JP2020137233A - 電力変換装置、発電電動機の制御装置、および、電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、この発明の実施の形態1に係る電力変換装置の全体構成を示す図である。図1に示すように、本実施の形態1に係る電力変換装置は、第1の電力変換器4a、第2の電力変換器4b、および、制御部6を備えている。また、必要に応じて、電力変換装置は、平滑コンデンサ3を備える。電力変換装置は、電源としての直流電源2に接続されている。また、電力変換装置には、負荷として、交流回転機1が接続されている。電力変換装置は、直流電源2からの直流電圧を交流電圧に変換して交流回転機1に供給する。また、図1に示すように、さらに、必要に応じて、電力変換装置は、交流回転機1の各相の巻線に流れる電流を検出する第1の電流検出器5aおよび第2の電流検出器5bを備える。
電流位相:0deg以上から30deg未満まで:U1相、
30deg以上から90deg未満まで:W1相、
90deg以上から150deg未満まで:V1相、
150deg以上から210deg未満まで:U1相、
210deg以上から270deg未満まで:W1相、
270deg以上から330deg未満まで:V1相、
330deg以上から360deg未満まで:U1相。
電流位相:0deg以上から60deg未満まで:U1相、
60deg以上から180deg未満まで:V1相、
180deg以上から300deg未満まで:W1相、
300deg以上から360deg未満まで:U1相。
電流位相:0deg以上から120deg未満まで:W1相、
120deg以上から240deg未満まで:U1相、
240deg以上から360deg未満まで:V1相。
電流位相:0deg以上から120deg未満まで:V1相、
120deg以上から240deg未満まで:W1相、
240deg以上から360deg未満まで:U1相。
電流位相:0deg以上から60deg未満まで:W1相、
60deg以上から180deg未満まで:U1相、
180deg以上から300deg未満まで:V1相、
300deg以上から360deg未満まで:W1相。
電流位相:0deg以上から60deg未満まで:U1相、
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120deg以上から180deg未満まで:V1相、
180deg以上から240deg未満まで:U1相、
240deg以上から300deg未満まで:W1相、
300deg以上から360deg未満まで:V1相。
以下、本発明の実施の形態2に係る電力変換装置について説明する。
Claims (21)
- 直流電源からの直流電圧に基づいて、交流回転機の2つの3相巻線のうちの第1の3相巻線に電圧を印加する第1の電力変換器と、
前記直流電圧に基づいて、前記交流回転機の2つの3相巻線のうちの第2の3相巻線に電圧を印加する第2の電力変換器と、
外部から入力される制御指令に基づいて前記第1の3相巻線の各相に対する第1の電圧指令を演算するとともに、前記第1の電圧指令に基づいて前記第1の3相巻線の各相に印加する第1印加電圧を演算し、各前記第1印加電圧と搬送波信号とを比較することにより、前記第1の電力変換器のスイッチング素子に対するオン/オフ信号を出力するとともに、前記制御指令に基づいて前記第2の3相巻線の各相に対する第2の電圧指令を演算するとともに、前記第2の電圧指令に基づいて前記第2の3相巻線の各相に印加する第2印加電圧を演算し、各前記第2印加電圧と前記搬送波信号とを比較することにより、前記第2の電力変換器のスイッチング素子に対するオン/オフ信号を出力する制御部と
を備え、
前記搬送波信号は、第1搬送波信号と、前記第1搬送波信号と180deg位相が異なる第2搬送波信号とを含み、
前記制御部は、
前記第1の3相巻線の各相に対する前記第1の電圧指令を大きい順に並べたときのそれぞれに対応する相を、順に、第1電圧最大相、第1電圧中間相、第1電圧最小相としたとき、
前記第1の3相巻線を流れる電流のうちで当該電流の絶対値が最大となる電流絶対値最大相が、前記第1電圧最大相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第1印加電圧を、前記搬送波信号の最大値に一致させる上べた二相変調を実施し、
前記電流絶対値最大相が前記第1電圧最小相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第1印加電圧を、前記搬送波信号の最小値に一致させる下べた二相変調を実施し、
前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の2相のうち、1相の前記第1印加電圧を第2搬送波信号と比較し、他の1相の前記第1印加電圧を前記第1搬送波信号と比較して、前記第1の電力変換器のスイッチング素子に対するオン/オフ信号を出力し、
前記第2の3相巻線の各相に対する前記第2の電圧指令を大きい順に並べたときのそれぞれに対応する相を、順に、第2電圧最大相、第2電圧中間相、第2電圧最小相としたとき、
前記第2の3相巻線を流れる電流のうちで当該電流の絶対値が最大となる電流絶対値最大相が、前記第2電圧最大相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第2印加電圧を、前記搬送波信号の最大値に一致させる上べた二相変調を実施し、
前記電流絶対値最大相が前記第2電圧最小相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第2印加電圧を、前記搬送波信号の最小値に一致させる下べた二相変調を実施し、
前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の2相のうち、前記第2搬送波信号を選択した前記第1の3相巻線の相との位相差が小さい方の相の前記第2印加電圧を第1搬送波信号と比較し、他の1相の前記第2印加電圧を前記第2搬送波信号と比較して、前記第2の電力変換器のスイッチング素子に対するオン/オフ信号を出力する、
電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記第1の3相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第1電圧中間相と一致している場合に、
前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の2相の前記印加電圧を、前記第1搬送波信号および前記第2搬送波信号のいずれか一方の同一の搬送波信号と比較する、
請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記第1の3相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第1電圧中間相と一致している場合に、
前記第1電圧中間相の前記電圧指令が正のときに上べた二相変調を実施するとともに、
前記第1電圧中間相の前記電圧指令が負のときに下べた二相変調を実施する、
請求項2に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記第2の3相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第2電圧中間相と一致している場合に、
前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の2相の前記印加電圧を、前記第1搬送波信号および前記第2搬送波信号のいずれか一方の同一の搬送波信号と比較する、
請求項1から3までのいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記第2の3相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第2電圧中間相と一致している場合に、
前記第2電圧中間相の前記電圧指令が正のときに上べた二相変調を実施するとともに、
前記第2電圧中間相の前記電圧指令が負のときに下べた二相変調を実施する、
請求項4に記載の電力変換装置。 - 前記第1の3相巻線と前記第2の3相巻線との位相差は零である、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1の電圧指令と前記第2の電圧指令との位相差は零である、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1の3相巻線と前記第2の3相巻線との位相差は30degである、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1の電圧指令と前記第2の電圧指令との位相差は30degである、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 直流電源からの直流電圧に基づいて、交流回転機の2つの3相巻線のうちの第1の3相巻線に電圧を印加する第1の電力変換器と、
前記直流電圧に基づいて、前記交流回転機の2つの3相巻線のうちの第2の3相巻線に電圧を印加する第2の電力変換器と、
外部から入力される制御指令に基づいて前記第1の3相巻線の各相に対する第1の電圧指令を演算するとともに、前記第1の電圧指令に基づいて前記第1の3相巻線の各相に印加する第1印加電圧を演算し、各前記第1印加電圧と搬送波信号とを比較することにより、前記第1の電力変換器のスイッチング素子に対するオン/オフ信号を出力するとともに、前記制御指令に基づいて前記第2の3相巻線の各相に対する第2の電圧指令を演算するとともに、前記第2の電圧指令に基づいて前記第2の3相巻線の各相に印加する第2印加電圧を演算し、各前記第2印加電圧と前記搬送波信号とを比較することにより、前記第2の電力変換器のスイッチング素子に対するオン/オフ信号を出力する制御部と
を備え、
前記搬送波信号は、第1搬送波信号と、前記第1搬送波信号と180deg位相が異なる第2搬送波信号とを含み、
前記制御部は、
前記第1の3相巻線の各相に対する前記第1の電圧指令を大きい順に並べたときのそれぞれに対応する相を、順に、第1電圧最大相、第1電圧中間相、第1電圧最小相としたとき、
前記第1の3相巻線を流れる電流のうちで当該電流の絶対値が最大となる電流絶対値最大相が、前記第1電圧最大相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第1印加電圧を、前記搬送波信号の最大値に一致させる上べた二相変調を実施し、
前記電流絶対値最大相が前記第1電圧最小相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第1印加電圧を、前記搬送波信号の最小値に一致させる下べた二相変調を実施し、
前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の2相のうち、1相の前記第1印加電圧を第2搬送波信号と比較し、他の1相の前記第1印加電圧を前記第1搬送波信号と比較して、前記第1の電力変換器のスイッチング素子に対するオン/オフ信号を出力し、
前記第2の3相巻線の各相に対する前記第2の電圧指令を大きい順に並べたときのそれぞれに対応する相を、順に、第2電圧最大相、第2電圧中間相、第2電圧最小相としたとき、
前記第2の3相巻線を流れる電流のうちで当該電流の絶対値が最大となる電流絶対値最大相が、前記第2電圧最大相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第2印加電圧を、前記搬送波信号の最大値に一致させる上べた二相変調を実施し、
前記電流絶対値最大相が前記第2電圧最小相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第2印加電圧を、前記搬送波信号の最小値に一致させる下べた二相変調を実施し、
前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の2相のうち、前記第2搬送波信号を選択した前記第1の3相巻線の相との位相差が小さい方の相の前記第2印加電圧を第2搬送波信号と比較し、もう1相の前記第2印加電圧を前記第1搬送波信号と比較して、前記第2の電力変換器のスイッチング素子に対するオン/オフ信号を出力する、
電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記第1の3相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第1電圧中間相と一致している場合に、
前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の2相の前記印加電圧を、前記第1搬送波信号および前記第2搬送波信号のいずれか一方の同一の搬送波信号と比較する、
請求項10に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記第1の3相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第1電圧中間相と一致している場合に、
前記第1電圧中間相の前記電圧指令が正のときに上べた二相変調を実施するとともに、
前記第1電圧中間相の前記電圧指令が負のときに下べた二相変調を実施する、
請求項11に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記第2の3相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第2電圧中間相と一致している場合に、
前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の2相の前記印加電圧を、前記第1搬送波信号および前記第2搬送波信号のいずれか一方の同一の搬送波信号と比較する、
請求項10から12までのいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記第2の3相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第2電圧中間相と一致している場合に、
前記第2電圧中間相の前記電圧指令が正のときに上べた二相変調を実施するとともに、
前記第2電圧中間相の前記電圧指令が負のときに下べた二相変調を実施する、
請求項13に記載の電力変換装置。 - 前記第1の3相巻線と前記第2の3相巻線との位相差は30degである、
請求項10から14までのいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1の電圧指令と前記第2の電圧指令との位相差は30degである、
請求項10から14までのいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1の電力変換器の前記スイッチング素子は、高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とを含み、
前記第2の電力変換器の前記スイッチング素子は、高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とを含み、
前記制御部は、
前記第1の電力変換器の前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子のうちの少なくとも1つが開放故障したときに、前記第1の電力変換器の前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子をオフし、
前記第2の電力変換器の前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子のうちの少なくとも1つが開放故障したときに、前記第2の電力変換器の前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子をオフする、
請求項1から16までのいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1の電力変換器の前記スイッチング素子は、高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とを含み、
前記第2の電力変換器の前記スイッチング素子は、高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とを含み、
前記制御部は、
前記第1の電力変換器の前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子のうちの少なくとも1つが短絡故障したときに、故障したスイッチング素子と同電位側の全てのスイッチング素子をオンするとともに、反対側の全てのスイッチング素子をオフし、
前記第2の電力変換器の前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子のうちの少なくとも1つが短絡故障したときに、故障したスイッチング素子と同電位側の全てのスイッチング素子をオンするとともに、反対側の全てのスイッチング素子をオフする、
請求項1から17までのいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記第1の3相巻線の各相において、360degのうち、連続する180deg間で前記第1搬送波信号を選択し、残りの連続する180deg間で前記第2搬送波信号を選択する、または、
前記第2の3相巻線の各相において、360degのうち、連続する180deg間で前記第1搬送波信号を選択し、残りの連続する180deg間で前記第2搬送波信号を選択する、
請求項1から18までのいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 請求項1から19までのいずれか1項に記載の電力変換装置を備えた発電電動機の制御装置。
- 請求項1から19までのいずれか1項に記載の電力変換装置を備えた電動パワーステアリング装置。
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