2
=R2・i2+R1・i1
∴(−1+s)・R2・i2=s(R2・i2+R1・i1 )--- 数(4)
数(4)より、
−R2・i2=s・R1・i1 ------------------------ 数(5)
数(5)に数(3)を代入すると
−R2・(i1+im)=s・R1・i1 ------------- 数(6)
数(6)より、すべりsは
s=−R2/R1・(1+im/i1) ---------------- 数(7)
ここで、数(7)と特許文献2における数(2)を比較すると、本発明の数(7)の方が(−R2/R1・im/i1)分だけ誘導電動機を正確にモデル化できており、回生電力が0(ゼロ)となるすべり点をより正確に算出できる。
Pout = − (1-s) / s · R2 · i2 2
= R2 · i2 2 + R1 · i1 2
∴ (−1 + s) · R2 · i2 2 = s (R2 · i2 2 + R1 · i1 2 ) --- Number (4)
From number (4)
-R2 · i2 2 = s · R1 · i1 2 ----------------------- Number (5)
Substituting the number (3) into the number (5), −R2 · (i1 2 + im 2 ) = s · R1 · i1 2 ------------- Number (6)
From the number (6), the slip s is s = −R2 / R1 · (1 + im 2 / i1 2 ) ---------------- Number (7)
Here, the number (7) and a comparison of the number (2) in Patent Document 2, accurately model it is an (-R2 / R1 · im 2 / i1 2) amount corresponding induction motor having the present invention (7) The slip point at which the regenerative power is 0 (zero) can be calculated more accurately.

また、特許文献2の数(2)により求めたすべりは、すべりの符号を考慮すると、s=−(R2/R1)>−1.0(∵R1>R2)となる。一般的に、誘導電動機は1次側の抵抗R1の数値の方が2次側の抵抗R2の数値より大きいためである。   Further, the slip obtained from the number (2) in Patent Document 2 is s = − (R2 / R1)> − 1.0 (∵R1> R2) in consideration of the slip sign. This is because, in general, the induction motor has a value of the primary side resistance R1 larger than that of the secondary side resistance R2.

これに対して、本発明の数(7)で求めたすべりはs<−1.0領域についても対応可能なため、誘導電動機のすべりの制約を受けず、正確なモデル化が行える。   On the other hand, since the slip determined by the number (7) of the present invention can be applied to the s <−1.0 region, accurate modeling can be performed without being limited by the slip of the induction motor.

一般に、誘導電動機の場合、鉄損などを無視すれば、出力電力Poutの一部が電動機内部の一次側の抵抗R1と二次側の抵抗R2にオーミックロスとして消費され、消費しきれない電力が入力電力Pin(Pin=−Pout+R2・i2+R1・i1、ここで、Pin>0で電動状態、Pin<0で回生状態)として電力変換装置に回生される。このため、誘導電動機のすべりsを数(7)に従って制御すれば、誘導電動機の出力電力Pout(Pout>0で電動状態、Pout<0で回生状態)が電動機内部の一次側の抵抗R1と二次側の抵抗R2にオーミックロスとして全て消費できる。 In general, in the case of an induction motor, if iron loss or the like is ignored, a part of the output power Pout is consumed as ohmic cross in the primary-side resistor R1 and the secondary-side resistor R2 in the motor, and the power that cannot be consumed is consumed. Input power Pin (Pin = −Pout + R2 · i2 2 + R1 · i1 2 , where Pin> 0 is an electric state, and Pin <0 is a regenerative state) is regenerated to the power converter. For this reason, if the slip s of the induction motor is controlled according to the number (7), the output power Pout of the induction motor (Pout> 0 is an electric state, and Pout <0 is a regenerative state) is equal to the resistance R1 on the primary side inside the motor. All of the ohmic cross can be consumed in the next resistor R2.

図3は、誘導電動機の特性図である。   FIG. 3 is a characteristic diagram of the induction motor.

横軸を誘導電動機のすべり、縦軸を入力電力Pin、出力電力Pout、鉄損、銅損として各特性曲線を示している。
図3に示した誘導電動機の特性図の回生時において、Pin=0の点を数(7)により、より正確なすべり点として求めることができる。
図3では、すべりs>0である左側の領域が電動側として動作する領域であり、すべりs<0である右側の領域が回生側として動作する領域である。すべりs=0は、誘導電動機の同期速度点で、すべりS=1が停止状態の場合を示す。
入力電力Pinが負になっているすべりの領域が、電力変換装置へ電力が回生される領域であることを示している。電力変換装置への回生電力Pinは、出力電力Poutから電動機として内部で消費される損失(主に、W=鉄損+銅損)を差し引いた分である。
Each characteristic curve is shown with the horizontal axis representing the slip of the induction motor and the vertical axis representing the input power Pin, output power Pout, iron loss, and copper loss.
At the time of regeneration of the characteristic diagram of the induction motor shown in FIG. 3, the point of Pin = 0 can be obtained as a more accurate slip point by the equation (7).
In FIG. 3, the left region where the slip s> 0 is the region operating as the electric side, and the right region where the slip s <0 is the region operating as the regeneration side. Slip s = 0 indicates a case where the slip S = 1 is in a stopped state at the synchronous speed point of the induction motor.
The slip region where the input power Pin is negative indicates that the power is regenerated to the power conversion device. The regenerative power Pin to the power converter is a value obtained by subtracting the loss (mainly W = iron loss + copper loss) consumed internally as an electric motor from the output power Pout.

回生電力が0(ゼロ)となるすべりs(A点)の右側の領域は、銅損の増加によってさらに損失が増加するため、電力変換装置からも誘導電動機へ電力が供給される領域となることが分かる。この領域は、発電機(出力電力Pout<0)として動作しているにもかかわらず、電力変換装置からも発電機に電力が供給されている(Pin>0)状態を示している。
つまり、出力電力Poutよりも電動機内部で消費における損失Wが大きくなり、電力変換装置への電力の回生が行われなくなり、逆に電力変換装置側からも入力電力Pinが誘導電動機内に供給され、電動機内の電力がバランスすることになる。
すなわち、誘導電動機の動作点が、すべりs(A点)の右側の領域になるように電力変換装置の周波数を制御すれば、誘導電動機から電力変換装置への電力回生は0(ゼロ)で動作させることができる。この電力授受の状態を示したものが、図2(c)である。
The region on the right side of the slip s (point A) where the regenerative power becomes 0 (zero) further increases due to the increase in copper loss, and therefore, the region where power is supplied from the power converter to the induction motor also. I understand. This region shows a state in which power is supplied from the power converter to the generator (Pin> 0) even though it operates as a generator (output power Pout <0).
In other words, the loss W in consumption inside the motor becomes larger than the output power Pout, power regeneration to the power converter is not performed, and conversely, the input power Pin is supplied from the power converter to the induction motor, The electric power in the electric motor will be balanced.
That is, if the frequency of the power converter is controlled so that the operating point of the induction motor is in the region on the right side of the slip s (point A), power regeneration from the induction motor to the power converter operates at 0 (zero). Can be made. FIG. 2C shows the state of power transmission / reception.

図4は、本発明に係る電力変換装置のセンサレスベクトル制御のブロック図(第一の形態)である。
図4の電流検出回路は図1に示した電流検出回路9に対応しており、図4のその他の各構成は図1の制御回路5の詳細構成である。センサレスベクトル制御は、誘導電動機の直流機化制御と称されるものであり、誘導電動機における一次側抵抗値R1と一次側漏れインダクタンス値L1と二次側抵抗値R2と二次側漏れインダクタンス値L2と励磁インダクタンス値Mなどは、センサレスベクトル制御を実行する上で必須の電気定数値であるため、一般的には、電力変換装置内部のメモリー(図示せず)に前もって格納されている。
また、電気諸定数が不明の場合には、オートチューニング機能を用いて誘導電動機の電気定数値を実測すればよい。
FIG. 4 is a block diagram (first embodiment) of sensorless vector control of the power converter according to the present invention.
The current detection circuit in FIG. 4 corresponds to the current detection circuit 9 shown in FIG. 1, and the other components in FIG. 4 are detailed configurations of the control circuit 5 in FIG. The sensorless vector control is referred to as direct current control of the induction motor, and the primary side resistance value R1, the primary side leakage inductance value L1, the secondary side resistance value R2, and the secondary side leakage inductance value L2 in the induction motor. Since the excitation inductance value M and the like are electric constant values essential for executing the sensorless vector control, they are generally stored in advance in a memory (not shown) inside the power converter.
If the electrical constants are unknown, the electrical constant value of the induction motor may be measured using the auto tuning function.

つまり、数(7)の演算に用いる一次側の抵抗R1と二次側の抵抗R2は、電力変換装置内部のメモリーに前もって格納されている値を使用するか、あるいは、オートチューニング機能で実測した値を使用するかは電力変換装置のユーザが決めればよく、いずれにしても当該抵抗値は既知の値である。
ここで、誘導電動機のすべりsは、すべりの定義により、数(8)で表わすことができる。
That is, for the primary side resistance R1 and the secondary side resistance R2 used for the calculation of the number (7), values stored in advance in the memory inside the power converter are used, or are measured by the auto tuning function. Whether the value is used may be determined by the user of the power conversion device, and in any case, the resistance value is a known value.
Here, the slip s of the induction motor can be expressed by the number (8) according to the definition of the slip.

s=(f1−fr)/f1 ------------------------------ 数(8)
ここで、f1は誘導電動機の一次周波数、frは誘導電動機の回転周波数である。
s = (f1-fr) / f1 ------------------------------ Number (8)
Here, f1 is the primary frequency of the induction motor, and fr is the rotational frequency of the induction motor.

数(7)で求めたすべりをscとし、これを数(8)に代入して、このすべりscに対応する周波数f1sは、数(9)で求められる。   The slip obtained by the equation (7) is set as sc, and this is substituted into the equation (8), and the frequency f1s corresponding to the slip sc is obtained by the equation (9).

f1s=fr/(1−sc) ------------------------------ 数(9)
ここで、数(9)において、誘導電動機の回転周波数frの代わりに誘導電動機の一次周波数f1を用いて、すべりscに対応する周波数f1sを求めてもよい。
f1s = fr / (1-sc) ----------------------------- Number (9)
Here, in the equation (9), the frequency f1s corresponding to the slip sc may be obtained using the primary frequency f1 of the induction motor instead of the rotation frequency fr of the induction motor.

誘導電動機の減速時は、発電機として回生状態になるため、すべりs<0となる。例えば、数(7)で求めたすべりをscが、−1.5であったとすると、このすべりに対応する周波数f1sは、数(10)となる。   When the induction motor is decelerated, the generator s is in a regenerative state and therefore slip s <0. For example, if sc is −1.5 for the slip determined by the equation (7), the frequency f1s corresponding to this slip is the equation (10).

f1s=fr/{1−(−1.5)}=0.4*fr -------------- 数(10)
すなわち、電動機の回転周波数frに対し、40%相当の周波数f1sを一次周波数f1に重畳すれば、回生時にA点:Pin=0で減速可能であることを意味している。
f1s = fr / {1-(− 1.5)} = 0.4 * fr ------------- Number (10)
That is, if the frequency f1s equivalent to 40% is superimposed on the primary frequency f1 with respect to the rotation frequency fr of the electric motor, it means that deceleration can be performed at point A: Pin = 0 during regeneration.

実際の誘導電動機においては、銅損以外に鉄損や機械損などが発生するが、本発明においても支配的損失(主に銅損Wc)ではない鉄損や機械損は無視して、数(7)を求めている。このため、数(7)により求めた、回生時Pin=0のA点においては、出力電力Poutから銅損Wcのみの消費ではなく、無視した鉄損Wiや機械損Wmなども現実的には消費される(Pin=−Pout+Wc+Wi+Wm>0)ため、A点で運転すれば無視した鉄損Wiや機械損Wmなどの消費分を電力変換装置から誘導電動機に供給することになり、電力変換装置への回生電力を0(ゼロ)にすることができる。   In an actual induction motor, iron loss and mechanical loss occur in addition to copper loss. However, in the present invention, iron loss and mechanical loss that are not dominant loss (mainly copper loss Wc) are ignored. 7). For this reason, at point A where Pin = 0 at the time of regeneration, which is obtained by Equation (7), not only the copper loss Wc is consumed from the output power Pout, but also the ignored iron loss Wi, mechanical loss Wm, and the like are realistic. Since it is consumed (Pin = −Pout + Wc + Wi + Wm> 0), if it is operated at point A, it will supply the consumption amount such as iron loss Wi and mechanical loss Wm neglected from the power converter to the induction motor. Can be set to 0 (zero).

また、上記40%以下の周波数として、40%以下の周波数f1sを一次周波数f1に重畳(すべりscを−1.5以下、例えば−1.8)すれば、誘導電動機の端子から回生される電力を完全に0(ゼロ)にでき、逆に電力変換装置から誘導電動機に電力が供給されることになる。この動作点が例えば、図3におけるB点である。   Further, if the frequency f1s of 40% or less is superimposed on the primary frequency f1 as the frequency of 40% or less (the slip sc is −1.5 or less, for example, −1.8), the electric power regenerated from the terminal of the induction motor. Can be completely zero, and conversely, power is supplied from the power converter to the induction motor. This operating point is, for example, point B in FIG.

すなわち、B点は誘導電動機の出力電力Poutよりも一次側の抵抗R1と二次側の抵抗R2で消費される電力Wcと鉄損Wiや機械損Wmを含めた全損失の方が大きい点となる。このため、誘導電動機の入力電力Pin>0{Pin=(−Pout+R2・i2+R1・i1+鉄損Wi+機械損Wm)>0}となり、不足分(図3におけるPins)が電力変換装置から誘導電動機に供給される。 That is, the point B has a larger total power loss including the power loss Wc, the iron loss Wi, and the mechanical loss Wm consumed by the primary side resistance R1 and the secondary side resistance R2 than the output power Pout of the induction motor. Become. For this reason, the input electric power Pin> 0 {Pin = (− Pout + R2 · i2 2 + R1 · i1 2 + iron loss Wi + mechanical loss Wm)> 0}, and the shortage (Pins in FIG. 3) is obtained from the power converter. Supplied to the induction motor.

一次側の抵抗R1と二次側の抵抗R2で消費される電力と鉄損Wiや機械損Wmを含めた全損失に対する不足分(Pins)として供給される。   The electric power consumed by the primary side resistance R1 and the secondary side resistance R2 and the shortage (Pins) with respect to the total loss including the iron loss Wi and the mechanical loss Wm are supplied.

当然、誘導電動機を含むシステムとして、誘導電動機を減速させ発電機動作とさせる場合、回生電力を0(ゼロ)に制御することは望ましいが、電力変換装置から誘導電動機に供給される電力Pinsは少ない方が省エネである。   Naturally, as a system including an induction motor, when the induction motor is decelerated to operate as a generator, it is desirable to control the regenerative power to 0 (zero), but the power Pins supplied to the induction motor from the power converter is small. Is energy saving.

しかし、特許文献2に開示された方法(基本波周波数の3分の1)では、本発明の図3におけるB点よりさらに右側の領域になるため、さらに大きな電力が電力変換装置から誘導電動機に供給されることになる。   However, in the method disclosed in Patent Document 2 (one third of the fundamental frequency), since the region is further to the right of the point B in FIG. 3 of the present invention, a larger amount of power is transferred from the power converter to the induction motor. Will be supplied.

本発明によれば、回生電力が0(ゼロ)となるA点を正確に求めることができるため、誘導電動機の端子から回生される電力を完全に0(ゼロ)にでき、逆に電力変換装置から誘導電動機に供給される電力を最小限にすることができる。   According to the present invention, since the point A at which the regenerative power becomes 0 (zero) can be accurately obtained, the power regenerated from the terminal of the induction motor can be completely reduced to 0 (zero). The electric power supplied to the induction motor can be minimized.

電流検出器CTで誘導電動機の線電流を検出し、dq軸変換部で検出した電流を直交したdq軸に変換し、励磁電流成分Idとトルク電流成分Iqに分解する。dq軸変換部は、図4(a)に示したように、検出した電流(一次電流)i1を励磁電流成分Idとそれに直交したトルク電流成分Iqにベクトル分解(i1=Id+jIq)する。   The current detector CT detects the line current of the induction motor, converts the current detected by the dq axis conversion unit into orthogonal dq axes, and decomposes it into an excitation current component Id and a torque current component Iq. As shown in FIG. 4A, the dq axis conversion unit performs vector decomposition (i1 = Id + jIq) of the detected current (primary current) i1 into an excitation current component Id and a torque current component Iq orthogonal thereto.

この場合、誘導電動機において、トルク電流成分Iqが正(Iq>0)の場合を電動モードとすれば、トルク電流成分Iqが負(Iq<0)の場合は、回生モードであることがわかる。すなわち、トルク電流成分Iqの符号で、誘導電動機が電動状態(電動機)か回生状態(発電機)かを判断することができる。   In this case, in the induction motor, when the torque current component Iq is positive (Iq> 0) is set as the electric mode, it is found that the regeneration mode is set when the torque current component Iq is negative (Iq <0). That is, the sign of the torque current component Iq can determine whether the induction motor is in an electric state (electric motor) or a regenerative state (generator).

もちろん、直交したdq軸は仮想軸であるため、dq軸の名前(d軸、q軸)を限定するものではなく、αβ軸であっても、各々の軸が直交したものであればよい。すなわち、励磁電流成分Idとトルク電流成分Iqを、励磁電流成分Iαとトルク電流成分Iβとしても本発明の意図は変わらない。   Of course, since the orthogonal dq axes are virtual axes, the names of the dq axes (d axis, q axis) are not limited, and even if they are αβ axes, the axes need only be orthogonal. That is, the intention of the present invention does not change even if the exciting current component Id and the torque current component Iq are replaced with the exciting current component Iα and the torque current component Iβ.

ここで、励磁電流Idは、数(7)のimに相当し、トルク電流Iqは、数(5)のi2に相当する。   Here, the excitation current Id corresponds to im in the equation (7), and the torque current Iq corresponds to i2 in the equation (5).

誘導電動機を過励磁状態にする場合には、Id設定の値を大きくすればよい。Id設定の値を変更することにより、誘導電動機を不足励磁状態、適正状態、過励磁状態に任意設定することが可能である。回生時のみId設定の値を大きくして、過励磁状態にすることも可能である。   When the induction motor is brought into an overexcitation state, the Id setting value may be increased. By changing the value of the Id setting, the induction motor can be arbitrarily set to the underexcitation state, the appropriate state, and the overexcitation state. It is also possible to increase the value of Id setting only during regeneration so that an overexcitation state is achieved.

誘導電動機の一次電流i1と励磁電流im(図中の励磁電流Idに相当)からすべりsを求め、速度推定器の出力である誘導電動機の推定速度fr^からすべりsに対応した周波数を演算する。   The slip s is obtained from the primary current i1 of the induction motor and the excitation current im (corresponding to the excitation current Id in the figure), and the frequency corresponding to the slip s is calculated from the estimated speed fr ^ of the induction motor that is the output of the speed estimator. .

また、誘導電動機の一次電流i1と励磁電流im(図中の励磁電流Idに相当)からすべりsを求め、誘導電動機の推定速度fr^を使用せず、周波数制御の出力である周波数f1からすべりsに対応した周波数を演算してもよい。   Further, the slip s is obtained from the primary current i1 and the excitation current im (corresponding to the excitation current Id in the figure) of the induction motor, and the slip is calculated from the frequency f1 that is the output of the frequency control without using the estimated speed fr ^ of the induction motor. A frequency corresponding to s may be calculated.

ここで、図4におけるトルク電流Iqの極性で、Iq<0の場合は回生状態(Iq>0の場合は電動状態)であるから、Iq<0の場合のみ、数(7)に従いすべりを演算し、数(10)によって求めた周波数以下の周波数成分の出力電圧を可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳する。   Here, the polarity of the torque current Iq in FIG. 4 is regenerative when Iq <0 (electrical state when Iq> 0). Therefore, the slip is calculated according to equation (7) only when Iq <0. Then, the output voltage of the frequency component equal to or lower than the frequency obtained by the equation (10) is superimposed on the output voltage of the variable voltage variable frequency.

あるいは、図示していないマイコンが、誘導電動機が減速したと判断した場合、あるいは直流中間回路の直流電圧VPNを検出し、当該電圧値が上昇したと判断した場合のみ、数(7)に従いすべりを演算し、数(10)によって求めた周波数以下の周波数成分の出力電圧を可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳してもよい。   Alternatively, only when the microcomputer (not shown) determines that the induction motor has decelerated, or when the DC voltage VPN of the DC intermediate circuit is detected and the voltage value is determined to have increased, the slip is performed according to Equation (7). An output voltage having a frequency component equal to or lower than the frequency obtained by the calculation (10) may be superimposed on the output voltage of the variable voltage variable frequency.

図において、ベクトル演算結果である三相出力相電圧Vu、Vv、Vwに、誘導電動機の減速時あるいは回生時のみ、数(10)に従って求めた周波数以下の周波数成分の出力電圧ΔVuk、ΔVvk、ΔVwkを各々の相に加算(すなわち、重畳)したPWM演算結果で誘導電動機を速度制御する。 In the figure, the three-phase output phase voltages Vu * , Vv * , Vw * , which are vector calculation results, are output to the output voltage ΔVuk of a frequency component equal to or lower than the frequency obtained according to equation (10) only when the induction motor is decelerated or regenerated. The speed of the induction motor is controlled based on the PWM calculation result obtained by adding (ie, superimposing) ΔVvk and ΔVwk to each phase.

すなわち、PWM演算回路における各相の変調波としての交流電圧は下式で表される。
Vu=Vu・sin(ω1・t)+ΔVuk・sin(ω1s・t)
Vv=Vv・sin(ω1・t−2π/3)+ΔVvk・sin(ω1s・t−2π/3)
Vw=Vw・sin(ω1・t−4π/3)+ΔVwk・sin(ω1s・t−4π/3)
ここで、ω1=2π・f1であり、ω1s=2π・f1sである。
That is, the AC voltage as a modulated wave of each phase in the PWM arithmetic circuit is expressed by the following equation.
Vu = Vu * · sin (ω1 · t) + ΔVuk · sin (ω1s · t)
Vv = Vv * · sin (ω1 · t−2π / 3) + ΔVvk · sin (ω1s · t−2π / 3)
Vw = Vw * · sin (ω1 · t−4π / 3) + ΔVwk · sin (ω1s · t−4π / 3)
Here, ω1 = 2π · f1 and ω1s = 2π · f1s.

また、周波数以下の周波数成分の出力電圧ΔVuk、ΔVvk、ΔVwkについは、電力変換装置あるいは誘導電動機に対し、過電流とならないように予めその大きさを設定調整すればよい。   Further, the magnitudes of the output voltages ΔVuk, ΔVvk, ΔVwk of frequency components equal to or lower than the frequency may be set and adjusted in advance so as not to cause an overcurrent to the power conversion device or the induction motor.

あるいは、ゲインK(K≦1)で、ΔVuk=K・ΔVu、ΔVvk=K・ΔVv、ΔVwk=K・ΔVwを求め、周波数以下の周波数成分の新たな出力電圧としてΔVuk、ΔVvk、ΔVwkを各々の相に加算(すなわち、重畳)するように構成しておき、ゲインKを設定変更可能にすればよい。ゲインKを小さく設定すれば、各々の相に加算される周波数以下の周波数成分の出力電圧ΔVuk、ΔVvk、ΔVwkの大きさを小さくでき、電力変換装置あるいは誘導電動機に対し、過電流とならないように制御することができる。   Alternatively, with gain K (K ≦ 1), ΔVuk = K · ΔVu, ΔVvk = K · ΔVv, ΔVwk = K · ΔVw are obtained, and ΔVuk, ΔVvk, ΔVwk are used as new output voltages of frequency components below the frequency. It may be configured to add (i.e., superimpose) the phases so that the gain K can be changed. If the gain K is set small, the magnitudes of the output voltages ΔVuk, ΔVvk, ΔVwk of frequency components below the frequency added to each phase can be reduced, so that no overcurrent is generated in the power converter or induction motor. Can be controlled.

この場合のPWM演算回路における各相の変調波としての交流電圧は下式で表される。
Vu=Vu・sin(ω1・t)+ΔVuk・sin(ω1s・t)
=Vu・sin(ω1・t)+K・ΔVu・sin(ω1s・t)
Vv=Vv・sin(ω1・t−2π/3)+ΔVvk・sin(ω1s・t−2π/3)=Vv・sin(ω1・t−2π/3)+K・ΔVv・sin(ω1s・t−2π/3)
Vw=Vw・sin(ω1・t−4π/3)+ΔVwk・sin(ω1s・t−4π/3)=Vw・sin(ω1・t−4π/3)+K・ΔVw・sin(ω1s・t−4π/3)
また、ゲインKを誘導電動機の一次電流i1の関数K(i1)とし、検出された一次電流i1の大きさにより、ゲインKを自動的に変更する方式にしてもよい。
In this case, the AC voltage as the modulated wave of each phase in the PWM arithmetic circuit is expressed by the following equation.
Vu = Vu * · sin (ω1 · t) + ΔVuk · sin (ω1s · t)
= Vu * · sin (ω1 · t) + K · ΔVu · sin (ω1s · t)
Vv = Vv * · sin (ω1 · t−2π / 3) + ΔVvk · sin (ω1s · t−2π / 3) = Vv * · sin (ω1 · t−2π / 3) + K · ΔVv · sin (ω1s · t -2π / 3)
Vw = Vw * · sin (ω1 · t-4π / 3) + ΔVwk · sin (ω1s · t-4π / 3) = Vw * · sin (ω1 · t-4π / 3) + K · ΔVw · sin (ω1s · t -4π / 3)
Alternatively, the gain K may be a function K (i1) of the primary current i1 of the induction motor, and the gain K may be automatically changed according to the magnitude of the detected primary current i1.

この場合のPWM演算回路における各相の変調波としての交流電圧は下式で表される。
Vu=Vu・sin(ω1・t)+K(i1)・ΔVu・sin(ω1s・t)
Vv=Vv・sin(ω1・t−2π/3)+K(i1)・ΔVv・sin(ω1s・t−2π/3)
Vw=Vw・sin(ω1・t−4π/3)+K(i1)・ΔVw・sin(ω1s・t−4π/3)
あるいは、ゲインKを誘導電動機の二次電流i2の関数K(i2)とし、二次電流i2の大きさにより、ゲインKを自動的に変更する方式にしてもよい。
In this case, the AC voltage as the modulated wave of each phase in the PWM arithmetic circuit is expressed by the following equation.
Vu = Vu * · sin (ω1 · t) + K (i1) · ΔVu · sin (ω1s · t)
Vv = Vv * · sin (ω1 · t−2π / 3) + K (i1) · ΔVv · sin (ω1s · t−2π / 3)
Vw = Vw * · sin (ω1 · t−4π / 3) + K (i1) · ΔVw · sin (ω1s · t−4π / 3)
Alternatively, the gain K may be a function K (i2) of the secondary current i2 of the induction motor, and the gain K may be automatically changed according to the magnitude of the secondary current i2.

この場合のPWM演算回路における各相の変調波としての交流電圧は下式で表される。
Vu=Vu・sin(ω1・t)+K(i2)・ΔVu・sin(ω1s・t)
Vv=Vv・sin(ω1・t−2π/3)+K(i2)・ΔVv・sin(ω1s・t−2π/3)
Vw=Vw・sin(ω1・t−4π/3)+K(i2)・ΔVw・sin(ω1s・t−4π/3)
さらには、ゲインKを誘導電動機の一次電流i1と二次電流i2の関数K(i1,i2)とし、一次電流i1と二次電流i2の大きさにより、ゲインKを自動的に変更する方式にしてもよい。
In this case, the AC voltage as the modulated wave of each phase in the PWM arithmetic circuit is expressed by the following equation.
Vu = Vu * · sin (ω1 · t) + K (i2) · ΔVu · sin (ω1s · t)
Vv = Vv * · sin (ω1 · t−2π / 3) + K (i2) · ΔVv · sin (ω1s · t−2π / 3)
Vw = Vw * · sin (ω1 · t-4π / 3) + K (i2) · ΔVw · sin (ω1s · t-4π / 3)
Furthermore, the gain K is a function K (i1, i2) of the primary current i1 and secondary current i2 of the induction motor, and the gain K is automatically changed according to the magnitudes of the primary current i1 and secondary current i2. May be.

この場合のPWM演算回路における各相の変調波としての交流電圧は下式で表される。
Vu=Vu・sin(ω1・t)+K(i1,i2)・ΔVu・sin(ω1s・t)
Vv=Vv・sin(ω1・t−2π/3)+K(i1,i2)・ΔVv・sin(ω1s・t−2π/3)
Vw=Vw・sin(ω1・t−4π/3)+K(i1,i2)・ΔVw・sin(ω1s・t−4π/3)
このように制御することにより、誘導電動機の出力電力Poutが電動機内部の巻線抵抗R1とR2にオーミックロスとして消費されるため、誘導電動機から電力変換装置への回生電力を完全に0(ゼロ)にすることが可能であり、誘導電動機の減速時間を短縮しても、回生エネルギー処理用の半導体スイッチや制動用の抵抗器やその制御回路を付加する必要が無くなるため、電力変換装置の小型化を達成することができる。
In this case, the AC voltage as the modulated wave of each phase in the PWM arithmetic circuit is expressed by the following equation.
Vu = Vu * · sin (ω1 · t) + K (i1, i2) · ΔVu · sin (ω1s · t)
Vv = Vv * · sin (ω1 · t−2π / 3) + K (i1, i2) · ΔVv · sin (ω1s · t−2π / 3)
Vw = Vw * · sin (ω1 · t-4π / 3) + K (i1, i2) · ΔVw · sin (ω1s · t-4π / 3)
By controlling in this way, the output power Pout of the induction motor is consumed as ohmic crosses by the winding resistances R1 and R2 inside the motor, so that the regenerative power from the induction motor to the power converter is completely zero. Even if the deceleration time of the induction motor is shortened, it is not necessary to add a semiconductor switch for regenerative energy processing, a braking resistor, or its control circuit. Can be achieved.

本実施例では、電流として、励磁側の電流imと一次側の電流i1を用いてすべりsを数(7)に従って演算し、誘導電動機の減速時あるいは回生時のみ、演算したすべりとなる周波数以下の周波数成分の出力電圧を可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳することにより、誘導電動機を減速する時間を短縮しても、回生エネルギー処理用の半導体スイッチや制動用の抵抗器やその制御回路を付加する必要がなくなる。   In this embodiment, the current s on the excitation side and the current i1 on the primary side are used as the current to calculate the slip s according to the equation (7), and the calculated slip is less than the frequency when the induction motor is decelerated or regenerated. By superimposing the output voltage of the frequency component on the output voltage of the variable voltage and variable frequency, even if the time to decelerate the induction motor is shortened, the semiconductor switch for regenerative energy processing, the resistor for braking, and its control circuit No need to add.

もちろん、電流として用いた励磁側の電流im(図中の励磁電流Idに相当)の代わりに、励磁側の電流を指令する励磁電流指令Idを用いて、すべりsを求めても同様の効果が得られる。
励磁電流指令Idを用いてすべりsを演算してもよい。
Of course, the same effect can be obtained by obtaining the slip s using the excitation current command Id * for instructing the excitation side current instead of the excitation side current im (corresponding to the excitation current Id in the figure) used as the current. Is obtained.
The slip s may be calculated using the excitation current command Id * .

本発明に係る電力変換装置の第二の実施形態を、図5を用いて説明する。   A second embodiment of the power converter according to the present invention will be described with reference to FIG.

図5は、本発明に係る電力変換装置のセンサレスベクトル制御のブロック図(第二の形態)である。   FIG. 5 is a block diagram (second embodiment) of sensorless vector control of the power conversion device according to the present invention.

図4と共通の構成および同一の機能については、同一の参照番号を付してある。   Components common to FIG. 4 and the same functions are denoted by the same reference numerals.

数(5)より、
−R2・i2=s・R1・i1

上式より、すべりsは
s=−R2/R1・i2/i1 ---------------------- 数(11)
ここで、二次側の電流i2は、図5のトルク電流Iqに相当する。
本実施例では、誘導電動機のすべりを数(11)に従って制御することにより、誘導電動機の出力電力Pout(Pout>0で電動状態、Pout<0で回生状態)が電動機内部の一次側の抵抗R1と二次側の抵抗R2にオーミックロスとして消費させることができる。
From number (5)
-R2 · i2 2 = s · R1 · i1 2

From the above equation, the slip s is s = −R2 / R1 · i2 2 / i1 2 ---------------------- Number (11)
Here, the secondary current i2 corresponds to the torque current Iq in FIG.
In this embodiment, by controlling the slip of the induction motor according to the number (11), the output power Pout of the induction motor (the electric state when Pout> 0 and the regenerative state when Pout <0) is the resistance R1 on the primary side inside the motor. And can be consumed as ohmic cross by the resistor R2 on the secondary side.

すなわち、図3に示した誘導電動機の特性図において、回生時Pin=0のポイントが数(11)を満足するすべりになるということである。   That is, in the characteristic diagram of the induction motor shown in FIG. 3, the point at which Pin = 0 at the time of regeneration is a slip that satisfies the number (11).

実施例1の図4と異なる点は、電流として、二次側の電流i2と一次側の電流i1を用いてすべりsを数(11)に従って演算し、誘導電動機の減速時あるいは回生時のみ、演算したすべりとなる周波数以下の周波数成分の出力電圧を可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳している点である。   The difference from FIG. 4 of the first embodiment is that, as the current, the secondary current i2 and the primary current i1 are used to calculate the slip s according to the number (11), and only when the induction motor is decelerated or regenerated, The output voltage of a frequency component equal to or lower than the calculated slip frequency is superimposed on the output voltage of the variable voltage variable frequency.

電流として用いた二次側の電流i2(図中のトルク電流Iqに相当)の代わりに、二次側の電流を指令するトルク電流指令Iqを用いてすべりsを求めても同様の効果が得られる。トルク電流指令Iqを用いてすべりsを演算してもよい。 The same effect can be obtained by obtaining the slip s using the torque current command Iq * for commanding the secondary current instead of the secondary current i2 (corresponding to the torque current Iq in the figure) used as the current. can get. The slip s may be calculated using the torque current command Iq * .

本発明に係る電力変換装置の第三の実施形態を、図6を用いて説明する。
図6は、本発明に係る電力変換装置センサレスベクトル制御のブロック図(第三の形態)である。
A third embodiment of the power converter according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a block diagram (third embodiment) of power conversion device sensorless vector control according to the present invention.

図4と共通の構成および同一の機能については、同一の参照番号を付してある。   Components common to FIG. 4 and the same functions are denoted by the same reference numerals.

数(5)に数(3)を代入すると
−R2・i2=s・R1・(i2−im
上式より、すべりsは
s=−R2/R1・i2/(i2−im)------------ 数(12)
ここで、二次側の電流i2は、図6のトルク電流Iqに相当し、励磁側の電流imは、図6の励磁電流Idに相当する。
Substituting number (3) into number (5)
-R2 · i2 2 = s · R1 · (i2 2 -im 2 )
From the above equation, the slip s is s = −R2 / R1 · i2 2 / (i2 2 -im 2 ) ------------ Number (12)
Here, the secondary current i2 corresponds to the torque current Iq in FIG. 6, and the excitation current im corresponds to the excitation current Id in FIG.

本実施例では、誘導電動機のすべりを数(12)に従って制御することにより、誘導電動機の出力電力Pout(Pout>0で電動状態、Pout<0で回生状態)が電動機内部の一次側の抵抗R1と二次側の抵抗R2にオーミックロスとして消費させることができる。   In this embodiment, by controlling the slip of the induction motor according to the number (12), the output power Pout of the induction motor (the electric state when Pout> 0 and the regenerative state when Pout <0) is the resistance R1 on the primary side inside the motor. And can be consumed as ohmic cross by the resistor R2 on the secondary side.

すなわち、図3に示した誘導電動機の特性図において、回生時、Pin=0のポイントが数(12)を満足するすべりになる。   That is, in the characteristic diagram of the induction motor shown in FIG. 3, during regeneration, the point where Pin = 0 satisfies the number (12).

実施例1の図4と異なる点は、電流として、二次側の電流i2と励磁側の電流imを用いてすべりを数(12)に従って演算し、誘導電動機の減速時あるいは回生時のみ、演算したすべりとなる周波数以下の周波数成分の出力電圧を可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳している点である。   The difference from FIG. 4 of the first embodiment is that the slip is calculated according to the number (12) using the current i2 on the secondary side and the current im on the excitation side as the current, and is calculated only when the induction motor is decelerated or regenerated. The output voltage having a frequency component equal to or lower than the frequency that causes the slip is superimposed on the output voltage of the variable voltage and variable frequency.

電流として用いた二次側の電流i2(図中のトルク電流Iqに相当)の代わりに、二次側の電流を指令するトルク電流指令Iqを用い、励磁側の電流im(図中の励磁電流Idに相当)の代わりに、励磁側の電流を指令する励磁電流指令Idを用いてすべりsを求めても同様の効果が得られる。トルク電流指令Iqと、励磁電流指令Idを用いてすべりsを演算してもよい。 Instead of the secondary side current i2 (corresponding to the torque current Iq in the figure) used as the current, a torque current command Iq * for instructing the secondary side current is used, and the excitation side current im (excitation in the figure) The same effect can be obtained by obtaining the slip s using the excitation current command Id * that commands the current on the excitation side instead of the current Id). The slip s may be calculated using the torque current command Iq * and the excitation current command Id * .

本発明に係る電力変換装置の第四の実施形態を、図7を用いて説明する。
図7は、本発明に係る電力変換装置センサレスベクトル制御のブロック図(第四の形態)である。
A fourth embodiment of the power converter according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a block diagram (fourth embodiment) of power conversion device sensorless vector control according to the present invention.

図4と共通の構成および同一の機能については、同一の参照番号を付してある。
実施例1の図4と異なる点は、誘導電動機の速度を検出する手段として、速度推定器を用いないで、速度検出器SSにより実速度frを検出する点である。
Components common to FIG. 4 and the same functions are denoted by the same reference numerals.
The difference from FIG. 4 of the first embodiment is that the actual speed fr is detected by the speed detector SS without using a speed estimator as means for detecting the speed of the induction motor.

電流として、励磁側の電流imと一次側の電流i1を用いてすべりsを数(7)に従って演算する点は同じである。   The point that the slip s is calculated according to the number (7) using the current im on the excitation side and the current i1 on the primary side as the current is the same.

電流として用いた励磁側の電流im(図中の励磁電流Idに相当)の代わりに、励磁側の電流を指令する励磁電流指令Idを用いてすべりsを求めても同様の効果が得られる。励磁電流指令Idを用いてすべりsを演算してもよい。 The same effect can be obtained by obtaining the slip s using the excitation current command Id * for instructing the excitation side current instead of the excitation side current im (corresponding to the excitation current Id in the figure) used as the current. . The slip s may be calculated using the excitation current command Id * .

本発明に係る電力変換装置の第五の実施形態を、図8を用いて説明する。
図8は、本発明に係る電力変換装置センサレスベクトル制御のブロック図(第五の形態)である。
A fifth embodiment of the power converter according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a block diagram (fifth embodiment) of the power conversion device sensorless vector control according to the present invention.

図5と共通の構成および同一の機能については、同一の参照番号を付してある。
実施例2の図5と異なる点は、誘導電動機の速度を検出する手段として、速度推定器を用いないで、速度検出器SSにより実速度frを検出する点である。
The components common to FIG. 5 and the same functions are denoted by the same reference numerals.
The difference from FIG. 5 of the second embodiment is that the actual speed fr is detected by the speed detector SS without using a speed estimator as means for detecting the speed of the induction motor.

電流として、二次側の電流i2と一次側の電流i1を用いてすべりsを数(11)に従って演算する点は同じである。   The point that the slip s is calculated according to the number (11) using the current i2 on the secondary side and the current i1 on the primary side as the current is the same.

電流として用いた二次側の電流i2(図中のトルク電流Iqに相当)の代わりに、二次側の電流を指令するトルク電流指令Iqを用いてすべりsを求めても同様の効果が得られる。トルク電流指令Iqを用いてすべりsを演算してもよい。 The same effect can be obtained by obtaining the slip s using the torque current command Iq * for commanding the secondary current instead of the secondary current i2 (corresponding to the torque current Iq in the figure) used as the current. can get. The slip s may be calculated using the torque current command Iq * .

本発明に係る電力変換装置の第六の実施形態を、図9を用いて説明する。
図9は、本発明に係る電力変換装置センサレスベクトル制御のブロック図(第六の形態)である。
A sixth embodiment of the power converter according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a block diagram (sixth embodiment) of sensorless vector control of the power converter according to the present invention.

図6と共通の構成および同一の機能については、同一の参照番号を付してある。
実施例3の図6と異なる点は、やはり、誘導電動機の速度を検出する手段として、速度推定器を用いないで、速度検出器SSにより実速度frを検出する点である。
The same configuration and the same function as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.
The difference from FIG. 6 of the third embodiment is that the actual speed fr is detected by the speed detector SS without using the speed estimator as means for detecting the speed of the induction motor.

電流として、二次側の電流i2と励磁側の電流imを用いてすべりを数(12)に従って演算する点は同じである。   The point that the slip is calculated according to the number (12) using the current i2 on the secondary side and the current im on the excitation side as the current is the same.

電流として用いた二次側の電流i2(図中のトルク電流Iqに相当)の代わりに、二次側の電流を指令するトルク電流指令Iqを用い、励磁側の電流im(図中の励磁電流Idに相当)の代わりに、励磁側の電流を指令する励磁電流指令Idを用いてすべりsを求めても同様の効果が得られる。
トルク電流指令Iqと、励磁電流指令Idを用いてすべりsを演算してもよい。
Instead of the secondary side current i2 (corresponding to the torque current Iq in the figure) used as the current, a torque current command Iq * for instructing the secondary side current is used, and the excitation side current im (excitation in the figure) The same effect can be obtained by obtaining the slip s using the excitation current command Id * that commands the current on the excitation side instead of the current Id).
The slip s may be calculated using the torque current command Iq * and the excitation current command Id * .

以上の実施例で示したように、本発明は、可変電圧可変周波数の交流電力により誘導電動機を速度制御するセンサレスベクトル制御装置あるいは、ベクトル制御装置において、誘導電動機の一次抵抗値R1と二次抵抗値R2と一次電流値i1および二次電流値i2および励磁電流値imのいずれかを用いてすべりを演算し、誘導電動機の減速時あるいは回生時にのみ、演算したすべりとなる周波数以下の周波数成分の出力電圧を可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳することを特徴とする電力変換装置により、誘導電動機を減速する時間を短縮しても、回生エネルギー処理用の半導体スイッチや制動用の抵抗器やその制御回路を付加する必要が無くなるため、電力変換装置を小型に達成できる。   As shown in the above embodiments, the present invention provides a sensorless vector control device or a vector control device for controlling the speed of an induction motor with AC power having a variable voltage and variable frequency. The slip is calculated using one of the value R2, the primary current value i1, the secondary current value i2, and the exciting current value im, and the frequency component of the frequency that is equal to or less than the calculated slip is calculated only when the induction motor is decelerated or regenerated. Even if the time to decelerate the induction motor is shortened by the power converter characterized by superimposing the output voltage on the output voltage of the variable voltage variable frequency, the semiconductor switch for regenerative energy, the resistor for braking, Since it is not necessary to add a control circuit, the power converter can be achieved in a small size.

さらに、電力変換装置により駆動される誘導電動機の容量が大きくなればなるほど、回生電力は大きくなり、それを熱エネルギーとして処理しなければならない回生エネルギー処理用の半導体スイッチや制動用の抵抗器も大型化することは当然である。   In addition, the larger the capacity of the induction motor driven by the power converter, the larger the regenerative power, and the larger the semiconductor switch and brake resistor for regenerative energy processing that must be processed as thermal energy. It is natural that

この場合、大型化した回生エネルギー処理用の半導体スイッチや制動用の抵抗器を電力変換装置内部に搭載することは困難となるため、回生エネルギー処理用の半導体スイッチや制動用の抵抗器は電力変換装置と別置せざるを得ない。   In this case, it is difficult to mount a larger semiconductor switch for regenerative energy processing or a resistor for braking inside the power conversion device. Therefore, a semiconductor switch for regenerative energy processing or a resistor for braking is used for power conversion. Must be placed separately from the device.

この際、特に大型化した回生エネルギー処理用の制動抵抗器の設置場所の確保、さらに抵抗器から発生する熱の処理および発熱による抵抗体の温度上昇に起因した火災防止など使用するユーザ側にとっては極めて多岐に亘り、大きな負担となっていた。
しかし、本発明により、誘導電動機を減速する時間を短縮しても、回生エネルギー処理用の半導体スイッチや制動用の抵抗器やその制御回路を付加する必要が無くなるため、ユーザ側にとっての負担軽減効果を考えれば、そのユーザ側メリットは極めて大きい。
At this time, especially for the users who use the large-sized regenerative energy processing braking resistor, to secure the installation location, to treat the heat generated from the resistor, and to prevent fire caused by the temperature rise of the resistor due to heat generation. It was a huge burden on a wide variety.
However, according to the present invention, even if the time for decelerating the induction motor is shortened, it is not necessary to add a semiconductor switch for regenerative energy processing, a resistor for braking, or a control circuit thereof, so that the burden on the user side can be reduced. In view of this, the user's merit is extremely large.

1…順変換器、2…平滑用コンデンサ、3…逆変換器、4…誘導電動機、5…制御回路、6…冷却ファン、7…デジタル操作パネル、8…電源回路、9…直流電圧検出回路、10…電力変換装置、VPN…直流電圧、R1…誘導電動機の一次側抵抗、R2…誘導電動機の二次側抵抗、M…誘導電動機の励磁インダクタンス、i1… 誘導電動機の一次電流、i2… 誘導電動機の二次電流、im…誘導電動機の励磁電流、s…誘導電動機のすべり、Pin…入力電力、Pout…出力電力、CT…電流検出器、Id…誘導電動機の励磁電流指令、Iq…誘導電動機のトルク電流指令、fr…速度設定、fr^…推定速度、
fr…検出速度、SS…速度検出器、t…時間、・…乗算演算子、/…除算演算子、j…虚数部を表す添字、…二乗演算子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Forward converter, 2 ... Smoothing capacitor, 3 ... Reverse converter, 4 ... Induction motor, 5 ... Control circuit, 6 ... Cooling fan, 7 ... Digital operation panel, 8 ... Power supply circuit, 9 ... DC voltage detection circuit DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power converter, VPN ... DC voltage, R1 ... Primary side resistance of induction motor, R2 ... Secondary side resistance of induction motor, M ... Excitation inductance of induction motor, i1 ... Primary current of induction motor, i2 ... Induction Secondary current of the motor, im ... excitation current of the induction motor, s ... slip of the induction motor, Pin ... input power, Pout ... output power, CT ... current detector, Id * ... excitation current command of the induction motor, Iq * ... Torque current command of induction motor, fr * ... speed setting, fr ^ ... estimated speed,
fr ... detection speed, SS ... speed detector, t ... time, ... multiplication operator, ... division operator, j subscript representing imaginary part, 2 square operator

Claims (20)

交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、
前記順変換器の直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、
誘導電動機の一次抵抗値R1と二次抵抗値R2と一次電流値i1と励磁電流値imを用いてすべりを演算し、該誘導電動機の減速時または回生時に、該演算したすべりに対応する周波数以下の周波数成分の出力電圧を可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳する制御部と、
を備える電力変換装置。
A forward converter that rectifies the AC voltage of the AC power source and converts it into a DC voltage;
An inverse converter that converts a DC voltage of the forward converter into an AC voltage;
The slip is calculated using the primary resistance value R1, the secondary resistance value R2, the primary current value i1, and the excitation current value im of the induction motor, and when the induction motor is decelerated or regenerated, the slip is less than the frequency corresponding to the calculated slip. A control unit that superimposes the output voltage of the frequency component of the output voltage on the output voltage of the variable voltage variable frequency,
A power conversion device comprising:
請求項1記載の電力変換装置において、
前記制御部にて演算したすべりが−R2/R1・(1+im/i1)となる周波数以下の周波数成分の出力電圧を該可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1,
A power conversion characterized in that an output voltage having a frequency component equal to or lower than a frequency at which the slip calculated by the control unit is −R2 / R1 · (1 + im 2 / i1 2 ) is superimposed on the output voltage of the variable voltage variable frequency. apparatus.
請求項1または2に記載の電力変換装置において、
該励磁電流値imは励磁電流指令値Idであることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to claim 1 or 2,
The power conversion device, wherein the excitation current value im is an excitation current command value Id * .
交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、
前記順変換器の直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、
誘導電動機の一次抵抗値R1と二次抵抗値R2と一次電流値i1と二次電流値i2を用いてすべりを演算し、該誘導電動機の減速時または回生時に、該演算したすべりに対応する周波数以下の周波数成分の出力電圧を可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳する制御部と、を備える電力変換装置。
A forward converter that rectifies the AC voltage of the AC power source and converts it into a DC voltage;
An inverse converter that converts a DC voltage of the forward converter into an AC voltage;
The slip is calculated using the primary resistance value R1, the secondary resistance value R2, the primary current value i1, and the secondary current value i2 of the induction motor, and the frequency corresponding to the calculated slip when the induction motor is decelerated or regenerated. And a control unit that superimposes an output voltage of the following frequency component on an output voltage of a variable voltage variable frequency.
請求項4記載の電力変換装置において、
前記制御部にて演算したすべりが−R2/R1・i2/i1となる周波数以下の周波数成分の出力電圧を該可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 4, wherein
Power conversion apparatus characterized by superimposing the output voltage of the frequency components below a frequency slip computed by the control unit is -R2 / R1 · i2 2 / i1 2 to the output voltage of the variable voltage variable frequency.
請求項4または5に記載の電力変換装置において、
該二次電流値i2はトルク電流指令値Iqであることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 4 or 5,
The secondary current value i2 is a torque current command value Iq * .
交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、
前記順変換器の直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、
誘導電動機の一次抵抗値R1と二次抵抗値R2と二次電流値i2と励磁電流値imを用いてすべりを演算し、該誘導電動機の減速時または回生時に、該演算したすべりに対応する周波数以下の周波数成分の出力電圧を可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳する制御部と、を備える電力変換装置。
A forward converter that rectifies the AC voltage of the AC power source and converts it into a DC voltage;
An inverse converter that converts a DC voltage of the forward converter into an AC voltage;
The slip is calculated using the primary resistance value R1, the secondary resistance value R2, the secondary current value i2, and the exciting current value im of the induction motor, and the frequency corresponding to the calculated slip is reduced or regenerated. And a control unit that superimposes an output voltage of the following frequency component on an output voltage of a variable voltage variable frequency.
請求項7記載の電力変換装置において、
該演算したすべりが−R2/R1・i2/(i2−im)となる周波数以下の周波数成分の出力電圧を該可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 7, wherein
A power converter that superimposes an output voltage having a frequency component equal to or lower than a frequency at which the calculated slip is −R2 / R1 · i2 2 / (i2 2 −im 2 ) on the output voltage of the variable voltage variable frequency .
請求項7または8に記載の電力変換装置において、
該二次電流値i2はトルク電流指令値Iqで、該励磁電流値imは励磁電流指令値Idあることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 7 or 8,
The power conversion device characterized in that the secondary current value i2 is a torque current command value Iq * , and the excitation current value im is an excitation current command value Id * .
請求項1乃至9の何れかに記載の電力変換装置であって、
前記制御部が該演算したすべりに対応する周波数を算出する際に、速度推定器により推定した推定速度または速度検出器により検出した検出速度を用いることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to any one of claims 1 to 9,
A power conversion apparatus using the estimated speed estimated by a speed estimator or the detected speed detected by a speed detector when the control unit calculates a frequency corresponding to the calculated slip.
交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する工程と、
前記直流電圧に変換する工程にて変換した直流電圧を交流電圧に変換する工程と、
誘導電動機の一次抵抗値R1と二次抵抗値R2と一次電流値i1と励磁電流値imを用いてすべりを演算し、該誘導電動機の減速時または回生時に、該演算したすべりに対応する周波数以下の周波数成分の出力電圧を可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳する制御工程と、を備える電力変換装置の制御方法。
Rectifying the AC voltage of the AC power source and converting it to a DC voltage;
Converting the DC voltage converted in the step of converting into the DC voltage into an AC voltage;
The slip is calculated using the primary resistance value R1, the secondary resistance value R2, the primary current value i1, and the excitation current value im of the induction motor, and when the induction motor is decelerated or regenerated, the slip is less than the frequency corresponding to the calculated slip. And a control step of superimposing the output voltage of the frequency component on the output voltage of the variable voltage and variable frequency.
請求項11記載の誘導電動機の制御方法において、
前記制御工程にて演算したすべりが−R2/R1・(1+im/i1)となる周波数以下の周波数成分の出力電圧を該可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳することを特徴とする電力変換装置の制御方法。
In the control method of the induction motor according to claim 11,
A power conversion characterized in that an output voltage having a frequency component equal to or lower than a frequency at which the slip calculated in the control step is −R2 / R1 · (1 + im 2 / i1 2 ) is superimposed on the output voltage of the variable voltage variable frequency. Device control method.
請求項11または12に記載の誘導電動機の制御方法において、
該励磁電流値imは励磁電流指令値Idであることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
In the control method of the induction motor according to claim 11 or 12,
The method for controlling a power converter, wherein the excitation current value im is an excitation current command value Id * .
交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する工程と、
前記直流電圧に変換する工程にて変換した直流電圧を交流電圧に変換する工程と、
誘導電動機の一次抵抗値R1と二次抵抗値R2と一次電流値i1と二次電流値i2を用いてすべりを演算し、該誘導電動機の減速時または回生時に、該演算したすべりに対応する周波数以下の周波数成分の出力電圧を可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳する制御肯定と、を備える電力変換装置の制御方法。
Rectifying the AC voltage of the AC power source and converting it to a DC voltage;
Converting the DC voltage converted in the step of converting into the DC voltage into an AC voltage;
The slip is calculated using the primary resistance value R1, the secondary resistance value R2, the primary current value i1, and the secondary current value i2 of the induction motor, and the frequency corresponding to the calculated slip when the induction motor is decelerated or regenerated. A control method for controlling a power converter, comprising: superimposing an output voltage of the following frequency component on an output voltage of a variable voltage variable frequency.
請求項14記載の誘導電動機の制御方法において、
前記制御工程にて演算したすべりが−R2/R1・i2/i1となる周波数以下の周波数成分の出力電圧を該可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳することを特徴とする電力変換装置の制御方法。
In the control method of the induction motor according to claim 14,
Power conversion apparatus characterized by superimposing the output voltage of the frequency components below a frequency slip computed by the control step is -R2 / R1 · i2 2 / i1 2 to the output voltage of the variable voltage variable frequency Control method.
請求項14または15に記載の誘導電動機の制御方法において、
該二次電流値i2はトルク電流指令値Iqであることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
In the control method of the induction motor according to claim 14 or 15,
The secondary current value i2 is a torque current command value Iq * .
交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する工程と、
前記直流電圧に変換する工程にて直流電圧に変換する工程と、
誘導電動機の一次抵抗値R1と二次抵抗値R2と二次電流値i2と励磁電流値imを用いてすべりを演算し、該誘導電動機の減速時または回生時に、該演算したすべりに対応する周波数以下の周波数成分の出力電圧を可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳する制御工程と、を備える電力変換装置の制御方法。
Rectifying the AC voltage of the AC power source and converting it to a DC voltage;
A step of converting to a DC voltage in the step of converting to the DC voltage;
The slip is calculated using the primary resistance value R1, the secondary resistance value R2, the secondary current value i2, and the exciting current value im of the induction motor, and the frequency corresponding to the calculated slip is reduced or regenerated. And a control step of superimposing an output voltage having the following frequency component on an output voltage having a variable voltage and a variable frequency.
請求項17記載の誘導電動機の制御方法において、
該演算したすべりが−R2/R1・i2/(i2−im)となる周波数以下の周波数成分の出力電圧を該可変電圧可変周波数の出力電圧に重畳することを特徴とする電力変換装置の制御方法。
In the control method of the induction motor according to claim 17,
A power converter that superimposes an output voltage having a frequency component equal to or lower than a frequency at which the calculated slip is −R2 / R1 · i2 2 / (i2 2 −im 2 ) on the output voltage of the variable voltage variable frequency Control method.
請求項17または18に記載の誘導電動機の制御方法において、
該二次電流値i2はトルク電流指令値Iqで、該励磁電流値imは励磁電流指令値Idあることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
The method for controlling an induction motor according to claim 17 or 18,
The method of controlling a power converter, wherein the secondary current value i2 is a torque current command value Iq * , and the excitation current value im is an excitation current command value Id * .
請求項11乃至19の何れかに記載の誘導電動機の制御方法であって、
前記制御部が該演算したすべりに対応する周波数を算出する際に、速度推定器により推定した推定速度または速度検出器により検出した検出速度を用いることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
A method for controlling an induction motor according to any one of claims 11 to 19,
A control method for a power converter, wherein the control unit uses an estimated speed estimated by a speed estimator or a detected speed detected by a speed detector when calculating a frequency corresponding to the calculated slip.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104506016A (en) * 2014-12-30 2015-04-08 江苏大学 Permanent-magnetic-type slipping clutch and control method
CN105490602A (en) * 2016-01-04 2016-04-13 珠海格力电器股份有限公司 Control method and device for motor and servo driver
CN107196490A (en) * 2017-06-12 2017-09-22 中车青岛四方车辆研究所有限公司 The control method of power circuit, railway vehicle air conditioner and power circuit
WO2017214972A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 深圳市英威腾电气股份有限公司 Device and method for stably stopping motor

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108791324B (en) * 2018-07-16 2023-06-20 湖南工业大学 Heavy-duty locomotive traction total amount consistency system and control distribution method
CN111994055B (en) * 2020-07-03 2021-07-13 上海美仁半导体有限公司 Self-adaptive braking method, chip, control device and motor vehicle
CN112693327B (en) * 2021-01-21 2023-05-12 中国重汽集团济南动力有限公司 New energy permanent magnet whole vehicle control subsystem and method for reducing non-working loss and vehicle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6323584A (en) * 1986-07-14 1988-01-30 Mitsubishi Electric Corp Controller for ac elevator
JP4300831B2 (en) * 2003-03-13 2009-07-22 株式会社安川電機 Braking method and inverter apparatus for inverter-driven induction motor
JP2013013242A (en) * 2011-06-29 2013-01-17 Hitachi Ltd Apparatus for controlling induction motor and method for controlling induction motor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6323584A (en) * 1986-07-14 1988-01-30 Mitsubishi Electric Corp Controller for ac elevator
JP4300831B2 (en) * 2003-03-13 2009-07-22 株式会社安川電機 Braking method and inverter apparatus for inverter-driven induction motor
JP2013013242A (en) * 2011-06-29 2013-01-17 Hitachi Ltd Apparatus for controlling induction motor and method for controlling induction motor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104506016A (en) * 2014-12-30 2015-04-08 江苏大学 Permanent-magnetic-type slipping clutch and control method
CN105490602A (en) * 2016-01-04 2016-04-13 珠海格力电器股份有限公司 Control method and device for motor and servo driver
CN105490602B (en) * 2016-01-04 2018-09-18 珠海格力电器股份有限公司 Control method, device and the servo-driver of motor
WO2017214972A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 深圳市英威腾电气股份有限公司 Device and method for stably stopping motor
CN107196490A (en) * 2017-06-12 2017-09-22 中车青岛四方车辆研究所有限公司 The control method of power circuit, railway vehicle air conditioner and power circuit

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