JP2515903B2 - 交流電動機駆動システムとその制御方法 - Google Patents
交流電動機駆動システムとその制御方法Info
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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- Control Of Multiple Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数台の電力変換器により多相交流電動機
を駆動するための変換器の制御方法に関するものであ
る。
を駆動するための変換器の制御方法に関するものであ
る。
電力変換器例えばインバータによる電動機駆動システ
ムの大容量化には、インバータを構成するスイッチング
素子を直列接続あるいは並列接続して行う方法の他に、
複数台のインバータ・セットをセット並列運転する方法
がある。セット並列運転の一方式に交流電動機に複数三
相巻線を備え、各三相巻線を各インバータにより給電す
る方法があるが、各三相巻線間の磁気結合により、各イ
ンバータ間の出力電流に干渉が生じ、特に電流制御系の
ゲインが高い場合には、干渉により、出力電流に脈動が
発生するため、高速応答の制御ができないという問題が
ある。
ムの大容量化には、インバータを構成するスイッチング
素子を直列接続あるいは並列接続して行う方法の他に、
複数台のインバータ・セットをセット並列運転する方法
がある。セット並列運転の一方式に交流電動機に複数三
相巻線を備え、各三相巻線を各インバータにより給電す
る方法があるが、各三相巻線間の磁気結合により、各イ
ンバータ間の出力電流に干渉が生じ、特に電流制御系の
ゲインが高い場合には、干渉により、出力電流に脈動が
発生するため、高速応答の制御ができないという問題が
ある。
上記両出力電流間の干渉の大きさは、両巻線間の漏れ
インダンタンスの大きさに反比例するため、従来におい
てはインバータと電動機巻線間にリアクトルを接続し、
等価的にインダクタンスを大きくする方法が提案されて
いる。
インダンタンスの大きさに反比例するため、従来におい
てはインバータと電動機巻線間にリアクトルを接続し、
等価的にインダクタンスを大きくする方法が提案されて
いる。
また、インバータセット並列運転の別方式として、イ
ンバータを中間タップ付きリアクトルを介して並列接続
する方法が有るが、インバータ出力電圧の差によって出
力電流の不平衡が発生するという問題が有り、この出力
電流の不平衡をなくすため両インバータの出力電流の差
を検出してその差が零と成るように制御する方法が提案
されている。
ンバータを中間タップ付きリアクトルを介して並列接続
する方法が有るが、インバータ出力電圧の差によって出
力電流の不平衡が発生するという問題が有り、この出力
電流の不平衡をなくすため両インバータの出力電流の差
を検出してその差が零と成るように制御する方法が提案
されている。
しかし、上記従来技術はインバータと電動機巻線間に
外部リアクトルを必要とし、回路が複雑化したり、ま
た、リアクトルにおいて電圧降下を生じ、電動機に供給
し得る電圧が低下する問題がある。
外部リアクトルを必要とし、回路が複雑化したり、ま
た、リアクトルにおいて電圧降下を生じ、電動機に供給
し得る電圧が低下する問題がある。
本発明の目的は、複数のインバータを用いて交流電動
機を駆動するシステムにおいて、各インバータの出力電
流を常に平衡させ、また、前記リアクトルを小形化した
場合、あるいは非使用の場合でも高速応答の出力電流制
御を安定に行なわせることのできる制御方法を提供する
ことにある。
機を駆動するシステムにおいて、各インバータの出力電
流を常に平衡させ、また、前記リアクトルを小形化した
場合、あるいは非使用の場合でも高速応答の出力電流制
御を安定に行なわせることのできる制御方法を提供する
ことにある。
上記目的は、複数台のインバータのそれぞれ出力電流
検出値に基づいて電流調節器で制御する各インバータの
出力電流加算値（平均値）の制御ゲインと各インバータ
間の不平衡電流の制御ゲインとを異ならせて、各インバ
ータの出力電流がその指令値に比例するように制御する
ことにより達成される。
検出値に基づいて電流調節器で制御する各インバータの
出力電流加算値（平均値）の制御ゲインと各インバータ
間の不平衡電流の制御ゲインとを異ならせて、各インバ
ータの出力電流がその指令値に比例するように制御する
ことにより達成される。
各インバータ毎に設けられた電流調節器で制御する各
インバータの出力電流の加算値（平均値）の制御ゲイン
と不平衡値の制御ゲインを異ならせることにより、出力
電流の平均値に関する電流制御応答と、不平衡値に関す
る電流制御応答を独立に任意に設計できる。このため、
電動機のトルク制御の応答仕様に従って、前者の電流制
御応答を高く設計した場合でも、後者の電流制御応答を
常に適正値に保つことができ、前述の干渉に基づく制御
不安定を防止して、出力電流における脈動の発生を未然
に防止できる。
インバータの出力電流の加算値（平均値）の制御ゲイン
と不平衡値の制御ゲインを異ならせることにより、出力
電流の平均値に関する電流制御応答と、不平衡値に関す
る電流制御応答を独立に任意に設計できる。このため、
電動機のトルク制御の応答仕様に従って、前者の電流制
御応答を高く設計した場合でも、後者の電流制御応答を
常に適正値に保つことができ、前述の干渉に基づく制御
不安定を防止して、出力電流における脈動の発生を未然
に防止できる。
さらに、各インバータの各電流制御回路により、各出
力電流が等しくなるように作用するので、多相交流電動
機の各相巻線の電流を常に平衡させることができる。
力電流が等しくなるように作用するので、多相交流電動
機の各相巻線の電流を常に平衡させることができる。
また、外部リアクトルを介して並列接続されたインバ
ータにおいても、同様に各インバータの出力電流の干渉
により生じる電流脈動を防止でき、各出力電流も平衡さ
せることができる。このため、外部リアクトルを小形化
することができる。
ータにおいても、同様に各インバータの出力電流の干渉
により生じる電流脈動を防止でき、各出力電流も平衡さ
せることができる。このため、外部リアクトルを小形化
することができる。
以下、本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例であり、二台のインバータ
を中間タップ付リアクトルにより並列接続し、一台の交
流電動機を駆動するシステムの全体構成図を示す。
を中間タップ付リアクトルにより並列接続し、一台の交
流電動機を駆動するシステムの全体構成図を示す。
インバータ1A,1Bはスイッチング素子の動作に従い、
３相の交流電圧を出力する。それらは中間タップ付リア
クトル27の両端に供給される。リアクトルの中間タップ
からは、各インバータの出力電圧の加算平均値が出力さ
れ交流電動機２に供給される。
３相の交流電圧を出力する。それらは中間タップ付リア
クトル27の両端に供給される。リアクトルの中間タップ
からは、各インバータの出力電圧の加算平均値が出力さ
れ交流電動機２に供給される。
インバータ1A,1Bの出力側にはＵ相の電流を検出する
電流検出器3A,3B,V相の電流を検出する電流検出器4A,4
B,W相の電流を検出する電流検出器5A,5Bがそれぞれ設け
られている。各検出器の検出信号iUA,iVA,iWAおよび
iUB,iVB,iWBが加算器6U,6V,6Wにおいて、加算され、係
数器7U,7V,7Wを介して加算器8A,9A,10Aに加えられる。
一方、検出信号iUB,iVB,iWBが加算器8B,9B,10Bに加えら
れる。
電流検出器3A,3B,V相の電流を検出する電流検出器4A,4
B,W相の電流を検出する電流検出器5A,5Bがそれぞれ設け
られている。各検出器の検出信号iUA,iVA,iWAおよび
iUB,iVB,iWBが加算器6U,6V,6Wにおいて、加算され、係
数器7U,7V,7Wを介して加算器8A,9A,10Aに加えられる。
一方、検出信号iUB,iVB,iWBが加算器8B,9B,10Bに加えら
れる。
加算器8B,9B,10Bにおいてはインバータの出力電流指
令信号iu＊,iV＊,iW＊と検出信号iUB,iVB,iWBとが加算
され、各加算器の出力信号がそれぞれ電流調節器11B,12
B,13Bに供給される。電流調節器11B,12B,13Bは、それぞ
れ加算器8B,9B,10Bからの信号に従って、交流電動機２
の３相交流電圧指令信号VUB＊,VVB＊,VWB＊を生成し、
インバータ1Bの各相出力電圧はそれらに比例して制御さ
れる。
令信号iu＊,iV＊,iW＊と検出信号iUB,iVB,iWBとが加算
され、各加算器の出力信号がそれぞれ電流調節器11B,12
B,13Bに供給される。電流調節器11B,12B,13Bは、それぞ
れ加算器8B,9B,10Bからの信号に従って、交流電動機２
の３相交流電圧指令信号VUB＊,VVB＊,VWB＊を生成し、
インバータ1Bの各相出力電圧はそれらに比例して制御さ
れる。
また、電流調節器11A,12B,13Aはそれぞれ加算器8A,9
A,10Aからの信号に従って、交流電動機２の３相交流電
圧指令信号VUA＊,VVA＊,VWA＊を生成し、インバータ1A
の各相出力電圧はそれらに比例して制御される。
A,10Aからの信号に従って、交流電動機２の３相交流電
圧指令信号VUA＊,VVA＊,VWA＊を生成し、インバータ1A
の各相出力電圧はそれらに比例して制御される。
本実施例では、電流調節器11A,12A,13Aにはインバー
タ1A,1Bの各出力電流の平均値がフィードバックされ、
電流調節器11B,12B,13Bにはインバータ1Bの出力電流の
みがフィードバックされる。
タ1A,1Bの各出力電流の平均値がフィードバックされ、
電流調節器11B,12B,13Bにはインバータ1Bの出力電流の
みがフィードバックされる。
なお、従来方法では、インバータ1A,1Bの出力電流が
それぞれ各電流調節器にフィードバックされる。
それぞれ各電流調節器にフィードバックされる。
次に両者の違いについて述べる。各インバータの出力
電流iA,iBを両電流の平均値と不平衡値を用いて示せば
次式である。
電流iA,iBを両電流の平均値と不平衡値を用いて示せば
次式である。
ところで、各出力電流の加算値（平均値の２倍）はリ
アクトルを介して電動機２に供給される。
アクトルを介して電動機２に供給される。
一方、不平衡成分はインバータ1A,1Bの出力電圧の不
平衡により発生し、それはリアクトルを介してインバー
タ1A,1B間を流れる。そのため、各電流成分に対する回
路のインピーダンスが異なる。前者に対しては主に電動
機の過渡インダクタンスが関係し、後者は主にリアクト
ルのインダクタンスが関係する。この結果、電圧指令
（電流調節器の出力）から各電流成分までの伝達関数
（ゲイン）が異なる。前者に対する電流制御応答は、目
標仕様から定まるため、電流調節器のゲインはそれに従
い設計される。
平衡により発生し、それはリアクトルを介してインバー
タ1A,1B間を流れる。そのため、各電流成分に対する回
路のインピーダンスが異なる。前者に対しては主に電動
機の過渡インダクタンスが関係し、後者は主にリアクト
ルのインダクタンスが関係する。この結果、電圧指令
（電流調節器の出力）から各電流成分までの伝達関数
（ゲイン）が異なる。前者に対する電流制御応答は、目
標仕様から定まるため、電流調節器のゲインはそれに従
い設計される。
一方、後者に対する電流制御応答はこれに付随して定
まるが、リアクトルのインダクタンス値によっては前者
に対する応答よりも上昇することがあり得る。応答が過
大な場合には、電流制御に不安定を生じ、各インバータ
の出力電流に脈動が発生する。この電流脈動はリアクト
ルのインダクタンスを大きく選べば防止できるが、リア
クトルが大型化する。
まるが、リアクトルのインダクタンス値によっては前者
に対する応答よりも上昇することがあり得る。応答が過
大な場合には、電流制御に不安定を生じ、各インバータ
の出力電流に脈動が発生する。この電流脈動はリアクト
ルのインダクタンスを大きく選べば防止できるが、リア
クトルが大型化する。
一方、本実施例においては、前述したように、一方の
インバータ1Aには平均値（iA＋iB）/2が、もう一方のイ
ンバータ1Bには出力電流iBがフィードバックされるた
め、平均値の電流制御応答に関しては、前述の従来の場
合と変わらないが、不平衡成分に関しては、電流制御回
路11B,12B,13Bにおいてのみ作用するため、不平衡成分
に対する電流制御ゲインは従来に比べ1/2に減少する。
この結果、制御ループゲインの過大が防止され、出力電
流の脈動が未然に防止される。
インバータ1Aには平均値（iA＋iB）/2が、もう一方のイ
ンバータ1Bには出力電流iBがフィードバックされるた
め、平均値の電流制御応答に関しては、前述の従来の場
合と変わらないが、不平衡成分に関しては、電流制御回
路11B,12B,13Bにおいてのみ作用するため、不平衡成分
に対する電流制御ゲインは従来に比べ1/2に減少する。
この結果、制御ループゲインの過大が防止され、出力電
流の脈動が未然に防止される。
なお、上述のようにして、平均値成分（iA＋iB）/2に
ついてはインバータ1A,1Bの両電流調節器の作用によ
り、電流指令値に比例して制御され、また、不平衡成分
（iA−iB）/2についてはインバータ1Bの電流調節器によ
り零に制御される。
ついてはインバータ1A,1Bの両電流調節器の作用によ
り、電流指令値に比例して制御され、また、不平衡成分
（iA−iB）/2についてはインバータ1Bの電流調節器によ
り零に制御される。
このように、本実施例においては、中間タップ付きリ
アクトルを介して並列接続されるインバータの不平衡電
流を、各インバータの電流制御系によって抑制できるた
め、中間タップ付きリアクトルの大きさを小さくするこ
とができる。
アクトルを介して並列接続されるインバータの不平衡電
流を、各インバータの電流制御系によって抑制できるた
め、中間タップ付きリアクトルの大きさを小さくするこ
とができる。
第２図に本発明を２組の３相巻線を有する多相交流電
動機に適用したときの実施例を示す。この図で第１図と
異なる点は、インバータ1Aと1Bが外部リアクトルを介さ
ずに直接電動機２の２組の３相巻線UA,VA,WAとUB,VB,WB
に接続されている点である。このとき、交流電動機２の
２組の３相巻線UA,VA,WAとUB,VB,WBは電気的に絶縁され
ているが、磁気回路を介して相互に結合している。その
ため、インバータ1Aと1Bの間には、交流電動機２の起磁
力を介して不平衡電流成分が循環する。すなわち、イン
バータ1Aの出力電流が何らかの原因により、インバータ
1Bの出力電流より増加すると、前述の磁気結合により1B
の出力電流は減少する。このとき各インバータの電流調
節器の作用により、インバータ1Bの電圧指令値は増大
し、逆にインバータ1Aの電圧指令値は減少する。この結
果、出力電流iA,iBは平衡する向きに変化するが、この
変化はある時間遅れをもつために、この変化はiA,iBが
平衡点に達した後も続く。そのためiA,iBが交互に増
加，減少を繰返すことになる。
動機に適用したときの実施例を示す。この図で第１図と
異なる点は、インバータ1Aと1Bが外部リアクトルを介さ
ずに直接電動機２の２組の３相巻線UA,VA,WAとUB,VB,WB
に接続されている点である。このとき、交流電動機２の
２組の３相巻線UA,VA,WAとUB,VB,WBは電気的に絶縁され
ているが、磁気回路を介して相互に結合している。その
ため、インバータ1Aと1Bの間には、交流電動機２の起磁
力を介して不平衡電流成分が循環する。すなわち、イン
バータ1Aの出力電流が何らかの原因により、インバータ
1Bの出力電流より増加すると、前述の磁気結合により1B
の出力電流は減少する。このとき各インバータの電流調
節器の作用により、インバータ1Bの電圧指令値は増大
し、逆にインバータ1Aの電圧指令値は減少する。この結
果、出力電流iA,iBは平衡する向きに変化するが、この
変化はある時間遅れをもつために、この変化はiA,iBが
平衡点に達した後も続く。そのためiA,iBが交互に増
加，減少を繰返すことになる。
このようにして、第１図の場合と同様に出力電流に脈
動が発生する。この場合、不平衡電流成分に対する回路
のインピーダンスは、電動機の２組の巻線間の漏れイン
ダクタンスが関係し、電動機の過渡インダクタンスより
も小さいため電流脈動を生じ易い。
動が発生する。この場合、不平衡電流成分に対する回路
のインピーダンスは、電動機の２組の巻線間の漏れイン
ダクタンスが関係し、電動機の過渡インダクタンスより
も小さいため電流脈動を生じ易い。
そこで、本実施例では、前記実施例と全く同様の制御
系構成により、不平衡電流成分に対する制御ゲインを下
げることができ、電流脈動を未然に防止することができ
る。
系構成により、不平衡電流成分に対する制御ゲインを下
げることができ、電流脈動を未然に防止することができ
る。
次に、本発明の第３の実施例を第３図で説明する。本
実施例は、交流出力電流の瞬時値をフィードバック制御
する代りに、出力電流を回転磁界座標系に変換しそれを
用いてフィードバック制御するようにした。
実施例は、交流出力電流の瞬時値をフィードバック制御
する代りに、出力電流を回転磁界座標系に変換しそれを
用いてフィードバック制御するようにした。
交流電動機２の回転速度は、速度検出器14により検出
され、速度信号ωｒが加算器22に供給されている。トル
ク電流指令信号Iq＊は加算器20A,20B及びすべり角周波
数演算器21に供給される。すべり角周波数演算器21はト
ルク電流指令信号Iq＊に従ってすべり角周波数指令信号
ωＳ＊を生成し、生成した信号を加算器22へ出力する。
加算器22は速度信号ωｒとすべり角周波数指令信号ωＳ
＊を加算して一次角周波数指令信号ω１＊を生成する。
一次角周波数指令信号ω１＊は座標変換器15A,16B,15B,
16Bに供給される。
され、速度信号ωｒが加算器22に供給されている。トル
ク電流指令信号Iq＊は加算器20A,20B及びすべり角周波
数演算器21に供給される。すべり角周波数演算器21はト
ルク電流指令信号Iq＊に従ってすべり角周波数指令信号
ωＳ＊を生成し、生成した信号を加算器22へ出力する。
加算器22は速度信号ωｒとすべり角周波数指令信号ωＳ
＊を加算して一次角周波数指令信号ω１＊を生成する。
一次角周波数指令信号ω１＊は座標変換器15A,16B,15B,
16Bに供給される。
座標変換器16Aは係数器7U,7V,7Wからの信号の回転磁
界座標系における励磁電流信号IdAとトルク電流信号IqA
に変換し、変換した励磁電流信号IdAを加算器19Aに、ト
ルク電流信号IqAを加算器20Aに供給する。
界座標系における励磁電流信号IdAとトルク電流信号IqA
に変換し、変換した励磁電流信号IdAを加算器19Aに、ト
ルク電流信号IqAを加算器20Aに供給する。
座標変換器16Bは電流検出器3B,4B,5Bからの検出信号i
UB,iVB,iWBの回転磁界座標系における励磁電流信号IdB
とトルク電流信号IqBに変換し、変換した励磁電流信号I
dBを加算器19Bに供給し、トルク電流信号IqBを加算器20
Bに供給する。
UB,iVB,iWBの回転磁界座標系における励磁電流信号IdB
とトルク電流信号IqBに変換し、変換した励磁電流信号I
dBを加算器19Bに供給し、トルク電流信号IqBを加算器20
Bに供給する。
加算器19Aにおいては励磁電流指令信号Id＊と励磁電
流信号IdAが加算され、加算器20Aにおいてはトルク電流
指令信号Iq＊とトルク電流信号IqAが加算され各加算器
の出力信号がそれぞれ電流調節器17A,18Bに供給され
る。電流調節器17A,18Bはそれぞれ加算器19A,20Aからの
信号に従って、回転磁界座標系における電圧指令信号V
dA＊,VqA＊を生成し、生成した信号を座標変換器15Aへ
出力するようになっている。
流信号IdAが加算され、加算器20Aにおいてはトルク電流
指令信号Iq＊とトルク電流信号IqAが加算され各加算器
の出力信号がそれぞれ電流調節器17A,18Bに供給され
る。電流調節器17A,18Bはそれぞれ加算器19A,20Aからの
信号に従って、回転磁界座標系における電圧指令信号V
dA＊,VqA＊を生成し、生成した信号を座標変換器15Aへ
出力するようになっている。
加算器19Bにおいては、励磁電流指令信号Id＊と励磁
電流信号IdBとが加算され、加算器20Bにおいては、トル
ク電流指令信号Iq＊とトルク電流信号IqBとが加算さ
れ、各加算器の出力信号がそれぞれ電流調節器17B,18B
に供給されている。電流調節器17B,18Bはそれぞれ加算
器19B,20Bからの信号に従って、回転磁界座標系におけ
る電圧指令信号VdB＊,VqB＊を生成し、生成した信号を
座標変換器15Bへ出力するようになっている。
電流信号IdBとが加算され、加算器20Bにおいては、トル
ク電流指令信号Iq＊とトルク電流信号IqBとが加算さ
れ、各加算器の出力信号がそれぞれ電流調節器17B,18B
に供給されている。電流調節器17B,18Bはそれぞれ加算
器19B,20Bからの信号に従って、回転磁界座標系におけ
る電圧指令信号VdB＊,VqB＊を生成し、生成した信号を
座標変換器15Bへ出力するようになっている。
座標変換器15Aは、電圧指令信号VdA＊,VqA＊を交流電
動機２の固定子座標系における３相交流出力電圧指令信
号VUA＊,VVA＊,VWA＊に変換し、変換した３相交流出力
電圧指令をインバータ1Aへ出力する。
動機２の固定子座標系における３相交流出力電圧指令信
号VUA＊,VVA＊,VWA＊に変換し、変換した３相交流出力
電圧指令をインバータ1Aへ出力する。
座標変換器15Bは、電圧指令信号VdB＊,VqB＊を交流電
動機２の固定子座標系における３相交流出力電圧指令信
号VUB＊,VVB＊,VWB＊に変換し、変換した３相交流出力
電圧指令をインバータ1Bへ出力する。ここで、座標変換
器16Aの演算は次の（１）式によって表される。
動機２の固定子座標系における３相交流出力電圧指令信
号VUB＊,VVB＊,VWB＊に変換し、変換した３相交流出力
電圧指令をインバータ1Bへ出力する。ここで、座標変換
器16Aの演算は次の（１）式によって表される。
また、座標変換器15Aの演算は次の（２）式によって
表される。
表される。
本実施例においては、座標変換器16A,16Bにおいて、
インバータ出力電流の基本波成分が直流信号に変換され
るため、電流調節器17A,17B,18A,18Bにおいて、オフセ
ットなしの制御が行える。この場合、係数器７の出力か
らインバータ1Aまでの伝達関数および電流検出器3B,4B,
5Bからインバータ1Bまでの伝達関数は干渉による電流脈
動成分に対しては、第２図におけるそれらとほぼ同一で
ある。それ故、本実施例においても第２図の実施例と同
様に電流脈動を未然に防止することができる。
インバータ出力電流の基本波成分が直流信号に変換され
るため、電流調節器17A,17B,18A,18Bにおいて、オフセ
ットなしの制御が行える。この場合、係数器７の出力か
らインバータ1Aまでの伝達関数および電流検出器3B,4B,
5Bからインバータ1Bまでの伝達関数は干渉による電流脈
動成分に対しては、第２図におけるそれらとほぼ同一で
ある。それ故、本実施例においても第２図の実施例と同
様に電流脈動を未然に防止することができる。
次に、本発明の第４の実施例を第４図で説明する。本
実施例は第１図と同様に、２台のインバータをリアクト
ルを介して並列接続し、三相交流電動機を駆動する場合
である。インバータの出力電流の瞬時値をフィードバッ
ク制御する代りに、出力電流を回転磁界座標系に変換
し、各電流成分をフィードバック制御するようにした場
合である。
実施例は第１図と同様に、２台のインバータをリアクト
ルを介して並列接続し、三相交流電動機を駆動する場合
である。インバータの出力電流の瞬時値をフィードバッ
ク制御する代りに、出力電流を回転磁界座標系に変換
し、各電流成分をフィードバック制御するようにした場
合である。
交流電動機２の回転速度は速度検出器14により検出さ
れ、速度信号ωｒが加算器22に供給されている。トルク
電流指令信号Iq＊は加算器20A,20B及び、すべり角周波
数演算器21に供給される。すべり角周波数演算器21は、
トルク電流指令信号Iq＊に従ってすべり角周波数指令信
号ωＳ＊を生成し、生成した信号を加算器22へ出力す
る。加算器22は速度信号ωｒとすべり角周波数指令信号
ωＳ＊を加算して、一次角周波数指令信号ω１＊を生成
する。一次角周波数指令信号ω１＊は、座標変換器15A,
16A,15B,16Bに供給される。
れ、速度信号ωｒが加算器22に供給されている。トルク
電流指令信号Iq＊は加算器20A,20B及び、すべり角周波
数演算器21に供給される。すべり角周波数演算器21は、
トルク電流指令信号Iq＊に従ってすべり角周波数指令信
号ωＳ＊を生成し、生成した信号を加算器22へ出力す
る。加算器22は速度信号ωｒとすべり角周波数指令信号
ωＳ＊を加算して、一次角周波数指令信号ω１＊を生成
する。一次角周波数指令信号ω１＊は、座標変換器15A,
16A,15B,16Bに供給される。
座標変換器16A,16Bは電流検出器3A,4A,5A及び3B,4B,5
Bからの検出信号iUA,iVA,iWAとiUB,iVB,iWBを回転磁界
座標系における励磁電流信号IdA,IdBとトルク電流信号I
qA,IqBに変換し、変換した励磁電流信号IdA,IdBを加算
器24に、IdBを加算器19Bに供給し、トルク電流信号IqA,
IqBを加算器23に、IqBを加算器20Bに供給する。
Bからの検出信号iUA,iVA,iWAとiUB,iVB,iWBを回転磁界
座標系における励磁電流信号IdA,IdBとトルク電流信号I
qA,IqBに変換し、変換した励磁電流信号IdA,IdBを加算
器24に、IdBを加算器19Bに供給し、トルク電流信号IqA,
IqBを加算器23に、IqBを加算器20Bに供給する。
加算器24においては励磁電流信号IdAとIdBが加算さ
れ、加算器23においてトルク電流信号IqAとIqBが加算さ
れ各加算器の出力信号がそれぞれ係数器26,25に供給さ
れる。
れ、加算器23においてトルク電流信号IqAとIqBが加算さ
れ各加算器の出力信号がそれぞれ係数器26,25に供給さ
れる。
加算器19Aにおいては励磁電流指令信号Id＊と係数器2
6の出力信号とが加算され、加算器20Aにおいてはトルク
電流指令信号Iq＊と係数器25の出力信号とが加算され、
各加算器の出力信号がそれぞれ電流調節器17A,18Aに供
給されている。電流調節器17A,18Bはそれぞれ加算器19
A,20Aからの信号に従って、回転磁界座標系における電
圧指令信号VdA＊,VqA＊を生成し、生成した信号を座標
変換器15Aへ出力するようになっている。
6の出力信号とが加算され、加算器20Aにおいてはトルク
電流指令信号Iq＊と係数器25の出力信号とが加算され、
各加算器の出力信号がそれぞれ電流調節器17A,18Aに供
給されている。電流調節器17A,18Bはそれぞれ加算器19
A,20Aからの信号に従って、回転磁界座標系における電
圧指令信号VdA＊,VqA＊を生成し、生成した信号を座標
変換器15Aへ出力するようになっている。
加算器19Bにおいては励磁電流指令信号Id＊と励磁電
流信号IdBとが加算され、加算器20Bにおいてはトルク電
流指令信号Iq＊とトルク電流信号IqBとが加算され、各
加算器の出力信号がそれぞれ電流調節器17B,18Bに供給
されている。電流調節器17B,18Bは、それぞれ加算器19
B,20Bからの信号に従って、回転磁界座標系における電
圧指令信号VdB＊,VqB＊を生成し、生成した信号を座標
変換器15Aへ出力するようになっている。
流信号IdBとが加算され、加算器20Bにおいてはトルク電
流指令信号Iq＊とトルク電流信号IqBとが加算され、各
加算器の出力信号がそれぞれ電流調節器17B,18Bに供給
されている。電流調節器17B,18Bは、それぞれ加算器19
B,20Bからの信号に従って、回転磁界座標系における電
圧指令信号VdB＊,VqB＊を生成し、生成した信号を座標
変換器15Aへ出力するようになっている。
座標変換器15A,15Bは、電圧指令信号VdA＊,VqA＊とV
dB＊,VqB＊を交流電動機２の固定子座標系における３相
交流出力電圧指令信号VUA＊,VVA＊,VWA＊とVUB＊,V
VB＊,VWB＊に変換し、変換した３相交流出力電圧指令信
号をインバータ1Aと1Bへ出力する。
dB＊,VqB＊を交流電動機２の固定子座標系における３相
交流出力電圧指令信号VUA＊,VVA＊,VWA＊とVUB＊,V
VB＊,VWB＊に変換し、変換した３相交流出力電圧指令信
号をインバータ1Aと1Bへ出力する。
ここで、座標変換器16Aの演算は次の（３）式によっ
て表される。
て表される。
また、座標変換器15Aの演算は先に示した（２）式に
よって表される。
よって表される。
本実施例においては、先の第３図の実施例における加
算器６および係数器７を回転磁界座標系に移したもので
あり、各電流検出器3A,4A,5Aおよび3B,4B,5Bから加算器
19A,20Aおよび19B,20Bまでの関係は同一である。したが
って、本実施例においても前実施例と同様に、出力電流
の脈動を未然に防止することができる。
算器６および係数器７を回転磁界座標系に移したもので
あり、各電流検出器3A,4A,5Aおよび3B,4B,5Bから加算器
19A,20Aおよび19B,20Bまでの関係は同一である。したが
って、本実施例においても前実施例と同様に、出力電流
の脈動を未然に防止することができる。
第５図は本発明の第５の実施例を示す。
第３図と同様に２組の三相巻線を備えた交流電動機を
２台のインバータにより駆動するシステムへの適用例で
あり、制御回路構成は第４図と同一である。
２台のインバータにより駆動するシステムへの適用例で
あり、制御回路構成は第４図と同一である。
各部の動作は第４図の実施例と同じであるので説明は
省略するが、前記実施例と同様に、電流脈動を未然に防
止することができる。
省略するが、前記実施例と同様に、電流脈動を未然に防
止することができる。
第６図は、本発明の第６の実施例を示す。
本実施例は、インバータ1A,1Bの出力電流を電流検出
器3A,4A,5A及び3B,4B,5Bで検出し、加算器34U,34V,34W
で電流検出器3A,4A,5Aと3B,4B,5Bの検出信号を各々加算
し、係数器7U,7V,7Wを介して電流平均値を検出する。加
算器35U,35V,35Wは、電流検出器3A,4A,5Aと3B,4B,5Bの
検出信号を各々の差を演算して電流不平衡値を検出す
る。この電流不平衡値は、係数器36U,36V,36W及び37U,3
7V,37Wを介して加算器38U,38V,38W及び39U,39V,39Wに供
給される。加算器38U,38V,38Wは係数器7U,7V,7Wの出力
信号と係数器36U,36V,36Wの出力信号を加算して電流調
節器11A,12A,13Aのフィードバック信号を生成し、この
信号を加算器8A,9A,10Aに供給する。
器3A,4A,5A及び3B,4B,5Bで検出し、加算器34U,34V,34W
で電流検出器3A,4A,5Aと3B,4B,5Bの検出信号を各々加算
し、係数器7U,7V,7Wを介して電流平均値を検出する。加
算器35U,35V,35Wは、電流検出器3A,4A,5Aと3B,4B,5Bの
検出信号を各々の差を演算して電流不平衡値を検出す
る。この電流不平衡値は、係数器36U,36V,36W及び37U,3
7V,37Wを介して加算器38U,38V,38W及び39U,39V,39Wに供
給される。加算器38U,38V,38Wは係数器7U,7V,7Wの出力
信号と係数器36U,36V,36Wの出力信号を加算して電流調
節器11A,12A,13Aのフィードバック信号を生成し、この
信号を加算器8A,9A,10Aに供給する。
加算器39U,39V,39Wは係数器7U,7V,7Wの出力信号から
係数器37U,37V,37Wの出力信号を減算して電流調節器11
B,12B,13Bのフィードバック信号を生成し、この信号を
加算器8B,9B,10Bに供給する。
係数器37U,37V,37Wの出力信号を減算して電流調節器11
B,12B,13Bのフィードバック信号を生成し、この信号を
加算器8B,9B,10Bに供給する。
以上の構成において、係数器7U,7V,7Wの出力信号（各
出力電流の平均値）は、電流調節器11A,12A,13A及び11
B,12B,13Bに均等にフィードバックされる。
出力電流の平均値）は、電流調節器11A,12A,13A及び11
B,12B,13Bに均等にフィードバックされる。
この結果、各インバータの出力電流の平均値成分は電
流指令値ｉ＊に一致するように制御される。
流指令値ｉ＊に一致するように制御される。
一方、加算器35の出力信号（各出力電流の不平衡値）
は係数器36,37を介して各電流調節器にフィードバック
される。ここで、不平衡成分に接するフィードバックゲ
インは係数器36,37の定数に応じて変更でき、平均値成
分に対する電流制御応答とは独立に不平衡成分に対する
制御応答を任意に設定できる。
は係数器36,37を介して各電流調節器にフィードバック
される。ここで、不平衡成分に接するフィードバックゲ
インは係数器36,37の定数に応じて変更でき、平均値成
分に対する電流制御応答とは独立に不平衡成分に対する
制御応答を任意に設定できる。
この結果、不平衡成分に対する制御応答の過大を防止
して、電流脈動の発生を未然に防止できる。
して、電流脈動の発生を未然に防止できる。
第７図は、本発明の第７の実施例を示す。
第７図は、２組の三相巻線を備えた交流電動機に第６
図の制御システムを適用した場合である。制御動作は第
６図と同様であり、前記実施例と同様の効果が得られ
る。
図の制御システムを適用した場合である。制御動作は第
６図と同様であり、前記実施例と同様の効果が得られ
る。
第８図は、本発明の第８の実施例を示す。
本実施例は、インバータ1Aと1Bの出力電流を電流検出
器3A,4A,5A及び3B,4B,5Bで検出し、加算器34U,34V,34W
で電流検出器3A,4A,5Aと3B,4B,5Bの検出信号を各々加算
して出力電流平均値を検出する。この値は加算器8A,9A,
10Aに供給される。加算器35U,35V,35Wは電流検出器3A,4
A,5Aと3B,4B,5Bの検出信号の各々の差を演算して不平衡
電流成分を検出する。この不平衡電流成分は加算器8B,9
B,10Bに供給される。電流調節器11A,12A,13Aは電流指令
信号iU＊,iV＊,iW＊と電流検出信号iU,iV,iWとの偏差に
基づいて出力電圧指令信号VU＊,VV＊,VW＊を演算し、イ
ンバータ1A及び加算器40,41,42に供給する。電流調節器
11B,12B,13Bは不平衡電流成分の検出信号に基づいて付
加出力電圧指令信号ΔVU＊，ΔVV＊，ΔVW＊を演算し、
加算器40,41,42に供給する。加算器40,41,42は出力電圧
指令信号VU＊,VV＊,VW＊とΔVU＊，ΔVV＊，ΔVW＊を加
算してインバータ1Bに供給する。
器3A,4A,5A及び3B,4B,5Bで検出し、加算器34U,34V,34W
で電流検出器3A,4A,5Aと3B,4B,5Bの検出信号を各々加算
して出力電流平均値を検出する。この値は加算器8A,9A,
10Aに供給される。加算器35U,35V,35Wは電流検出器3A,4
A,5Aと3B,4B,5Bの検出信号の各々の差を演算して不平衡
電流成分を検出する。この不平衡電流成分は加算器8B,9
B,10Bに供給される。電流調節器11A,12A,13Aは電流指令
信号iU＊,iV＊,iW＊と電流検出信号iU,iV,iWとの偏差に
基づいて出力電圧指令信号VU＊,VV＊,VW＊を演算し、イ
ンバータ1A及び加算器40,41,42に供給する。電流調節器
11B,12B,13Bは不平衡電流成分の検出信号に基づいて付
加出力電圧指令信号ΔVU＊，ΔVV＊，ΔVW＊を演算し、
加算器40,41,42に供給する。加算器40,41,42は出力電圧
指令信号VU＊,VV＊,VW＊とΔVU＊，ΔVV＊，ΔVW＊を加
算してインバータ1Bに供給する。
以上の構成において、各インバータの出力電流の加算
値（平均値の２倍）は、電流調節器11A,12A,13Aの作用
により電流指令値i1＊に一致するように制御され、また
不平衡成分については電流調節器11B,12B,13Bの作用に
より零に制御される。不平衡成分に対する制御応答は11
B,12B,13Bのゲインの変更により任意に設定できる。し
たがって、本実施例においても前記実施例と同様の効果
が得られる。
値（平均値の２倍）は、電流調節器11A,12A,13Aの作用
により電流指令値i1＊に一致するように制御され、また
不平衡成分については電流調節器11B,12B,13Bの作用に
より零に制御される。不平衡成分に対する制御応答は11
B,12B,13Bのゲインの変更により任意に設定できる。し
たがって、本実施例においても前記実施例と同様の効果
が得られる。
なお、第６図および第７図の実施例において、各出力
電流の平均値および不平衡値を第３図の実施例と同様に
回転磁界座標系に変換して、各電流調節器にフィードバ
ックする方法、あるいは、各出力電流を第４図，第５図
と同様に回転磁界座標系に変換し、それを用いて出力電
流平均値および不平衡値を演算し、各電流調節器にフィ
ードバックする方法においても同様の効果が得られるこ
とは明らかである。
電流の平均値および不平衡値を第３図の実施例と同様に
回転磁界座標系に変換して、各電流調節器にフィードバ
ックする方法、あるいは、各出力電流を第４図，第５図
と同様に回転磁界座標系に変換し、それを用いて出力電
流平均値および不平衡値を演算し、各電流調節器にフィ
ードバックする方法においても同様の効果が得られるこ
とは明らかである。
また、前述した実施例では、インバータ出力電流を３
相分検出するもので説明したが２相分を検出して制御す
るものに適用することもできる。
相分検出するもので説明したが２相分を検出して制御す
るものに適用することもできる。
また、３相巻線を２組以上備えた多相交流電動機に適
用することも可能である。
用することも可能である。
また、本発明は、電圧形インバータに限らず、他の種
類のインバータおよびサイクロコンバータ等にも適用で
きる。要するに、電流指令信号に従い出力電流を制御す
る電力変換装置であれば適用可能である。
類のインバータおよびサイクロコンバータ等にも適用で
きる。要するに、電流指令信号に従い出力電流を制御す
る電力変換装置であれば適用可能である。
以上説明したように、本発明によれば、複数の変換器
をリアクトルを介して並列接続し、一台の電動機を駆動
する場合に、リアクトルを介して変換器間の循環する循
環電流（出力電流不平衡分）を抑制でき、かつ循環電流
に対する制御応答を各変換器の出力電流加算値に対する
制御応答とは独立に設定できるため、後者の制御応答を
高く設計した場合でも、前者の制御応答を適切に定める
ことができ、変換器間の干渉による電流脈動を未然に防
止でき、前記リアクトルの小形化を実現できる。
をリアクトルを介して並列接続し、一台の電動機を駆動
する場合に、リアクトルを介して変換器間の循環する循
環電流（出力電流不平衡分）を抑制でき、かつ循環電流
に対する制御応答を各変換器の出力電流加算値に対する
制御応答とは独立に設定できるため、後者の制御応答を
高く設計した場合でも、前者の制御応答を適切に定める
ことができ、変換器間の干渉による電流脈動を未然に防
止でき、前記リアクトルの小形化を実現できる。
また、複数の変換器により、２組以上の多相巻線を備
えた多相交流電動機を駆動する場合、多相巻線間の磁気
結合により生じる変換器の出力電流の脈動を上述と同様
の理由により防止できるという効果がある。
えた多相交流電動機を駆動する場合、多相巻線間の磁気
結合により生じる変換器の出力電流の脈動を上述と同様
の理由により防止できるという効果がある。
第１図は本発明の第１の実施例、第２図は本発明の第２
の実施例、第３図は本発明の第３の実施例、第４図は本
発明の第４の実施例、第５図は本発明の第５の実施例、
第６図は本発明の第６の実施例、第７図は本発明の第７
の実施例、第８図は本発明の第８の実施例である。 ２……交流電動機、1A,1B……電力変換器、11A,12A,13
A,11B,12B,13B……電流調節器、3A,4A,5A,3B,4B,5B……
電流検出器、6U,6V,6W……加算器
の実施例、第３図は本発明の第３の実施例、第４図は本
発明の第４の実施例、第５図は本発明の第５の実施例、
第６図は本発明の第６の実施例、第７図は本発明の第７
の実施例、第８図は本発明の第８の実施例である。 ２……交流電動機、1A,1B……電力変換器、11A,12A,13
A,11B,12B,13B……電流調節器、3A,4A,5A,3B,4B,5B……
電流検出器、6U,6V,6W……加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飛世 正博 茨城県日立市大みか町５丁目２番１号 株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 高橋 潤一 茨城県日立市大みか町５丁目２番１号 株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 広川 真 茨城県日立市大みか町５丁目２番１号 株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 山品 光則 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内
Claims (10)
- 【請求項１】交流電動機を複数台の電力変換器を用いて
可変速駆動するシステムであって、電流調節器により各
電力変換器の出力電流を制御する交流電動機駆動システ
ムの制御方法において、前記電力変換器の出力電流を検
出し、該検出信号に基づいて前記電流調節器で制御する
各電力変換器の出力電流加算値の制御ゲインと各電力変
換器間の不平衡電流の制御ゲインとを異ならせて、各電
力変換器の出力電流がその指令値に比例するように制御
することを特徴とする交流電動機駆動システムの制御方
法。 - 【請求項２】交流電動機を複数台の電力変換器を用いて
可変速駆動するシステムであって、電流調節器により各
電力変換器の出力電流を制御する交流電動機駆動システ
ムの制御方法において、前記電力変換器の出力電流を検
出し、該検出信号に基づいて各出力電流の加算値を演算
して一方の電力変換器の電流調節器にフィードバック
し、他方の電力変換器の電流調節器には、該変換器の出
力電流検出値をフィードバックし、各電力変換器の出力
電流がその指令値に比例するように制御することを特徴
とする交流電動機駆動システムの制御方法。 - 【請求項３】交流電動機を複数台の電力変換器を用いて
可変速駆動するシステムであって、電流調節器により各
電力変換器の出力電流を制御する交流電動機システムの
制御方法において、前記電力変換器の出力電流を検出
し、該検出信号に基づいて前記各電力変換器の出力電流
の加算値を演算し、それを回転磁界座標系に変換して一
方の電力変換器の電流調節器にフィードバックし、他方
の電力変換器の出力電流検出値を回転磁界座標系に変換
して該変換器の電流調節器にフィードバックし、各電力
変換器の回転磁界座標系における出力電流が、その指令
値に比例するように制御することを特徴とする交流電動
機駆動システムの制御方法。 - 【請求項４】交流電動機を複数台の電力変換器を用いて
可変速駆動するシステムであって、電流調節器により各
電力変換器の出力電流を制御する交流電動機システムの
制御方法において、前記電力変換器の出力電流を検出
し、該検出信号を回転磁界座標系に変換し、該信号に基
づいて各出力電流の同一成分の加算値を演算して一方の
電力変換器の電流調節器にフィードバックし、他方の電
力変換器の電流調節器には前記回転磁界座標系に変換さ
れた該変換器の出力電流検出信号をフィードバックし、
各電力変換器の回転磁界座標系における出力電流がその
指令値に比例するように制御することを特徴とする交流
電動機駆動システムの制御方法。 - 【請求項５】交流電動機を複数台の電力変換器を用いて
可変速駆動するシステムであって、電流調節器により各
電力変換器の出力電流を制御する交流電動機システムの
制御方法において、前記電力変換器の出力電流を検出
し、該検出信号に基づいて各出力電流の加算値及び差分
値を演算し、前記両者の値を前記各電力変換器の電流調
節器に制御ゲインを異ならせてフィードバックし、各電
力変換器の出力電流が、その指令値に比例するように制
御することを特徴とする交流電動機駆動システムの制御
方法。 - 【請求項６】交流電動機を複数台の電力変換器を用いて
可変速駆動するシステムであって、電流調節器により各
電力変換器の出力電流を制御する交流電動機システムの
制御方法において、前記電力変換器の出力電流を検出
し、該検出信号に基づいて各出力電流の加算値及び差分
値を演算し、それぞれを別個にフィードバック制御する
電流調節器を設け、一方の電流調節器には前記電流加算
値をフィードバックし、該加算値が電流指令値に比例す
るように前記一方の電流調節器の出力信号に応じて前記
一方の電力変換器を制御し、前記他方の電流調節器には
前記電流差分値をフィードバックし、該調節器からの出
力信号と前記一方の調節器からの出力信号の加算値に応
じて、前記電流差分値が零に近づくように前記他方の電
力変換器を制御することを特徴とする交流電動機駆動シ
ステムの制御方法。 - 【請求項７】交流電動機を複数台の電力変換器を用いて
可変速駆動するシステムであって、電流調節器により各
電力変換器の出力電流を制御する交流電動機システムの
制御方法において、前記電力変換器の出力電流を検出
し、該検出信号に基づいて各出力電流の加算値及び差分
値を演算し、それぞれを別個にフィードバック制御する
電流調節器を設け、一方の電流調節器には前記電流加算
値をフィードバックし、他方の電流調節器には前記電流
差分値をフィードバックして、両調節器の出力信号の加
算値に応じて前記各電力変換器を制御し、前記出力電流
の加算値については電流指令値に比例するように、前記
出力電流の差分値については零に近づくように制御する
ことを特徴とする交流電動機駆動システムの制御方法。 - 【請求項８】複数台の電力変換器をリアクトルを介して
並列接続し、前記リアクトルの中点から交流電動機に電
力を供給するシステムであって、電流調節器により各電
力変換器の出力電流を制御する交流電動機駆動システム
の制御方法において、前記電力変換器の出力電流を検出
し、それに基づいて前記交流電動機に供給される出力電
流加算成分と各電力変換器を循環する不平衡電流成分を
分離して検出し、各電力変換器の電流調節器に前記両成
分に対するゲインを異ならせてフィードバックして、出
力電流の加算成分については電流指令値に比例するよう
に、不平衡成分については零に近づくように制御するこ
とを特徴とする交流電動機駆動システムの制御方法。 - 【請求項９】複数台の電力変換器をリアクトルを介して
並列接続し、前記リアクトルの中点から交流電動機に電
力を供給するシステムであって、電流調節器により各電
力変換器の出力電流を制御する交流電動機駆動システム
の制御方法において、前記電力変換器の出力電流を検出
し、それに基づいて前記交流電動機に供給される出力電
流加算成分と各電力変換器を循環する不平衡電流成分を
分離して検出し、一方の電力変換器を前記加算成分がフ
ィードバック制御される電流調節器の出力信号により制
御し、他方の電力変換器は前記加算成分及び不平衡成分
がそれぞれフィードバック制御される電流調節器の出力
信号の加算値に従い制御することにより、出力電流の加
算成分については、電流指令値に比例するように、不平
衡成分については零に近づくように制御することを特徴
とする交流電動機駆動システムの制御方法。 - 【請求項１０】交流電動機を複数台の電力変換器を用い
て可変速駆動するシステムであって、電流調節器により
各電力変換器の出力電流を制御する交流電動機システム
の制御方法において、前記電力変換器の出力電流を検出
し、該検出信号に基づいて各出力電流の加算値及び差分
値を演算し、前記出力電流の加算値を前記電力変換器の
電流調節器にフィードバックして各電力変換器の出力電
圧指令値を得ると共に前記出力電流の差分値に基づき前
記出力電圧指令値を修正し、各電力変換器の出力電流が
その指令値に比例するように制御することを特徴とする
交流電動機駆動システムの制御方法。
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|---|---|---|---|
| JP2049273A JP2515903B2 (ja) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | 交流電動機駆動システムとその制御方法 |
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