JP2017192197A5

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Publication number: JP2017192197A5
Application number: JP2016079534A
Authority: JP
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2018-02-22
Anticipated expiration: 2036-04-12

Description

本発明の第一の態様による交流電動機の制御装置の一つの構成は、インバータ（３０）と、インバータに指令する電圧指令ベクトルを演算する電圧指令演算部と、電圧ベクトルの振幅を制限する電圧振幅制限部（７２）とを備える。
インバータは、電源（１１）から入力される直流電力を複数のスイッチング素子（３１−３６）の動作により交流電力に変換し交流電動機（８０）に供給する。
電圧指令演算部は、交流電動機を流れる電流をフィードバック制御するための操作量として電圧ベクトルを演算する電流フィードバック制御部（５８０）を含む。
電圧振幅制限部は、少なくとも交流電動機の回転数、交流電動機を流れる電流の振幅、インバータを操作する電圧波形として用いられるＰＷＭ信号の生成において電流フィードバック制御部の出力に基づいて算出される相電圧と比較される搬送波の周波数、及び力率のうち一つ以上に基づいて、電圧ベクトルの振幅の制限値を変更する。
本発明の第一の態様による交流電動機の制御装置の別の構成は、インバータ（３０）と、インバータに指令する電圧指令ベクトルを演算する電圧指令演算部と、電圧波形特定部（６３）と、振幅スペクトル抽出部（７１）と、電圧振幅制限部（７２）とを備える。
電圧波形特定部は、電圧指令演算部が演算した電圧ベクトルに基づきインバータを操作する電圧波形として、「予め記憶された複数の電圧波形から所定の条件に応じて選択されるパルスパターン」、又は、「相電圧と搬送波との比較により生成されるＰＷＭ信号」の電圧波形を特定する。

本発明の第二の態様による交流電動機の制御装置は、第一の態様と同様のインバータ（３０）の他、電流フィードバック制御部（５８０）と、ＰＷＭ信号生成部（６６）と、ＰＷＭ信号の生成に用いる搬送波周波数を変更する搬送波周波数変更部（６７）とを備える。電流フィードバック制御部、及びＰＷＭ信号生成部は、それぞれ、第一の態様における電圧指令演算部、及び電圧波形特定部に含まれる一部の構成と同様である。
電流フィードバック制御部は、交流電動機を流れる電流をフィードバック制御するための操作量として、インバータに指令する電圧ベクトルの振幅を演算する。
ＰＷＭ信号生成部は、電流フィードバック制御部が演算した電圧ベクトルに基づきインバータを操作する電圧波形として、「電流フィードバック制御部の出力に基づいて算出される相電圧と搬送波との比較により生成されるＰＷＭ信号」の電圧波形を特定する。
搬送波周波数変更部は、交流電動機の回転数と、少なくとも交流電動機を流れる電流の振幅、搬送波周波数又は力率のうち一つ以上と、に基づいて、搬送波周波数を変更する。

好ましくは、本発明の第二の態様による交流電動機の制御装置は、インバータの母線電流（Ｉｍ）を取得し、当該母線電流が流れる回路の共振周波数に相当する特定周波数の振幅スペクトルを抽出する振幅スペクトル抽出部（７１）をさらに備える。この構成では、搬送波周波数変更部は、電圧波形に相関する特定周波数の振幅スペクトルが判定閾値以上であるとき、当該特定周波数の振幅スペクトルが判定閾値未満となるように、ＰＷＭ信号の生成に用いる搬送波周波数を変更する。
本発明の第二の態様では、インバータの母線電流が有するスペクトルの特定周波数が回路の共振周波数と一致し、特定周波数の振幅スペクトルが判定閾値以上であるとき、搬送波周波数変更部により搬送波周波数を変更する。これにより、第一の態様と同様にシステムの騒音や振動を適切に抑制することができる。

また、インバータ制御部５０は、トルクフィードバック制御部５４０を備えず、電流フィードバック制御部５８０のみが「電圧指令演算部」を構成してもよい。この構成では、電流フィードバック制御部５８０は、電流減算器５６、制御器５８、及び電圧振幅／位相演算部５９を含む。
制御器５８は、電流偏差ΔＩｄ、ΔＩｑを０に収束させるように、ＰＩ演算によりｄｑ軸電圧指令Ｖｄ^*、Ｖｑ^*を演算する。電圧振幅／位相演算部５９は、ｄｑ軸電圧指令Ｖｄ^*、Ｖｑ^*を電圧振幅Ｖｒ及び電圧位相φに変換し、変調器６０に出力する。なお、図３では電圧位相φをｄ軸基準で示しているが、ｑ軸基準で電圧位相を定義してもよい。

以上のように第５実施形態のＭＧ制御装置は、インバータ３０の母線電流Ｉｍが有する振幅スペクトルの特定周波数が回路の共振周波数と一致し、特定周波数の振幅スペクトルが判定閾値以上であるとき、搬送波周波数変更部６７により搬送波周波数Ｆｃを変更する。これにより、第１実施形態と同様に、システムの騒音や振動を適切に抑制することができる。

Claims

電源（１１）から入力される直流電力を複数のスイッチング素子（３１−３６）の動作により交流電力に変換し交流電動機（８０）に供給するインバータ（３０）と、
前記インバータに指令する電圧ベクトルを演算する電圧指令演算部と、
前記電圧ベクトルの振幅を制限する電圧振幅制限部（７２）と、
を備え、
電圧指令演算部は、
前記交流電動機を流れる電流をフィードバック制御するための操作量として前記電圧ベクトルを演算する電流フィードバック制御部（５８０）を含み、
前記電圧振幅制限部は、
少なくとも前記交流電動機の回転数、前記交流電動機を流れる電流の振幅、前記インバータを操作する電圧波形として用いられるＰＷＭ信号の生成において前記電流フィードバック制御部の出力に基づいて算出される相電圧と比較される搬送波の周波数、及び力率のうち一つ以上に基づいて、前記電圧ベクトルの振幅の制限値を変更する交流電動機の制御装置。
電源（１１）から入力される直流電力を複数のスイッチング素子（３１−３６）の動作により交流電力に変換し交流電動機（８０）に供給するインバータ（３０）と、
前記インバータに指令する電圧ベクトルを演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令演算部が演算した前記電圧ベクトルに基づき前記インバータを操作する電圧波形として、予め記憶された複数の電圧波形から所定の条件に応じて選択されるパルスパターン、又は、相電圧と搬送波との比較により生成されるＰＷＭ信号の電圧波形を特定する電圧波形特定部（６３）と、
前記インバータの母線電流（Ｉｍ）を取得し、当該母線電流が流れる回路の共振周波数に相当する特定周波数の振幅スペクトルを抽出する振幅スペクトル抽出部（７１）と、
前記電圧波形に相関する前記特定周波数の振幅スペクトルが判定閾値以上であるとき、当該特定周波数の振幅スペクトルが前記判定閾値未満となるように前記電圧ベクトルの振幅を制限する電圧振幅制限部（７２）と、
を備える交流電動機の制御装置。
前記電圧指令演算部は、
前記交流電動機を流れる電流をフィードバック制御するための操作量として前記電圧ベクトルを演算する電流フィードバック制御部（５８０）を含み、
前記電圧波形特定部は、
前記電流フィードバック制御部が出力した電圧振幅及びインバータ電圧から算出される変調率と前記交流電動機の回転数とに基づいて、予め記憶された複数のパルスパターンからいずれかのパルスパターンを選択するパルスパターン設定部（６４）、又は、前記電流フィードバック制御部の出力に基づいて算出される相電圧と搬送波との比較によりＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部（６６）の少なくとも一方を有する請求項２に記載の交流電動機の制御装置。
前記電圧指令演算部は、
前記交流電動機のトルクをフィードバック制御するための操作量として前記電圧ベクトルの位相を演算するトルクフィードバック制御部（５４０）をさらに含み、
前記電圧波形特定部は、前記パルスパターン設定部（６４）を有し、
前記トルクフィードバック制御部により電圧ベクトルを演算する場合、前記パルスパターン設定部は、電気１周期に１パルスの矩形波を出力するパターンを選択する請求項３に記載の交流電動機の制御装置。
前記電圧振幅制限部により前記電圧ベクトルの振幅を制限するとき、
前記電圧指令演算部は、前記電流フィードバック制御部による制御を停止し、前記トルクフィードバック制御部により前記電圧ベクトルを演算する請求項４に記載の交流電動機の制御装置。
前記電圧波形特定部が特定する電圧波形が矩形波となったとき、
前記電圧指令演算部は、前記電流フィードバック制御部による制御を停止し、前記トルクフィードバック制御部により前記電圧ベクトルを演算する請求項４または５に記載の交流電動機の制御装置。
前記電源の電圧を昇圧して前記インバータに出力するコンバータ（２０）を備えた交流電動機駆動システムに適用され、
前記電圧振幅制限部は、前記コンバータが非昇圧状態であるとき、前記電圧ベクトルを制限する請求項１〜６のいずれか一項に記載の交流電動機の制御装置。
電源（１１）から入力される直流電力を複数のスイッチング素子（３１−３６）の動作により交流電力に変換し交流電動機（８０）に供給するインバータ（３０）と、
前記交流電動機を流れる電流をフィードバック制御するための操作量として、前記インバータに指令する電圧ベクトルを演算する電流フィードバック制御部（５８０）と、
前記電流フィードバック制御部が演算した前記電圧ベクトルに基づき前記インバータを操作する電圧波形として、前記電流フィードバック制御部の出力に基づいて算出される相電圧と搬送波との比較により生成されるＰＷＭ信号の電圧波形を特定するＰＷＭ信号生成部（６６）と、
前記ＰＷＭ信号の生成に用いる搬送波周波数を変更する搬送波周波数変更部（６７）と、
を備え、
前記搬送波周波数変更部は、
前記交流電動機の回転数と、少なくとも前記交流電動機を流れる電流の振幅、前記搬送波周波数又は力率のうち一つ以上と、に基づいて、搬送波周波数を変更する交流電動機の制御装置。
前記インバータの母線電流（Ｉｍ）を取得し、当該母線電流が流れる回路の共振周波数に相当する特定周波数の振幅スペクトルを抽出する振幅スペクトル抽出部（７１）をさらに備え、
前記搬送波周波数変更部は、
前記電圧波形に相関する前記特定周波数の振幅スペクトルが判定閾値以上であるとき、当該特定周波数の振幅スペクトルが前記判定閾値未満となるように、前記ＰＷＭ信号の生成に用いる搬送波周波数を変更する請求項７に記載の交流電動機の制御装置。
前記電源の電圧を昇圧して前記インバータに出力するコンバータ（２０）を備えた交流電動機駆動システムに適用され、
前記搬送波周波数変更部は、前記コンバータが非昇圧状態であるとき、前記搬送波周波数を変更する請求項８または９に記載の交流電動機の制御装置。