JP2023122381A - Driving system and control device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、交流電動機の駆動システム等に関する。 The present disclosure relates to an AC motor drive system and the like.
例えば、交流電動機との間の開放装置が設けられる電力経路を通じて、インバータ装置等の駆動装置が所定の電源からの電力を用いて交流電動機を駆動するシステムが知られている(特許文献1参照)。 For example, there is known a system in which a driving device such as an inverter device drives an AC motor using power from a predetermined power supply through a power path provided with an opening device between the AC motor (see Patent Document 1). .
しかしながら、駆動装置によって交流電動機が駆動されている状態で、開閉装置が閉状態から開状態に移行されると、開閉装置の電極間にアークが発生し、アークが発生する限り、駆動装置と交流電動機との間に電流が流れる。そのため、例えば、アークの継続時間が相対的に長くなると、開閉装置の寿命が短くなったり、アークによる発熱で開閉装置の温度が上昇し開閉装置が故障に至ったりする可能性がある。 However, when the switchgear is shifted from the closed state to the open state while the AC motor is being driven by the drive, an arc is generated between the electrodes of the switchgear, and as long as the arc occurs, the drive and the AC A current flows between it and the motor. Therefore, for example, if the duration of the arc is relatively long, the life of the switchgear may be shortened, or the temperature of the switchgear may rise due to the heat generated by the arc, leading to failure of the switchgear.
そこで、上記課題に鑑み、駆動装置と交流電動機との間の開閉装置の寿命低下や故障の発生を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a technique capable of suppressing the shortening of the service life and the occurrence of failures of the switching device between the driving device and the AC motor.
上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
交流電動機と開閉装置が設けられる電力経路を通じて接続され、所定の電源からの電力を用いて、前記交流電動機を駆動する駆動装置と、
前記駆動装置の出力電圧が上限値以下になるように制限し、且つ、前記交流電動機の回転速度に応じて前記上限値を変化させる制御装置と、を備える、
駆動システムが提供される。
To achieve the above objectives, in one embodiment of the present disclosure,
a driving device connected through a power path provided with an AC motor and a switchgear, and for driving the AC motor using power from a predetermined power supply;
a control device that limits the output voltage of the drive device to an upper limit value or less and changes the upper limit value according to the rotation speed of the AC motor;
A drive system is provided.
また、本開示の他の実施形態では、
交流電動機と開閉装置が設けられる電力経路を通じて接続され、所定の電源からの電力を用いて、前記交流電動機を駆動する駆動装置と、
前記開閉装置が閉状態から開状態に移行した場合、前記駆動装置の出力電圧が前記交流電動機の回転速度に応じた稼働に必要な電圧の最大値と前記開閉装置の電極間に発生するアークによる電圧降下分との合計値よりも小さくなるように、前記駆動装置の出力電圧を制限する制御装置と、を備える、
駆動システムが提供される。
Also, in other embodiments of the present disclosure,
a driving device connected through a power path provided with an AC motor and a switchgear, and for driving the AC motor using power from a predetermined power source;
When the switchgear shifts from the closed state to the open state, the output voltage of the drive device depends on the maximum voltage required for operation according to the rotational speed of the AC motor and the arc generated between the electrodes of the switchgear. A control device that limits the output voltage of the drive device so that it is smaller than the total value of the voltage drop,
A drive system is provided.
また、本開示の更に他の実施形態では、
交流電動機と開閉装置が設けられる電力経路を通じて接続され、所定の電源からの電力を用いて、前記交流電動機を駆動する駆動装置を制御する制御装置であって、
前記駆動装置の出力電圧が上限値以下になるように制限し、且つ、前記交流電動機の回転速度に応じて前記上限値を変化させる、
制御装置が提供される。
In yet another embodiment of the present disclosure,
A control device that controls a drive device that is connected through a power path provided with an AC motor and a switchgear and that drives the AC motor using power from a predetermined power supply,
limiting the output voltage of the drive device to an upper limit value or less, and changing the upper limit value according to the rotation speed of the AC motor;
A controller is provided.
また、本開示の更に他の実施形態では、
交流電動機と開閉装置が設けられる電力経路を通じて接続され、所定の電源からの電力を用いて、前記交流電動機を駆動する駆動装置を制御する制御装置であって、
前記開閉装置が閉状態から開状態に移行した場合、前記駆動装置の出力電圧が前記交流電動機の回転速度に応じた稼働に必要な電圧の最大値と前記開閉装置の電極間に発生するアークによる電圧降下分との合計値よりも小さくなるように、前記駆動装置の出力電圧を制限する、
制御装置が提供される。
In yet another embodiment of the present disclosure,
A control device that controls a drive device that is connected through a power path provided with an AC motor and a switchgear and that drives the AC motor using power from a predetermined power supply,
When the switchgear shifts from the closed state to the open state, the output voltage of the drive device depends on the maximum voltage required for operation according to the rotational speed of the AC motor and the arc generated between the electrodes of the switchgear. limiting the output voltage of the driving device so that it is less than the sum of the voltage drop;
A controller is provided.
上述の実施形態によれば、駆動装置と交流電動機との間の開閉装置の寿命低下や故障の発生を抑制することができる。 According to the above-described embodiment, it is possible to suppress the shortening of the service life and the occurrence of failures of the switching device between the driving device and the AC motor.
以下、図面を参照して実施形態について説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
[駆動システムの概要]
図1を参照して、本実施形態に係る駆動システム1の概要について説明する。
[Outline of drive system]
An overview of a
図1は、駆動システム1の一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a
図1に示すように、駆動システム1は、交流電動機10と、電力変換装置20と、開閉装置30と、回転速度センサ40とを含む。
As shown in FIG. 1 ,
駆動システム1は、直流電源PSから供給される直流電力を用いて、電力変換装置20から交流電動機10の駆動電力を出力し、交流電動機10を駆動する。
The
交流電動機10は、駆動システム1の駆動対象である。交流電動機10は、例えば、同期電動機や誘導電動機である。
The
電力変換装置20(駆動装置の一例)は、直流電源PSから供給される直流電力を交流電動機10の駆動電力に変換し出力する。電力変換装置20は、インバータ回路21と、制御装置22と、電流センサ23とを含む。
A power conversion device 20 (an example of a drive device) converts DC power supplied from a DC power supply PS into drive power for the
インバータ回路21は、直流電源PSから入力される直流電力を、所望の電圧や周波数のU相、V相、及びW相の三相交流の電力に変換し、電力経路PLを通じて、交流電動機10に出力する。
The
インバータ回路21は、半導体スイッチSWと、還流ダイオードDIとを含む。具体的には、上下アームに相当する2つの半導体スイッチSWの直列接続体(スイッチレグ)が3組設けられ、3組のスイッチレグが直流電源PSの正極及び負極のそれぞれから延びる正ライン及び負ラインの間に並列接続される。そして、3組のスイッチレグの上下アームの中間点からU相、V相、及びW相の端子が引き出され、交流電動機10のU相、V相、及びW相の端子に繋がる電力経路PLに接続される。還流ダイオードDIは、順方向が負ライン側から正ライン側に向かう形で、それぞれの半導体スイッチSWに並列接続される。
制御装置22は、電力変換装置20を用いて、交流電動機10を駆動制御する。具体的には、制御装置22は、インバータ回路21(半導体スイッチSW)に制御指令を出力することにより、インバータ回路21から所望の駆動電力を出力させることによって、交流電動機10を駆動制御する。
The
制御装置22の機能は、任意のハードウェアや任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現される。例えば、制御装置22は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、メモリ装置、補助記憶装置、及びインタフェース装置を含むコンピュータや半導体スイッチSWのゲート端子を駆動する駆動回路等によって構成される。メモリ装置は、例えば、SRAM(Static Random Access Memory)である。補助記憶装置は、例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)やフラッシュメモリである。インタフェース装置は、例えば、外部の記録媒体と接続する外部インタフェースや他の機器と通信を行うための通信インタフェース等を含む。制御装置22は、補助記憶装置にインストールされるプログラムをメモリ装置にロードしCPU上で実行することにより各種機能を実現することができる。また、制御装置22は、外部インタフェースを通じて、記録媒体からプログラムを取り込みインストールしたり、通信インタフェースを通じて、他の機器からプログラムを取り込みインストールしたりすることができる。
The functions of the
電流センサ23は、インバータ回路21の出力、即ち、U相、V相、及びW相のそれぞれの電流を検出する。電流センサ23の出力(検出信号)は、制御装置22に取り込まれる。
The
尚、電流センサ23は、U相、V相、及びW相の三相のうちの二相分の電流を検出する構成であってもよい。制御装置22は、二相分の電流の検出値から残りの一相の電流を算出(推定)することができるからである。
Note that the
開閉装置30は、電力変換装置20と交流電動機10との間の電力経路PLに設けられる。
Switchgear 30 is provided on power path PL between
開閉装置30は、電力経路PLが電気的に繋がる閉状態と電力経路PLが遮断される開状態とを切り換える。開閉装置30は、例えば、電磁接触器や電磁開閉器である。
The
回転速度センサ40は、交流電動機10の回転速度を検出する。回転速度センサ40は、例えば、エンコーダである。回転速度センサ40の出力(検出信号)は、電力変換装置20に入力され、制御装置22に取り込まれる。
A
[制御装置の機能構成]
次に、図2を参照して、制御装置22の機能構成について説明する。
[Functional configuration of control device]
Next, the functional configuration of the
図2には、制御装置22の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。
FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of the functional configuration of the
図2に示すように、速度調節器221と、ベクトル変換器222と、電流調節器223と、電圧制限関数224と、電圧リミッタ225と、ベクトル逆変換器226とを含む。
As shown in FIG. 2, it includes a
速度調節器221は、交流電動機10の回転速度の指令値ω*と、検出値ωdetとの偏差に基づき、その偏差をゼロに近づけるための交流電動機10のd軸電流及びq軸電流に関する制御指令(以下、「電流指令値」)Id*,Iq*を出力する。検出値ωdetは、回転速度センサ40の出力に基づき取得される。速度調節器221は、例えば、PI(Proportional Integral)制御器である。
Based on the deviation between the rotational speed command value ω* of the
尚、例えば、センサレス制御が採用される場合、交流電動機10の回転速度の検出値ωdetに代えて、交流電動機10の回転速度の推定値ωestが用いられる。この場合、回転速度センサ40は、省略される。また、速度制御が採用されない場合、速度調節器221は省略される。例えば、トルク制御や電流制御が採用される場合、速度調節器221は省略される。この場合、電流指令値Id*,Iq*は、トルク制御におけるトルク指令値に基づき生成されたり、電流制御におけるU相、V相、及びW相の電流指令値に基づき生成されたりする。
For example, when sensorless control is employed, an estimated value ωest of the rotation speed of the
ベクトル変換器222は、交流電動機10の電気位相角θ、及び磁極位置の情報等に基づき、U相、V相、及びW相の相電流の検出値Iu,Iv,Iwを、dq座標系の電流検出値Id,Iqに変換し出力する。U相、V相、及びW相の相電流の検出値Iu,Iv,Iwは、電流センサ23の出力に基づき取得される。
The
電流調節器223は、電流指令値Id*,Iq*と、電流検出値Id,Iqとの偏差に基づき、その偏差をゼロに近づけるための交流電動機10のd軸電圧及びq軸電圧に関する制御指令(以下、「電圧指令値」)Vd*,Vq*を出力する。電流調節器223は、例えば、PI制御器である。
Based on the deviation between the current command values Id* and Iq* and the current detection values Id and Iq, the
電圧制限関数224は、交流電動機10の回転速度の検出値ωdetを引数として、交流電動機10に印加される電圧、即ち、インバータ回路21の出力電圧の正側の制限値VLIMp及び負側の制限値VLIMnを出力する。
The
例えば、後述の如く、電力変換装置20(インバータ回路21)の出力電圧には、上限値Vo_lim(>0)が設定される。この場合、電圧制限関数224は、正側の制限値VLIMpとして、上限値Vo_limを出力し、負側の制限値VLIMnとして、上限値Vo_limの正負反転させた値を出力する。
For example, as will be described later, an upper limit value Vo_lim (>0) is set for the output voltage of the power converter 20 (inverter circuit 21). In this case, the
電圧リミッタ225は、電圧指令値Vd*,Vq*を制限値VLIMpと制限値VLIMnの間に制限して出力する。具体的には、電圧リミッタ225は、電圧指令値Vd*が制限値VLIMpと制限値VLIMnとの間の範囲に収まっている場合、電圧指令値Vd*をそのまま出力する。一方、電圧リミッタ225は、電圧指令値Vd*がVLIMpより大きい場合、電圧指令値Vd*を制限値VLIMpに補正し出力する。同様に、電圧リミッタ225は、電圧指令値Vd*が制限値VLIMnより小さい場合、電圧指令値Vd*を制限値VLIMnに補正し出力する。電圧指令値Vq*についても同様である。
ベクトル逆変換器226は、交流電動機10の電気位相角θ、及び磁極位置の情報等に基づき、電圧リミッタ225を通過し入力される電圧指令値Vd*,Vq*を、U相、V相、及びW相の電圧指令値Vu,Vv,Vwに変換し出力する。
The
PWM信号出力部227は、インバータ回路21の制御指令、即ち、PWM(Pulse Width Modulation)信号を生成しインバータ回路21に出力する。例えば、PWM信号出力部227は、U相、V相、及びW相のそれぞれに対応するコンパレータを含み、コンパレータが、電圧指令値Vu,Vv,Vwのそれぞれとキャリア波と比較することによって、U相、V相、及びW相のPWM信号を出力する。これにより、制御装置22は、PWM信号をインバータ回路21に出力することにより、交流電動機10を駆動制御することができる。
The PWM
[比較例に係る交流電動機の制御方法]
次に、図3を参照して、比較例に係る交流電動機10の制御方法について説明する。
[Control Method for AC Motor According to Comparative Example]
Next, a control method for
図3は、比較例に係る交流電動機10の制御方法を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a control method for the
尚、交流電動機10の定常状態における回転速度は、同期電動機の場合、電気周波数fに比例する。また、交流電動機10の定常状態における回転速度は、誘導電動機の場合、一般的にすべり周波数が非常に小さい点を考慮すれば、概ね電気周波数fに比例する。いずれの場合も比例定数は、交流電動機10の極対数である。よって、以下では、交流電動機10の回転速度と電気周波数fとの間には比例関係が成立する或いは近似的に比例関係が成立することを前提として説明を行う。
Note that the rotating speed of the
図3に示すように、交流電動機10の誘導起電力の振幅EMFは、交流電動機10の回転速度に比例する。
As shown in FIG. 3, the amplitude EMF of the induced electromotive force of
交流電動機10の端子電圧は、コイル(巻線)に電流が流れることによるコイルのインピーダンスによる電圧降下と、交流電動機10の誘導起電力とのベクトル合成による和になる。
The terminal voltage of the
コイルのインピーダンスは、電気周波数fに依存しない抵抗成分と、電気周波数fに比例するリアクタンス成分とに分けられる。ここで、交流電動機10の回転速度が非常に小さい領域以外では、抵抗成分よりもリアクタンス成分が十分に大きいとみなせる場合が一般的である。そのため、コイルのインピーダンスによる電圧降下は、リアクタンス成分による電圧降下分が支配的であり、電気周波数fに比例する、即ち、交流電動機10の回転速度に比例するとみなすことができる。よって、図3に示すように、定常状態における交流電動機10の端子電圧の最大値(振幅電圧)Vm_sは、誘導起電力の振幅EMFと、交流電動機10の回転速度に比例する電圧降下分とを加算する形で表される。その結果、定常状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_sは、交流電動機10の回転速度に近似的に比例する形で表される。
The coil impedance is divided into a resistance component independent of the electric frequency f and a reactance component proportional to the electric frequency f. Here, it is generally considered that the reactance component is sufficiently larger than the resistance component except in a region where the rotation speed of the
交流電動機10の過渡状態、つまり、交流電動機10の電流振幅が時間的に変化する状態における交流電動機10の端子電圧には、定常状態の交流電動機10の端子電圧に対して、その変化率に応じた電圧が更に加算される。電流振幅の変化率が交流電動機10の回転速度に依存しないと仮定すると、電流振幅の変化率に応じた加算分も交流電動機10の回転速度に依らない一定値とみなすことができる。そのため、図3に示すように、想定される電流振幅の最大値の発生を仮定した過渡状態(以下、単に「過渡状態」)における交流電動機10の端子電圧の最大値(振幅電圧)Vm_tは、定常状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_sに一定の値を加算する形で表される。その結果、過渡状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_tは、交流電動機10の回転速度の増加に対して近似的に一次関数的に増加する形で表される。
The terminal voltage of the
図3に示すように、比較例では、電力変換装置20(インバータ回路21)の出力電圧の上限値Vo_limは、直流電源PSからの電力を用いて電力変換装置20(インバータ回路21)が出力可能な電圧の最大値Vo_maxが設定される。つまり、電力変換装置20の出力電圧は、実質的に、制限されていない状態に等しい。
As shown in FIG. 3, in the comparative example, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the power converter 20 (inverter circuit 21) is set to A maximum voltage Vo_max is set. That is, the output voltage of
ここで、何等かの理由で、交流電動機10の運転中に開閉装置30が閉状態から開状態に移行する場合を考える。
Here, consider a case where the opening/
開閉装置30が閉状態から開状態に移行すると、開閉装置30の電極間にアークが発生する。アークが発生すると、開閉装置30には、アークによる電圧降下(以下、「アーク電圧」)Vaが生じる。
When the
電力変換装置20(インバータ回路21)は、上述の如く、制御装置22の制御下で、電流指令値Id*,Iq*に応じた電流を維持しようとする。そのため、図3に示すように、電力変換装置20は、アーク電圧Vaの分だけ出力電圧を上昇させようとする。その結果、インバータ回路21の出力電圧は、実質的に制限されていない状態であることから、インバータ回路21は、アーク電圧Vaの分だけ出力電圧を上昇させることが可能となり、アークが継続してしまう。例えば、図3では、交流電動機10の回転速度が所定値ωa(電気周波数fが所定値fa)の状態で、開閉装置30が開状態に移行され、電力変換装置20の出力電圧がアーク電圧Vaの分だけ上昇することで所定値Vxaに到達し、その状態が継続される。よって、アークの継続によって開閉装置30の寿命が短くなったり、アークの継続による発熱で開閉装置30の温度が上昇し故障に至ったりする可能性がある。
The power conversion device 20 (inverter circuit 21) attempts to maintain the current corresponding to the current command values Id* and Iq* under the control of the
また、アークは、交流電流のゼロクロス時に消滅するものの、電気周波数fが相対的に小さい場合、即ち、交流電動機10の回転速度が相対的に小さい場合、交流電流のゼロクロスまでの時間が相対的に長くなる可能性がある。その結果、アークの継続時間が相対的に長くなり、アークによって開閉装置30の寿命が短くなったり、アークによる発熱で開閉装置30の温度が上昇し故障に至ったりする可能性がより高まる。
Also, although the arc disappears at the zero crossing of the alternating current, when the electric frequency f is relatively small, that is, when the rotation speed of the alternating
このように、比較例では、インバータ回路21の出力電圧が実質的に制限されないことから、開閉装置30の閉状態から開状態への移行時に発生するアークが継続され、その結果、開閉装置30の寿命の低下や故障を招く可能性がある。
As described above, in the comparative example, since the output voltage of the
[交流電動機の制御方法の第1例]
次に、図4を参照して、制御装置22による交流電動機10の制御方法の第1例について説明する。
[First example of AC motor control method]
Next, a first example of a control method for
図4は、交流電動機10の制御方法の第1例を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a first example of a control method for the
図4に示すように、本例では、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、ゼロ以上の交流電動機10の回転速度の全領域で、過渡状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_t以上になるように設定される。交流電動機10の回転速度の全領域とは、ゼロ以上で、且つ、交流電動機10の回転速度として想定される所定の上限値以下の範囲を意味する。これにより、交流電動機10の過渡状態における動作を保証することができる。例えば、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、過渡状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_tよりもある程度大きくなるように設定される。これにより、交流電動機10の過渡状態における動作をより確実に保証することができる。
As shown in FIG. 4, in this example, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
また、本例では、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、ゼロ以上の交流電動機10の回転速度の全領域で、アーク継続に必要な電力変換装置20の出力電圧の最小値Va_minより小さくなるように設定される。アーク継続に必要な電力変換装置20の出力電圧の最小値Va_minは、交流電動機10の過渡状態において、開閉装置30の閉状態から開状態への移行時にアークを継続させるのに必要な電力変換装置20の出力電圧の最小値を意味する。つまり、アーク継続に必要な電力変換装置20の出力電圧の最小値Va_minは、過渡状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_tとアーク電圧Vaとの加算値に相当する。これにより、開閉装置30の閉状態から開状態への移行時に、電力変換装置20の出力電圧をアーク継続に必要な電力変換装置20の出力電圧の最小値Va_minまで引き上げて、アーク電圧Vaによる電流減少を補填することができない。その結果、電流をゼロに到達させてアークを消滅させることができ、アークの継続を抑制することができる。
Further, in this example, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
交流電動機10の過渡状態での開閉装置30の閉状態から開状態への移行時に、アーク継続に必要な電力変換装置20の出力電圧の最小値Va_minは、過渡状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_tと同じ傾きで交流電動機10の回転速度の増加に対して一次関数的に増加する。そのため、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、過渡状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_tの回転速度(電気周波数f)に応じた変化に合わせて変化するように設定される。つまり、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、過渡状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_tの場合と同じ傾き(変化率)で、交流電動機10の回転速度(電気周波数f)の上昇に対して一次関数的に上昇するように設定される。これにより、交流電動機10の回転速度の変化に合わせて、交流電動機10の過渡状態における動作を保証しつつ、開閉装置30の閉状態から開状態への移行時のアーク継続を抑制することができる。
The minimum value Va_min of the output voltage of the
制御装置22は、例えば、交流電動機10の回転速度の検出値ωdetに基づき、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limを設定する。また、制御装置22は、例えば、交流電動機10の回転速度の推定値ωestや指令値ω*に基づき、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limを設定してもよい。以下、後述の第2例~第4例等においても同様であってよい。
The
また、交流電動機10が誘導電動機や巻線型の同期電動機等の場合、励磁磁束や界磁磁束が調整可能であることから、励磁磁束や界磁磁束によって生じる交流電動機10の誘導起電力の振幅EMFの回転速度の変化に対する比例係数が変化する。その結果、過渡状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_tの交流電動機10の回転速度の変化に対する比例係数も同様に変化する。この場合、制御装置22は、例えば、自らが調整する励磁磁束や界磁磁束の設定値に応じて、交流電動機10の回転速度の変化に対する比例係数が変化するように、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limを設定する。また、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limの交流電動機10の回転速度の変化に対する比例係数は、誘導起電力の振幅EMFの変化の幅を考慮して、予め固定値として設定されていてもよい。以下、後述の第2例、第3例等においても同様であってよい。
Further, when the
このように、本例では、上述の比較例とは異なり、交流電動機10の所望の動作を保証しつつ、開閉装置30の閉状態から開状態への移行時のアークの継続を抑制することができる。
Thus, in this example, unlike the comparative example described above, it is possible to suppress the continuation of the arc when the
[交流電動機の制御方法の第2例]
次に、図5を参照して、制御装置22による交流電動機10の制御方法の第2例について説明する。
[Second example of AC motor control method]
Next, a second example of a control method for
図5は、交流電動機10の制御方法の第2例を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a second example of the control method for the
図5に示すように、本例では、上述の第1例と同様、ゼロ以上の交流電動機10の回転速度の全領域で、過渡状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_t以上になるように設定される。これにより、交流電動機10の過渡状態における動作を保証することができる。
As shown in FIG. 5, in this example, as in the first example described above, in the entire range of the rotation speed of the
また、本例では、上述の第1例と同様、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、ゼロ以上の交流電動機10の回転速度の全領域で、アーク継続に必要な電力変換装置20の出力電圧の最小値Va_minより小さくなるように設定される。これにより、開閉装置30の閉状態から開状態への移行時に発生するアークの継続を抑制することができる。
Further, in this example, as in the first example described above, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
また、本例では、交流電動機10の回転速度が所定値ω1以下の範囲、即ち、電気周波数fが所定値f1以下の範囲で、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、一定の所定値V1に設定される。これにより、交流電動機10の回転速度が相対的に小さい領域では、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limが一定に維持され、制御装置22の処理負荷を軽減することができる。
Further, in this example, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
また、本例では、交流電動機10の回転速度が所定値ω1より大きい範囲、即ち、電気周波数fが所定値f1より大きい範囲で、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、交流電動機10の回転速度(電気周波数f)の増加に対して一次関数的に増加するように設定される。具体的には、この範囲では、上述の第1例の場合と同様、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、過渡状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_tと同じ傾きで交流電動機10の回転速度の増加に対して一次関数的に増加する。これにより、交流電動機10の回転速度が相対的に大きい範囲において、交流電動機10の回転速度の変化に合わせて、交流電動機10の過渡状態における動作を保証しつつ、開閉装置30の閉状態から開状態への移行時のアーク継続を抑制することができる。
Further, in this example, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
このように、本例では、上述の第1例と同様、交流電動機10の所望の動作を保証しつつ、開閉装置30の閉状態から開状態への移行時のアークの継続を抑制することができる。また、本例では、交流電動機10の回転速度が相対的に小さい領域において、制御装置22の処理負荷を軽減することができる。
Thus, in this example, as in the first example described above, it is possible to suppress the continuation of the arc when the
[交流電動機の制御方法の第3例]
次に、図6を参照して、制御装置22による交流電動機10の制御方法の第3例について説明する。
[Third example of AC motor control method]
Next, with reference to FIG. 6, a third example of a control method for
図6は、交流電動機10の制御方法の第3例を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a third example of a control method for
図6に示すように、本例では、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、上述の第1例等と同様、ゼロ以上の交流電動機10の回転速度の全領域で、過渡状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_t以上になるように設定される。これにより、交流電動機10の過渡状態における動作を保証することができる。
As shown in FIG. 6, in this example, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
また、本例では、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、交流電動機10の回転速度がゼロ以上且つ所定値ω2以下の範囲で、アーク継続に必要な電力変換装置20の出力電圧の最小値Va_minより小さくなるように設定される。交流電動機10の回転速度がゼロ以上且つ所定値ω2以下の範囲は、電気周波数fがゼロ以上且つ所定値f2以下の範囲に相当する。これにより、交流電動機10の回転速度が相対的に小さい領域(即ち、電気周波数fが相対的に小さい領域)で、開閉装置30の閉状態から開状態への移行時に発生するアークの継続を抑制することができる。
Further, in this example, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
具体的には、図6に示すように、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、交流電動機10の回転速度がゼロ以上且つ所定値ω2以下の範囲で、過渡状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_t及びアーク継続に必要な電力変換装置20の出力電圧の最小値Va_minと同じ傾き(変化率)で、交流電動機10の回転速度(電気周波数f)の上昇に対して一次関数的に上昇するように設定されてよい。
Specifically, as shown in FIG. 6, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
また、本例では、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、交流電動機10の回転速度が所定値ω2より大きい範囲で、アーク継続に必要な電力変換装置20の出力電圧の最小値Va_minとは無関係に設定される。電気周波数fが相対的に大きくなると、開閉装置30の閉状態から開状態への移行からゼロクロスまでの時間が相対的に短く、アークが相対的に早いタイミングで消滅することで、開閉装置30の寿命や故障への影響が相対的に小さいからである。例えば、所定値f2や所定値ω2は、コンピュータシミュレーションや実機による実験によって、開閉装置30の寿命低下や故障に影響しないアークの継続時間が検証されることによって設定される。
Further, in this example, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
図6に示すように、具体的には、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、交流電動機10の回転速度が所定値ω2より大きい範囲で、一定の値に設定される。これにより、交流電動機10の回転速度が相対的に大きい領域では、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limが一定に維持され、制御装置22の処理負荷を軽減することができる。例えば、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、交流電動機10の回転速度が所定値ω2より大きい範囲で、電力変換装置20の出力可能な電圧の最大値Vo_maxに設定される。これにより、交流電動機10の所望の動作をより確実に保証することができる。
Specifically, as shown in FIG. 6, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
このように、本例では、上述の第1例等と同様、交流電動機10の所望の動作を保証しつつ、開閉装置30の閉状態から開状態への移行時のアークの継続を抑制することができる。また、本例では、交流電動機10の回転速度が相対的に大きい領域において、制御装置22の処理負荷を軽減したり、交流電動機10の所望の動作をより確実に保証したりすることができる。
Thus, in this example, as in the above-described first example, while ensuring the desired operation of the
[交流電動機の制御方法の第4例]
次に、図7を参照して、制御装置22による交流電動機10の制御方法の第4例について説明する。
[Fourth example of AC motor control method]
Next, a fourth example of a control method for
図7は、交流電動機10の制御方法の第4例を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a fourth example of the control method for the
図7に示すように、上述の第1例等と同様、ゼロ以上の交流電動機10の回転速度の全領域で、過渡状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_t以上になるように設定される。これにより、交流電動機10の過渡状態における動作を保証することができる。
As shown in FIG. 7, in the same manner as the above-described first example and the like, the voltage is set to be equal to or higher than the maximum value Vm_t of the terminal voltage of the
また、本例では、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、上述の第3例と同様、交流電動機10の回転速度がゼロ以上且つ所定値ω2以下の範囲で、アーク継続に必要な電力変換装置20の出力電圧の最小値Va_minより小さくなるように設定される。これにより、交流電動機10の回転速度が相対的に小さい領域(即ち、電気周波数fが相対的に小さい領域)で、開閉装置30の閉状態から開状態への移行時に発生するアークの継続を抑制することができる。
Further, in this example, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
具体的には、図7に示すように、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、一定の所定値V2に設定される。これにより、交流電動機10の回転速度が相対的に小さい領域では、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limが一定に維持され、制御装置22の処理負荷を軽減することができる。
Specifically, as shown in FIG. 7, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
また、本例では、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、上述の第3例と同様、交流電動機10の回転速度が所定値ω2より大きい範囲で、アーク継続に必要な電力変換装置20の出力電圧の最小値Va_minとは無関係に設定される。
Further, in this example, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
図7に示すように、具体的には、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、上述の第3例と同様、交流電動機10の回転速度が所定値ω2より大きい範囲で、一定の値に設定される。これにより、交流電動機10の回転速度が相対的に大きい領域では、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limが一定に維持され、制御装置22の処理負荷を軽減することができる。例えば、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、上述の第3例と同様、交流電動機10の回転速度が所定値ω2より大きい範囲で、電力変換装置20の出力可能な電圧の最大値Vo_maxに設定される。これにより、交流電動機10の所望の動作をより確実に保証することができる。
As shown in FIG. 7, specifically, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
このように、本例では、上述の第1例等と同様、交流電動機10の所望の動作を保証しつつ、開閉装置30の閉状態から開状態への移行時のアークの継続を抑制することができる。また、本例では、上述の第3例と同様、交流電動機10の回転速度が相対的に大きい領域において、交流電動機10の所望の動作をより確実に保証することができる。また、本例では、交流電動機10の回転速度の全領域において、制御装置22の処理負荷を軽減することができる。
Thus, in this example, as in the above-described first example, while ensuring the desired operation of the
[他の実施形態]
上述の実施形態には、適宜変形や変更が加えられてもよい。
[Other embodiments]
Modifications and changes may be added to the above-described embodiments as appropriate.
例えば、上述の制御方法の第1例では、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、交流電動機10の回転速度の変化に応じて、線形的に変化する代わりに、階段状に変化するように設定されてもよい。また、上述の制御方法の第2例における交流電動機10の回転速度が所定値ω1より大きい領域や、上述の制御方法の第3例における交流電動機10の回転速度が所定値ω2以下の領域についても同様であってよい。
For example, in the first example of the control method described above, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
また、例えば、上述の制御方法の第2例やその変形例では、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、交流電動機10の回転速度が所定値ω1以下の範囲において、交流電動機10の回転速度の上昇に応じて上昇するように設定されてもよい。この場合、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limの交流電動機10の回転速度に対する上昇率は、交流電動機10の回転速度が所定値ω1より大きい範囲にある場合よりも小さく或いは大きく設定されてよい。同様に、上述の制御方法の第3例やその変形例では、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは、交流電動機10の回転速度が所定値ω2より大きい範囲において、交流電動機10の回転速度の上昇に応じて上昇するように設定されてもよい。この場合、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limの交流電動機10の回転速度に対する上昇率は、交流電動機10の回転速度が所定値ω2以下の範囲にある場合よりも小さく或いは大きく設定されてよい。
Further, for example, in the above-described second example of the control method and its modification, the upper limit value Vo_lim of the output voltage of the
また、例えば、上述の制御方法の第2例やその変形例では、交流電動機10の回転速度の全領域が電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limの設定態様が互いに異なる2つの範囲に区分されるが、3以上に区分されてもよい。上述の第3例、第4例やその変形例についても同様であってよい。
Further, for example, in the second example of the above-described control method and its modification, the entire range of the rotation speed of the
また、例えば、上述の制御方法の第3例やその変形例では、交流電動機10の回転速度が所定値ω2より大きい領域において、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limは設定されなくてもよい。また、上述の制御方法の第4例における交流電動機10の回転速度が所定値ω2より大きい領域についても同様であってよい。
Further, for example, in the above-described third example of the control method and its modification, in a region where the rotation speed of the
また、例えば、上述の実施形態やその変形例では、制御装置22は、開閉装置30の開閉状態に応じて、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limの設定方法を異ならせてもよい。この場合、開閉装置30の開閉状態は、例えば、開閉装置30の補助接点信号や開閉装置30の操作部と連動して入力される信号に基づき判断されうる。具体的には、制御装置22は、開閉装置30が閉状態の場合、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limを電力変換装置20の出力可能な電圧の最大値Vo_maxに設定してよい。また、制御装置22は、開閉装置30が閉状態の場合、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limを設定しなくてもよい。一方、制御装置22は、開閉装置30が閉状態から開状態に移行した場合、上述の制御方法の第1例~第4例やその変形例のように、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limを設定してよい。つまり、制御装置22は、開閉装置30が閉状態から開状態に移行した場合に、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limを、過渡状態における交流電動機10の端子電圧の最大値Vm_t以上で、且つ、アーク継続に必要な電力変換装置20の出力電圧の最小値Va_minより小さい範囲に設定してよい。これにより、開閉装置30の閉状態における制御装置22の処理負荷を抑制しつつ、開閉装置30の閉状態から開状態への移行時に発生するアークの継続を抑制することができる。
Further, for example, in the above-described embodiment and its modification, the
また、例えば、上述の実施形態やその変形例では、電力変換装置20は、直流電源PSからの直流電力に代えて、交流電源(所定の電源の一例)から入力されるR相、S相、及びT相の三相交流電力を用いて、交流電動機10の駆動電力を生成し出力してもよい。この場合、例えば、電力変換装置20は、インバータ回路に加えて、交流電源の電力を直流に変換する整流回路と、整流回路の出力を平滑化しインバータ回路21に出力する平滑回路とを含む。また、この場合、電力変換装置20は、R相、S相、及びT相の三相交流の電力を、直接、U相、V相、W相の三相交流の電力に変換可能なマトリクスコンバータであってもよい。
Further, for example, in the above-described embodiments and modifications thereof, the
また、例えば、上述の実施形態や変形例では、制御装置22の機能の一部又は全部は、電力変換装置20の外部の制御装置に移管されてもよい。具体的には、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limを設定する機能は、電力変換装置20の外部の制御装置に移管されてもよい。この場合、外部の制御装置は、制御対象の交流電動機10(電力変換装置20)の設置場所と同じ建物や同じ敷地内の建物に設置されてもよいし、制御対象の交流電動機10及び電力変換装置20の設置場所から離れた場所に設置されていてもよい。前者の場合、外部の制御装置は、例えば、PLC(Programmable Logic Controller)やエッジコントローラやエッジサーバ等である。また、後者の場合、外部の制御装置は、例えば、オンプレミスサーバやクラウドサーバ等である。また、この場合、外部の制御装置は、複数の交流電動機10(電力変換装置20)を制御対象として制御してもよい。
Also, for example, in the above-described embodiments and modifications, some or all of the functions of the
[作用]
次に、本実施形態に係る駆動システム1(制御装置22)の作用について説明する。
[Action]
Next, the operation of the drive system 1 (control device 22) according to this embodiment will be described.
本実施形態では、電力変換装置20と、制御装置22と、を備える。具体的には、電力変換装置20は、交流電動機10と開閉装置30が設けられる電力経路PLを通じて接続され、所定の電源(例えば、直流電源PS)からの電力を用いて、交流電動機10を駆動する。そして、制御装置22は、電力変換装置20(インバータ回路21)の出力電圧が上限値Vo_lim以下になるように制限し、且つ、交流電動機10の回転速度(即ち、電気周波数f)に応じて上限値Vo_limを変化させる。
In this embodiment, a
これにより、例えば、回転速度に応じて上昇する交流電動機10を駆動するための電圧を確保しつつ、開閉装置30が閉状態から開状態に移行したときの電極間のアークを維持できない程度の電圧になるように、電力変換装置20の出力電圧を制限できる。また、交流電動機10の回転速度が相対的に小さい領域では、電力変換装置20から出力される電力の電気周波数fが相対的に小さい。その結果、開閉装置30が閉状態から開状態に移行し電極間にアークが発生したときに、交流電流がゼロになりアークが消滅するまでの継続時間が相対的に長くなり、開閉装置30への影響が相対的に大きくなる。一方、交流電動機10の回転速度が相対的に大きい領域では、電力変換装置20から出力される電力の電気周波数fが相対的に大きい。その結果、開閉装置30が閉状態から開状態に移行し電極間にアークが発生したときに、交流電流がゼロになりアークが消滅するまでの継続時間が相対的に短くなり、開閉装置30への影響が相対的に小さくなる。そのため、例えば、交流電動機10の回転速度が相対的に小さい領域では、電力変換装置20の出力電圧を低く制限してアーク継続を抑制する一方、交流電動機10の回転速度が相対的に大きい領域では、電力変換装置20の出力電圧の制限を緩和することができる。よって、電力変換装置20と交流電動機10との間の開閉装置30の寿命低下や故障の発生を抑制することができる。
As a result, for example, while ensuring the voltage for driving the
また、本実施形態では、制御装置22は、交流電動機10の回転速度が大きくなるのに応じて上限値Vo_limが大きくなるように、上限値Vo_limを変化させてもよい。
Further, in the present embodiment, the
これにより、回転速度に応じて上昇する交流電動機10を駆動するための電圧を確保しつつ、開閉装置30が閉状態から開状態に移行したときの電極間のアークを維持できない程度の電圧になるように、電力変換装置20の出力電圧を制限できる。
As a result, while securing the voltage for driving the
また、本実施形態では、制御装置22は、交流電動機10の回転速度が第1の範囲にある場合と第1の範囲よりも大きい第2の範囲にある場合とで、交流電動機10の回転速度の上昇に対する上限値Vo_limの上昇率を異ならせてもよい。
Further, in the present embodiment, the
これにより、開閉装置30が閉状態から開状態に移行した場合を想定した制御の自由度を向上させることができる。
As a result, it is possible to improve the degree of freedom of control assuming that the opening/
また、本実施形態では、上述の第1の範囲は、交流電動機10の回転速度がゼロと所定値(例えば、電気周波数fが所定値f1のときの回転速度の値)との間の範囲であり、上述の第2の範囲は、交流電動機10の回転速度が所定値より大きい範囲であってもよい。そして、制御装置22は、交流電動機10の回転速度が第1の範囲にある場合、上限値Vo_limを一定の値に設定し、交流電動機10の回転速度が第2の範囲にある場合、上限値Vo_limが上述の一定の値よりも大きい範囲で交流電動機10の回転速度が大きくなるのに応じて大きくなるように、上限値Vo_limを設定してもよい。
In the present embodiment, the above-described first range is a range between the rotational speed of the
これにより、例えば、第1の範囲において、交流電動機10を駆動するための電圧を確保し、且つ、開閉装置30が閉状態から開状態に移行したときの電極間のアークを維持できないように、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limを一定に維持できる。そのため、電力変換装置20と交流電動機10との間の開閉装置30の寿命低下や故障の発生を抑制しつつ、制御装置22の処理負荷を低減させることができる。
As a result, for example, in the first range, the voltage for driving the
また、本実施形態では、上述の第1の範囲は、交流電動機10の回転速度がゼロと所定値(例えば、電気周波数fが所定値f2のときの回転速度の値)との間の範囲であり、第2の範囲は、交流電動機10の回転速度が所定値より大きい範囲であってもよい。そして、制御装置22は、交流電動機10の回転速度が第1の範囲にある場合、交流電動機10の回転速度が大きくなるのに応じて上限値Vo_limが大きくなるように、上限値Vo_limを設定し、交流電動機10の回転速度が第2の範囲にある場合、上限値Vo_limを一定の値に設定してもよい。
Further, in the present embodiment, the above-described first range is a range between the rotation speed of the
これにより、例えば、第2の範囲において、交流電動機10を駆動するための電圧を確保し、且つ、開閉装置30が閉状態から開状態に移行したときの電極間のアークを維持できないように、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limを一定に維持できる。また、上述の如く、交流電動機10の回転速度が相対的に大きい領域では、開閉装置30が閉状態から開状態に移行し電極間にアークが発生したときに、開閉装置30への影響が相対的に小さくなる。そのため、例えば、第2の範囲では、交流電動機10を駆動するための電圧の確保を優先して、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limを一定に維持できる。よって、電力変換装置20と交流電動機10との間の開閉装置30の寿命低下や故障の発生を抑制しつつ、制御装置22の処理負荷を低減させることができる。
As a result, for example, in the second range, the voltage for driving the
また、本実施形態では、交流電動機10の回転速度が第2の範囲にある場合の上限値Vo_limに相当する上述の一定の値は、電力変換装置20(インバータ回路21)の出力可能な電圧の最大値Vo_maxであってもよい。
Further, in the present embodiment, the above constant value corresponding to the upper limit value Vo_lim when the rotation speed of the
これにより、第2の範囲において、交流電動機10を駆動するための電圧の確保を優先して、交流電動機10を駆動するための電圧を確実に確保することができる。
Thus, in the second range, priority is given to ensuring the voltage for driving
また、本実施形態では、制御装置22は、交流電動機10の回転速度が第3の範囲にある場合、上限値Vo_limを第1の値に設定し、交流電動機10の回転速度が第3の範囲より大きい第4の範囲にある場合、上限値Vo_limを第1の値より大きい第2の値に設定してもよい。
Further, in the present embodiment, when the rotation speed of the
これにより、例えば、第3の範囲において、交流電動機10を駆動するための電圧を確保し、且つ、開閉装置30が閉状態から開状態に移行したときの電極間のアークを維持できないように、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limを一定に維持できる。また、例えば、第4の範囲において、交流電動機10を駆動するための電圧を確保し、且つ、開閉装置30が閉状態から開状態に移行したときの電極間のアークを維持できないように、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limを一定に維持できる。また、上述の如く、交流電動機10の回転速度が相対的に大きい領域では、開閉装置30が閉状態から開状態に移行し電極間にアークが発生したときに、開閉装置30への影響が相対的に小さくなる。そのため、例えば、第4の範囲では、交流電動機10を駆動するための電圧の確保を優先して、電力変換装置20の出力電圧の上限値Vo_limを一定に維持できる。よって、電力変換装置20と交流電動機10との間の開閉装置30の寿命低下や故障の発生を抑制しつつ、制御装置22の処理負荷を低減させることができる。
As a result, for example, in the third range, the voltage for driving the
また、本実施形態では、上述の第3の範囲は、交流電動機10の回転速度がゼロと所定値(例えば、電気周波数fが所定値f2のときの回転速度の値)との間の範囲であり、第2の範囲は、交流電動機10の回転速度が所定値より大きい範囲であってもよい。そして、第2の値は、電力変換装置20(インバータ回路21)の出力可能な電圧の最大値Vo_maxであってもよい。
Further, in the present embodiment, the above-described third range is a range between the rotation speed of the
これにより、第4の範囲において、交流電動機10を駆動するための電圧の確保を優先して、交流電動機10を駆動するための電圧を確実に確保することができる。
Thus, in the fourth range, it is possible to ensure the voltage for driving
また、本実施形態では、制御装置22は、開閉装置30が閉状態から開状態に移行した場合に、交流電動機10の回転速度に応じて上限値Vo_limを変化させてもよい。
Further, in the present embodiment, the
これにより、開閉装置30の閉状態から開状態への移行に対応する形で、開閉装置30が閉状態から開状態に移行した場合を想定した制御を開始することができる。そのため、電力変換装置20と交流電動機10との間の開閉装置30の寿命低下や故障の発生を抑制しつつ、制御装置22の処理負荷を低減させることができる。
As a result, it is possible to start the control assuming that the
また、本実施形態では、制御装置22は、開閉装置30が閉状態にある場合、上限値Vo_limを電力変換装置20(インバータ回路21)が出力可能な電圧の最大値Vo_maxに設定してもよい。
Further, in the present embodiment, the
これにより、開閉装置30が閉状態にある状態では、開閉装置30の電極間のアークを考慮する必要がないことから、その状態で、交流電動機10を駆動するための電圧を確実に確保することができる。
As a result, when the
また、本実施形態では、電力変換装置20と、制御装置22と、を備える。具体的には、電力変換装置20は、交流電動機10と開閉装置30が設けられる電力経路PLを通じて接続され、所定の電源(例えば、直流電源PS)からの電力を用いて、交流電動機10を駆動する。そして、制御装置22は、開閉装置30が閉状態から開状態に移行した場合、電力変換装置20(インバータ回路21)の出力電圧が交流電動機10の回転数に応じた稼働に必要な電圧の最大値(振幅電圧Vm)と開閉装置30の電極間に発生するアークによる電圧降下分(アーク電圧Va)との合計値よりも小さくなるように、電力変換装置20の出力電圧を制限する。
Moreover, in this embodiment, the
これにより、開閉装置30が開状態から閉状態に移行し、アークが発生しても、交流電動機10の回転状態を維持できず、その結果、アークを早期に消滅させることができる。そのため、電力変換装置20と交流電動機10との間の開閉装置30の寿命低下や故障の発生を抑制することができる。
As a result, even if the
また、本実施形態では、制御装置22は、電力変換装置20に搭載されてもよい。
Also, in the present embodiment, the
これにより、電力変換装置20に内蔵の制御装置22によって、開閉装置30が閉状態から開状態に移行した場合を想定した動作を電力変換装置20の中で完結させることができる。そのため、より簡素な構成で、電力変換装置20と交流電動機10との間の開閉装置30の寿命低下や故障の発生を抑制することができる。
As a result, the
以上、実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments have been described in detail above, the present disclosure is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the claims.
1 駆動システム
10 交流電動機
20 電力変換装置
21 インバータ回路
22 制御装置
23 電流センサ
30 開閉装置
40 回転速度センサ
221 速度調節器
222 ベクトル変換器
223 電流調節器
224 電圧制限関数
225 電圧リミッタ
226 ベクトル逆変換器
227 PWM信号出力部
DI 還流ダイオード
PL 電力経路
PS 直流電源
SW 半導体スイッチ
1
Claims (14)
前記駆動装置の出力電圧が上限値以下になるように制限し、且つ、前記交流電動機の回転速度に応じて前記上限値を変化させる制御装置と、を備える、
駆動システム。 a driving device connected through a power path provided with an AC motor and a switchgear, and for driving the AC motor using power from a predetermined power supply;
a control device that limits the output voltage of the drive device to an upper limit value or less and changes the upper limit value according to the rotation speed of the AC motor;
drive system.
請求項1に記載の駆動システム。 The control device changes the upper limit value so that the upper limit value increases as the rotation speed of the AC motor increases.
A drive system according to claim 1 .
請求項2に記載の駆動システム。 The control device controls the upper limit value for increasing the rotation speed of the AC motor when the rotation speed of the AC motor is in a first range and when it is in a second range larger than the first range. different rate of rise of
3. A drive system according to claim 2.
前記第2の範囲は、前記交流電動機の回転速度が前記所定値より大きい範囲であり、
前記制御装置は、前記交流電動機の回転速度が前記第1の範囲にある場合、前記上限値を一定の値に設定し、前記交流電動機の回転速度が前記第2の範囲にある場合、前記上限値が前記一定の値よりも大きい範囲で前記交流電動機の回転速度が大きくなるのに応じて大きくなるように、前記上限値を設定する、
請求項3に記載の駆動システム。 the first range is a range between the rotation speed of the AC motor and a predetermined value;
the second range is a range in which the rotation speed of the AC motor is greater than the predetermined value;
The control device sets the upper limit to a constant value when the rotation speed of the AC motor is in the first range, and sets the upper limit when the rotation speed of the AC motor is in the second range. setting the upper limit value so as to increase as the rotational speed of the AC motor increases within a range where the value is greater than the constant value;
4. A drive system according to claim 3.
前記第2の範囲は、前記交流電動機の回転速度が前記所定値より大きい範囲であり、
前記制御装置は、前記交流電動機の回転速度が前記第1の範囲にある場合、前記交流電動機の回転速度が大きくなるのに応じて前記上限値が大きくなるように、前記上限値を設定し、前記交流電動機の回転速度が前記第2の範囲にある場合、前記上限値を一定の値に設定する、
請求項3に記載の駆動システム。 the first range is a range between the rotation speed of the AC motor and a predetermined value;
the second range is a range in which the rotation speed of the AC motor is greater than the predetermined value;
The control device sets the upper limit value such that, when the rotation speed of the AC motor is in the first range, the upper limit value increases as the rotation speed of the AC motor increases; setting the upper limit to a constant value when the rotation speed of the AC motor is in the second range;
4. A drive system according to claim 3.
請求項5に記載の駆動システム。 The constant value is the maximum value of the voltage that can be output from the driving device,
6. A drive system according to claim 5.
請求項2に記載の駆動システム。 The control device sets the upper limit value to a first value when the rotational speed of the AC motor is in a third range, and sets the rotational speed of the AC motor to a fourth range greater than the third range. setting the upper limit to a second value greater than the first value, if
3. A drive system according to claim 2.
前記第4の範囲は、前記交流電動機の回転速度が前記所定値より大きい範囲であり、
前記第2の値は、前記駆動装置の出力可能な電圧の最大値である、
請求項7に記載の駆動システム。 the third range is a range between the rotation speed of the AC motor and a predetermined value;
the fourth range is a range in which the rotation speed of the AC motor is greater than the predetermined value;
wherein the second value is the maximum value of voltage that can be output by the driving device;
8. A drive system as claimed in claim 7.
請求項1乃至8の何れか一項に記載の駆動システム。 The control device changes the upper limit value according to the rotation speed of the AC motor when the opening/closing device shifts from the closed state to the open state.
9. Drive system according to any one of the preceding claims.
請求項9に記載の駆動システム。 The control device sets the upper limit value to the maximum value of voltage that can be output by the drive device when the switching device is in a closed state.
10. Drive system according to claim 9.
前記開閉装置が閉状態から開状態に移行した場合、前記駆動装置の出力電圧が前記交流電動機の回転速度に応じた稼働に必要な電圧の最大値と前記開閉装置の電極間に発生するアークによる電圧降下分との合計値よりも小さくなるように、前記駆動装置の出力電圧を制限する制御装置と、を備える、
駆動システム。 a driving device connected through a power path provided with an AC motor and a switchgear, and for driving the AC motor using power from a predetermined power supply;
When the switchgear shifts from the closed state to the open state, the output voltage of the drive device depends on the maximum voltage required for operation according to the rotational speed of the AC motor and the arc generated between the electrodes of the switchgear. A control device that limits the output voltage of the drive device so that it is smaller than the total value of the voltage drop,
drive system.
請求項1乃至11の何れか一項に記載の駆動システム。 The control device is mounted on the drive device,
12. Drive system according to any one of the preceding claims.
前記駆動装置の出力電圧が上限値以下になるように制限し、且つ、前記交流電動機の回転速度に応じて前記上限値を変化させる、
制御装置。 A control device that controls a drive device that is connected through a power path provided with an AC motor and a switchgear and that drives the AC motor using power from a predetermined power supply,
limiting the output voltage of the drive device to an upper limit value or less, and changing the upper limit value according to the rotation speed of the AC motor;
Control device.
前記開閉装置が閉状態から開状態に移行した場合、前記駆動装置の出力電圧が前記交流電動機の回転速度に応じた稼働に必要な電圧の最大値と前記開閉装置の電極間に発生するアークによる電圧降下分との合計値よりも小さくなるように、前記駆動装置の出力電圧を制限する、
制御装置。 A control device that controls a drive device that is connected through a power path provided with an AC motor and a switchgear and that drives the AC motor using power from a predetermined power supply,
When the switchgear shifts from the closed state to the open state, the output voltage of the drive device depends on the maximum voltage required for operation according to the rotational speed of the AC motor and the arc generated between the electrodes of the switchgear. limiting the output voltage of the driving device so that it is less than the sum of the voltage drop;
Control device.
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