JP2016127650A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
交流電源(20)の出力を全波整流するコンバータ回路(11)と、
上記コンバータ回路(11)の出力ノードの間に接続されたコンデンサ(C)と、
上記コンバータ回路(11)の出力を、複数のスイッチング素子(Sup,…,Swn)のオンオフ動作によって、交流に変換してモータ(30)に供給するインバータ回路(13)と、
上記インバータ回路(13)の入力である直流母線より、上記モータ(30)に流れるモータ電流値を検出する電流検出部(54)と、
上記電流検出部(54)によって検出されたモータ電流値を用いて、所定の更新タイミングにおいて、上記複数のスイッチング素子(Sup,…,Swn)のオンオフ動作の制御を行う制御部(40)とを備え、
上記制御部(40)は、
上記所定の更新タイミングにおけるモータ電流値(id,iq)を、複数回の検出タイミングにおいて検出されたモータ電流値(id(n),iq(n))を用いた補正演算を行うことによって、算出する電流値補正部(45)を備えている。
コンバータ回路(11)は、リアクトル(L)を介して交流電源(20)に接続され、交流電源(20)からの電源電圧(Vin)を全波整流する。この例では、コンバータ回路(11)は、ブリッジ状に結線された4個のダイオード(D1,D2,D3,D4)を備えている。すなわち、コンバータ回路(11)は、ダイオードブリッジ回路によって構成されている。
直流リンク部(12)は、コンバータ回路(11)の一対の出力ノードの間に接続されたコンデンサ(C)を有し、コンバータ回路(11)の出力(すなわち、全波整流された電源電
圧(Vin))を入力して直流電圧(Vdc)を生成する。直流電圧(Vdc)は、電源電圧(Vin)の周波数に応じて脈動する。
インバータ回路(13)は、その一対の入力ノードが直流リンク部(12)のコンデンサ(C)の両端に接続され、直流リンク部(12)によって生成された直流電圧(Vdc)をスイッチング動作により出力交流電圧に変換してモータ(30)に供給する。この例では、インバータ回路(13)は、三相の出力交流電圧をモータ(30)に供給するために、ブリッジ結線された6つのスイッチング素子(Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swn)と、6つの還流ダイオード(Dup,Dvp,Dwp,Dun,Dvn,Dwn)とを有している。詳しく説明すると、インバータ回路(13)は、2つのスイッチング素子を互いに直列に接続してなる3つのスイッチングレグを備え、3つのスイッチングレグの各々において、上アームのスイッチング素子(Sup,Svp,Swp)と下アームのスイッチング素子(Sun,Svn,Swn)との中点が、モータ(30)の各相のコイル(u相,v相,w相のコイル)にそれぞれ接続されている。また、6つのスイッチング素子(Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swn)には、6つの還流ダイオード(Dup,Dvp,Dwp,Dun,Dvn,Dwn)がそれぞれ逆並列に接続されている。
また、この例では、電力変換装置(10)は、電源位相検出部(51)と、直流電圧検出部(52)と、シャント抵抗(53)と、モータ電流検出部(54)と、モータ角周波数検出部(62)と、モータ位相検出部(63)とをさらに備えている。
制御部(40)は、インバータ回路(13)のスイッチング動作を制御してインバータ回路(13)の出力(出力交流電圧)を制御する。これにより、モータ(30)の駆動が制御される。この例では、モータ(30)は、ベクトル制御により制御される。制御部(40)は所定の周期(以下、更新周期(Tc)と呼ぶ)でPWM出力(G)の更新を行う。
d軸q軸それぞれのモータ電圧方程式は、以下のとおりである。
Vd = p(Ld・id) + Ra・id - ωLq・iq
Vq = p(Lq・iq) + Ra・iq + ωLd・id + ωφa
Ld:d軸インダクタンス
Lq:q軸インダクタンス
Ra:電機子抵抗
φa:永久磁石による電機子錯交磁束
p:微分演算子
Ld (id(n)-id(n-2))/(t(n)-t(n-2)) = Vd0 - Ra・id(n) + ωLq・iq(n)
Ld (id(n’)-id(n))/(t(n’)-t(n)) = Vd1 - Ra・id(n) + ωLq・iq(n)
Lq (iq(n)-iq(n-2))/(t(n)-t(n-2)) = Vq0 - Ra・iq(n) - ωLd・id(n) - ωφa
Lq (iq(n’)-iq(n))/(t(n’)-t(n)) = Vq1 - Ra・iq(n) - ωLd・id(n) - ωφa
上の式より、更新タイミングt(n’)におけるd軸電流id(n’)およびq軸電流iq(n’)は、次のように表すことができる。
id(n’) = id(n)
+ (id(n)-id(n-2))(t(n’)-t(n))/(t(n)-t(n-2))
+ (t(n’)-t(n))(vd1-vd0) /Ld …(1)
iq(n’) = iq(n)
+ (iq(n)-iq(n-2))(t(n’)-t(n))/(t(n)-t(n-2))
+ (t(n’)-t(n))(vq1-vq0) /Lq …(2)
ここでは、電流値補正部(45)は、上式(1),(2)に従って補正演算を行う。
13 インバータ回路
20 交流電源
30 モータ
40 制御部
45 電流値補正部
53 シャント抵抗
54 電流検出部
C コンデンサ
Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swn スイッチング素子
Claims (4)
- 交流電源(20)の出力を全波整流するコンバータ回路(11)と、
上記コンバータ回路(11)の出力ノードの間に接続されたコンデンサ(C)と、
上記コンバータ回路(11)の出力を、複数のスイッチング素子(Sup,…,Swn)のオンオフ動作によって、交流に変換してモータ(30)に供給するインバータ回路(13)と、
上記インバータ回路(13)の入力である直流母線より、上記モータ(30)に流れるモータ電流値を検出する電流検出部(54)と、
上記電流検出部(54)によって検出されたモータ電流値を用いて、所定の更新タイミングにおいて、上記複数のスイッチング素子(Sup,…,Swn)のオンオフ動作の制御を行う制御部(40)とを備え、
上記制御部(40)は、
上記所定の更新タイミングにおけるモータ電流値(id,iq)を、複数回の検出タイミングにおいて検出されたモータ電流値(id(n),iq(n))を用いた補正演算を行うことによって、算出する電流値補正部(45)を備えている
ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
上記電流値補正部(45)は、上記所定の更新タイミング直前の第1検出タイミング、および、上記第1検出タイミング以前の第2検出タイミングにおけるモータ電流値と、上記第2検出タイミングから上記第1検出タイミングまでの間における平均モータ電圧と、上記第1検出タイミングから上記所定の更新タイミングまでの間における平均モータ電圧と、上記モータ(30)の機器定数とを用いて、上記補正演算を行う
ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項2において、
上記第2検出タイミングは、上記第1検出タイミングに対してスイッチング素子のスイッチング周期の2分の1以上前の検出タイミングである
ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、
上記コンバータ回路(11)の出力は、上記交流電源(20)の周波数に応じて脈動する直流電圧である
ことを特徴とする電力変換装置。
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2014
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