JP2770088B2 - Voltage source inverter control apparatus and method - Google Patents
Voltage source inverter control apparatus and methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、インバータのパルス幅
変調に係わり、特に、出力電圧を制御する電圧形インバ
ータの制御装置及びその方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse width modulation of an inverter, and more particularly to a control device and a method of a voltage type inverter for controlling an output voltage.
【0002】[0002]
【従来の技術】パルス幅変調インバータ(以下PWMイ
ンバータと称する。)は、インバータを構成する正側及
び負側のスイッチング素子を交互に導通制御し、出力電
圧を平均値して正弦波に制御する方式が採用されてい
る。しかし、この制御方式を実行するに際し、スイッチ
ング素子には、ターンオフ時間によるスイッチングの遅
れがあるため、正側及び負側のスイッチング素子が同時
に導通しないように、短絡防止期間が設けられている。
これにより、インバータの出力電圧が低下して、波形歪
が生じるという問題がある。従来は、特開昭62ー13
5289号公報に記載されているように、出力電流指令
信号に基づにいて、インバータのオンデレイによる出力
電圧降下を演算し、この演算値をインバータの出力電圧
指令に加算して、オンデレイに伴う出力電圧降下を補償
する方法が提案されている。2. Description of the Related Art A pulse width modulation inverter (hereinafter, referred to as a PWM inverter) alternately controls conduction of positive and negative switching elements constituting an inverter, and averages an output voltage to control a sine wave. The method is adopted. However, when this control method is executed, the switching element has a switching delay due to the turn-off time. Therefore, a short-circuit prevention period is provided so that the positive and negative switching elements do not conduct simultaneously.
As a result, there is a problem that the output voltage of the inverter decreases and waveform distortion occurs. Conventionally, Japanese Patent Laid-Open No. 62-13
As described in Japanese Patent No. 5289, an output voltage drop due to the on-delay of the inverter is calculated based on the output current command signal, and the calculated value is added to the output voltage command of the inverter, and the output accompanying the on-delay is calculated. A method for compensating for the voltage drop has been proposed.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、イン
バータの出力電圧指令に加算される演算値は一定値が加
算されるため、インバータ出力電流の大きさに応じてオ
ンデレイによる出力電圧降下の大きさが変化しても、こ
れを補償できないという問題がある。本発明の目的は、
オンデレイによる出力電圧降下の大きさを簡単にかつ正
確に求め、出力電圧指令に加算することにより、インバ
ータの出力電圧を波形歪のない正弦波にすることにあ
る。In the above prior art, since a constant value is added to the operation value added to the output voltage command of the inverter, the magnitude of the output voltage drop due to on-delay depends on the magnitude of the inverter output current. There is a problem that this cannot be compensated for even if it changes. The purpose of the present invention is
An object of the present invention is to easily and accurately determine the magnitude of an output voltage drop due to on-delay, and to add the magnitude to an output voltage command to make the inverter output voltage a sine wave without waveform distortion.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的は、電圧降下補
償信号生成手段を設け、この電圧降下補償信号生成手段
は、励磁電流信号、トルク電流信号及び1次角周波数指
令信号とから各相の交流電流信号を生成する交流電流信
号生成手段と、前記交流電流信号の連続関数である電圧
降下補償曲線を前記交流電流信号の大きさに応じて少な
くとも3つ以上の補償領域に分離する補償領域分離手段
と、前記補償領域毎に異なる電圧降下補償量を下記演算
式により生成する補償電圧手段と、インバータ出力電流
の各相の位相角を算出する電流位相角演算手段と、前記
電流位相演算手段の出力から電圧降下補償量の極性を決
定する極性決定手段とから構成することにより、達成さ
れる。 記 Yn=An・X+Bn(領域αn−1≦X<αn,領域数m≧3) ここで、Yn:電圧降下補償量 An:領域αn−1≦X<αnのオンデレイ補償係数 Bn:領域αn−1≦X<αnのオンデレイ初期値 X :極性無し交流電流指令 ただし、|A1|>|A2|>…>|An|>0 αn>αn−1>…>α1>α0=0 また、電圧降下補償信号生成手段を設け、この電圧降下
補償信号生成手段は、励磁電流信号とトルク電流信号と
から電流信号の大きさを得る電流信号生成手段と、前記
電流信号生成手段の出力よりオンディレイ補償角度を求
める補償角生成手段と、前記交流電流信号の連続関数で
ある電圧降下補償曲線を前記補償角度に応じて少なくと
も3つ以上の補償領域に分離する補償領域分離手段と、
前記補償領域毎に異なる電圧降下補償量を下記演算式に
より生成する補償電圧手段と、インバータ出力電流の各
相の位相角を算出する電流位相角演算手段と、前記電流
位相演算手段の出力から電圧降下補償量の極性を決定す
る極性決定手段とから構成することにより、達成され
る。 記 Yn=An/θin・X+Bn(領域αn−1≦X<αn,領域数m≧3) ここで、Yn:電圧降下補償量 θin:領域αn−1≦X<αnにおけるαn点のオンデレイ補償角度 An :領域αn−1≦X<αnのオンデレイ補償係数 Bn :領域αn−1≦X<αnのオンデレイ初期値 X :電流位相角 ただし、|A1|>|A2|>…>|An|>0 αn>αn−1>…>α1>α0=0 The object of the present invention is to provide a voltage drop compensator.
Compensation signal generation means, and the voltage drop compensation signal generation means
Are the excitation current signal, torque current signal and primary angular frequency
AC signal for generating AC current signal of each phase from command signal
Signal generation means, and a voltage that is a continuous function of the alternating current signal.
The drop compensation curve is reduced according to the magnitude of the AC current signal.
Compensation area separating means for separating into at least three or more compensation areas
And the following voltage drop compensation amount for each compensation area
Compensation voltage means generated by equation and inverter output current
Current phase angle calculation means for calculating the phase angle of each phase of
The polarity of the voltage drop compensation amount is determined from the output of the current phase calculation means.
This can be achieved by comprising a polarity determining means . Note that Yn = An · X + Bn (region αn−1 ≦ X <αn, number of regions m ≧ 3) where Yn: voltage drop compensation amount An: on-delay compensation coefficient Bn of region αn −1 ≦ X <αn : region αn− 1 ≦ X <αn on-delay initial value X: AC current command without polarity , where | A1 |> | A2 |>...> | An |> 0 αn>αn−1>...>Α1> α0 = 0 and voltage drop Compensation signal generation means is provided and this voltage drop
The compensation signal generating means includes an exciting current signal and a torque current signal.
Current signal generating means for obtaining the magnitude of the current signal from
The on-delay compensation angle is obtained from the output of the current signal generation means.
Compensation angle generating means, and a continuous function of the AC current signal.
A certain voltage drop compensation curve is reduced according to the compensation angle.
A compensating region separating means for separating into three or more compensating regions,
The voltage drop compensation amount that differs for each compensation area is calculated by the following equation.
Compensation voltage means generated from each of the inverter output current
Current phase angle calculating means for calculating a phase angle of a phase;
Determine the polarity of the voltage drop compensation amount from the output of the phase calculation means
This is achieved by comprising the polarity determining means . Serial Yn = An / θin · X + Bn ( region αn-1 ≦ X <αn, the number of areas m ≧ 3) where, Yn: the voltage drop compensation amount .theta.in: Onderei compensation angle .alpha.n points in the area αn-1 ≦ X <αn An: On-delay compensation coefficient Bn in the region αn−1 ≦ X <αn Bn: On-delay initial value X in the region αn −1 ≦ X <αn : current phase angle where | A1 |> | A2 |>. αn>αn−1>...>α1> α0 = 0
【0005】[0005]
【作用】本発明は、インバータのオンデレイに伴う出力
電圧降下の補償領域を少なくとも3領域以上に分離する
ことにより、出力電圧降下量を正確にかつ簡単に算出す
ることができ、また、補償領域を数多くの領域に分離す
るほど、急激な補償電圧の変化量を緩和するため、歪の
少ない高精度の交流電圧指令信号を得ることが可能にな
る。これにより、インバータの出力電圧は歪の少ない正
弦波となり、インバータの出力電流の波形歪を大幅に抑
制し、交流電動機にトルクリップルが発生するのを防止
することが可能となり、高性能化することができる。According to the present invention , the output associated with the on-delay of the inverter is provided.
Separate the voltage drop compensation region into at least three regions
This allows the output voltage drop to be calculated accurately and easily.
And separate the compensation region into a number of regions.
The more the amount of change in the compensation voltage decreases,
It is possible to obtain a small high-accuracy AC voltage command signal.
You. As a result, the output voltage of the inverter becomes positive with less distortion.
It becomes a sine wave, greatly suppressing the waveform distortion of the output current of the inverter.
Control to prevent torque ripple from occurring in the AC motor.
And high performance can be achieved .
【0006】[0006]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。PWMインバータ1は、正側及び負側のスイッチン
グ素子として三組のトランジスタを備え、PWMパルス
演算器9からパルス幅変調信号を受けて直流電圧を三相
の交流電圧に変換し、変換した三相交流電圧を交流電動
機2へ供給する。交流電動機2の速度は、速度検出器3
により検出され、速度検出器3の検出出力である速度信
号Wrが減算器4、加算器11に供給される。減算器4
には速度指令信号Wr*と速度信号Wrが供給され、各信
号の偏差に応じた信号が速度調節器5に供給される。速
度調節器5は、減算器4の出力信号を零にするためのト
ルク電流指令信号Iq*を出力する。トルク電流指令信号
Iq*は、電圧指令演算器6、すべり角周波数演算器1
0、補償電圧演算器13に供給され、すべり周波数演算
器10は、励磁電流指令信号Id*とトルク電流指令信号
Iq*からすべり角周波数信号Ws*を演算し、この演算信
号を加算器11へ出力する。加算器11は、すべり角周
波数信号Ws*と速度信号Wrとを加算して1次角周波数
指令信号W1*を生成し、この信号を電圧指令演算器6と
積分器12へ出力する。積分器12は、信号W1*を時間
積分して座標基準信号W1tを生成し、この信号を補償電
圧演算器13と座標変換器7へ出力する。電圧指令演算
器6は、励磁電流指令信号Id*、トルク電流指令信号I
q*及び1次角周波数指令信号W1*に基づいて交流電動機
2の回転座標系の電圧指令信号Vd*、Vq*を演算する。
各電圧指令信号は次の(1)、(2)式によって求めら
る。 Vd*=r1・Id*ーW1*・(l1+l2)・Iq* ・・・(1) Vq*=r1・Iq*+W1*・l1・Id* +W1*・M・Id*/(1+T2S) ・・・(2) r1:1次抵抗値 l1:1次漏れインダクタンス値 l2:2次漏れインダクタンス値 M :励磁インダクタンス値 T2:2次時定数 S :微分演算子 座標変換器7は、電圧指令信号Vd*、Vq*と座標基準信
号W1tとを受け、座標基準信号W1tに従って電圧指令信
号Vd*、Vq*を交流電動機2の固定子座標系の三相交流
電圧指令信号Vu*、Vv*、Vw*に変換する。この交流電
圧指令信号は、加算器8において補償電圧演算器13か
らの補償電圧信号Vfu*、Vfv*、Vfw*と加算され、出
力電圧指令信号Vu**、Vv**、Vw**に変換される。こ
の出力電圧指令信号は、PWMパルス演算器9に供給さ
れ、搬送波信号と比較されてパルス幅変調信号に変換さ
れる。このパルス幅変調信号を生成する場合、PWMイ
ンバータ1の正側と負側のトランジスタが同時に導通す
るのを防止するためのオンデレイを付加してパルス幅変
調信号が生成される。そして、このパルス幅変調信号に
よりPWMインバータ1の各トランジスタはスイッチン
グ制御され、直流電圧が三相の交流電圧に変換される。
なお、三相交流電圧指令信号Vu*、Vv*、Vw*は、図8
の(3)式によって表わされる。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The PWM inverter 1 includes three sets of transistors as positive and negative switching elements, receives a pulse width modulation signal from a PWM pulse calculator 9, converts a DC voltage into a three-phase AC voltage, and converts the converted three-phase AC voltage. An AC voltage is supplied to the AC motor 2. The speed of the AC motor 2 is determined by a speed detector 3
And the speed signal Wr, which is the detection output of the speed detector 3, is supplied to the subtractor 4 and the adder 11. Subtractor 4
Are supplied with a speed command signal Wr * and a speed signal Wr, and a signal corresponding to the deviation of each signal is supplied to the speed controller 5. The speed controller 5 outputs a torque current command signal Iq * for making the output signal of the subtractor 4 zero. The torque current command signal Iq * is supplied to a voltage command calculator 6, a slip angular frequency calculator 1
0, supplied to the compensation voltage calculator 13, the slip frequency calculator 10 calculates the slip angle frequency signal Ws * from the excitation current command signal Id * and the torque current command signal Iq *, and sends this calculation signal to the adder 11. Output. The adder 11 adds the slip angular frequency signal Ws * and the speed signal Wr to generate a primary angular frequency command signal W1 *, and outputs this signal to the voltage command calculator 6 and the integrator 12. The integrator 12 time-integrates the signal W1 * to generate a coordinate reference signal W1t, and outputs this signal to the compensation voltage calculator 13 and the coordinate converter 7. The voltage command calculator 6 outputs the exciting current command signal Id * and the torque current command signal Id *.
Based on q * and primary angular frequency command signal W1 *, voltage command signals Vd * and Vq * of the rotating coordinate system of AC motor 2 are calculated.
Each voltage command signal is obtained by the following equations (1) and (2). Vd * = r1 · Id * −W1 * · (l1 + l2) · Iq * (1) Vq * = r1 · Iq * + W1 * · l1 · Id * + W1 * · M · Id * / (1 + T2S) • (2) r1: primary resistance value l1: primary leakage inductance value l2: secondary leakage inductance value M: excitation inductance value T2: secondary time constant S: differential operator The coordinate converter 7 outputs the voltage command signal Vd. *, Vq * and the coordinate reference signal W1t, and according to the coordinate reference signal W1t, the voltage command signals Vd *, Vq * are converted into three-phase AC voltage command signals Vu *, Vv *, Vw * of the stator coordinate system of the AC motor 2. Convert to This AC voltage command signal is added to the compensation voltage signals Vfu *, Vfv *, Vfw * from the compensation voltage calculator 13 in the adder 8 and converted into output voltage command signals Vu **, Vv **, Vw **. Is done. This output voltage command signal is supplied to the PWM pulse calculator 9 and is compared with a carrier signal to be converted into a pulse width modulation signal. When the pulse width modulation signal is generated, the pulse width modulation signal is generated by adding an on-delay for preventing the transistors on the positive and negative sides of the PWM inverter 1 from conducting simultaneously. The switching of each transistor of the PWM inverter 1 is controlled by the pulse width modulation signal, and the DC voltage is converted into a three-phase AC voltage.
The three-phase AC voltage command signals Vu *, Vv *, Vw * are shown in FIG.
(3).
【0007】補償電圧演算器13は、励磁電流指令信号
Id*、トルク電流指令信号Iq*及び座標基準信号W1tよ
り補償電圧信号Vfu*、Vfv*、Vfw*を算出するように
構成され、その具体的構成を図2に示す。交流電流指令
演算器14は、励磁電流指令信号Id*、トルク電流指令
信号Iq*及び座標基準信号W1tに基づき交流電流指令信
号Iu*、Iv*、Iw*を生成する。各交流電流指令信号
は、図8の式(4)、(5)、(6)によって求められ
る。逆正接演算器20は、励磁電流指令信号Id*とトル
ク電流指令信号Iq*からつぎの(7)式に従って電流位
相角を算出し、演算結果を加算器21へ出力する。 θ=ARCTAN(Iq*/Id*) ・・・・・・・(7) 加算器21は、電流位相角θと座標基準信号W1tを加算
してU相の電流位相角θiu*を生成し、この信号を極性
決定演算器18Aに供給する。減算器23は、U相の電
流位相角θiu*より定数発生器22の出力である2π/
3を減算し、V相の電流位相角θiv*を生成し、この信
号を極性決定演算器18Bに供給する。減算器25は、
U相の電流位相角θiu*より定数発生器24の出力であ
る4π/3を減算し、W相の電流位相角θiw*を生成
し、この信号を極性決定演算器18Cに供給する。The compensation voltage calculator 13 is configured to calculate compensation voltage signals Vfu *, Vfv *, Vfw * from the excitation current command signal Id *, the torque current command signal Iq *, and the coordinate reference signal W1t. FIG. 2 shows a typical configuration. The AC current command calculator 14 generates AC current command signals Iu *, Iv *, Iw * based on the excitation current command signal Id *, the torque current command signal Iq *, and the coordinate reference signal W1t. Each AC current command signal is obtained by equations (4), (5), and (6) in FIG. The arc tangent calculator 20 calculates the current phase angle from the excitation current command signal Id * and the torque current command signal Iq * according to the following equation (7), and outputs the calculation result to the adder 21. θ = ARCTAN (Iq * / Id *) (7) The adder 21 adds the current phase angle θ and the coordinate reference signal W1t to generate a U-phase current phase angle θiu *, This signal is supplied to the polarity determining calculator 18A. The subtractor 23 calculates the output of the constant generator 22 from the U-phase current phase angle θiu * by 2π /
3 is subtracted to generate a V-phase current phase angle θiv *, and this signal is supplied to the polarity determination calculator 18B. The subtractor 25
4π / 3, which is the output of the constant generator 24, is subtracted from the U-phase current phase angle θiu * to generate a W-phase current phase angle θiw *, and this signal is supplied to the polarity determination calculator 18C.
【0008】動作原理は、U相、V相、W相とも同じな
ので、U相のみに対して説明する。絶対値演算器15A
には、交流電流指令信号Iu*が供給され、絶対値処理し
た極性無し交流電流指令信号|Iu*|は、補償領域分離
演算器16Aと関数発生器17Aに供給される。補償領
域分離演算器16Aは、極性無し交流電流指令信号|I
u*|より補償領域分離情報を決定し、関数発生器17A
に補償領域分離情報を供給する。関数発生器17Aは、
複数の関数器で構成されており、補償領域分離情報より
それに対応するひとつの関数器を選択し、極性なし交流
電流指令|Iu*|よりオンディレイ補償電圧の大きさ|
Vfu*|を算出し、極性決定演算器18Aに供給する。Since the operating principle is the same for the U, V and W phases, only the U phase will be described. Absolute value calculator 15A
Is supplied with an AC current command signal Iu *, and the AC current command signal | Iu * | without polarity, which has been subjected to absolute value processing, is supplied to a compensation region separation calculator 16A and a function generator 17A. Compensation area separation computing unit 16A outputs a non-polarity AC current command signal | I
u * | to determine the compensation region separation information, and the function generator 17A
To supply the compensation region separation information. The function generator 17A
It consists of a plurality of function units, selects one function unit corresponding to the compensation region separation information, and determines the magnitude of the on-delay compensation voltage from the non-polarity AC current command | Iu * |
Vfu * | is supplied to the polarity determining calculator 18A.
【0009】例えば、図3に示す様に、電圧降下補償曲
線PをS字特性とすると、交流電流指令信号は、領域イ
(0〜ia)のときは式(8)、領域口(ia〜ib)
のときは式(9)、領域ハ(ib〜)のときは式(1
0)となるように表現され、補償領域を分離して、それ
に対応する関数器を選択する。なお、i1,i2は大き
さが異なる交流電流指令信号を示す。 Y=A1・X+B1(領域イ) ・・・(8) Y=A2・X+B2(領域ロ) ・・・(9) Y=A3・X+B3(領域ハ) ・・・(10) Y :オンデレイ補償電圧の大きさ|Vfu*| A1,A2,A3 :領域イ,ロ,ハのオンデレイ補償係数 B1,B2,B3 :領域イ,ロ,ハのオンデレイ初期値 X :極性無し交流電流指令|Iu*| 極性決定演算器18Aは、U相の電流位相角θiu*と
オンディレイ補償電圧の大きさ|Vfu*|より、つぎ
の式(11)に従ってオンディレイ補償電圧Vfu*を
演算する。 Vfu*=|Vfu*| (θiu*: 0゜〜180゜) Vfu*=−|Vfu*| (θiu*:180°〜360゜) ・・・(11) このオンデレイ補償係数及び初期値を求めるに際して
は、図1に於て、1次角周波数指令信号W1*=0、電
圧指令信号Vq*=0とした条件において、PWMイン
バータ1を運転し、出力電流Iuと電圧降下Vfuとの
関係を測定し、オンディレイ補償係数及び初期値を決定
する。以上、交流電流指令の大きさによって3つの領域
に分割した場合について、それに対応する関数を説明し
たが、電圧降下補償曲線が交流電流の連続関数であると
して、領域を3つ以上に分割する場合には、この各領域
における関数を次のように表現することができる。すな
わち、 Yn=An・X+Bn(領域αn−1≦X<αn,領域数m≧3) ここで、αn−1≦X<αn(n≧1)はXの領域を表
し、Xを3つ以上(m ≧3 )の領域に分割する。 ただし、|A1|>|A2|>…>|An|>0 αn>αn−1>…>α1>α0=0 For example, as shown in FIG. 3, when the voltage drop compensation curve P has an S-shaped characteristic, the alternating current command signal is expressed by the following equation (8) when the area A (0 to ia) is obtained. ib)
Equation (9) in the case of, and Equation (1) in the case of the area c (ib ~)
0), the compensation region is separated, and a function unit corresponding to the compensation region is selected. Note that i1 and i2 indicate alternating current command signals having different magnitudes. Y = A1 · X + B1 (area B) (8) Y = A2 · X + B2 (area B) (9) Y = A3 · X + B3 (area C) (10) Y: On-delay compensation voltage A1, A2, A3: On-delay compensation coefficients for areas A, B, and B B1, B2, B3: On-delay initial values for areas A, B, and C X: AC current command without polarity | Iu * | The polarity determination calculator 18A calculates the on-delay compensation voltage Vfu * from the U-phase current phase angle θiu * and the magnitude of the on-delay compensation voltage | Vfu * | according to the following equation (11). Vfu * = | Vfu * | (θiu *: 0 ° to 180 °) Vfu * = − | Vfu * | (θiu *: 180 ° to 360 °) (11) Obtain the on-delay compensation coefficient and the initial value In this case, in FIG. 1, under the condition that the primary angular frequency command signal W1 * = 0 and the voltage command signal Vq * = 0, the relationship between the output current Iu and the voltage drop Vfu is calculated by operating the PWM inverter 1. Measure and determine the on-delay compensation coefficient and initial value. As described above, there are three areas depending on the magnitude of the AC current command.
For the case of dividing into
However, if the voltage drop compensation curve is a continuous function of the AC current,
Then, if the area is divided into three or more,
Can be expressed as follows: sand
That is, Yn = An · X + Bn (region αn−1 ≦ X <αn, number of regions m ≧ 3) where αn−1 ≦ X <αn (n ≧ 1) represents the region of X.
Then, X is divided into three or more (m ≧ 3 ) regions. Where | A1 |> | A2 |>...> | An |> 0 αn>αn−1>...>Α1> α0 = 0
【0010】このようにして、交流電流指令信号の大き
さに応じたオンディレイ補償電圧が正確に求められる。
このため、実際の電流に一致した交流電流信号が生成さ
れると、その大きさに応じたオンディレイ補償電圧が計
算され、補償電圧演算器13からは図4に示される補償
電圧信号Vfu*が出力される。図4において、(A)は
交流電流指令信号i1、i2、(B)は交流電流指令信
号i1に対するオンディレイ補償電圧|Vfu*|、
(C)は交流電流指令信号i2に対するオンディレイ補
償電圧|Vfu*|を示す。In this manner, the on-delay compensation voltage corresponding to the magnitude of the AC current command signal is accurately obtained.
Therefore, when an AC current signal that matches the actual current is generated, an on-delay compensation voltage corresponding to the magnitude is calculated, and a compensation voltage signal Vfu * shown in FIG. Is output. In FIG. 4, (A) shows an AC current command signal i1, i2, (B) shows an on-delay compensation voltage | Vfu * |
(C) shows the on-delay compensation voltage | Vfu * | for the AC current command signal i2.
【0011】この補償電圧信号Vfu*が交流電圧指令信
号Vu*に加算されると、出力電圧指令信号Vu**は、図
5に示されるような信号として出力される。図5におい
て、Vu*は交流電圧指令信号、iは交流電流指令信号、
Vfuは図4において説明したように交流電流指令信号i
に対するオンディレイ補償電圧信号、Vu**は交流電圧
指令信号Vu*がオンディレイ補償電圧信号Vfuによって
補償された出力電圧指令信号を示す。このように、本実
施例に於ては、交流電流指令の大きさに応じた正確なオ
ンデレイ補償電圧を三相交流電圧指令に加算したため、
インバータ1の出力電流に波形の歪が生じるのを抑制す
ることができ、交流電動機2にトルクリップルが発生す
るのを防止することができる。When the compensation voltage signal Vfu * is added to the AC voltage command signal Vu *, the output voltage command signal Vu ** is output as a signal as shown in FIG. In FIG. 5, Vu * is an AC voltage command signal, i is an AC current command signal,
Vfu is the AC current command signal i as described in FIG.
Vu ** indicates an output voltage command signal obtained by compensating the AC voltage command signal Vu * with the ON delay compensation voltage signal Vfu. As described above, in this embodiment, since the accurate on-delay compensation voltage corresponding to the magnitude of the AC current command is added to the three-phase AC voltage command,
The occurrence of waveform distortion in the output current of inverter 1 can be suppressed, and the occurrence of torque ripple in AC motor 2 can be prevented.
【0012】次に、本発明の他の実施例を図6に基づい
て説明する。本実施例は、交流電流指令信号を求める代
わりに、出力電流の大きさと位相角より直接にオンデレ
イ補償電圧を演算するものである。補償電圧演算器13
以外は、図1と同じなので説明は省略する。又、各相の
電流位相角θiu*、θiv*、θiw*の生成方法は、図2と
同じなので説明は省略する。動作原理は、U相、V相、
W相とも同じなので、U相のみに対して説明する。電流
演算器30は、励磁電流指令信号Id*、トルク電流指令
信号Iq*から図8の(12)式に従って出力電流の大き
さI1*を演算し、演算結果をオンディレイ補償角度演算
器31、32へ出力する。オンディレイ補償角度演算器
31、32は、出力電流I1*がI1*・SIN(W1t)
で変化しているものとして、図3の電流値Ia、Ibを角
度でとらえ、オンディレイ補償角度θia、θibを次の式
(13)、(14)より求め、関数発生器34Aと、補
償領域分離演算器33Aへ出力する。 θia=ARCSIN(Ia/I1) =(Ia/I1)+(Ia/I1)3/6+・・・ ≒(Ia/I1) ・・・・・(13) θib=ARCSIN(Ib/I1) =(Ib/I1)+(Ib/I1)3/6+・・・ ≒(Ib/I1) ・・・・・(14) U相の電流位相角θiu*は、補償領域分離演算器33
A、関数発生器34A及び極性決定演算器35Aに供給
する。補償領域分離演算器33Aは、U相の電流位相角
θiu*と、オンディレイ補償角度演算器31、32の出
力より補償領域分離情報を決定し、関数発生器34Aに
補償領域分離情報を供給する。関数発生器34Aは、複
数の関数器で構成され、補償領域分離情報よりそれに対
応するひとつの関数器を選択し、U相の電流位相角θiu
*とオンディレイ補償角度演算器31、32の出力θi
a、θibよりオンディレイ補償電圧の大きさ|Vfu*|を
算出し、極性決定演算器18Aに供給する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the on-delay compensation voltage is calculated directly from the magnitude and phase angle of the output current instead of obtaining the AC current command signal. Compensation voltage calculator 13
Other than the above, the description is omitted because it is the same as FIG. The method of generating the current phase angles θiu *, θiv *, θiw * of each phase is the same as that of FIG. The operating principle is U phase, V phase,
Since the same applies to the W phase, only the U phase will be described. The current calculator 30 calculates the magnitude I1 * of the output current from the excitation current command signal Id * and the torque current command signal Iq * according to the equation (12) in FIG. 32. The on-delay compensation angle calculators 31 and 32 determine that the output current I1 * is I1 * SIN (W1t).
The current values Ia and Ib in FIG. 3 are taken as angles, and the on-delay compensation angles θia and θib are obtained from the following equations (13) and (14), and the function generator 34A and the compensation area Output to the separation arithmetic unit 33A. θia = ARCSIN (Ia / I1) = (Ia / I1) + (Ia / I1) 3/6 + ··· ≒ (Ia / I1) ····· (13) θib = ARCSIN (Ib / I1) = ( Ib / I1) + (Ib / I1) 3/6 + ··· ≒ (Ib / I1) ····· (14) U -phase current phase angle Shitaiu *, the compensation region separation calculator 33
A, a function generator 34A and a polarity determination calculator 35A. The compensation area separation calculator 33A determines the compensation area separation information from the U-phase current phase angle θiu * and the outputs of the on-delay compensation angle calculators 31 and 32, and supplies the compensation area separation information to the function generator 34A. . The function generator 34A is composed of a plurality of function units, selects one corresponding function unit from the compensation area separation information, and selects the U-phase current phase angle θiu.
* And the output θi of the on-delay compensation angle calculators 31 and 32
The magnitude | Vfu * | of the on-delay compensation voltage is calculated from a and θib and supplied to the polarity determination calculator 18A.
【0013】例えば、図7に示す様に、電流位相角θi
u*が0〜90゜の場合、オンディレイ補償角度が領域
イ(0〜θia)の時は式(15)、領域ロ(θia〜
θib)の時は式(16)、領域ハ(θib〜)の時は
式(17)となるように補償領域を分離して、それの対
応する関数器を選択する。 Y=A1/θia・X+B1(領域イ) ・・・(15) Y=A2/θib・X+B2(領域ロ) ・・・(16) Y=A3 ・X+B3(領域ハ) ・・・(17) Y :オンデレイ補償電圧 |Vfu*| A1,A2,A3:領域イ,ロ,ハのオンデレイ補償係数 B1,B2,B3:領域イ,ロ,ハのオンデレイ初期値 X :電流位相角θiu* 極性決定演算器35Aは、U相の電流位相角θiu*と
オンディレイ補償電圧の大きさ|Vfu*|より、つぎ
の式(18)に従ってオンディレイ補償電圧Vfu*を
演算する。 Vfu*=|Vfu*| (θiu*: 0゜〜180゜) Vfu*=−|Vfu*|(θiu*:180゜〜360゜) ・・・(18)以上、オンデレイ補償角度の大きさによって3つの領域
に分割した場合について、それに対応する関数を説明し
たが、電圧降下補償曲線が交流電流の連続関数であると
して、領域を3つ以上に分割する場合には、この各領域
における関数を次のように表現することができる。すな
わち、 Yn=An/θin・X+Bn(領域αn−1≦X<α
n,領域数m≧3) ここで、αn−1≦X<αn(n≧
1)はXの領域を表し、Xを3つ以上(m≧3)の領域
に分割する。また、θinは領域αn−1≦X<αnに
おけるαn点のオンデレイ補償角度を表す。 ただし、|A1|>|A2|>…>|An|>0 αn>αn−1>…>α1>α0=0 このように、本実施例に於ては、出力電流の大きさと位
相角に応じた正確なオンディレイ補償電圧を三相交流電
圧指令に加算したため、インバータ1の出力電流に波形
の歪が生じるのを抑制することができ、交流電動機2に
トルクリップルが発生するのを防止することができる。For example, as shown in FIG.
When u * is in the range of 0 to 90 ° and the on-delay compensation angle is in the range A (0 to θia), the formula (15) is used.
In the case of θib), the compensation region is separated so as to satisfy Expression (16), and in the case of region c (θibi), Expression (17), and the corresponding function unit is selected. Y = A1 / θia · X + B1 (area B) (15) Y = A2 / θib · X + B2 (area B) (16) Y = A3 · X + B3 (area C) (17) Y : On-delay compensation voltage | Vfu * | A1, A2, A3: On-delay compensation coefficients of areas A, B, and C B1, B2, B3: On-delay initial values of areas A, B, and C X: Current phase angle θiu * Polarity determination calculation The unit 35A calculates the on-delay compensation voltage Vfu * from the U-phase current phase angle θiu * and the magnitude of the on-delay compensation voltage | Vfu * | according to the following equation (18). Vfu * = | Vfu * | (θiu *: 0 ° to 180 °) Vfu * = − | Vfu * | (θiu *: 180 ° to 360 °) (18) The above depends on the magnitude of the on-delay compensation angle. Three areas
For the case of dividing into
However, if the voltage drop compensation curve is a continuous function of the AC current,
Then, if the area is divided into three or more,
Can be expressed as follows: sand
That is , Yn = An / θin · X + Bn (region αn−1 ≦ X <α
n, the number of areas m ≧ 3) where αn−1 ≦ X <αn (n ≧
1) represents an area of X, and X is an area of three or more (m ≧ 3)
Divided into Θin is in the region αn−1 ≦ X <αn.
Represents the on-delay compensation angle at the point αn. However, | A1 |> | A2 |>...> | An |> 0 αn>αn−1>...>Α1> α0 = 0 Thus, in this embodiment, the magnitude and phase angle of the output current are Since the corresponding accurate on-delay compensation voltage is added to the three-phase AC voltage command, it is possible to suppress the occurrence of waveform distortion in the output current of inverter 1 and to prevent the occurrence of torque ripple in AC motor 2. be able to.
【0014】以上、前記実施例では、スイッチング素子
をトランジスタとしたが、GTO素子、または、IGB
T素子を用いた電圧形インバータにも適用できる。ま
た、極性決定演算器18A,35Aは電流位相角θi*に
より極性を判定したが、次の式(19)により判定して
も同様の結果が得られる。 Vfu*= |Vfu*| (Iu*≧0、Iu≧0) Vfu*=−|Vfu*| (Iu*<0、Iu<0) ・・・(19) さらに、関数発生器17A,34Aは、3個の関数器で
構成されているが、複数の(2以上)関数器でも構成で
きる。同様に、オンディレイ補償角演算器は、2個から
構成されているが、複数の(2以上)演算器でも構成で
きる。特別な場合として、出力電流値が変化しない、又
は、変化が小さい時は、図6に於ける出力電流I1*を固
定し、電流演算器30を定数発生器としてもよい。最後
に、電圧補償演算器の入力をトルク電流指令信号と励磁
電流指令信号としたが、それぞれ帰還量でも構成でき
る。As described above, in the above embodiment, the switching element is a transistor. However, a GTO element or an IGB
It can also be applied to a voltage type inverter using a T element. Further, the polarity determination arithmetic units 18A and 35A determine the polarity based on the current phase angle θi *, but the same result can be obtained by the determination using the following equation (19). Vfu * = | Vfu * | (Iu * ≧ 0, Iu ≧ 0) Vfu * = − | Vfu * | (Iu * <0, Iu <0) (19) Furthermore, the function generators 17A and 34A Although it is composed of three functional units, it can be composed of a plurality of (two or more) functional units. Similarly, although the on-delay compensation angle calculator is composed of two pieces, it can be composed of a plurality of (two or more) calculators. As a special case, when the output current value does not change or the change is small, the output current I1 * in FIG. 6 may be fixed, and the current calculator 30 may be used as a constant generator. Lastly, the inputs of the voltage compensation calculator are the torque current command signal and the excitation current command signal, but they can also be configured by feedback amounts.
【0015】[0015]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インバータのオンデレイに伴う出力電圧降下の補償領域
を少なくとも3領域以上に分離することにより、出力電
圧降下量を正確にかつ簡単に算出することができ、ま
た、補償領域を数多くの領域に分離するほど、急激な補
償電圧の変化量を緩和するため、歪の少ない高精度の交
流電圧指令信号を得ることが可能になる。これにより、
インバータの出力電圧は歪の少ない正弦波となり、イン
バータの出力電流の波形歪を大幅に抑制し、交流電動機
にトルクリップルが発生するのを防止することが可能と
なり、高性能化することができる。As described above, according to the present invention,
Compensation area for output voltage drop due to inverter on-delay
Is divided into at least three regions,
The amount of pressure drop can be calculated accurately and easily.
In addition, as the compensation area is divided into many areas,
In order to reduce the amount of change in the
It becomes possible to obtain a flowing voltage command signal. This allows
The output voltage of the inverter is a sine wave with little distortion,
The AC motor can greatly suppress the waveform distortion of the output current of the inverter.
To prevent the occurrence of torque ripple
And high performance can be achieved .
【図1】本発明の一実施例FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
【図2】オンディレイ補償電圧演算器FIG. 2 is an on-delay compensation voltage calculator
【図3】オンディレイ補償電圧演算器の出力例FIG. 3 shows an output example of an on-delay compensation voltage calculator.
【図4】オンディレイ補償電圧演算器の出力例FIG. 4 is an output example of an on-delay compensation voltage calculator
【図5】オンディレイ補償電圧演算器の出力例FIG. 5 is an output example of an on-delay compensation voltage calculator.
【図6】本発明の他の実施例によるオンディレイ補償電
圧演算器FIG. 6 illustrates an on-delay compensation voltage calculator according to another embodiment of the present invention.
【図7】オンディレイ補償電圧演算器の出力例FIG. 7 shows an output example of an on-delay compensation voltage calculator.
【図8】数式(3)式、(4)式、(5)式、(6)
式、(12)式FIG. 8 shows equations (3), (4), (5), and (6).
Expression, Expression (12)
1 インバータ 2 交流電動機 3 速度検出器 4 減算器 5 速度調節器 6 電圧指令演算器 7 座標変換器 8 加算器機 9 パルス演算器 10 すべり周波数演算器 11 加算器機 12 積分器 13 補償電圧演算器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter 2 AC motor 3 Speed detector 4 Subtractor 5 Speed controller 6 Voltage command calculator 7 Coordinate converter 8 Adder 9 Pulse calculator 10 Slip frequency calculator 11 Adder 12 Integrator 13 Compensation voltage calculator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−135389(JP,A) 特開 昭62−135289(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00 H02M 7/48────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-135389 (JP, A) JP-A-62-135289 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H02P 5/408-5/412 H02P 7/628-7/632 H02P 21/00 H02M 7/48
Claims (4)
電流指令信号及び1次角周波数指令信号から算出した交
流電動機の各相の電圧指令信号に基づいて交流出力電圧
指令を演算し、前記交流出力電圧指令によりパルス幅変
調制御する電圧形インバータの制御装置に於て、電圧降
下補償信号生成手段を設け、この電圧降下補償信号生成
手段は、励磁電流信号、トルク電流信号及び1次角周波
数指令信号とから各相の交流電流信号を生成する交流電
流信号生成手段と、前記交流電流信号の連続関数である
電圧降下補償曲線を前記交流電流信号の大きさに応じて
少なくとも3つ以上の補償領域に分離する補償領域分離
手段と、前記補償領域毎に異なる電圧降下補償量を下記
演算式により生成する補償電圧手段と、インバータ出力
電流の各相の位相角を算出する電流位相角演算手段と、
前記電流位相演算手段の出力から電圧降下補償量の極性
を決定する極性決定手段とから構成することを特徴とす
る電圧形インバータの制御装置。 記 Yn=An・X+Bn(領域αn−1≦X<αn,領域数m≧3) ここで、Yn:電圧降下補償量 An:領域αn−1≦X<αnのオンデレイ補償係数 Bn:領域αn−1≦X<αnのオンデレイ初期値 X:極性無し交流電流指令 ただし、|A1|>|A2|>…>|An|>0 αn>αn−1>…>α1>α0=0 An AC output voltage command is calculated based on a voltage command signal of each phase of the AC motor calculated from an excitation current command signal, a torque current command signal, and a primary angular frequency command signal of the AC motor, and In a control device for a voltage-type inverter that performs pulse width modulation control by a voltage command, a voltage drop compensation signal generating means is provided, and the voltage drop compensation signal generating means includes an exciting current signal, a torque current signal, and a primary angular frequency command signal. An AC current signal generating means for generating an AC current signal of each phase from the following, and a continuous function of the AC current signal.
Voltage drop compensation curve according to the magnitude of the AC current signal
Compensation region separation for separating into at least three or more compensation regions
Means and the amount of voltage drop compensation different for each compensation area are as follows:
Compensation voltage means generated by an arithmetic expression, current phase angle calculation means for calculating the phase angle of each phase of the inverter output current,
A polarity determining means for determining the polarity of the voltage drop compensation amount from the output of the current phase calculating means. Note that Yn = An · X + Bn (region αn−1 ≦ X <αn, number of regions m ≧ 3) where Yn: voltage drop compensation amount An: on-delay compensation coefficient Bn of region αn −1 ≦ X <αn : region αn− 1 ≦ X <αn on-delay initial value X: AC current command without polarity , where | A1 |> | A2 |>... || An |> 0 αn>αn−1>...>Α1> α0 = 0
電流指令信号及び1次角周波数指令信号から算出した交
流電動機の各相の電圧指令信号に基づいて交流出力電圧
指令を演算し、前記交流出力電圧指令によりパルス幅変
調制御する電圧形インバータの制御装置に於て、電圧降
下補償信号生成手段を設け、この電圧降下補償信号生成
手段は、励磁電流信号とトルク電流信号とから電流信号
の大きさを得る電流信号生成手段と、前記電流信号生成
手段の出力よりオンディレイ補償角度を求める補償角生
成手段と、前記交流電流信号の連続関数である電圧降下
補償曲線を前記補償角度に応じて少なくとも3つ以上の
補償領域に分離する補償 領域分離手段と、前記補償領域
毎に異なる電圧降下補償量を下記演算式により生成する
補償電圧手段と、インバータ出力電流の各相の位相角を
算出する電流位相角演算手段と、前記電流位相演算手段
の出力から電圧降下補償量の極性を決定する極性決定手
段とから構成することを特徴とする電圧形インバータの
制御装置。 記 Yn=An/θin・X+Bn(領域αn−1≦X<αn,領域数m≧3) ここで、Yn:電圧降下補償量 θin:領域αn−1≦X<αnにおけるαn点のオンデレイ補償角度 An :領域αn−1≦X<αnのオンデレイ補償係数 Bn :領域αn−1≦X<αnのオンデレイ初期値 X :電流位相角 ただし、|A1|>|A2|>…>|An|>0 αn>αn−1>…>α1>α0=0 2. An AC output voltage command is calculated based on a voltage command signal of each phase of the AC motor calculated from an excitation current command signal, a torque current command signal and a primary angular frequency command signal of the AC motor, and In a control device for a voltage-type inverter that performs pulse width modulation control by a voltage command, a voltage drop compensation signal generating means is provided, and the voltage drop compensation signal generating means generates a magnitude of a current signal from an exciting current signal and a torque current signal. Current signal generating means for obtaining an on-delay compensation angle from the output of the current signal generating means, and a voltage drop which is a continuous function of the AC current signal.
At least three or more compensation curves are set according to the compensation angle.
Compensation region separating means for separating into a compensation region, and the compensation region
Generates a different amount of voltage drop compensation for each of the following formulas
Compensation voltage means, current phase angle calculation means for calculating the phase angle of each phase of the inverter output current, and polarity determination means for determining the polarity of the voltage drop compensation amount from the output of the current phase calculation means. Characteristic voltage-type inverter control device. Serial Yn = An / θin · X + Bn ( region αn-1 ≦ X <αn, the number of areas m ≧ 3) where, Yn: the voltage drop compensation amount .theta.in: Onderei compensation angle .alpha.n points in the area αn-1 ≦ X <αn An: On-delay compensation coefficient Bn in region αn-1 ≦ X <αn Bn: On-delay initial value X in region αn -1 ≦ X <αn : Current phase angle where | A1 |> | A2 |>. αn>αn−1>...>α1> α0 = 0
電流指令信号及び1次角周波数指令信号から算出した交
流電動機の各相の電圧指令信号に基づいて交流出力電圧
指令を演算し、前記交流出力電圧指令によりパルス幅変
調制御する電圧形インバータの制御方法において、励磁
電流信号、トルク電流信号及び前記1次角周波数指令信
号とから各相の交流電流信号を生成し、前記交流電流信
号の連続関数である電圧降下補償曲線を前記交流電流信
号の大きさに応じて少なくとも3つ以上の補償領域に分
離し、前記補償領域毎に異なる電圧降下補償量を下記演
算式により生成し、インバータ出力電流の各相の位相角
を算出し、前記電流位相角から電圧降下補償量の極性を
決定し、電圧降下補償信号を生成することを特徴とする
電圧形インバータの制御方法。 記 Yn=An・X+Bn(領域αn−1≦X<αn,領域数m≧3) ここで、Yn:電圧降下補償量 An:領域αn−1≦X<αnのオンデレイ補償係数 Bn:領域αn−1≦X<αnのオンデレイ初期値 X :極性無し交流電流指令 ただし、|A1|>|A2|>…>|An|>0 αn>αn−1>…>α1>α0=0 3. An AC output voltage command is calculated based on a voltage command signal of each phase of the AC motor calculated from an excitation current command signal, a torque current command signal, and a primary angular frequency command signal of the AC motor, and the AC output voltage command is calculated. a method for controlling a voltage source inverter for controlling the pulse width modulation by the voltage command, excitation current signal, and generates an alternating current signal of each phase and a torque current signal and the primary angular frequency command signal, the alternating current signal
The voltage drop compensation curve, which is a continuous function of
Divided into at least three or more compensation areas according to the size of the signal
And the following voltage drop compensation amount for each compensation area
Generated by formula to calculate the phase angle of each phase of the inverter output current to determine the polarity of the voltage drop compensation amount from the current phase angle control of a voltage source inverter and generates a voltage drop compensation signal Method. Note that Yn = An · X + Bn (region αn−1 ≦ X <αn, number of regions m ≧ 3) where Yn: voltage drop compensation amount An: on-delay compensation coefficient Bn of region αn −1 ≦ X <αn : region αn− On-delay initial value X of 1 ≦ X <αn : AC current command without polarity , where | A1 |> | A2 |>...> | An |> 0 αn>αn−1>...>Α1> α0 = 0
電流指令信号及び1次角周波数指令信号から算出した交
流電動機の各相の電圧指令信号に基づいて交流出力電圧
指令を演算し、前記交流出力電圧指令によりパルス幅変
調制御する電圧形インバータの制御方法において、励磁
電流信号とトルク電流信号とから電流信号の大きさを得
る電流信号を生成し、前記電流信号よりオンディレイ補
償角度を求め、前記交流電流信号の連続関数である電圧
降下補償曲線を前記補償角度に応じて少なくとも3つ以
上の補償領域に分離し、前記補償領域毎に異なる電圧降
下補償量を下記演算式により生成し、インバータ出力電
流の各相の位相角を算出し、前記電流位相角から電圧降
下補償量の極性を決定し、電圧降下補償信号を生成する
ことを特徴とする電圧形インバータの制御方法。 記 Yn=An/θin・X+Bn(領域αn−1≦X<αn,領域数m≧3) ここで、Yn:電圧降下補償量 θin:領域αn−1≦X<αnにおけるαn点のオンデレイ補償角度 An :領域αn−1≦X<αnのオンデレイ補償係数 Bn :領域αn−1≦X<αnのオンデレイ初期値 X :電流位相角 ただし、|A1|>|A2|>…>|An|>0 αn>αn−1>…>α1>α0=0 4. An AC output voltage command is calculated based on a voltage command signal of each phase of the AC motor calculated from an excitation current command signal, a torque current command signal, and a primary angular frequency command signal of the AC motor. a method for controlling a voltage source inverter for controlling the pulse width modulation by the voltage command, and generates a current signal to obtain the magnitude of the current signal from the excitation current signal and the torque current signal, obtains the on-delay compensating angle than said current signal, the Voltage that is a continuous function of the alternating current signal
At least three or more drop compensation curves are required according to the compensation angle.
Separated into upper compensation regions, and a different voltage drop for each compensation region.
The lower compensation amount is generated by the following equation, the phase angle of each phase of the inverter output current is calculated, the polarity of the voltage drop compensation amount is determined from the current phase angle, and a voltage drop compensation signal is generated. Voltage type inverter control method. Serial Yn = An / θin · X + Bn ( region αn-1 ≦ X <αn, the number of areas m ≧ 3) where, Yn: the voltage drop compensation amount .theta.in: Onderei compensation angle .alpha.n points in the area αn-1 ≦ X <αn An: On-delay compensation coefficient Bn in region αn-1 ≦ X <αn Bn: On-delay initial value X in region αn -1 ≦ X <αn : Current phase angle where | A1 |> | A2 |>. αn>αn−1>...>α1> α0 = 0
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