JP2018109859A - Control device, power conversion equipment, motor driving device and refrigerator using the same - Google Patents

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JP2018109859A JP2017000054A JP2017000054A JP2018109859A JP 2018109859 A JP2018109859 A JP 2018109859A JP 2017000054 A JP2017000054 A JP 2017000054A JP 2017000054 A JP2017000054 A JP 2017000054A JP 2018109859 A JP2018109859 A JP 2018109859A
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東昇 李
Tosho Ri
東昇 李
励 笠原
Rei Kasahara
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide control means which are able suppress not only periodic fluctuations and current distortions of controlled objects caused by periodic disturbances, but also interference phenomena when command signals are suddenly changed.SOLUTION: A control device comprises a controller to have command signals inputted from outside and to output controlling signals, objects to be controlled based on the controlling signals and detecting means to detect the output of the controlled objects and to output detection signals and the controller comprises a PI controller or a PID controller that is inputted the deviation between the detection signal and the controlling signal and outputs the control input for the controlled object based on the deviation, a lowpass filter that is inputted the controlling signal and buffers sudden changes of the controlling signal, S controller that is inputted the deviation between the detected signal and the output of the lowpass filter and outputs a signal contained in the deviation, having the prescribed frequency and inverse phase and an adder that adds the output of the PI controller or PID controller to the output of the S controller and outputs the result of the addition as the controlling signal finally.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、制御装置、電力変換装置、モータ駆動装置、及び、それを用いた冷凍機器に関し、特に、コンバータやインバータ回路を有する電力変換装置やモータ駆動装置において、交流電圧の歪みやインバータ回路の非線形特性など、周期外乱に起因する電流歪みを低減する技術に関する。   The present invention relates to a control device, a power conversion device, a motor drive device, and a refrigeration apparatus using the same, and particularly in a power conversion device and a motor drive device having a converter and an inverter circuit, The present invention relates to a technique for reducing current distortion caused by periodic disturbance such as nonlinear characteristics.

制御対象の出力(電圧、電流、位置、速度、角度、流量など)を所定の指令と比較し、その偏差値を算出して、比例積分制御器(PI制御器)もしくは比例積分微分制御器(PID制御器)を用いて、制御対象の操作量を調整して、出力と指令の偏差が無くなるように動作する制御装置が、広く利用されている。   The output (voltage, current, position, speed, angle, flow rate, etc.) of the control target is compared with a predetermined command, the deviation value is calculated, and the proportional integral controller (PI controller) or proportional integral derivative controller ( 2. Description of the Related Art Control devices that use a PID controller) to adjust an operation amount to be controlled so that there is no deviation between an output and a command are widely used.

このような制御装置の具体的な例として、直流電圧を交流電圧に変換するコンバータやインバータ回路など電力変換装置が挙げられる。電力変換装置は、無停電電源装置、系統連結電力変換装置や交流モータ駆動装置において広く応用されている。   As a specific example of such a control device, there is a power conversion device such as a converter or an inverter circuit that converts a DC voltage into an AC voltage. Power converters are widely applied in uninterruptible power supplies, grid-connected power converters, and AC motor drive devices.

前記の制御対象に周期外乱が印加される場合、出力には周期外乱の影響が現れる。このような周期外乱の影響に対して、PI制御器もしくはPID制御器だけでは、抑制が困難である。   When a periodic disturbance is applied to the controlled object, the influence of the periodic disturbance appears in the output. It is difficult to suppress the influence of such a periodic disturbance only with the PI controller or the PID controller.

例えば、前記電力変換装置に使用されたインバータ回路は一般的に電圧形であり、出力電圧を調整して出力電流を制御している。故に、電源側もしくは負荷側の交流電圧(系統電圧やモータ誘起電圧)に歪み成分(周期外乱)があれば、交流電流にも同様な成分の歪みが発生する。更に、リアクトルやモータの磁気飽和(非線形)特性の影響で、交流電流のピーク付近には、歪みが発生しやすい。また、インバータ回路自身にも、デッドタイムの補正誤差や半導体パワー素子の電圧降下など非線形特性があり、電流歪みの起因になる。インバータ回路の出力電流の歪みが発生すると、リアクトルの損失増加、モータトルクの脈動発生、及び電源高調波増加などの課題がある。   For example, the inverter circuit used in the power converter is generally of a voltage type, and the output voltage is adjusted to control the output current. Therefore, if there is a distortion component (periodic disturbance) in the AC voltage (system voltage or motor induced voltage) on the power source side or load side, distortion of the same component occurs in the AC current. Furthermore, distortion is likely to occur near the peak of the alternating current due to the influence of the magnetic saturation (nonlinear) characteristics of the reactor and the motor. Also, the inverter circuit itself has non-linear characteristics such as a dead time correction error and a voltage drop of the semiconductor power element, which causes current distortion. When distortion of the output current of the inverter circuit occurs, there are problems such as an increase in reactor loss, pulsation of motor torque, and an increase in power harmonics.

負荷側の交流電圧の歪み(周期外乱)を検出して、適正な制御を採用すれば、交流電圧歪みに起因する電流歪みの改善が可能であるが、高精度な電圧検出手段が必要であり、コスト増加となる。また、一般的にモータ駆動中に誘起電圧を検出することは困難である。   By detecting distortion (periodic disturbance) of the AC voltage on the load side and adopting appropriate control, current distortion due to AC voltage distortion can be improved, but high-accuracy voltage detection means is required. This increases costs. In general, it is difficult to detect the induced voltage during motor driving.

本技術分野における背景技術として、特許文献1に開示された電力変換制御装置がある。これには、インバータ回路のデッドタイム補正精度を向上して電流ひずみを低減する手法が開示されている。   As a background art in this technical field, there is a power conversion control device disclosed in Patent Document 1. This discloses a technique for improving the dead time correction accuracy of an inverter circuit and reducing current distortion.

特許第5049707号公報Japanese Patent No. 5049707

特許文献1に記載の電力変換制御装置では、専用の電圧検出回路と特定な半導体集積回路(マイコン)機能を利用して、高精度なデッドタイム補正を実現できるが、専用機能を備えるマイコン及び追加回路が必須であり、製造コストの増大を招いている。   In the power conversion control device described in Patent Document 1, a highly accurate dead time correction can be realized by using a dedicated voltage detection circuit and a specific semiconductor integrated circuit (microcomputer) function. Circuits are essential, leading to increased manufacturing costs.

また、特許文献1では、出力電圧を検出して制御補正量を調整するような構成であるため、制御の遅延が生じる。特に、電力変換装置を制御する指令信号が急変したときに制御対象の出力に発生する電流歪みの抑制が不十分と考えられる。   Further, in Patent Document 1, since the configuration is such that the output voltage is detected and the control correction amount is adjusted, a control delay occurs. In particular, it is considered that suppression of current distortion generated in the output of the control target when the command signal for controlling the power converter changes suddenly is insufficient.

そこで本発明は、追加回路を不要として電流歪みを抑制するとともに、指令信号が急変したときの干渉現象を抑制できる、制御装置、電力変換装置、モータ駆動装置及びそれを用いた冷凍機器を提供することにある。   Therefore, the present invention provides a control device, a power conversion device, a motor drive device, and a refrigeration apparatus using the same that can suppress current distortion without using an additional circuit and can suppress an interference phenomenon when a command signal suddenly changes. There is.

上記課題を解決するために、本発明の制御装置は、外部から指令信号が入力され、制御信号を出力する制御器と、前記制御信号に基づいて制御される制御対象と、前記制御対象の出力を検出し、検出信号を出力する検出手段と、備えた制御装置であって、前記制御器は、前記制御信号と前記検出信号の偏差が入力され、該偏差に基づき前記制御対象の操作量を出力するPI制御器またはPID制御器と、前記制御信号が入力され、その急変を緩和するローパスフィルタと、該ローパスフィルタの出力と前記検出信号の偏差が入力され、該偏差に含まれる特定周波数の信号を逆位相にして出力するS制御器と、前記PI制御器または前記PID制御器の出力と前記S制御器の出力を加算し、前記制御信号として出力する加算器と、からなる制御装置。   In order to solve the above problems, a control device of the present invention includes a controller that receives a command signal from the outside and outputs a control signal, a control object that is controlled based on the control signal, and an output of the control object And a detection device that outputs a detection signal, wherein the controller receives a deviation between the control signal and the detection signal, and determines an operation amount of the control object based on the deviation. An output PI controller or PID controller, the control signal is input, a low-pass filter that alleviates the sudden change, an output of the low-pass filter and a deviation of the detection signal are input, and a specific frequency included in the deviation A control comprising: an S controller that outputs a signal in reverse phase; and an adder that adds the output of the PI controller or the PID controller and the output of the S controller and outputs the result as the control signal Location.

また、発明の電力変換装置は、交流電源と、直流負荷または直流電源間が接続され、電力を変換するインバータ回路と、前記交流電源の交流電流を検出し、交流電流検出信号を出力する電流検出手段と、所定の電流指令と前記交流電流検出信号が入力され、それらに基づき前記インバータ回路の指令電圧を生成する電圧制御器と、所定の電流指令と前記交流電流検出信号が入力され、それらに基づき前記指令電圧を補正する補正信号を生成する補正部と、を備えた電力変換装置であって、前記補正部は、前記電流指令が入力され、その急変を緩和するローパスフィルタと、該ローパスフィルタの出力と前記交流電流検出信号の偏差が入力され、該偏差に含まれる特定周波数の信号を逆位相にして、前記補正信号を生成するS制御器と、を有するものとした。   Moreover, the power converter of the invention includes an AC power source and an inverter circuit that is connected between a DC load or a DC power source and converts power, and a current detection that detects an AC current of the AC power source and outputs an AC current detection signal. Means, a predetermined current command and the alternating current detection signal are inputted, a voltage controller for generating a command voltage of the inverter circuit based on them, a predetermined current command and the alternating current detection signal are inputted, and And a correction unit that generates a correction signal for correcting the command voltage based on the low-pass filter that receives the current command and relaxes sudden change thereof, and the low-pass filter. And an S controller for generating the correction signal by inputting a deviation between the output of the AC current detection signal and the alternating current detection signal, and making a signal of a specific frequency included in the deviation an opposite phase It was the thing.

さらに、本発明のモータ駆動装置は、交流電源と、モータが接続され、前記交流電源が出力する交流電力を整流する整流回路と、該整流回路が出力する電力を平滑する平滑コンデンサと、該平滑コンデンサが出力する直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路が出力する交流電流を検出し、交流電流検出信号を出力する電流検出手段と、前記インバータ回路を制御する制御器と、を備えたモータ駆動装置であって、前記制御器は、モータトルク指令やモータ回転速度指令から算出された電流指令と前記交流電流検出信号が入力され、それらに基づき前記インバータ回路の指令電圧を生成する電圧制御器と、前記電流指令と前記交流電流検出信号が入力され、それらに基づき前記指令電圧を補正する補正信号を生成する補正部と、を備え、前記補正部は、前記電流指令が入力され、その急変を緩和するローパスフィルタと、該ローパスフィルタの出力と前記交流電流検出信号の偏差が入力され、該偏差に含まれる特定周波数の信号を逆位相にして、前記補正信号を生成するS制御器と、を有するものとした。   Furthermore, the motor driving device of the present invention includes an AC power supply, a rectifier circuit that rectifies AC power that is connected to the motor and that is output from the AC power supply, a smoothing capacitor that smoothes the power output from the rectifier circuit, and the smoothing circuit. An inverter circuit that converts a DC voltage output from a capacitor into an AC voltage; current detection means that detects an AC current output from the inverter circuit and outputs an AC current detection signal; and a controller that controls the inverter circuit; The controller is supplied with a current command calculated from a motor torque command or a motor rotation speed command and the AC current detection signal, and generates a command voltage for the inverter circuit based on them. Voltage controller, and the current command and the AC current detection signal are input, and a correction signal for correcting the command voltage is generated based on the input And a correction unit that receives the current command and receives a deviation of the low-pass filter that relaxes the sudden change, and an output of the low-pass filter and the AC current detection signal, and is included in the deviation. And an S controller that generates the correction signal by setting the specific frequency signal to be in reverse phase.

本発明によれば、周期外乱の影響を抑制するとともに、指令信号が急変したときの干渉現象を抑制できる、制御装置、電力変換装置、モータ駆動装置及びそれを用いた冷凍機器を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a control device, a power conversion device, a motor drive device, and a refrigeration apparatus using the same that can suppress the influence of periodic disturbances and suppress an interference phenomenon when a command signal suddenly changes. it can.

実施例1の制御装置の全体構成図。1 is an overall configuration diagram of a control device according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の制御装置の制御器の内部構成図。FIG. 3 is an internal configuration diagram of a controller of the control device according to the first embodiment. 実施例1のS制御器のゲイン特性と位相特性を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating gain characteristics and phase characteristics of the S controller according to the first embodiment. 実施例1の制御装置の制御器の内部構成図。FIG. 3 is an internal configuration diagram of a controller of the control device according to the first embodiment. 実施例1の制御装置による周期外乱の抑制を説明する波形図。FIG. 5 is a waveform diagram for explaining suppression of periodic disturbances by the control device according to the first embodiment. 制御装置の干渉現象を示す波形図。The wave form diagram which shows the interference phenomenon of a control apparatus. 実施例1の制御装置による干渉現象の抑制を説明する波形図。FIG. 6 is a waveform diagram for explaining suppression of an interference phenomenon by the control device according to the first embodiment. 実施例2の電力変換装置の構成図。The block diagram of the power converter device of Example 2. FIG. 実施例2の電力変換装置の制御機能ブロック構成図。FIG. 6 is a block diagram of a control function of the power conversion device according to the second embodiment. 実施例2の電力変換装置の電圧制御器の機能ブロック図。The functional block diagram of the voltage controller of the power converter device of Example 2. FIG. 実施例2の電力変換装置の高調波抑制器の機能ブロック図。The functional block diagram of the harmonic suppressor of the power converter device of Example 2. FIG. 実施例3のモータ駆動装置の構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of a motor drive device according to a third embodiment. 実施例3のモータ駆動装置の制御機能ブロック構成図。FIG. 6 is a block diagram of a control function of a motor drive device according to a third embodiment. 実施例3のモータ駆動装置の制御軸、モータ回転軸。4 shows a control shaft and a motor rotation shaft of the motor drive device according to the third embodiment. 実施例3のモータ駆動装置の速度&位相推定器の機能ブロック図。FIG. 10 is a functional block diagram of a speed & phase estimator of the motor drive device according to the third embodiment. 実施例4の冷凍機器の構成図。The block diagram of the refrigeration equipment of Example 4.

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1から図7を用いて、本発明の実施例1の制御装置を説明する。なお、本実施例の制御装置は、外部からの指令に基づいて、制御対象の出力(電圧、電流、位置、速度、角度、流量など)を制御するものであれば、具体的な制御対象は限定されない。   A control apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, if the control apparatus of a present Example controls the output (voltage, electric current, a position, speed, an angle, flow volume, etc.) of a control object based on the command from the outside, a specific control object will be It is not limited.

図1は、本実施例に係る制御装置100の全体構成図である。ここに示すように、制御装置100は、制御器1と、制御対象2の出力を検出する検出手段3と、を備えて構成されている。ここで、制御対象2には、周期外乱が印加されているものとする。また、検出手段3は、電圧センサ、電流センサ、位置センサ、温度センサ等各種の、物理量を信号に変換するセンサである。制御器1には、検出手段3が検出した検出信号8と、外部の上位装置からの指令信号11が入力され、周期外乱の影響を抑制するように制御対象2を制御する制御量を出力する。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of a control device 100 according to the present embodiment. As shown here, the control device 100 is configured to include a controller 1 and detection means 3 that detects the output of the controlled object 2. Here, it is assumed that a periodic disturbance is applied to the controlled object 2. The detection means 3 is a sensor that converts various physical quantities into signals, such as a voltage sensor, a current sensor, a position sensor, and a temperature sensor. The controller 1 receives the detection signal 8 detected by the detection means 3 and the command signal 11 from the external host device, and outputs a control amount for controlling the controlled object 2 so as to suppress the influence of the periodic disturbance. .

図2は、制御器1の内部構成図である。制御器1は、主に、比例積分制御器(以下「PI制御器4」と称する)、正弦波伝達関数制御器(以下「S制御器5」と称する)とローパスフィルタ(以下「LPF6」と称する)を備える。PI制御器4の入力は、指令信号11と検出信号8の偏差である。S制御器5の入力は、指令信号11をLPF6で処理した後の出力と検出信号8の偏差である。PI制御器4の出力とS制御器5の出力は合算され、制御量として制御器1から出力される。   FIG. 2 is an internal configuration diagram of the controller 1. The controller 1 mainly includes a proportional-integral controller (hereinafter referred to as “PI controller 4”), a sine wave transfer function controller (hereinafter referred to as “S controller 5”), and a low-pass filter (hereinafter referred to as “LPF 6”). Provided). The input of the PI controller 4 is a deviation between the command signal 11 and the detection signal 8. The input of the S controller 5 is a deviation between the output after the command signal 11 is processed by the LPF 6 and the detection signal 8. The output of the PI controller 4 and the output of the S controller 5 are added together and output from the controller 1 as a controlled variable.

PI制御器4では、図2に示されないが、比例ゲインKの増幅器と積分ゲインKの積分器を用いて、入力信号をそれぞれ演算し、増幅器の出力と積分器の出力を合算して出力する。なお、制御対象2の特性及び制御目標に応じて、PI制御器4の他に、比例積分微分(PID)制御器、比例(P)制御器、積分(I)制御器の何れかを使用しても良い。 The PI controller 4, although not shown in FIG. 2, by using the integrator of the proportional gain K p amplifier and integral gain K i of, calculates the input signals, respectively, by summing the outputs of the output of the amplifier integrator Output. In addition to the PI controller 4, any one of a proportional integral derivative (PID) controller, a proportional (P) controller, and an integral (I) controller is used in accordance with the characteristics of the controlled object 2 and the control target. May be.

S制御器5は、制御対象2に印加された周期外乱の影響を抑制するための手段であり、式1のような伝達関数を利用する。   The S controller 5 is a means for suppressing the influence of the periodic disturbance applied to the controlled object 2, and uses a transfer function as shown in Equation 1.

Figure 2018109859
Figure 2018109859

ここで、s:ラプラス演算子、ω:中心周波数、K、K、K:制御ゲイン。 Here, s: Laplace operator, ω 0 : center frequency, K 1 , K 2 , K 3 : control gain.

式1の伝達関数には、三つのゲイン(K、K、K)を設けている。これらのゲインの調整により、特定の中心周波数(ω)に対応するゲインの大きさと帯域幅及び位相特性の調整ができる。 The transfer function of Equation 1 has three gains (K 1 , K 2 , K 3 ). By adjusting these gains, it is possible to adjust the gain size, bandwidth, and phase characteristics corresponding to a specific center frequency (ω 0 ).

図3には、S制御器5のゲイン特性7aと位相特性7bを示す。ここから分かるように、特定の中心周波数(ω)において大きなゲインを持つことがS制御器5の特徴である。言い換えると、S制御器5の出力には、式1の伝達関数に設定された中心周波数(ω)の成分のみが現れる。特に、中心周波数(ω)付近では、図3の下段グラフに示すように、位相特性7bの位相が90°から−90°に急変するため、S制御器5の出力が入力信号の位相に依存しない特徴もある。 In FIG. 3, the gain characteristic 7a and the phase characteristic 7b of the S controller 5 are shown. As can be seen from this, the S controller 5 is characterized by having a large gain at a specific center frequency (ω 0 ). In other words, only the component of the center frequency (ω 0 ) set in the transfer function of Equation 1 appears at the output of the S controller 5. In particular, in the vicinity of the center frequency (ω 0 ), as shown in the lower graph of FIG. 3, the phase of the phase characteristic 7b changes suddenly from 90 ° to −90 °, so that the output of the S controller 5 changes to the phase of the input signal. Some features do not depend.

また、制御対象2に印加される周期外乱には、複数の周波数成分が存在する場合、図4に示すように、それぞれの周波数に対応した、複数のS制御器5(5a、5b、…)を並列に設けることで、それぞれの周波数成分の周期外乱を抑制できる。   Further, when a plurality of frequency components are present in the periodic disturbance applied to the controlled object 2, as shown in FIG. 4, a plurality of S controllers 5 (5a, 5b,...) Corresponding to the respective frequencies are used. By providing in parallel, periodic disturbance of each frequency component can be suppressed.

LPF6は、指令信号11の急変時にPI制御器4とS制御器5の間に発生する干渉現象を抑制するために設けられたものであり、簡単な一次ローパスフィルタでも良い。LPF6の遮断周波数は、PI制御器4の応答周波数と同等程度に設定すれば良い。なお、干渉現象の抑制については、図6を用いて後述する。   The LPF 6 is provided to suppress an interference phenomenon that occurs between the PI controller 4 and the S controller 5 when the command signal 11 changes suddenly, and may be a simple primary low-pass filter. The cutoff frequency of the LPF 6 may be set to the same level as the response frequency of the PI controller 4. The suppression of the interference phenomenon will be described later with reference to FIG.

先ず、図5を用いて、S制御器5による周期外乱の抑制効果を説明する。時間軸の最初(時間軸の0.2s〜0.3s)では、中段グラフのように、制御対象2に周期外乱が印加されていなかったので、上段グラフのように、検出手段3が検出した検出信号8は指令信号11の値「1」に追従していたが、時間軸の0.3s以降で、制御対象2に固定周波数(=50Hz)の周期外乱波形9を印加すると、検出信号8には固定周波数の周期外乱成分が現れた。そこで、下段グラフのように、時間軸の0.4s以降で、S制御器5を動作させ、式1の伝達関数に応じて抽出された周期外乱波形9と逆位相のS制御器出力波形10を生成し、これを用いて制御対象2を制御することで、上段グラフの0.4s以降に示すように、検出信号8の周期外乱成分が抑制される。   First, the effect of suppressing the periodic disturbance by the S controller 5 will be described with reference to FIG. At the beginning of the time axis (0.2 s to 0.3 s of the time axis), no periodic disturbance was applied to the controlled object 2 as in the middle graph, so the detection means 3 detected as in the upper graph. The detection signal 8 follows the value “1” of the command signal 11, but when a periodic disturbance waveform 9 having a fixed frequency (= 50 Hz) is applied to the control target 2 after 0.3 s of the time axis, the detection signal 8 A periodic disturbance component with a fixed frequency appeared in. Therefore, as shown in the lower graph, the S controller 5 is operated after 0.4 s of the time axis, and the S controller output waveform 10 having the opposite phase to the periodic disturbance waveform 9 extracted according to the transfer function of Expression 1. , And using this to control the control object 2, the periodic disturbance component of the detection signal 8 is suppressed as shown after 0.4 s in the upper graph.

次に、LPF6を有する本実施例の制御器1に係る図7と、LPFを省略した制御器に係る図6を比較しながら、LPF6による干渉現象の抑制効果を説明する。   Next, the effect of suppressing the interference phenomenon by the LPF 6 will be described while comparing FIG. 7 relating to the controller 1 of the present embodiment having the LPF 6 and FIG. 6 relating to the controller omitting the LPF.

図6は、図2の制御器1からLPF6を省略した制御器に入力される指令信号11が急変した時に、PI制御器4とS制御器5の出力間に干渉現象が発生し、検出信号8が乱れる現象を説明する波形図である。   6 shows that when the command signal 11 input from the controller 1 of FIG. 2 to the controller without the LPF 6 changes suddenly, an interference phenomenon occurs between the outputs of the PI controller 4 and the S controller 5, and the detection signal It is a wave form diagram explaining the phenomenon 8 is disturbed.

図6でも、制御対象2には周期外乱が印加されているが、図5で説明した作用により、検出信号8から周期外乱成分が除去されている。しかしながら、上段グラフのように、指令信号11が「1」から「2」に急変したときや、「2」から「1」に急変したとき(時間軸の0.6sと0.8s)には、中段グラフのように、指令信号11と検出信号8の偏差であるS制御器入力波形12には大きな瞬時変化が現れ、下段グラフのように、S制御器入力波形12を処理したS制御器出力波形10にも大きな瞬時変化が現れる。この結果、上段グラフのように、検出信号8には、指令信号11の急変直後にリンギング現象(干渉現象)が現れてしまう。なお、S制御器入力波形12に大きな瞬時変化が現れた原因は、PI制御器4の制御遅れである。   In FIG. 6, the periodic disturbance is applied to the controlled object 2, but the periodic disturbance component is removed from the detection signal 8 by the action described in FIG. 5. However, when the command signal 11 suddenly changes from “1” to “2” or suddenly changes from “2” to “1” (0.6s and 0.8s on the time axis) as shown in the upper graph. As shown in the middle graph, a large instantaneous change appears in the S controller input waveform 12 that is the deviation between the command signal 11 and the detection signal 8, and the S controller that processed the S controller input waveform 12 as shown in the lower graph. A large instantaneous change also appears in the output waveform 10. As a result, as shown in the upper graph, a ringing phenomenon (interference phenomenon) appears in the detection signal 8 immediately after the sudden change of the command signal 11. The cause of the large instantaneous change appearing in the S controller input waveform 12 is the control delay of the PI controller 4.

これに対し、図7は、LPF6を備えた図2の制御器1に入力される指令信号11が急変した時に、PI制御器4とS制御器5の出力間の干渉現象が抑制され、検出信号8の乱れが抑制された効果を説明する波形図である。上段グラフのように、指令信号11が急変したとき(時間軸の0.6sと0.8s)であっても、中段グラフのように、LPF6で処理した指令信号11を用いて生成されるS制御器入力波形12には大きな変化が無いため、下段グラフのように、S制御器出力波形10にも大きな変化が現れない。この結果、本実施例の制御器1を用いた場合には、上段グラフに示すように、検出信号8から周期外乱を除去しつつ、指令信号11の急変時のリンギング現象(干渉現象)もほぼ除去することができる。   On the other hand, in FIG. 7, when the command signal 11 input to the controller 1 of FIG. 2 having the LPF 6 changes suddenly, the interference phenomenon between the outputs of the PI controller 4 and the S controller 5 is suppressed and detected. It is a wave form diagram explaining the effect by which disorder of signal 8 was controlled. Even when the command signal 11 changes suddenly (0.6 s and 0.8 s on the time axis) as shown in the upper graph, the S generated using the command signal 11 processed by the LPF 6 as shown in the middle graph. Since there is no large change in the controller input waveform 12, no significant change appears in the S controller output waveform 10 as in the lower graph. As a result, when the controller 1 of the present embodiment is used, as shown in the upper graph, the ringing phenomenon (interference phenomenon) at the time of sudden change of the command signal 11 is almost eliminated while removing the periodic disturbance from the detection signal 8. Can be removed.

以上で説明したように、本実施例の制御装置100によれば、制御器1が備えるS制御器5を用いて、周期外乱の周波数成分に対応する制御量を出力することにより、制御対象に印加された周期外乱の影響を抑制でき、また、LPF6を用いて指令信号11を処理することにより、指令信号11が急変時に制御対象の出力に現れる干渉現象を抑制することができる。   As described above, according to the control apparatus 100 of the present embodiment, the control amount corresponding to the frequency component of the periodic disturbance is output using the S controller 5 included in the controller 1, so that The influence of the applied periodic disturbance can be suppressed, and by processing the command signal 11 using the LPF 6, it is possible to suppress the interference phenomenon that appears in the output of the control target when the command signal 11 changes suddenly.

次に、図8から図11を用いて、本発明の実施例2の電力変換装置を説明する。   Next, the power converter of Example 2 of this invention is demonstrated using FIGS. 8-11.

図8は、実施例3の電力変換装置101の全体構成図である。ここに示すように、電力変換装置101は、交流電源21に直列に接続されたノイズフィルタ22と、リアクトル23と、半導体スイッチング素子からなるインバータ回路24と、インバータ回路24の直流側の正極/負極間に接続された平滑コンデンサ25と、交流電圧を検出する電圧検出回路26と、直流電圧を検出する分圧抵抗(電圧検出回路)27と、インバータ回路24のPWM(Pulse width modulation)制御を行う制御器28と、交流電流を検出する電流検出回路29と、を備えて構成されている。なお、電力変換装置101の交流側は交流電源21に接続され、直流側は直流負荷又は直流電源(以下「直流負荷/直流電源20」と称する)に接続されている。   FIG. 8 is an overall configuration diagram of the power conversion apparatus 101 according to the third embodiment. As shown here, the power conversion device 101 includes a noise filter 22 connected in series to an AC power source 21, a reactor 23, an inverter circuit 24 composed of semiconductor switching elements, and a positive / negative polarity on the DC side of the inverter circuit 24. A smoothing capacitor 25 connected in between, a voltage detection circuit 26 for detecting an AC voltage, a voltage dividing resistor (voltage detection circuit) 27 for detecting a DC voltage, and PWM (Pulse width modulation) control of the inverter circuit 24 are performed. The controller 28 includes a current detection circuit 29 that detects an alternating current. The AC side of the power converter 101 is connected to an AC power source 21 and the DC side is connected to a DC load or a DC power source (hereinafter referred to as “DC load / DC power source 20”).

次にインバータ回路24の動作モードについて説明する。インバータ回路24の動作モードには、交流電源21から交流電力を受電して直流負荷/直流電源20に直流電力を供給する整流モード(交流/直流変換モード)と、直流負荷/直流電源20からの直流電力を逆変換して交流電源21へ交流電力を出力する回生モード(直流/交流変換モード)とがある。両動作モードの切り替えは、制御器28からの制御信号によって実現される。なお、直流負荷/直流電源20に用いられる直流電源としては、例えば、太陽光発電設備や蓄電池などがある。   Next, the operation mode of the inverter circuit 24 will be described. The operation mode of the inverter circuit 24 includes a rectification mode (AC / DC conversion mode) for receiving AC power from the AC power source 21 and supplying DC power to the DC load / DC power source 20, and a DC load / DC power source 20. There is a regeneration mode (DC / AC conversion mode) in which DC power is inversely converted and AC power is output to the AC power source 21. Switching between the two operation modes is realized by a control signal from the controller 28. Examples of the DC power source used for the DC load / DC power source 20 include a photovoltaic power generation facility and a storage battery.

インバータ回路24は、6個の半導体スイッチング素子(本実施例ではIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor))と各半導体スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードとによって3相ブリッジ回路が構成されている。この3相ブリッジ回路は、3相の交流電源21に対応している。なお、各半導体スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードは、それぞれの半導体スイッチング素子のオフ時の転流用ダイオードであり、周知のものであるため、詳細な説明は省略する。   In the inverter circuit 24, a three-phase bridge circuit is configured by six semiconductor switching elements (in this embodiment, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)) and a diode connected in antiparallel to each semiconductor switching element. This three-phase bridge circuit corresponds to a three-phase AC power supply 21. The diodes connected in antiparallel to each semiconductor switching element are commutation diodes when the respective semiconductor switching elements are off, and are well-known diodes, and thus detailed description thereof is omitted.

平滑コンデンサ25は、インバータ回路24の直流側の直流電圧のリップルとサージ電圧を抑制するための要素である。   The smoothing capacitor 25 is an element for suppressing a DC voltage ripple and a surge voltage on the DC side of the inverter circuit 24.

制御器28としては、マイクロコンピュータ、DSP(Digital Signal Processor)等の演算処理装置が用いられる。制御器28に内蔵されるサンプリングホールド回路とA/D(Analog/Digital)変換部などにより、入力される各電圧・電流の検出信号がデジタル信号に変換される。   As the controller 28, an arithmetic processing unit such as a microcomputer or a DSP (Digital Signal Processor) is used. A sampling hold circuit and an A / D (Analog / Digital) conversion unit incorporated in the controller 28 convert the input detection signals of each voltage and current into digital signals.

次に、図9の機能ブロック図を用いて、制御器28の制御構成を説明する。この制御器28は、演算処理装置が所定のプログラムを実行することで、インバータ回路24の電圧指令を演算し、インバータ回路24の各半導体スイッチング素子をスイッチング(オン/オフ)制御するためのPWM制御信号を生成するように動作する。   Next, the control configuration of the controller 28 will be described using the functional block diagram of FIG. The controller 28 calculates a voltage command of the inverter circuit 24 by the arithmetic processing unit executing a predetermined program, and performs PWM control for switching (ON / OFF) control of each semiconductor switching element of the inverter circuit 24. Operates to generate a signal.

詳しく述べると、制御器28は、図9に示すように、電源位相演算器31と、電圧制御器32と、3相/2軸変換器33と、2軸/3相変換器34と、高調波抑制器35と、PWM制御器36とを備えて構成されている。   More specifically, as shown in FIG. 9, the controller 28 includes a power supply phase calculator 31, a voltage controller 32, a 3-phase / 2-axis converter 33, a 2-axis / 3-phase converter 34, a harmonic, A wave suppressor 35 and a PWM controller 36 are provided.

電源位相演算器31は、電圧検出回路26が検出した交流電圧検出信号が入力され、電源電圧位相(θ)を演算して、3相/2軸変換器33及び2軸/3相変換器34へそれぞれ出力する。 The power supply phase calculator 31 receives the AC voltage detection signal detected by the voltage detection circuit 26, calculates the power supply voltage phase (θ s ), and calculates the 3-phase / 2-axis converter 33 and 2-axis / 3-phase converter. 34 respectively.

3相/2軸変換器33は、電流検出回路29が検出した3相交流系統の2相分の交流電流検出信号(Iu,Iv)と、電源位相演算器31で演算された電源電圧位相(θ)を用い、下記の式2と式3に基づいて、d軸電流Iとq軸電流Iを演算する。なお、式2は、3相/2軸変換の演算式を表し、式3は固定座標系から回転座標系への変換の演算式を表している。 The three-phase / two-axis converter 33 includes two-phase AC current detection signals (I u , I v ) detected by the current detection circuit 29 and the power supply voltage calculated by the power supply phase calculator 31. Using the phase (θ s ), the d-axis current I d and the q-axis current I q are calculated based on the following formulas 2 and 3. Equation 2 represents an arithmetic expression for 3-phase / 2-axis conversion, and Expression 3 represents an arithmetic expression for conversion from the fixed coordinate system to the rotating coordinate system.

Figure 2018109859
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Figure 2018109859
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電圧制御器32は、d軸電流指令値I 及びq軸電流指令値I と、3相/2軸変換器33で求められたd軸電流検出値I及びq軸電流検出値Iの誤差を無くすように、PI制御器4などを用いて、d軸電圧指令値V及びq軸電圧指令値Vを演算する。 The voltage controller 32 includes a d-axis current command value I d * and a q-axis current command value I q * , a d-axis current detection value I d and a q-axis current detection value obtained by the three-phase / 2-axis converter 33. so as to eliminate the error of the I q, by using a PI controller 4 calculates a d-axis voltage command value V d and q-axis voltage command value V q.

図10は、電圧制御器32の内部構成の一例を示す。ここに示されるように、電圧制御器32の内部では、電流誤差をPI制御器4で処理して電圧指令を生成する。また、制御応答性と安定性を改善するために、フィードフォーワッド項(2π×f×L×I 、2π×f×L×I 、E)をそれぞれの電圧指令に加(減)算する。ここで、fは電源周波数、Lはリアクトル23のインダクタンス値、Eは交流電源電圧の実効値である。 FIG. 10 shows an example of the internal configuration of the voltage controller 32. As shown here, in the voltage controller 32, the current error is processed by the PI controller 4 to generate a voltage command. The control in order to improve the responsiveness and stability, feedforward wad term (2π × f s × L × I d *, 2π × f s × L × I q *, E s) to each of the voltage command Add (subtract). Here, f s is the power frequency, L is the inductance value of the reactor 23, the E s is the effective value of the AC power supply voltage.

しかし、図10に示す制御構成では、制御系の安定性を保つために、PI制御器4として応答周波数が数十Hz程度のものを使用しており、数百Hzの高い周波数の外乱成分に対して、抑制効果が不十分である。例えば、3相電源の場合、主な電源電圧の歪みは5次成分(周波数は250Hz(50Hz電源)/300Hz(60Hz電源))と7次成分(周波数は350Hz(50Hz電源)/420Hz(60Hz電源))であるため、図10に示す電圧制御器32だけは、5次と7次の電流ひずみを抑制することが困難である。そこで、本実施例の制御器28では、交流電流の高次高調波成分を抑制するために、図9に示す、高調波抑制器35を追加している。   However, in the control configuration shown in FIG. 10, in order to maintain the stability of the control system, a PI controller 4 having a response frequency of about several tens Hz is used, and a disturbance component having a high frequency of several hundred Hz is used. On the other hand, the suppression effect is insufficient. For example, in the case of a three-phase power supply, main power supply voltage distortions are a fifth order component (frequency is 250 Hz (50 Hz power supply) / 300 Hz (60 Hz power supply)) and a seventh order component (frequency is 350 Hz (50 Hz power supply) / 420 Hz (60 Hz power supply). Therefore, only the voltage controller 32 shown in FIG. 10 is difficult to suppress the fifth-order and seventh-order current distortion. Therefore, in the controller 28 of the present embodiment, a harmonic suppressor 35 shown in FIG. 9 is added in order to suppress high-order harmonic components of the alternating current.

図11を用いて、高調波抑制器35の詳細構成を説明する。高調波抑制器35は、d軸電流検出値I及びq軸電流検出値Iの特定周波数の交流成分を抑制するためのものであり、主に、LPF6と複数のS制御器5(5a、5b、…)から構成される。これらのS制御器5は、実施例1で説明したものと同一構成である。また、各S制御器5の中心周波数は、電流検出回路29で検出された交流電流信号の高次成分(歪み)に基づいて設定する。 The detailed configuration of the harmonic suppressor 35 will be described with reference to FIG. The harmonic suppressor 35 is for suppressing the AC component of the specific frequency of the d-axis current detection value I d and the q-axis current detection value I q , and mainly includes the LPF 6 and the plurality of S controllers 5 (5a 5b, ...). These S controllers 5 have the same configuration as that described in the first embodiment. Further, the center frequency of each S controller 5 is set based on the higher-order component (distortion) of the alternating current signal detected by the current detection circuit 29.

実施例1の図7でも説明したように、図11でも、電流指令値(I とI )が急変した時のPI制御器4とS制御器5の干渉現象を抑制するために、電流指令値(I とI )をLPF6を用いて処理している。このため、各S制御器5には、LPF6の出力と電流検出値(I及びI)との差分が入力されることになる。各S制御器5の出力には、図4に示すゲイン特性7aにより、各S制御器5の伝達関数に設定された中心周波数(ω)の成分のみが逆位相で現れる。そのため、周期外乱の位相を含む電圧制御器32の出力(d軸電圧指令値V、q軸電圧指令値V)に、周期外乱の逆位相となる高調波抑制器35の出力(高調波成分Vdh、Vqh)を補正信号として加算することで、電流の高調波成分をキャンセルすることができる。 As described in FIG. 7 of the first embodiment, also in FIG. 11, in order to suppress the interference phenomenon between the PI controller 4 and the S controller 5 when the current command values (I d * and I q * ) change suddenly. The current command values (I d * and I q * ) are processed using the LPF 6. For this reason, the difference between the output of the LPF 6 and the current detection values (I d and I q ) is input to each S controller 5. In the output of each S controller 5, only the component of the center frequency (ω 0 ) set in the transfer function of each S controller 5 appears in an antiphase due to the gain characteristic 7a shown in FIG. Therefore, the output (harmonic) of the harmonic suppressor 35 that is in the opposite phase to the periodic disturbance is added to the output of the voltage controller 32 including the phase of the periodic disturbance (d-axis voltage command value V d , q-axis voltage command value V q ). By adding the components V dh and V qh ) as correction signals, the harmonic components of the current can be canceled.

3相交流系統では、電源周波数の5次と7次成分が交流電流ひずみの主要成分であるため、3相/2軸変換器33により変換されたd軸電流検出値I及びq軸電流検出値Iには、6次成分が現れる。故に、高調波抑制器35には、電源周波数の6次に対応する周波数(ω=2π×f×6)のS制御器5を設ければ、交流電流の6次成分を通過させるとともに、5次と7次成分を抑制することができる。 In the three-phase AC system, the fifth and seventh components of the power supply frequency are the main components of the AC current distortion, so the d-axis current detection value I d and q-axis current detection converted by the three-phase / two-axis converter 33 are used. A sixth-order component appears in the value Iq . Therefore, if the harmonic wave suppressor 35 is provided with the S controller 5 having a frequency (ω 0 = 2π × f s × 6) corresponding to the sixth order of the power supply frequency, the sixth-order component of the alternating current is passed. The fifth and seventh order components can be suppressed.

電流ひずみの改善効果を更に向上するためには、11次と13次の周波数成分に対して、同様に電源周波数の12次に対応する周波数(ω=2π×f×12)のS制御器5を追加すれば良い。このように、電流検出回路29で検出した交流電流信号に複数の高次成分が存在する場合、複数のS制御器5を併用すれば各々の周期外乱を除去することができる。また、直流負荷/直流電源20の直流電圧のリップルに起因する電流歪みに対しても、前記直流電圧のリップルの周波数に対応するS制御器5を追加すれば、同様に電流歪み改善が図られる。 To enhance the effect of improving the current distortion further, 11 th and against 13-order frequency components, as well as S control of the power supply frequency of 12 then the corresponding frequency (ω 0 = 2π × f s × 12) A vessel 5 may be added. As described above, when a plurality of higher-order components exist in the alternating current signal detected by the current detection circuit 29, each periodic disturbance can be removed by using a plurality of S controllers 5 together. Further, with respect to the current distortion caused by the DC voltage ripple of the DC load / DC power supply 20, the current distortion can be similarly improved by adding the S controller 5 corresponding to the frequency of the DC voltage ripple. .

また、図9の2軸/3相変換器34は、電圧制御器32と高調波抑制器35で求められたd軸とq軸の電圧指令値の和(つまり、d軸電圧指令値V *及びq軸電圧指令値V *)と、電源位相演算器31で求められた電源電圧位相(θ)とを用い、下記の式4、及び、式5に基づいて、電圧指令逆変換を行い、3相電圧指令値(V ,V ,V )を算出してPWM制御器36へ出力する。なお、式4は、回転座標系から固定座標系への変換の演算式を表す。また、式5は、2軸/3相変換の演算式を表す。 The 2-axis / 3-phase converter 34 in FIG. 9 is the sum of the d-axis and q-axis voltage command values obtained by the voltage controller 32 and the harmonic suppressor 35 (that is, the d-axis voltage command value V d * And q-axis voltage command value V q * ) and the power supply voltage phase (θ s ) obtained by the power supply phase calculator 31, and the voltage command reverse conversion based on the following equations 4 and 5 The three-phase voltage command values (V u * , V v * , V w * ) are calculated and output to the PWM controller 36. Equation 4 represents an arithmetic expression for conversion from the rotating coordinate system to the fixed coordinate system. Equation 5 represents an arithmetic expression for 2-axis / 3-phase conversion.

Figure 2018109859
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Figure 2018109859
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PWM制御器36は、2軸/3相変換器34からの3相電圧指令値(V ,V ,V )と直流電圧信号Edc、及び、三角波又は鋸歯状波のキャリア波とに基づいてPWM制御信号を生成し、インバータ回路24の各半導体スイッチング素子をスイッチング動作させ、該インバータ回路24の出力電圧を制御する。 The PWM controller 36 includes a three-phase voltage command value (V u * , V v * , V w * ) from the 2-axis / 3-phase converter 34, a DC voltage signal E dc , and a triangular wave or sawtooth wave carrier. A PWM control signal is generated based on the wave, each semiconductor switching element of the inverter circuit 24 is switched, and the output voltage of the inverter circuit 24 is controlled.

以上で説明したように、本実施例では、インバータ回路の電流制御系に、指定の周波数成分に対して大きなゲインを持つ伝達関数を利用する制御手段を追加して、特定の高次成分に対して指令電圧を補正することにより、追加回路を不要としながら、電流歪みを抑制できる電力変換装置を提供することができ、また、LPFを用いて電流指令を処理することにより、PI制御器とS制御器の間の干渉現象を抑制し、電力変換装置の応答特性を保つことができる。   As described above, in this embodiment, a control means that uses a transfer function having a large gain with respect to a specified frequency component is added to the current control system of the inverter circuit, so that a specific high-order component is detected. By correcting the command voltage, it is possible to provide a power converter that can suppress current distortion while eliminating the need for an additional circuit, and by processing the current command using the LPF, the PI controller and the S The interference phenomenon between the controllers can be suppressed and the response characteristics of the power conversion device can be maintained.

次に、図12から図15を用いて、本発明の実施例3のモータ駆動装置について説明する。   Next, a motor drive device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図12は、本実施例のモータ駆動装置102の全体構成を示す図である。ここに示すように、モータ駆動装置102は、交流電源41とモータ45が接続され、主に、整流回路42、平滑コンデンサ43、インバータ回路44、制御器46、電流検出回路47、直流電圧検出回路48を備えている。整流回路42は、交流電源41に接続され、交流電源41からの交流電圧を直流電圧に変換する。平滑コンデンサ43は、整流回路42の直流出力端子に接続され、整流回路42の出力である直流電圧を平滑する。インバータ回路44は、制御器46から入力されたPWM信号に従って、IGBTやパワーMOSなどの半導体スイッチング素子をオン・オフ動作させ、平滑コンデンサ43の出力である直流電圧を交流電圧に変換して出力し、モータ45の回転数を制御する。なお、交流電源41に代え、蓄電池などの直流電源から給電する場合は、整流回路42を省略し、直流電源の出力をそのままインバータ回路44に入力する構成としても良い。   FIG. 12 is a diagram illustrating an overall configuration of the motor driving apparatus 102 according to the present embodiment. As shown here, an AC power supply 41 and a motor 45 are connected to the motor drive device 102, and mainly a rectifier circuit 42, a smoothing capacitor 43, an inverter circuit 44, a controller 46, a current detection circuit 47, a DC voltage detection circuit. 48 is provided. The rectifier circuit 42 is connected to the AC power supply 41 and converts the AC voltage from the AC power supply 41 into a DC voltage. The smoothing capacitor 43 is connected to the DC output terminal of the rectifier circuit 42 and smoothes the DC voltage that is the output of the rectifier circuit 42. The inverter circuit 44 turns on and off semiconductor switching elements such as IGBTs and power MOSs according to the PWM signal input from the controller 46, converts the DC voltage output from the smoothing capacitor 43 into an AC voltage, and outputs the AC voltage. The number of rotations of the motor 45 is controlled. When power is supplied from a DC power source such as a storage battery instead of the AC power source 41, the rectifier circuit 42 may be omitted and the output of the DC power source may be directly input to the inverter circuit 44.

また、電流検出回路47は、平滑コンデンサ43とインバータ回路44の間に設けられたシャント抵抗により、インバータ回路44の直流電流(母線電流)を検出する。直流電圧検出回路48は、平滑コンデンサ43の両端の直流電圧を検出する。制御器46は、各検出回路の出力に基づいてインバータ回路44を制御するPWM信号を生成する。なお、制御器46はマイクロコンピュータもしくはDSP(デジタルシグナルプロセッサ)等の半導体演算素子を用いている。   The current detection circuit 47 detects a direct current (bus current) of the inverter circuit 44 by a shunt resistor provided between the smoothing capacitor 43 and the inverter circuit 44. The DC voltage detection circuit 48 detects the DC voltage across the smoothing capacitor 43. The controller 46 generates a PWM signal for controlling the inverter circuit 44 based on the output of each detection circuit. The controller 46 uses a semiconductor arithmetic element such as a microcomputer or a DSP (digital signal processor).

図13は、モータ45に印加する電圧指令信号を演算し、インバータ回路44を制御するPWM制御信号を生成する制御器46の機能ブロック図であり、各機能はCPU(コンピュータ)及び演算プログラムにより実現される。ここに示すように、制御器46は、dqベクトル制御により、モータ45に印加する電圧指令信号(V ,V ,V )を演算し、インバータ回路44の制御信号であるPWM信号を生成するものであり、図13に示すように、速度制御器50と、d軸電流指令発生器51と、電圧制御器52と、2軸/3相変換器53と、速度&位相推定器54と、3相/2軸変換器55と、電流再現演算器56と、高調波抑制器57と、PWM制御器58とを備える。 FIG. 13 is a functional block diagram of a controller 46 for calculating a voltage command signal applied to the motor 45 and generating a PWM control signal for controlling the inverter circuit 44. Each function is realized by a CPU (computer) and a calculation program. Is done. As shown here, the controller 46 calculates voltage command signals (V u * , V v * , V w * ) to be applied to the motor 45 by dq vector control, and outputs a PWM control signal for the inverter circuit 44. As shown in FIG. 13, a speed controller 50, a d-axis current command generator 51, a voltage controller 52, a 2-axis / 3-phase converter 53, and a speed & phase estimation, as shown in FIG. , A three-phase / two-axis converter 55, a current reproduction calculator 56, a harmonic suppressor 57, and a PWM controller 58.

これらのうち、電流再現演算器56は、電流検出回路47が出力する母線電流信号Ishと、2軸/3相変換器53が出力する3相電圧指令値V ,V ,V を用いて、インバータ回路44の出力電流I、I、Iを再現する。なお、図13では、コスト低減のために、母線電流信号Ishから3相電流を再現する方式を採用しているが、電流センサなどの電流検出手段を用いてインバータ回路44の出力である交流電流を検出しても良く、この場合は、その電流検出手段が検出した3相電流を3相/2軸変換器55に入力すれば良い。 Among these, the current reproduction computing unit 56 includes the bus current signal I sh output from the current detection circuit 47 and the three-phase voltage command values V u * , V v * , V output from the 2-axis / 3-phase converter 53. Using w * , the output currents I u , I v and I w of the inverter circuit 44 are reproduced. In FIG. 13, a method of reproducing the three-phase current from the bus current signal I sh is adopted for cost reduction. However, the AC that is the output of the inverter circuit 44 using current detection means such as a current sensor is used. The current may be detected. In this case, the three-phase current detected by the current detection means may be input to the three-phase / two-axis converter 55.

図14は、本実施例のモータ駆動装置102の制御軸と、モータ回転軸を示す図である。同図において、dc−qc軸は制御系の推定軸、d−q軸はモータ回転軸であり、d−q軸とdc−qc軸との軸誤差をΔθと定義する。このとき、3相/2軸変換器55は、電流再現演算器56で再現された3相の出力電流I、I、Iと、速度&位相推定器54により推定された位相情報θdcとを用い、式6と式7に基づいて、dc軸電流検出値Idcと、qc軸電流検出値Iqcを演算する。 FIG. 14 is a diagram illustrating a control shaft and a motor rotation shaft of the motor driving apparatus 102 according to the present embodiment. In the figure, the dc-qc axis is the estimated axis of the control system, the dq axis is the motor rotation axis, and the axis error between the dq axis and the dc-qc axis is defined as Δθ c . At this time, the three-phase / 2-axis converter 55 outputs the three-phase output currents I u , I v , I w reproduced by the current reproduction calculator 56 and the phase information θ estimated by the speed & phase estimator 54. Using dc , the dc-axis current detection value I dc and the qc-axis current detection value I qc are calculated based on Equations 6 and 7.

Figure 2018109859
Figure 2018109859

Figure 2018109859
Figure 2018109859

速度制御器50は、外部からの速度指令値ωとモータ回転速度推定値ωの偏差に従って、q軸電流指令値I を出力する。また、d軸電流指令発生器51は、モータ電流を最小化するd軸電流指令値I を出力する。 The speed controller 50 outputs a q-axis current command value I q * according to the deviation between the speed command value ω * from the outside and the estimated motor rotation speed value ω 1 . The d-axis current command generator 51 outputs a d-axis current command value I d * that minimizes the motor current.

電圧制御器52では、上述したd軸電流指令値I とq軸電流指令値I と、dc軸電流検出値Idcと、qc軸電流検出値Iqcと、速度指令値ω 、および、予め登録された、巻き線抵抗rやd−q軸インダクタンスLdとLq等のモータ定数を用いて、モータ45の制御に用いるdc軸電圧指令値Vdcと、qc軸電圧指令値Vqcを演算する。電圧制御器52での電圧制御は周知のものであるため、詳細な説明を省略する。 In the voltage controller 52, the d-axis current command value I d * , the q-axis current command value I q * , the dc-axis current detection value I dc , the qc-axis current detection value I qc, and the speed command value ω 1 described above. * , And the dc axis voltage command value V dc and qc axis voltage command value used for controlling the motor 45 by using previously registered motor constants such as the winding resistance r and the dq axis inductances Ld and Lq. Vqc is calculated. Since the voltage control in the voltage controller 52 is well known, detailed description thereof is omitted.

続いて、モータ位置センサレス制御を実現するための速度&位相推定方法について、詳細に説明する。   Next, a speed & phase estimation method for realizing motor position sensorless control will be described in detail.

図15は、図13の速度&位相推定器54の詳細な機能ブロック図である。この速度&位相推定器54は、モータ回転子位置センサレス制御法により、回転子位置と回転速度とを推定するものであり、具体的には、モータ軸(d−q軸)と制御系軸(dc−qc軸)との軸誤差Δθを演算する軸誤差演算器61と、モータ回転速度推定値ωを推定する速度推定器62と、制御系の位相情報θdcを演算する位相演算器63とを備えるとともに、軸誤差Δθを指令値「0」に保持している。 FIG. 15 is a detailed functional block diagram of the speed & phase estimator 54 of FIG. The speed & phase estimator 54 estimates the rotor position and the rotational speed by a motor rotor position sensorless control method. Specifically, the speed & phase estimator 54 specifically includes a motor axis (dq axis) and a control system axis ( axis error calculator 61 for calculating an axis error Δθ c with respect to the dc−qc axis), a speed estimator 62 for estimating the motor rotation speed estimated value ω 1 , and a phase calculator for calculating phase information θ dc of the control system. 63, and the axis error Δθ c is held at the command value “0”.

軸誤差演算器61は、上述した、dc軸電圧指令値Vdc、qc軸指令電圧値Vqc、dc軸電流値Idc、qc軸電流値Iqc、モータ定数64、および、後述する、モータ回転速度推定値ωから、以下の式8を用いて、軸誤差Δθを演算する。 The axis error calculator 61 includes the dc-axis voltage command value V dc , the qc-axis command voltage value V qc , the dc-axis current value I dc , the qc-axis current value I qc , the motor constant 64, and a motor described later. The axis error Δθ c is calculated from the estimated rotational speed value ω 1 using the following equation (8).

Figure 2018109859
Figure 2018109859

速度推定器62は、軸誤差演算器61が出力する軸誤差Δθを、所謂、PI制御器4を用いて処理し、モータ回転速度推定値ωを出力するものである。ここで、PI制御器4は、軸誤差演算器61で推定される軸誤差ΔθをなくすようにPLL(Phase-Locked Loop)制御するものである。また、位相演算器63では、モータ回転速度の推定値ωを積分して、制御系の位相情報θdcを演算し、出力する。 The speed estimator 62 processes the shaft error Δθ c output from the shaft error calculator 61 using a so-called PI controller 4 and outputs a motor rotation speed estimated value ω 1 . Here, the PI controller 4 performs PLL (Phase-Locked Loop) control so as to eliminate the axis error Δθ c estimated by the axis error calculator 61. Further, the phase calculator 63 integrates the estimated value ω 1 of the motor rotation speed to calculate and output the phase information θ dc of the control system.

以上で説明した速度&位相推定器54を用いることによって、モータ回転速度推定値ωと位相情報θdcが得られるので、モータ45の回転子位置センサを省略することができ、システム全体としてのコスト低減が可能である。もちろん、エンコーダなど回転子位置センサを採用して常に回転子の速度と位置情報を検出しても良い。 By using the speed & phase estimator 54 described above, the motor rotational speed estimated value ω 1 and the phase information θ dc can be obtained, so that the rotor position sensor of the motor 45 can be omitted, and the entire system can be omitted. Cost reduction is possible. Of course, a rotor position sensor such as an encoder may be employed to always detect the rotor speed and position information.

また、図13の高調波抑制器57は、モータ電流の高調波成分を抑制するためのものである。この高調波抑制器57は、実施例2の図11に示す高調波抑制器35と同じく、S制御器5とLPF6を内蔵する構成であり、その詳細な説明は省略するが、dc軸電流検出値Idc及びqc軸電流検出値Iqcの特定周波数の交流成分を抑制するためのものであり、複数のS制御器5を並列にして構成される。各S制御器5の中心周波数は、モータ回転数やインバータ周波数f及びインバータの特性に従って調整する。例えば、3相交流モータの場合、インバータ周波数の5次と7次成分がモータ電流ひずみの主要成分であるため、3相/2軸変換器55により変換されたdc軸電流検出値Idc及びqc軸電流検出値Iqcには、インバータ周波数の6次成分が現れる。故に、高調波抑制器57には、インバータ周波数の6次に対応する周波数(ω=2π×f×6)のS制御器5を設ければ、モータ電流の5次と7次成分を抑制できる。勿論、電流ひずみの改善効果を更に向上するためには、11次以上の周波数成分に対して、同様にS制御器5を追加すれば良い。また、平滑コンデンサ43の直流電圧リップルに起因する電流歪み成分を抑制したい場合、直流電圧リップルの周波数に対応するS制御器5を追加すれば良い。 Further, the harmonic suppressor 57 of FIG. 13 is for suppressing the harmonic component of the motor current. The harmonic suppressor 57 is configured to incorporate the S controller 5 and the LPF 6 in the same manner as the harmonic suppressor 35 shown in FIG. 11 of the second embodiment, and a detailed description thereof is omitted, but a dc-axis current detection is performed. This is for suppressing the AC component of the specific frequency of the value I dc and the qc-axis current detection value I qc , and is configured by arranging a plurality of S controllers 5 in parallel. The center frequency of the S controller 5 adjusts according to the motor speed and the inverter frequency f 1 and the characteristics of the inverter. For example, in the case of a three-phase AC motor, the fifth-order and seventh-order components of the inverter frequency are the main components of the motor current distortion. Therefore, the detected dc-axis current values I dc and qc converted by the three-phase / 2-axis converter 55 are used. A sixth-order component of the inverter frequency appears in the shaft current detection value I qc . Therefore, if the harmonic suppressor 57 is provided with the S controller 5 having a frequency (ω 0 = 2π × f 1 × 6) corresponding to the sixth order of the inverter frequency, the fifth and seventh order components of the motor current are obtained. Can be suppressed. Of course, in order to further improve the current distortion improvement effect, the S controller 5 may be added to the 11th-order or higher frequency components. Further, when it is desired to suppress the current distortion component caused by the DC voltage ripple of the smoothing capacitor 43, an S controller 5 corresponding to the frequency of the DC voltage ripple may be added.

そして、図13で示したように、電圧制御器52の出力である電圧指令値(Vdc、Vqc)を、高調波抑制器57の出力である補正量(Vdh、Vqh)で補正することで、モータ電圧指令(Vdc 、Vqc )を算出することができる。 Then, as shown in FIG. 13, the voltage command values (V dc , V qc ) that are the outputs of the voltage controller 52 are corrected by the correction amounts (V dh , V qh ) that are the outputs of the harmonic suppressor 57. Thus, the motor voltage command (V dc * , V qc * ) can be calculated.

ここで、高調波抑制器57の出力(Vdh、Vqh)が主に高調波(交流)成分なので、電圧制御器52の出力(VdcとVqc)の交流成分が少なくなる。その結果、式8により算出された軸誤差Δθのリップルが低減され、モータ制御系の安定性を向上できる。すなわち、高調波抑制器57の出力と電圧制御器52の出力との加算の前に、電圧制御器52の出力に対して軸誤差演算を行うことでモータ制御系の安定性を向上できる。 Here, since the outputs (V dh , V qh ) of the harmonic suppressor 57 are mainly harmonic (AC) components, the AC components of the outputs (V dc and V qc ) of the voltage controller 52 are reduced. As a result, the ripple of the axis error Δθ c calculated by Expression 8 is reduced, and the stability of the motor control system can be improved. That is, the stability of the motor control system can be improved by performing an axis error calculation on the output of the voltage controller 52 before adding the output of the harmonic suppressor 57 and the output of the voltage controller 52.

このモータ電圧指令(Vdc 、Vqc )と、速度&位相推定器54からの位相情報θdcを用いて、下記の式9及び式10に基づいて、3相指令電圧(V 、V 、V )を算出する。 Using this motor voltage command (V dc * , V qc * ) and the phase information θ dc from the speed & phase estimator 54, a three-phase command voltage (V u * , V v * , V w * ).

Figure 2018109859
Figure 2018109859

Figure 2018109859
Figure 2018109859

最後に、PWM制御器58は、2軸/3相変換器53からの3相指令電圧(V 、V 、V )と、直流電圧検出回路48からの直流電圧信号Edcを用いて、PWM制御器58で変調率を算出し、インバータ回路44のPWM信号を作成する。インバータ回路44の半導体スイッチング素子は、PWM信号に従ってオン・オフ動作し、各相の出力端子から、パルス状の電圧(振幅値が直流電圧、幅がPWM信号によって変化)を出力する。 Finally, the PWM controller 58 includes a three-phase command voltage (V u * , V v * , V w * ) from the 2-axis / 3-phase converter 53 and a DC voltage signal E dc from the DC voltage detection circuit 48. The PWM controller 58 calculates the modulation factor and creates a PWM signal for the inverter circuit 44. The semiconductor switching element of the inverter circuit 44 is turned on / off according to the PWM signal, and outputs a pulsed voltage (amplitude value is a DC voltage, and a width is changed by the PWM signal) from the output terminal of each phase.

以上で説明したように、本実施例によれば、インバータ回路の電流制御系に、指定の周波数成分に対して大きなゲインを持つ伝達関数とLPFを利用する制御手段を追加して、特定の高次成分に対して指令電圧を補正することにより、追加回路が不要としながら、電流歪みを抑制するとともに、LPF処理後の指令信号を制御に用いることで、指令信号の急変時にモータの出力に現れる、PI制御器とS制御器の干渉現象を抑制したモータ駆動装置を提供することができる。   As described above, according to this embodiment, a transfer function having a large gain with respect to a specified frequency component and a control unit that uses an LPF are added to the current control system of the inverter circuit, so that a specific high frequency is obtained. Correcting the command voltage for the next component suppresses current distortion while eliminating the need for an additional circuit, and uses the command signal after LPF processing for control, so that it appears in the motor output when the command signal changes suddenly. It is possible to provide a motor drive device that suppresses the interference phenomenon between the PI controller and the S controller.

本実施例は、冷凍機器について説明する。   In this embodiment, a refrigeration apparatus will be described.

図16は、本発明の実施例4における空気調和機や冷凍機などの冷凍機器の構成図を示す。冷凍機器200は、空気温度を調和する装置であり、室内機200Aと室外機200Bとが冷媒配管206により接続されて構成される。ここで室外機200Bは冷媒と空気の熱交換を行う熱交換器202と、この熱交換器202に空気を送風するファン204と、冷媒を圧縮して循環させる圧縮機205を備える。   FIG. 16: shows the block diagram of refrigeration equipment, such as an air conditioner and a refrigerator, in Example 4 of the present invention. The refrigeration equipment 200 is a device that harmonizes the air temperature, and is configured by connecting an indoor unit 200A and an outdoor unit 200B by a refrigerant pipe 206. Here, the outdoor unit 200B includes a heat exchanger 202 that performs heat exchange between the refrigerant and air, a fan 204 that blows air to the heat exchanger 202, and a compressor 205 that compresses and circulates the refrigerant.

また、圧縮機205は内部に永久磁石同期モータを備えた圧縮機用モータ208を有し、モータ駆動装置207により圧縮機用モータ208を駆動することで圧縮機が駆動される。モータ駆動装置207は、交流電源の交流電圧を直流電圧に変換して、モータ駆動用インバータに提供し、モータを駆動する。   The compressor 205 has a compressor motor 208 having a permanent magnet synchronous motor therein, and the compressor is driven by driving the compressor motor 208 by the motor driving device 207. The motor driving device 207 converts the AC voltage of the AC power source into a DC voltage and provides it to the motor driving inverter to drive the motor.

圧縮機205は詳細な図示構造はないが、ロータリ圧縮機やスクロール圧縮機等が採用され、内部に圧縮機構部を備えており、この圧縮機構部は圧縮機用モータ208により駆動される。圧縮機構部はスクロール圧縮機であれば、固定スクロールと旋回スクロールとにより構成され、固定スクロールに対して旋回スクロールが旋回運動を行うことで、スクロール間に圧縮室が形成されるものである。   Although the compressor 205 does not have a detailed illustrated structure, a rotary compressor, a scroll compressor, or the like is adopted, and a compression mechanism unit is provided therein. The compression mechanism unit is driven by a compressor motor 208. If the compression mechanism unit is a scroll compressor, it is composed of a fixed scroll and a turning scroll, and the turning scroll makes a turning motion with respect to the fixed scroll, thereby forming a compression chamber between the scrolls.

このモータ駆動装置207として実施例3のモータ駆動装置102を使用することにより、モータ電流のひずみを抑制し、高い制御性能を確保できる。また、モータ電流ひずみの抑制により、より安定駆動ができるので、冷凍機器として、製品の振動や騒音の低減ができる。   By using the motor drive device 102 of the third embodiment as the motor drive device 207, distortion of the motor current can be suppressed and high control performance can be ensured. In addition, since the motor current distortion is suppressed, more stable driving can be performed, so that the vibration and noise of the product can be reduced as the refrigeration equipment.

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。   Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.

100:制御装置、
101:電力変換装置、
102:モータ駆動装置、
1:制御器、
2:制御対象、
3:検出手段、
4:PI制御器、
5:S制御器、
6:LPF(ローパスフィルタ)、
7a:S制御器のゲイン特性、
7b:S制御器の位相特性、
8:検出信号、
9:周期外乱波形、
10:S制御器出力波形、
11:指令信号、
12:S制御器入力波形、
20:直流負荷/直流電源、
21:交流電源、
22:ノイズフィルタ、
23:リアクトル、
24:インバータ回路、
25:平滑コンデンサ、
26:電圧検出回路、
27:分圧抵抗、
28:制御器、
29:電流検出回路、
31:電源位相演算器、
32:電圧制御器、
33:3相/2軸変換器、
34:2軸/3相変換器、
35:高調波抑制器、
36:PWM制御器、
37:乗算器、
38:d軸高調波抑制器、
39:q軸高調波抑制器、
41:交流電源、
42:整流回路、
43:平滑コンデンサ、
44:インバータ回路、
45:モータ、
46:制御器、
47:電流検出回路、
48:直流電圧検出回路、
50:速度制御器、
51:d軸電流指令発生器、
52:電圧制御器、
53:2軸/3相変換器、
54:速度&位相推定器、
55:3相/2軸変換器、
56:電流再現演算器、
57:高調波抑制器、
58:PWM制御器、
61:軸誤差演算器、
62:速度推定器、
63:位相演算器、
64:モータ定数、
200:冷凍機器、
200A:室内機、
200B:室外機、
201、202:熱交換器、
203、204:ファン、
205:圧縮機、
206:冷媒配管、
207:モータ駆動装置、
208:圧縮機用モータ
100: control device,
101: Power conversion device,
102: Motor drive device,
1: controller,
2: Control target
3: Detection means,
4: PI controller,
5: S controller,
6: LPF (low pass filter),
7a: S controller gain characteristics,
7b: S controller phase characteristics,
8: Detection signal,
9: Periodic disturbance waveform,
10: S controller output waveform,
11: Command signal,
12: S controller input waveform,
20: DC load / DC power supply,
21: AC power supply,
22: Noise filter,
23: Reactor,
24: Inverter circuit,
25: Smoothing capacitor,
26: voltage detection circuit,
27: Voltage dividing resistance,
28: Controller
29: current detection circuit,
31: Power phase calculator
32: Voltage controller,
33: 3-phase / 2-axis converter,
34: 2-axis / 3-phase converter,
35: harmonic suppressor,
36: PWM controller,
37: Multiplier
38: d-axis harmonic suppressor,
39: q-axis harmonic suppressor,
41: AC power supply,
42: rectifier circuit,
43: smoothing capacitor,
44: Inverter circuit,
45: Motor,
46: Controller
47: current detection circuit,
48: DC voltage detection circuit,
50: Speed controller,
51: d-axis current command generator,
52: Voltage controller,
53: 2-axis / 3-phase converter,
54: Speed & phase estimator,
55: 3-phase / 2-axis converter,
56: Current reproduction calculator,
57: Harmonic suppressor,
58: PWM controller,
61: Axis error calculator,
62: Speed estimator,
63: Phase calculator
64: Motor constant,
200: Refrigeration equipment,
200A: indoor unit,
200B: outdoor unit,
201, 202: heat exchanger,
203, 204: Fan,
205: Compressor,
206: refrigerant piping,
207: motor drive device,
208: Motor for compressor

Claims (17)

外部から指令信号が入力され、制御信号を出力する制御器と、
前記制御信号に基づいて制御される制御対象と、
前記制御対象の出力を検出し、検出信号を出力する検出手段と、
を備えた制御装置であって、
前記制御器は、
前記制御信号と前記検出信号の偏差が入力され、該偏差に基づき前記制御対象の操作量を出力するPI制御器またはPID制御器と、
前記制御信号が入力され、その急変を緩和するローパスフィルタと、
該ローパスフィルタの出力と前記検出信号の偏差が入力され、該偏差に含まれる特定周波数の信号を逆位相にして出力するS制御器と、
前記PI制御器または前記PID制御器の出力と前記S制御器の出力を加算し、前記制御信号として出力する加算器と、
からなることを特徴とする制御装置。
A controller that receives a command signal from the outside and outputs a control signal;
A controlled object controlled based on the control signal;
Detecting means for detecting an output of the controlled object and outputting a detection signal;
A control device comprising:
The controller is
A PI controller or a PID controller that receives a deviation between the control signal and the detection signal and outputs an operation amount of the control object based on the deviation;
A low-pass filter that receives the control signal and relaxes the sudden change;
An S controller for inputting a deviation between the output of the low-pass filter and the detection signal, and outputting a signal of a specific frequency included in the deviation in an opposite phase;
An adder that adds the output of the PI controller or the PID controller and the output of the S controller and outputs the result as the control signal;
A control device comprising:
請求項1に記載の制御装置において、
前記S制御器には、下記式に示す伝達関数を用いることを特徴とする制御装置。
Figure 2018109859
ここで、s:ラプラス演算子、ω:中心周波数、K、K、K:制御ゲイン
The control device according to claim 1,
The S controller uses a transfer function represented by the following equation.
Figure 2018109859
Here, s: Laplace operator, ω 0 : center frequency, K 1 , K 2 , K 3 : control gain
請求項1に記載の制御装置において、
前記ローパスフィルタの遮断周波数は、前記PI制御器もしくはPID制御器の応答周波数と同様に設定することを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 1,
The cut-off frequency of the low-pass filter is set similarly to the response frequency of the PI controller or PID controller.
請求項2に記載の制御装置において、
前記S制御器に設定される中心周波数ωは、前記検出信号に含まれる高次成分に基づいて設定することを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 2,
The control apparatus is characterized in that the center frequency ω 0 set in the S controller is set based on a higher-order component included in the detection signal.
請求項1または2に記載の制御装置であって、
前記検出信号に複数の高次成分が存在する場合、各々の周波数に対応した複数のS制御器を併用することを特徴とする制御装置。
The control device according to claim 1 or 2,
When a plurality of higher-order components exist in the detection signal, a control device using a plurality of S controllers corresponding to each frequency in combination.
交流電源と、直流負荷または直流電源間が接続され、
電力を変換するインバータ回路と、
前記交流電源の交流電流を検出し、交流電流検出信号を出力する電流検出手段と、
所定の電流指令と前記交流電流検出信号が入力され、それらに基づき前記インバータ回路の指令電圧を生成する電圧制御器と、
所定の電流指令と前記交流電流検出信号が入力され、それらに基づき前記指令電圧を補正する補正信号を生成する補正部と、
を備えた電力変換装置であって、
前記補正部は、
前記電流指令が入力され、その急変を緩和するローパスフィルタと、
該ローパスフィルタの出力と前記交流電流検出信号の偏差が入力され、該偏差に含まれる特定周波数の信号を逆位相にして、前記補正信号を生成するS制御器と、を有することを特徴とする電力変換装置。
The AC power supply and the DC load or DC power supply are connected.
An inverter circuit for converting power;
Current detection means for detecting an alternating current of the alternating current power supply and outputting an alternating current detection signal;
A voltage controller that receives a predetermined current command and the alternating current detection signal and generates a command voltage of the inverter circuit based on the current command;
A correction unit that receives a predetermined current command and the alternating current detection signal and generates a correction signal for correcting the command voltage based on the predetermined current command,
A power conversion device comprising:
The correction unit is
A low-pass filter that receives the current command and relaxes the sudden change;
An S controller that receives a deviation between the output of the low-pass filter and the AC current detection signal, and generates a correction signal by making a signal of a specific frequency included in the deviation into an opposite phase. Power conversion device.
請求項6に記載の電力変換装置において、
前記S制御器には、下記式に示す伝達関数を用いることを特徴とする電力変換装置。
Figure 2018109859
ここで、s:ラプラス演算子、ω:中心周波数、K、K、K:制御ゲイン
The power conversion device according to claim 6, wherein
The S controller uses a transfer function represented by the following equation.
Figure 2018109859
Here, s: Laplace operator, ω 0 : center frequency, K 1 , K 2 , K 3 : control gain
請求項6に記載の電力変換装置において、
前記ローパスフィルタの遮断周波数は、前記電圧制御器の応答周波数と同様に設定することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 6, wherein
The cutoff frequency of the low-pass filter is set similarly to the response frequency of the voltage controller.
請求項7に記載の電力変換装置において、
前記S制御器に設定される中心周波数ωは、前記交流電流検出信号の高次成分に基づいて設定することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 7,
The center frequency ω 0 set in the S controller is set based on a higher-order component of the alternating current detection signal.
請求項6または7に記載の電力変換装置であって、
前記交流電流検出信号に複数の高次成分が存在する場合、各々の周波数に対応した複数のS制御器を併用することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 6 or 7,
When a plurality of higher order components exist in the alternating current detection signal, a plurality of S controllers corresponding to each frequency are used in combination.
交流電源と、モータが接続され、
前記交流電源が出力する交流電力を整流する整流回路と、
該整流回路が出力する電力を平滑する平滑コンデンサと、
該平滑コンデンサが出力する直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路が出力する交流電流を検出し、交流電流検出信号を出力する電流検出手段と、
前記インバータ回路を制御する制御器と、
を備えたモータ駆動装置であって、
前記制御器は、
モータトルク指令やモータ回転速度指令から算出された電流指令と前記交流電流検出信号が入力され、それらに基づき前記インバータ回路の指令電圧を生成する電圧制御器と、
前記電流指令と前記交流電流検出信号が入力され、それらに基づき前記指令電圧を補正する補正信号を生成する補正部と、を備え、
前記補正部は、
前記電流指令が入力され、その急変を緩和するローパスフィルタと、
該ローパスフィルタの出力と前記交流電流検出信号の偏差が入力され、該偏差に含まれる特定周波数の信号を逆位相にして、前記補正信号を生成するS制御器と、を有することを特徴とするモータ駆動装置。
AC power supply and motor are connected,
A rectifier circuit for rectifying AC power output from the AC power source;
A smoothing capacitor for smoothing the power output from the rectifier circuit;
An inverter circuit for converting a DC voltage output from the smoothing capacitor into an AC voltage;
Current detection means for detecting an alternating current output by the inverter circuit and outputting an alternating current detection signal;
A controller for controlling the inverter circuit;
A motor drive device comprising:
The controller is
A voltage controller that receives a current command calculated from a motor torque command or a motor rotation speed command and the alternating current detection signal and generates a command voltage of the inverter circuit based on the current command;
A correction unit that receives the current command and the alternating current detection signal and generates a correction signal for correcting the command voltage based on the current command and the alternating current detection signal;
The correction unit is
A low-pass filter that receives the current command and relaxes the sudden change;
An S controller that receives a deviation between the output of the low-pass filter and the AC current detection signal, and generates a correction signal by making a signal of a specific frequency included in the deviation into an opposite phase. Motor drive device.
請求項11に記載のモータ駆動装置において、
前記S制御器には、下記式に示す伝達関数を用いることを特徴とするモータ駆動装置。
Figure 2018109859
ここで、s:ラプラス演算子、ω:中心周波数、K、K、K:制御ゲイン
The motor drive device according to claim 11, wherein
The S controller uses a transfer function represented by the following equation.
Figure 2018109859
Here, s: Laplace operator, ω 0 : center frequency, K 1 , K 2 , K 3 : control gain
請求項11に記載のモータ駆動装置において、
前記ローパスフィルタの遮断周波数は、前記電圧制御器の応答周波数と同様に設定することを特徴とするモータ駆動装置。
The motor drive device according to claim 11, wherein
The motor driving device characterized in that the cutoff frequency of the low-pass filter is set in the same manner as the response frequency of the voltage controller.
請求項11または12に記載のモータ駆動装置であって、
前記S制御器に設定される中心周波数ωは、前記交流電流検出信号の高次成分に基づいて設定することを特徴とするモータ駆動装置。
The motor drive device according to claim 11 or 12,
The motor drive apparatus according to claim 1, wherein the center frequency ω 0 set in the S controller is set based on a higher-order component of the alternating current detection signal.
請求項11または12に記載のモータ駆動装置であって、
前記交流電流検出信号に複数の高次成分が存在する場合、各々の周波数に対応した複数のS制御器を併用することを特徴とするモータ駆動装置。
The motor drive device according to claim 11 or 12,
When a plurality of higher order components exist in the alternating current detection signal, a plurality of S controllers corresponding to each frequency are used in combination.
請求項11から14の何れか一項に記載のモータ駆動装置であって、
前記指令電圧を補正する前に前記電圧制御器から出力された指令電圧を用いて軸誤差演算を行うことを特徴とするモータ駆動装置。
The motor drive device according to any one of claims 11 to 14,
A motor drive device that performs an axis error calculation using a command voltage output from the voltage controller before correcting the command voltage.
圧縮機を有する冷凍機器であって、
前記圧縮機はモータを内蔵し、
請求項11から16の何れか一項に記載のモータ駆動装置を用いて、前記圧縮機に内蔵されたモータを駆動することを特徴とする冷凍機器。
Refrigeration equipment having a compressor,
The compressor has a built-in motor,
A refrigeration apparatus that drives a motor built in the compressor using the motor driving device according to any one of claims 11 to 16.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019235325A1 (en) 2018-06-07 2019-12-12 キヤノン株式会社 Optical system, imaging device comprising same, and imaging system
JP2020124085A (en) * 2019-01-31 2020-08-13 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 Control device, a motor drive device, and refrigeration apparatus including the same
JP7413926B2 (en) 2020-05-26 2024-01-16 富士電機株式会社 Control equipment and power conversion equipment

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007181358A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Toshiba Schneider Inverter Corp Motor controller
JP2013183620A (en) * 2012-03-05 2013-09-12 Daihen Corp Control circuit for motor driving inverter circuit, and inverter device having the same
JP2013201803A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Mori Seiki Co Ltd Device and method for controlling synchronous motor
JP2014150604A (en) * 2013-01-31 2014-08-21 Ntn Corp Synchronous motor controller for electric vehicle
JP2015192497A (en) * 2014-03-27 2015-11-02 株式会社富士通ゼネラル motor control device
JP2016158432A (en) * 2015-02-25 2016-09-01 ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー(ホンコン)リミテッド Power conversion device, active filter and motor drive device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007181358A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Toshiba Schneider Inverter Corp Motor controller
JP2013183620A (en) * 2012-03-05 2013-09-12 Daihen Corp Control circuit for motor driving inverter circuit, and inverter device having the same
JP2013201803A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Mori Seiki Co Ltd Device and method for controlling synchronous motor
JP2014150604A (en) * 2013-01-31 2014-08-21 Ntn Corp Synchronous motor controller for electric vehicle
JP2015192497A (en) * 2014-03-27 2015-11-02 株式会社富士通ゼネラル motor control device
JP2016158432A (en) * 2015-02-25 2016-09-01 ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー(ホンコン)リミテッド Power conversion device, active filter and motor drive device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019235325A1 (en) 2018-06-07 2019-12-12 キヤノン株式会社 Optical system, imaging device comprising same, and imaging system
JP2020124085A (en) * 2019-01-31 2020-08-13 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 Control device, a motor drive device, and refrigeration apparatus including the same
JP7195165B2 (en) 2019-01-31 2022-12-23 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 Control device, motor drive device, and refrigeration equipment using the same
JP7413926B2 (en) 2020-05-26 2024-01-16 富士電機株式会社 Control equipment and power conversion equipment

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